KR100314493B1 - 광섬유 모재 가열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 모재 가열장치에 관한 것으로, 그 목적은 광섬유 모재가 증착되는 타겟로드와 모재의 온도를 일정하게 유지시켜 주도록 하는 것이다.
본 발명은 타겟로드의 외주면에 화학물질을 증착시키는 광섬유 모재 증착장치에 있어서, 양측단에 상기 타겟로드의 양단부를 제자리 회전되도록 잡아주는 브래킷이 마련된 베이스와, 상기 베이스 상면에 설치되고, 구동모터에 의해 회전되는 이송나사에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대와, 상기 이송대에 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너와, 상기 버너의 양측으로부터 일정간격 이격된 위치의 이송대에 고정 설치되어 상기 타겟로드를 일정하게 가열하는 가열수단과, 상기 가열수단과 인접된 위치에 설치되어 주변온도를 감지하여 소정의 전기적인 신호를 발생시켜주는 온도 감지수단과, 상기 온도 감지수단과 전기적으로 연결되어 상기 가열수단을 제어하는 제어수단으로 이루어진 특징을 갖는다. 이상이 본 발명을 적용하게 되면, 상기 광섬유 모재 가열장치는 타겟로드 양측 상부에 위치된 온도센서에 의해 주변의 온도를 측정하여 일정치 이상의 온도차이가 감지되면, 내장된 마이크로 프로세서에 의해 전열체를 작동시켜 타겟로드상에 증착되는 모재를 균일한 온도 조건하에서 증착되도록 하므로써, 모재 내부에 균열이 발생되지 않도록 한다.

Description

광섬유 모재 가열장치
본 발명은 광섬유 모재 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 모재가 증착되는 타겟로드 주변의 온도를 일정하게 유지시켜 주므로써, 광섬유 모재가 균일한 입자를 갖도록 된 광섬유 모재 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광통신은 광섬유를 통해 빛을 전송하여 정보를 교환하는 것으로, 현재의 동축케이블에 의한 전기 통신에 비해 수만개의 정보를 전송할 수 있다.
또한, 외부로부터의 전파 및 자기장의 영향을 전혀 받지 않아 정보의 전송상태가 양호하므로 현재 통신분야에서 많이 활용되고 있으며, 그 사용 범위는 점차 타분야로 확대되고 있는 추세이다.
전술한 바와 같은 광통신은 상기 광섬유를 제조함에 있어 프리폼 즉, 모재로 부터 125μm의 가는 직경을 갖는 광섬유를 인발하게 되며, 이어서 코팅 및 칼라링(Coloring) 작업을 통해 광섬유 제작이 완료된다.
이와 같이 광섬유를 제작하기 위해서는 광섬유 제작용 모재가 필요로 하기 때문에 모재를 제작하는 과정이 선행되게 된다.
모재를 제작하기 위한 공정으로는 크게 3가지 형태로 구분될 수 있는데, 그 하나는 OVD(Outside Vapor Deposition)공법이고, 둘째로는 VAD(Vapor Axial Deposition)공법이 있으며, 셋째로는 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)공법이 있다.
상술한 각 공법에 따른 모재 제작공정을 참고적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, OVD공법은 타겟로드(Target Rod, 알루미나 봉)에 버너의 화염을 분사시켜 가열함과 동시에 화학물질(Chemical)을 공급하여 열영동 현상(Thermophoresis)에 의해 화학물질이 타겟로드의 표면에 증착되도록 하는 것으로, 초기에는 타겟로드의 표면에 코어층을 형성하기 위해 코어층 형성용 화학물질을 공급하고, 이어서 이러한 코어층의 표면에 클래드층(Clad Layer)을 형성하기 위해 다시 화학물질을 공급한다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 모재를 제작하는 공정이 타겟로드의 둘레에 점진적으로 증착되도록 하여 코어층을 먼저 만들고 그 위에 클래드층을 만드는 것이 OVD공법의 특징이다.
이와 달리, 전술한 바와 같은 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)공법은 석영관의 둘레를 가열함과 동시에 그 내부로 전술한 바와 같은 화학물질을 불어넣으면 열영동 현상에 의해 석영관의 내면에 클래드층(3)이 생성되게 되며, 이후 클래드층의 내면에 코어층을 형성하기 위한 화학물질을 전술한 바와 같이 불어넣어 코어층을 생성시킨다.
VAD(Vapor Axial Deposition)공법은 수직 방향의 타겟로드에 각각의 버너를 이용하여 상부의 버너는 코어층을 증착시키고, 하부의 버너는 클래드층을 증착시키는 방법으로 동시에 코어층과 클래드층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 각각의 공법중 OVD공법과 밀접한 관계가 있는 것으로, OVD 공법에 따른 모재 제작과정을 보다 상세히 설명한다.
상기 OVD공법은 버너를 통해 타겟로드에 화염을 분사시키면서 버너의 내부에 설치된 각가의 관을 통해 GeCl4, H2, 아르곤 혹은 질소 가스 및 O2를 토출시킨다. 이때 GeCl4(기체)는 O2(기체)와 반응하여 GeO2(고체)+2Cl2(기체)가 생성된다.
따라서, GeO2는 버너의 토출팁의 주위의 분위기 온도(대략 1,500∼1,800℃)에 의해 입자(Particle)가 타겟로드(50)쪽으로 이동하면서 타겟로드(50) 표면에 증착이 이루어지게 되는 것이다.
아울러, 클래드층을 생성시키기 위해서는 전술한 버너 내부의 분출관을 통해 SiCl4를 투입하게 되는데 그 반응식은 아래와 같다.
SiCl4(기체)+O2(기체) = SiO2(고체) + 2Cl2(기체)
위 반응식에 따라 생성된 SiO2는 전술한 열영동 현상에 의해 타겟로드의 표면에 증착되게 된다.
이와 같은 방법으로 버너를 좌우로 이동시키면서 타겟로드의 표면에 증착한 뒤 타겟로드를 빼내어 도면에 도시되지 않은 전기로에서 소결(Sintering)과정을 거쳐 모재를 완성한다.
완성된 모재는 드로잉 타워(Drawing Tower)에 걸어 광섬유를 인발(Drawing)하게 된다.
도 1은 종래의 광섬유 모재 증착장치를 도시한 정면도이다.
이를 참조하면, 상기 광섬유 모재 증착장치는 크게 양측단에 상기 타겟로드의 양단부를 제자리 회전되도록 잡아주는 브래킷(11)이 마련된 베이스(10)와, 상기 베이스(10) 상면에 설치되고, 구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대(20)와, 상기 이송대(20)에 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너(30)로 이루어진다.
상기 베이스(10)는 그 상면 중앙부에 일정깊이를 갖는 뒤집어진 T자 형태의 가이드홈(13)이 횡방향으로 길게 형성되어 상기 이송대(20)를 횡방향으로 슬라이드 결합하게 된다.
상기 이송대(20)는 그 저면에 뒤집어진 T자 형태의 가이드돌기(23)가 돌출 형성되어 상기 베이스(10)의 가이드홈(13)에 슬라이드 되도록 결합되고, 중앙부에는 횡방향으로 관통된 나선홈(25)이 마련되어 구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)와 결합되도록 이루어진다.
또한, 상기 이송대(20)의 상면 중앙부에는 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너(30)가 마련된다.
상기 구동모터(60)는 베이스(10)의 상면에 고정 설치된 상태에서 그 회전축은 일정 길이 연장된 이송나사(65)와 일체로 회전되도록 연결되며, 상기 이송나사(65)는 상기 이송대(20)의 나선홈(25)과 결합되어 상기 이송대(20)를 가이드홈(13)을 따라 횡방향으로 왕복 이송시키게 된다.
이러한 구동모터(60)는 내장된 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 회전되는 스탭모터로서, 소정 스탭 정회전하여 상기 이송대(20)를 좌에서 우로 이송시킨 후 다시 역회전되어 상기 이송대(20)를 우에서 좌로 이송되도록 하는 등 상기 이송대(20)가 지속적으로 왕복 이송되도록 하면서 상기 버너(30)에 의해 타겟로드(50)상에 화학물질을 일정하게 증착시키도록 작동된다.
그러나, 이러한 구조의 광섬유 증착 장치에 의해 타겟로드(50)상에 광섬유 모재(55)를 증착하게 되면, 상기 버너(30)로부터 일정 거리 이격된 부분에는 온도 차이가 발생되어 광섬유 모재(55)가 양쪽면에서 규열되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 주된 목적은 상기 광섬유 모재 증착장치에서 버너로부터 일정거리 이격된 지점의 타겟로드 주변의 온도를 일정하게 유지시켜주므로써, 상기 타겟로드 상에 증착되는 광섬유 모재의 균열을 방지하도록 한 광섬유 모재 가열장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 광섬유 모재 증착장치를 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 모재 가열장치의 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 모재 가열장치의 측면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 베이스 13 : 가이드홈
20 : 이송대 23 : 가이드돌기
30 : 버너 40 : 전열체
50 : 타겟로드 55 : 모재
60 : 구동모터 65 : 이송나사
본 발명은 타겟로드의 외주면에 화학물질을 증착시키는 광섬유 모재 증착장치에 있어서, 양측단에 상기 타겟로드의 양단부를 제자리 회전되도록 잡아주는 브래킷이 마련된 베이스와, 상기 베이스 상면에 설치되고, 구동모터에 의해 회전되는 이송나사에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대와, 상기 이송대에 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너와, 상기 버너의 양측으로부터 일정간격 이격된 위치의 이송대에 고정 설치되어 상기 타겟로드를 일정하게 가열하는 가열수단과, 상기 가열수단과 인접된 위치에 설치되어 모재온도를 감지하여 소정의 전기적인 신호를 발생시켜주는 온도 감지수단과, 상기 온도 감지수단과 전기적으로 연결되어 상기 가열수단을 제어하는 제어수단으로 이루어진 특징을 갖는다.본 발명에서 상기 가열수단은 상기 타겟로드를 중심으로 하는 소정의 곡률반경을 갖도록 오목한 플레이트 형상의 전열체인 특징을 갖는다.
도 2는 본 발명에 다른 광섬유 모재 가열장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광섬유 모재 가열장치의 측면도이다.
이를 참조하면, 상기 광섬유 모재 가열장치는 크게 양측단에 상기 타겟로드(50)의 양단부를 제자리 회전되도록 잡아주는 브래킷(11)이 마련된 베이스(10)와, 상기 베이스(10) 상면에 설치되고, 구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대(20)와, 상기 이송대(20)에 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너(30)와, 상기 버너(30)의 양측으로 일정간격 이격된 위치에 설치되어 상기 타겟로드(50) 주변을 일정하게 가열하는 가열수단으로 이루어진다.
상기 베이스(10)는 그 상면 중앙부에 일정깊이를 갖는 뒤집어진 T자 형태의 가이드홈(13)이 횡방향으로 길게 형성되어 상기 이송대(20)를 횡방향으로 슬라이드 결합하게 된다.
상기 이송대(20)는 그 저면에 뒤집어진 T자 형태의 가이드돌기(23)가 돌출 형성되어 상기 베이스(10)의 가이드홈(13)에 슬라이드 되도록 결합되고, 중앙부에는 횡방향으로 관통된 나선홈(25)이 마련되어 구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)와 결합되도록 이루어진다.
또한, 상기 이송대(20)의 상면 중앙부에는 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너(30)가 마련된고, 상기 버너(30)의 양측에는 일정 거리 이격된 위치에 한쌍의 가열수단으로서, 전열체(40)가 마련된다.
상기 전열체(40)는 상부에 위치된 타겟로드(50)를 중심으로 하는 소정의 곡률반경을 갖도록 오목한 플레이트 형상으로 이루어진다.
또한, 상기 전열체(40) 상부에는 주변 온도를 측정하기 위한 감지수단으로서, 한 쌍의 온도센서(45)가 양측에 설치되고, 상기 온도센서(45)는 내장된 마이크로 프로세서에 소정의 전기적인 신호를 전달하도록 구성되며, 이러한 마이크로 프로세서는 상기 전열체(40)와 연결된 외부의 전원을 온/오프 (ON/OFF)시킬 수 있도록 구성된다.
상기 구동모터(60)는 베이스(10)의 상면에 고정 설치된 상태에서 그 회전축은 일정 길이 연장된 이송나사(65)와 일체로 회전되도록 연결되며, 상기 이송나사(65)는 상기 이송대(20)의 나선홈(25)과 결합되어 상기 이송대(20)를 베이스의 가이드홈(13)을 따라 횡방향으로 왕복 이송시키게 된다.
이러한 구동모터(60)는 내장된 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 회전되는 스탭모터로서, 소정 스탭 정회전하여 상기 이송대(20)를 좌에서 우로 이송시킨 후 다시 스탭모터를 역회전시켜 상기 이송대(20)를 우에서 좌로 이송되도록 하는 등 상기 이송대(20)가 지속적으로 왕복 이송되도록 하면서 상기 버너(30)와 전열체(40)에 의해 타겟로드(50)상에 증착된 모재(55)를 가열하도록 작동된다.
이상의 구성에 의한 본 발명의 작동예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 광섬유 모재 가열장치는 상기 버너(30)에 의해 일정하게 가열된 화학물질이 토출되어 버너(30) 상부에 횡방향으로 위치되어 제자리 회전되는 타겟로드(50)상에 화학물질이 달라붙도록 하므로써, 광섬유 모재(55)를 증착하게 된다.
이와 같은 과정에서 상기 버너(30)가 고정 설치된 이송대(20)는 구동모터(60)와 이송나사(65)에 의해 횡방향으로 왕복이송되면서 상기 타겟로드(50)의 일정 구간에 걸쳐 화학물질이 증착되도록 작동된다.
이러한 과정에서 상기 버너(30)와 일정거리 이격된 부분의 주변 온도는 상대적으로 버너(30)가 위치된 부분의 온도보다 낮게 되므로, 상기 타겟로드(50)에 증착된 입자상에 소정의 균열이 발생된다.
이때, 상기 타겟로드(50) 양측 상부에 위치된 온도센서(45)로부터 온도차이가 일정치 이상이라는 것이 감지되면, 소정의 전기적인 신호가 내장된 마이크로 프로세서에 전달되고, 이러한 신호를 전달받은 마이크로 프로세서는 상기 온도센서(45)와 대응되는 위치에 설치된 전열체(40)에 전원을 입력시켜 타겟로드(50)상에 증착된 모재(55)를 일정하게 가열하게 된다.
따라서, 상기 타겟로드(50)에 증착되는 광섬유 모재(55)는 항상 균일한 온도로 가열되기 때문에 모재에 균열이 발생되지 않도록 한다.
이상이 본 발명을 적용하게 되면, 상기 광섬유 모재 가열장치는 타겟로드 양측 상부에 위치된 온도센서에 의해 모재의 온도를 측정하여 일정치 이하의 온도가 감지되면, 내장된 마이크로 프로세서에 의해 전열체를 작동시켜 타겟로드상에 증착되는 모재를 균일한 온도 조건하에서 증착되도록 하므로써, 모재 내부에 균열이 발생되지 않도록 한다.

Claims (2)

  1. 타겟로드(50)의 외주면에 화학물질을 증착시키는 광섬유 모재 증착장치에 있어서, 양측단에 상기 타겟로드(50)의 양단부를 제자리 회전되도록 잡아주는 브래킷(11)이 마련된 베이스(10)와; 상기 베이스(10) 상면에 설치되고, 구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대(20)와; 상기 이송대(20)에 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 버너(30)와; 상기 버너(30)의 양측으로 일정간격 이격된 위치의 이송대(20)에 고정설치되어 상기 타겟로드(50)를 일정하게 가열하는 가열수단과; 상기 가열수단과 인접된 위치에 설치되어 주변온도를 감지하여 소정의 전기적인 신호를 발생시켜주는 온도 감지수단과; 상기 온도 감지수단과 전기적으로 연결되어 상기 가열수단을 제어하는 제어 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 가열장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가열수단은 상기 타겟로드(50)를 중심으로 하는 소정의 곡률반경을 갖도록 오목한 플레이트 형상의 전열체(40)인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 가열장치.
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