KR20040052408A - 인장재를 포함하는 리본 광섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리본 광섬유에 있어서, 일렬로 배열된 광섬유들과, 인장력을 강화하기 위하여 상기 광섬유들을 중심으로 그 양끝단 또는 광섬유의 사이에 배열된 하나 이상의 인장재와, 상기 광섬유들 및 상기 인장재의 외주면에 도포되어 상기 광섬유들과 상기 인장재를 결합시키는 리본 코팅층을 포함한다.

Description

인장재를 포함하는 리본 광섬유{OPTICAL RIBBON FIBER INCLUDING TENSION MEMBERS}
본 발명은 리본 광섬유에 관한 것으로서, 특히 인장재를 구비한 리본 광섬유에 관한 것이다.
광섬유 케이블은 금속 케이블에 비해 넓은 대역폭, 작은 직경 및 높은 정보 전송률과 광대역, 저 손실, 무유도, 경량 등의 장점을 갖고 있기 때문에 종래의 금속 케이블 통신망을 대신해 그 적용범위를 넓혀가고 있다. 상기한 바와 같이 광섬유 케이블이 가지는 여러 장점 중 특히 넓은 대역폭, 작은 직경 및 높은 정보 전송률과 광대역, 저손실 등의 특징은 전화 음성과 다수의 AV 신호등 다른 체계의 신호를 동시에 전송시킬 수도 있으며, 이로 인해 공중 통신을 비롯하여 종합 유선 방송(CATV), 공장, 빌딩, 연구소 등의 각종 통신 수단으로 널리 보급되어 지금은 종합 정보 통신망(ISDN)의 기반이 되는 기술이 되었다.
도 1은 종래의 일렬로 배열된 광섬유들로 구성된 리본 광섬유를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 상기 리본 광섬유(100)는 일렬로 나란히 배열된 다수의 광섬유(110)들과, 상기 광섬유(110)들의 외주면에 도포된 리본 코팅층(120)을 포함한다.
상기 광섬유(110)는 그 중심에 코아(111)와, 상기 코아(111)의 외주면을 둘러싸고 있는 클래드(113)를 포함하며, 상기 클래드(113)의 외주면에는 상기 코아(111)와 상기 클래드(113)를 보호하기 위한 코팅층(112)이 적층된다. 또한, 상기 코팅층(112)의 외주면에는 상기 광섬유(110) 각각을 상호 구분하기 위하여 서로 다른 색의 착색층이 도포 되기도 한다. 상기 광섬유(110)에 입사된 광신호는 상기 코아(111)와 상기 클래드(113)의 굴절률 차로 인하여 그 경계면 에서 전반사를 일으키며, 상기 코아(111)의 내부를 진행하게 된다.
상기 리본 코팅층(120)은 자외선 경화제 등이 사용 가능하며, 일렬로 배열된 상기 광섬유(110)들의 외주면에 도포되어 상기 광섬유들을 접합한다.
도 2는 종래의 스페이스를 포함하는 리본 광섬유의 단면을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 일렬로 나란히 배열된 다수의 광섬유(210)들과, 상기 광섬유(210)들의 외주면에 도포된 리본 코팅층(220)과, 상기 광섬유(210)들의 사이에 정렬된 하나 이상의 스페이스(230)를 포함한다.
상기 광섬유(210)는 코아(211)와 클래드(212)와 상기 클래드(212)의 외주면을 둘러싸고 있는 코팅층(213)으로 구성된다.
상기 스페이스(230)는 상기 광섬유(210)들의 배열시 상기 광섬유(210)들의 사이에 개재되며, 상기 광섬유(210)와 동일한 크기를 갖는다. 상기 스페이스(230)는 상기 광섬유(210)들간의 배열시 그 사이 공간을 일정하게 유지하고, 상기 리본 광섬유(200)의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 리본 코팅층(220)은 일렬로 배열된 상기 광섬유(210)들과 상기 스페이스(230)의 외주면에 적층된다.
그러나, 광섬유는 모재 특성으로 인한 광섬유의 자체적인 항장력 및 강도가 약하다는 단점이 있다. 따라서, 리본 광섬유를 사용하기 위해서는 다수의 인장부재 및 환경 특성을 향상시키기 위한 다수의 부재들을 포함하는 광섬유 케이블을 구성하여야 한다.
특히, 강화층이 형성된 리본 광섬유를 포함하는 광섬유 케이블에 관한 것으로써, 커티스 존 휴톤(Curtis John Hutton) 등에 의하여 발명된 미국 특허 번호 6,421,487 인 "REINFORCED BUFFERED FIBER OPTIC RIBBON CABLE"에 강화층이 형성된 리본 광섬유를 포함하는 광섬유 케이블에 관하여 자세히 개시되어 있다.
커티스 조 휴톤 등에 의하여 발명된 리본 광섬유 케이블은, 외주면에 강화층이 더 적층된 리본 광섬유를 포함하는 구조이며, 강화층을 구비한 리본 광섬유와, 상기 리본 광섬유 케이블의 인장력을 향상시키기 위한 중심 인장재와, 다수의 보조 인장재를 포함하며, 그 외 상기 광섬유 케이블내의 방습성을 향상시키기 위한 다수의 방습 부재들을 더 포함함으로써, 외부 환경에 대한 물리적인 특성이 향상된다.
그러나, 리본 광섬유 케이블은 제작 공정히 복잡하고, 외경이 증대된다는 문제점이 있다. 즉, 리본 광섬유 케이블은 그 인장력을 보강하기 위하여 다수의 인장재와, 다수의 항습 부재들을 사용함으로써 외부 환경에 대한 물리적 특성이 향상된 반면에, 그 부피가 증가하고 생산비가 상승하는 등의 문제가 있다.
본 발명의 목적은 리본 광섬유의 인장력을 향상시킴으로써, 리본 광섬유만으로도 통신 시스템과 연결이 되어 동작이 가능하고, 강화된 리본 광섬유를 제공하여 그 강화된 리본 광섬유가 사용되는 광섬유 케이블의 전체적인 부피와 중량이 감소된 리본 광섬유를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리본 광섬유는,
일렬로 배열된 광섬유들과;
인장력을 강화하기 위하여 상기 광섬유들과 함께 배열되며 그 단면 형태가 사각형인 하나 이상의 인장재와;
상기 광섬유들 및 상기 인장재의 외주면에 도포되어 상기 광섬유들과 상기 인장재를 결합시키는 리본 코팅층을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 의한 리본 광섬유를 나타내는 단면도,
도 2는 종래 기술에 의한 스페이스가 개재된 리본 광섬유를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서 인장재가 실장된 리본 광섬유를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예로서 인장재가 실장된 리본 광섬유를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예로서 인장재가 실장된 리본 광섬유를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예로서 인장재가 실장된 리본 광섬유를 나타내는 단면도.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예로서 광섬유들과 함께 배열된 인장재를 포함하는 리본 광섬유의 단면을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 리본 광섬유(300)는 일렬로 배열된 다수의 광섬유(310)와, 상기 광섬유(310)들의 양 끝단에 정렬된 인장재(330)와, 리본 코팅층(320)을 포함한다.
상기 광섬유(310)는 그 중심에 코아(311)와, 상기 코아(311)의 외주면을 둘러싸고 있는 클래드(312)와, 상기 코아(311) 및 클래드(312)를 보호하기 위하여 상기 클래드(312)의 외주면에 적층된 코팅층(313)으로 구성된다. 상기 코팅층(313)은 그 외주면에 상기 광섬유(310)들을 상호 구분하기 위하여 서로 다른 색의 착색층이 적층되기도한다. 상기 광섬유(310)에 입사된 광신호는 상기 코아(311)와 상기 클래드(312)간의 굴절률 차로 인하여 상기 코아(311)와 상기 클래드(312)의 경계면에서 전반사 되며, 상기 코아(311)를 매체로 하여 진행하게 된다.
상기 인장재(330)는 일렬로 배열된 상기 광섬유(310)들의 양끝단에 상기 광섬유(310)들과 나란히 정렬됨으로써, 상기 리본 광섬유(300)의 인장력을 향상시키며, 상기 광섬유(310)와 동일한 직경과 형태를 갖는다. 또한, 상기 인장재(330)는 열팽창 계수가 5.0×10-6/K ∼ 1.0×10-8/K의 값을 갖고, 탄성 계수가 1.0×103N/㎚ 이상의 값을 갖는 재질을 사용한다.
상기 인장재(330)는 열팽창 계수가 리본 코팅층의 열팽창 계수보다 작은 값을 갖는 재질로 구성함으로써, 온도 변화에 따라서 상기 광섬유(310)에 발생하는 마이크로밴딩(Microbending)을 최소화한다. 또한, 상기 인장재(330)는 탄성 계수가 1.0×103N/㎚ 이상인 재질을 사용함으로써, 상기 강화 리본 광섬유(300)의 인장력을 향상시킨다.
상기 리본 코팅층(320)은 열팽창 계수가 1.0×10-3/K ∼ 1.0×10-5/K 의 값을 갖는 자외선 경화 수지, 피브이씨(PVC), 나일론(Nylon), 폴리 올레핀(Poly-Olefin) 등의 써모플라스틱(Thermoplastics) 물질들이 사용 가능하며, 상술한 써모플라스틱 재질을 상기 광섬유(310)들의 외주면에 도포 함으로써, 상기 광섬유(310)들과 상기 인장재(330)를 접합한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예로서 그 단면이 반원 형태인 인장재가 실장된 리본 광섬유의 단면을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 리본 광섬유(400)는 일렬로 배열된 다수의 광섬유(410)와, 상기 광섬유(410)들의 양 끝단에 정렬된 인장재(430)와, 리본 코팅층(420)을 포함한다.
상기 광섬유(410)는 그 중심에 코아(411)와, 상기 코아(411)의 외주면을 둘러싸고 있는 클래드(412)와, 상기 코아(411) 및 클래드(312)를 보호하기 위하여 상기 클래드(412)의 외주면에 적층된 코팅층(413)으로 구성된다.
상기 인장재(430)는 그 단면이 상기 광섬유(410)와 동일한 반지름을 갖는 반원 형태로써, 상기 광섬유(410)들의 양끝단에 상기 광섬유(410)들과 나란히 정렬된다. 도 4에 도시된 상기 인장재(430)는 상기 리본 코팅층(420)이 적층될때 외부에서 가해지는 압력에 의해 상기 광섬유(410)와 밀착되며, 그 형태가 반달 형태로 변형된다.
상기 인장재(430)는 상기 리본 광섬유(400)내에 실장 됨으로써, 상기 강화 리본 광섬유(400)의 부피를 최소화하면서도 그 인장력을 향상시킬 수 있다. 상기 인장재(430)의 열팽창 계수는 5.0×10-6/K ∼ 1.0×10-8/K의 값을 갖는 강화 유리 섬유 재질(FRP) 등을 사용한다.
상기 인장재(430)의 열팽창 계수는 상기 리본 코팅층(420)의 열팽창 계수인 1.0×10-5/K 보다 작은 열팽창 계수를 갖는 재질을 사용함으로써, 급격한 온도 변화에 의해 상기 광섬유(410)에 발생할 수 있는 마이크로밴딩(Microbending) 현상을 최소화한다. 또한, 상기 인장재(430)는 탄성 계수가 1.0×103N/㎚ 이상의 재질을 사용함으로써, 상기 강화 리본 광섬유(400)의 인장력을 향상시킨다.
상기 리본 코팅층(420)은 일렬로 배열된 상기 광섬유(410)와 상기 인장재(430)의 외주면에 도포 됨으로써, 상기 광섬유(410)들과 상기 인장재(430)를접합하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예인 단면이 사각형태인 인장재를 포함하는 리본 광섬유의 단면을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 상기 리본 광섬유(500)는 일렬로 배열된 다수의 광섬유(510)들과, 인장재(530)와, 리본 코팅층(520)으로 구성된다.
상기 인장재(530)는 단면이 사각 형태이며, 상기 광섬유(510)의 외경과 동일한 높이를 갖는다. 또한, 상기 인장재(530)는 일렬로 배열된 상기 광섬유(510)들의 양끝단에 나란히 배열된다. 즉, 상기 리본 광섬유(500)는 그 단면이 사각 형태인 상기 인장재(530)를 실장 함으로써, 부피를 최소화하면서도 인장력은 효율적으로 강화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예로써, 인장재를 실장 하는 리본 광섬유의 단면을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 상기 리본 광섬유(600)는 일렬로 배열된 다수의 광섬유(610)들과, 인장재(630)와, 리본 코팅층(620)으로 구성된다.
상기 인장재(630)는 상기 광섬유(610)와 동일한 크기와 형태를 갖고 있으며, 상기 광섬유(610)들이 배열된 사이사이에 개재됨으로써, 상기 리본 광섬유(600)의 인장력 등의 물리적 특성을 향상시킨다.
상기 광섬유(610)는 그 중심에 위치하는 코아(611)와, 상기 코아의 외주면을 둘러싸고 있는 클래드(612)와, 상기 클래드의 외주면을 둘러싸고 있는 코팅층(613)으로 구성되며, 상기 클래드(612)와 상기 코아(611)의 굴절률 차로 인하여 광신호를 송신하는 역할을 한다. 또한, 상기 코팅층(613)은 외부의 충격을 완충하며, 상기 클래드(612)와 상기 코아(611)를 보호하는 역할을 한다.
결과적으로, 리본 광섬유 내에 다양한 형태의 인장재를 실장 함으로써 자체적인 인장력 및 강도가 향상되고, 이에 따라 장력 또는 구부러짐과 같은 외부 충격에 효과적으로 대처할 수 있다. 또한, 다수의 인장재를 포함하는 강화 리본 광섬유를 사용함으로써, 광섬유 케이블의 제작 공정이 단순화되는 이점이 있다. 더욱이, 강화 리본 광섬유 자체의 물리적인 특성이 향상으로 인하여, 강화 리본 광섬유만으로도 매설 가능하다는 이점이 있다.
본 발명은 강화 리본 광섬유 내에 반원 또는 사각 형태와 같은 다양한 구조의 인장재를 실장 함으로써, 강화 리본 광섬유의 부피를 크게 증가시키지 않으면서도 인장력을 향상시키는 이점이 있다. 또한, 강화 리본 광섬유는 향상된 인장력으로 인하여 추가적인 광섬유 케이블의 구성없이 독립적으로 통신 시스템과 연결하여운용이 가능하다. 따라서, 광섬유 용량의 집적화 및 포설 비용이 절감되는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 리본 광섬유에 있어서,
    일렬로 배열된 광섬유들과;
    인장력을 강화하기 위하여 상기 광섬유들을 중심으로 그 양끝단에 배열된 한쌍의 인장재와;
    상기 광섬유들 및 상기 인장재의 외주면에 도포 되어 상기 광섬유들과 상기 인장재를 결합시키는 리본 코팅층을 포함함을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인장재의 열팽창 계수는 5.0×10-6/K ∼ 1.0×10-8/K의 값을 가짐을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 인장재의 탄성 계수는 1.0×103N/㎚ 이상의 값을 가짐을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 인장재는
    상기 광섬유와 그 크기와 형태가 동일함을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 인장재는,
    상기 광섬유의 외경과 동일한 높이를 갖는 사각 형태임을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 인장재는,
    상기 광섬유와 동일한 외경을 갖는 반원 형태임을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  7. 리본 광섬유에 있어서,
    일렬로 배열된 광섬유들과;
    인장력을 강화하기 위하여 상기 광섬유들이 배열된 사이사이에 함께 배열되며, 그 크기와 형태가 상기 광섬유와 동일한 하나 이상의 인장재와;
    상기 광섬유들 및 상기 인장재의 외주면에 도포되어 상기 광섬유들과 상기 인장재를 결합시키는 리본 코팅층을 포함함을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 인장재의 열팽창 계수는 5.0×10-6/K ∼ 1.0×10-8/K의 값을 가짐을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 인장재의 탄성 계수는 1.0×103N/㎚ 이상의 값을 가짐을 특징으로 하는 인장재를 포함하는 리본 광섬유.
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