KR100702293B1

KR100702293B1 - Method of coating and drawing optical fiber for preventing badness loss

Info

Publication number: KR100702293B1
Application number: KR1020050047951A
Authority: KR
Inventors: 신형수; 강병윤; 손순일
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2007-03-30
Also published as: KR20060126218A

Abstract

본 발명은 불량 손실을 감소시키는 광섬유 코팅 장치, 인선 장치, 이를 이용한 광섬유 코팅 방법 및 인선 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 코팅 장치는 코팅액을 함유하며 코팅액의 점도를 제어하는 점도 제어부; 광섬유를 통과시키면서 광섬유의 외주면을 코팅하는 코팅부; 및 코팅부의 코팅액 유입구와 점도 제어부를 연통시켜 점도 제어부로부터 코팅부로 코팅액을 공급하는 공급라인;을 포함한다.The present invention relates to an optical fiber coating apparatus, a wire drawing device, an optical fiber coating method and a cutting line method using the same, which reduces the defect loss, the coating device comprises a viscosity control unit containing a coating liquid and controls the viscosity of the coating liquid; A coating unit coating an outer circumferential surface of the optical fiber while passing the optical fiber; And a supply line communicating with the coating liquid inlet of the coating part and the viscosity control part to supply the coating liquid from the viscosity control part to the coating part.

또한 이를 이용한 코팅 방법으로 코팅 용기내에 포함되어 있는 코팅액의 점도를 제어하는 점도 제어 단계; 상기 점도가 제어된 코팅액을 코팅 용기의 상부에서부터 코팅부로 이동시키는 단계; 및 상기 이동된 코팅액이 코팅부 내부에서 광섬유에 코팅되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the viscosity control step of controlling the viscosity of the coating liquid contained in the coating container by the coating method using the same; Moving the viscosity-controlled coating liquid from the top of the coating vessel to the coating portion; And coating the moved coating solution on the optical fiber inside the coating part.

광섬유, 인선, 장력, 코팅재, 점도 Optical fiber, edge, tension, coating material, viscosity

Description

Method of coating and drawing optical fiber for preventing badness loss

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.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유를 코팅하는 코팅 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a coating apparatus for coating an optical fiber according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실제 인선 공정에서 사용하는 코팅액의 점도와 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the viscosity and the temperature of the coating liquid used in the actual cutting process according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 광섬유의 인선시 제어되는 장력을 도시한 도면이다.3 is a view showing the tension controlled during the edge of the optical fiber according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 코팅하지 않은 광섬유에 걸리는 인선 장력을 예측하기 위해 모델링한 코팅 공정을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a coating process modeled to predict edge tension on an uncoated optical fiber according to the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 인선장치를 간략하게 도시한 개략도이다.5 is a schematic diagram schematically showing an optical fiber cutting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6은 일반적인 광섬유 인선 공정에서 광섬유 인선 공정의 초기부터 인선 공정이 종료되는 시점까지 길이방향의 인선 속도와 인선 총장력의 관계를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a cutting edge speed in a longitudinal direction and a total pulling tension in a general optical fiber drawing process from the beginning of the optical fiber drawing process to the time when the drawing process is finished.

도 7은 일반적인 광섬유 인선 방법에 따라 제조된 광섬유의 길이 방향에 대한 장력값을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a tension value with respect to the longitudinal direction of an optical fiber manufactured by a general optical fiber edge line method.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 광섬유의 길이 방향에 대한 장력값을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the tension value in the longitudinal direction of the optical fiber manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 9는 일반적인 광섬유 인선 방법에 따라 제조된 광섬유의 길이 방향에 대한 광손실의 관계를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the relationship between the optical loss and the longitudinal direction of the optical fiber manufactured by the general optical fiber edge line method.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 광섬유의 길이 방향에 대한 광손실의 관계를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the relationship between the optical loss and the longitudinal direction of the optical fiber manufactured according to the embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>

10..지지대 20..인선로 30..코팅컵10. Support 20. Line 30. Coating cup

60..경화기 70..캡스턴 80..보빈60. Curing machine 70 Capstan 80 Bobbin

31..코팅액 용기 32..가열장치 33..온도 제어 기기31. Coating liquid container 32. Heating device 33. Temperature control device

34..공급라인34. Supply line

본 발명은 광섬유 코팅 방법 및 인선 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불량 손실을 감소시키기 위한 광섬유 코팅 방법 및 인선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber coating method and a cutting line method, and more particularly, to an optical fiber coating method and a cutting line method for reducing the defect loss.

광섬유란 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관으로, 광통신에 사용되는 광섬유의 재료는 거의 순수규소(SiO₂)로 이루어져 있다.An optical fiber is a fiber-shaped waveguide for the purpose of transmitting light, and the material of the optical fiber used for optical communication is almost pure silicon (SiO ₂ ).

일반적으로 광섬유는 중앙에 배치된 코어(core)와 상기 코어를 감싸는 클래드(clad)를 구비하는 이중 원기둥의 형태이다. 이러한 광섬유는 코어 부분의 굴절률이 클래드 부분의 굴절률보다 높고, 이러한 굴절률차에 의해 빛의 전반사가 일어나 빛이 코어 부분에 집속되어 진행하게 된다.In general, an optical fiber is in the form of a double cylinder having a core disposed in the center and a cladding surrounding the core. In such an optical fiber, the refractive index of the core portion is higher than the refractive index of the clad portion, and total reflection of light occurs due to the refractive index difference, so that the light is focused on the core portion and proceeds.

이러한 광섬유의 제조 방법은 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition), OVD(Outside Vapor Deposition), VAD(Vapor Phase Axial Deposition)등의 방법으로 제조된 광섬유 모재라고 불리우는 투명한 유리 소결체를 제조한다. 그 후 상기 광섬유 모재를 인선로 내부에서 연화점(melting point)이상으로 가열하여 끝단을 용융한 상태로 만들고, 용융된 부분을 직경이 매우 작은 광섬유로 인선(drawing)하면서 냉각, 코팅, 경화시켜 제조한다.The optical fiber manufacturing method produces a transparent glass sintered body called an optical fiber base material manufactured by a method such as Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD), Outside Vapor Deposition (OVD), and Vapor Phase Axial Deposition (VAD). Thereafter, the optical fiber base material is heated to a melting point or more inside the cutting line to make the end melted, and the molten part is cooled, coated, and cured while drawing the molten part with a very small diameter fiber. .

한편, 광섬유의 가장 중요한 특성인 광손실은, 광신호가 광섬유를 따라 진행할 때 광신호의 크기를 감소시키므로 광통신 시스템의 성능에 제한을 준다. 그러므로 광섬유를 통하여 신뢰성 있는 신호 전송을 보장하기 위해서는 광손실이 작아야 한다. 일반적으로 광섬유는 1280nm 이상 1620nm 이하 파장 대역에서 일정 수준 이 하의 광손실을 가지므로 현재 1310nm와 1550nm의 두 파장대가 광통신 중심 파장대역으로 사용되고 있다. 또한 광손실의 원인으로는 광섬유 모재의 밀도차 및 조성차에 기인한 레일라이(Rayleigh) 산란 손실, 원자내 전자전이 에너지 흡수에 따른 자외선 흡수 손실, 격자 진동시 에너지 흡수에 따른 적외선 흡수 손실, 수산기(OH)의 진동에 따른 수산기 흡수 손실, 투입되는 레이저 파장에 따른 손실 또는 거시적 구부러짐 손실로 구성된다. 이 중에서 거시적 구부러짐 손실에 영향을 미치는 주된 인자는 광섬유 모재를 가열하여 광섬유로 인선하는 인선로의 온도, 인선속도, 인선 장력 및 인선로에서 인선되어 나온 광섬유를 코팅하는 코팅액의 온도이다.On the other hand, optical loss, which is the most important characteristic of the optical fiber, limits the performance of the optical communication system since the optical signal reduces the size of the optical signal as it travels along the optical fiber. Therefore, to ensure reliable signal transmission through the optical fiber, the optical loss must be small. In general, optical fibers have a light loss of a certain level in the wavelength range from 1280nm to 1620nm, so two wavelength bands of 1310nm and 1550nm are used as the optical communication center wavelength band. In addition, Rayleigh scattering loss due to density difference and compositional difference of optical fiber base material, ultraviolet absorption loss due to absorption of electron transfer energy in atoms, infrared absorption loss due to energy absorption during lattice vibration, hydroxyl group ( OH) absorption loss due to vibration, loss due to the input laser wavelength or macroscopic bending loss. Among these factors, the main factors affecting the macroscopic bending loss are the temperature, cutting speed, cutting tension, and the temperature of the coating liquid coating the optical fiber drawn from the cutting line.

일반적인 광섬유 인선 방법에서는 인선로의 온도와 코팅재의 온도를 일정하게 유지하므로 광섬유의 인선 공정 초기에 발생하는 인선 장력의 불안정 현상을 막을 수 없다.In the general optical fiber cutting method, since the temperature of the cutting line and the temperature of the coating material are kept constant, the unstable phenomenon of the cutting line tension occurring at the beginning of the cutting process of the optical fiber cannot be prevented.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 코팅재의 온도를 변화시켜 초기 광섬유에 걸리는 인선 장력을 빠른 시간 안에 안정시켜 광섬유 인선시 나타나는 불량손실을 감소시키는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to stabilize the edge tension applied to the initial optical fiber by changing the temperature of the coating material in a short time to reduce the defect loss occurring during the edge of the optical fiber.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 코팅 방법 및 인선 방법은, 광섬유를 코팅부로 통과시키면서 상기 코팅부에 코팅액을 공급함으로써 광섬유를 코팅할 때, 광섬유를 코팅부로 통과시키기 위해 잡아당김으로써 코팅된 광섬유에 걸리는 총장력(Tt)은 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)과 코팅액에 걸리는 장력(Tc)의 합과 같고, 코팅액에 걸리는 장력(Tc)은 코팅액의 점도에 비례함에 기초하여, 코팅액의 점도를 변화시켜 상기 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)이 일정하게 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The optical fiber coating method and the edge line method according to the present invention for achieving the above technical problem, when the optical fiber is coated by supplying a coating liquid to the coating portion while passing the optical fiber to the coating portion, by pulling the optical fiber to pass through the coating portion The total tension (Tt) applied to the coated optical fiber is equal to the sum of the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber and the tension (Tc) applied to the coating liquid, and the tension (Tc) applied to the coating liquid is proportional to the viscosity of the coating liquid. By controlling the viscosity of the coating liquid, it is characterized in that the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber is controlled to be constant.

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본 발명에 따른 코팅 방법 및 인선 방법에서, 상기 광섬유 인입구로 유입되는 외부 공기를 차단하기 위해 가스를 유입시키는 것이 바람직하며 이때 가스는 내부공간을 양압으로 유지하도록 유량이 조절되는 것이 더 바람직하다.In the coating method and the cutting line method according to the present invention, it is preferable to introduce a gas to block the external air flowing into the optical fiber inlet, wherein the gas is more preferably adjusted to the flow rate to maintain the internal space at a positive pressure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명 을 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 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, the equivalents that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 코팅장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an optical fiber coating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 코팅 장치는 광섬유 주위에 코팅액(53)을 점착하는 코팅부(30); 상기 코팅부(30)의 일측이 코팅액 유입구(34)와 연통되어 코팅액(53)이 공급되는 공급라인(40); 및 코팅액(53)을 함유하며 코팅액의 점도를 제어하는 점도 제어부(50);를 포함한다.Referring to Figure 1, the optical fiber coating apparatus according to the present invention is a coating portion 30 for adhering the coating liquid 53 around the optical fiber; One side of the coating portion 30 is in communication with the coating liquid inlet (34) supply line 40 to which the coating liquid 53 is supplied; And a viscosity controller 50 containing the coating liquid 53 and controlling the viscosity of the coating liquid.

상기 코팅부(30)는 인선된 광섬유(200)를 코팅하는 부분으로서 상기 광섬유의 외주면을 코팅하는 코팅액을 함유한 코팅컵(31); 광섬유가 인입되는 인입구(32);와 관통홀의 타측 연장선에 광섬유가 배출되는 배출구(33); 및 코팅부(30)로 공급되는 코팅액(53)이 유입되는 코팅액 유입구(34);를 구비한다. 상기 코팅컵(31)에는 인입구 및 배출구가 상호 연장된 관통홀(미도시)이 형성되어 있어, 상기 광섬유(200)가 관통홀을 통해 코팅부(30)를 통과할 때 관통홀에 채워진 코팅액(53)이 광섬유(200)의 외주면에 점착된다.The coating part 30 is a coating cup 31 containing a coating solution for coating the outer peripheral surface of the optical fiber 200 is drawn to the edge portion; An inlet 32 through which the optical fiber is introduced; and an outlet 33 through which the optical fiber is discharged to the other extension line of the through hole; And a coating liquid inlet 34 into which the coating liquid 53 supplied to the coating part 30 flows. The coating cup 31 is formed with a through hole (not shown) in which the inlet and the outlet are extended to each other, the coating liquid filled in the through hole when the optical fiber 200 passes through the coating unit 30 through the through hole ( 53 adheres to the outer circumferential surface of the optical fiber 200.

상기 공급라인(40)은 일측은 상기 코팅부(30)의 코팅액 유입구(34)와 연통되고 타측은 점도 제어부(50)의 코팅 용기(51)와 연통되어 적절하게 점도가 제어된 코팅액(53)을 상기 코팅 용기(51)로부터 상기 코팅부(30)로 공급하는 통로이다.The supply line 40 is one side is in communication with the coating liquid inlet 34 of the coating portion 30 and the other side is in communication with the coating vessel 51 of the viscosity control unit 50 is appropriately controlled viscosity coating liquid 53 It is a passage for supplying from the coating vessel 51 to the coating portion (30).

상기 점도 제어부(50)는 상기 광섬유(200)에 점착되는 상기 코팅액(53)의 점도를 조절한다.The viscosity control unit 50 adjusts the viscosity of the coating solution 53 adhered to the optical fiber 200.

바람직하게 상기 점도 제어부는 온도를 제어함으로써 점도를 제어할 수 있는 바, 상기 코팅액(53)을 함유하는 코팅용기(51); 상기 코팅액(53)을 가열하는 가열 기기(52); 및 상기 코팅액(53)의 점도를 조절하는 온도 제어 기기(54);를 구비한다. 상기 점도 제어부(50)에서 상기 코팅액(53)의 점도를 조절하는 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 점도와 온도와의 관계에 따르도록 한다. 도 2를 참조하면 코팅 재료는 점도가 있는 액상 재질을 사용하므로 온도를 증가시키면 점도가 감소하고 온도를 감소시키면 점도가 증가하는 특성을 가지고 있다.Preferably, the viscosity control unit can control the viscosity by controlling the temperature, the coating vessel containing the coating liquid 53; A heating device 52 for heating the coating liquid 53; And a temperature control device 54 for adjusting the viscosity of the coating liquid 53. The method of controlling the viscosity of the coating solution 53 in the viscosity control unit 50 is to follow the relationship between the viscosity and the temperature as shown in FIG. Referring to FIG. 2, since the coating material uses a liquid material having a viscosity, the viscosity decreases with increasing temperature and the viscosity increases with decreasing temperature.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 코팅 장치를 사용하여 광섬유를 코팅하는 방법을 자세히 설명한다.It will be described in detail a method for coating an optical fiber using an optical fiber coating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

우선, 상기 코팅부(30) 및 상기 점도 제어부(50)가 구비된 본 발명에 따른 코팅 장치를 준비한다. 그리고 나서 코팅액(53)의 점도 제어를 위한 적절한 온도를 후술하는 수학식들과 도 2에 도시된 온도와 점도 사이의 관계를 이용하여 맞춘다. 이러한 상태에서 코팅 용기(51)의 내부에 상기 점도가 제어된 코팅액(53)을 공급라인(40)을 통해 상기 코팅부(30)로 유입시킨다. 그리고, 광섬유 인입구를 통해 광섬유(200)을 인입하고, 광섬유(200)을 상기 코팅액(53)으로 채워진 코팅컵(31)을 통해 통과시켜 코팅을 하고 코팅된 광섬유는 상기 코팅컵(31) 타측의 배출구(33)를 통해 외부로 배출된다.First, the coating device 30 according to the present invention is provided with the coating unit 30 and the viscosity control unit 50. Then, an appropriate temperature for controlling the viscosity of the coating liquid 53 is adjusted using the following equations and the relationship between the temperature and the viscosity shown in FIG. In this state, the coating liquid 53 having the viscosity controlled in the coating container 51 is introduced into the coating part 30 through the supply line 40. Then, the optical fiber 200 is introduced through the optical fiber inlet, the optical fiber 200 passes through the coating cup 31 filled with the coating liquid 53, and the coated optical fiber is coated on the other side of the coating cup 31. It is discharged to the outside through the discharge port (33).

이와 같은 방법으로 광섬유(200)에 코팅층을 형성할때, 코팅된 광섬유(300)가 인선시 하단부로 당겨지는데 이때 상기 코팅된 광섬유(300)에 걸리는 장력의 분포를 도 3에 도시하였다. 도 3을 참조하면 상기 코팅된 광섬유(300)에 걸리는 총장력을 Tt, 상기 코팅되지 않은 광섬유(200)에 걸리는 장력을 Tb, 그리고 상기 코팅액(53)에 걸리는 장력을 Tc 라 나타내었다. 상기 코팅된 광섬유(300)에 걸리는 총장력(Tt)은 하기 수학식 1과 같이 상기 코팅컵(31)에 코팅액(53)이 도포된 부위, 즉 코팅액(53)에 걸리는 장력(Tc)과 상기 코팅되지 않은 광섬유(200)에 걸리는 장력(Tb)의 합력으로 나타낼 수 있다.When the coating layer is formed on the optical fiber 200 in this manner, the coated optical fiber 300 is pulled to the lower end during the drawing, and the distribution of the tension applied to the coated optical fiber 300 is illustrated in FIG. 3. Referring to FIG. 3, Tt represents the total tension applied to the coated optical fiber 300, Tb represents the tension applied to the uncoated optical fiber 200, and Tc represents the tension applied to the coating liquid 53. The total tension (Tt) applied to the coated optical fiber 300 is a portion where the coating liquid 53 is applied to the coating cup 31, that is, the tension (Tc) applied to the coating liquid 53 and the It can be represented by the force of the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber 200.

Tt = Tc + TbTt = Tc + Tb

일반적인 인선 공정에서 인선 장력의 제어는 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)을 제어하지 않고 광섬유에 걸리는 총 장력(Tt)을 제어하므로 실제 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력은 별도의 측정 과정을 거쳐야 한다. 또한 이러한 장치는 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력을 측정하는 장치가 매우 고가이므로 인선 설비마다 구입하는 것은 경제성이 없다. 그리고 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력을 측정하기 위해서는 인선로의 하단부에 공기압을 이용하여 광섬유에 강제로 진동을 만들고 발생된 진동 주기로부터 장력을 측정해야 하는데 측정시 광섬유에 공기역학적인 충격을 주게 되면 광섬유의 구조에 뷸균일성을 초래하여 단선의 원인이 된다. 따라서 상기 수학식 1을 정리하여 하기 수학식 2와 같이 Tt에서 Tc를 뺀 값으로 Tb를 계산한다.In general edge process, the control of edge tension does not control the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber but the total tension (Tt) applied to the optical fiber. Therefore, the tension applied to the uncoated optical fiber has to be measured separately. . In addition, such a device is very expensive to measure the tension on the uncoated optical fiber, so it is not economical to purchase each edge equipment. And in order to measure the tension on the uncoated optical fiber, it is necessary to force vibration to the optical fiber by using air pressure at the lower end of the edge line and measure the tension from the vibration period generated. When measuring the aerodynamic impact on the optical fiber, The uniformity in the structure of the cause of disconnection. Therefore, Tb is calculated by subtracting Tc from Tt as shown in Equation 2 below.

Tb = Tt - TcTb = Tt-Tc

본 발명에서는 코팅액에 걸리는 장력(Tc)을 이용하여 순수하게 코팅하지 않은 광섬유(bare fiber)에 걸리는 장력(Tb)를 알아내도록 한다. 상술한 수학식에서 나타내는 바와 같이 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)을 알기 위해서는 코팅된 광섬유에 걸리는 총 장력(Tt)과 코팅액에 걸리는 장력(Tc)을 알아야 한다. 본 발명에서는 코팅된 광섬유에 걸리는 총 장력은(Tt)은 인선시 측정되는 값으로 알아내고 코팅액에 걸리는 장력(Tc)을 알기 위해서 도 4에 도시된 모델링을 사용하도록 한다.In the present invention, by using the tension (Tc) applied to the coating liquid to determine the tension (Tb) applied to the bare fiber (bare fiber) not purely coated. In order to know the tension Tb applied to the uncoated optical fiber as shown in the above equation, it is necessary to know the total tension Tt applied to the coated optical fiber and the tension Tc applied to the coating liquid. In the present invention, the total tension applied to the coated optical fiber (Tt) is determined by the value measured at the edge, and the modeling shown in FIG. 4 is used to know the tension (Tc) applied to the coating liquid.

도 4는 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)을 예측하기 위해 내비어-스톡스(Navier-Stokes)정리를 이용한 것으로서 원통형 좌표계중 축방향(z-축)의 성분만을 고려했으며, 축방향은 쿠엣유동(Couette flow)과 정상상태 유동(Steady state)으로 가정하였다.FIG. 4 uses Navier-Stokes theorem to predict the tension (Tb) applied to an uncoated optical fiber, considering only the component in the axial direction (z-axis) of the cylindrical coordinate system, and the axial direction is the kuet. It is assumed to be Couette flow and Steady state.

여기서, 내비어-스톡스 정리란 유체의 유동을 나타내는 기본적인 식으로서 일반적으로, 평면좌표계, 원통형좌표계, 구면좌표계의 세 가지 식을 사용한다. 본 발명에서는 광섬유를 코팅하는 코팅컵이 원통형이므로 원통형좌표계를 사용하는 것이 바람직하다.Here, the Navier-Stokes theorem is a basic equation representing the fluid flow. In general, three equations, a planar coordinate system, a cylindrical coordinate system, and a spherical coordinate system, are used. In the present invention, since the coating cup for coating the optical fiber is cylindrical, it is preferable to use a cylindrical coordinate system.

또한, 정상상태란, 소정의 시간 변화에 따른 물리량 예컨대, 압력 및 속도등에 변화가 없이 일정하게 유지되는 상태를 말하며, 쿠엣유동이란, 평판사이의 유동 및 중공축 내에서의 유동 등에 대하여 경계면 내에서의 유동을 말한다.In addition, the steady state refers to a state in which the physical quantity according to a predetermined time change, for example, pressure and speed, is kept constant without change. Quet flow refers to a flow between flat plates and a flow in a hollow shaft within an interface. Says flow.

본 발명에서는 기하학적 형상을 고려하여 큐엣유동을 채택하였으며, 이러한 큐엣유동에서의 유체의 유동을 계산하기 위해 내비어-스톡스 정리를 채택한다. 또한, 복잡한 계산 과정을 피해 컴퓨터등을 이용하는 방법이 아닌 직접 계산이 가능하도록 정상 상태를 가정하여 모델링 한다.In the present invention, the cue flow is adopted in consideration of the geometric shape, and the Navier-Stocks theorem is adopted to calculate the flow of the fluid in the cue flow. In addition, the modeling is based on the assumption that the steady state is possible to avoid the complicated calculation process and not to use a computer.

도 4의 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)을 예측하기 위한 과정을 구체적인 식을 이용하여 설명한다.A process for estimating the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber of FIG. 4 will be described using a specific equation.

여기서, U₀는 인선속도를 나타내며 원주방향과 반경방향의 속도 성분은 없는 것으로 가정한다. (F.M.White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill College, 2002) 위의 식을 이용하여 광섬유의 코팅액에 걸리는 장력(Tc)을 점도(μ)의 함수로 나타내어 코팅액에 걸리는 장력(Tc)과 점도(μ) 사이의 관계를 하기 수학식 4에 나타내었다.Here, it is assumed that U ₀ represents the edge velocity and there is no velocity component in the circumferential direction and the radial direction. (FMWhite, Fluid Mechanics, McGraw-Hill College, 2002) Using the above equation, the tension (Tc) applied to the coating solution of the optical fiber is expressed as a function of viscosity (μ), so that the tension (Tc) and viscosity (μ) applied to the coating solution Is shown in Equation 4 below.

상기 수학식 4에 나타난 바와 같이 코팅액에 걸리는 장력(Tc)은 코팅액의 점도에 비례함을 알 수 있다. 그러므로 코팅컵에 공급되는 코팅액의 점도를 변화시킴으로써 코팅하지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)를 제어할 수 있다. 예컨대, 인선이 시작된 후 빠른 시간안에 원하는 값, 인선 장력(Tb)을 일정한 값으로 유지하기위해 코팅액의 점도를 변화시킨다.As shown in Equation 4, it can be seen that the tension (Tc) applied to the coating liquid is proportional to the viscosity of the coating liquid. Therefore, it is possible to control the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber by changing the viscosity of the coating liquid supplied to the coating cup. For example, the viscosity of the coating liquid is changed to maintain the desired value, the edge tension (Tb) at a constant value, within a short time after the edge is started.

상기 수학식 4를 참조하여 코팅액의 점도를 제어하는 방법을 좀더 자세히 설명하도록 한다. 수학식 4를 참조하면, 코팅재의 점도 μ가 커지면 코팅재에 작용하는 장력(Tc)이 커지게 되어 코팅하지 않은 광섬유에 걸리는 장력(Tb)이 작아지게 된다. 즉, 공정의 초기 단계에서 광섬유를 코팅하는 코팅액의 온도를 제어하며 공정을 진행하게 되면 장력의 급격한 변화를 막을 수 있다. 또한 일정한 장력으로 도달하는 시간을 훨씬 줄이게 되어 인선 공정의 초기 단계에서 생산한 광섬유의 광손실이 커지게 되는 현상을 막을 수 있다.With reference to Equation 4 to be described in more detail how to control the viscosity of the coating solution. Referring to Equation 4, when the viscosity μ of the coating material is increased, the tension (Tc) acting on the coating material is increased to reduce the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber. That is, when the process is performed while controlling the temperature of the coating liquid for coating the optical fiber in the initial stage of the process it can prevent a sudden change in tension. In addition, the time to reach a constant tension is much reduced, thereby preventing the optical loss of the optical fiber produced at the initial stage of the cutting process.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치가 포함된 광섬유 인선 장치를 도시한 개략도이다. 도 5를 참조하면, 광섬유 모재를 고정시키는 지지부(10); 투입된 광섬유 모재(100)를 광섬유(200)로 인선하는 인선로부(20); 상기 인선된 광섬유(200)를 점도가 제어된 코팅액(53)으로 코팅하는 코팅부(30); 상기 코팅된 광섬유(300)를 경화시키는 경화부(60); 및 상기 광섬유를 인출해내는 보빈(80)을 포함한다.5 is a schematic diagram showing an optical fiber cutting apparatus including a coating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 5, the support 10 for fixing the optical fiber base material; An edge line portion 20 for cutting the injected optical fiber base material 100 into the optical fiber 200; A coating part 30 for coating the drawn optical fiber 200 with a coating liquid 53 having a controlled viscosity; Curing unit 60 for curing the coated optical fiber 300; And a bobbin 80 for drawing out the optical fiber.

여기서 상기 코팅부에 포함된 점도 제어부는 상술한 바와 같이 온도를 제어하는 방법을 이용하는 바 상술한 점도 제어부(50)와 동일하게 채용된다.Here, the viscosity control part included in the coating part is employed in the same manner as the above-described viscosity control part 50 using the method of controlling the temperature as described above.

다음으로, 상술한 광섬유 인선 장치를 이용하여 광섬유를 인선하는 방법을 설명한다.Next, a method of cutting the optical fiber using the above-described optical fiber cutting line device will be described.

인선 공정에 투입된 광섬유 모재(100)는 지지대(10)에 의해 고정되어 일정 속도로 광섬유의 인선로부(20)에 투입된다. 인선로부(20)의 내부에서는 광섬유 모재가 2000℃이상의 온도로 용융되어 직경이 수백 마이크로미터 정도인 광섬유(200)로 인선된다. 이렇게 인선된 광섬유(200)는 인선 직후 굽힘에 의해 발생하는 발생 손실 등을 방지하기 위해서 코팅컵(31) 안에서 코팅을 하게 된다. 이 코팅 물질은 액상이므로 경화기(60)를 통과하면서 경화되고, 경화기(60)를 통과하며 코팅액(53)이 경화된 광섬유는 인선 속도와 총 인선 장력을 제어하는 캡스턴(70)을 거쳐 최종적으로 보빈(80)에 감겨 제조가 완료된다.The optical fiber base material 100 injected into the cutting process is fixed by the support 10 and is introduced into the cutting line part 20 of the optical fiber at a constant speed. Inside the edge line portion 20, the optical fiber base material is melted at a temperature of 2000 ° C. or more, and is drawn to the optical fiber 200 having a diameter of several hundred micrometers. The optical fiber 200 drawn in this way is coated in the coating cup 31 in order to prevent the loss caused by bending immediately after the cutting line. Since the coating material is a liquid, it is cured while passing through the curing machine 60, and the optical fiber having passed through the curing machine 60 and the coating solution 53 is cured is finally passed through a capstan 70 for controlling the edge speed and the total edge tension. It winds around 80 and manufacture is completed.

본 발명에 따른 인선 방법에 있어서, 상기 광섬유(200)를 코팅하는 단계에는 광섬유 인선 과정 초기에 나타나는 불안정 구간을 줄여 광섬유 불량 손실을 감소시키도록 하는데 이 때 불안정 구간의 원인이 되는 장력을 일정하게 유지시키기 위해 상기 코팅액(53)의 점도를 제어하는 방법을 활용한다.In the edge method according to the present invention, in the step of coating the optical fiber 200 to reduce the loss of the optical fiber defect by reducing the unstable section appearing at the beginning of the optical fiber cutting process, the tension causing the unstable section is kept constant at this time In order to utilize the method of controlling the viscosity of the coating solution (53).

바람직하게, 상기 코팅액(53)의 점도 제어는 상술한 바와 같이 상기 코팅액(53)의 온도를 조절하여 변화시키도록 한다.Preferably, the viscosity control of the coating liquid 53 is to change by adjusting the temperature of the coating liquid 53 as described above.

도 6은 일반적인 광섬유 인선 공정에서 광섬유 인선 공정의 초기부터 인선 공정이 종료되는 시점까지 길이방향의 인선 속도와 인선 총 장력의 관계를 도시한 그래프이다. 도 6을 참조하면 코팅액의 점도를 제어하지 않은 광섬유 코팅 방법을 포함한 광섬유 인선 공정의 초기부터 종료되는 시점까지 길이 방향으로 인선 속도와 인선 장력의 관계를 알 수 있다. 인선 공정이 시작되면 인선 속도가 점점 증가되면서 동시에 총 장력(Tt)의 크기도 함께 증가한다. 이때 인선로의 온도 및 코팅컵에 공급되는 코팅액의 온도는 고정된 상태로 진행된다. 도 6에서 나타낸 바와 같 이 인선 공정이 불안한 구간이 상당히 발생하는 것을 알 수 있다. 다시 말해 인선을 시작할때 인선 속도를 0 으로 부터 원하는 인선 속도까지 천천히 증가시키는 동안 소정의 불안정 구간이 발생한다. 이러한 불안정 구간에서는 인선 속도 및 장력의 불균일로 인하여 광섬유 품질을 좌우하는 광손실 특성이 나빠지게 된다.6 is a graph illustrating the relationship between the cutting speed in the longitudinal direction and the total tension of the cutting line from the beginning of the optical fiber cutting process to the end of the cutting process in a typical optical fiber cutting process. Referring to Figure 6 it can be seen the relationship between the edge speed and the edge tension in the longitudinal direction from the beginning to the end of the optical fiber cutting process including the optical fiber coating method that does not control the viscosity of the coating liquid. As the cutting process begins, the cutting speed increases and at the same time the amount of total tension (Tt) increases. At this time, the temperature of the cutting line and the temperature of the coating liquid supplied to the coating cup proceed in a fixed state. As shown in FIG. 6, it can be seen that an insecure section occurs considerably. In other words, a predetermined instability section occurs while slowly increasing the edge speed from zero to the desired edge speed when starting the edge. In this unstable section, the optical loss characteristics that influence the quality of the optical fiber become worse due to the unevenness of the edge speed and the tension.

따라서 본 발명에서는 코팅되지 않은 광섬유(200)에 걸리는 장력(Tb)을 원하는 일정한 값을 갖도록 하기 위해 광섬유를 코팅하는 코팅액의 점도를 변화시켰다. 즉, 인선 초반부터 가해지는 과도한 장력을 감소시키는 방법을 이용한다. 이 방법은 코팅액의 점도를 증가시키면 Tc가 커져 결론적으로 Tb가 감소되므로 가능하며 구체적인 표현을 수학식 5에 나타내었다.Therefore, in the present invention, the viscosity of the coating liquid for coating the optical fiber was changed in order to have a desired constant value of the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber 200. That is, a method of reducing excessive tension applied from the beginning of the cutting line is used. This method is possible because the increase in the viscosity of the coating solution, Tc is increased, and Tb is reduced in conclusion, and the specific expression is shown in Equation 5.

Tc* = Tt - Tb*Tc * = Tt-Tb *

미코팅된 광섬유에 가해지는 장력 Tb*는 제어하고자 하는 값이 되어 상수이며 공정상에 실제 가해지는 총 장력 Tt는 실제 상황에서 0 에서부터 인선을 원하는 속도까지 변경되는 값이며 캡스턴에서 실시간으로 측정되는 값이다. Tc*는 광섬유의 코팅액(53) 부분에 작용하는 장력으로 제어를 해야만 하는 변수이고 이 Tc*의 크기는 수학식 5와 같이 결정된다. 그리고, 코팅액의 점도μ*는 수학식 6과 같이 Tc*에 따라 결정된다. 도 2는 실제 인선 공정에서 사용하는 코팅액의 점도와 온도의 관계를 나타낸 그림이다. 이 관계를 이용해 도 1의 코팅액(53)의 점도를 제어하는 온도 제어 기기(54)를 사용해 알맞은 점도로 제어한다. 결론적으로 이렇게 제어를 하게 되면 코팅되지 않은 광섬유(200)에 가해지는 장력 Tb*의 크기를 제어할 수 있어 광섬유의 인선시 초반부에 발생하는 장력의 불안정 구간을 제거할 수 있다. 상술한 방법에 따라 적정한 코팅액의 점도 제어를 위한 코팅액의 온도를 변화시키면서, 광섬유 인입구(32)를 통해 광섬유(200)를 인입하고, 광섬유를 코팅액(53)으로 채워진 관통홀을 통해 통과 시킨다.The tension Tb * applied to the uncoated fiber becomes a value to be controlled and is a constant, and the total tension Tt actually applied in the process is a value that changes from 0 to the desired speed of the edge in a real situation and is measured in real time in a capstan. to be. Tc * is a variable that must be controlled by the tension acting on the coating liquid 53 portion of the optical fiber, and the size of this Tc * is determined as shown in Equation (5). The viscosity μ * of the coating solution is determined according to Tc * as shown in Equation (6). 2 is a view showing the relationship between the viscosity and the temperature of the coating liquid used in the actual cutting process. By using this relationship, the temperature control device 54 which controls the viscosity of the coating liquid 53 of FIG. 1 is used to control to an appropriate viscosity. In conclusion, this control can control the size of the tension Tb * applied to the uncoated optical fiber 200, thereby eliminating the instability of the tension occurring at the beginning of the edge of the optical fiber. According to the method described above, the optical fiber 200 is introduced through the optical fiber inlet 32 while changing the temperature of the coating liquid for controlling the viscosity of the appropriate coating liquid, and the optical fiber is passed through the through hole filled with the coating liquid 53.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의해 나타나는 효과를 종래 기술과 비교하여 도 7 내지 도 10에 도시하였다.Effects shown by the preferred embodiment according to the present invention are shown in FIGS. 7 to 10 compared with the prior art.

도 7은 코팅된 광섬유에 걸리는 장력 Tt를 제어 변수로 사용할 때 인선하는 동안 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력 Tb를 측정해서 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력 Tb를 제어 변수로 사용하여 인선했을 때의 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the measurement of the tension Tb applied to an uncoated optical fiber during edge cutting when the tension Tt applied to the coated optical fiber is used as a control variable, and FIG. 8 shows an uncoated optical fiber according to a preferred embodiment of the present invention. It is a graph showing the result of edge cutting using the applied tension Tb as a control variable.

인선 공정 초기에 장력이 과도한 불안정 구간이 도 7에서는 소정의 구간이 존재 하지만, 코팅액의 점도를 제어함으로써 코팅되지 않은 광섬유에 걸리는 장력을 원하는 값으로 자동조절한 도 8에서는 거의 0 인 것을 알 수 있다. 또한 장력을 제어하기 전과 후에 광섬유를 인선한 후 광손실 결과를 비교해보면 그 차이도 역시 명확하다. 일반적인 단일모드 광섬유에 사용되는 파장인 1310nm와 1550nm인 두 가지의 경우를 고려해봤을때, 도 9에서는 광섬유를 인선하는 동안 상당 구간에서 광 손실 상승이 있는 반면 본 발명에서 고안한 방법을 사용한 도 10에서는 광손실 상승이 매우 감소한 것을 알 수 있다.It can be seen that an unstable section with excessive tension at the beginning of the edge line process has a predetermined section in FIG. 7, but is almost 0 in FIG. 8 in which the tension on the uncoated optical fiber is automatically adjusted to a desired value by controlling the viscosity of the coating solution. . The difference is also apparent when comparing the results of optical loss after edge cutting before and after tension control. Considering two cases of 1310 nm and 1550 nm, which are wavelengths used for a general single mode optical fiber, in FIG. 9, there is a light loss increase in a considerable section while the optical fiber is edged, whereas in FIG. 10 using the method of the present invention, FIG. It can be seen that the increase in light loss is greatly reduced.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

본 발명에 따르면 인선 공정 초기에 나타나는 장력의 불안정 구간을 매우 감소시킴으로써 순수 광섬유 부분에 작용하는 장력의 크기를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이로써 광섬유 생산에 있어 약 10%이상의 생산성 향상을 가져올 수 있다.According to the present invention, it is possible to keep the magnitude of the tension acting on the pure optical fiber part constant by greatly reducing the unstable section of tension appearing at the beginning of the cutting process. This can bring about 10% or more productivity improvement in optical fiber production.

Claims

In the method of coating the optical fiber by supplying a coating liquid to the coating portion while passing the optical fiber to the coating portion,

The total tension (Tt) applied to the coated optical fiber by pulling the optical fiber through the coating part is equal to the sum of the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber and the tension (Tc) applied to the coating liquid, The tension (Tc) is based on the proportional to the viscosity of the coating solution, by changing the viscosity of the coating solution, characterized in that to control the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber to be constant.

The optical fiber base material is fixed by the support part and inserted into the edge line part of the optical fiber;

Melting the optical fiber base material into the optical fiber base material at a high temperature in the cutting line part and cutting the optical fiber base material into an optical fiber;

Coating a coating liquid having a controlled viscosity on the outer circumferential surface of the drawn optical fiber;

Passing the coated optical fiber into a curing machine to cure a coating solution; And

Winding the cured optical fiber to the bobbin; and

In the coating step, the total tension (Tt) applied to the coated optical fiber by pulling the optical fiber to pass through the coating portion is equal to the sum of the tension (Tb) applied to the uncoated optical fiber and the tension (Tc) applied to the coating liquid. The tension Tc applied to the coating liquid is controlled to change the viscosity of the coating liquid based on the proportionality of the viscosity of the coating liquid to control the tension Tb applied to the uncoated optical fiber to be constant. Way.

The method of claim 1,

Controlling the viscosity of the coating liquid is an optical fiber coating method, characterized in that for changing by adjusting the temperature of the coating liquid.

The method of claim 2,

Viscosity control of the coating solution is characterized in that the optical fiber edge line to change by adjusting the temperature of the coating solution.

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