KR20110134869A - 낮은 구부림 손실 광섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광섬유는 코어와; 상기 코어의 외측에 배치되며, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며, 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 내부층과; 상기 내부층의 외측에 배치되며, 최저 굴절률을 갖는 트렌치 층을 포함한다.

Description

낮은 구부림 손실 광섬유{LOW BEND LOSS OPTICAL FIBER}
본 발명은 광섬유에 관한 것으로서, 특히 낮은 구부림 손실 광섬유에 관한 것이다.
최근 100Mbps 이상의 FTTH(Fiber To The Home) 가입자 전송 서비스망이 구축되고 관련 서비스 산업이 활성화됨에 따라 광대역 전송용 및 구부림 특성이 강화된 광섬유의 수요가 급증하고 있다.
FTTH 구축을 위한 일반적인 수동 광통신망(passive optical network: PON)은, 중앙국(central office: CO) 측에 위치하는 광선로 종단(optical line terminal: OLT)과, 사용자 댁내 장치 혹은 그 주변에 위치하는 광네트워크 유닛(optical network unit: ONU) 또는 광네트워크 종단(optical network termination: ONT)와, 이들을 트리 토폴로지(tree topology)로 연결하기 위한 스플리터(splitter) 또는 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM)를 구비한 지역 기지국(remote node: RN)을 포함한다. CO 및 RN의 사이와, 그리고 RN 및 다수의 ONU 사이는 통상적으로 광대역 광섬유인 저수분 손실 광섬유(low water peak fiber: LWPF)로 연결되고, 또한 인입 광케이블을 사용하여 전신주 등의 지선점(feeder point)에서 댁내 인입구까지 연결한다. 이때, 인입 광케이블로서 옥내/외 설치에 적합하도록 구부림 특성이 강화된 광섬유(bending insensitive fiber)를 주로 사용한다. 손실, 분산과 같은 일반적인 광특성보다 실제 포설 및 이를 사용하는 현장에서 물리적 외력으로 인해 발생하는 구부림 손실이 댁내 망 구축에 큰 제약을 주는 요소로서 작용하며, 이러한 구부림 손실 특성의 악화로 인해 광 손실 및 데이터 전송에 문제가 발생할 수 있다.
전술한 바와 같이, 광섬유를 이용한 통신 망은 대량의 데이터를 고속으로 단시간에 전송할 수 있는 이점이 있는 반면에, 구부러짐과 같이 외부의 물리력으로 인해 광섬유가 손상되고 그로 인한 광 손실 및 데이터 전송에 문제가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 상술한 물리력으로 인한 광섬유의 손실을 최소화시키기 위한 광섬유로서 코어(core)와, 코어 주위에 굴절률 차이가 큰 클래드(clad)를 배치함으로써 구부러짐과 같은 물리력으로 인한 광 손실을 최소화시킨 광섬유가 제안되고 있다. 상술한 형태의 광섬유들로서, NTT, 스미토모(Sumitomo) 등 일본 업체에서 주로 제조하는 홀리 광섬유(Holey optical fiber)와, 코닝(Corning)사에서 제조되는 미세 버블 나노 구조(Bubble nano structure)와, OFS 외 기타 업체에 의한 링 트렌치 클래드(ring trench clad) 굴절률 프로파일을 갖는 광섬유가 개시된 바 있다.
홀리 광섬유는 구부림 손실은 탁월하나 제조 과정이 복잡하고 어려워서 제조 비용이 높다는 문제와, 일반 G.652 규격의 광섬유와 접속이 어렵고, 광 손실이 크다는 문제점이 있다. 코닝사의 광섬유도 미세 버블 구조로 인해서 기계적 강도, 접속 손실, 접속 방법 등에 있어서 문제점이 있다.
그 외, 기존 링 트렌치 클래드 구조의 광섬유는 상술한 광섬유들에 비해서 구조적으로 안정되고, 접속 손실 및 기계적 강도 등의 특성이 상대적으로 양호한 반면에, 구부러짐으로 인한 손실에 있어서 상대적으로 광학적 특성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 외부 물리력으로 인한 구부러짐 등과 같은 손상으로 인한 광 손실을 최소화시키기 위한 광섬유 및 광섬유 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광섬유는 코어와; 상기 코어의 외측에 배치되며, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며, 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 내부층과; 상기 내부층의 외측에 배치되며, 최저 굴절률을 갖는 트렌치 층을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 광섬유는, 코어와; 상기 코어의 외측에 배치되며, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 내부층과; 상기 내부층의 외측에 배치되며, 최저 굴절률을 갖고, 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 증가하는 부분을 갖는 트렌치 층을 포함한다.
본 발명에 따른 광섬유는 언덕형 굴절률 분포와, 트렌치 층을 구비한 클래드를 포함함으로써, 굴절률 변화와 벤딩으로 인한 광 손실을 최소화시킬 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 트렌치 구조는 단일 모드 광섬유의 굴절률 변화를 최소화하여 클래드로의 모드 전송을 최소화함과 동시에, 트렌치 층의 굴절률을 점진적으로 증가 혹은 감소하는 형태로 광섬유를 구성함으로써, 광대역 구부림 손실을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 언덕형 굴절률 분포의 트렌치 구조는 대구경 트렌치 층의 구현을 가능하며, 이러한 대구경화에서 발생하는 응력을 최소화하고 전체적인 트렌치 층의 볼륨을 일반적인 원형 링 구조보다 작게 만들 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유는 벤딩에 의해 야기되는 리크 모드 분산조차도 최소화할 수 있고, 짧은 차단 파장 영역을 가짐으로써 C 밴드 및 L 밴드의 넓은 파장 구간에서 구부림 손실 차이가 크지 않은 광대역 낮은 구부림 손실 광섬유를 제공한다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 광섬유와 광섬유의 굴절률 프로파일을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 광섬유와 광섬유의 굴절률 프로파일을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 광섬유와 광섬유의 굴절률 프로파일을 도시한 도면.
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 1의 (a)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유의 단면을 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 광섬유 단면에 따른 굴절률 프로파일을 설명하기 위한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 상기 광섬유(100)는 상기 광섬유의 중심에 위치하고, 상대적으로 높은 굴절률을 가지며, 내부 전반사(total internal reflection)를 통한 광신호의 전송을 위한 코어(110)와, 상기 코어(110)의 외측에 배치되며 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드(120)를 포함한다. 즉, 상기 클래드(120)는 상기 코어(110)의 외주를 따라 상기 코어(110)를 완전히 둘러싸도록 배치된다. 상기 코어(110)는 원형 봉의 형태를 갖고, 클래드(120)는 원형 튜브의 형태를 가지며, 상기 코어(110) 및 클래드(120)는 동심 구조로 배치된다.
상기 코어(110)는 굴절률 차(△n)가 0.0040부터 0.0065의 사이에 포함되나, 0.0045부터 0.0060의 사이에 포함되는 것이 보다 더 바람직하다. 또한, 상기 코어(110)는 직경 2a가 6.0㎛부터 9.5㎛의 사이에 포함될 수 있으나, 8.0~9.0㎛의 사이에 포함되는 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 상기 코어(110)에 대한 굴절률 차는 상기 코어(110)의 굴절률과 외부층(123)의 굴절률의 차이로 정의된다.
상기 클래드(120)는 상기 코어(110)에 인접한 부분으로부터 멀어질수록 굴절률이 점진적으로 낮아지는 내부층(121)과, 상기 내부층(121)의 가장 낮은 굴절률과 같은 정도의 굴절률을 갖는 외부층(123)과, 상기 내부층(121)과 상기 외부층(123)의 사이에 위치되며 상기 광섬유(100)를 구성하는 층들 중에서 가장 낮은 굴절률을 갖는 트렌치 층(122)을 포함한다. 즉, 상기 내부층(121), 트렌치 층(122) 및 외부층(123)은 상기 코어(110)의 외주면 상에 차례로 직접 적층되며, 각각 원형 튜브의 형태를 갖고, 상기 코어(110)와 함께 동심 구조로 배치된다.
상기 내부층(121)은 상기 코어(110)에 인접한 내주로부터 외주로 갈수록 굴절률이 점차 낮아지는 언덕형 굴절률 프로파일 구조로 형성된다. 예시된 바와 같이, 상기 내부층(121)은 그 내경으로부터 그 외경으로 갈수록 굴절률이 선형적으로 감소하는 굴절률 분포를 갖는다. 상기 내부층(121)의 굴절률 차는 -0.001에서 0.003의 사이에 포함될 수 있다. 벤딩(bending)으로 인한 광 손실을 최소화시키기 위한 상기 내부층(122)의 굴절률 차는 0.0000에서 0.0015 사이의 범위에 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 내부층(121)의 상기 코어에 접하는 지점으로부터의 두께 b는 16㎛, 8.4㎛ 또는 1.78×a(a는 코어의 반경)의 이하에 포함될 수 있으며, 5.8㎛ 또는 1.2×a 이하의 두께로 설정되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
상기 트렌치 층(122)은 상기 내부층(121)을 둘러싸며 상기 광섬유(100)를 구성하는 층들 중 가장 낮은 굴절률을 갖는다. 즉, 상기 트렌치 층(122)의 굴절률 차는 -0.003 이하에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 트렌치 층(122)의 두께 c는 14㎛, 9.6㎛ 또는 2×a 이하에 포함될 수 있으나, 두께 c가 7.2㎛ 또는 1.5×a 이하에 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
다중 모드 광섬유(multimode optical fiber)는 모드 분산(mode dispersion)의 양을 줄이기 위해서 굴절률 프로파일이 포물선 형태를 갖는 것이 일반적이며, 굴절률의 분포가 그 중심에서 그 외주 쪽으로 갈수록 점진적으로 감소하는 형태로 변화됨으로써 긴 모드의 광이 짧은 모드의 광보다 더 빠르게 되어 모드 분산을 최소화시킬 수 있다. 반면에, 단일 모드 광섬유는 광섬유의 코어 직경 및 굴절률 제어를 통해서 모드 수를 하나로 줄임으로써 모드 분산 자체를 제거할 수 있으므로 이론적으로 모드 분산은 0이 될 수 있고, 도파 분산만이 존재한다.
광섬유(100)에 벤딩(bending)이 가해지면 클래딩 영역의 굴절률 변화로 인한 리크 모드(leaky mode)가 존재하고 이로 인해 광 손실이 증대되어 장거리 전송이 불가능하다. 상술한 단일 모드 광섬유의 장거리 전송을 위한 벤딩 손실을 최소화시키기 위해서는 벤딩에 따른 클래딩 영역의 굴절률 변화를 최소화시킬 필요가 있다.
상기 광섬유(100)는 코어(110)에 인접한 내주로부터 그 외주로 갈수록 굴절률이 점진적으로 낮아지는 언덕형 굴절률 프로파일을 갖는 내부층(121)과 가장 낮은 굴절률을 갖는 트렌치 층(122)을 포함하는 클래드(120)를 구비함으로써 벤딩 등으로 인한 광 손실 및 리크 모드의 분산을 최소화시킬 수 있다.
상기 외부층(123)은 상기 트렌치 층(122)의 둘레를 둘러싸며 상기 트렌치 층(122)보다 높고 상기 코어(110)보다 낮은 굴절률을 갖는다.
도 2의 (a)는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 광섬유(200)의 단면을 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시된 광섬유 단면에 따른 굴절률 프로파일을 설명하기 위한 그래프이다. 상기 제2 실시 예의 광섬유(200)는 제1 실시 예의 광섬유와 유사한 구조를 가지며, 단지 내부층(220) 및 트렌치 층(230)에 있어서만 차이가 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 상기 광섬유(200)는 상기 광섬유(200)의 중심에 위치하고, 상대적으로 높은 일정한 굴절률을 가지며, 내부 전반사를 통한 광신호의 전송을 위한 코어(210)와, 상기 코어(210)의 외측에 배치되며 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드(215)를 포함한다. 즉, 상기 클래드(215)는 상기 코어(210)의 외주를 따라 상기 코어(210)를 완전히 둘러싸도록 배치된다. 상기 코어(210)는 원형 봉의 형태를 갖고, 클래드(215)는 원형 튜브의 형태를 가지며, 상기 코어(210) 및 클래드(215)는 동심 구조로 배치된다.
상기 클래드(215)는 상기 코어(210)에 인접한 부분으로부터 멀어질수록 굴절률이 점진적으로 낮아지는 내부층(220)과, 상기 내부층(220)의 가장 낮은 굴절률과 같은 정도의 굴절률을 갖는 외부층(240)과, 상기 내부층(220)과 상기 외부층(240)의 사이에 위치되며 상기 광섬유(200)를 구성하는 층들 중에서 가장 낮은 굴절률을 갖는 트렌치 층(230)을 포함한다. 즉, 상기 내부층(220), 트렌치 층(230) 및 외부층(240)은 상기 코어(210)의 외주면 상에 차례로 직접 적층되며, 각각 원형 튜브의 형태를 갖고, 상기 코어(210)와 함께 동심 구조로 배치된다.
상기 내부층(220)은 제1 및 제2 내부 서브 층들(221, 222)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 내부 서브 층들(221, 222)은 상기 코어(210)의 외주면 상에 차례로 직접 적층되며, 각각 원형 튜브의 형태를 갖고, 상기 코어(210)와 함께 동심 구조로 배치된다.
상기 제1 내부 서브 층(221)은 상기 코어(210)의 외주면에 접하는 내주로부터 외주로 갈수록 굴절률이 점차 낮아지는 언덕형 굴절률 프로파일을 갖는다. 상기 제1 내부 서브 층(221)의 내주 굴절률은 상기 코어(210)의 굴절률보다 작음과 동시에 상기 외부층(240)의 굴절률보다 크고, 상기 제1 내부 서브 층(221)의 외주 굴절률은 상기 외부층(240)의 굴절률과 동일하다. 예시된 바와 같이, 상기 제1 내부 서브층(221)은 그 내주로부터 그 외주로 갈수록 굴절률이 선형적으로 감소하는 굴절률 분포를 갖는다. 또한, 상기 제2 내부 서브 층(222)은 상기 제1 내부 서브층(221)의 외주 굴절률과 동일함과 동시에 일정한 굴절률을 갖는다.
상기 트렌치 층(230)은 제1 및 제2 트렌치 서브 층들(231, 232)을 포함하며, 상기 제1 및 제2 트렌치 서브 층들(231, 232)은 상기 내부층(220)의 외주면 상에 차례로 직접 적층되며, 각각 원형 튜브의 형태를 갖고, 상기 코어(210) 및 내부층(220)과 함께 동심 구조로 배치된다. 상기 트렌치 층(230)은 내주에서 외주로 갈수록 감소하다가 증가하는 언덕형 굴절률 분포를 갖는다.
상기 제1 트렌치 서브 층(231)은 상기 제2 내부 서브 층(222)의 외주면에 접하는 내주로부터 외주로 갈수록 굴절률이 점차 낮아지는 언덕형 굴절률 분포를 갖는다. 상기 제1 트렌치 서브 층(231)의 내주 굴절률은 상기 제2 내부 서브 층(222)의 굴절률과 동일하고, 상기 제1 트렌치 서브 층(231)의 외주 굴절률은 상기 외부층(240)의 굴절률보다 작다. 예시된 바와 같이, 상기 제1 트렌치 서브층(231)은 그 내주로부터 그 외주로 갈수록 굴절률이 선형적으로 감소하는 굴절률 분포를 갖는다.
상기 제2 트렌치 서브 층(232)은 상기 제1 트렌치 서브 층(231)의 외주면에 접하는 내주로부터 외주로 갈수록 굴절률이 점차 높아지는 언덕형 굴절률 분포를 갖는다. 상기 제2 트렌치 서브 층(232)의 내주 굴절률은 상기 제1 트렌치 서브 층(231)의 굴절률과 동일하고, 상기 제2 트렌치 서브 층(232)의 외주 굴절률은 상기 외부층(240)의 굴절률과 동일하다. 예시된 바와 같이, 상기 제2 트렌치 서브층(232)은 그 내주로부터 그 외주로 갈수록 굴절률이 선형적으로 증가하는 굴절률 분포를 갖는다. 이때, 상기 제2 트렌치 서브층(232)에 대한 굴절률 곡선의 기울기는 상기 제1 트렌치 서브 층(231)에 대한 굴절률 곡선의 기울기보다 작다. 즉, 상기 제1 트렌치 서브 층(231) 내에서는 굴절률이 상대적으로 급격하게 변화하고, 상기 제2 트렌치 서브층(232) 내에서는 굴절률이 상대적으로 완만하게 변화한다.
상기 외부층(240)은 상기 트렌치 층(230)을 둘러싸며 통상의 실리카 글래스가 갖는 굴절률과 동일한 굴절률(예를 들어, 1.456)을 갖는다.
제2 실시 예의 광섬유(200)는 트렌치 층(230) 내에 점진적으로 증가하는 굴절률 분포를 갖는 제2 트렌치 서브층(232)을 배치함으로써 굴절률 변화와 벤딩으로 인한 광 손실을 최소화할 수 있다.
제1 실시 예에서, 트렌치 층(122)의 두께가 클수록 광섬유(100)의 굴절률 차는 커지며 구부림 특성이 강화된다. 하지만, 대구경의 트렌치 구조는 LP11 모드 이상의 고차 모드를 발생시키며, 이는 상기 광섬유(100)의 차단 파장을 증가시킨다. 이때, 차단 파장은 단일 모드와 다중 모드의 경계가 되는 파장을 말한다. 또한, 상기 트렌치 층(122)의 두께가 기설정된 값을 초과하면 G.652 표준에서 권고하는 1260nm의 차단 파장 범위를 벗어나게 된다.
차단 파장과 대응되는 정규화 주파수 V에 대한 산출 식은 하기 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, λ는 사용 파장, a는 코어의 직경, n1은 코어의 굴절률, △는 코어와 클래드의 굴절률 차를 나타낸다.
예를 들어, 불소(fluorine)가 첨가된 광섬유 구성 영역의 유효 굴절률이 사용 파장에 따라 변하지 않는 상수 값을 갖는다는 점을 고려하면, 상기 수학식 1로부터 단파장에서 높은 V 값을 가지게 됨을 알 수 있다.
그러나 제2 실시 예에서와 같이, 구부림 특성의 강화를 위해 내부층(220)과 트렌치 층(230) 사이의 경계 영역(즉, 제1 트렌치 서브층(231))에 급격한 굴절률 변화를 부여하고, 최저 굴절률 지점과 외부층(240)과의 경계까지의 영역(제2 트렌치 서브층(232))에 점진적인 굴절률 변화를 부여하면, 전체 트렌치 층(230)의 두께 또는 볼륨을 일반적인 원형 링 구조보다 작게 만들면서 동시에 굴절률 차는 크게 할 수 있다.
이러한 언덕형 굴절률 분포를 갖는 트렌치 층(230)은 제1 실시 예의 트렌치 층(122)보다 짧은 차단 파장을 제공하며, C 밴드 및 L 밴드의 넓은 파장 구간에서 구부림 손실 차이가 크지 않은 광대역 낮은 구부림 손실 광섬유(200)를 얻을 수 있도록 한다.
도시된 바와 같은 상기 광섬유(200)의 굴절률 분포는 광대역 구부림 손실 특성을 최적화하면서, 상기 광섬유(200)에 가해지는 응력을 최소화할 수 있다.
도 3의 (a)는 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 광섬유(200')의 단면을 도시한 도면이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 광섬유 단면에 따른 굴절률 프로파일을 설명하기 위한 그래프이다. 상기 제3 실시 예의 광섬유(200')는 제2 실시 예의 광섬유(200)와 유사한 구조를 가지며, 단지 트렌치 층(230')에 있어서만 차이가 있으므로, 중복되는 설명은 생략하고, 상기 트렌치 층(230')에 대해서만 기술하기로 한다.
상기 트렌치 층(230')은 상기 내부층(220)의 외주면 상에 직접 적층되며, 원형 튜브의 형태를 갖고, 상기 코어(210) 및 내부층(220)과 함께 동심 구조로 배치된다. 상기 트렌치 층(230')은 내주에서 외주로 갈수록 비선형적으로 증가하는 언덕형 굴절률 분포를 갖는다. 이때, 내주에서 외주로 갈수록 굴절률 곡선의 기울기 각도는 0도에서부터 90도까지 변화한다. 상기 트렌치 층(230')의 내주 굴절률은 상기 외부층(240)의 굴절률보다 낮고, 상기 트렌치 층(230')의 외주 굴절률은 상기 외부층(240)의 굴절률과 동일하다.
아래의 <표 1> 내지 <표 3>은 본 발명의 따른 광섬유를 제조하기 위한 코어 모재의 제조 공정의 실시 예들이다.
아래의 <표 1>은 CF4로 코어 모재를 제조하기 위한 공정의 일 실시 예이다.
SiCl4 GeCl4 POCl3 CF4 He O2 Cl2
폴리싱
(Polishing)		 2 0 0 0 20 3000 2000 0
외부층 5 860 220 28 10 3000 350 0
트렌치 12 860 0 28 110+2.5/p 3000 350 0
소결
(sintering)		 1 0 0 0 0 3000 500 400
내부층 8 860-15/p 120+4.3/p 28 0 3000 350 0
코어 14 210-5/p 450-8.9/p 0 0 1000 500 0
소결 5 0 0 0 0 3000 500 400
콜랩스
(Collapse)		 10 0 0 0 0 0 420 350
클로우즈
(Close)		 1 0 0 0 0 0 0 200
아래의 <표 2>는 CF4와 GeCl4로 코어 모재를 제조하기 위한 공정의 일 실시 예이다.
SiCl4 GeCl4 POCl3 CF4 He O2 Cl2
폴리싱 2 0 0 0 20 3000 2000 0
외부층 5 860 220 28 10 3000 350 0
트렌치 12 860 0 28 100+2.5/p 3000 350 0
소결 1 0 0 0 0 3000 500 400
내부층 8 860-15/p 180+4.3/p 28 25 3000 350 0
코어 14 210-5/p 450-8.9/p 0 0 1000 500 0
소결 5 0 0 0 0 3000 500 400
콜랩스 10 0 0 0 0 0 420 350
클로우즈 1 0 0 0 0 0 0 200
아래의 <표 3>은 BCl3로 코어 모재를 제조하기 위한 공정의 일 실시 예이다.
SiCl4 GeCl4 POCl3 BCl3 He O2 Cl2
폴리싱 2 0 0 0 20 3000 2000 0
외부층 5 860 220 28 10 3000 350 0
트렌치 12 860 0 28 180+2.5/P 3000 350 0
소결 1 0 0 0 0 3000 500 400
내부층 8 860-15/p 180+4.3/p 28 25 3000 350 0
코어 14 210-5/p 450-8.9/p 0 0 1000 500 0
소결 5 0 0 0 0 3000 500 400
콜랩스 10 0 0 0 0 0 420 350
클로우즈 1 0 0 0 0 0 0 200
위의 <표 1> 내지 <표 3>은 본 발명에 따른 광섬유를 위한 코어 모재를 제조하기 위한 공정 조건의 실시 예들로서, 위에 예시된 코어 모재의 제조 공정들은 φ31×φ36×l1200(㎜)의 크기를 갖는 서브스트레이트 튜브(Substrate tube)를 기준으로 한다.
위의 <표 1> 내지 <표 3>에 의해 제조된 코어 모재는 원료 물질과 연소가스가 공급되는 증착용 토치를 이용해서, 상기 코어 모재의 외부 둘레에 수트(soot)를 증착한다. 상기 코어 모재가 일정한 외경과 무게로 상기 수트가 증착되면, 증착을 종료하고 상기 코어 모재를 서냉(slow cooling)한 후 소결 및 유리화 공정을 진행한다.
상기 수트는 외부 클래드 다공질 층으로서 소결 및 유리화 과정을 거쳐서 유리화된다. 유리화는 Cl2의 0.375slpm, He의 15slpm 분위기에서 1500℃에서 300분 정도의 시간이 소요될 수 있다. 소결은 1550~1650℃의 온도와, 1×10-2 torr의 진공 하에서 진행될 수 있으며, 소결시 He을 0~15slpm을 투입되는 것이 바람직하다. 완성된 광섬유 모재는 외경 80㎜, 길이 1200㎜를 가질 수 있다.
상술한 코어 모재의 외부에 증착 및 소결, 유리화되는 외부 클래드 층은 오버 자켓팅(Over jacketting)으로 대체될 수 있다.
상술한 유리화 과정을 거쳐 완성된 광섬유 모재는 인출 타워(Draw tower)에서 광섬유로 인출되며, 위의 과정에 의해 제조된 광섬유의 MFD(@1310㎚)는 8.9㎛이고, 영분산 파장은 1320㎚이다.
상기 광섬유는 맨드럴의 지름이 10㎜인 경우에 1회의 벤딩(Bending)이 가해진 경우에 1310㎚에서의 광 손실은 0.01㏈이고, 1320㎚에서의 광 손실은 0.02㏈이고, 1550㎚에서의 광 손실은 0.05㏈이고, 1625㎚에서의 광 손실은 0.14㏈이다.
100: 광섬유, 110: 코어, 120: 클래드, 121: 내부층, 122: 트렌치 층, 123: 외부층

Claims (17)

  1. 광섬유에 있어서,
    코어와;
    상기 코어의 외측에 배치되며, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며, 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 내부층과;
    상기 내부층의 외측에 배치되며, 최저 굴절률을 갖는 트렌치 층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 층의 외측에 배치되며, 상기 트렌치 층의 최저 굴절률보다 높고 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 외부층을 더 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 층은 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 증가하는 부분을 가짐을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트렌치 층은,
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 제1 트렌치 서브층과;
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 증가하는 제2 트렌치 서브층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내부층은,
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 제1 내부 서브 층과;
    굴절률이 일정한 제2 내부 서브 층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률 차는 0.0040부터 0.0065 사이에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 직경은 6.0㎛부터 9.5㎛의 사이에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내부층의 굴절률 차는 -0.001에서 0.003의 사이에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부층의 두께는 16㎛의 이하에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 층의 굴절률 차는 -0.003 이하에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 층의 두께는 14㎛ 이하에 포함됨을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  12. 제1항에 있어서,
    반경 5mm의 1회전의 벤딩이 가해진 경우에 1550nm과 1625nm의 파장에서의 구부림 손실 값이 1.0 dB 이하인 것을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  13. 광섬유에 있어서,
    코어와;
    상기 코어의 외측에 배치되며, 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 내부층과;
    상기 내부층의 외측에 배치되며, 최저 굴절률을 갖고, 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 증가하는 부분을 갖는 트렌치 층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 트렌치 층의 외측에 배치되며, 상기 트렌치 층의 최저 굴절률보다 높고 상기 코어의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 외부층을 더 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 내부층은 상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 부분을 가짐을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  16. 제13항에 있어서, 상기 트렌치 층은,
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 제1 트렌치 서브층과;
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 증가하는 제2 트렌치 서브층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
  17. 제13항에 있어서, 상기 내부층은,
    상기 코어로부터 멀어질수록 굴절률이 점차 감소하는 제1 내부 서브 층과;
    굴절률이 일정한 제2 내부 서브 층을 포함함을 특징으로 하는 낮은 구부림 손실 광섬유.
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