KR20110134329A - Optical fiber and preform improved in characteristics of oh-radical and bending loss and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수정화학기상증착공정(MCVD)을 이용한 광섬유 모재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수산기(OH) 특성과 굴곡특성이 개선된 광섬유 모재 및 광섬유와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber base material using a crystal chemical vapor deposition process (MCVD), and more particularly, to an optical fiber base material and an optical fiber with improved hydroxyl group (OH) characteristics and bending characteristics, and a method for manufacturing the same.
광섬유는 코어(Core)와 클래드(Clad)의 굴절률에 대한 인덱스 프로파일(Index Profile)에 따라 그 광특성이 달라지게 되며, 일반적으로 인덱스 프로파일의 제어를 통해 원하는 특성의 광섬유를 제조하게 된다.The optical properties of the optical fiber vary according to the index profile of the refractive index of the core and the clad, and generally, the optical fiber of the optical fiber is manufactured by controlling the index profile.
일반적으로 널리 사용되는 단일모드광섬유(SMF)의 경우 계단형 인덱스 프로파일(Step-Index profile)을 갖게 되는데, 이는 국제규격 ITU-T G.652에서 제시하는 스펙을 만족해야 한다(표 1 참조).In general, a widely used single-mode fiber (SMF) has a step-index profile, which must meet the specifications set out in International Standard ITU-T G.652 (see Table 1).
표 1에 나타난 ITU-T G.652의 일반적인 항목과 더불어 SMF 제조시 제조사마다 관리하는 주요 항목으로 MAC 값이 있다. 이는 모드-필드 직경(MFD)을 컷오프(Cutoff) 파장으로 나눈 값으로, 광섬유의 굴곡특성과 밀접한 관계가 있는데, MAC 값이 작을수록 광섬유의 굴곡손실이 개선되는 경향이 있다. 따라서 ITU-T G.652 Spec. 을 만족하면서 MAC 값이 커지지 않게 관리함으로써, SMF의 굴곡손실을 특정값 이하로 관리하는 것이 중요하다.In addition to the general items of ITU-T G.652 shown in Table 1, the main items managed by each manufacturer during SMF manufacturing are MAC values. This is a value obtained by dividing the mode-field diameter (MFD) by the cutoff wavelength, which is closely related to the bending characteristics of the optical fiber. A smaller MAC value tends to improve the bending loss of the optical fiber. Therefore, ITU-T G.652 Spec. It is important to manage the bending loss of the SMF below a specific value by managing the MAC value not to increase while satisfying.
정보전송을 위한 다른 매체와 비교했을 때 광섬유의 특징은, 구리선이나 POF (polymer optical fiber)에 비해 손실 및 대역폭이 우수한 장점이 있는 반면, 취급이 어렵다는 단점이 있다.Compared with other media for information transmission, the optical fiber has the advantage of excellent loss and bandwidth compared to copper wire or POF (polymer optical fiber), but has a disadvantage of difficulty in handling.
특히, FTTH(fiber to the home)에 적용되는 기존의 광섬유는 작은 굴곡에서 구부림 손실이 큰 관계로 모서리에 밀착하여 포설하거나 작은 구부림 반경의 오거나이저(Organizer)를 사용하기가 어려운 취약점이 있다. 더구나, 전송 용량을 증대시킨 DWDM(dense wavelength division multiplexing) 시스템 또는 CWDM(coarse wavelength division multiplexing) 시스템은 기존 1550nm 파장 뿐만 아니라 1600nm 파장대도 사용하게 되는데, 1550nm 파장대에 최적화된 기존 광섬유를 1600nm 파장대 사용할 경우에는 MFD가 커져서 구부림 손실이 증가하는 문제가 있다. 따라서 손실 증가로 인한 시스템 전송 특성 저하를 방지하기 위해서는 1600nm 파장대에서도 1550nm 파장대와 동등하거나 그 이하의 구부림 손실을 나타내도록 광섬유를 개선할 필요가 있다.In particular, the existing optical fiber applied to FTTH (fiber to the home) has a large bending loss in a small bend, so it is difficult to install close to the corner or use an organizer of a small bending radius. Furthermore, dense wavelength division multiplexing (DWDM) systems or coarse wavelength division multiplexing (CWDM) systems with increased transmission capacity will use not only the existing 1550 nm wavelength but also the 1600 nm wavelength band. There is a problem that the bending loss increases due to the increase in the MFD. Therefore, it is necessary to improve the optical fiber to exhibit bending loss equal to or less than the 1550 nm wavelength band even in the 1600 nm wavelength band in order to prevent the system transmission characteristics from increasing the loss.
광섬유의 구부림 손실 특성이 FTTH 환경에서 중요해짐에 따라, 기술 표준 단체인 ITU-T 에서는 G657 표준을 제정하여, 구부림 손실이 강화된 광섬유를 이슈화 하였다(표 2 참조). G657 표준은 A type 과 B type으로 구분되는데, A type은 기존 광섬유인 G652D 와의 호환성이 강조된 표준이고, B type 은 G652 와의 호환성보다는 구부림 손실이 한층 더 강화된 광섬유이다. 비록 G657 표준은 A,B Type 으로 나눠져 있으나, 기술혁신이 진행됨에 따라, A type 의 호환성과 B type의 구부림 손실 특성을 모두 만족하는 광섬유가 요구되고 있는 추세이다.As the bending loss characteristics of optical fibers become important in the FTTH environment, the ITU-T, a technical standards organization, established the G657 standard to issue optical fiber with enhanced bending loss (see Table 2). The G657 standard is divided into A type and B type. A type is a standard that emphasizes the compatibility with the existing optical fiber G652D, and B type is an optical fiber with more bending loss than the G652 compatibility. Although the G657 standard is divided into A and B types, as technology innovation progresses, optical fibers that satisfy both A type compatibility and B type bending loss characteristics are in demand.
구부림 손실이 이슈화 됨에 따라 구부림 손실을 줄이도록 광섬유의 구조를 개선하는 방안에 대한 관심이 높아지고 있다.As the bending loss has been issued, interest in improving the structure of the optical fiber to reduce the bending loss is increasing.
기존 SMF 광섬유의 인덱스 프로파일인 SI(Step Index) 구조를 바탕으로 구조를 개선하기 위해서는 MAC 값을 낮춰야 한다. 이는 최대한 광을 광섬유의 중심부에 집중시킴으로써, 구부림이 발생했을때 광이 외부로 세어나가는 것을 방지하기 위함이다. 광섬유의 구조에 따라 다소 차이가 있으나, 일반적으로 구부림 손실(Loss)과 Mac 값 간의 관계는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.To improve the structure based on the SI (Step Index) structure, which is the index profile of the existing SMF fiber, the MAC value must be lowered. This is to concentrate the light at the center of the optical fiber as much as possible to prevent the light from being counted outside when the bending occurs. Although somewhat different depending on the structure of the optical fiber, in general, the relationship between the bending loss (Loss) and the Mac value can be expressed by
SI 구조를 채용할 경우, Mac 값을 감소시킴으로써 구부림 손실을 강화하게 되는데, 이 경우 MFD 등의 차이로 인해 기존 광섬유와의 호환성 문제가 발생하게 된다.When the SI structure is adopted, the bending loss is enhanced by reducing the Mac value. In this case, the compatibility problem with the existing optical fiber occurs due to the difference in MFD.
기존 SI 구조를 개선한 광섬유의 예로는 디프레스드 타입 인덱스(Depressed type index) 구조의 광섬유를 들 수 있다. 이는 코어와 인접해 있는 클래드 부분의 인덱스를 기존에 비해 감소시킨 것으로, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같은 인덱스 프로파일을 갖는다. 디프레스드 인덱스 구조를 적용할 경우 G652 규격의 광섬유와의 호환성도 SI 구조에 비해 개선되고, 구부림 손실도 개선될 수 있다. 이러한 디프레스드 타입 인덱스를 갖는 광섬유는 외부증착법인 VAD 공정을 통해 주로 구현된다.An example of an optical fiber having an improved SI structure may be an optical fiber having a depressed type index structure. This is to reduce the index of the clad portion adjacent to the core compared to the conventional, and has an index profile as shown in (a) of FIG. When the depressed index structure is applied, the compatibility with the G652 standard optical fiber can be improved compared to the SI structure, and the bending loss can be improved. Optical fibers having such depressed type indexes are mainly implemented through the VAD process, which is an external deposition method.
기존 SI 구조를 개선한 광섬유의 다른 예로는 트렌치 타입 인덱스(Trench type index) 구조의 광섬유를 들 수 있다. 이는 코어와 근접해 있는 클래드 부분의 인덱스는 최외곽의 인덱스와 유사하게 유지하고, 인덱스 감소 부분은 코어와 적정 거리를 유지시킨 것으로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같은 인덱스 프로파일을 갖는다. 이러한 트렌치 인덱스 구조는 기존 SI 구조나 디프레스드 인덱스 구조에 비해 다소 복잡한 모양이므로 외부증착법보다는 인덱스 제어가 용이한 내부증착법에서 더 많이 채택되고 있다.Another example of an optical fiber that has improved the existing SI structure is an optical fiber having a trench type index structure. This keeps the index of the clad portion close to the core similar to the outermost index, and the index reduction portion maintains the proper distance from the core, and has an index profile as shown in FIG. Since the trench index structure is somewhat more complicated than the conventional SI structure or depressed index structure, the trench index structure is more adopted in the internal deposition method that allows easy index control than the external deposition method.
일반적으로 디프레스드 인덱스 구조의 광섬유는 굴곡 손실 개선에 한계가 있어, 굴곡이 가능한 반경이 7.5mm 수준으로 제한되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 근래에는 디프레스드 인덱스 프로파일보다는 굴곡 개선 가능성이 높은 트렌치 타입 인덱스 프로파일에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In general, the depressed index optical fiber has a limit in improving the bending loss, and the radius of bending is known to be limited to 7.5 mm. Therefore, in recent years, studies on trench type index profiles, which are more likely to bend improvement than depressed index profiles, have been actively conducted.
한편, 광섬유 모재의 제조공정은 크게 외부증착법과 내부증착법으로 구분할 수 있다. 그 중 내부증착법은 원하는 인덱스 프로파일을 구현하기 위해 적절한 비율의 케미컬을 석영튜브 내부에 여러차례 증착하는 공정을 실시한다. 이 공정은 정밀한 굴절률 제어가 가능하여 트렌치 인덱스 프로파일과 같이 복잡한 인덱스 프로파일을 구현할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 증착과 소결이 동시에 이루어지기 때문에 무수화 공정을 적용하기가 어렵고, 이로 인해 OH 손실 특성이 좋지 않은 단점이 있다.On the other hand, the manufacturing process of the optical fiber base material can be largely divided into the external deposition method and the internal deposition method. Among them, the internal deposition method performs a process of depositing an appropriate ratio of chemicals several times inside the quartz tube to achieve a desired index profile. This process has the advantage of enabling precise index control, enabling complex index profiles such as trench index profiles. However, since the deposition and sintering are performed at the same time, it is difficult to apply the anhydrous process, which results in a disadvantage of poor OH loss characteristics.
구부림 손실 특성을 개선하기 위해 제안된 특허문헌으로는 US7,440,663, US7,450,807, US2007/0280615, JP2009-038371, JP2008-233927, US7,505,660, WO08/157341 등을 들 수 있다.Proposed patent documents for improving bending loss characteristics include US 7,440,663, US 7,450,807, US 2007/0280615, JP2009-038371, JP2008-233927, US 7,505,660, WO 08/157341, and the like.
US7,440,663 및 US7,450,807 특허는 트렌치 타입 인덱스 구조를 갖는 광섬유에 대한 기술로서, 트렌치의 깊이, 위치 등에 대한 조건을 제안하고 있으나, OH 손실 개선을 위한 방안은 제시하지 못하고 있다.The US 7,440,663 and US 7,450,807 patents are a technique for optical fibers having a trench type index structure, and suggest conditions for trench depth, position, and the like, but do not suggest a method for improving OH loss.
US2007/0280615 역시 트렌치 인덱스 구조에 대한 특허이며, 트렌치 구조를 형성하기 위해 플라즈마(Plasma)를 활용한 불소 도핑(Fluorine doping) 기술을 제안하고 있다. 하지만 이 역시 OH 손실 개선을 위한 방안은 제시하지 못하고 있다.US2007 / 0280615 is also a patent for trench index structures and proposes a fluorine doping technique using plasma to form trench structures. However, this also does not provide a way to improve the OH loss.
JP2009-038371 및 JP2008-233927 특허는 트렌치 구조를 위해 클래드에 홀(Hole)을 형성하여 굴곡손실을 개선하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 이 기술은 홀 형성공정으로 인해 양산성이 크게 떨어지게 되며, Mass Production에는 적절치 않은 방법으로 평가되고 있다.The patents JP2009-038371 and JP2008-233927 propose a technique for improving bending loss by forming holes in the clad for trench structures. However, this technique is greatly reduced in productivity due to the hole forming process, and is evaluated as not suitable for mass production.
US7,505,660 특허는 Hole Assisted Fiber의 원리를 이용하며 양산성을 확보하기 위한 것으로서, 홀의 형성을 위해 위해 클래드 부분에 랜덤한 버블을 형성시키는 기술을 제안하고 있다. 하지만, 랜덤한 버블은 광섬유의 길이방향 및 원주방향으로 굴곡특성을 불균일하게 하는 문제가 있으며, 기계적인 신뢰성 측면에서도 검증이 필요하다.US Pat. No. 7,505,660 uses the principle of Hole Assisted Fiber to secure mass production, and proposes a technique for forming a random bubble in the clad portion to form a hole. However, random bubbles have a problem of non-uniform bending characteristics in the longitudinal direction and the circumferential direction of the optical fiber, and also requires verification in terms of mechanical reliability.
WO08/157341 특허는 Ring Assisted Fiber에 대한 기술로서, 트렌치 구조에 고차모드 스트립 오프(strip off)를 위한 배리어(barrier) 층을 포함시킨 인덱스 프로파일을 제안하고 있다. 이 특허는 트렌치 구조를 깊게 형성함으로써 굴곡손실을 개선하고 동시에 고차모드를 스트립 오프시킴으로써 컷오프 값은 높아지지 않게 유지하는 기술이다. 그러나, 이 기술은 인덱스 프로파일이 복잡하여 재현성 확보가 곤란하고, mass production에 불리한 단점이 있다. 또한 OH 손실 개선을 위한 방안은 제시하지 못하고 있다.The WO08 / 157341 patent proposes a technology for Ring Assisted Fiber, in which an index profile is included in the trench structure for barrier layer for higher order strip off. This patent improves the bending loss by deepening the trench structure and simultaneously cuts off the higher-order mode to keep the cutoff value high. However, this technique has a disadvantage in that it is difficult to secure reproducibility due to a complicated index profile and is disadvantageous for mass production. Also, there is no suggestion for improving OH loss.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 트렌치 타입 인덱스 프로파일의 적용을 통해 굴곡손실 특성을 개선하면서도 OH 손실을 대폭 감소시키거나 제거할 수 있는 수정화학기상증착법(MCVD)을 이용한 광섬유 모재 및 광섬유와 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and the optical fiber base material using a modified chemical vapor deposition (MCVD) that can significantly reduce or eliminate OH loss while improving the bending loss characteristics through the application of the trench type index profile And an optical fiber and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 매크로(Macro) 굴곡손실 특성과 마이크로(Micro) 굴곡손실 특성을 모두 개선할 수 있는 물성을 가진 광섬유 모재 및 광섬유와 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an optical fiber base material, an optical fiber, and a method of manufacturing the same, which have physical properties capable of improving both macro bending loss characteristics and micro bending loss characteristics.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수정화학기상증착법(MCVD)을 이용하여 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, (1) 석영튜브의 내벽에 수트를 증착시켜 클래드층을 형성하는 단계; (2) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 형성하는 단계; (3) 상기 트렌치 영역 위에 다시 클래드층을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 높은 코어층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (4)에서, 수트 형성가스를 캐리어 가스와 함께 도입하면서 상기 석영튜브 내의 온도를 1200℃ ~ 1500℃ 가 되도록 가열하여 수트를 생성하고 이 수트를 상기 클래드층 위에 퇴적시키는 퇴적공정과, 상기 석영튜브 내에 탈수 반응가스를 도입하면서 석영튜브 내의 온도를 700℃ ~ 1200℃ 의 온도로 가열하여 수트와 튜브의 수산기(OH) 및 수분을 제거하는 탈수공정과, 상기 수트가 증착되어 있는 석영튜브 내의 온도를 1700℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 수트를 소결 및 유리화시키는 소결공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing an optical fiber base material using a crystal chemical vapor deposition (MCVD), comprising the steps of: (1) forming a clad layer by depositing a soot on the inner wall of the quartz tube; (2) forming a trench region on the clad layer with a lower refractive index than the clad layer; (3) forming a cladding layer on the trench region again; And (4) forming a core layer having a higher refractive index than the cladding layer on the cladding layer, wherein in step (4), a soot forming gas is introduced together with a carrier gas in the quartz tube. A deposition process of generating a soot by heating the temperature to 1200 占 폚 to 1500 占 폚 and depositing the soot on the cladding layer; and introducing a dehydration reaction gas into the quartz tube while maintaining the temperature in the quartz tube at a temperature of 700 占 폚 to 1200 占 폚. Heating to remove the hydroxyl group (OH) and moisture from the soot and the tube, and a sintering process to sinter and vitrify the soot by heating the temperature in the quartz tube on which the soot is deposited to a high temperature of 1700 ° C. or higher. Disclosed is a method of manufacturing an optical fiber base material, characterized in that.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, (1) 석영튜브의 내벽에 수트를 증착시켜 클래드층을 형성하는 단계; (2) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 형성하는 단계; (3) 상기 트렌치 영역 위에 다시 상기 클래드층을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 높은 코어층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (4)에서, 수트 형성가스를 캐리어 가스와 함께 도입하면서 상기 석영튜브 내의 온도를 1200℃ ~ 1500℃ 가 되도록 가열하여 수트를 생성하고 이 수트를 상기 클래드층 위에 퇴적시키는 퇴적공정과, 상기 수트가 증착되어 있는 석영튜브 내의 온도를 1700℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 수트를 소결 및 유리화시킴과 아울러, 상기 석영튜브 내에 탈수 반응가스를 도입하여 수트와 튜브의 수산기(OH) 및 수분을 제거하는 소결 및 탈수공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, (1) forming a clad layer by depositing a soot on the inner wall of the quartz tube; (2) forming a trench region on the clad layer with a lower refractive index than the clad layer; (3) forming the clad layer again on the trench region; And (4) forming a core layer having a higher refractive index than the cladding layer on the cladding layer, wherein in step (4), a soot forming gas is introduced together with a carrier gas in the quartz tube. A soot is formed by heating the temperature to 1200 to 1500 ° C., and the soot is deposited on the clad layer; and the soot is heated by heating the temperature in the quartz tube where the soot is deposited to a temperature of 1700 ° C. or higher to sinter the soot. And vitrification and introducing a dehydration reaction gas into the quartz tube to perform a sintering and dehydration process for removing hydroxyl (OH) and water from the soot and the tube.
상기 단계 (2)에서는, C2F6(또는 F를 포함하는 케미컬) 또는 BCl3(또는 B를 포함하는 케미컬)을 도입하여 상기 트렌치 영역을 형성하는 것이 바람직하다.In step (2), it is preferable to introduce C 2 F 6 (or chemicals comprising F) or BCl 3 (or chemicals comprising B) to form the trench region.
상기 수트 형성가스는 SiCl4를 포함할 수 있다.The soot forming gas may include SiCl 4 .
상기 탈수 반응가스는 염소(Cl2) 성분을 포함할 수 있다.The dehydration reaction gas may include a chlorine (Cl 2 ) component.
상기 캐리어 가스로는 산소 또는, 산소와 헬륨(He)의 혼합기체가 채용될 수 있다.As the carrier gas, oxygen or a mixed gas of oxygen and helium (He) may be employed.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기 제조방법에 의해 제조된 광섬유 모재를 응축하여 모재봉을 형성하고, 상기 모재봉에 대하여 클래딩 공정을 수행한 후 인선하여 제조하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention provides a method for manufacturing an optical fiber, characterized in that by condensing the optical fiber base material prepared by the manufacturing method to form a base material rod, performing a cladding process for the base material rod and then cutting. do.
상기 인선 공정 이후에는, 광섬유에 대한 쿠셔닝(Cushioning) 역할을 하는 제1 코팅층을 광섬유 표면에 형성되는 1차 코팅공정과, 상기 제1 코팅층 위에 블로커(Blocker) 역할을 하는 제2 코팅층을 형성하는 2차 코팅공정을 진행할 수 있다. After the cutting process, the first coating process to form a first coating layer acting as a cushioning (Cushioning) for the optical fiber on the surface of the optical fiber, and to form a second coating layer acting as a blocker (blocker) on the first coating layer Car coating process can be carried out.
상기 제1 코팅층의 모듈러스(Modulus)는 상온에서 10MPa 이하인 것이 바람직하다.Modulus of the first coating layer (Modulus) is preferably 10MPa or less at room temperature.
본 발명은 광섬유 중심으로부터 반경 방향으로 가면서 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층이 형성되고, 상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역의 비굴절률이 각각 Δ1, Δ2, Δ3로 정의되고, 상기 Δ1은 0.4±0.15%, Δ2는 0.0±0.10%, Δ3은 -1.0 ~ -0.1% 인 것이 바람직하다.According to the present invention, a core layer, a first cladding layer, a trench region, and a second cladding layer are formed in a radial direction from the center of the optical fiber, and specific refractive indices of the core layer, the first cladding layer, and the trench region are respectively Δ1, Δ2, and Δ3. Δ1 is 0.4 ± 0.15%, Δ2 is 0.0 ± 0.10%, and Δ3 is preferably -1.0 to -0.1%.
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층의 중심에 대한 반경은 각각 R1, R2, R3, R4 로 정의되고, 상기 R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5~6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛ 인 것이 바람직하다.Radius with respect to the center of the core layer, the first cladding layer, the trench region, the second cladding layer is defined as R1, R2, R3, R4, respectively, R1 is 4.0 ± 0.5㎛, R2 / R1 is 1.5 ~ 6.5, It is preferable that R3-R2 is 1.0-15.0, and R4 is 62.5 micrometers.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광섬유 중심에 위치하는 코어층과, 상기 코어층에 비해 낮은 굴절률을 가지면서 상기 코어층의 외부를 둘러싸는 제1 클래드층 및 제2 클래드층과, 상기 제1 클래드층과 제2 클래드층 사이에 위치하고 상기 제1 클래드층 및 제2 클래드층에 비해 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 포함하는 광섬유에 있어서, 상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역의 비굴절률이 각각 Δ1, Δ2, Δ3으로 정의되고, 상기 Δ1은 0.4±0.15%, Δ2는 0.0±0.10%, Δ3은 -1.0 ~ -0.1% 인 것을 특징으로 하는 광섬유가 제공된다.According to another aspect of the invention, the core layer located in the center of the optical fiber, the first clad layer and the second clad layer surrounding the outside of the core layer having a lower refractive index than the core layer, and the first clad In the optical fiber including a trench region located between the layer and the second cladding layer and having a lower refractive index than the first cladding layer and the second cladding layer, the refractive indexes of the core layer, the first cladding layer, and the trench region are respectively Δ1. , Δ2 and Δ3, wherein Δ1 is 0.4 ± 0.15%, Δ2 is 0.0 ± 0.10%, and Δ3 is -1.0 to -0.1%.
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층의 중심에 대한 반경은 각각 R1, R2, R3, R4 로 정의되고, 상기 R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5~6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛ 인 것이 바람직하다.Radius with respect to the center of the core layer, the first cladding layer, the trench region, the second cladding layer is defined as R1, R2, R3, R4, respectively, R1 is 4.0 ± 0.5㎛, R2 / R1 is 1.5 ~ 6.5, It is preferable that R3-R2 is 1.0-15.0, and R4 is 62.5 micrometers.
본 발명에 따른 광섬유는 상기 제2 클래드층의 외부에 코팅된 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 외부에 코팅된 제2 코팅층을 더 포함하고, 상기 제1 코팅층의 모듈러스가 상온에서 10MPa 이하인 것이 바람직하다.The optical fiber according to the present invention further includes a first coating layer coated on the outside of the second cladding layer and a second coating layer coated on the outside of the first coating layer, wherein the modulus of the first coating layer is 10 MPa or less at room temperature. desirable.
본 발명에 따른 광섬유는 R5.0mm, 1 turn 굴곡시 1550nm 에서의 굴곡손실이 0.15 dB/t 이하가 되도록 구성될 수 있다.The optical fiber according to the present invention may be configured such that the bending loss at 1550 nm at R5.0 mm and one turn bend is 0.15 dB / t or less.
또한, R7.5mm, 1 turn 굴곡시 1550nm 에서의 굴곡손실이 0.5 dB/t 이하가 되도록 구성될 수 있다.In addition, R7.5mm, it can be configured so that the bending loss at 1550nm at 1 turn bend is 0.5 dB / t or less.
본 발명에 따른 광섬유는 Basket Weave법에 의한 마이크로 굴곡 손실 측정시 파장 1550㎚, 상온에서 마이크로 굴곡 손실이 1.0dB/㎞ 이하가 되도록 구성될 수 있다.The optical fiber according to the present invention may be configured to have a wavelength of 1550 nm and a micro bending loss of 1.0 dB / km or less at room temperature when measuring the micro bending loss by the Basket Weave method.
본 발명에 따른 광섬유의 기하구조에 있어서 MFD norminal value는 8.6~9.5, 케이블 컷오프 파장은 1260nm 이하인 것이 바람직하다.In the geometry of the optical fiber according to the present invention, the MFD norminal value is preferably 8.6 to 9.5 and the cable cutoff wavelength is 1260 nm or less.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 광섬유를 구비한 광케이블이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical cable having the optical fiber.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 광섬유 및 광케이블을 구비한 광학박스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, an optical box having the optical fiber and the optical cable is provided.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광섬유 시제품을 제작하는 단계; 상기 광섬유 시제품의 기계적 특성을 평가하여 20년 이상의 수명이 가능한 굴곡반경(Rc)을 선정하는 단계; 상기 선정된 굴곡반경(Rc)으로 상기 광섬유 시제품을 굴곡시켰을 때 발생하는 손실에 대해 OTDR에 의한 감지가 가능한지 여부를 확인하는 단계; 및 감지가 가능한 경우에 한하여 광섬유 제조를 진행하는 단계;를 포함하는 광섬유의 제조방법과 그에 따라 제조된 광섬유가 제공된다.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating an optical fiber prototype; Evaluating the mechanical properties of the optical fiber prototype to select a bending radius (Rc) capable of a life of more than 20 years; Confirming whether the OTDR can detect a loss generated when the optical fiber prototype is bent by the selected bending radius Rc; And manufacturing the optical fiber only when it is possible to detect the optical fiber.
본 발명에 따르면 트렌치 인덱스 프로파일이 구현되어 굴곡손실이 저감되면서도 수산기(OH)가 실질적으로 제거된 광섬유 모재를 제조할 수 있다. 이에 따라, 1340 ~ 1460nm 파장대의 OH 흡수손실이 대폭 감소된 광섬유를 구현할 수 있다.According to the present invention, the trench index profile may be implemented to manufacture an optical fiber base material substantially free of hydroxyl (OH) while reducing bending loss. Accordingly, the optical fiber with which the OH absorption loss in the wavelength range of 1340 to 1460 nm can be greatly reduced can be realized.
또한, 본 발명에 따르면 트렌치 인덱스 프로파일을 갖는 광섬유에 구비되는 코팅층의 모듈러스를 최적화함으로써 매크로 굴곡손실과 마이크로 굴곡손실을 효과적으로 줄일 수 있다.In addition, according to the present invention it is possible to effectively reduce the macro bending loss and the micro bending loss by optimizing the modulus of the coating layer provided in the optical fiber having a trench index profile.
본 발명의 적용시 G657A의 OH 손실특성을 만족시킴으로써 G652D 규격과 호환성을 갖는 수산기 함량이 적은 굴곡강건형 광섬유의 제조가 가능하다. 이러한 본 발명은 20년 이상의 수명을 보증하는 SMF는 물론, MMF , NZDSF 등에 적용 가능하다.By applying the present invention, by satisfying the OH loss characteristics of G657A, it is possible to manufacture a flexible, hardened optical fiber having a small hydroxyl content compatible with the G652D standard. The present invention can be applied to MMF, NZDSF, etc., as well as SMF guaranteeing a life of 20 years or more.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 디프레스드 타입 인덱스 프로파일과 트렌치 타입 인덱스 프로파일을 도시한 그래프,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 광섬유의 구성을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명과 종래기술에 따른 광섬유의 흡수손실을 비교하여 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트렌치 타입 인덱스 프로파일을 도시한 그래프,
도 5는 도 4의 트렌치 타입 인덱스 프로파일과 관련된 항목별 특성치를 나타낸 테이블,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 제조방법을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광섬유의 특성을 나타낸 테이블이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a graph illustrating a general depressed type index profile and a trench type index profile;
2 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical fiber manufactured according to the present invention;
Figure 3 is a graph showing the absorption loss of the optical fiber according to the present invention and the prior art,
4 is a graph illustrating a trench type index profile according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a table illustrating characteristic values of items associated with the trench type index profile of FIG. 4; FIG.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an optical fiber according to a preferred embodiment of the present invention;
7 is a table showing characteristics of an optical fiber according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재의 제조방법은 수정화학기상증착법(MCVD)에 따라 클래드층 형성공정과 코어층 형성공정을 차례대로 진행하되, 클래드층 형성공정에서는 굴곡손실의 감소를 위해 트렌치 타입 인덱스 프로파일을 갖는 클래드층을 형성하는 공정을 실시하고, 코어층 형성공정에서는 수산기(OH)를 제거하기 위한 탈수공정을 실시한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a method for manufacturing an optical fiber base material proceeds in a clad layer forming process and a core layer forming process in order according to a crystal chemical vapor deposition method (MCVD), but in the clad layer forming process, a trench is used to reduce bending loss. A step of forming a cladding layer having a type index profile is performed, and in the core layer forming step, a dehydration step for removing hydroxyl groups (OH) is performed.
먼저, 클래드층 형성공정에서는 석영튜브를 회전시키면서 상기 석영튜브 내부로 수트 형성가스(SiCl4, GeCl4, POCl3)와, 산소 또는 산소 및 헬륨(He)의 캐리어 가스를 도입하고, 이와 더불어 열원을 이용하여 석영튜브를 가열하여 석영튜브의 내벽에 SiO2 및 GeO2를 포함하는 수트를 증착시키는 과정을 통해 소정 두께의 클래드층을 형성한다.First, in the cladding layer forming process, a soot forming gas (SiCl 4 , GeCl 4 , POCl 3 ) and oxygen or oxygen and helium (He) carrier gas are introduced into the quartz tube while rotating the quartz tube. By heating the quartz tube to form a clad layer having a predetermined thickness through the process of depositing a soot containing SiO 2 and GeO 2 on the inner wall of the quartz tube.
이후 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 형성하는 공정을 수행한다. 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역은 C2F6(또는 F를 포함하는 케미컬) 또는 BCl3(또는 B를 포함하는 케미컬)을 석영튜브 내부로 흘려주는 공정을 진행함으로써 구현할 수 있다.Thereafter, a process of forming a trench region having a lower refractive index than the clad layer is performed on the clad layer. The trench region having a relatively low refractive index may be implemented by flowing C 2 F 6 (chemical containing F) or BCl 3 (or chemical containing B) into the quartz tube.
트렌치 영역을 형성한 후에는 다시 트렌치 영역 위에 상기 클래드층을 형성하는 공정을 진행한다.After the formation of the trench region, a process of forming the clad layer on the trench region is performed again.
코어층 형성공정에서는 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 높은 코어층을 형성하되, 수산기(OH)와 수분을 제거하기 위한 탈수공정을 실시한다.In the core layer forming process, a core layer having a higher refractive index than the clad layer is formed on the clad layer, and a dehydration process is performed to remove hydroxyl (OH) and water.
코어층 형성공정에는 클래드층이 형성되어 있는 석영튜브의 내부에 수트 형성가스(SiCl4, GeCl4, POCl3)와, 산소 또는 산소 및 헬륨(He) 등의 혼합가스를 도입하면서 열원을 석영튜브의 길이방향으로 이동시키고, 트렌치 영역이 형성된 클래드층의 인덱스 프로파일을 고려하여 석영튜브 내의 온도가 1200℃ ~ 1500℃가 되도록 가열한다.In the core layer forming process, the heat source is supplied while introducing a soot forming gas (SiCl 4 , GeCl 4 , POCl 3 ) and mixed gas such as oxygen or oxygen and helium (He) into the quartz tube in which the clad layer is formed. It moves in the longitudinal direction of and heats so that the temperature in a quartz tube may be 1200 degreeC-1500 degreeC in consideration of the index profile of the clad layer in which the trench area | region was formed.
석영튜브 내부로 도입된 수트 형성가스는 석영튜브의 표면으로부터 전도된 열에 의해 산화반응하면서 수트를 생성하고, 이 수트는 석영튜브 내에서 상대적으로 저온 영역으로 이동하여 열영동 현상에 의해 클래드층 위에 퇴적된다.The soot forming gas introduced into the quartz tube is oxidized by heat conducted from the surface of the quartz tube to produce a soot, which moves to a relatively low temperature region in the quartz tube and is deposited on the clad layer by thermophoresis. do.
이와 같이, 그 내벽에 수트가 퇴적되어 있는 석영튜브는 탈수공정을 거치게 된다.As such, the quartz tube having soot deposited on the inner wall is subjected to a dehydration process.
탈수공정에서는 수트가 퇴적되어 있는 석영튜브 내부로 헬륨(He), 염소(Cl2), 산소(O2)를 포함하는 탈수 반응가스를 투입하면서 탈수 반응가스가 투입되는 방향을 따라 열원을 이동시키면서 석영튜브를 가열한다. 이때, 석영튜브 내의 온도는 탈수 효율을 고려하여 700℃ ~ 1200℃를 유지하는 것이 바람직하다.In the dehydration process, the dehydration reaction gas containing helium (He), chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2 ) is introduced into the quartz tube in which the soot is deposited while moving the heat source along the direction in which the dehydration reaction gas is introduced. Heat the quartz tube. At this time, the temperature in the quartz tube is preferably maintained at 700 ~ 1200 ℃ in consideration of the dehydration efficiency.
만약, 석영튜브 내의 온도가 1200℃ 이상이 되면, 수트들이 넥(neck)을 형성하면서 입자수가 줄어들게 되어 입자경은 증가하게 되고, 기공들은 사라지게 된다. 즉, 기공안에 존재하는 수산기(OH)들이 제거되는 속도에 비해 수트가 성장하는 속도가 더 빨라지게 되어 수산기(OH)가 수트 사이에서 미처 제거되지 못해 내부에 포획된다. 또한, 석영튜브 내의 온도가 700℃에 미달할 경우에는 탈수 반응이 충분히 이루어지지 않는다.If the temperature in the quartz tube is more than 1200 ° C, the number of particles decreases as the soots form a neck and the particle diameter increases, and the pores disappear. That is, the rate at which the soot grows is faster than the rate at which hydroxyl groups (OH) present in the pores are removed, and the hydroxyl group (OH) is trapped inside because it cannot be removed between the soot. In addition, when the temperature in the quartz tube is less than 700 ℃ dehydration reaction is not made sufficiently.
따라서, 수트, 클래드층 또는 석영튜브 내부에 포함되어 있는 수산기(OH)나 수분을 효율적으로 증발시키면서 수산기(OH)가 내부에 포획되는 현상을 방지하기 위해서 탈수 반응 온도는 700℃ ~ 1200℃를 유지하는 것이 바람직하다.Therefore, the dehydration reaction temperature is maintained at 700 ° C to 1200 ° C in order to prevent the trapping of the hydroxyl group (OH) inside while efficiently evaporating the hydroxyl group (OH) or moisture contained in the soot, cladding layer or quartz tube. It is desirable to.
탈수 반응가스(특히, 염소)와 수트 퇴적층 또는 석영튜브 내부에 존재하는 수분 또는 수산기(OH)가 서로 반응하여 탈수반응을 일으키는 메카니즘은 아래의 반응식과 같다.The mechanism of causing the dehydration reaction by reacting the dehydration reaction gas (especially chlorine) and the water or hydroxyl group (OH) present in the soot deposition layer or the quartz tube with each other is shown in the following reaction formula.
4Si-OH + 2Cl2 ⇔ 2SiOSi + 4HCl + O2 4Si-OH + 2Cl 2 Si 2SiOSi + 4HCl + O 2
Si-OH-Cl2 ⇔ Si-O-Si + HCl Si-OH-Cl 2 ⇔ Si-O-Si + HCl
2H2O + Cl2 ⇔ 2HCl + O2 2H 2 O + Cl 2 ⇔ 2HCl + O 2
탈수공정을 거친 석영튜브는 소결 공정을 거치는 것에 의해 그 내부에 클래드층과 코어층이 형성되어 있는 중공 모재(Hollow preform) 형태로 제조된다.After the dewatering process, the quartz tube is manufactured in the form of a hollow preform in which a clad layer and a core layer are formed therein.
즉, 탈수 공정이 끝난 후 석영튜브 내의 온도가 1700℃ 이상이 되도록 열원을 유지한 상태에서 열원을 석영튜브의 길이방향으로 이동시킴으로써 클래드층 위에 퇴적되어 있는 수트를 소결 및 유리화시켜 소결층을 형성한다.That is, after the dehydration process is completed, the heat source is moved in the longitudinal direction of the quartz tube while the heat source is maintained so that the temperature in the quartz tube is 1700 ° C. or more to sinter and vitrify the soot deposited on the clad layer to form a sintered layer. .
상기와 같이 클래드층 형성공정과 코어층 형성공정(퇴적→탈수→소결의 3단계 공정 수회 반복)을 수행하는 것에 의해 석영튜브의 내벽에 클래드층과 코어층이 증착되어 있는 중공 모재를 형성할 수 있다.By performing the cladding layer forming process and the core layer forming process (repeat → dewatering → sintering three times) as described above, the hollow base material on which the cladding layer and the core layer are deposited can be formed on the inner wall of the quartz tube. have.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 코어층의 형성시 2단계 공정(퇴적->탈수+소결)을 진행하는 광섬유 모재의 제조방법이 제공된다. 본 실시예에서는 수트 형성가스를 캐리어 가스와 함께 도입하면서 석영튜브 내의 온도를 1200℃ ~ 1500℃ 가 되도록 가열하여 수트를 생성하고 이 수트를 상기 클래드층 위에 퇴적시키는 퇴적공정과, 상기 수트가 증착되어 있는 석영튜브 내의 온도를 1700℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 수트를 소결 및 유리화시킴과 아울러, 상기 석영튜브 내에 탈수 반응가스를 도입하여 수트와 튜브의 수산기(OH) 및 수분을 제거하는 소결 및 탈수공정을 수행한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical fiber base material, which undergoes a two-step process (deposition-> dehydration + sintering) when the core layer is formed. In this embodiment, the soot forming gas is introduced together with the carrier gas and the temperature in the quartz tube is heated to 1200 ° C to 1500 ° C to generate soot, and the soot is deposited on the clad layer, and the soot is deposited. Sintering and vitrification of the soot by heating the temperature of the quartz tube to a temperature higher than 1700 DEG C, and introducing a dehydration reaction gas into the quartz tube to remove hydroxyl (OH) and water from the soot and tube. Do this.
상기와 같은 과정을 통해 제조된 중공 모재는 공지된 응축(collapsing)공정에 의해 광섬유 모재봉으로 형성된다.The hollow base material prepared through the above process is formed into an optical fiber base rod by a known collapsing process.
상기 광섬유 모재봉은 후속되는 통상의 클래딩 공정 및 인선(drawing)공정에 의해 광섬유 형태로 인선된다. 이후 1차 코팅공정 및 2차 코팅공정을 진행하면 도 2에 도시된 바와 같이 코어층(100), 클래드층(101), 제1 코팅층(102) 및 제2 코팅층(103)을 포함하는 레이어 구조를 갖는 광섬유가 제조된다.The optical fiber base rod is edged in the form of an optical fiber by the following conventional cladding process and drawing process. Subsequently, when the first coating process and the second coating process are performed, a layer structure including the
1차 코팅공정에서는 쿠셔닝(Cushioning) 역할을 하는 제1 코팅층(102)을 광섬유 표면에 형성한다. 이때 제1 코팅층(102)의 모듈러스(2.5% secant modulus)는 상온에서 광섬유의 글래스 부분을 보호하기에 적합하도록 부드러운 물성을 제공할 수 있는 10MPa 이하인 것이 바람직하다. 제1 코팅층(102)의 모듈러스가 상온에서 10MPa를 초과할 경우에는 코팅층이 딱딱해져서 광섬유의 글래스 부분을 제대로 보호할 수 없으며 굴곡손실이 대폭 증가하게 된다.In the primary coating process, a
2차 코팅공정에서는 제1 코팅층(102) 위에 블로커(Blocker) 역할을 하는 제2 코팅층(103)을 형성한다.In the second coating process, a
도 3에는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 광섬유의 광손실이 나타나 있다.3 shows the optical loss of the optical fiber manufactured by the manufacturing method of the present invention.
도 3은 광섬유 코어에서 발생하는 1100nm 에서 1700nm 까지 영역의 광손실을 나타낸 것으로서, 점선 그래프는 기존에 사용중인 광섬유의 광손실을 나타내며, 실선 그래프는 본 발명에 따라 개선된 방법으로 제조된 광섬유의 광손실을 나타낸다.Figure 3 shows the optical loss in the region from 1100nm to 1700nm generated in the optical fiber core, the dotted line graph shows the optical loss of the existing optical fiber, the solid line graph is the optical fiber of the optical fiber manufactured by the improved method according to the present invention Indicates a loss.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 광섬유의 경우 1385nm 파장대에서 OH-기에 의한 광손실이 0.33dB/㎞ 이하로 현저하게 감소되었고, 1310nm와 1550nm 대역의 산란에 의한 광손실도 각각 0.34dB/㎞, 0.20dB/㎞ 이하로 기존 단일모드 광섬유와 대비하여 향상되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, in the optical fiber manufactured by the manufacturing method of the present invention, the optical loss due to OH- group is significantly reduced to 0.33 dB / km or less in the 1385 nm wavelength band, and the optical loss due to scattering in the 1310 nm and 1550 nm bands. 0.34dB / km and 0.20dB / km or less, respectively, compared with the existing single-mode fiber.
도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 광섬유의 트렌치 타입 인덱스 프로파일이 나타나 있으며, 도 5에는 도 4의 트렌치 타입 인덱스 프로파일과 관련된 항목별 특성치가 나타나 있다.4 illustrates a trench type index profile of an optical fiber manufactured by a manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows item-specific values related to the trench type index profile of FIG. 4.
도 4에 나타난 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 광섬유의 인덱스 프로파일은 광섬유 중심으로부터 반경 방향으로 가면서 차례대로 형성된 코어층(①), 제1 클래드층(②), 트렌치 영역(③) 및 제2 클래드층(④)을 포함한다.As shown in FIG. 4, an index profile of an optical fiber provided according to a preferred embodiment of the present invention includes a core layer (①), a first clad layer (②), and a trench region (③) sequentially formed radially from the center of the optical fiber. And a
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 광섬유는 도 5에 나타난 바와 같이 비굴절률과 트렌치 구조가 최적화됨으로써 굴곡손실을 현저히 감소시킬 수 있다.The optical fiber provided according to the preferred embodiment of the present invention can significantly reduce the bending loss by optimizing the specific refractive index and the trench structure as shown in FIG.
즉, 코어층(①), 제1 클래드층(②), 트렌치 영역(③)의 비굴절률을 각각 Δ1, Δ2, Δ3로 정의할 때, Δ1은 0.4±0.15%, Δ2는 0.0±0.10%, Δ3은 -1.0 ~ -0.1%가 되도록 구성된다. 또한, 광섬유의 중심을 기준으로, 코어층(①), 제1 클래드층(②), 트렌치 영역(③), 제2 클래드층(④)의 반경을 각각 R1, R2, R3, R4 로 정의할 때, R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5 ~ 6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛가 되도록 구성된다.That is, when the specific refractive indices of the
상기와 같은 구조를 가진 광섬유는 MCVD 공법 외에 VAD, OVD 등의 기타 다양한 공법에 의해서도 제조 가능하다.The optical fiber having the above structure can be manufactured by various other methods such as VAD, OVD, etc. in addition to the MCVD method.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 구조를 가진 광섬유가 케이블 시스(Sheath) 내에 다심으로 배열되어 굴곡특성 등이 개선된 광케이블이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the optical fiber having the above-described structure is arranged in a multi-core in the cable sheath (Sheath) can be provided an optical cable with improved bending characteristics and the like.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 구조를 가진 광섬유 및 광케이블을 구비한 광학박스가 제공될 수 있다. 여기서, 광학박스는 광섬유 및 광케이블이 수용된 통상의 광학 함체나 광학 캐비넷을 의미한다.According to another aspect of the present invention, an optical box having an optical fiber and an optical cable having the above-described structure can be provided. Here, the optical box means a conventional optical enclosure or an optical cabinet in which an optical fiber and an optical cable are accommodated.
도 6은 수명 20년을 보증하는 광섬유의 제조를 위한 방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flow chart illustrating a method for manufacturing an optical fiber that guarantees a 20 year lifespan.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유의 제조방법은, 광섬유 시제품을 제작한 후 기계적 특성을 평가하는 과정(단계 S10 및 S20)과, 기계적 특성을 바탕으로 20년 이상의 수명이 가능한 굴곡반경(Rc)을 선정하는 과정(단계 S30)과, 선정된 굴곡반경(Rc)으로 광섬유를 굴곡시켰을 때 발생하는 손실에 대해 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)에 의한 감지가 가능한지 여부를 확인하는 과정(단계 S40)과, OTDR에 의해 감지가 가능한 경우에 한하여 광섬유 제조를 진행하는 과정(단계 S50)을 포함한다.Referring to Figure 6, the manufacturing method of the optical fiber according to the present invention, after the production of the optical fiber prototype to evaluate the mechanical properties (steps S10 and S20), and the bending radius that can have a life span of 20 years or more based on the mechanical properties ( A process of selecting Rc) (step S30) and a process of checking whether the loss caused when the optical fiber is bent by the selected bending radius (Rc) can be detected by an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) (step S40). ), And the process of manufacturing the optical fiber only if it can be detected by the OTDR (step S50).
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 광섬유의 특성을 나타낸 테이블이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 광섬유는 상기 비굴절률 및 트렌치 구조의 조건을 충족함으로써 G657의 OH 손실특성을 만족시킨다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 광섬유는 Δ1이 0.4±0.15%, Δ2가 0.0±0.10%, Δ3이 -1.0 ~ -0.1% 이고, R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5 ~ 6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛의 조건을 모두 충족한다.7 is a table showing characteristics of an optical fiber according to embodiments of the present invention. As shown in FIG. 7, the optical fibers according to Examples 1 to 8 of the present invention satisfy the OH loss characteristics of G657 by satisfying the conditions of the specific refractive index and the trench structure. That is, in the optical fibers according to the
본 발명의 실시예들 중 굴곡반경(Rc)을 R5.0㎜으로 한 1턴(Turn)의 굴곡시에는 1550nm에서 0.15dB/t 이하의 구부림손실(매크로 굴곡손실) 특성을 제공하고, 굴곡반경(Rc)을 R7.5㎜로 한 1턴의 굴곡시에는 1550nm에서 0.5dB/t 이하의 구부림손실(매크로 굴곡손실) 특성을 제공한다.In embodiments of the present invention, when bending one turn (Turn) with a bending radius Rc of R5.0 mm, a bending loss (macro bending loss) characteristic of 0.15 dB / t or less is provided at 1550 nm, and a bending radius is provided. When bending one turn with (Rc) of R7.5 mm, the bending loss (macro bending loss) characteristic of 0.5 dB / t or less is provided at 1550 nm.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광섬유는 MFD norminal value는 8.6~9.5, 케이블 컷오프(Cable CutOff) 파장은 1260nm 이하인 특성을 제공한다. In addition, the optical fiber according to the embodiments of the present invention provides a MFD norminal value of 8.6 ~ 9.5, the cable cutoff wavelength of less than 1260nm.
한편, 본 발명의 실시예 1, 3, 5, 7에 따른 광섬유는 제1 코팅층의 모듈러스가 상온에서 10MPa 이하인 조건을 충족함으로써 1550nm에서 1.0dB/㎞ 이하의 마이크로 굴곡손실 특성(Basket Weave법으로 측정)을 제공할 수 있다.On the other hand, the optical fiber according to Examples 1, 3, 5, 7 of the present invention meets the condition that the modulus of the first coating layer is 10 MPa or less at room temperature, so that the micro-bending loss characteristic of 1.0 dB / km or less at 1550 nm (basket weave method) ) Can be provided.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
100: 코어층 101: 클래드층
102: 제1 코팅층 103: 제2 코팅층100: core layer 101: cladding layer
102: first coating layer 103: second coating layer
Claims (21)
(1) 석영튜브의 내벽에 수트를 증착시켜 클래드층을 형성하는 단계;
(2) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 형성하는 단계;
(3) 상기 트렌치 영역 위에 다시 클래드층을 형성하는 단계; 및
(4) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 높은 코어층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (4)에서,
수트 형성가스를 캐리어 가스와 함께 도입하면서 상기 석영튜브 내의 온도를 1200℃ ~ 1500℃ 가 되도록 가열하여 수트를 생성하고 이 수트를 상기 클래드층 위에 퇴적시키는 퇴적공정과,
상기 석영튜브 내에 탈수 반응가스를 도입하면서 석영튜브 내의 온도를 700℃ ~ 1200℃ 의 온도로 가열하여 수트와 튜브의 수산기(OH) 및 수분을 제거하는 탈수공정과,
상기 수트가 증착되어 있는 석영튜브 내의 온도를 1700℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 수트를 소결 및 유리화시키는 소결공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.In the method for producing an optical fiber base material by using a crystal chemical vapor deposition (MCVD),
(1) depositing a soot on the inner wall of the quartz tube to form a cladding layer;
(2) forming a trench region on the clad layer with a lower refractive index than the clad layer;
(3) forming a cladding layer on the trench region again; And
(4) forming a core layer on the clad layer having a higher refractive index than the clad layer;
In step (4) above,
A deposition process of generating a soot by introducing a soot forming gas together with a carrier gas to heat the temperature in the quartz tube to 1200 ° C to 1500 ° C, and depositing the soot on the clad layer;
A dehydration process of removing the hydroxyl group (OH) and water from the soot and the tube by heating the temperature in the quartz tube to a temperature of 700 ° C. to 1200 ° C. while introducing a dehydration reaction gas into the quartz tube;
And a sintering process of sintering and vitrifying the soot by heating the temperature in the quartz tube on which the soot is deposited to a high temperature of 1700 ° C. or higher.
(1) 석영튜브의 내벽에 수트를 증착시켜 클래드층을 형성하는 단계;
(2) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 트렌치 영역을 형성하는 단계;
(3) 상기 트렌치 영역 위에 다시 클래드층을 형성하는 단계; 및
(4) 상기 클래드층 위에 상기 클래드층에 비해 상대적으로 굴절률이 높은 코어층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (4)에서,
수트 형성가스를 캐리어 가스와 함께 도입하면서 상기 석영튜브 내의 온도를 1200℃ ~ 1500℃ 가 되도록 가열하여 수트를 생성하고 이 수트를 상기 클래드층 위에 퇴적시키는 퇴적공정과,
상기 수트가 증착되어 있는 석영튜브 내의 온도를 1700℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 수트를 소결 및 유리화시킴과 아울러, 상기 석영튜브 내에 탈수 반응가스를 도입하여 수트와 튜브의 수산기(OH) 및 수분을 제거하는 소결 및 탈수공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.In the method for producing an optical fiber base material by using a crystal chemical vapor deposition (MCVD),
(1) depositing a soot on the inner wall of the quartz tube to form a cladding layer;
(2) forming a trench region on the clad layer with a lower refractive index than the clad layer;
(3) forming a cladding layer on the trench region again; And
(4) forming a core layer on the clad layer having a higher refractive index than the clad layer;
In step (4) above,
A deposition process of generating a soot by introducing a soot forming gas together with a carrier gas to heat the temperature in the quartz tube to 1200 ° C to 1500 ° C, and depositing the soot on the clad layer;
By heating the temperature in the quartz tube on which the soot is deposited to a high temperature of 1700 ° C. or higher, the soot is sintered and vitrified, and a dehydration reaction gas is introduced into the quartz tube to remove hydroxyl (OH) and water from the soot and tube. Method for producing an optical fiber base material, characterized in that to perform a sintering and dehydration process.
C2F6(또는 F를 포함하는 케미컬) 또는 BCl3(또는 B를 포함하는 케미컬)을 도입하여 상기 트렌치 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.The process according to claim 1 or 2, wherein in step (2):
A method of manufacturing an optical fiber base material, wherein the trench region is formed by introducing C 2 F 6 (or chemicals including F) or BCl 3 (or chemicals including B).
상기 수트 형성가스는 SiCl4를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
The soot forming gas is a method for producing an optical fiber base material characterized in that it comprises SiCl 4 .
상기 탈수 반응가스는 염소(Cl2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
The dehydration reaction gas manufacturing method of an optical fiber base material, characterized in that containing chlorine (Cl 2 ).
상기 캐리어 가스는 산소 또는, 산소와 헬륨(He)의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
The carrier gas is oxygen, or a method for producing an optical fiber base material, characterized in that the mixed gas of oxygen and helium (He).
상기 인선 공정 이후에 광섬유에 대한 쿠셔닝(Cushioning) 역할을 하는 제1 코팅층을 광섬유 표면에 형성되는 1차 코팅공정과, 상기 제1 코팅층 위에 블로커(Blocker) 역할을 하는 제2 코팅층을 형성하는 2차 코팅공정을 진행하고,
상기 제1 코팅층의 모듈러스가 상온에서 10MPa 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유의 제조방법.The method of claim 7, wherein
After the cutting process, a first coating process for forming a first coating layer serving as cushioning for the optical fiber on the surface of the optical fiber, and a second forming a second coating layer serving as a blocker on the first coating layer. The coating process,
Method of manufacturing an optical fiber, characterized in that the modulus of the first coating layer is 10MPa or less at room temperature.
광섬유 중심으로부터 반경 방향으로 가면서 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층이 형성되고,
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역의 비굴절률이 각각 Δ1, Δ2, Δ3 로 정의되고,
상기 Δ1은 0.4±0.15%, Δ2는 0.0±0.10%, Δ3은 -1.0 ~ -0.1% 인 것을 특징으로 하는 광섬유의 제조방법.The method of claim 7, wherein
The core layer, the first cladding layer, the trench region, and the second cladding layer are formed radially from the center of the optical fiber,
Specific refractive indexes of the core layer, the first cladding layer, and the trench region are defined as Δ1, Δ2, and Δ3, respectively.
Wherein Δ1 is 0.4 ± 0.15%, Δ2 is 0.0 ± 0.10%, Δ3 is -1.0 to -0.1% of the manufacturing method of the optical fiber.
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층의 중심에 대한 반경이 각각 R1, R2, R3, R4 로 정의되고,
상기 R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5~6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 광섬유의 제조방법.10. The method of claim 9,
Radius with respect to the center of the core layer, the first cladding layer, the trench region, the second cladding layer is defined as R1, R2, R3, R4, respectively
The R1 is 4.0 ± 0.5㎛, R2 / R1 is 1.5 ~ 6.5, R3-R2 is 1.0 ~ 15.0, R4 is 62.5 ㎛ manufacturing method characterized in that the.
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역의 비굴절률이 각각 Δ1, Δ2, Δ3으로 정의되고,
상기 Δ1은 0.4±0.15%, Δ2는 0.0±0.10%, Δ3은 -1.0 ~ -0.1% 인 것을 특징으로 하는 광섬유.A core layer located at the center of the optical fiber, a first clad layer and a second clad layer surrounding the outside of the core layer with a lower refractive index than the core layer, and between the first clad layer and the second clad layer In the optical fiber comprising a trench region and lower than the refractive index of the first cladding layer and the second cladding layer,
Specific refractive indexes of the core layer, the first cladding layer, and the trench region are defined as Δ1, Δ2, and Δ3, respectively.
Δ1 is 0.4 ± 0.15%, Δ2 is 0.0 ± 0.10%, and Δ3 is -1.0 to -0.1%.
상기 코어층, 제1 클래드층, 트렌치 영역, 제2 클래드층의 중심에 대한 반경이 각각 R1, R2, R3, R4 로 정의되고,
상기 R1은 4.0±0.5㎛, R2/R1은 1.5~6.5, R3-R2는 1.0 ~ 15.0, R4는 62.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 광섬유.The method of claim 11,
Radius with respect to the center of the core layer, the first cladding layer, the trench region, the second cladding layer is defined as R1, R2, R3, R4, respectively
The R1 is 4.0 ± 0.5 ㎛, R2 / R1 is 1.5 ~ 6.5, R3-R2 is 1.0 ~ 15.0, R4 is 62.5 ㎛ characterized in that the.
상기 제2 클래드층의 외부에 코팅된 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 외부에 코팅된 제2 코팅층을 더 포함하고,
상기 제1 코팅층의 모듈러스가 상온에서 10MPa 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유.The method of claim 11,
Further comprising a first coating layer coated on the outside of the second cladding layer, and a second coating layer coated on the outside of the first coating layer,
Optical fiber, characterized in that the modulus of the first coating layer is 10MPa or less at room temperature.
R5.0mm, 1 turn 굴곡시 1550nm 에서의 굴곡손실이 0.15 dB/t 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유.The method of claim 11,
R5.0mm, 1 turn bend at 1550nm bending loss is less than 0.15 dB / t optical fiber, characterized in that.
R7.5mm, 1 turn 굴곡시 1550nm 에서의 굴곡손실이 0.5 dB/t 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유.The method of claim 14,
R7.5mm, 1 turn bend at 1550nm bending loss is less than 0.5 dB / t optical fiber, characterized in that.
Basket Weave법에 의한 마이크로 굴곡 손실 측정시 파장 1550㎚, 상온에서 마이크로 굴곡 손실이 1.0dB/㎞ 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유.The method of claim 11,
Optical fiber, characterized in that the micro-bending loss is 1.0dB / km or less at a wavelength of 1550nm, room temperature when measuring the micro-bending loss by the Basket Weave method.
기하구조에 있어서 MFD norminal value는 8.6~9.5, 케이블 컷오프 파장은 1260nm 이하인 것을 특징으로하는 광섬유.The method of claim 11,
In the geometry, the MFD norminal value is 8.6 ~ 9.5, the cable cut-off wavelength is 1260nm or less, characterized in that the optical fiber.
상기 광섬유 및 광케이블을 구비한 광학박스.The method of claim 18,
Optical box provided with the optical fiber and optical cable.
상기 광섬유 시제품의 기계적 특성을 평가하여 20년 이상의 수명이 가능한 굴곡반경(Rc)을 선정하는 단계;
상기 선정된 굴곡반경(Rc)으로 상기 광섬유 시제품을 굴곡시켰을 때 발생하는 손실에 대해 OTDR에 의한 감지가 가능한지 여부를 확인하는 단계; 및
감지가 가능한 경우에 한하여 광섬유 제조를 진행하는 단계;를 포함하는 광섬유의 제조방법.Fabricating a fiber optic prototype;
Evaluating the mechanical properties of the optical fiber prototype to select a bending radius (Rc) capable of a life of more than 20 years;
Confirming whether the OTDR can detect a loss generated when the optical fiber prototype is bent by the selected bending radius Rc; And
Proceeding to the optical fiber manufacturing only if the detection is possible.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130094519A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-26 | 엘에스전선 주식회사 | Improved bend-insensitive optical fiber for mpi-characteristics and optical cable including the same |
| CN111362565A (en) * | 2020-02-24 | 2020-07-03 | 东海县奥博石英制品有限公司 | Large-diameter quartz tube expanding and shrinking method |
-
2011
- 2011-06-08 KR KR1020110055218A patent/KR20110134329A/en active Search and Examination
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130094519A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-26 | 엘에스전선 주식회사 | Improved bend-insensitive optical fiber for mpi-characteristics and optical cable including the same |
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