KR20200081597A - 편광유지 광섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

판다(PANDA)형 편광유지 광섬유의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법에 의하여, 판다형 편광유지 광섬유 외주의 비원량이 작아지고, 접속 손실이 작은 편광유지 광섬유를 제공할 수 있다.

Description

편광유지 광섬유의 제조방법{Method for manufacturing polarization maintaining optical fiber}

본 발명은 편광유지 광섬유의 제조방법에 대한 것으로서, 더 구체적으로는, 비원도가 작은 판다(PANDA)형 편광유지광섬유의 제조방법에 관한 것이다.

광통신분야나 광센서분야에서 서로 독립적인 2개의 편광 상태를 보존한 상태로 광을 전파하는 편광유지 광섬유가 널리 이용되고 있다. 이 편광유지 광섬유는 가로방향과 세로방향의 굴절율이 다르게 하고 가로방향과 세로방향의 전파 상수 차이를 크게 하여, 양쪽 편광 광 사이의 모드 결합을 작게 한 것이다. 이 편광유지 광섬유로서 몇 가지의 종류의 것이 제공되고 있지만, 저손실이고 양산성이 뛰어난 종류로서 판다(PANDA)형 광섬유가 있다. 판다형 광섬유는 변형력 제공부의 단면이 원형이며, 이 변형력 제공부가 산화붕소(B₂O₃)를 첨가한 실리카 글라스로 형성되는 편파유지 광섬유를 말한다. 이 판다형 광섬유(10)의 제조과정이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에서, 참조부호 1은 코어, 2는 클래딩, 3a 및 3b는 변형력 제공 로드, 4a 및 4b는 변형력 제공 로드 삽입공, 11'은 제조과정이 종료된 후의 코어, 2'은 제조과정이 종료된 후의 클래딩, 3a' 및 3b'는 제조과정이 종료된 후의 변형력 제공부이다. 산화붕소를 첨가한 실리카 글라스로부터 이루어지는 변형력 제공 로드(4a, 4b)의 열팽창계수는 클래딩(2)을 형성하는 실리카 글라스의 열팽창계수 몇 배이기 때문에, 드로잉(drawing) 공정 후에 수축한다. 이에 따라, 2개의 변형력 제공부(3a' 및 3b')를 잇는 방향으로 코어(11')을 길게 늘리고 이에 수직한 방향으로 코어(11')을 압축하는 변형력을 남긴다. 이러한 변형력이 가해지면, 2개의 변형력 제공부(3a' 및 3b')를 잇는 방향과 이것에 수직한 방향으로 굴절율이 변화된다. 이 두 방향에서 굴절율이 다른 것에 의해, 판다형 광섬유를 통하여 전파하는 광의 속도가 달라진다. 이 판다형 광섬유(10)을 전파하는 광 가운데, 2개의 변형력 제공부(3a' 및 3b')를 잇는 방향은 전파 속도가 늦은 슬로우 축 또는 X-축이라고 불리며, 이 슬로우 축에 대하여 수직한 방향은 전파 속도가 빠른 패스트 축 또는 Y-축이라고 불린다.

판다형 광섬유(10)는 변형력 제공 로드 삽입공(4a 및 4b)의 내경이 변형력 제공 로드(3a 및 3b)의 외경보다 크기 때문에, 광섬유의 제조 공정에서 고온으로 드로잉할 때 클래딩(2)을 형성하는 소재가 변형력 제공 로드 삽입공(4a 및 4b)의 빈 공간을 채우게 되고, 이에 따라 편광유지 광섬유의 X-축 방향 외경이 Y-축 방향 외경보다 작아져서 비원 상태가 되기 쉽다. 편광유지 광섬유가 비원이 되면 광섬유끼리 접속할 때에 접속 손실이 커진다. 즉, 이렇게 편광유지 광섬유의 외주가 비원이 되면 이 편광유지 광섬유의 끝부분에 광커넥터를 접속하려고 할 때, 그 끝부분을 광커넥터의 페룰에 삽입할 수 없는 경우도 생길 수 있다. 또, 이러한 편광유지 광섬유를 다른 편광유지 광섬유와 접속하면, 코어의 축 어긋남에 의한 손실이나, 편광축 어긋남에 의한 편광 특성의 변화가 생길 수도 있다.

US 8526773 B

본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 편광유지 광섬유 외주의 비원량을 작게 하여 접속 손실이 작은 편광유지 광섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따라, 판다형 편광유지 광섬유를 제조하는 방법으로서, (a) 코어와 클래딩을 구비하는 중간체에 코어를 중심으로 대향하는 방향(이하, 'X-축 방향'이라고 함)으로 한쌍의 변형력 제공 로드 삽입공을 형성하는 단계; (b) 상기 X-축 방향과 직교하는 방향(이하, 'Y-축 방향'이라고 함)으로 중간체의 외주 양단 부분을 연삭하여 제거하는 단계; (c) 상기 한쌍의 변형력 제공 로드 삽입공에 각각 변형력 제공 로드를 삽입하는 단계; 및, (d) 중간체를 드로잉하는 단계를 포함하는 판다형 편광유지 광섬유 제조방법이 제공된다.

본 발명의 제조 방법에 의하여, 편광유지 광섬유 외주의 비원량을 작게 하여 접속 손실이 작은 편광유지 광섬유가 제공된다.

도 1은 종래의 판다형 편광유지 광섬유를 제조하는 과정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 판다형 편광유지 광섬유를 제조하기 위한 중간체의 단면을 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 중간체에 변형력 제공 로드가 삽입된 상태를 도시하는 도면.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 구체적인 사항들이 나타나 있는데 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2에는 본 발명에 따른 판다형 편광유지 광섬유를 제조하기 위한 중간체가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 코어(110)와 클래딩(120)으로 이루어진 중간체(100)에 변형력 제공 로드 삽입공(130)을 코어를 기준으로 서로 대향하도록 형성시킨다. 이하에서, 변형력 제공 로드 삽입공(130)이 대향하는 방향을 'X-축 방향'이라고 하고, 이와 직교하는 방향을 'Y-축 방향'이라고 한다. 또한, Y-축 방향으로 양단 부분(122)을 소정의 깊이(L1, L2)로 연삭하여 제거한다. 이에 따라, 중간체(100)의 X-축 방향 직경 Dx와 Y-축 방향 직경 Dy는 서로 다른 값을 갖게 된다. 연삭에 의하여 제거되는 정도는 2-3% 정도인 것이 좋다. 즉, L1 또는 L2는 D0와 대비하여 약 2-3% 정도의 크기를 갖는다. 다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 변형력 제공 로드(140)를 변형력 제공 로드 삽입공(130)에 삽입한다.

드로잉 공정의 초기 단계에서, 붕괴(collapse) 공정을 통하여 변형력 제공 로드 삽입공(130)이 붕괴되도록 한다. 이 때, 중간체(100)가 X-축 방향으로 수축하는 정도는 Y-축 방향으로 수축하는 정도보다 크다. 붕괴 공정이 진행됨에 따라, 표면장력에 의하여 중간체(100)의 외주의 비원 상태가 저감된다.

중간체(100)의 외주의 비원 상태가 저감된 상태에서 드로잉 공정을 수행함으로써, 외주의 비원 상태가 저감된 편광유지 광섬유를 얻을 수 있다.

전술한 제조 방법에 의하여 비원도가 감소된 판다형 편광유지 광섬유를 제공할 수 있으며, 이러한 광섬유는 광섬유끼리 접속할 때 접속손실이 커지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1, 11', 110: 코어
2, 2', 120: 클래딩
130: 변형력 제공 로드 삽입공
140: 변형력 제공 로드

Claims (1)

1. 판다형 편광유지 광섬유를 제조하는 방법으로서,
   (a) 코어와 클래딩을 구비하는 중간체에 코어를 중심으로 대향하는 방향(이하, 'X-축 방향'이라고 함)으로 한쌍의 변형력 제공 로드 삽입공을 형성하는 단계;
   (b) 상기 X-축 방향과 직교하는 방향(이하, 'Y-축 방향'이라고 함)으로 중간체의 외주 양단 부분을 연삭하여 제거하는 단계;
   (c) 상기 한쌍의 변형력 제공 로드 삽입공에 각각 변형력 제공 로드를 삽입하는 단계; 및,
   (d) 중간체를 드로잉하는 단계
   를 포함하는 판다형 편광유지 광섬유 제조방법.

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