KR20010022219A - Multicore glass optical fiber and methods of manufacturing such fibres - Google Patents
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Abstract
유리 광섬유 (20)는 단일 섬유 내에 융합된 다중 코아 (14)를 포함한다. 새로운 광섬유는 상기 코아가 상기 섬유를 길이를 따라 상기 섬유 내에서 서로에 대하여 상대적인 위치를 유지하기 때문에 가간섭적이다. 본 발명의 한 목적으로, 상기 섬유는 원형 단면을 나타내며, 또다른 목적으로, 본 발명은 다른 광학적 성분에 연결하기 위해 상기 섬유 내에 코아를 쉽게 배향시키도록 더 큰 이심률의 타원형 단면을 나타낸다. 배향 코아 (226)가 섬유 말단을 배향시키는 것을 더욱 돕기 위해 상기 섬유 내에 적합하게 포함될 수 있다. 새로운 광섬유의 제조에 있어서, 실리카 관 (12)은 코아 케인 (14)으로 채워진다. 결과적으로 형성된 어셈블리는 그 후, 바람직하게는 진공 하에서 인발되는 동안, 녹거나, 융합되어 통합된 멀티코아 섬유 블랭크 (10)를 형성하며, 그 후, 이는 표준 섬유 인발 기술을 이용하여 표준 지름 섬유로 인발될 수 있다. 또한, 융합 및 인발 단계가 단일 단계 공정에 결합될 수 있다.Glass optical fiber 20 includes multiple cores 14 fused within a single fiber. The new fiber is coherent because the core maintains the fiber relative to each other within the fiber along its length. For one purpose of the present invention, the fiber exhibits a circular cross section, and for another purpose, the present invention exhibits an elliptical cross section with a larger eccentricity to easily orient the core within the fiber for connection to other optical components. Orientation core 226 may be suitably included within the fiber to further assist in orienting the fiber ends. In the manufacture of a new optical fiber, the silica tube 12 is filled with ***e 14. The resulting assembly is then melted or fused to form an integrated multicore fiber blank 10, preferably while drawing under vacuum, which is then converted into standard diameter fibers using standard fiber drawing techniques. May be drawn. In addition, the fusion and drawing steps can be combined in a single step process.
Description
사무실 인트러넷트 (intranet) 등과 같은 적용에서 성분들을 연결하기 위한 상대적으로 저렴한 광섬유에 대한 요구가 있다. 이러한 분야는 "섬유 대 데스크탑(fiber to the desktop)" 또는 "FTTD"라 한다. 광섬유가 구리선, 공축 케이블 (coaxial cable) 등과 같이 존재하는 커넥터 (connector)를 교체하면, 몇몇 간행물이 원하는 시스템 범주는 제조하기 쉽고, 연결하기 쉬우며, 통상적으로 500m를 초과하지 않는 작동 길이에 대하여 상대적으로 저렴한 비용, 바람직하게 10dB/km의 낮은 감쇠 (attenuation), 및 바람직하게 850 및 130nm에서 500MHz-km 이상의 높은 대역너비이다.There is a need for relatively inexpensive optical fibers for connecting components in applications such as office intranets and the like. This field is called "fiber to the desktop" or "FTTD." When optical fibers replace connectors that exist such as copper wire, coaxial cable, etc., some publications want the system categories to be easy to manufacture, easy to connect, and relative to operating lengths that typically do not exceed 500 m. Low cost, preferably low attenuation of 10 dB / km, and preferably high band width of at least 500 MHz-km at 850 and 130 nm.
멀티코아 플라스틱 광섬유를 개발하려는 노력이 있었다. 이러한 섬유들은 저렴하고, 상대적으로 커서, 비교적 쉽게 연결될 수 있는 반면, 낮은 대역너비, 고 감쇠, 가능한 환경적 제약과 같은 바람직하지 않은 성능 특성이 있는 단점이 있으며, 이는 플라스틱은 탈것이고, 높은 온도는 섬유 특성을 변화시키는 섬유 코아 구조 및 통상적으로 50m 이하의 짧은 연결 길이를 변형시킬 것이기 때문이다. 또한, FTTD 분야에서 멀티모드 (multimode) 유리 광섬유를 이용하려는 노력이 있다. 상기 섬유들이 현재 지각된 요구들을 다소 충족시키는 반면, 상기 섬유들은 여전히 비교적 비싸고, 상기 분야에 최적으로 적합하지 않다.Efforts have been made to develop multicore plastic optical fibers. While these fibers are inexpensive, relatively large, and can be connected relatively easily, they have the disadvantage of having undesirable performance characteristics such as low band width, high attenuation, and possible environmental constraints, since plastics will ride and high temperatures This is because it will modify the fiber core structure that changes fiber properties and short connection lengths, typically up to 50 m. There is also an effort to use multimode glass fibers in the field of FTTD. While the fibers somewhat meet the currently perceived needs, the fibers are still relatively expensive and are not optimally suited for the field.
부가적으로, 멀티코아 광섬유를 제조하기 위한 몇몇 노력이 있었다, 예를 들면, 1986년 9월 10일에 발행된 수미토모 일렉트릭 인더스트리 (Sumitomo Electric Industries)가 출원한 EPO 193 921 및 본 발명의 양수인에게 양도되며, 전체적으로 본 발명에 참고로 삽입한 미국특허 제 4,561,871호를 참조. 상기 방법들은 예형에 홀 (hole)을 제조하거나 뚫는 단계 및 상기 홀에 막대를 삽입시키는 단계를 포함한다. 이와 같이, 상기 홀을 뚫는 단계 및 삽입 단계는 상대적으로 시간 소비적이며, 8 이상의 복수의 코아를 갖는 섬유를 제조하는데 적용하기 어려운 복잡한 작업이 되는 경향이 있기 때문에, 많은 적용에 바람직한 저비용 및 제조 용이성을 갖지 않는다.In addition, several efforts have been made to manufacture multicore optical fibers, for example to EPO 193 921, filed by Sumitomo Electric Industries, issued September 10, 1986, and the assignee of the present invention. See US Pat. No. 4,561,871, which is assigned and incorporated herein by reference in its entirety. The methods include making or drilling a hole in the preform and inserting a rod into the hole. As such, the drilling and insertion steps are relatively time consuming and tend to be a complex task that is difficult to apply to producing fibers having a plurality of cores of eight or more, and therefore, low cost and ease of manufacture desirable for many applications. Does not have
상기 토의가 FTTD 분야에서 현재 몇몇 바람직한 시스템 범주를 착수하는 동안 다른 범주가 적용가능하고, 본 발명에 따른 섬유 특성을 가지며, 상기 적용의 요구를 바람직하게 충족시키도록 고안된 저비용 멀티코아 광섬유에 다양하게 적용할 수 있다.While the discussion undertakes some of the presently desirable system categories in the field of FTTD, other categories are applicable, have various fiber properties, and are applicable to low cost multicore optical fibers designed to suitably meet the needs of the application. can do.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 바람직하게 긴 연결 길이를 지탱하며, 환경적으로 강건하고, 통상적인 멀티모드 섬유와 비교할 때 높은 띠 둔감도를 갖는 저 비용, 저 감쇠, 높은 대역너비 멀티코아 광섬유에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 단일 면적 섬유로 융합된 다중 코아를 포함하는 유리 광섬유를 제공함으로써 상기 목적을 달성한다. 상기 광섬유는 상기 섬유 내의 모든 코아가 섬유 길이에 걸쳐 섬유 내의 개개의 다른 코아에 관계하여 이들의 위치를 유지한다는 점에서 가간섭성이다.The present invention relates to low cost, low attenuation, high band width multicore optical fibers, which preferably support long connection lengths, are environmentally robust, and have high band insensitivity compared to conventional multimode fibers. The present invention also relates to a process for producing such fibers. The present invention achieves this object by providing a glass optical fiber comprising multiple cores fused into a single area fiber. The optical fiber is coherent in that all the cores in the fiber maintain their position relative to the individual other cores in the fiber over the fiber length.
본 발명의 한 목적으로, 상기 섬유는 원형 단면을 나타낸다. 또 다른 목적으로, 상기 섬유는 원보다 더 큰 편심률 (eccentricity)의 타원형 단면을 나타낸다. 용어 '타원형 단면'은 본 명세서에서 일반적으로 원보다 더 큰 편심률을 갖는 단면에 참고로 사용될 것이다. 상기 타원형 단면은 신호원, 다른 섬유, 전체 광학 장치, 수신기 및 다른 광학 부품들과의 연결을 위해 상기 섬유 내의 코아를 물리적으로 배열하는 작업을 돕는다. 기타 비-원형 단면이 본 발명에서 거론된다. 또한, 섬유 내에 하나의 정렬된 코아 또는 코아들이 섬유 말단으로 향하는 것을 도울 수 있도록 포함될 수 있다.For one purpose of the present invention, the fibers exhibit a circular cross section. For another purpose, the fibers exhibit an elliptical cross section of eccentricity greater than a circle. The term 'elliptical cross section' will be used herein as a reference to a cross section which generally has a larger eccentricity than a circle. The elliptical cross section assists in physically arranging cores in the fiber for connection with signal sources, other fibers, the entire optical device, receivers, and other optical components. Other non-circular cross sections are discussed in the present invention. In addition, a single aligned core or cores within the fiber may be included to help direct towards the fiber ends.
비록, 상기 새로운 섬유 내의 다중 코아 각각이 계단형- 또는 점진형-굴절률 섬유로 제조될 수 있거나, 단일 또는 멀티-모드일 수 있을지라도, 현재 바람직한 실시예는 다중 점진형 굴절률 단일-모드 섬유를 사용한다. 각각의 코아는 개별 신호를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 반복성을 제공하고, 멀티모드 섬유 내로 신호를 커플링 (coupling)시키는 작업을 용이하게 하기 위해, 상기 새로운 섬유 내의 개개의 코아들은 동일한 신호를 전달할 수 있다. 상기 새로운 섬유는 특히 FTTD 분야와 같은 저비용, 고성능 분야에 적합하다.Although each of the multiple cores in the new fiber may be made of stepped- or progressive-refractive index fibers, or may be single or multi-mode, presently preferred embodiments employ multiple progressive refractive index single-mode fibers. do. Each core can be used to carry an individual signal. In addition, individual cores in the new fiber may carry the same signal to provide repeatability and to facilitate the task of coupling the signal into the multimode fiber. The new fibers are particularly suitable for low cost, high performance applications such as FTTD applications.
한 제조 방법에서, 실리카 관이 올려지거나 게르마늄으로 도핑된 점진형 굴절률 실리카 케인 (cane)으로 채워진다. 충분한 케인이 상기 실리카 관 내에서 교체되고, 서로 위치를 유지한다. 또한, 상기 점진형 굴절률 케인이 상기 실리카 관 내에서 이들의 위치를 유지시킴을 확인하기 위해 실리카 스페이서 막대 (spacer rod)가 부가될 수 있다. 상기 관 및 케인은 그 후, 부분적으로 녹여지고, 용융되며, 진공 하에서 약간 인발되어, 단일한 완전 멀티-코아 섬유 블랭크 (blank)를 제조한다. 상기 멀티-코아 섬유 블랭크는 그 후, 표준 인발 기술을 이용하여 표준 섬유 지름까지 하부로 바람직하게 인발된다. 또다른, 현재 바람직한 방법으로, 블랭크를 제조하는 개별 단계를 제거하는 인발 동안 진공이 적용된다. 양쪽 모두의 경우에 있어서, 계단형 굴절률 케인의 출발 지름을 결정하는데 인발비가 사용된다, 즉, 케인들은 통상적으로 단일 모드 작동을 확실하게 하는 바람직한 코아 지름으로 인발된다. 상기 및 다른 특징, 본 발명의 목적 및 장점은 첨부 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게는 분명해질 것이다.In one manufacturing method, a silica tube is filled or filled with progressive refractive index silica canes doped with germanium. Sufficient kane is replaced in the silica tube and held in position with each other. In addition, a silica spacer rod may be added to confirm that the progressive refractive index kane maintains their position in the silica tube. The tube and kane are then partially melted, melted and drawn slightly under vacuum to produce a single complete multi-core fiber blank. The multi-core fiber blank is then preferably drawn down to a standard fiber diameter using standard drawing techniques. In another, presently preferred method, a vacuum is applied during drawing to remove the individual steps of making the blank. In both cases, the draw ratio is used to determine the starting diameter of the stepped refractive index kane, ie, the kane are typically drawn to the desired core diameter to ensure single mode operation. These and other features, objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명은 향상된 광섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저렴한 다중 코아 (multiple core) 또는 멀티코아 (multicore) 광섬유에 관한 것이다.The present invention relates to an improved optical fiber and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to inexpensive multiple core or multicore optical fibers.
도 1A는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 멀티코아 유리 광섬유를 제조하기 위해 가열되고 인발될 수 있는 전인발 블랭크를 제조하기 위해 케인으로 충진된 실리카 슬리브 (sleeve) 또는 관의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a canal filled silica sleeve or tube to produce a fully drawn blank that can be heated and drawn to produce a multicore glass fiber according to a first embodiment of the present invention.
도 1B는 도 1A에 예시된 전인발 블랭크 어셈블리 (assembly)를 이용하여 인발된 섬유의 단면도이다.FIG. 1B is a cross-sectional view of the fiber drawn using the pre-drawn blank assembly illustrated in FIG. 1A.
도 2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 멀티코아 유리 광섬유를 제조하는데 사용되는 또다른 전인발 블랭크의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of another pullover blank used to make a multicore glass optical fiber according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 섬유의 코아 가간섭성을 예시하며, 도 2에 예시된 상기 전인발 블랭크로부터 인발된 섬유의 부분 단면도이다.FIG. 3 illustrates the core coherence of the fibers and is a partial cross-sectional view of the fibers drawn from the predrawn blank illustrated in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 타원형 단면을 갖는 멀티코아 유리 광섬유를 제조하기 위한 전인발 블랭크의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a pull-out blank for producing a multicore glass optical fiber having an elliptical cross section according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 멀티코아 유리 광섬유를 제조하기 위한 또다른 전인발 블랭크의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of another pull-out blank for producing a multicore glass optical fiber according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6은 개개의 코아 지름에 대하여, 본 발명에 따라 제조된 또다른 멀티코아 섬유의 측정된 컷오프 (cutoff) 파장에 관한 실험적 데이타를 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing experimental data regarding the measured cutoff wavelength of another multicore fiber made in accordance with the present invention for individual core diameters.
도 7A 및 7B는 각각 다중 광원 (source) 및 단일 광원으로부터 빛을 받기 위해 본 발명에 따른 멀티코아 광 유리 섬유의 연결을 예시한 개략도이다.7A and 7B are schematic diagrams illustrating the connection of a multicore optical glass fiber according to the present invention for receiving light from multiple sources and a single light source, respectively.
도 8은 커넥터의 조화로운 타원형 부분과 짝지어진 섬유의 타원형 단면도이다.8 is an elliptical cross section of the fiber mated with the harmonious elliptical portion of the connector.
도 9는 본 발명에 따른 멀티코아 광섬유를 저렴하게 효과적으로 제조하는 두 방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flow chart illustrating two methods for producing a multicore optical fiber in accordance with the present invention inexpensively and effectively.
본 발명에 따라 제조된 유리 광섬유는 단일한 통합 섬유로 융합된 다중 코아로부터 제조된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 코아는 상기 코아보다 더 낮은 굴절률을 갖는 유리로 클래드 (clad)되어, 빛의 단일 모드를 도파하는 다중 점진형 굴절 광 코아를 형성하며, 결과적으로 높은 기능 및 낮은 분산손실 작업을 제공한다. 동시에, 다중 코아를 이용하면 하나의 광원 또는 광원들, 광학적 수신기에 대한 상기 섬유의 연결 또는 상기 섬유와 다른 섬유의 내부 연결을 간단하게 하여, 연결 손실과 관련한 비용 및 성능 저하를 감소시킨다. 본 발명의 섬유는 넓은 면적 및 국소적 면적 네트워크 (network)에 걸쳐 통신을 제공하는 섬유 대 데스크탑 (FTTD)분야와 같은 분야에 특히 적합하다. 상기 분야를 위한 가장 긴 연결은 통상적으로 500m 길이 이하이며, 감쇠는 현재 FDDI 62.5㎛ 섬유 감쇠 이하이어야 하며, 대역너비는 바람직하게는 850 및 1300nm 작업창에서 500MHz-km보다 커야 한다.Glass optical fibers made in accordance with the present invention are made from multiple cores fused into a single integral fiber. In a preferred embodiment of the invention, each core is clad with glass having a lower refractive index than the core to form multiple progressive refractive optical cores that guide a single mode of light, resulting in high functionality and Provides low dispersion loss operation. At the same time, the use of multiple cores simplifies the connection of one fiber or light sources, the fiber to an optical receiver, or the internal connection of the fiber with another fiber, reducing the cost and performance degradation associated with connection loss. The fibers of the present invention are particularly suitable for applications such as the field of fiber to desktop (FTTD), which provides communication over large area and local area networks. The longest connection for the field is typically less than 500 m long, the attenuation should be less than the current FDDI 62.5 μm fiber attenuation, and the band width should preferably be greater than 500 MHz-km in the 850 and 1300 nm working window.
도 1A 및 1B의 단면도는 전인발 블랭크 10 및 결과적으로 제조된 본 발명에 따라 인발된 멀티코아 유리 광섬유 20의 첫번째 실시예를 예시하고 있다. 도 1B에서 예시된 섬유 20는 실리카 관 12 또는 슬리브를 포함하는, 도 1A에서 예시된 블랭크 10로부터 제조된다. 본 발명에서는 실리카 관이 바람직할지라도, 이는 도핑될 수 있거나, 분야에 따라 다른 물질이 선택될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 도 1A의 관 12는 케인으로 충진되며, 이는 적절하게 점진형, 계단형 또는 단편형 굴절률 케인일 수 있다. 상기 블랭크 10는 가열되고, 이하 더 자세히 설명된 바와 같이 진공 하에서 인발된다. 개개의 케인은 바람직한 굴절률을 형성하기 위해 게르마니아, GeO2, 및 실리카, SiO2로 바람직하게 도핑된 코아 16 및 클래딩 (cladding) 18을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 관 내의 충진비는 실질적으로 최대이거나, 바꿔 말하면, 0.547 코아/클래드 비를 갖는 각 케인 사이의 공극 공간 (void space)가 감소된다. 바람직하게, 상기 케인 14은 상기 관 12 내에 대칭적으로 배열되며, 충진 배열은 적절하게 CAD 소프트웨어, 다른 컴퓨터 소프트웨어, 또는 수동을 포함한 적절한 자동화 방법을 이용하여 컴퓨터화될 수 있다. 실시예에 의해, 상기 블랭크 10을 위한 적절한 배열은 약 2%의 델타 (delta), 49.97mm의 관 12 외경 및 25.05mm의 내경을 갖는 케인 14을 이용하며, 상기 블랭크는 125㎛ 외경을 갖는 표준 섬유 크기 이하로 적절하게 인발될 수 있다. 실시예에 의해, 330mm 또는 13 인치 출발 길이의 블랭크는 약 30km의 길이로 인발될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 델타는 하기 식과 같다:1A and 1B illustrate a first embodiment of a predrawn blank 10 and the resulting multicore glass fiber 20 drawn according to the present invention. Fiber 20 illustrated in FIG. 1B is made from blank 10 illustrated in FIG. 1A, including silica tube 12 or sleeve. Although silica tubes are preferred in the present invention, it will be appreciated that they may be doped or other materials may be selected, depending on the field. Tube 12 of FIG. 1A is filled with a cane, which may suitably be a progressive, stepped or fragment refractive index kane. The blank 10 is heated and drawn under vacuum as described in more detail below. The individual kines include core 16 and cladding 18, preferably doped with germania, GeO 2 , and silica, SiO 2 to form the desired refractive index. In this embodiment, the filling ratio in the tube is substantially maximum, or in other words, the void space between each kane with a 0.547 core / clad ratio is reduced. Preferably, the kine 14 is arranged symmetrically in the tube 12 and the filling arrangement can be computerized using a suitable automation method, including CAD software, other computer software, or manual as appropriate. By way of example, a suitable arrangement for the blank 10 uses Kane 14 with a delta of about 2%, a tube 12 outer diameter of 49.97 mm and an inner diameter of 25.05 mm, the blank having a standard of 125 μm outer diameter. It can be appropriately drawn to below fiber size. By way of example, a blank of 330 mm or 13 inch starting length may be drawn to a length of about 30 km. As used herein, the delta is as follows:
여기서, n1은 코아의 굴절률이고, n2은 클래딩 유리의 굴절률이다. 관 12의 외경과 내경의 비는 바람직하게 약 2:1로 유지될 것이나, 상기 크기는 전체 인발 길이가 신장 또는 축소되도록 변화될 수 있음을 알 것이다. 비교용으로 도 1의 오른쪽 부분에 최종 섬유 20의 단면을 나타내었다.Where n 1 is the refractive index of the core and n 2 is the refractive index of the cladding glass. The ratio of the outer diameter to the inner diameter of the tube 12 will preferably be maintained at about 2: 1, but it will be appreciated that the size can be varied such that the overall draw length can be extended or shortened. For comparison, the cross section of the final fiber 20 is shown in the right part of FIG. 1.
블랭크 10는 부분저긍로 녹거나 1800 내지 1950NC에서 120분간 가열되는 반면, 관 외경과 관 내경 사이에 진공 처리하여 코아 케인 및 관 12를 붕괴시키고 실질적으로 공극이 없는 통합 블랭크 또는 예형으로 융합시킨다. 상기 블랭크는 그 후, 통상적으로, 최종 섬유 20의 지름 이하로 약 2000NC에서 로 내에서 인발된다. 또한, 이하 더 상세히 설명된 바와 같이, 인발은 진공하에서 행해질 수 있다.Blank 10 melts partially or heats at 1800 to 1950 NC for 120 minutes, while vacuuming between tube outer and inner diameters to collapse the core and tube 12 and fuse into a substantially void-integrated blank or preform. The blank is then drawn in the furnace, typically at about 2000 NC up to the diameter of the final fiber 20. Also, as described in more detail below, drawing may be done under vacuum.
바람직하게, 케인 14의 코아 16는 상기 인발 공정을 거치는 동안 상기 클래딩 18에 의해 서로로부터 분리된채 유지되나, 이는 특정한 분야에 대해서 결정적일 수 없음을 알 것이다. 다중 케인 14으로부터 상기 클래딩 18이 상기 공정의 일부로서 함께 융합될 것임을 알 것이다. 상기 케인 14이 상기 관 12 내에서 상대적으로 치밀하게 채워지고, 상기 케인 14이 인발 전에 또다른 케인 및 관 12와 융합되기 때문에, 상기 블랭크 10 내의 모든 케인 14은 인발 공정 동안 상기 블랭크 10 내에서 이들의 상대적인 단면상 위치를 유지한다. 결과적으로, 최종 섬유 20 내의 코아 14'는 이들이 상기 블랭크 10 내에 있기 때문에, 서로 동일한 단면 프로파일 (profile)을 가질 것이며, 상기 프로파일은 도 3과 관련하여 이하 더 상세히 설명된 바와 같이 섬유 20에 걸쳐 일정할 것이다. 섬유 20는 이러한 의미에서 가간섭적이다.Preferably, core 16 of kane 14 remains separated from each other by the cladding 18 during the drawing process, but it will be appreciated that this cannot be critical for a particular application. It will be appreciated from the multiple kines 14 that the cladding 18 will be fused together as part of the process. Since the cane 14 is relatively densely packed in the tube 12 and the cane 14 is fused with another cane and tube 12 prior to drawing, all of the canes 14 in the blank 10 are retained in the blank 10 during the drawing process. Maintain relative position of cross section. As a result, the cores 14 'in the final fiber 20 will have the same cross-sectional profile with each other since they are in the blank 10, which profile is constant over the fiber 20 as described in more detail below with respect to FIG. something to do. Fiber 20 is coherent in this sense.
본 발명에 따른 다양한 멀티코아 섬유들이 제조되고 시험되었다. 예를 들면, 0.364 코아/클래드 비 (이는 무엇인가?), 1% 델타 및 0.19 수 개구 (numerical aperture, "NA")를 갖는 19개의 코아 케인은 25.05mm의 내경 및 49.97mm의 외경을 갖는 실리카 관에 대칭적으로 놓여졌다. 각 블랭크의 코아는 게르마니아 도핑된 실리카로 구성되며, 1.77mm의 코아 지름을 갖는다. 각 코아 블랭크의 클래딩은 SiO2로 구성되며, 4.87mm의 외경을 갖는다. 상기 예형은 그 후, 실질적인 진공 하에서 새로운 섬유의 외경이 125㎛인 지점 이하로 인발되어, 상기 섬유 내에 19 코아 각각에 대하여 약 5.23㎛의 코아 지름을 형성한다.Various multicore fibers according to the invention have been produced and tested. For example, 19 cores with 0.364 core / clad ratio (what is it?), 1% delta, and 0.19 numerical aperture (“NA”) have a silica with an inner diameter of 25.05 mm and an outer diameter of 49.97 mm. It was placed symmetrically in the tube. The core of each blank consists of germania doped silica and has a core diameter of 1.77 mm. The cladding of each core blank consists of SiO 2 and has an outer diameter of 4.87 mm. The preform is then drawn under a substantial vacuum up to a point where the outer diameter of the new fiber is 125 μm, forming a core diameter of about 5.23 μm for each of the 19 cores in the fiber.
상기 새로운 섬유의 컷오프 파장은 810 내지 974 nm 범위이었다. 850nm 및 1300nm 광원에 대한 대역너비는 약 2GHz-km이었다. 상기 새로운 섬유에 대한 벤딩 손실 (bending loss)은 매우 낮았고, 표준 멀티모드 섬유에 대하여 통상적인 값과 같은 수준이거나 조금 작았다. 감쇠는 각각 850nm에서 2.2dB/km 및 1300nm에서 0.468dB/km로 측정된 손실을 850nm 및 1300nm 원에 대한 기존 상품 섬유에 대하여 FDDI 조건을 충족시켰다.The cutoff wavelength of the new fiber ranged from 810 to 974 nm. The bandwidth for 850 nm and 1300 nm light sources was about 2 GHz-km. The bending loss for the new fiber was very low and was on par with or slightly less than the values typical for standard multimode fibers. The attenuation satisfies the FDDI conditions for existing commodity fibers for 850 nm and 1300 nm sources with losses measured at 2.2 dB / km at 850 nm and 0.468 dB / km at 1300 nm, respectively.
또다른 예시적 멀티코아 섬유가 제조되었다. 상기 섬유는 각각 0.547 코아/클래드비, 2% 델타 및 0.27NA를 갖는 85개의 코아 케인을 포함하였다. 상기 85 코아는 25.05mm의 내경 및 49.97mm의 외경을 갖는 실리카 관에 대칭적으로 놓았다. 각 케인의 코아는 게르마늄 도핑된 실리카로 구성되었고, 2.37mm의 외경을 갖는다. 상기 실리카 관 및 코아는 이하 더 상세히 설명된 바와 같이, 진공하에서 인발되어, 125㎛의 외경과 너비를 갖는 공극이 없는 섬유를 형성하여, 상기 섬유 내의 85 코아 각각에 대하여 3.7㎛의 코아 지름을 형성한다. 상기 섬유의 컷오프 파장은 950nm 내지 1000nm범위이다. 850nm 광원에 대한 대역너비는 1.5GHz-km 이상이나, 1300nm 광원에 대하여는 500Mhz-km 약간 이하이다. 벤딩 손실 및 감쇠는 19 코아를 갖는 상기 섬유에 대한 것과 유사하다.Another exemplary multicore fiber was made. The fibers contained 85 core canes with 0.547 core / clad ratio, 2% delta and 0.27 NA, respectively. The 85 cores were placed symmetrically in a silica tube with an inner diameter of 25.05 mm and an outer diameter of 49.97 mm. The core of each cane consisted of germanium doped silica and had an outer diameter of 2.37 mm. The silica tubes and cores were drawn under vacuum to form void-free fibers having an outer diameter and width of 125 μm, forming a core diameter of 3.7 μm for each of the 85 cores in the fiber, as described in more detail below. do. The cutoff wavelength of the fiber ranges from 950 nm to 1000 nm. The bandwidth for 850 nm light sources is more than 1.5 GHz-km, but for 1300 nm light sources it is slightly less than 500 MHz-km. Bending loss and attenuation are similar to those for the fiber with 19 cores.
부가적으로, 상기 실시예에 요구되는 게르마니아 도핑된 실리카의 양은 실질적으로 상당한 외경을 갖는 멀티모드 섬유에 대하여 필요한 것보다 작다. 비록 단일-코아 고안이 통상적인, 작은 지름의 섬유에 대한 연결 이점을 제공할지라도, 비교할만한 차원의 단일 코아는 새로운 멀티코아 고안의 코아보다 더 많은 모드를 지지한다. 그러므로, 통상적인 단일 코아 섬유는 새로운 멀티코아 고안 (훨씬 더 많은 게르마니아 도핑 실리카의 결과로서)보다 훨씬 더 비쌀 뿐만아니라, 새로운 멀티코아 섬유와 비교하여 실질적으로 감소된 대역너비가 특징적이다. 예를 들면, 상기 19 코아 섬유는 1% 델타를 갖는 표준 50㎛ 멀티모드 섬유의 14% GeO2를 사용하였으며, 상기 85 코아 섬유는 2% 델타를 갖는 표준 62.5㎛의 28% GeO2를 사용하였다.In addition, the amount of germania doped silica required in this embodiment is substantially smaller than that required for multimode fibers having substantially significant outer diameters. Although single-core designs offer the advantage of connecting to conventional, smaller diameter fibers, comparable single cores support more modes than cores of new multicore designs. Therefore, conventional single core fibers are not only much more expensive than new multicore designs (as a result of much more germania-doped silica), but also feature a substantially reduced band width compared to new multicore fibers. For example, the 19 core fiber used 14% GeO 2 of standard 50 μm multimode fiber with 1% delta, and the 85 core fiber used standard 62.5 μm 28% GeO 2 with 2% delta. .
도 2의 단면은 실리카 관 112 내에 뚫려진 19 케인 114를 포함하는 블랭크 110의 단면을 예시하고 있다. 상기 케인들은 코아 116 및 클래딩 물질 118을 포함하며, 실리카 관 112의 내경을 통하여 대칭적으로 배열된다. 각각의 케인은 4.87의 외경과 0.364 코아/클래드 비를 갖는다. 상기 실리카 관의 내부 및 외경은 각각 25.05mm 및 49.97mm이다. 이 실시예에서, 상기 케인 114의 외경과 상기 실리카 관 112의 내경 사이의 관계는 상기 케인이 상기 실리카 관의 내부를 실질적으로 채우지 않도록 하는 것이다. 결과로서, 케인 114은 섬유 성형 공정 동안 위치를 변화시키고 고정시킬 수 있으며, 서로에 대한 이들의 위치를 바람직하지 않게 변화시킬 수 있거나, 각 케인의 비-원형 단면이 형성될 수 있다. 실리카 케인 122 및 124는 결과적으로 상기 관 구멍에 바람직하게 삽입되어 인발 이전에 형성하고, 인발에 연속적인 원형 케인을 확인하기 위한 공극 공간을 감소시키는 바람직한 위치에 상기 케인 114을 유지시키는 스페이서 또는 충진제로서 작용한다. 다양한 크기의 실리카 케인은 상기 케인 114이 이들의 바람직한 위치를 유지시키도록 하기 위해 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 케인 122는 2mm의 외경을 가지며, 케인 124은 1.25mm의 외경을 갖는다. 상술된 바와 같이 전체 블랭크 110는 125㎛의 외경을 갖는 섬유 120 이하로 인발되어, 1% 델타 및 0.19NA를 갖는 다중 5.23Fm 코아 116'을 제조하였다.The cross section of FIG. 2 illustrates a cross section of a blank 110 comprising 19 kane 114 drilled into a silica tube 112. The kines comprise core 116 and cladding material 118 and are symmetrically arranged through the inner diameter of silica tube 112. Each cane had an outer diameter of 4.87 and a 0.364 core / clad ratio. The inner and outer diameters of the silica tube are 25.05 mm and 49.97 mm, respectively. In this embodiment, the relationship between the outer diameter of the kane 114 and the inner diameter of the silica tube 112 is such that the kane does not substantially fill the interior of the silica tube. As a result, Kane 114 may change position and fix during the fiber forming process, undesirably change their position relative to each other, or a non-circular cross section of each kane may be formed. Silica kane 122 and 124 are consequently inserted into the tube openings to form prior to drawing, and as spacers or fillers to maintain the kane 114 in a desired position which reduces the void space for identifying continuous circular kane in drawing. Works. Silica kane of various sizes may be used to keep the kane 114 in their desired position. In this embodiment, Kane 122 has an outer diameter of 2 mm and Kane 124 has an outer diameter of 1.25 mm. As described above, the total blank 110 was drawn up to 120 fibers with an outer diameter of 125 μm, producing multiple 5.23 Fm cores 116 ′ with 1% delta and 0.19 NA.
도 3의 단면도는 새로운 섬유 120의 가간섭도를 나타낸다. 도 3은 본 발명에 따라 인발된 6 섬유 (도 1B에 예시된 바와 같이, 사실상, 공극은 사라짐)의 예시도이다. 즉, 상기 섬유 120의 한 말단 120A에서 코아 말단 116A-1 내지 116A-7은 섬유 120의 반대 말단 120B에서 서로에 대하여 동일한 단면 위치를 차지하는 말단 116B-1 내지 116B-7과 상응한다. 바꿔 말하면, 코아 말단 116A-1은 116A-2 및 116A-5와 비교하여 동일한 위치를 갖는 반면, 116B-1은 비록 배위 축 x 및 y가 실질적으로 회전할지라도 116B-2 및 116B-5에 대하여 동일한 위치를 갖는다. 이 관계는 모든 코아에 대하여 적용된다. 상기 가간섭성의 한 장점은 예를 들면, 만일 광원이 코아 116A-1 및 116A-6의 지름으로 확장된 코아로만 커플링할 정도로, 다시 말하면, 코아 116A-1, 116A-2, 116A-3, 116A-4 및 116A-7을 포함하는 최외각 코아와는 커플링하지 않을 정도로 충분히 작다면, 상기 중앙 코아로 커플링된 빛은 섬유 120B의 반대 말단에서 대응하는 중앙 코아 116B-5 및 116B-6에 전송될 것이다. 이러한 방법으로, 빛은 상기 섬유 120B의 반대 말단의 중앙 코아로부터 수신기 또는 만일 코아 말단이 섬유 단면적에 걸쳐 불규칙하게 배열된다면 요구되는 것보다 더 작은 수용각을 갖는 또다른 섬유로 커플링될 수 있다. 또한, 도 4와 관련하여 하기에 더 상세히 설명된 바와 같이, 상기 가간섭성은 새로운 섬유가 다중 신호를 지지하도록 한다. 또한, 도 4와 관련하여 하기에 설명된 바와 같이, 배향 케인 (orienting cane) 또는 다른 배열 메카니즘이 사용될 수 있다.3 shows the coherence of the new fiber 120. 3 is an illustration of six fibers drawn in accordance with the present invention (as illustrated in FIG. 1B, in fact, voids disappear). That is, core ends 116A-1 to 116A-7 at one end 120A of the fiber 120 correspond to ends 116B-1 to 116B-7 which occupy the same cross-sectional position with respect to each other at opposite ends 120B of the fiber 120. In other words, core terminus 116A-1 has the same position compared to 116A-2 and 116A-5, while 116B-1 is relative to 116B-2 and 116B-5 even though the coordination axes x and y are substantially rotated. Have the same position. This relationship applies to all cores. One advantage of the coherence is, for example, that the light source only couples to cores extending to the diameters of cores 116A-1 and 116A-6, that is, cores 116A-1, 116A-2, 116A-3, If small enough to not couple with the outermost cores including 116A-4 and 116A-7, the light coupled to the central core will have corresponding central cores 116B-5 and 116B-6 at opposite ends of the fiber 120B. Will be sent to. In this way, light can be coupled from the central core at the opposite end of the fiber 120B to another receiver having a smaller receiving angle than is required if the core end is arranged irregularly over the fiber cross-sectional area. Also, as described in more detail below with respect to FIG. 4, the coherence allows the new fiber to support multiple signals. In addition, an orientation cane or other alignment mechanism may be used, as described below in connection with FIG. 4.
도 4로 돌아가서, 광원, 수신기, 또다른 길이의 섬유 또는 배열하고자 하는 다른 성분에 대하여 적절한 방향으로 상기 섬유를 위치시키는 것을 돕기 위해, 배향 케인 226이 본 발명에 따른 인발 블랭크 예형에 부가될 수 있다. 상기 배향 케인 226은 예를 들면 가시적으로 다를 수 있게 하는 굴절률 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들면, 끝이 보일때 어두운 색으로 나타나거나, 그 내에 가시적 선을 갖는 코아를 제조하기 위해 계단형 굴절률을 선택하여 이용될 수 있다. 상기 가시적 미차는 기술자로 하여금 쉽게 다른 섬유, 커넥터, 부품 등으로 적절하게 위치시키기 위해 상기 섬유 말단 220A를 바람직한 방향으로 놓도록 한다. 이러한 방법으로 배열된 섬유 말단 220A와 함께, 각각의 코아는 다른 광원으로부터 신호를 수용할 수 있고, 그럼으로써 다중 신호를 동시에 전달할 수 있다. 새로운 섬유가 가간섭성이기 때문에, 상기 섬유의 한 말단에서 특정한 코아에 진입하는 신호는 상기 섬유의 다른 말단에서 미리결정된 위치에서 상기 섬유를 빠쳐나오고, 결과적으로, 예를 들면 고속 평행 버스 (parallel bus)의 신호와 같은 다중 신호는 표준화된 커넥터를 이용하여 상대적으로 쉽게 배열될 수 있다.Returning to FIG. 4, orientation cane 226 can be added to the draw blank preform according to the present invention to assist in positioning the fiber in the proper direction relative to the light source, receiver, another length of fiber or other components to be arranged. . The orientation kane 226 may have a refractive index profile that, for example, allows it to be visually different. For example, a stepped refractive index may be used to produce a core that appears dark when the tip is visible, or has a visible line therein. The visible caudality allows the technician to easily position the fiber end 220A in the preferred direction to properly position it with other fibers, connectors, components, and the like. With the fiber ends 220A arranged in this way, each core can receive signals from different light sources, thereby delivering multiple signals simultaneously. Since the new fiber is coherent, a signal entering a particular core at one end of the fiber exits the fiber at a predetermined position at the other end of the fiber, resulting in, for example, a high speed parallel bus. Multiple signals, such as signals, can be arranged relatively easily using standardized connectors.
전기적 리본 케이블 (ribbon cable)과 다소 유사하나, 전기적 간섭 없이 실질적으로 더 낮은 손실 및 실질적으로 더 높은 대역너비를 갖는 상대적으로 저렴한 멀티코아 섬유를 제조하기 위해 도 4의 블랭크 210이 사용될 수 있다. 이러한 섬유는 일반적으로 상기 지점까지 상술된 원형 단면적을 갖는 멀티코아 섬유보다 더 간단한 연결 및 배열을 가능하게 한다. 상기 블랭크 210는 49.93mm의 외경 및 24.88mm의 내경을 갖는 실리카 관 212를 포함한다. 상기 실리카 관 내부에 각각 0.395 코아/클래드 비와 4.871mm의 외경을 갖는 여덟개의 코아 케인 214이 있다. 다섯개의 4.871mm 지름 실리카 케인 28은 코아 케인 214를 바람직한 위치에 유지시키기 위해 상기 여덜개의 코아 케인 214을 네개의 2mm 지름 실리카 케인 222과 여덟개의 1.25mm 지름 실리카 케인 224으로 나눈다. 상기 블랭크 210는 가열되며, 진공 하에서 인발된다. 보울 (boule)로부터 블랭크 210를 길게 늘이는 피메일 핸들 (female handle)을 이용하는 인발에서 진공이 적용된다. 그 후, 상기 피메일 핸들로 메일 볼 조인트 (male ball joint)가 삽입되고, 상기 핸들을 통하여 인발되는 블랭크 210까지 펌프에 의해 진공이 적용된다. 상기 블랭크 210의 끝부분이 인발로 내로 삽입될 때, 이는 밀봉된다. 또한, 이는 고형화하는 동안 또는 인발 전에 기체 산소 횟불을 이용하여 수동으로 밀봉될 수 있다. 케인 214 및 섬유 케인 222, 224, 226 및 228의 한 면에서 관 212 내에 공극 230이 있기 때문에, 상기 블랭크 210가 인발될 때, 127.5㎛ 주축 및 120㎛ 부축을 갖는 실질적으로 타원형 단면을 갖는 멀티코아 섬유가 형성된다. 상기 섬유의 타원형 단면 및 해당 배향 케인 226의 인발로부터 발생한 배향 코아는 모두 설치될 때 상기 섬유의 적절한 배열을 용이하게 하고 확실하게 한다. 그럼에도 불구하고, 각 코아의 단면은 원형을 유지하며, 10㎛의 외경을 갖는다.Although somewhat similar to an electrical ribbon cable, the blank 210 of FIG. 4 can be used to produce relatively inexpensive multicore fibers with substantially lower losses and substantially higher band widths without electrical interference. Such fibers generally allow simpler connections and arrangements than multicore fibers having the circular cross-sectional area described above up to this point. The blank 210 comprises a silica tube 212 having an outer diameter of 49.93 mm and an inner diameter of 24.88 mm. Inside the silica tube are eight core canes 214, each having a 0.395 core / clad ratio and an outer diameter of 4.871 mm. Five 4.871 mm diameter silica kane 28 divides the several ***e 214 into four 2 mm diameter silica kane 222 and eight 1.25 mm diameter silica kane 224 in order to keep it in the desired position. The blank 210 is heated and drawn under vacuum. Vacuum is applied in a draw using a female handle that elongates the blank 210 from the bowl. Thereafter, a male ball joint is inserted into the female handle, and a vacuum is applied by a pump to the blank 210 drawn through the handle. When the end of the blank 210 is inserted into the draw, it is sealed. It may also be sealed manually using a gaseous oxygen flash during solidification or prior to drawing. Since there is a void 230 in the tube 212 on one side of the cane 214 and the fiber canes 222, 224, 226 and 228, when the blank 210 is drawn, a multicore having a substantially elliptical cross section having a 127.5 μm major axis and a 120 μm minor axis Fiber is formed. The elliptical cross section of the fiber and the orientation cores resulting from the drawing of the corresponding orientation kine 226 facilitate and ensure proper arrangement of the fiber when installed. Nevertheless, the cross section of each core remains circular and has an outer diameter of 10 mu m.
본 발명의 또다른 목적은 도 5의 실시예에서 예시된다. 블랭크 310은 각각 24.88mm 및 49.93mm의 내부 및 외경을 갖는 실리카 관 312를 포함한다. 각각 0.395 코아/클래드비 및 4.871mm의 외경을 갖는 여덟개의 코아 케인 314, 열한개의 4.871mm 지름 실리카 케인 328, 여덟개의 2mm 지름 실리카 케인 322, 및 여덟개의 1.25mm 지름 실리카 케인 324은 실질적으로 실리카 관 312의 내경을 채운다. 가열 및 인발 후에, 결과적으로 형성된 섬유의 결과적으로 형성된 코아 316는 이들의 코아/클래드 비를 유지시키며, 상기 코아 지름은 원하거나 필요한 컷오프 파장에 의존한다.Another object of the invention is illustrated in the embodiment of FIG. 5. Blank 310 comprises a silica tube 312 having an inner and outer diameter of 24.88 mm and 49.93 mm, respectively. Eight core canes 314 with 0.395 core / clad ratio and 4.871 mm outer diameter, eleven 4.871 mm diameter silica cane 328, eight 2 mm diameter silica cane 322, and eight 1.25 mm diameter silica cane 324 are substantially silica tubes. Fill in the inner diameter of 312. After heating and drawing, the resultant formed cores 316 of the resultant fibers maintain their core / clad ratios, and the core diameter depends on the desired or required cutoff wavelength.
예를 들면, 도 6은 1% 및 2% 델타 코아에 대하여 nm 단위의 본 발명에 따른 멀티코아 섬유의 측정된 컷오프 대 ㎛ 단위의 개개의 코아 지름의 실험적 데이타를 도시한 그래프를 나타내고 있다. 상기 데이타를 이용하여, 물질 및 디멘션 (dimension)을 적절히 선택하면 원하는 분야에 쉽게 적용할 수 있다.For example, FIG. 6 shows a graph showing experimental data of measured cutoff of multicore fibers according to the invention in nm versus individual core diameters in μm for 1% and 2% delta cores. Using this data, appropriate selection of materials and dimensions can be easily adapted to the desired field.
비록 인발시 블랭크 310 및 결과적으로 형성된 섬유가 원형 단면을 나타낼지라도, 상기 섬유 내의 코아 314는 예를 들면 도 4의 섬유와 같이, 평행 열로, 동일한 리본 보양으로 배열된다. 상술한 바와 같이, 상기 섬유의 짝지움을 쉽게하기 위해 배향 케인이 첨가될 수 있다.Although the blank 310 and the resultant fibers exhibit a circular cross section upon drawing, the cores 314 in the fibers are arranged in the same ribbon retention, in parallel rows, for example the fibers of FIG. 4. As mentioned above, orientation kane may be added to facilitate mating of the fibers.
도 7A의 종단면은 빛이 다중 광원 32로부터 도 2에 예시된 바와 같이, 블랭크 110으로부터 인발된 멀티코아 섬유 120의 도 3의 중간 코아 116A-8 내지 116A-12와 같은 개개의 코아로 커플링하는 것을 예시하고 있다. 커넥터 34는 광원 32 및 코아 14를 위치한다. 섬유를 상기 커넥터 34로 삽입시키는 사용자 또는 기술자는 상기 섬유 내에 배향 케인 또는 케인들에 의한 배열에 도움이 될 수 있으며, 또한, 상기 섬유는 예를 들면, 도 8과 관련하여 이하 설명된 바와 같은 상기 커넥터의 모양을 더 정확하게 일치시키는 것과 같이, 비 원형 단면을 가질 수 있다. 도 7B의 종단면은 멀티코아 섬유로의 빛의 간단한 커플링을 예시하고 있고, 이 경우에 있어서, 단일 광원 34는 도 2의 116A-12 내지 116A-12와 같이, 다중 코아로의 커플링에 대한 광신호를 제공한다.The longitudinal section of FIG. 7A allows light to couple from individual light sources 32 to individual cores, such as the middle cores 116A-8 to 116A-12 of FIG. 3, of the multicore fiber 120 drawn from blank 110, as illustrated in FIG. 2. It illustrates that. Connector 34 locates light source 32 and core 14. A user or technician who inserts a fiber into the connector 34 may assist in the arrangement by orientation kane or kanes in the fiber, and the fiber may also be used as described above, for example, as described below with respect to FIG. It may have a non-circular cross section, such as to more exactly match the shape of the connector. The longitudinal cross-section of FIG. 7B illustrates a simple coupling of light to multicore fibers, in which case a single light source 34 for coupling to multiple cores, such as 116A-12 to 116A-12 of FIG. 2. Provide an optical signal.
도 8은 도 4의 블래크 210과 같은 전인발 블랭크로부터 인발된 섬유 220를 예시한 개략도이다. 사실상, 케인 214 사이게는 공극이 존재하지 않으며, 상기 케인 대신 에를 들면 도 1B 또는 3에서 예시된 바와 같이, 공극이 없는 바디 (body) 내로 융합될 것이다. 그러나, 도 8은 섬유로 인발한 후, 상기 코아 216'이 서로에 대하여 상대적인 위치를 유지시킴을 나타내고 있다. 상기 섬유의 뵈면은 겨록적으로 타원형 단면으로서 예시된다. 섬유 20는 비록 예시를 돕기 위해 각각 나타내어질지라도, 공극 없이 실질적으로 서로 융합될 섬유 220의 다른 부품을 첨부하는 인발 실리카 슬리브 212'를 포함한다. 상기 섬유 220는 다수의 코아 216' 및 클래딩 218' 부분을 포함한다. 상기 섬유는 또한 도 4와 관련하여 설명된 바와 같이 기능하는 스페이서 222 및 224를 포함한다. 배열 섬유 226'와 함께, 비-원형의 모양은 커넥터 229 내에서 상기 섬유 220를 배열하는 작업을 용이하게 한다. 커넥터 229는 섬유가 적절한 방향으로만 연결되도록 하는 키잉 (keying) 장치 231를 적합하게 포함할 수 있다. 비록 여덟개의 (네개 중 둘은 평행 열) 빛을 전달하는 코아가 상기 실시예에 예시될지라도, 넓은 범위의 코아 수가 사실상 사용될 수 있음을 주의해야 한다. 멀티-광원/멀티-수신기 분야에 있어서, 평행 통신 시스템에 사용되는 데이타, 어드레스 (address) 및 조절 신호와 같은 다양한 신호를 전달하기 위해 각각의 코아 216'가 사용될 수 있다. 상기 분야에서, 어드레스 및 데이타 선에 기증된 코아의 수는 바람직하게는 두 개의 멀티이다. 실시예를 통하여, 통상적인 리본 커넥터는 여덟개의 데이타 선을 가질 수 있다. 리본 타입의 선의 전체 수가 짝수가 되지 않도록 많은 부가적인 조절 또는 기타 선이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 단일 광섬유 내에 여덟 또는 열여섯과 같은 복수의 코아를 쉽게 이용할 수 있음을 알았다.FIG. 8 is a schematic diagram illustrating fibers 220 drawn from a predrawn blank, such as the blank 210 of FIG. 4. In fact, there are no voids between the Cain 214 and will fuse into the void-free body instead of the kane, as illustrated, for example, in FIG. 1B or 3. However, FIG. 8 shows that after drawing out the fibers, the cores 216 'maintain their relative positions with respect to each other. The back surface of the fiber is exemplarily illustrated as an elliptical cross section. Fiber 20 includes a drawn silica sleeve 212 'that attaches other parts of the fiber 220 that will be substantially fused to each other without voids, although each is shown to aid the illustration. The fiber 220 includes a plurality of core 216 'and cladding 218' portions. The fiber also includes spacers 222 and 224 that function as described in connection with FIG. 4. The non-circular shape, along with the array fibers 226 ′, facilitates the arrangement of the fibers 220 within the connector 229. Connector 229 may suitably include a keying device 231 to allow the fibers to be connected only in the proper direction. Although cores transmitting eight (two of four in parallel columns) light are illustrated in the above embodiment, it should be noted that a wide range of core numbers can be used in practice. In the field of multi-light / multi-receivers, each core 216 'may be used to carry a variety of signals, such as data, addresses and conditioning signals used in parallel communication systems. In this field, the number of cores donated to the address and data lines is preferably two multis. By way of example, a typical ribbon connector may have eight data lines. It will be appreciated that many additional adjustments or other lines may be used so that the total number of ribbon type lines is not even. However, it has been found that the present invention can readily use multiple cores, such as eight or sixteen, within a single optical fiber.
도 9의 흐름도는 본 발명에 따른 멀티코아 섬유를 제조하는데 사용될 수 있는 두 방법 400을 일반적인 용어로 예시하고 있다. 두 방법은 모두 단계 401로 시작하며, 여기서 적절한 외경 및 내경을 갖는, 도 1의 실리카 관 12와 같은 적절하게 디멘션화된 관 또는 슬리브가 선택되거나 형성된다. 예를 들면, 상기 관은 구입하거나, OVD 레이다운 (laydown) 공정에 의해 제조될 수 있다. 다음, 402 단계에서, 코아 케인 14와 같이, 케인의 수, 물질, 코아/클래드 비 및 크기가 관의 내경 및 적용 제한에 적합하게 선택된다. 단계 404에서, 상기 관은 관의 개방 말단으로 삽입되는 다중 케인으로 충진된다. 상기 충진 배열은 CAD 패키지 (package) 또는 다른 방법을 이용하여 컴퓨터화될 수 있다. 충진제 케인은 최종 섬유가 실질적으로 공극이 없고, 인발시 원형 단면 코아가 형성됨을 확인하는데 바람직하게 사용된다.The flowchart of FIG. 9 illustrates in general terms two methods 400 that can be used to make multicore fibers according to the present invention. Both methods begin with step 401 where a suitably dimensioned tube or sleeve, such as silica tube 12 of FIG. 1, having an appropriate outer and inner diameter is selected or formed. For example, the tube can be purchased or manufactured by an OVD laydown process. Next, in step 402, the number of kane, material, core / clad ratio, and size, such as ***e 14, are selected to suit the inner diameter and application constraints of the tube. In step 404, the tube is filled with multiple canes inserted into the open end of the tube. The fill arrangement can be computerized using a CAD package or other method. Filler kane is preferably used to ensure that the final fiber is substantially void free and that a circular cross section core is formed upon drawing.
코아의 수, 각 블랭크의 지름, 충진비 및 상기 슬리브 내의 코아의 배열은 모두 상기 공정 중 이 시점에서 결정되었다. 코아의 수는 통상적으로 특정한 고안 설계에 적합하도록 결정되고, 특히, 이 경우는 각각의 코아가 개별 신호를 전달하도록 고안된다. 코아의 대칭적 위치 및 실리카 슬리브 내의 스페이서의 배열은 상기 스페이서들이 사용될 때, 컴퓨터 장착된 고안 장치의 도움으로 결정될 수 있다. 부가적인 공정 동안 상기 슬리브 내의 코아 및 공극의 이동을 저해하는, 코아의 대칭적 위치 및 치밀하고, 빽빽한 조정은 상기 공정 단계에서 기본적인 고안 목표이며, 선택은 적용시 다양할 것이다.The number of cores, the diameter of each blank, the fill ratio and the arrangement of the cores in the sleeve were all determined at this point in the process. The number of cores is typically determined to suit a particular design of the design, and in particular, in this case each core is designed to carry a separate signal. The symmetrical position of the core and the arrangement of the spacers in the silica sleeve can be determined with the aid of a computer mounted design device when the spacers are used. The symmetrical position and tight, tight adjustment of the core, which inhibits the movement of cores and voids in the sleeve during additional processing, is a fundamental design goal in the process step, and the choice will vary in application.
단계 405에서, 관 반대 핸들의 한 말단 상에 깔대기화된 실리카 또는 비코제이 팁 (VycorJ tip)이 형성된다. 상기 깔대기 팁은 상기 공정중 이 시점에서 개방된 채로 유지되며, 상기 관 및 케인이 단계 406에서 제거되도록 상승된 온도에서 상기 관 구멍을 통하여 한시간 염소 퍼지 (purge)로 상기 관이 제공된다. 다른 퍼지 또는 화학 처리제가 인발 이전 상기 단계에서 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 단계 407에서, 깔대기 팁은 밀봉된다. 예를 들면, 상기 깔대기 팁은 선택한 방법에 따라 인발로 내 또는 고형화시 불꽃 작업에 의해 폐쇄될 수 있다. 상기 공정의 이 단계에서, 두가지의 선택 A 및 B가 가능하다. 본 발명의 바람직한 방법으로, 단계 408에서, 상기 관에 펌프로 진공이 적용되며, 이는 실질적으로 공극이 없는 다중 코아 섬유로 인발된다. 또한, 단계 409에서, 실질적으로 공극이 없는 통합 블랭크를 제조하기 위해 진공 및 열이 적용된다. 예시적 온도 및 시간은 상기에 설명되어 있다. 단계 410에서, 상기 블랭크는 오버클래드 (overclad)되며, 고형화되고, 섬유 인발 공정을 거친다.In step 405, a funneled silica or VycorJ tip is formed on one end of the opposing handle. The funnel tip remains open at this point in the process and the tube is provided with a one hour chlorine purge through the tube bore at elevated temperature such that the tube and kane are removed in step 406. It will be appreciated that other purge or chemical treatment agents may be used in this step prior to drawing. In step 407, the funnel tip is sealed. For example, the funnel tip may be closed by sparking operations in the drawing furnace or upon solidification, depending on the method selected. At this stage of the process, two choices A and B are possible. In a preferred method of the invention, in step 408, a vacuum is applied to the tube by means of a pump, which is drawn into multiple core fibers that are substantially void free. Further, in step 409, vacuum and heat are applied to produce an integrated blank that is substantially void free. Exemplary temperatures and times are described above. In step 410, the blank is overclad, solidified and subjected to a fiber drawing process.
본 발명의 특정 실시예의 상술된 설명은 예시 및 설명을 목적으로 한 것이다. 이는 본 발명을 상술된 정확한 형태로 제한하려는 것이 아니며, 상기 목적에 비추어 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 비록 점진형 굴절률 코아 수행이 상세히 기술되었을지라도, 본 발명은 계단형 굴절률 또는 단편호된 굴절률 코아도 또한 고려한다. 유사하게, 비록 단일 모드 섬유가 기술되었을지라도, 본 발명에서는 다중모드 섬유도 또한 고려되며, 고안 제한된 범위내에서 사용될 수 있다. 비록 새로운 섬유가 특히 통신 분야에 적합하고, 상기 분야는 상세한 설명에 강조되었을지라도, 본 발명의 섬유는 또한 이미징 (imaging) 분야에 적합하며, 낮은 비용, 이미징 분야에 대한 대체물, 특히, 우수한 감쇠 특성을 갖는 상대적으로 작은 지름 섬유에 요구되는 것을 제공할 수 있다. 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 본 발명을 최대로 이용하도록 바람직한 실시예가 선택되고 설명되었다. 본 발명의 범주는 첨부 도면에만 한정되는 것은 아니다.The foregoing descriptions of specific embodiments of the present invention are for purposes of illustration and description. This is not intended to limit the invention to the precise form described above, and various modifications are possible in light of the above object. For example, although progressive refractive index core performance has been described in detail, the present invention also contemplates stepped refractive index or fragmented refractive index cores. Similarly, although single mode fibers have been described, multimode fibers are also contemplated in the present invention and may be used within the design limited scope. Although the new fiber is particularly suitable for the telecommunications field and the field has been highlighted in the detailed description, the fiber of the present invention is also suitable for the imaging field, and is a low cost alternative to the imaging field, in particular, good damping properties. It can provide what is required for a relatively small diameter fiber having. The preferred embodiments of the present invention are best described and preferred embodiments have been selected and described in order to make the best use of the present invention by those skilled in the art. The scope of the invention is not limited only to the accompanying drawings.
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