KR100326323B1 - 광섬유 모재의 제조방법 - Google Patents

광섬유 모재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직선반에 의해서 2차 슬리브 튜브로 오버자켓팅 공정을 통해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 2차 슬리브 튜브내에 증착공정이 완료된 1차 모재를 삽입후, 상기 2차 슬리브의 외주면상에 가열수단에 의해 고온의 열을 가하여 상기 1차 모재와 2차 슬리브 튜브를 동시에 응축 및 클로징시키므로써 광섬유 모재의 제조시간을 단축시킬 수 있다.

Description

광섬유 모재의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING AN OPTICAL FIBER PREFORM}
본 발명은 광통신 시스템에서 사용되는 광섬유의 모재 제조방법에 관한 것으로서, 특히 공정시간을 효율적으로 단축하여 생산성을 증대시킬 수 있는 광섬유 모재의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 광 전송 시스템(Optical Transmission System) 굴절률이 다른 코어(Core)와 클래드(Clad)층으로 구성되는 글래스 재질의 광섬유(Optical Fiber)를 사용하고 있다. 또한, 점차 저손실 고강도의 광섬유를 생산하기 위하여 경주하고 있으며, 특히 상기 광섬유를 인출하기 위한 광섬유 모재(Optical Fiber Preform)를 제조하는 방법의 개발에 우선적인 역점을 두고 있는 실정이다.
상기 광섬유 모재를 제조하기 위한 방법으로는 주로 수정된 화학기상증착 즉, MCVD법(Modified Chemical Vapor Deposition)법을 사용하고 있으며, 이는 석영관(Quartz Reaction Tube)내에 화학조성물을 가스의 형태로 주입하고, 상기 석영관의 외부를 균일하게 가열하므로써, 내부에 일정 증착층이 생기도록 하여 제조하는 방법이다. 이를 증착(Deposition)공정이라 하며, 증착된 상기 석영관은 로드(Rod)형태의 모재봉으로 형성시키는 응축(Collapsing)공정과, 이를 마감하는 클로징(Closing)공정을 거치게 된다.
상기 증착, 응축 및 클로징 공정은 소정의 선반(Lathe)상에 상기 석영관을 회전하도록 설치한후, 상기 석영관의 외주면상에 고온의 열을 가하므로써, 내부의 원료가스가 산화반응에 의해 상기 석영관의 내주면상에 증착되므로써 광섬유의 모재를 제조하는 전반적인 과정을 지칭한다.
근래들어, 상기 증착공정은 수평선반(Horizontal Lathe)을 이용하고 있는 추세이며, 증착공정에서 제조된 1차모재는 수직선반(Vertical Lathe)을 이용하여 응축공정 및 클로징 공정을 거쳐 광섬유 모재를 제조하게 된다.
상기 응축 및 클로징 공정에서는 석영관의 연화점 이상의 고온으로 가열하기때문에 수평선반에서 이와 같은 공정을 하게되면 온도구배가 발생하게 된다. 이 온도구배는 상기 석영관의 점성도 차이를 유발하고 또한 비원율(Tube Ovality)을 증가시키게 된다. 그 결과, 응축공정이 진행됨에 따라 비원율은 증가하게 되고 이는 편광모드분산(PMD; Polarization Mode Dispersion)을 증가시키는 결과를 가져오게 된다. 따라서, 상기 수평선반보다는 수직선반을 선호하게 된다.
한편, 상기 수직선반상에서 상기 광섬유 모재봉상에 2차 슬리브 튜브를 사용하여 오버자켓팅을 하게 된다. 상기 오버자켓팅을 하여 대구경의 모재를 제조하게 되면, 광섬유를 인출하기 위한 장조장을 실현할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기와 같이, 증착, 응축 및 클로징공정까지 마친 광섬유 모재상에 오버자켓팅을 하게되면, 광섬유 모재를 제조하는 제조시간이 길어지는 문제점이 발생하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 오버자켓팅시, 광섬유 제조시간을 단축할 수 있는 광섬유 모재의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 1차 모재의 응축 및 클로징 공정시, 모재의 외경 변형, Ge 침투를 미연에 방지할 수 있는 광섬유 모재의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광섬유 모재의 점성도 및 1차 모재의 코어 비원율에 대한 안정성을 확보할 수 있도록 구성되는 광섬유 모재의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수직선반에 의해서 2차 슬리브 튜브로 오버자켓팅 공정을 통해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 2차 슬리브 튜브내에 증착공정이 완료된 1차 모재를 삽입후, 상기 2차 슬리브의 외주면상에 가열수단에 의해 고온의 열을 가하여 상기 1차 모재와 2차 슬리브 튜브를 동시에 응축 및 클로징시킴을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광섬유 모재의 제조장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 2차 슬리브 튜브내에 1차 모재가 삽입된 상태를 도시한 부분단면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10: 수직선반 11: 1차 모재
12: 2차 슬리브 튜브 15: 가스공급관
16: 진공펌프
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
오버자켓팅 공정으로 광섬유 모재를 제조하기 위한 본 발명은 증착공정을 완료한 1차 모재(Semi-Preform)와 2차 슬리브 튜브에 동시에 응축(Collapsing)공정 및 클로징(Closing)공정을 수행시키므로써, 기존의 증착, 응축 및 클로징공정을 거친 광섬유 모재를 2차 슬리브 튜브에 삽입한 후, 다시 응축 및 클로징 공정을 거치는 과정보다 제조 공정 시간이 현저히 단축된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광섬유 모재의 제조장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 2차 슬리브 튜브내에 1차 모재가 삽입된 상태를 도시한 부분단면도이다.
본 발명에 의하여 광섬유 모재를 제조하기 위한 오버자켓팅 공정은 수직선반상에서 수행된다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 수직선반(10)상에 1차모재(11) 및 2차 슬리브 튜브(12)를 회전 가능하도록 설치한다. 이때, 상기 1차 모재(11)와 2차 슬리브 튜브(12)를 같은 방향으로 함께 같은 속도로 회전되도록 설치한다. 따라서, 상기 1차 모재(11)는 1차 더미튜브(14a)에 고정되어 상기 수직선반(10)의 상부척(14)상에 고정되며, 상기 2차 슬리브 튜브(12)는 2차 더미 튜브(13a)에 고정되어 상기 수직선반(10)의 하부척(13)상에 고정된다.
상기 수직선반(10)의 상측상에는 응축 공정시, 상기 1차 모재(11) 및 2차 슬리브 튜브(12)내의 수분 및 OH기를 제거하고 가스유입량을 조절하기 위하여 N2, Cl2, O2등의 가스를 흘려주기 위한 가스 공급관(15)이 설치된다.
또한, 상기 수직선반(10)의 하측상에는 클로즈 공정시, 상기 1차 모재(11) 및 2차 슬리브 튜브(12)내에 음압(Negative Pressure)을 형성시켜 주므로써, 모재의 제조시간을 단축할 수 있을뿐 아니라 상기 가스 공급관(15)에서 공급되었던 폐가스를 배출시킬 수 있는 진공펌프(Vacuum Pump)(16)가 설치된다.
그후, 상기 2차 슬리브 튜브(12)의 외주면상에는 응축 및 클로징 공정시 고온의 열을 가하기 위한 가열수단(20)이 상하 수직으로 왕복운동을 할 수 있도록 설치된다.
상기와 같이 구성된 수직선반(10)상에서 오버자켓팅 방법으로 광섬유 모재를 제조하기 위한 과정은 우선 수직선반상에 1차 모재(11)가 삽입된 2차 슬리브 튜브(12)를 회전가능하도록 설치한다. 이때, 상기 1차 모재(11)와 2차 슬리브 튜브(12)는 함께 회전되도록 고정된다.
그후, 상기 2차 슬리브 튜브(12)의 외주면상에 가열수단(20)에 의해 고온의 열을 가한다. 이때, 가열수단(20)은 수직방향으로 왕복운동을 할 수 있도록 설치된다. 이때, 가스 공급관(15)에서는 1차 모재(11) 및 2차 슬리브 튜브(12)내의 수분 제거 및 OH기의 제거를 위하여 N2, Cl2, O2등의 가스를 흘려주게 된다. 상기 가열수단(20)이 상기 2차 슬리브 튜브(12)를 가열하는 가열온도는 적어도 2200도 이상으로 한다.
그후, 상기 2차 슬리브 튜브(12) 및 1차 모재(11)는 연화점 이상으로 가열되어 응축공정을 거친후 클로징공정을 거치게 된다. 상기 클로징 공정시에는 진공펌프(16)를 동작시키게 되므로 상측에서 하측으로 유동하는 가열수단(20)에 의해 클로징속도가 증가된다. 즉, 진공 응축 공정에 의한 클로징 속도가 증가되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 모재의 제조방법은 1차 모재와 2차 슬리브 튜브의 응축 및 클로징 공정을 동시에 수행하므로써 모재 제조 시간이 단축되며, 1차 모재에 직접적인 열응력이 가해지지 않기때문에 외경 변형에 의한 코어의 비원율 및 점성도에 대한 안정성이 확보되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 수직선반에 의해서 2차 슬리브 튜브로 오버자켓팅 공정을 통해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 2차 슬리브 튜브내에 증착공정이 완료된 1차 모재를 삽입후, 상기 2차 슬리브의 외주면상에 가열수단에 의해 고온의 열을 가하여 상기 1차 모재와 2차 슬리브 튜브를 동시에 응축 및 클로징시킴을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축 및 클로징과정을 원활히 수행하기 위하여, 상기 2차 슬리브 튜브의 하측상에 진공펌프를 설치하여 상기 1차 모재와 2차 슬리브 튜브내에 음압을 형성함을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열수단에 의해 가열되는 온도는 적어도 2200도 이상임을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조방법.
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