유리 바깥의 컬러 플라스틱 층은 뭐라고 부르나요? 그것을 벗기지 않고 용접할 수 있나요?
이 컬러 "플라스틱 커버"는 광학 공학에서 **광섬유 코팅(Coating)**으로 알려져 있습니다.
1. 광섬유 코팅이란 무엇인가요?
표준 통신 광섬유는 일반적으로 세 개의 동심 구조로 구성됩니다.
- 코어(Core): 광섬유의 가장 중심에 위치하며 광 신호 전송 채널입니다.
- 클래딩(Cladding): 코어를 감싸고 있으며 전반사를 통해 빛을 코어 내부에 가둡니다. 표준 단일 모드 광섬유의 경우, 클래딩 외경은 일반적으로 $125\ \mu\text{m}이며, 재질은 고순도 이산화규소(석영 유리, 즉 \text{SiO}_2$)입니다.
- 코팅(Coating): 클래딩 외부를 감싸 기계적 보호, 충격 흡수, 방습 및 긁힘 방지 역할을 합니다. 일반 단일 모드 광섬유에서 재질은 일반적으로 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)이며, 코팅 외경은 약 $255\ \mu\text{m}$입니다. 컬러 외관은 멀티 코어 광케이블에서 다른 광섬유를 빠르게 식별하기 위해 코팅 표면에 색상 잉크를 칠했기 때문입니다.
2. 코팅을 벗기지 않고 융착할 수 있나요?
절대 안 됩니다. 광섬유 융착 전에 융착할 영역의 코팅을 광섬유 스트리퍼로 완전히 벗겨내고 내부의 유리 클래딩을 노출시켜야 합니다.
코팅을 벗기지 않고 직접 융착하면 다음과 같은 심각한 결과를 초래합니다.
- 재료 융점의 큰 차이: 석영 유리(이산화규소)의 융점은 약 $1700^\circ\text{C}$로 매우 높지만, 폴리머 코팅의 내열 한계는 일반적으로 수백 도에 불과합니다.
- 순간적인 연소 및 심각한 오염: 광섬유 융착기는 방전 전극을 통해 고전압 아크를 발생시켜 유리를 녹입니다. 코팅을 벗기지 않으면 아크의 고온으로 인해 폴리머가 즉시 연소, 탄화 및 기화됩니다. 이는 유해한 검은 연기만 발생시키는 것이 아니라 전극, 정렬 현미경 및 고정밀 V 홈을 심각하게 오염시켜 융착기 손상 또는 영구적인 정밀도 저하를 유발합니다.
- 융착 실패 및 광 신호 차단: 연소 후 남은 탄화 잔여물과 불순물이 녹은 유리 속에 직접 섞입니다. 이로 인해 코어 정렬이 불가능해지고, 불순물로 인해 광 신호가 큰 삽입 손실을 발생시키거나 완전히 통과하지 못하며, 융착 지점의 기계적 인장 강도는 거의 0이 되어 살짝만 건드려도 끊어집니다.
표준 융착의 기본 절차는 다음과 같습니다: 코팅 제거 → 고순도 알코올로 나사선 닦기 → 정밀 절단 단면 → 융착기에 넣고 융착 → 열 수축 보호 슬리브로 보호 재구성.
3. 다양한 코팅 기술 및 엔지니어링 응용
특수 광학 엔지니어링에서 다양한 온도 및 환경에 적응하기 위해 Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.는 다양한 코팅 재료를 가진 특수 광섬유를 제공합니다.
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표준 폴리아크릴레이트(Polyacrylate) 코팅
가장 일반적인 범용 코팅으로 우수한 굽힘 성능을 제공합니다.- OFSCN® G.652D Optical Fiber: 표준 단일 모드 광섬유, 코팅 재질은 폴리아크릴레이트, 외경은 $255\ \mu\text{m}$입니다.
- OFSCN® G.657 Optical Fiber: 표준 단일 모드 굽힘에 둔감한 광섬유, 코팅 재질도 폴리아크릴레이트, 외경은 $255\ \mu\text{m}$입니다.
- OFSCN® G.652D Optical Fiber: 표준 단일 모드 광섬유, 코팅 재질은 폴리아크릴레이트, 외경은 $255\ \mu\text{m}$입니다.
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고온 내성 폴리이미드(Polyimide) 코팅
고온 환경에서는 일반 폴리아크릴레이트가 실패하고 분해됩니다. 이때 기계적 강도가 매우 높고 내열성이 뛰어난 폴리이미드 코팅이 필요합니다.- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: 폴리이미드 코팅을 사용하며 외경이 $155\ \mu\text{m}로 얇고, 작동 온도 범위가 -200^\circ\text{C}$에서 $350^\circ\text{C}$까지 넓습니다.
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: 폴리이미드 코팅을 사용하며 외경이 $155\ \mu\text{m}로 얇고, 작동 온도 범위가 -200^\circ\text{C}$에서 $350^\circ\text{C}$까지 넓습니다.
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극저온 금(Gold) 도금 코팅
초고온 또는 심저온과 같은 항공 우주, 야금 분야에서는 폴리머를 대체하기 위해 금속 코팅이 필요합니다.- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: 코팅 재질은 금속 금이며, 작동 온도 범위는 $-270^\circ\text{C}$에서 $700^\circ\text{C}$입니다.
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: 코팅 재질은 금속 금이며, 작동 온도 범위는 $-270^\circ\text{C}$에서 $700^\circ\text{C}$입니다.
4. 추가 지식: 장치 각인 시 코팅 제거 및 비제거 공정
광섬유 브래그 격자(FBG) 센서를 제조할 때 코팅 처리 공정은 장치 강도에 큰 영향을 미칩니다.
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제거 및 재코팅 공정:
예를 들어, OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)은 자외선 레이저로 각인할 때 폴리아크릴레이트가 자외선을 흡수하기 때문에 각인 전에 해당 구간의 코팅을 제거해야 합니다. 각인 후에는 특수 장비를 사용하여 폴리아크릴레이트를 다시 코팅해야 합니다. -
비제거 고강도 펨토초 각인 공정:
니플링 및 닦기 과정에서 발생하는 유리 표면의 미세 균열을 완전히 제거하기 위해, OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)는 첨단 펨토초 레이저 점별 각인 공정을 채택했습니다. 펨토초 레이저의 비선형 흡수 특성 덕분에 외부 폴리머 코팅을 직접 투과하여 코어에 초점을 맞춰 각인할 수 있으며, 전체 과정에서 광섬유 코팅을 제거할 필요가 없습니다. 따라서 광섬유의 원래 기계적 강도를 완벽하게 보존합니다.
