KR100628601B1 - 대구경 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 인선 방법 - Google Patents

대구경 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 인선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 대구경 광섬유 모재의 제조 방법은 코어(core)와 클래드(clad)가 마련된 광섬유 모재봉과 상기 광섬유 모재봉이 삽입될 수 있는 실린더를 구비하는 단계; 핸들 튜브를 상기 실린더의 일단에 접합하는 단계; 상기 실린더와 종축이 일치하고 상기 실린더의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 상기 광섬유 모재봉을 실린더 내에 삽입하는 단계; 상기 실린더의 타단에 상기 실린더와 연통되는 더미 튜브를 설치하고, 상기 더미 튜브의 입구에는 실링캡을 배치하는 단계; 상기 더미 튜브와 실링캡에 열을 가하여 상기 실린더의 타단을 실링하는 단계; 및 상기 핸들 튜브를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압이 이루어진 상태에서 상기 실린더의 길이방향을 따라 열원을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉과 실린더를 접합하는 단계;를 포함한다.
대구경, 실링, 광섬유, 핸들 튜브

Description

대구경 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 인선 방법{Method of fabricating a large diameter optical preform and method of drawing optical fiber from the preform}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대구경 광섬유 모재 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 광섬유 인선 방법을 도시하는 단면도.
도 5는 일반적인 광섬유 인선 장치의 구성도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
11..더미 튜브 12.. 실링캡
30..실린더 31..핸들 튜브
40..광섬유 모재봉 50..가열로
본 발명은 대구경 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 인선 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 실링 공정을 이용해 광섬유 모재봉에 실린더를 접합한 대구경 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 인선 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유 모재봉의 제조 방법은 크게 외부증착법과 내부증착법으로 구분될 수 있다. 여기서, 대표적인 외부증착법으로는 VAD(Vapour Phase Axial Deposition)법과 OVD(Outside Vapour Deposition)법이 있으며, 대표적인 내부증착법으로는 수정화학기상 증착법(Modified Chemical Vapour Deposition: MCVD)을 들 수 있다.
상기한 광섬유 모재 제조 방법들은 각기 나름대로의 장점이 있으나 대체로 대구경 모재를 제조하기에는 부적합한 것이 사실이다. 이에 따라, 대구경 광섬유 모재의 제조시에는 실린더 내부에 수정화학기상 증착법 등에 의해 제조된 광섬유 모재봉을 삽입한 후 용융, 접합하는 자켓팅 방법이 널리 사용된다.
자켓팅 방법은 미리 만들어져 있는 광섬유 모재봉을 대구경의 석영 관(glass tube)에 넣은 후, 일단을 실링하고 열원으로 가열하여 모재봉과 실린더를 진공 접합하여 대구경의 광섬유 모재를 제조하는 방법이다. 미국 특허 제 4,231,777 호, 미국 특허 제 4,547,644 호, 미국 특허 제 4,505,729 호, 미국 특허 제 4,820,322 호 등에는 다양한 방식의 자켓팅 방법이 개시되어 있다.
그러나 이러한 자켓팅 방법에는 광섬유 모재봉과 실린더 사이의 간극에 대응 하는 실링구조의 형성이 용이하지 않은 문제가 있으며, 또한 실링시나 접합 공정시 광섬유 모재봉을 고정하기 위한 별도의 고정 수단이 구비되어야 하는 바, 제조 공정이 복잡해지고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 광섬유 모재봉과 실린더 사이의 진공 접합을 위한 실링 공정이 간편한 대구경 광섬유 모재의 제조 방법과 광섬유 인선 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 실링이나 접합 공정시 별도의 고정수단 없이 광섬유 모재봉을 고정시킬 수 있는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법과 광섬유 인선 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조 방법은, 코어(core)와 클래드(clad)가 마련된 광섬유 모재봉과 상기 광섬유 모재봉이 삽입될 수 있는 실린더를 구비하는 제 1단계; 핸들 튜브를 상기 실린더의 일단에 접합하는 제 2단계; 상기 실린더와 종축이 일치하고 상기 실린더의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 상기 광섬유 모재봉을 실린더 내에 삽입하는 제 3단계; 상기 실린더의 타단에 상기 실린더와 연통되는 더미 튜브를 설치하고, 상기 더미 튜브의 입구에는 실링캡을 배치하는 제 4단계; 상기 더미 튜브아 실링캡에 열을 가하여 상기 실린더의 타단을 실링하는 제 5단계; 및 상기 핸들 튜브를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압이 이루어진 상태에서 상기 실린더의 길이방향을 따라 열원을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉과 실린더를 접합하는 제 6단계;를 포함한다.
상기 핸들 튜브와 실린더의 접합부의 배기구 내경은 상기 광섬유 모재봉의 외경에 비해 작은 것이 바람직하다.
부가적으로, 상기 실린더와 광섬유 모재봉 사이에는 보조 튜브;가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코어와 클래드가 마련된 광섬유 모재봉과 상기 광섬유 모재봉이 삽입될 수 있는 실린더를 구비하는 제 1단계; 핸들 튜브를 상기 실린더의 일단에 접합하는 제 2단계; 상기 실린더와 종축이 일치하고 상기 실린더의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 상기 광섬유 모재봉을 실린더 내에 삽입하는 제 3단계; 상기 실린더의 타단에 상기 실린더와 연통되는 더미 튜브를 설치하고, 상기 더미 튜브의 입구에는 실링캡을 배치하는 제 4단계; 상기 더미 튜브와 실링캡에 열을 가하여 상기 실린더의 타단을 실링하는 제 5단계; 및 상기 핸들 튜브를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압이 이루어진 상태에서 상기 실린더의 길이방향을 따라 열원을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉과 실린더의 접합과 광섬유의 인선이 이루어지는 제 6단계;를 포함하는 광섬유 인선 방법이 제공된다.
상기 제 6단계는, 상기 제 5단계에 의해 실링된 실린더를 상,하 반전시킨 상태에서 수행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조 방법과 광섬유 인선 방법 중 핸들 튜브 접합 공정이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 코어와 클래드가 마련된 광섬유 모재봉(40)과 상기 광섬유 모재봉(40)이 삽입 될 수 있는 실린더(30)가 구비되는 한편, 상기 실린더(30)의 일단에는 핸들 튜브(31)가 접합되고, 실린더(30)의 내부 중공에는 광섬유 모재봉(40)이 동심을 유지한 상태로 삽입된다.
부가적으로, 광섬유 모재봉과 실린더 사이에는 광섬유 모재봉과 실린더 사이의 간극을 줄이고, 광섬유 모재봉을 보다 안정적으로 고정하기 위해 보조 튜브(60)가 개재될 수 있다.
여기서, 상기 핸들 튜브(31)와 실린더(30)의 접합부의 내경(d)은 상기 광섬유 모재봉(40)의 외경(D)에 비해 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 핸들 튜브(31)의 내경을 광섬유 모재봉(40)보다 작은 것을 사용하거나 또는 접합 과정 중 핸들 튜브(31)의 내경을 광섬유 모재봉(40)보다 작게 한다. 이와 같이 상기 실린더(30)에 접 합되는 핸들 튜브(31)의 내경을 광섬유 모재봉(40)의 외경보다 작게 구성하게 되면 광섬유 모재봉(40)을 실린더(30)내에 삽입할 때 별도의 고정수단 없이 상기 광섬유 모재봉(40)을 실린더(30)에 고정할 수 있다.
광섬유 모재봉(40)은 그 종축이 실린더(30)의 종축과 일치하고 상기 실린더(30)의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 실린더(30) 내에 삽입되는 것이 바람직하다.
도 2에는 본 발명에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조 방법 중 실링 공정이 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 광섬유 모재봉(40)이 삽입되어 있는 실린더(30)의 타단에 상기 실린더(30)와 연통되는 더미 튜브(11)가 설치되고, 상기 더미 튜브(11)의 입구에는 상부척(13)에 의해 고정 되도록 실링캡(12)이 배치된다. 이때 상부척(13)에 고정된 실링캡(12)과 실린더(30)에 설치된 더미 튜브(11)와의 간격을 2mm정도 띄우는 것이 바람직하다. 또한 상기 실링캡(12)의 내경은 더미 튜브의 입구를 막을 수 있도록 상기 더미 튜브(11)의 외경보다 커야 한다.
실린더(30)에 더미 튜브(11) 및 실링캡(12)을 장착한 후에는, 광섬유 모재봉(40)과 실린더(30) 사이의 간극, 더미 튜브(11), 실링캡(12) 등의 경계면에 대한 이물질 방지를 위해 광섬유 모재봉(40)과 실린더(30) 사이의 간극에 질소 가스(점선 화살표 참조)를 주입해 주는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 더미 튜브(11)와 실링캡(12)에 열을 가하여 더미 튜브(11)와 실링캡(12)이 녹으면 실링캡(12)을 잡고 있는 상부척(13)을 실린더(30) 방향으로 이동시켜 더미 튜브(11)와 실링캡(12)을 실린더(30)에 접합시킨다. 이때, 접합 부 위는 대략 20mm정도로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3에는 본 발명에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조 방법 중 접합 공정이 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 상기 접합 공정은 핸들 튜브(31)에 흡입력을 제공하여 상기 핸들 튜브(31)를 매개로 실린더(30) 내부를 배기(실선 화살표 참조)함으로써 진공을 유지하고, 이러한 상태에서 상기 실린더(30)의 길이방향을 따라 열원(50)을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉(40)과 실린더(30)를 접합하는 과정을 거쳐 수행된다.
상술한 방법으로 대구경 광섬유 모재를 제조한 후에는 예컨대, 도 5에 나타난 바와 같이 제조된 광섬유 모재(35)를 미세 직경의 광섬유(115)로 인선하는 인선로(110), 인선되는 광섬유(115)의 직경을 측정하는 외경 측정 장치(120), 광섬유의 외주면에 보호 코팅층을 도포하는 코팅컵(130), 보호 코팅층이 도포된 광섬유의 중심축과 외경을 측정하는 중심 측정 장치(140) 및 외경 측정 장치(150), 광섬유의 권취를 위한 보빈(미도시) 및 캡스턴(160)을 포함하는 인선 장치를 이용하여 인선하는 공정이 진행된다. 여기서, 인선 장치의 구성이 이러한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능함은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 광섬유 인선 방법은 상술한 핸들 튜브 접합 공정과 실링 공정 후 도 4에 도시된 바와 같은 인선 공정을 통해 수행된다. 즉, 더미 튜브(11)와 실링캡(12)에 의해 실링된 실린더(30)를 상, 하 반전 시킨 후, 핸들 튜브(31)를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압을 유지한 상태에서, 상기 실린더(30)를 그 실링부로부터 핸들 접합부까지 순차적으로 열원(50)에 통과시키면 실린더(30)와 광섬유 모재봉(40)이 접합 됨과 동시에 미세 직경의 광섬유로 인선된다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상에서의 설명과 같이, 본 발명에 따르면 더미 튜브와 실링캡을 이용해 실링 공정을 간소화 할 수 있으며 실링부의 형성 제어가 용이한 장점이 있다.
또한, 실링이나 접합 공정시 광섬유 모재봉에 대한 별도의 고정수단이 필요없으므로 공정 시간이나 비용을 절감할 수 있다.

Claims (9)

  1. 코어(core)와 클래드(clad)가 마련된 광섬유 모재봉과 상기 광섬유 모재봉이 삽입될 수 있는 실린더를 구비하는 제 1단계;
    핸들 튜브를 상기 실린더의 일단에 접합하는 제 2단계;
    상기 실린더와 종축이 일치하고 상기 실린더의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 상기 광섬유 모재봉을 실린더 내에 삽입하는 제 3단계;
    상기 실린더의 타단에 상기 실린더와 연통되는 더미 튜브를 설치하고, 상기 더미 튜브의 입구에는 실링캡을 배치하는 제 4단계;
    상기 더미 튜브와 실링캡에 열을 가하여 상기 실린더의 타단을 실링하는 제 5단계; 및
    상기 핸들 튜브를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압이 이루어진 상태에서 상기 실린더의 길이방향을 따라 열원을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉과 실린더를 접합하는 제 6단계;를 포함하는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계에서,
    상기 핸들 튜브와 실린더의 접합부의 내경이 상기 광섬유 모재봉의 외경에 비해 작은 것을 특징으로 하는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계에서,
    상기 실린더와 광섬유 모재봉 사이에 개재되는 보조 튜브;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 실링캡은 상기 더미 튜브에 비해 외경이 큰 것을 특징으로 하는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 6단계는,
    척을 이용해 상기 더미 튜브로부터 이격되게 실링캡을 잡은 상태에서, 상기 더미 튜브와 실링캡에 대응되도록 열원의 핫존을 이동시켜 상기 더미 튜브와 실링캡을 용융시키는 단계; 및
    상기 척을 실린더 방향으로 이동시켜 용융 상태의 실링캡을 상기 실린더의 타단에 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대구경 광섬유 모재의 제조 방법.
  6. 코어와 클래드가 마련된 광섬유 모재봉과 상기 광섬유 모재봉이 삽입될 수 있는 실린더를 구비하는 제 1단계;
    핸들 튜브를 상기 실린더의 일단에 접합하는 제 2단계;
    상기 실린더와 종축이 일치하고 상기 실린더의 내벽에 대하여 일정한 간극을 유지하도록 상기 광섬유 모재봉을 실린더 내에 삽입하는 제 3단계;
    상기 실린더의 타단에 상기 실린더와 연통되는 더미 튜브를 설치하고, 상기 더미 튜브의 입구에는 실링캡을 배치하는 제 4단계;
    상기 더미 튜브와 실링캡에 열을 가하여 상기 실린더의 타단을 실링하는 제 5단계; 및
    상기 핸들 튜브를 매개로 실린더 내부를 배기하여 감압이 이루어진 상태에서 상기 실린더의 길이방향을 따라 열원을 상대적으로 이동시켜 광섬유 모재봉과 실린더의 접합과 광섬유의 인선이 이루어지는 제 6단계;를 포함하는 광섬유 인선 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2단계에서,
    상기 핸들 튜브와 실린더의 접합부의 내경이 상기 광섬유 모재봉의 외경에 비해 작은 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제 3단계에서,
    상기 실린더와 광섬유 모재봉 사이에 개재되는 보조 튜브;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제 6단계는,
    상기 제 5단계에 의해 실링된 실린더를 상, 하 반전시킨 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.
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