KR100728757B1 - 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법 및 그 광섬유 - Google Patents

공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법 및 그 광섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법 및 공기홍를 갖는 광섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 코아용 수우트 퇴적체 중심에 게르마늄을 도핑한 것과 순수 실리카로만 된 것의 코아를 중심으로 2개 ~ 8개를 순차 배열하고 약 150 ~ 200mm 길이로 1열 또는 2열을 천공하고 순수 실리카를 적용하는 것이 특징이다.
본 발명에 의하면, 다양한 분산 특성을 자유로이 조절할 수 있는 공기홀을 구비한 광섬유를 대량 생산할 수 있다. 특히, 클래드용 수우트 퇴적체에서 2.0 ~ 20.0mm 공기홀 가공 후 연신 작업과 광섬유 인출 작업을 하면서 공기홀의 크기가 약 1.0 ~ 20.0㎛로 축소, 또는 증가시킬 수 있으며 비용이 저렴하고 작업 공정이 간단해진다. 연신 작업을 하면서 사용가스의 가압으로 공기홀간의 간격이 작아지고, 공기홀의 크기를 증가시킴으로 분산 값과 분산기울기는 매우 낮아진다.
공기홀, 광섬유, VAD, 광자결정, 분산, OH기

Description

공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법 및 그 광섬유 {Optical Fiber Manufacturing Method and the Optical Fiber therof}
도 1은 본 발명의 소결된 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 가공 단면도.
도 2는 공기홀이 가공된 클래드용 수우트 퇴적체를 연신하는 공정 개략도.
도 3은 본 발명의 1열 다공 광섬유 단면도.
도 4는 본 발명의 2열 다공 광섬유 단면도.
도 5는 본 발명의 제조 공정을 보여주는 플로챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
1 , 21 : 클래드 2, 22 : 코아
3, 23 : 공기홀(air holes) 10 : 연신용 전기로
11 : 전기로 히터 12 : 광섬유 모재
본 발명은 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법 및 공기홀을 갖느 광섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 코아용 수우트 퇴적체 중심에 게르마늄(GeCl4)을 도핑한 것과 순수 실리카로만 된 것의 코아를 중심으로 2개 ~ 8개를 순차 배열하고 약 150 ~ 200mm 길이로 1열 혹은 2열을 천공하고 순수 실리카를 적용하여 분산 조절이 자유로운 광섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 광자결정 광섬유 (photonic crystal fiber) 제조방법에서는 실리카 로드를 중심에 두고 그 주위를 수개의 실리카 튜브를 배열하여 튜브 번들(bundle)을 형성하고, 이 번들과 오버 자켓(over-jacket) 튜브를 콜랩스하여 광섬유를 생산하는 방식과 프리폼의 코아 주위에 수개의 공기홀을 직접 천공하여 광섬유를 길게 생산하는 방식이었다.
이러한 생산 방식은 튜브내에서 번들이 가지런한 배열을 가지기가 힘들기 때문에 구조가 다양해짐에 따른 재연성 저하, 그리고 미세구조 증가와 재연성의 악화로 인한 광섬유의 기계적 강도가 감소, 그리고 공기홀 내부 및 용융부위에 수분 침투 확률의 증가, 그리고 코아와 1차 클래딩간 굴절율에 차이가 없어질 수 있으므로 1차 클래딩으로 광파워(opical power)가 새어 나간다.
그러나, 본 발명의 생산 방식은 천공 작업시 홀간 간격이나 홀과 코아간의 거리가 가까우면 작업 중 깨질 수 있으나, 가공 후 연신공정에서 주입되는 가스의 압력과 전기로의 온도, 시간, 전기로의 가열방식과 크기에 따라 공기홀의 크기를 조절하고, 홀간격과 홀과 코아간의 거리를 조절할 수 있다.
본 발명과 관련되는 선행기술로 한국공개특허공보 제 2002-47279호 (공개일 : 2002. 06. 21. 코닝사) "링 광자결정 섬유"에 의하면, 홀에 대한 개념만 서술하고 있고 상세하게 홀의 크기나 홀의 배열에 관한 사항이나 홀의 배열에 따른 특성, 제조 방식 등은 기술되어 있지 않다. 이외에 공기홀에 대한 종래 기술은 플라스틱 재질에 홀을 가공한 기술이 공개되어 있으나, 공기홀의 배열이나 구조에 대한 것은 공개되어 있지 않다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 튜브 적층구조가 지닌 구조적 불규칙성과 생산성을 고려하고, 순수 실리카 모재를 활용하며, 천공기술을 통한 모재구성의 일체화를 실현하여 생산성 향상 측면에서 기존의 재현성 없는 구조적 결함과 공기홀간 구조적 특성을 향상시킴으로 광섬유의 기구학적 구조를 보완한 공기홀을 광섬유의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소결된 모재의 상단부에 천공 치구를 이용하여 수직으로 약 150 ~ 250mm 천공함으로써 튜브간 콜랩스시 발생하는 수분에 의한 OH기의 발생을 억제시킬 수 있는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 분산 조절 특성을 증가시키기 위해 공기홀의 크기와 홀간 거리를 조절하여 천공 작업시 균열이나 깨지는 현상이 발생하나, 연신 작업을 통해 공기홀의 크기와 홀간 거리를 조절하여 공정간의 불량률을 최소화 시키며, 홀간 간격을 최소화시킴으로 분산 조절 기능이 우수한 공기홀을 갖는 광섬유를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명의 구성은 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+이산화게르마늄(GeO2)+금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정과; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4)가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 상기 코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정과; 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정과; 광섬유로 인출하는 드로잉 공정으로 구성되는 통상의 VAD 공법에 의해 광섬유를 제조하는 방법에 있어서,
상기 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정과 미세한 공기홀을 가지는 광섬유로 인출하는 드로잉 공정의 중간에 상기 유리화된 D/d = 2 ∼ 6 : 1인 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 공기홀을 천공하는 공정과; 연신용 전기로의 상,하부 고정축에 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체를 장착하기 위해 수우트 퇴적체의 상하부에 유리봉(더미로드)을 붙이는 공정과; 전기로에서 원하는 외경의 모재로 연신하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 필요에 따라 공기홀을 가공한 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체를 증류수와 불산혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체의 코아부에는 사염화 게르마늄(GeCl4)이 도핑된 것과 순수 실리카로만 된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 광섬유 모재 내에 존재하는 OH기를 제거하는 탈수공정은 광섬유 코아 내에 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유리화된 D/d = 2 ∼ 6 : 1인 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정에서 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체의 코아부를 중심으로 공기홀의 직경이 2 ~ 20mm이고 공기홀은 2 ~ 8개를 가지면서, 모재의 중심을 기준으로 하여 공기홀의 배치를 45 ~ 22.5도의 범위를 하면서, 1열 내지 2열로 공기홀 인접면간 간격을 2.0 ~ 10.0mm로 천공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 1차층으로만 이루어진 공기홀의 구조는 코아를 중심으로 45도 ~ 180도로 공기홀을 1층으로 2개 ~ 8개를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 1, 2차층으로 이루어진 공기홀의 구조는 코아를 중심으로 22.5도 ~ 180도로 공기홀을 1차층으로 2개 ~ 8개를 가지며, 2차층에는 4개 ~ 16개의 홀을 가지는 것을 특징으로 한다.
특히, 1열 공기홀이 2개인 경우, 외경이 1.0 ~ 20.0mm인 희토류 금속이 도핑된 코아용 로드를 넣어 연신하여 생산한 광섬유의 특성중 H-parameter가 5×10- 5이하이고, 633nm에서의 beat length의 값이 1.5m이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징은 유리섬유에서 코아 주위에 수 개의 공기홀은 클래딩 굴절률을 약화시키므로, 약화된 클래딩 굴절율은 기존 광섬유보다 코아내로 신호 광을 제한하고 구조분산(waveguide dispersion)을 크게 한다. 접속 특성을 향상하도록 코아경을 특정외경으로 유지하기 위해서는 다중모드 전송이 불가피하다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 다중층 구조가 채택된다. 1.55㎛에서 6.2㎛의 MFD는 기존의 대개구수(HNA : High Numerical Aperture) 광섬유와 같은 수준이며 곡률 손실(bending loss)은 기본 모드에서 5mm 외경에 구부렸을 때 0.10dB/m까지 최소화되었다.
본 발명에 의하여 제조된 공기홀을 갖는 광섬유는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing : 고밀도 파장분할 다중방식) 또는 CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing : 저밀도 파장분할 다중방식)시스템에 이용하는 것이 바람직하므로 이를 용도발명으로 청구한다.
이하 본 발명의 실시 예를 도면을 토대로 설명한다.
도 1은 본 발명의 소결된 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 가공 단면도이 고, 도 2는 공기홀 가공된 클래드용 수우트 퇴적체를 연신하는 공정 개략도이다. 도 3은 본 발명의 1열 다공 광섬유 단면도이고, 도 4는 본 발명의 2열 다공 광섬유 단면도이다. 도 5는 본 발명의 제조 공정을 보여주는 플로챠트이다.
도 1은 본 발명의 소결된 클래드(1)용 수우트 퇴적체의 코아(2)를 중심으로 길이방향으로 특정 크기와 개수로 공기홀(3)을 가지는 모재의 단면도이다. 본 발명은 다이아몬드 휠(wheel)을 이용하여 공기홀(3)의 외경이 2.0 ~ 20.0mm 크기로 소결된 클래드용 수우트 퇴적체를 길이방향으로 천공 가공을 한다. 여기서 클래드(1)의 직경(D)과 코아(2)의 직경(d)의 비율은 "D/d"라고 한다. 도 1에서 가공된 공기홀의 직경(R)은 2.0 ~ 20.0mm이고, D/d = 2 ∼ 6 : 1로 하며, 가공시에는 다이아몬드 휠을 사용한다.
도 2는 공기홀 가공된 클래드용 수우트 퇴적체(12)를 원하는 외경으로 연신하는 공정을 보여주는 개략도이다. 연신용 전기로(10)에서 가열 시간, 가열 온도, 전기로 히터(11)의 가열 범위, 사용 가스의 종류와 압력, 밑더미를 잡아당기는 로드(Load)의 크기에 따라 연신된 클래드용 수우트 퇴적체(12)의 외경과 공기홀의 내경이 정해진다.
도 3은 1차층 가공 후 연신한 클래드용 수우트 퇴적체에서 만들어진 본 발명의 광섬유 단면 1차층 공기홀 단면도이다. 1차층으로만 이뤄진 이 구조는 분산의 특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 얻은 다음, 그 결과에 따라 코아(22)를 중심으로 45도 ~ 180도로 공기홀(23)을 1층에 2개 ~ 8개가 생길 수 있게 가공한다.
또한, 1, 2차층으로 이루어진 공기홀의 구조는 코아를 중심으로 22.5도 ~ 180도로 공기홀을 1차층으로 2개 ~ 8개를 가지며, 2차층에는 4개 ~ 16개의 홀을 가지는 것을 특징으로 한다.
특히, 1열 공기홀이 2개인 경우, 외경이 1.0 ~ 20.0mm인 희토류 금속이 도핑된 코아용 로드를 넣어 연신하여 생산한 광섬유의 특성중 H-parameter가 5×10- 5이하이고, 633nm에서의 beat length의 값이 1.5m이하인 것을 특징으로 한다.
소결된 클래드 수우트 퇴적체의 천공 작업시, 연신후, 광섬유의 Lo, L1, L2의 조건과 연신할 때의 작업조건은 표 1 및 표 2와 같다.
(L0 :코아와 공기홀간의 간격 길이 L1 : 공기홀의 직경 L2 : 공기홀간의 간격)
소결된 클래드 수우트 퇴적체 천공 연신후 광섬유
L0 2.0 ~ 7.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
L1(R) 2.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 ㎛
L2 2.0 ~ 8.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
연신 조건 Heating 사용 가스 (He or Ar or N2) Loading tension
시간 (시간) 온도 (도) 범위 (cm)
값 2 ~ 12 1,500~2,500 10 ~ 50 1 ~ 50 atm 10 ~ 85kg
도 4는 2열 가공 후 연신한 클래드용 수우트 퇴적체에서 만들어진 본 발명의 광섬유 단면 2차층 공기홀 단면도이다. 1, 2차 층으로 이뤄진 이 구조는 분산의 특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 얻은 다음, 고차모드(high-order mode)의 결과에 따라 코아를 중심으로 22.5도 ~ 180도로 1층으로 이루어진 공기홀(23) 2개 ~ 8개에, 2차층 공기홀(24)이 4개 ~ 16개를 가공한다.
도 1에서 가공된 공기홀의 R = 2.0 ~ 20.0mm이고, 추가로 가공하는 2차층 공기홀의 R= 2.0 ~ 20.0mm이다. 가공시에는 다이아몬드 휠을 사용한다. 공기홀의 개수가 늘어나면 분산 보상이 다양하게 이뤄지고 1차층과 2차층간의 거리에 따라, 1차층에서 2차층으로 진행하는 고차모드(high-order-mode)는 비선형성이 달라진다. 파워 분포가 코아로부터 떨어져 있는 고차모드가 외곽층에 영향을 더 받을 수 있다. 기본모드에서 곡률손실(bending loss)이 적다면, 고차모드에서 곡률손실은 커질 수 있다. 소결된 클래드 수우트 퇴적체의 천공 작업시, 연신후, 광섬유의 L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9의 조건과 연신할 때의 작업조건은 표 3 및 표 4와 같다.
(L3 : 코아(22)와 1차층 공기홀간의 간격 길이, L4 : 1차층 공기홀의 직경, L5 : 1차층 공기홀(23)과 2차층 공기홀(24)간의 간격, L6 : 2차층 공기홀의 직경, L7 : 2차층 공기홀의 직경, L8 : 2차층 공기홀(24)간의 간격, L9 : 1차층 공기홀(23)간의 간격)
소결된 클래드 수우트 퇴적체 천공 연신후 광섬유
L3 2.0 ~ 7.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
L4 (R) 2.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 ㎛
L5 2.0 ~ 8.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
L6 (R) 2.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 ㎛
L7 (R) 2.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 mm 1.0 ~ 20.0 ㎛
L8 2.0 ~ 8.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
L9 2.0 ~ 8.0 mm 0.1 ~ 5.0 mm 1.0 ~ 5.0 ㎛
연신 조건 Heating 사용 가스 (He or Ar or N2) Loading tension
시간(시간) 온도(도) 범위(cm)
값 2 ~ 12 1,500~2,500 10 ~ 50 1 ~ 50atm 10 ~ 85kg
본 발명에 의하면, 공기홀의 층이 많을수록 광이 통과하는 코아 부위에 일정하게 스트레스를 다량 인가되어 분산 특성이 1100nm 파장에서 1625nm 파장대에 걸쳐 분산값이 0(zero)에서 10psps/nm/km 사이의 값을 가지고 분산 기울기가 0.03ps/nm2·km 이하의 특성을 용이하게 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정에서 천공된 공기홀의 L3, L5, L8, L9 = 1.0 ~ 5.0㎛ 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 1.0 ~ 20.0㎛이고, 소결된 클래드 수우트 퇴척체에 천공할 때에는 L3 = 2.0 ~ 7.0mm 이고, L5, L8, L9 = 2.0 ~ 8.0mm 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이며, 연신 후에는 L3, L5, L8, L9 = 0.1 ~ 5.0mm 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 1.0 ~ 20.0mm 이다.
한편, 상기 유리화된 D/d = 2 ∼ 6 : 1인 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정에서 천공된 공기홀의 L0 = 2.0 ~ 7.0mm 이고, L1(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이고, L2 = 2.0 ~ 8.0mm이고, 연신 후의 L0 = 0.1 ~ 7.0mm 이고, L1(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이고, L2 = 2.0 ~ 8.0mm이고, 광섬유의 L0 = 1.0 ~ 5.0㎛ 이고, L1(R0) = 1.0 ~ 20.0㎛이고, L2 = 1.0 ~ 5.0㎛ 인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제조과정을 보여주는 플로챠트이다. 본 발명은 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+이산화게르마늄(GeO2)+ 금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정 ; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4)가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정과; 상기 유리화된 D/d = 2 ∼ 6 : 1인 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 갯수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정과; 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체 상하부에 더미 로드를 붙이는 공정과; 연신용 전기로에서 원하는 외경의 모재로 연신하는 공정과; 이를 가늘게 광섬유로 뽑아내는 공정으로 구성된다.
코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정은 필요에 따라서 더 포함할 수 있다.
즉, 종래의 VAD 공법에 의하여 광섬유 모재를 제조하는 방법에서 상기 소결된 클래드용 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 특정크기와 개수로 공기홀을 만드는 공정과; 가공한 클래드용 수우트 퇴적체를 연신용 전기로에 넣어 질소(또는 헬륨)를 첨가하여 설계된 외경으로 연신하여 분산 조절이 자유로운 광섬유 제조용 모재를 만드는 공정과; 미세한 공기홀을 가진 광섬유로 인출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 필요에 따라서는, 가공한 클래드용 수우트 퇴적체를 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정을 더 포함한다.
상기 코아용 수우트 퇴적체의 OH기를 탈수 공정에서 OH기를 제거하여 수산기의 농도는 중량비로 0.8ppb 이하로 하며, 1383ㅁ 3nm에서 손실값이 0.3dB/km 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광섬유는 우수한 전송 손실을 유지하는 공기홀(air-hole)에 의하여 광을 조절할 수 있고 기존 광섬유와 유사한 생산성을 가지고 있어서 DWDM(Dense WDM) 또는 CWDM(Coase WDM) 등 다양한 응용분야에 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.
이상 앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다양한 분산 특성을 자유로이 조절할 수 있는 공기홀을 구비한 광섬유를 대량 생산할 수 있다.
특히, 클래드용 수우트 퇴적체에서 직경 2.0 ~ 20.0mm의 공기홀 가공 후 연신 작업과 광섬유 인출 작업을 하면서 공기홀의 직경이 약 1.0 ~ 20.0㎛로 축소, 또는 증가 시킬 수 있으며 비용이 저렴하고 작업 공정이 간단해진다. 연신 작업을 하면서 사용가스의 가압으로 공기홀간의 간격이 작아지고, 공기홀의 크기를 증가시 킴으로 분산값과 분산기울기는 매우 낮아진다.
또한, 1383±3 nm 파장대의 물의 피크를 제거하여 손실값이 기존의 광섬유보다 양호하고 어떠한 파장에서도 사용이 가능하게 되어 많은 응용분야에서 보다 간단하고 저단가의 광섬유를 넓은 범위에서 이용할 수 있도록 한 내수소성을 가지면서 물의 피크가 낮은 공기홀을 갖는 광섬유 제조 방법을 구현할 수 있다.

Claims (14)

  1. 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+ 이산화게르마늄(GeO2)+금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정과; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4) 가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 상기 코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정과; 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 상기 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정; 광섬유로 인출하는 드로잉 공정으로 구성되는 통상의 VAD 공법에 의해 광섬유를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정과 미세한 공기홀을 가지는 광섬유로 인출하는 드로잉 공정의 중간에 상기 유리화된 D/d = 2 ∼ 6 : 1인 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 공기홀을 천공하는 공정과; 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체 상하부에 더미 로드 붙이는 공정과; 연신용 전기로에서 원하는 외경의 모재로 연신하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하여 모재를 만드는 공정에서 상기 소결된 클래드용 수우트 퇴적체의 코아는 사염화 게르마늄(GeCl4)이 도핑된 것과 순수 실리카로만 된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 코아용 수우트 퇴적체의 OH기를 탈수 공정에서 OH기를 제거하여 수산기의 농도는 중량비로 0.8ppb 이하로 하며, 1383±3nm에서 손실값이 0.3dB/km 이하인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 1차층으로만 이루어진 공기홀의 구조는 코아를 중심으로 45도 ~ 180도로 공기홀을 1층으로 2개 ~ 8개를 가지는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정에서 천공된 공기홀의 L0 = 2.0 ~ 7.0mm 이고, L1(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이고, L2 = 2.0 ~ 8.0mm이고, 연신 후의 L0 = 0.1 ~ 7.0mm 이고, L1(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이고, L2 = 2.0 ~ 8.0mm이고, 광섬유의 L0 = 1.0 ~ 5.0㎛ 이고, L1(R0) = 1.0 ~ 20.0㎛이고, L2 = 1.0 ~ 5.0㎛ 인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 1, 2차층으로 이루어진 공기홀의 구조는 코아를 중심으로 22.5도 ~ 180도로 공기홀을 1차층으로 2개 ~ 8개를 가지며, 2차층에는 4개 ~ 16개의 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코아 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정에서 천공된 공기홀의 L3, L5, L8, L9 = 1.0 ~ 5.0㎛ 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 1.0 ~ 20.0㎛이고, 소결된 클래드 수우트 퇴척체에 천공할 때에는 L3 = 2.0 ~ 7.0mm 이고, L5, L8, L9 = 2.0 ~ 8.0mm 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 2.0 ~ 20.0mm이며, 연신 후에는 L3, L5, L8, L9 = 0.1 ~ 5.0mm 이고, L4(R0), L6(R0), L7(R0) = 1.0 ~ 20.0mm인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  8. 제 4항에 있어서, 1열 공기홀이 2개인 경우, 외경이 1.0 ~ 20.0mm인 희토류 금속이 도핑된 코아용 로드를 넣어 연신하여 생산한 광섬유의 특성중 H-parameter가 5×10- 5이하이고, 633nm에서의 beat length의 값이 1.5m이하인 것을 특징으로 하는 광섬유의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 소결된 클래드용 수우트 퇴적체에 천공 후 연신용 전기로에서 연신하는 공정 중에서 전기로의 히터 가열시간이 2 ~ 12시간이고, 가열 온도가 1,500 ~ 2,500도이며, 모재를 가열하는 범위가 모재의 하단부에서 10 ~ 50cm 부분까지 충분히 가열하며, 연신전에 2시간이상 충분히 어닐링(annealing)하는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 연신용 전기로에서 연신하는 공정 중에서 공기홀 내부와 전기기로 내부에 들어가는 가스는 헬륨(He), 알곤(Ar), 질소(N2)이며, 가압은 1 ~ 50atm이고, 밑더미부를 잡아당기는 loading tension은 10 ~ 85kg으로 하는 것 을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 연신 가공된 30 ~ 50mm의 모재에서 공기홀의 크기를 설계된 공기홀의 크기로 세경화하면서 대량 생산하는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유의 제조 방법.
  12. 제 1항 또는 제 4항과 제 5항에 의하여 제조된 광섬유의 특성은 1100nm파장에서 1625nm파장 사이에서 분산 특성이 0에서 10ps/nm/km 사이의 특성을 가지고 특히 분산 기울기가 0.03ps/nm2.km 이하의 특성을 가지면서 1310nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이고 1383nm에서의 손실이 3.0dB/km 이하, 1550nm에서의 손실이 0.3dB/km 이하인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유.
  13. 제 1항 또는 제 6항과 제 7항에 의하여 제조된 광섬유의 특성은 1100nm파장에서 1625nm파장 사이에서 분산 특성이 0에서 10ps/nm/km 사이의 특성을 가지고 특히 분산 기울기가 0.03ps/nm2.km 이하의 특성을 가지면서 1310nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이고 1383nm에서의 손실이 3.0dB/km 이하, 1550nm에서의 손실이 0.3dB/km 이하인 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유.
  14. 제1항에 의하여 제조된 광섬유를 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 또는 CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)시스템에 이용하는 것을 특징으로 하는 공기홀을 갖는 광섬유.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08333128A (ja) * 1995-06-01 1996-12-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08333128A (ja) * 1995-06-01 1996-12-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101335406B1 (ko) * 2012-06-14 2013-12-12 광주과학기술원 광섬유 제조장치 및 이를 이용한 광섬유의 제조방법

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