KR100348970B1

KR100348970B1 - 광섬유모재증착장치

Info

Publication number: KR100348970B1
Application number: KR1019980063873A
Authority: KR
Inventors: 이병욱; 권오덕
Original assignee: 주식회사 머큐리
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2002-12-26
Also published as: KR20000047109A

Abstract

본 발명은 광섬유 모재 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟로드상에 증착되는 모재의 직경이 커짐에 따라 점차 사이즈가 큰 노즐과 관을 갖는 버너로 교체하여 광섬유 모재를 증착시키므로써, 증착 효율을 높이도록 하는 것이다.

본 발명은 타겟로드의 외주면에 화학물질을 증착시키는 광섬유 모재 증착장치에 있어서, 구동모터에 의해 회전되는 이송나사에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대와, 상기 이송대의 상부에 제자리 회전되도록 설치된 회전원판과, 상기 이송대에 고정 설치되어 상기 회전원판을 일정 각도로 회전시켜 주는 구동수단과, 상기 회전원판에 일정 각도 간격으로 고정 설치되고, 다수개의 플랙시블튜브에 의해 공급된 화학물질을 가열하여 토출하는 복수개의 버너와, 상기 다수개의 플랙시블튜브에 설치되어 화학물질의 유로를 제어하는 밸브와, 상기 구동수단 및 밸브와 전기적으로 연결되어 구동수단 및 밸브를 제어하는 제어수단으로 이루어진 특징을 갖는다.

상기 광섬유 모재 증착장치는 타겟로드상에 증착되는 광섬유 모재의 직경이 커짐에 따라 점차 사이즈가 큰 노즐과 관을 갖는 버너에 의해 보다 많은 양의 화학물질을 가열하여 토출시켜 주므로써, 상기 광섬유 모재의 증착효율을 높히게 된다.

Description

광섬유 모재 증착장치

본 발명은 광섬유 모재 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟로드상에 증착되는 모재의 직경이 커짐에 따라 점차 사이즈가 큰 노즐과 관을 갖는 버너로 교체하여 광섬유 모재를 증착시키므로써, 증착 효율을 높이도록 된 광섬유 모재 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광통신은 광섬유를 통해 빛을 전송하여 정보를 교환하는 것으로, 현재의 동축케이블에 의한 전기 통신에 비해 수만배의 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, 모재로부터 125㎛의 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 열영동현상(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, OVD공법에 따른 모재 제작과정을 보다 상세히 설명한다

상기 OVD공법은 버너를 통해 타겟로드에 화염을 분사시키면서 버너의 내부에 설치된 각각의 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(30)쪽으로 이동하면서 타겟로드(30) 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 제어되어 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.

이때, 상기 타겟로드(50)상에 증착되는 광섬유 모재(55)의 직경이 커짐에 따라 상기 버너(30)를 통해 가열되어 토출되는 화학물질과 연료의 양을 점차 늘려가면 효율적으로 광섬유 모재(55)가 증착되나, 동일한 사이즈의 노즐과 관을 갖는 버너(30)를 이용하여 화학물질과 연료의 양만을 늘려가면, 상기 타겟로드(50)상에 증착되는 입자들이 서로 충돌하여 증착율이 떨어지는 원인이 된다.

본 발명의 주된 목적은 상기 타겟로드상에 증착되는 광섬유 모재의 직경이 점차 증가됨에 따라 노즐과 관의 사이즈가 점차 큰 버너로 교체하여 보다 많은 양의 화학물질을 고르게 가열하여 토출하므로써, 광섬유 모재의 증착효율을 높이도록 된 광섬유 모재 증착장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 광섬유 모재 증착장치를 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 모재 증착장치의 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 모재 증착장치의 측면도,

도 4는 본 발명을 구성하는 회전원판상에 설치된 버너의 평면도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 베이스 13 : 가이드홈

20 : 이송대 23 : 가이드돌기

30 : 버너 31 : 노즐

32 : 관 33 : 플랙시블튜브

35 : 솔레노이드밸브 40 : 회전원판

45 : 전동모터 50 : 타겟로드

55 : 모재

본 발명에서 상기 복수개의 버너는 각기 다른 사이즈의 노즐과 관을 구비한 특징을 갖는다.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 모재 가열장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광섬유 모재 가열장치의 측면도이며, 도 4는 본 발명을 구성하는 회전원판상에 설치된 버너의 평면도이다.

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) 상부에 제자리 회전되도록 설치된 회전원판(40)과, 상기 이송대(20)에 고정 설치되어 상기 회전원판(40)을 일정 각도로 회전시켜 주는 구동수단과, 상기 이송대(20)에 일정 각도 간격으로 고정 설치되어 소정의 화학물질을 가열하여 토출하는 복수개의 버너(30)로 이루어진다.

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 제어되어 회전되는 스탭모터로서, 소정 스탭 정회전하여 상기 이송대(20)를 좌에서 우로 이송시킨 후 다시 소정 스탭 역회전시켜 상기 이송대(20)를 우에서 좌로 이송되도록 하는 등 상기 이송대(20)가 지속적으로 왕복 이송되도록 하면서 상기 버너(30)에 의해 타겟로드(50)의 일정 구간에 광섬유 모재(55)가 증착되도록 작동한다.

또한, 상기 이송대(20)의 상면 중앙부에는 소정의 회전원판(40)이 제자리 회동되도록 설치되는 결합홀이 형성되고, 이송대(20) 상면 일측에는 상기 회전원판(40)을 일정 각도로 회동시키는 구동수단으로서 전동모터(45)가 설치된다.

상기 회전원판(40)의 저면에는 상기 이송대(20)의 결합홀에 제자리 회전되도록 설치되는 단축(42)이 마련되고, 상기 단축(42)의 외주면에는 소정의 스프로킷 휘일이 설치되어 상기 전동모터(45) 축단의 스프로킷 휘일과 체인으로 연결된다.

상기 회전원판(40)의 상부에는 120。각도로 각기 노즐(31)과 관(32)의 사이즈가 다른 3개의 버너(30)가 설치되어 소정의 플랙시블튜브(33)에 의해 화학물질과 연료를 공급받게 된다.

이러한 플랙시블튜브(33)상에는 내장된 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 솔레노이드밸브(35)가 설치되어 사용되지 않는 2개의 버너(30)로 공급되는 화학물질과 연료를 차단하도록 이루어진다.

상기 전동모터(45)는 내장된 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 스탭모터로서, 그 회전축단에는 소정의 스프로킷 휘일이 설치되어 상기 회전원판(40)에 동력을 전달해 주도록 이루어진다.

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.

이때, 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.

상기 마이크로 프로세서에는 일정 시간 간격으로 상기 전동모터(45)를 소정 스탭 회전되도록하여 체인(47)에 의해 연결된 회전원판(40)이 소정 각도 회동되도록하므로써, 상기 타겟로드(50)의 직하부에 노즐(31)과 관(32)이 큰 버너(30)가 순차적으로 위치되도록 미리 입력되며, 동시에 상기 솔레노이드밸브(35)를 작동시켜 타겟로드(50) 직하부에 위치되는 버너(30)와 연결된 플랙시블튜브(33)로 화학물질과 연료가 공급되도록 제어하게 된다.

따라서, 상기 타겟로드(50)상에 증착되는 광섬유 모재(55)의 직경이 커짐에따라 점차 사이즈가 큰 노즐(31)과 관(32)을 갖는 버너(30)에 의해 보다 많은 양의 화학물질을 가열하여 토출시켜 주므로써, 상기 광섬유 모재(55)의 증착효율을 높히게 된다.

이상의 본 발명을 적용하게 되면, 상기 광섬유 모재 증착장치는 타겟로드상에 증착되는 광섬유 모재의 직경이 커짐에 따라 점차 사이즈가 큰 노즐과 관을 갖는 버너에 의해 보다 많은 양의 화학물질을 가열하여 토출시켜 주므로써, 상기 광섬유 모재의 증착효율을 높히게 된다.

Claims

타겟로드(50)의 외주면에 화학물질을 증착시키는 광섬유 모재 증착장치에 있어서,

구동모터(60)에 의해 회전되는 이송나사(65)에 결합되어 횡방향으로 왕복 이송되는 이송대(20)와;

상기 이송대(20)의 상부에 제자리 회전되도록 설치된 회전원판(40)과;

상기 이송대(20)에 고정 설치되어 상기 회전원판(40)을 일정 각도로 회전시켜 주는 구동수단과;

상기 회전원판(40)에 일정 각도 간격으로 고정 설치되며 각기 다른 사이즈를 갖는 노즐(31)과 관(32)으로 이루어지고 다수의 플랙시블튜브(33)에 의해 공급된 화학물질을 가열하여 토출하는 복수개의 버너(30)와;

상기 다수개의 플랙시블튜브(33)에 설치되어 화학물질의 유로를 제어하는 밸브와;

상기 구동수단 및 밸브와 전기적으로 연결되어 구동수단 및 밸브를 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 증착장치.