KR100365775B1 - Regulating device for inner pressure of optical fiber preform - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 튜브 내부에 원료 가스를 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 장치에 있어서, 상기 기판 튜브 내부로 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부; 압력 조절 신호의 입력에 응답하여 상기 기판 튜브 내부로 미리 설정된 양의 압력 조절 가스를 공급하는 압력 조절부; 상기 기판 튜브의 길이 방향으로 이동하면서 기판 튜브의 외주면을 가열하는 버너; 상기 버너에 의해 가열되는 부분의 기판 튜브를 촬영하여 화상 신호를 출력하는 카메라; 상기 카메라에서 출력된 화상 신호를 외경 측정 신호로 변환하여 출력하는 카메라 측정부; 및 상기 카메라 측정부에서 출력된 외경 측정 신호로부터 기판 튜브의 현재 외경을 판단하고, 상기 현재 외경과 기준 외경을 비교하여 미리 설정된 압력 조절 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치를 제공한다.An apparatus for manufacturing an optical fiber base material by depositing a raw material gas inside a substrate tube, the present invention comprising: a raw material gas supply unit supplying a raw material gas into the substrate tube; A pressure regulator supplying a predetermined amount of pressure regulating gas into the substrate tube in response to an input of a pressure regulating signal; A burner for heating the outer circumferential surface of the substrate tube while moving in the longitudinal direction of the substrate tube; A camera for photographing the substrate tube of the portion heated by the burner and outputting an image signal; A camera measuring unit converting the image signal output from the camera into an outer diameter measuring signal and outputting the converted signal; And a controller which determines a current outer diameter of the substrate tube from the outer diameter measuring signal output from the camera measuring unit, and compares the current outer diameter with a reference outer diameter to output a preset pressure control signal. Provide an adjusting device.
Description
본 발명은 광섬유 모재 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber base material manufacturing apparatus, and more particularly, to an internal pressure control device of an optical fiber base material using an MCVD method.
통상적으로 광 신호의 전송 매질로 널리 사용되는 광섬유는 미리 제작된 1차 광섬유 모재를 오버 클래딩하여 2차 대구경 광섬유 모재를 제조하고, 2차 대구경 광섬유 모재를 인출 타워(draw tower)에 장착하여 한 가닥의 광섬유를 인출함으로써 생산된다.In general, optical fibers widely used as a transmission medium for optical signals are prepared by over cladding a prefabricated primary optical fiber base material to manufacture a secondary large-diameter optical fiber base material, and the secondary large-diameter optical fiber base material is mounted on a draw tower to form one strand. Is produced by withdrawing the optical fiber.
이러한 원통형 또는 로드형의 광섬유 모재를 제조하는 공법에는 기상법인 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition), OVD(Outside Vapor Deposition), VAD(Vapor Axial Deposition) 공법과, 액상법인 Sol-Gel 공법 등이 있다. 이중 상기 MCVD(변형 화학 기상 증착법) 공법은 일정 속도로 회전하는 기판 튜브(substrate tube)(실리카 재질의 튜브형 기판) 내부로 원료 가스를 공급하면서 기판 튜브 외주면을 가열하여 상기 기판 튜브 내부에 수트(soot)를 점차적으로 증착시킴으로써, 코어 층과 클래드 층을 가진 광섬유 모재를 제조하는 공법이다.The method for manufacturing the cylindrical or rod-shaped optical fiber base material includes a modified chemical vapor deposition (MCVD), an outer vapor deposition (OVD), a vapor axial deposition (VAD) method, and a sol-gel method, which is a liquid phase method. The MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) method is a soot (soot) inside the substrate tube by heating the outer peripheral surface of the substrate tube while supplying the raw material gas into the substrate tube (silica tube type substrate) that rotates at a constant speed ) Is a method for producing an optical fiber base material having a core layer and a cladding layer by gradually depositing a).
도 1은 종래 기술의 실시 예에 따른 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 장치를 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술의 실시예에 따른 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 장치는, 기판 튜브(100) 내부로 원료가스인 SiO2, GeO2등을 공급하는 원료가스 공급부(200), 상기 기판 튜브(100) 내부의 압력을 일정 수준으로 유지하기 위해 압력 조절 가스를 공급하는 압력 조절부(200), 상기 기판(100)로 증착/클로징에 필요한 열을 공급하는 버너(300), 상기 기판(100)의단부에서 기판 튜브(100) 내부의 압력을 감지하는 압력 센서(500) 및 상기 압력 센서(500)에서 출력된 압력 감지 신호에 따라 상기 압력 조절부(300)로 압력 조절 신호를 출력하는 제어부(600)로 이루어진다.1 is a block diagram showing an optical fiber base material manufacturing apparatus using the MCVD method according to an embodiment of the prior art. As shown in FIG. 1, an apparatus for manufacturing an optical fiber base material using an MCVD method according to an exemplary embodiment of the present disclosure includes a source gas supply unit 200 supplying SiO 2 , GeO 2, or the like, into a substrate tube 100. A pressure regulator 200 for supplying a pressure regulating gas to maintain a pressure in the substrate tube 100 at a predetermined level, a burner 300 for supplying heat required for deposition / closing to the substrate 100, and At the end of the substrate 100, a pressure control signal is transmitted to the pressure controller 300 according to the pressure sensor 500 for detecting the pressure inside the substrate tube 100 and the pressure detection signal output from the pressure sensor 500. The control unit 600 is output.
그러나, 종래의 광섬유 모재 제조 장치는 기판 튜브 내부의 증착/클로징 상태를 작업자가 직접 눈으로 확인해야 하므로 정밀도가 떨어진다. 또한, 기판 튜브의 단부에 설치된 압력 센서에 의해 감지된 압력 값을 기준으로 기판 튜브 내부의 압력을 조절하기 때문에 실제 증착이 이루어지는 부분의 압력과의 차이로 인해 공정상의 신뢰도 저하 문제가 발생한다.However, the conventional optical fiber base material manufacturing apparatus is inferior in precision because the operator must visually check the deposition / closing state inside the substrate tube. In addition, since the pressure inside the substrate tube is adjusted based on the pressure value sensed by the pressure sensor installed at the end of the substrate tube, a difference in the reliability of the process occurs due to a difference from the pressure of the actual deposition portion.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 공정 정밀도 및 신뢰도를 극대화하여 고품질의 광섬유 모재를 제조하기 위한 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an optical fiber base material internal pressure control device for manufacturing a high quality fiber base material by maximizing process precision and reliability.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 튜브 내부에 원료 가스를 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 장치에 있어서, 상기 기판 튜브 내부로 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급부;In order to achieve the above object, the present invention provides a device for manufacturing an optical fiber base material by depositing a raw material gas inside the substrate tube, the raw material gas supply unit for supplying the raw material gas into the substrate tube;
압력 조절 신호의 입력에 응답하여 상기 기판 튜브 내부로 미리 설정된 양의 압력 조절 가스를 공급하는 압력 조절부;A pressure regulator supplying a predetermined amount of pressure regulating gas into the substrate tube in response to an input of a pressure regulating signal;
상기 기판 튜브의 길이 방향으로 이동하면서 기판 튜브의 외주면을 가열하는 버너;A burner for heating the outer circumferential surface of the substrate tube while moving in the longitudinal direction of the substrate tube;
상기 버너에 의해 가열되는 부분의 기판 튜브를 촬영하여 화상 신호를 출력하는 카메라;A camera for photographing the substrate tube of the portion heated by the burner and outputting an image signal;
상기 카메라에서 출력된 화상 신호를 외경 측정 신호로 변환하여 출력하는 카메라 측정부; 및A camera measuring unit converting the image signal output from the camera into an outer diameter measuring signal and outputting the converted signal; And
상기 카메라 측정부에서 출력된 외경 측정 신호로부터 기판 튜브의 현재 외경을 판단하고, 상기 현재 외경과 기준 외경을 비교하여 미리 설정된 압력 조절 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치를 제공한다.And a controller for determining a current outer diameter of the substrate tube from the outer diameter measuring signal output from the camera measuring unit, and comparing the current outer diameter with a reference outer diameter to output a preset pressure control signal. Provide the device.
도 1은 종래 기술의 실시 예에 따른 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 장치를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing an optical fiber base material manufacturing apparatus using the MCVD method according to an embodiment of the prior art,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치를 구비한 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 장치를 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing an optical fiber base material manufacturing apparatus using the MCVD method with an optical fiber base material pressure control device according to a preferred embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치의 측면 구성도.Figure 3 is a side configuration of the optical fiber base material pressure regulating device according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 기판 튜브 200 : 원료가스 공급부100: substrate tube 200: source gas supply unit
300 : 압력 조절부 400 : 버너300: pressure control unit 400: burner
700 : 카메라 800 : 카메라 측정부700: camera 800: camera measurement unit
900 : 제어부900: control unit
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치를 구비한 MCVD 공법을 이용한 광섬유 모재 제조 장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치의 측면 구성도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치는 원료가스 공급부(200), 압력 조절부(300), 버너(400), 카메라(700), 카메라 측정부(800) 및 제어부(900)를 포함한다.2 is a block diagram showing an optical fiber base material manufacturing apparatus using the MCVD method having an optical fiber base material internal pressure control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an optical fiber base material internal pressure control according to a preferred embodiment of the present invention Side configuration diagram of the device. As shown in Figure 2 and 3, the internal pressure control apparatus for the optical fiber base material according to the preferred embodiment of the present invention, the raw material gas supply unit 200, the pressure control unit 300, the burner 400, the camera 700, It includes a camera measuring unit 800 and the control unit 900.
상기 원료가스 공급부(200)는 기판 튜브(100) 내부로 원료 가스를 공급한다. 상기 원료 가스로는 SiCl4, GeCl4등을 사용할 수 있으며, 상기 기판 튜브(100)는 반경 방향의 증착 균일도 향상을 위해 일정 속도로 회전시킨다.The source gas supply unit 200 supplies the source gas into the substrate tube 100. SiCl 4 , GeCl 4 , and the like may be used as the source gas, and the substrate tube 100 is rotated at a constant speed to improve deposition uniformity in the radial direction.
상기 압력 조절부(300)는 압력 조절 신호의 입력에 응답하여 상기 기판 튜브(100) 내부로 미리 설정된 양의 압력 조절 가스를 공급한다. 상기 압력 조절 가스로는 질소가 바람직하다.The pressure regulating unit 300 supplies a preset amount of pressure regulating gas into the substrate tube 100 in response to an input of a pressure regulating signal. Nitrogen is preferable as said pressure regulation gas.
상기 버너(400)는 상기 기판 튜브(100)의 길이 방향으로 왕복 이동하면서 기판 튜브(100)의 외주면을 가열한다. 상기 버너(400)는 기판 튜브(100)의 외주면을 가열함으로써, 공급된 원료 가스가 기판 튜브(100) 내벽에 증착되는데 필요한 열을 제공한다.The burner 400 heats the outer circumferential surface of the substrate tube 100 while reciprocating in the longitudinal direction of the substrate tube 100. The burner 400 heats the outer circumferential surface of the substrate tube 100, thereby providing heat required for the supplied source gas to be deposited on the inner wall of the substrate tube 100.
상기 카메라(700)는 상기 버너(400)에 의해 가열되는 부분의 기판 튜브(100)를 촬영하여 화상 신호를 출력한다. 상기 카메라(700)에서 출력되는 화상 신호는 기판 튜브(100)의 외경 변화 유무 및 외경 변화 정도를 판단하기 위한 정보로 사용된다.The camera 700 photographs the substrate tube 100 of the portion heated by the burner 400 and outputs an image signal. The image signal output from the camera 700 is used as information for determining whether or not the outer diameter of the substrate tube 100 and the degree of the outer diameter change.
상기 카메라 측정부(800)는 상기 카메라(700)에서 출력된 화상 신호를 외경 측정 신호로 변환하여 출력한다. 상기 카메라 측정부(800)는 입력된 화상 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(900)에 제공한다.The camera measuring unit 800 converts an image signal output from the camera 700 into an outer diameter measuring signal and outputs the converted signal. The camera measuring unit 800 converts the input image signal into a digital signal and provides the converted signal to the controller 900.
상기 제어부(900)는 상기 카메라 측정부(800)에서 출력된 외경 측정 신호로부터 기판 튜브의 현재 외경을 판단하고, 상기 현재 외경과 기준 외경을 비교하여 미리 설정된 압력 조절 신호를 출력한다. 즉, 상기 제어부(900)는 기판 튜브의 현재 외경이 기준 외경보다 크거나 작아질 경우, 기준 외경에 부합되도록 해당 압력 조절 신호를 출력한다.The controller 900 determines the current outer diameter of the substrate tube from the outer diameter measurement signal output from the camera measuring unit 800, and compares the current outer diameter with the reference outer diameter to output a preset pressure adjustment signal. That is, when the current outer diameter of the substrate tube is larger or smaller than the reference outer diameter, the control unit 900 outputs a corresponding pressure control signal to match the reference outer diameter.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치는 상기 카메라(400)에 입사되는 광량의 세기를 조절하여 출력하는 필터(710)를 추가로 가진다. 상기 필터(710)는 버너(400)로부터 발생하는 열을 차단하고, 상기 카메라(700)의 화상 촬영능을 높일 수 있도록 광량을 조절한다.On the other hand, the internal pressure regulating device of the optical fiber base material according to the embodiment of the present invention further has a filter 710 for outputting by adjusting the intensity of the light incident on the camera 400. The filter 710 blocks the heat generated from the burner 400 and adjusts the amount of light so as to increase the image capturing ability of the camera 700.
또한, 본 발명의 응용 예에 따라 상기 버너(400)와 카메라(700)는 기판 튜브(100)의 길이 방향으로 이동 가능한 이동 스테이지(720) 위에 설치한다. 따라서, 상기 카메라(700)는 이동 스테이지(720)의 길이 방향 이동에 따라 기판 튜브(100)의 실제 증착이 이루어지는 지점의 외경을 촬영할 수 있다.In addition, according to an application of the present invention, the burner 400 and the camera 700 are installed on the movable stage 720 which is movable in the longitudinal direction of the substrate tube 100. Therefore, the camera 700 may photograph the outer diameter of the point where the actual deposition of the substrate tube 100 is performed according to the longitudinal movement of the movement stage 720.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 모재 내부 압력 조절 장치는 실제 증착이 이루어지는 지점의 기판 외경 정보를 기초로 기판 내부의 압력 조절이 이루어지므로, 공정 정밀도 및 압력 조절에 대한 신뢰성이 향상되고, 그에 따라 MCVD 공법에 의해 제조되는 광섬유 모재의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, in the optical fiber base material internal pressure regulating device according to the embodiment of the present invention, since the pressure inside the substrate is adjusted based on the substrate outer diameter information of the actual deposition point, the reliability of the process precision and the pressure control is improved. Therefore, there is an effect that can improve the quality of the optical fiber base material produced by the MCVD method.
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