KR100291659B1 - Method for manufacturing polymer optical waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명성이 우수한 고분자 재료의 특성을 이용하여 광전송체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 전송속도를 높이기 위하여 전송체의 굴절률 분포를 달리하는 광전송체의 제조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
광전송체는 주로 석영유리를 재료로 사용한다. 석영유리 광전송체는 우수한 광적특성으로 인해 최근의 통신 전달수단으로써 그 사용량이 급증하고 있다.The light transmitting body mainly uses quartz glass as a material. The use of quartz glass optical transmitters is increasing rapidly as a means of communication transmission in recent years.
그러나 석영유리 광전송체(광파이버)는 사용재료가 유리이기 때문에 유연성이 저하되며 제조과정에서 직경이 매우 작은경우에 우선하기 때문에 건물내에서 사용되는 광전송체로는 비록 우수한 광학적 특성을 보유하더라도 사용상에 있어 개선해야 할 점이 많다.However, quartz glass optical transmitters (optical fibers) have low flexibility because the material used is glass, and they are preferred in the case of very small diameters in the manufacturing process. Therefore, optical transmitters used in buildings are improved in use even though they have excellent optical properties. There are many things to do.
즉, 짧은 거리의 사용에 있어서 자유 위치를 바꾸는 경우와 빈번하게 접속교체가 필요한 경우에는 아무래도 석용유리 광전송체는 그 역할을 다하지 못한다.In other words, when changing the free position in the use of a short distance and frequently need to change the connection, the stone glass light transmission body does not play its role.
이에 대응하기 위하여 광특성이 우수하며 유연성이 뛰어나며 제조과정에서 어느 정도의 큰 직경을 가진 전송체 제조가 가능한 고분자 광전송체를 검토하게 되었다.In order to cope with this, the polymer optical transmission body, which is excellent in optical properties, excellent in flexibility, and capable of manufacturing a transporter having a certain large diameter in the manufacturing process, was examined.
그러나, 이제까지 개발된 고분자 광전송체는 사용상의 편리함은 있으나 석영광전송체에 비해 광학적 특성이 아무래도 떨어지기 때문에 고분자의 우수한 특성을 유지하면서 광학적 특성을 향상시키는 제조방법이 연구되어 왔다.However, the polymer optical transmitter developed so far has a convenience in use, but since the optical characteristics are inferior to that of the quartz optical transmitter, a manufacturing method for improving the optical characteristics while maintaining the excellent characteristics of the polymer has been studied.
이제까지의 고분자 광전송체는 주로 광통로 부분인 코아(core)가 단일 굴절률을 가지기 때문에 광이 통과할 때 코아 바깥의 반사면인 클래드(clad)에서 선꺽임 현상이 일어나므로 전송속도가 높아질 경우에는 입사파형과는 변형된 파형이 발생한다.Until now, since the core of the polymer optical transmitter has a single index of refraction, when the light passes, the bending occurs at the clad, which is a reflection surface outside the core. The waveform is transformed from the waveform.
이 경우 반사면에서의 선꺽임 현상을 제거하기 위해 전송체내에서 입사광이 스스로 굴절하는 형태의 전송체를 제조한다면 전송속도를 높일 수 있다.In this case, the transmission speed can be increased if a transmitter having a shape in which incident light is refracted in the transmitter in order to eliminate the line break in the reflection surface is manufactured.
본 발명에서는 고분자의 특성을 가지면서 전송체내의 굴절률 분포를 가진 광전송체 제조에 관해 설명한다.In the present invention will be described with respect to the manufacture of an optical transport having a polymer and having a refractive index distribution in the transport.
코아 반사면에서 광의 선꺽임 현상을 제1도에 나타내었다. 그에 따라 입사파형이 전송체를 통한 후에는 왜곡되어 출력되므로 고속전송용으로써는 적당치 않다는 것을 알 수 있다.The line bending phenomenon of the core reflection surface is shown in FIG. Accordingly, it can be seen that the incident waveform is distorted after being outputted through the transmission body, so it is not suitable for high speed transmission.
이와 같은 고분자 광전송체의 재료로는 광투과성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등이 코아재료로써 사용된다. 제조방법에 있어서는 코아의 굴절률을 달리하지 않기 때문에 단순히 코아 압출 및 클래드 압출의단순구조로서 제조되는 것이 보통이다. 여기에 고분자의 열노화를 가능한 적게 하기 위하여 사전에 코아의 모재(일명 프리폼이라고 한다)를 모노머(monomer)로 부터 직접 중합시켜 그 모재로부터 일반적인 섬유 제조방법에 의해 광전송체를 제조하는 두가지 방법이 일반적이다.As a material of such a polymer optical transmission material, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate, etc. which are excellent in light transmittance are used as a core material. In the manufacturing method, since the refractive index of the core is not changed, it is usually manufactured as a simple structure of core extrusion and clad extrusion. In order to reduce the thermal aging of the polymer as much as possible, two methods of pre-polymerizing core substrates (also called preforms) directly from monomers and manufacturing optical transmission bodies from the substrates by a general fiber manufacturing method are common. to be.
위와 같이, 선꺾임 현상없이 입사파형이 굴절되어 전달되는 형태를 제2도에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 입사파형이 전송체를 통과한 후에도 출력파형이 입사파형과 동일한 형태를 유지하므로 고속전송용에 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the incident wave is refracted and transmitted without the line bending phenomenon. As shown, it can be seen that even after the incident waveform passes through the transmitter, the output waveform maintains the same shape as the incident waveform, so that it can be used for high-speed transmission.
이와 같은 형태의 고분자 광전송체를 제조하기 위해서는 코아내의 굴절률을 달리하는 방법이 제시되고 있다. 사용재료로는 우선 광투과성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있으며, 제조방법에 있어서는 몇가지 방법이 이미 제시되었다.In order to manufacture the polymer optical transporter of this type, a method of changing the refractive index in the core has been proposed. As a material to be used, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate and the like having excellent light transmittance may be used. Several methods have already been proposed in the manufacturing method.
예를들면, USP5,541,247에 명시된 방법은 모재 제조에 있어서 위에서 제시한 재료에 굴절률이 더 높고 상호간 반응에 영향을 미치지 않는 첨가제를 배합한 후, 완전 밀봉하여 수평으로 회전시키면서 외부로부터 중합시켜 최후에는 중심축까지 중합을 완결하는 방법이다.For example, the method described in US Pat. No. 5,541,247 incorporates additives that have a higher refractive index and do not affect the mutual reaction in the materials listed above, and then polymerize from the outside while completely sealing and rotating horizontally. It is a method to complete the polymerization to the central axis.
이 방법에 사용된 첨가제는 중합반응에는 직접 관여하지는 않지만, 중합후에도 고분자내에서 계속 존재하면서 광이 통과할 때에 굴절률을 조절해 주는 역할을 하고 있다.The additive used in this method is not directly involved in the polymerization reaction, but continues to exist in the polymer even after the polymerization and serves to control the refractive index when light passes through.
이 방법은 코아에 굴절률 분포를 부여할 수는 있으나 다음과 같이 몇가지 문제점을 안고 있다.This method can impart a refractive index distribution to core, but has some problems as follows.
우선, 모재 제조에 있어서 첨가제가 확률적으로 분포되기 때문에 코아내의 굴절률 분포를 인위적으로 조절하기가 매우 어려워 중합 과정중의 반응상태에 의존할 수 밖에 없다. 그러므로 설계한대로 굴절률 분포를 나타내고자 함에 있어 먼저 모재 제조부터가 매우 어렵기 때문에 생산 공정관리 측면에서는 전수검사후에 양호한 것만을 선택 사용할 수 밖에 없는 방법이다.Firstly, since additives are stochastically distributed in the preparation of the base material, it is very difficult to artificially control the refractive index distribution in the core, which is dependent on the reaction state during the polymerization process. Therefore, in order to show the refractive index distribution as designed, it is very difficult to manufacture the base metal first. Therefore, in terms of production process control, only good ones can be used after the inspection.
다음으로는 모재크기가 제한되어 있어(직경 약 1cm) 모재로부터 광전송체(직경 약 1mm)을 제조할 때 제조할 수 있는 길이가 극히 제한되므로 일반적으로 요구되는 광전송체의 길이(최소 200m)에도 미치지 못할 경우가 많다. 그러므로 상용으로사용함에 있어서는 큰 제약을 가지고 있다.Next, the size of the substrate is limited (about 1 cm in diameter), and the length that can be manufactured when manufacturing the optical transmitter (about 1 mm in diameter) from the base material is extremely limited, so that the length of the optical transmitter required (at least 200 m) is not reached. Many times you can't. Therefore, there is a big limitation in the commercial use.
그외에, 제시된 제조방법에 있어서 반응용기에 모노머와 첨가제를 동시에 주입함에 있어서 반응용기 내부에 기포가 전혀 존재하지 않도록 해야 하는데 이 작업 역시 문제점을 안고 있다.In addition, in the proposed production method, at the same time injecting monomers and additives into the reaction vessel to ensure that no bubbles inside the reaction vessel at all, this task also has a problem.
반응용기에 모노머와 첨가제를 가득 채운다음 밀폐한 후 반응이 진행되면서 부피 팽창후 부피수축이 일어나기 때문에 반응용기 내부에 순간적으로 상당한 압력이 걸리게 되어 있다.The reaction vessel is filled with monomers and additives and then sealed, and then the reaction proceeds. As a result, volume shrinkage occurs after volume expansion.
이때 반응용기가 파괴되거나 내부 고압으로 인해서 반응이 순간적으로 발생하기 때문에 첨가제의 전체적인 분포가 일어나지 못할 경우도 있다.At this time, because the reaction vessel is destroyed or the reaction occurs instantaneously due to the internal high pressure, the overall distribution of the additive may not occur.
그와 같은 이유 때문에 굴절률 분포를 가진 고분자 광전송체는 실제로 상품화가 늦어지고 있으며 아직까지 생산성 향상에 관한 연구가 계속되고 있다.For this reason, commercialization of polymer optical transmitters having a refractive index distribution has been delayed, and studies on productivity improvement have been continued.
또 다른 예를들면, USP5,614,253에 명시된 방법은 모재 제조에 있어서 위에서 제시한 모노머에 휘발성과 용매성이 우수한 용제에 희석용액에 첨가하면서 수평으로 된 반응용기내에서 외측에서 내층으로 분사시키면서 적층해 감에 따라 첨가제의 양을 조절해 가면서 반응시킨다.In another example, the method described in US Pat. No. 5,614,253 is prepared by spraying the outer layer to the inner layer in a horizontal reaction vessel while adding to the diluent solution to a solvent having excellent volatility and solubility to the monomers presented above in the preparation of the base material. The reaction is controlled by adjusting the amount of the additive as it goes.
이렇게 제조된 모재로 고분자 광전송체를 제조하는데 이 방법은 모재의 굴절률 분포를 임의적으로 조절할 수 있고 모재의크기도 크게 제약받지 않게 만들 수 있는 이점이 있으나 이 방법도 아래와 같은 문제점을 안고 있다.In this way, the polymer optical transmission body is manufactured using the prepared base material. This method can arbitrarily adjust the refractive index distribution of the base material and can make the size of the base material not significantly restricted, but this method also has the following problems.
즉, 아무리 휘발성이 우수한 용제를 사용하더라도 모재중에 잔존하는 용제가 있을 수 있으며 잔존하는 용제의 제거가 그렇게 쉽지 않다. 이렇게 잔존하는 용제는 고분자 광전송체에 있어서는 치명적인 광손실을 가져오기 때문이다.That is, no matter how highly volatile a solvent is used, there may be a solvent remaining in the base metal and it is not so easy to remove the remaining solvent. This residual solvent causes fatal light loss in the polymer optical transmission body.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 굴절률 분포를 임의로 조절 가능하고 용제를 희석제로 사용하지 않기 때문에 광전송 손실이 적으며, 대 구경의 모재제조가 용이하여 광전송체로써 사용가능한 충분한 길이를 제조할 수 있는 고분자 광전송체의 제조방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to arbitrarily adjust the refractive index distribution and to reduce the light transmission loss because the solvent is not used as a diluent. It is an object of the present invention to provide a method for producing a polymer optical transmission member that can be easily manufactured to produce a sufficient length usable as an optical transmission member.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광학적으로 투명성이 우수한 수지에 중합이 가능한 모노머와, 중합개시제, 연쇄이동제를 수평으로 회전하는 반응기에 넣어 고속으로 회전하면서 반응한 후에 굴절률 차이가 5% 이상인 투명재료의 양을 비례적으로 증가시키면서 다시 반응을 진행시켜 반응기 바깥쪽에서 중심쪽으로 갈수록 굴절률을 증가시키고 중심쪽의 공간에는 굴절률이 조금더 큰 저중합 용액으로 충진하여 고분자 광전송체의 모재를 제조하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a transparent resin having a refractive index difference of 5% or more after the reaction is carried out while rotating at a high speed to the monomer capable of polymerization in the optically excellent resin, the polymerization initiator, the chain transfer agent in a horizontal rotating reactor The reaction proceeds again while increasing the amount of material proportionally, increasing the refractive index from the outside of the reactor toward the center, and filling the space at the center with a low polymerization solution with a slightly larger refractive index to prepare the base material of the polymer optical transmission body. It is done.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게될 것이다. 또한, 본 발명의 목적및 장점들은 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해서 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the practice of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the appended claims.
제1도는 종래의 선꺾임 현상이 있는 광전송체를 도시한 것이다.FIG. 1 shows a conventional optical transmission body having a line break phenomenon.
제2도는 본 발명에 의해 제조된 굴절률 분포를 가져 선꺾임 현상이 업는 광전송체를 도시한 것이다.2 shows an optical transmission body having a refractive index distribution produced by the present invention and having a line break phenomenon.
제3도는 본 발명에 따른 고분자 광전송체를 제조하는 원형 반응기의 개념도를 도시한 것이다.3 shows a conceptual diagram of a circular reactor for producing a polymer optical transmission body according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 주재료 저장기 2 : 굴절률 분포제어용 저장기1: Main material reservoir 2: Refractive index distribution control reservoir
3 : 반응기 4 : 주입구3: reactor 4: inlet
5 : 챔버5: chamber
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명자들은 고분자 광전송체가 요구하는 우수한 광학 특성을 나타내며, 설계자의 요구에 따라 굴절률 분포를 임의로 조절가능하며, 광전송체로써 충분한 길이의 제조가 가능한 새로운 방법을 개발하였다.The present inventors have developed a new method that exhibits excellent optical properties required by the polymer optical transmission body, can arbitrarily adjust the refractive index distribution according to the designer's request, and can manufacture a sufficient length as the optical transmission body.
굴절률 분포를 가진 광전송체를 제조하기 위해서는 우선 굴절률 분포를 가진 모재를 먼저 만들어야 하며 그 모재를 사용하여 일반적으로 알려진 방사법에 의해서 일정한 직경을 가진 섬유상의 광전송체를 제조한다.In order to manufacture an optical transmitter having a refractive index distribution, a base material having a refractive index distribution must first be manufactured, and a fibrous optical transmitter having a constant diameter is manufactured by using a known radiation method.
그러므로, 굴절률 분포를 가진 모재 제조가 가장 중요한 기술이 되겠으며 여기에서는 굴절률 분포를 제어할 수 있는 모재 제조에 대해서 설명한다.Therefore, the production of a base material having a refractive index distribution will be the most important technology, and here, the production of a base material capable of controlling the refractive index distribution will be described.
제3도에 모재제조에 관한 개략도를 나타내었다. 도시된 바와 같이, 온도조절이 가능한 챔버(5)에 정제된 질소가스를 충진후 반응진행동안 계속해서 질소가스를 주입시킨다. 상기 챔버(5) 안에는 정확히 수평으로 유지된 반응기(3)가 설치되며,이 반응기(3)는 1000-3000rpm까지 회전할 수 있다.3 shows a schematic diagram of the base material manufacturing. As shown, the nitrogen gas is continuously injected during the reaction progress after filling the purified nitrogen gas into the chamber (5) capable of temperature control. Within the
한편, 반응기(3)의 다른 쪽에는 주재료 저장기(1)와 굴절률 분포제어용 저장기(2)가 연결되어 있다. 상기 주재료 저장기(1)에는 주모노머, 중합개시제 및 연쇄이동제가 혼합되어 있고, 상기 굴절률 분포제어용 저장기(2)에는 주모노머가 중합한 후 나타내는 굴절률 보다 10% 정도 큰 굴절률을 가지며, 주모노머와 혼합했을 때에 완전 혼합이 가능한 것을 사용한다.On the other hand, the
상기 주재료 저장기(1)와 굴절률 분포제어용 저장기(2)는 자유로이 양을 조절할 수 있도록 하며 주입구(4)를 통해서 반응기(3) 안으로 주입된다.The
이하에서는 상기 제3도의 개략도를 중심으로 모재제조공정에 대해서 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a base material manufacturing process will be described based on the schematic diagram of FIG. 3.
질소로 충진된 챔버(5)에 반응기(3)를 회전시키면서 적정온도까지 온도 설정한다. 다음 주재료를 적정량 계량하여 주입구(4)를 통해서 반응기(3)에 주입한다. 이때, 반응기(3)는 고속으로 회전하고 있기 때문에 투입된 양이 골고루 분산되며 일정두께의 투브 형태로 중합반응이 일어난다. 완전중합이 끝난 후 튜브상의 두께편차, 기초발생 등을 검사한다. 이것이 모재의 클래드 작업에 해당된다.The temperature is set to a proper temperature while rotating the
이 작업이 끝난 후 주재료에 굴절률 조절제를 조금씩 가하면서 주입구(4)를 통해서 함께 주입한다. 이때, 반응이 완전히 끝날때에 굴절률 조절제의 양이 주재료에 무게비 40%를 넘지 않는 범위내에서 처음부터 마지막까지 비례되도록 굴절률 조절제의 양이 투입되어야 한다.After the end of this work, the refractive index regulator is added to the main material little by little through the injection hole (4). At this time, when the reaction is completely finished, the amount of the refractive index control agent should be added in proportion so that the amount of the refractive index adjusting agent does not exceed 40% by weight in the main material.
한편, 중합반응에 사용되는 중합개시제의 종류, 양 및 연쇄이동제의 종류, 양에 따라 중합속도가 달라질 수 있기 때문에 먼저 투입된 혼합액이 먼저 중합되도록 투입량이 조절되어야 한다. 만약, 한꺼번에 많이 투입된 경우에는 설계자가 요구한대로 굴절률 분포를 나타내지 못하므로 세심한 주의가 필요하다.On the other hand, since the polymerization rate may vary depending on the type, amount of the polymerization initiator used in the polymerization reaction, and the type and amount of the chain transfer agent, the input amount must be controlled so that the mixed solution is first polymerized first. If a lot is put together at the same time, careful attention is required because it does not show the refractive index distribution as required by the designer.
상기와 같이 내부까지 중합한 후에 더 이상 주입구(4)를 통해서 주입할 수 없게된 경우에는 반응기(3) 회전을 계속시켜 충분히 중합시킨 후에 반응기(3)로 부터 중합물을 분리한다.After the polymerization to the inside as described above can no longer be injected through the
분리된 중합물은 중심에 공간에 아직까지 남아있기 때문에 그대로 모재로서는 사용할 수 없다. 중심축에 공간이 남아있는 상태에서 마지막 반응단계에 해당되는 굴절률 조절제 투입량 보다 1-2% 가량 더 투입된 중합용액을 적정온도(개시제 종류, 량 등에 따라 차이가 있음)에서 중합 반응시키면서 중합용액이 100Poise 정도의 점도를 나타내기 시작했을 때 온도를내리고 일단 반응을 중지시킨 다음 공간 중심축의 한쪽을 흡입하면서 다른쪽에서 저중합 용액을 가득 채운다. 이것은 저중합물이 계속해서 중합반응이 일어날 때 수축되는 현상에 의해서 미세공기층이 형성되지 않도록 하기 위한 작업이다.Since the separated polymer remains in the space at the center, it cannot be used as a base material as it is. The polymerization solution is 100Poise while polymerizing the polymerization solution that is added 1-2% more than the refractive index control agent for the last reaction stage with the space remaining on the central axis at the appropriate temperature (different depending on the type and amount of initiator). When it starts to show a degree of viscosity, the temperature is lowered, and once the reaction is stopped, the other side is filled with the low-polymerization solution while inhaling one side of the central axis of space. This is to prevent the formation of the micro-air layer by the phenomenon that the low polymer continues to shrink when the polymerization reaction occurs.
상술한 작업이 끝난후 후중합공정을 거쳐 모재가 제조되며 굴절률 분포 분석기로 굴절률 분포곡선을 측정하면서 모재의 특성 검사를 수행한다.After the above-described operation, the base material is manufactured through a post-polymerization process, and the property test of the base material is performed while measuring the refractive index distribution curve by using a refractive index analyzer.
일반적으로 고분자 광전송체의 주재료로는 메틸메타아크릴레이트가 사용되는데 이것은 중합후 굴절률이 1.49이므로 위 반응에서 사용되는 굴절률 조절제는 굴절률이 1.49 보다 더 높은 것이어야 한다.In general, methyl methacrylate is used as the main material of the polymer optical transporter. Since the refractive index after polymerization is 1.49, the refractive index regulator used in the above reaction should be higher than 1.49.
이와 같은 재료로써는 벤질벤조에이트, 벤질n-부틸프탈레이트, 디페닐설파이드, 브로모벤젠, 디클로로벤젠, 디브로모벤젠 및 스티렌모노머 등을 사용할 수 있다. 그리고, 모재의 굴절률 분포 검사시 주재료로써 메틸메타크릴레이트를 사용할경우 고분자 광전송체의 광원으로는 650nm의 파장을 사용하는 경우가 대부분이기 때문에 굴절률 지수(g)는 2-2.5 사이의 값을 나타내도록 굴절률 조절제의 선택과 양의 조절이 필요하다.As such a material, benzyl benzoate, benzyl n-butyl phthalate, diphenyl sulfide, bromobenzene, dichlorobenzene, dibromobenzene, styrene monomer and the like can be used. When methyl methacrylate is used as the main material for the refractive index distribution inspection of the base material, the refractive index index (g) is represented to be between 2 and 2.5 because most of the light sources of the polymer optical transmitter use a wavelength of 650 nm. It is necessary to select and adjust the refractive index regulator.
[실시예 1]Example 1
직경 15mm, 길이 200mm 유리관을 준비하여 수평으로 제3도와 같이 한쪽을 고정한다. 한편, 주재료 저장기(1)에는 메틸메타아크릴레이트 모노머, 중합개시제로써 벤조일 퍼옥사이드를 무게비로 0.4%, 연쇄이동제로써 노말 부틸 메르캅칸 0.1%(무게비)를 혼합한 주용액을 만들었다.A glass tube with a diameter of 15 mm and a length of 200 mm is prepared and horizontally fixed to one side as shown in FIG. On the other hand, in the main material reservoir (1) was prepared a main solution containing a methyl methacrylate monomer, 0.4% by weight of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and 0.1% (weight ratio) of normal butyl mercapcan as a chain transfer agent.
한편 굴절률 분포제어용 저장기(2)에는 스티렌 모노머, 중합개시제로써 벤조일 퍼옥사이드를 무게비로써 0.5%, 연쇄이동제로써 노말 부틸 메르캅칸 0.12%(무게비)을 혼합한 주용액을 만들었다.On the other hand, the refractive index distribution control reservoir (2) was prepared by mixing a styrene monomer, 0.5% by weight of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and 0.12% (weight ratio) of normal butyl mercapcan as a chain transfer agent.
질소로 충분히 충진된 챔버(5)를 온도 100℃로 유지하면서, 반응기(3)을 1800rpm으로 회전시킨다.The
처음에는 주재료 저장기(1)의 주용액만을 주입구(4)를 통해 소량씩 주입하되, 중합후 두께가 15mm된 후에는 일단 주입을 중단하고, 계속 회전시키면서 중합반응을 6시간 계속하였다.Initially, only a small amount of the main solution of the
이렇게 해서 폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 완성되며 이것이 고분자 광전송체의 크래드 역할을 하게된다.This completes the polymethyl methacrylate tube, which acts as a clad for the polymer optical transmitter.
폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 된 상태의 유리관을 계속 회전시키면서 주재료 저장기(1)의 주용액과 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 굴절률 조절제의 비율이 처음에는 100:1에서 시작하여 마지막에는 100:20이 되도록 조절하면서 주재료 저장기(1)와 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 용액을 반응기(3)에 주입하면서 중합반응을 실시한다.While continuously rotating the glass tube in the state of the polymethyl methacrylate tube, the ratio of the main solution of the
이때, 중합반응과 반응물 주입이 동시에 일어나기 때문에 먼저 주입된 용액을 먼저 중합하는 것이 매우 중요하다. 만약, 먼저 주입된 것이 미처 중합반응이 일어나기도 전에 다음 반응용액이 주입되는 경우에는 나중 모재검사에서 굴절률 분포가 설계대로 되지 않는 경우가 있으므로 주의해야 한다.In this case, it is very important to first polymerize the first injected solution because the polymerization reaction and reactant injection occur at the same time. If the next reaction solution is injected before the first injection even before the polymerization reaction occurs, it should be noted that the refractive index distribution may not be as designed by the later base metal inspection.
전체량이 주입된 후 반응이 완결되면 중심축에 공간이 남아 있는데 주재료 저장기(1) 용액에 대한 굴절률 분포제어용 저장기(2) 용액의 비율이 100:22인 혼합용액을 100℃에서 40분간 혼련 반응시키면 점도가 약 100Poise의 저중합물이 얻어지는데 이것을 중심축 공간에 저압충진시킨 후 120℃에서 8시간 후중합시켜 모재를 완성하였다.When the reaction is completed after the whole amount is injected, space remains on the central axis. The mixed solution of the refractive index distribution control reservoir (2) solution with respect to the main material reservoir (1) solution is 100: 22 and kneaded at 100 ° C. for 40 minutes. When the reaction was carried out, a low-polymer having a viscosity of about 100 Poise was obtained, which was then low-pressure filled in the central axis space, followed by post-polymerization at 120 ° C. for 8 hours to complete the base material.
제조된 모재는 100℃에서 20시간 이상 충분히 진공챔버에서 저분자 모노머등 미반응물질을 제거한 후 굴절률 분포곡선을 측정하였으며 굴절률 분포지수(g)는 1.92를 얻었다. 한편 광전송체 제조는 수직으로 설치된 열연신 방사장치에서 가열로 온도가 200-220℃인 질소 순환상태에서 직경 1mm인 고분자 광전송체를 제조하였다.In the prepared base material, the refractive index distribution curve was measured after removing unreacted substances such as low molecular weight monomer from the vacuum chamber at 100 ° C. for more than 20 hours, and the refractive index distribution index (g) was 1.92. On the other hand, in the manufacture of the optical transmission body, a polymer optical transmission body having a diameter of 1 mm was manufactured in a nitrogen cycle in which a furnace temperature was 200-220 ° C. in a vertically-heated radiating radiator.
제조된 고분자 광전송체의 굴절률 분포를 측정하여, 모재와 거의 동일한 상태인 것을 확인한 후에 광특성을 측정하였다.The refractive index distribution of the prepared polymer optical transmission body was measured, and the optical properties were measured after confirming that they were in substantially the same state as the base material.
광손실 측정은 일반적으로 알려진 광량측정기, 스펙트럼 분석기 등을 이용하여 측정한 결과 160dB/km(650nm)가 얻어졌다. 한편, 광전송 속도의 측정은 650nm의 광원, 1Giga까지 가능한 펄스 제네레이터를 이용해서 측정한 결과, 4dB의 변형(찌그러짐 현상)범위에서 1Giga의 전송속도를 가지는 것을 확인하였다.The optical loss was measured using a known photometer, spectrum analyzer, etc., and 160 dB / km (650 nm) was obtained. On the other hand, the measurement of the optical transmission rate was measured using a 650nm light source and a pulse generator capable of up to 1Giga. As a result, it was confirmed that the optical transmission speed had a transmission rate of 1Giga in the range of 4dB distortion (distortion phenomenon).
[실시예 2]Example 2
직경 15mm, 길이 300mm 유리관을 준비하여 수평으로 제3도와 같이 한쪽을 고정한다. 한편, 주재료 저장기(1)에는 메틸메타아크릴레이트 모노머, 중합개시제로써 벤조일 퍼옥사이드를 무게비로 0.4%, 연쇄이동제로써 노말 부틸 메르캅칸 0.1%(무게비)를 혼합한 주용액을 만들었다.A glass tube of 15 mm in diameter and 300 mm in length is prepared and horizontally fixed to one side as shown in FIG. On the other hand, in the main material reservoir (1) was prepared a main solution containing a methyl methacrylate monomer, 0.4% by weight of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and 0.1% (weight ratio) of normal butyl mercapcan as a chain transfer agent.
한편 굴절률 분포제어용 저장기(2)에는 주재료 저장기(1)와 같은 용액에 디페닐설파이드를 동일비율(무게비)로 혼합하였다.On the other hand, the diphenyl sulfide was mixed with the same solution (weight ratio) in the same refractive index
질소로 충분히 충진된 챔버(5)를 온도 100℃로 유지하면서, 반응기(3)을 1800rpm으로 회전시킨다.The
처음에는 주재료 저장기(1)의 주용액만을 주입구(4)를 통해 소량씩 주입하되, 중합후 두께가 15mm된 후에는 일단 주입을 중단하고, 계속 회전시키면서 중합 반응을 6시간 계속하였다.Initially, only a small amount of the main solution of the
이렇게 해서 폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 완성되며 이것이 고분자 광전송체의 크래드 역할을 하게된다.This completes the polymethyl methacrylate tube, which acts as a clad for the polymer optical transmitter.
폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 된 상태의 유리관을 계속 회전시키면서 주재료 저장기(1)의 주용액과 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 굴절률 조절제의 비율이 처음에는 100:1에서 시작하여 마지막에는 100:40이 되도록 조절하면서 주재료 저장기(1)와 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 용액을 반응기(3)에 주입하면서 중합반응을 실시한다.While continuously rotating the glass tube in the state of the polymethyl methacrylate tube, the ratio of the main solution of the
이때, 중합반응과 반응물 주입이 동시에 일어나기 때문에 먼저 주입된 용액을 먼저 중합하는 것이 매우 중요하다. 만약, 먼저 주입된 것이 미처 중합반응이 일어나기도 전에 다음 반응용액이 주입되는 경우에는 나중 모재검사에서 굴절률 분포가 설계대로 되지 않는 경우가 있으므로 주의해야 한다.In this case, it is very important to first polymerize the first injected solution because the polymerization reaction and reactant injection occur at the same time. If the next reaction solution is injected before the first injection even before the polymerization reaction occurs, it should be noted that the refractive index distribution may not be as designed by the later base metal inspection.
전체량이 주입된 후 반응이 완결되면 중심축에 공간이 남아 있는데 주재료 저장기(1) 용액에 대한 굴절률 분포제어용 저장기(2) 용액의 비율이 100:44인 혼합용액을 100℃에서 40분간 혼련 반응시키면 점도가 약 100Poise의 저중합물이 얻어지는데 이것을 중심축 공간에 저압충진시킨 후 120℃에서 8시간 후중합시켜 모재를 완성하였다.When the reaction is completed after the whole amount is injected, there is a space on the central axis. The mixed solution in which the ratio of the refractive index distribution control reservoir (2) to the main material reservoir (1) solution is 100: 44 is kneaded at 100 ° C. for 40 minutes. When the reaction was carried out, a low-polymer having a viscosity of about 100 Poise was obtained, which was then low-pressure filled in the central axis space, followed by post-polymerization at 120 ° C. for 8 hours to complete the base material.
제조된 모재는 100℃에서 20시간 이상 충분히 진공챔버에서 저분자 모노머등 미반응물질을 제거한 후 굴절률 분포곡선을 측정하였으며 굴절률 분포지수(g)는 1.89를 얻었다. 한편 광전송체 제조는 수직으로 설치된 열연신 방사장치에서 가열로 온도가 200-220℃인 질소 순환상태에서 직경 1mm인 고분자 광전송체를 제조하였다.The prepared base material was sufficiently removed at 100 ° C. for 20 hours or more in a vacuum chamber to remove unreacted substances such as low molecular weight monomers, and then the refractive index distribution curve was measured, and the refractive index distribution index (g) was 1.89. On the other hand, in the manufacture of the optical transmission body, a polymer optical transmission body having a diameter of 1 mm was manufactured in a nitrogen cycle in which a furnace temperature was 200-220 ° C. in a vertically-heated radiating radiator.
제조된 고분자 광전송체의 굴절률 분포를 측정하여, 모재와 거의 동일한 상태인 것을 확인한 후에 광특성을 측정하였다.The refractive index distribution of the prepared polymer optical transmission body was measured, and the optical properties were measured after confirming that they were in substantially the same state as the base material.
광손실 측정은 일반적으로 알려진 광량측정기, 스펙트럼 분석기 등을 이용하여 측정한 결과 130dB/km(650nm)가 얻어졌다. 한편, 광전송 속도의 측정은 650nm의 광원, 1Giga까지 가능한 펄스 제네레이터를 이용해서 측정한 결과, 4dB의 변형(찌그러짐 현상)범위에서 1Giga의 전송속도를 가지는 것을 확인하였다.The optical loss was measured using a known photometer, spectrum analyzer, and the like, and 130 dB / km (650 nm) was obtained. On the other hand, the measurement of the optical transmission rate was measured using a 650nm light source and a pulse generator capable of up to 1Giga. As a result, it was confirmed that the optical transmission speed had a transmission rate of 1Giga in the range of 4dB distortion (distortion phenomenon).
[실시예 3]Example 3
직경 15mm, 길이 300mm 유리관을 준비하여 수평으로 제3도와 같이 한쪽을 고정한다. 한편, 주재료 저장기(1)에는 메틸메타아크릴레이트 모노머, 중합개시제로써 벤조일 퍼옥사이드를 무게비로 0.4%, 연쇄이동제로써 노말 부틸 메르캅칸 0.1% (무게비)를 혼합한 주용액을 만들었다.A glass tube of 15 mm in diameter and 300 mm in length is prepared and horizontally fixed to one side as shown in FIG. On the other hand, in the main material reservoir (1) was prepared a main solution containing a methyl methacrylate monomer, 0.4% by weight of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and 0.1% (weight ratio) of normal butyl mercapcan as a chain transfer agent.
한편 굴절률 분포제어용 저장기(2)에는 상기 주재료 저장기(1)와 같은 용액에 1.2디브로모에탄을 동일비율(무게비)로 혼합하였다.In the refractive index
질소로 충분히 충진된 챔버(5)를 온도 100℃로 유지하면서, 반응기(3)을 1800rpm으로 회전시킨다.The
처음에는 주재료 저장기(1)의 주용액만을 주입구(4)를 통해 소량씩 주입하되, 중합후 두께가 15mm된 후에는 일단 주입을 중단하고, 계속 회전시키면서 중합반응을 6시간 계속하였다.Initially, only a small amount of the main solution of the
이렇게 해서 폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 완성되며 이것이 고분자 광전송체의 크래드 역할을 하게된다.This completes the polymethyl methacrylate tube, which acts as a clad for the polymer optical transmitter.
폴리메틸메타아크릴레이트 튜브가 된 상태의 유리관을 계속 회전시키면서 주재료 저장기(1)의 주용액과 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 굴절률 조절제의 비율이 처음에는 100:1에서 시작하여 마지막에는 100:40이 되도록 조절하면서 주재료 저장기(1)와 굴절률 분포제어용 저장기(2)의 용액을 반응기(3)에 주입하면서 중합반응을 실시한다.While continuously rotating the glass tube in the state of the polymethyl methacrylate tube, the ratio of the main solution of the
이때, 중합반응과 반응물 주입이 동시에 일어나기 때문에 먼저 주입된 용액을 먼저 중합하는 것이 매우 중요하다. 만약, 먼저 주입된 것이 미처 중합반응이 일어나기도 전에 다음 반응용액이 주입되는 경우에는 나중 모재검사에서 굴절률 분포가 설계대로 되지 않는 경우가 있으므로 주의해야 한다.In this case, it is very important to first polymerize the first injected solution because the polymerization reaction and reactant injection occur at the same time. If the next reaction solution is injected before the first injection even before the polymerization reaction occurs, it should be noted that the refractive index distribution may not be as designed by the later base metal inspection.
전체량이 주입된 후 반응이 완결되면 중심축에 공간이 남아 있는데 주재료 저장기(1) 용액에 대한 굴절률 분포제어용 저장기(2) 용액의 비율이 100:44인 혼합용액을 100℃에서 40분간 혼련 반응시키면 점도가 약 100Poise의 저중합물이 얻어지는데 이것을 중심축 공간에 저압충진시킨 후 120℃에서 8시간 후중합시켜 모재를 완성하였다.When the reaction is completed after the whole amount is injected, there is a space on the central axis. The mixed solution in which the ratio of the refractive index distribution control reservoir (2) to the main material reservoir (1) solution is 100: 44 is kneaded at 100 ° C. for 40 minutes. When the reaction was carried out, a low-polymer having a viscosity of about 100 Poise was obtained, which was then low-pressure filled in the central axis space, followed by post-polymerization at 120 ° C. for 8 hours to complete the base material.
제조된 모재는 100℃에서 20시간 이상 충분히 진공챔버에서 저분자 모노머등 미반응물질을 제거한 후 굴절률 분포곡선을 측정하였으며 굴절률 분포지수(g)는 1.94를 얻었다. 한편 광전송체 제조는 수직으로 설치된 열연신 방사장치에서 가열로 온도가 200-220℃인 질소 순환상태에서 직경 1mm인 고분자 광전송체를 제조하였다.In the prepared base material, the refractive index distribution curve was measured after removing unreacted substances such as low molecular weight monomer from the vacuum chamber at 100 ° C. for 20 hours or more, and the refractive index distribution index (g) was 1.94. On the other hand, in the manufacture of the optical transmission body, a polymer optical transmission body having a diameter of 1 mm was manufactured in a nitrogen cycle in which a furnace temperature was 200-220 ° C. in a vertically-heated radiating radiator.
제조된 고분자 광전송체의 굴절률 분포를 측정하여, 모재와 거의 동일한 상태인 것을 확인한 후에 광특성을 측정하였다.The refractive index distribution of the prepared polymer optical transmission body was measured, and the optical properties were measured after confirming that they were in substantially the same state as the base material.
광손실 측정은 일반적으로 알려진 광량측정기, 스펙트럼 분석기 등을 이용하여 측정한 결과 150dB/km(650nm)가 얻어졌다. 한편, 광전송 속도의 측정은 650nm의 광원, 1Giga까지 가능한 펄스 제네레이터를 이용해서 측정한 결과, 4dB의 변경(찌그러짐 현상)범위에서 1Giga의 전송속도를 가지는 것을 확인하였다.The optical loss was measured using a known photometer, spectrum analyzer, and the like, and 150 dB / km (650 nm) was obtained. On the other hand, the measurement of the optical transmission rate was measured using a 650nm light source and a pulse generator capable of up to 1Giga. As a result, it was confirmed that the transmission speed was 1Giga in the range of 4dB change (distortion phenomenon).
상기 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations are possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention and the equivalent scope of the claims to be described below. Of course.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 굴절률 분포를 임의로 조절 가능하며, 용제를 희석제로 사용하지 않기 때문에 광전송 손실이 적다. 또한, 대구경의 모재 제조도 용이하여 광전송체로써 사용 가능한 충분한 길이를 제조할 수 있다.As described above, the present invention can arbitrarily adjust the refractive index distribution, and there is little light transmission loss since no solvent is used as the diluent. In addition, it is easy to manufacture a large-diameter base material, and a sufficient length that can be used as an optical transmission body can be manufactured.
Claims (3)
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KR1019970080805A KR100291659B1 (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Method for manufacturing polymer optical waveguide |
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