KR101115615B1 - 광섬유와 그 프리폼 및 그 제조방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 제조방법에 관한 것으로, 제1 주축(x1)과 외측면(111)을 갖는 일차 광섬유 프리폼(11)을, 제2 주축(x2)과 내측면(120)을 갖는 오버클래딩 튜브(12)속에 삽입하여 상기 외측면(111)과 내측면(120)이 내부 공간(15)을 형성하도록 하는 단계; 서로 사실상 일직선으로 정렬된 상기 제1 및 제2 주축(x1, x2)들에 의해 오버클래딩 튜브(12)속의 중심 위치에 삽입된 일차 프리폼(11)을 유지하는 단계; 밀봉구(125)에 의해 오버클래딩 튜브(12) 하단의 한정된 내부 공간(15)속에 오버클래딩 입자(13)들을 공급하는 단계; 오버클래딩 튜브(12)와 일차 광섬유 프리폼(11)을 제위치에 유지시키는 홀더(3)에 의해 오버클래딩 튜브(12)의 상단부의 한정된 내부 공간(15)내에 감압 조건을 발생하는 단계; 일차 프리폼(11)과, 오버클래딩 튜브(12) 및 오버클래딩 입자(13)들로 구성된 미처리된 이차 프리폼(1) 하단을 가열하여 연질 상태로 하고, 이와 동시에 또는 순차적으로 광섬유(5)를 인발하는 단계로 이루어진다.
광섬유 제조방법, 광섬유 제조장치

Description

광섬유와 그 프리폼 및 그 제조방법과 장치{METHOD FOR FABRICATING AN OPTICAL FIBER, PREFORM FOR FABRICATING AN OPTICAL FIBER, OPTICAL FIBRE AND APPARATUS}
본 발명은 광섬유를 제조하는 방법과 장치 및 그러한 방법에 따라 제조된 광섬유와 함께 광섬유를 제조하는데 사용되는 프리폼(preform)에 관한 것이다.
현재 초고속 데이타 통신 네트웍에 사용되는 광섬유의 제조는 문헌(1) Mool C. Gupta의 PHOTONICS, CRC Press 핸드북, 1007 Boca Raton, 10.7장, 445-449면에 기술되어 있다. 광섬유 제조의 주요 공정 단계는 유리 블랭크(母材:이하에서는 프리폼이라 함)를 제조하는 단계와, 그 프리폼으로부터 섬유를 인발하고, 그 광섬유에 취급 및 환경적 영향으로 광섬유를 보호하는 재료로 코팅하는 것을 포함한다.
상기 문헌(1)에 따르면, 프리폼을 형성하기 위하여 기본적으로 세가지 방법들, 즉 변성 화학적 증착공정, 외측면 증착공정, 축방향 증착공정이 있다.
인발공정에서, 프리폼은 위에서 부터 노의 인발부 속으로 공급되면서 트랙터를 사용하여 노의 바닥으로부터 인발된다. 그러한 광섬유는 인장강도를 모니터링 하면서 드럼에 권취된다. 인발중의 온도는 2000℃ 정도이다. 광섬유가 노에서 나온 다음 드럼에 권취되기전에 자외선 경화 코팅 재료로 코팅된다.
문헌(2), U.S. 6,519,974 B1에 기재된 바와같이, 변성 화학적 증착 방법은 다른 방법들에 비하여 잇점을 갖고 있다. 변성 화학적 증착방법에서, SiO2와 게르마니아, 포스포러스(인) 및 플루오르(불소)를 포함하는 도판트의 연속 층은, 1800℃ 정도의 온도에서 산소와 염화물을 혼합함으로써 융합된 실리카 튜브의 내측에 증착된다. 층들의 증착에서, 클래딩(피복)층들이 먼저 증착되고, 그런 다음 코어를 형성하는 층이 증착된다. 층들을 증착한 다음, 내면적으로 층들로 된 석영 튜브를 염소와 헬륨의 존재하에 가열하여 치밀한 석영 로드를 형성한다.
문헌(2)에 기술된 바와같이, 변성 화학적 증착방법은 직경이 25mm 보다 큰 프리폼을 만드는데 적합하지 않는 고유의 제약을 갖는다. 이러한 제약을 극복하기 위하여, 변성 화학적 증착 방법은 소위 오버클래딩법으로 실시되며, 이 방법은 비교적 큰 프리폼을 제조할 수 있도록 허용함으로써 광섬유 제조공정에서 생산성을 향상시켜준다. 종래의 오버클래딩법은 일반적으로 로드 형태의 프리폼을 적당한 오버클래딩 재료로 만들어진 튜브 내측에 배치하고, 2차 프리폼을 형성하도록 튜브와 로드를 융합하며, 클래딩 층속에 둘러싸인 코어로 구성되는 광섬유를 2차 프리폼으로부터 인발하는 공정들을 포함한다. 고생산성을 위한 변성 화학적 증착방법은 기본적인 세가지 단계들, 즉 내부 증착에 의한 일차 광섬유 프리폼을 준비하는 단계, 그 일차 광섬유 프리폼을 오버클래딩하여 2차 광섬유 프리폼을 얻는 단계, 최종적으로 2차 광섬유 프리폼으로부터 광섬유를 인발하는 단계들을 포함한다.
문헌(2)에서, 이러한 세가지 단계들의 수행은 각각 아래 조건들을 필요로 한다.
(a) 생산성에 부정적인 효과를 주는 상당한 시간의 필요;
(b) 일차 광섬유 프리폼을 오버클래딩하는 단계를 위하여 상당량의 산소 또는 수소의 필요;
(c) 일차 광섬유 프리폼이 비교적 많은 량일 경우, 오버클래딩 단계를 위하여 상당히 많은 량의 열을 가함.
이러한 문제점들을 극복하기 위하여, 오버클래딩과 인발 단계들을 결합하는 것이 문헌(3) 미국 특허 제2,980,957호에서 제안되었다. 문헌(3)에 개시된 방법은 코어 로드와, 이에 동심원적으로 배치된 오버클래딩 튜브 사이에 인발 단계전에 고 진공 상태를 형성하고, 인발력에 조절가능하게 반대작용을 하고 낮은 진공 상태를 조절하여 관형의 부재가 코어 로드와 오버클래딩 튜브 사이의 공간 속으로 점진적으로 중첩되도록 하는 단계들을 포함한다(본 명세서에 중첩은 오그러들어서 내측의 요소들과 합쳐지는 것을 의미함). 융합과 인발 단계들을 결합하는데 있어서의 한가지 문제점은 최종의 광섬유가 통신장치로 충분한 강도와 광학적 품질을 가질 수 있을 정도의 충분한 정밀도로 진공 상태의 적용을 조절해야 하는 것이다.
문헌(2)에 개시된 다른 특징은 코어 로드와 오버 클래딩 튜브의 적절한 정렬이다. 문헌(4)의 미국 특허 제4,820,322호에는, 오버클래딩 튜브의 중첩을 촉진하도록 진공을 사용하여 동심원적으로 배치되는 코어와 클래딩을 갖는 강한 광섬유의 제조할 수 있도록 하며, 광섬유를 인발과 결합된 연속적 공정 또는 여러 제조 단계로 실시될 수 있는 방법이 개시되어 있다. 문헌(2)에 개시된 바와같이, 문헌(4)에 개시된 방법은 로드와 오버클래딩 튜브 사이의 틈새에 대한 제약; 튜브 내경이 어 느 정도 크기 이상의 로드 직경을 초과할 수 없는 제약을 갖는다. 더욱이, 튜브를 중첩시키는 단계와 광섬유를 인발하는 단계를 결합하는 예는 로드를 튜브내 중심 위치에 배치하기 위한 확실한 수단을 사용하지 않고, 로드와 튜브 프리폼의 팁으로부터 광섬유가 인발될 때 제공되어지는 것으로 생각되는 요소들이 스스로 중심을 잡는 힘에 의한 동심원성에 의존한다.
상기한 기술을 발전시키도록 문헌(2)에서 로드와 오버클래딩 튜브를 동시에 융합시키면서 로드와 튜브의 프리폼으로부터 광섬유를 인발하는 방법이 제안되었다. 이러한 튜브내 로드 방법은 압력차의 미세 조정을 허용하는 낮은 세기의 진공발생수단을 이용한다. 상기 방법은 또한 인발되는 광섬유에 용구되는 원주방향으로 균일한 클래딩 층이 확실하게 형성되도록 코어 로드와 오버클래딩 튜브의 제어된 정렬을 제공한다. 낮은 세기의 진공은, 제 1의 주축과 외측면을 갖는 일차 광섬유 프리폼과, 이차 프리폼 조립체로서 함께 동심원적으로 정렬되며 내부 공간을 형성하는 내측면과 제 2의 주축을 갖는 오버 클래딩 튜브를 인접되게 유지시키는 홀더속으로 가스 흐름을 도입시킴으로써 달성된다. 통로를 통한 홀더로의 가스 흐름은 베르누이의 이론에 따라 압력 감소 상태를 발생시킴으로써 오버 클래딩 튜브와 일차 광섬유 프리폼 사이의 공간을 부분적으로 진공화시키게 된다. 통로를 통한 가스의 유속은 공간내의 가스압력이 감소되는 범위를 결정하게 된다.
문헌(2)에 따라, 튜브내 로드 배치의 실현에 대한 주요 구성은 정밀하게 제어된 진공의 적용과 정렬 공정에 초점이 있다. 그러나, 이러한 공지의 주요 구성외에도, 로드와 튜브 프리폼으로부터 고품질의 광섬유 생산을 위한 비용이 주요 관심 사다.
그러므로, 로드와 튜브의 프리폼으로부터 고품질의 광섬유를 제조할 수 있는 개선된 방법과 장치를 제공하는 것이 요망된다.
상당히 감소된 비용으로 로드와 튜브의 프리폼으로부터 고품질의 광섬유를 제조할 수 있는 방법의 제공이 요망된다.
또한, 순차적 또는 동시적으로 프리폼의 융합과 광섬유 인발을 위하여 진공 상태를 제어하는 정밀도에 대한 요건을 완화시킴과 함께 로드와 튜브의 프리폼의 로드와 튜브 정렬의 정밀도 요건을 완화를 허용하는 방법의 제공이 요망된다.
또한, 로드와 튜브의 프리폼으로부터 고품질의 광섬유 인발과 함께 본 발명의 방법에 사용될 수 있는 로드와 튜브의 프리폼을 생성하는 것이 요망된다.
감소된 노력으로 로드와 튜브의 프리폼으로부터 인발되는 광섬유의 특성을 변화시킬 수 있는 로드와 튜브 프리폼을 생성하는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 특허청구의 범위 제1항의 방법, 특허청구범위 제6항에 따른 이차 프리폼, 특허청구범위 제9항에 따른 광섬유, 특허청구범위 제10항에 따른 장치에 의해 달성될 수 있다.
특허청구범위 제1항에 따른 광섬유를 제조하는 방법은,
제1 주축과 외측면을 갖는 일차 광섬유 프리폼을 제2 주축과 내측면을 갖는 얇은 벽의 오버클래딩 튜브속에 삽입하여 상기 외측면과 내측면이 내부 공간을 형성하도록 하는 단계;
서로 사실상 일직선으로 정렬한 상기 제1 및 제2 주축들에 의해, 오버클래딩 튜브속의 중심 위치에 삽입된 일차 프리폼을 유지하는 단계;
오버클래딩 튜브의 하단부에 한정된 내부 공간속에 밀봉구에 의해 오버클래딩 입자들을 공급하는 단계;
오버클래딩튜브와 일차 광섬유 프리폼을 제위치에 유지시키는 홀더(adjoinder, 接合部)에 의해 오버클래딩 튜브 상단부의 한정된 내부 공간에서 감압 조건을 발생시키는 단계;
일차 프리폼과, 오버클래딩 튜브 및 오버클래딩 입자들로 구성된 미처리된 이차 프리폼을, 하단부에서 연질 상태로 되도록 2100 내지 2250℃ 범위의 온도로 노에 의해 가열함과 동시에 하단부로부터 광섬유를 인발하거나;
일차 프리폼과, 오버클래딩 튜브 및 오버클래딩 입자들로 구성되는 미처리된 이차 프리폼을 그 전체 길이에 걸쳐, 처리된 이차 프리폼을 얻도록, 노에 의해 가열하고, 후속 처리단계에서 광섬유를 인발하는 단계를 포함하여 구성된다.
노에 의해 제공된 열에너지에 의해 그리고 프리폼의 내외측에 내재하는 설정된 압력차로 인하여, 오버클래딩 튜브는 중첩되면서 용융된 오버클래딩 입자들을 일차 프리폼에 가압한다.
오버클래딩 튜브와 오버클래딩 입자의 오버 클래딩 재료는, 중첩될 때 문헌(2)에서 개시된 바와같이 통상적인 로드 앤드 튜브(rod-and-tube)에서처럼 중첩될 때, 두꺼운 오버클래딩 튜브에서와 같이 일차 프리폼을 결합하는 균일한 층을 형성한다.
이차 프리폼의 융합과 광섬유의 인발은 문헌(2)에 개시된 방법에서와 같이 동시에 수행된다. 그러나, 미처리된 이차 프리폼은 예비공정 단계에서 처리되어 이차 프리폼을 얻을 수 있으며, 그 이차 프리폼으로부터 해당 또는 다른 처리장소에서 후속적인 공정단계에서 광섬유가 인발된다.
본 발명은 그러나 종래 기술과 비교하여 아래와 같은 많은 잇점을 갖는다:
일차 프리폼에 두꺼운 벽을 갖는 오버클래딩 튜브를 슬리브 처리함으로써 이차 프리폼을 제조하는 공지의 방법은 포기된다. 대신에, 얇은 벽, 즉 박벽(薄壁)을 갖는 오버클래딩 튜브를 사용하여 오버클래딩 튜브의 내측면과 일차 프리폼 사이의 내부 공간에 실라카 입자로 채워진다. 결과적으로, 두꺼운 벽을 갖는 오버클래딩 튜브의 제조를 위한 노력과 비용이 절감된다. 값이 비싼 두꺼운 벽을 갖는 실리카 튜브 대신에 실리카 입자를 사용할 수 있다.
오버클래딩 입자의 유동성으로 인하여, 오버클래딩 튜브의 내측면과 일차 프리폼의 외측면 사이의 내부 공간 또는 틈새는 실리카 입자로 균일하게 채워져서 일차 프리폼과 오버클래딩 튜브 사이의 잘못된 정렬이 방지된다. 또한, 정렬의 문제 해결외에도, 오버클래딩 튜브가 내부 공간으로 제어되지 않은 상태로 중첩되지 않고 지지 입자들에 확실하게 가압하기 때문에 감압 제어의 중요성도 감소하게 된다.
또한, 얇은 벽으로 된 오버클래딩 튜브의 내측 직경은 일차 프리폼의 외측 직경 보다 1.5배 더 크게 선택되는 것이 바람직하며, 그 벽두께(직경) 보다 10배 더 크게 선택되는 것이 더 바람직하다. 그러나, 실제로 관련 요소들의 기계적인 강성에 의해 지지되는 어떠한 치수도 실현 가능하다.
더욱이, 오버클래딩 튜브와 일차 프리폼의 벽들은 하단부에서 만나게 되어 실리카 입자들은 내부 공간에 채워질 수 있도록, 오버클래딩 튜브는 그 하단부에 원추형의 밀봉구를 갖추고 있는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서의 일차 프리폼도 그 하단부에서 원추형으로 형성되어 정렬 과정이 매우 간편하게 이루어질 수 있다.
예를들어 분말로 된 작은 직경의 입자들로 이루어지는 오버클래딩 입자들은 홀더가 장착되기전 또는 장착후에 홀더에 형성된 통로를 통해 내부 공간에 충진된다.
오버클래딩 입자들은, 제조되는 광섬유의 필요한 특성에 따라 선택될 수 있는 순수한 또는 불순물, 즉 도프(dope) 처리된 합성 실리카 분말로 될 수 있다. 졸-겔 기술을 사용하여 실리카 분말을 제조하는 방법은 문헌(6)의 미국 특허 제6,047,568호에 개시되어 있다. 더 높은 인발력을 갖고 인발 과정중에 파단의 위험을 감소시킬 수 있는 다른 졸-겔 기술은 문헌(7)의 미국 특허 제6,334,338호에 개시되어 있다. 본 발명의 방법은 또한 간단한 주의로도 소비자의 요구를 충족시킬 수 있는 높은 작업 유연성을 제공한다.
이하에서는 아래와 같은 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 목적과 잇점들을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 1a는 제1 주축(x1)을 갖는 일차 프리폼(11)을 보여주는 단면도 및 횡단면도.
도 2 및 도 2a는 제2 주축(x2)을 갖고 하단부에 원추형 밀봉구(125)가 형성되고 클래딩 튜브(12)로서 사용되는 얇은 벽으로 된 실리카 튜브의 단면도 및 횡단면도.
도 3 및 도 3a는 상호 정렬된 제1 및 제2 주축(x1, x2)들에 의해 오버클래딩 튜브(12)의 중심 삽입된 위치에서 유지되는 일차 프리폼(11)을 보여주는 단면도 및 횡단면도.
도 4 및 도 4a는 도 3의 일차 프리폼(11)과, 오버클래딩 튜브(12)를 갖는 미처리된 이차 프리폼(1)을 보여주는 단면도 및 횡단면도로서, 일차 프리폼(11)의 외측면(111)과 오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120)에 의해 형성되는 내부 공간(15)에 오버클래딩 입자(13)들이 충진된다.
도 5 및 도 5a는 도 4의 이차 프리폼(1)의 단면도 및 횡단면도로서, 홀더(3)가 오버클래딩 튜브(12)속에 부분적으로 삽입되고 일차 프리폼(11)을 중심 위치에 유지하며, 상측에서 내부 공간(1)을 폐쇄 밀봉하는 것을 보여준다.
도 6 및 도 6a는 오버클래딩 입자(13)들을 통로(channel:38)를 통해 삽입할 수 있는 홀더(3)를 갖는 이차 프리폼(1)의 단면도 및 횡단면도이다.
도 7은 도 5의 이차 프리폼(1)의 상단부를 자세히 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 4의 이차 프리폼(1)에 사용된 홀더(3)를 보여준다.
도 9는 도 6의 홀더(3)의 단면도로서, 오버클래딩(13)을 삽입하도록 통로(38)가 제공되어 있다.
도 10은 도 5의 이차 프리폼(1)으로부터 광섬유를 인발하는데 사용되는 장치를 보여준다.
도 1은 제1 주축(x1), 외경(d1) 및 외측면(111)을 갖는 일차 프리폼(11)을 보여준다. 그러한 프리폼을 제조하는 방법은 앞에서 이미 설명되었다.
도 2는 제2 주축(x2), 내경(d2), 외경(d20) 및 내측면(120)을 갖는 얇은 벽으로 된 실리카 튜브의 오버클래딩 튜브(12)를 보여준다. 상기 얇은 벽의 실리카 튜브는 그 하단부에 원추형의 밀봉구(125)를 포함하며, 본 발명의 방법에 따라 오버클래딩 튜브(12)로서 사용된다. 이러한 종류의 실리카 튜브는 여러 제조업자들로부터 구입가능하다.
도 3은 상호 정합된 제1 및 제2 주축(x1, x2)들에 의해 오버클래딩 튜브(12)속의 중심에 삽입된 위치에서 유지되는 일차 프리폼(11)을 보여준다.
오버클래딩 튜브(12)의 환형 벽의 두께(d20)는 그 내경(d2) 보다 예를 들어 10배 더 작다. 그러나, 상기 직경 비율 d2/d20은 50까지 또는 그 이상 될 수도 있다. 오버클래딩 튜브(12)의 내경(d2)과 일차 프리폼(11)의 외경(d1)의 비율 d2/d1은 예를 들어 1.5 내지 5 또는 그 이상의 범위이다.
일차 프리폼(11)의 외측면(111)과 오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120)에 의해 형성되는 내부 공간(15)의 체적은 비교적 크며, 즉 일차 프리폼(11) 체적보다 수배 더 크다.
도 4는 도 3의 오버클래딩 튜브(12)와 일차 프리폼(11)을 구비한 미처리된 이차 프리폼(1)을 보여주며, 상기 오버클래딩 튜브(12)의 내부 공간(15)에는 오버클래딩 입자(13)들이 채워지고, 상기 오버클래딩 입자들은 순수한 또는 불순물이 첨가된, 즉 도프 처리된 합성 실리카 입자 또는 분말로서 인발 공정중의 섬유의 요구되는 특성에 따라 또는 성능을 고려하여 선택된다.
도 1a, 2a, 3a, 및 4a는 도 1 내지 4의 일차 프리폼(11), 오버클래딩 튜 브(12) 및 오버클래딩 입자(13)의 횡단면도이다.
도 5는 오버클래딩 튜브(12)에 홀더(3)가 삽입된 도 4의 이차 프리폼(1)을 보여주며, 상기 홀더(3)는 일차 프리폼(11)을 중심에 위치하도록 하고 내부 공간(15)을 상부에서 폐쇄 밀봉한다. 본 실시예에서, 오버클래딩 입자(13)들은 홀더(3)가 삽입되기전에 내부 공간(15)속에 충진된다.
도 6은 홀더(3)에 의해 정렬되고 밀봉된 오버클래딩 튜브(12)와 일차 프리폼(11)을 보여주며, 상기 홀더(3)에는 통로(38)가 형성되어 그 통로를 통해 오버클래딩 입자(13)들이 충진된다.
도 5와 6에 도시된 제3의 제1 주축(x3)을 갖는 상기 홀더(3)는, 오버클래딩 입자(13)들이 채워지는 이차 프리폼(1)을 진공 펌프(22)에 의해 배기할 수 있는 배기용 통로(32,33)들을 갖추고 있다.
도 5와 도 6은 열공급수단 또는 노(23)를 보여주며, 상기 노(23)는 이차 프리폼(1)을 그 하단부에서 2100 - 2350℃ 범위의 온도로 가열한다. 노(23)에 의해 공급되는 열에너지로 인하여, 그리고 이차 프리폼(1)의 내외측에 존재하는 압력차에 의해 오버클래딩 튜브(12)는 중첩되어 용융된 오버클래딩 입자(13)들을 일차 프리폼(11)으로 가압하게 된다. 이로써, 오버클래딩 튜브(12)의 오버클래딩 재료와 오버클래딩 입자(13)들은 일차 프리폼(11)과 접합한 실질적으로 균일한 층을 형성하게 된다.
도 5a와 도 6a는 용융 공정을 수행한 후의 이차 프리폼(1)의 단면을 보여준다.
이차 프리폼(1)이 융합되면서 광섬유 인발이 동시에 수행된다. 그러나, 광섬 유 인발전에 이차 프리폼(1)을 완전히 처리할 수도 있다.
도 6은 도 5의 이차 프리폼(1)의 상단부의 단면을 보다 자세히 보여준다. 오버클래딩(12)속에 삽입되어 있는 홀더(3)는, 오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120)을 확실히 접합 밀폐하는 시일요소를 갖는 두개의 원형 주위 요홈들, 예를 들어 O-링을 구비하며, 이에 의해 홀더(3)와 일차 프리폼(11)의 외측면(111) 및 오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120) 및 하단의 밀봉구(125)에 의해 한정되는 내부 공간(15)을 배기할 수 있다. 그러한 배기는 홀더(3)에 제공된 배기용 통로(32,33)와 홀더(3)를 진공 펌프(22)와 연결하는 튜브(220)를 통하여 수행될 수 있다. 상기 튜브(220)는 배기공정이 수행된 다음 밀폐될 수 있는 밸브(221)에 의해 홀더(3)와 연결된다. 그 대신에, 감압 조건을 발생하기 위하여, 문헌(2)에 개시된 바와 같이, 홀더(3)의 대응 통로로 가스가 공급될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 홀더(3)는 제3의 제1 주축(x3)과 동축으로 배치되는 일차 프리폼(11)의 외경(d1)에 일치하는 직경(d3)을 갖는 원통형 개구의 홀(31)과, 제3의 제1 주축(x3)에 동축 배치되는 오버클래딩 튜브(12)의 내경(d2)에 일치하는 직경(d4)을 갖는 두개의 원통형 요소(35)들을 포함한다. 상기 홀더(3)는 오버클래딩 튜브(12)속에 삽입되어 원통형 요소(35)들이 오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120)과 결합되며, 일차 프리폼(11)이 밀봉 캡(39)에 의해 밀봉되거나 밀봉될 수 있는 홀더의 단부(36)까지 이어진 상기 원통형 개구의 홀(31)속에 삽입될 수 있다.
오버클래딩 튜브(12)의 내측면(120)에 홀더(3)를 밀봉하기 위하여, 원통형 요소(35)들과 결합하는 두개의 홈들이 구비되며 이에 밀봉 요소(91)들이 삽입된다.
도 8은 도 4의 이차 프리폼(1)에 사용되는 홀더(3)를 보여주며, 도 9는 오버클래딩 입자(13)의 충진을 위해 통로(32)가 제공된 도 7의 홀더(3)의 단면도이다. 도 9에서, 제1 배기용 통로(32)는 홀(31)의 직경(d3) 보다 상당히 더 큰 직경(d5)을 갖는 홀더(3)의 제3의 제1 주축(x3)에 동심적으로 배치된다.
도 10은 도 5의 이차 프리폼(1)으로부터 광섬유(5)를 인발하는데 사용되는 장치를 보여준다. 이차 프리폼(1)이 용융점으로 가열되어 광섬유(5)가 당겨지게 되면, 소위 "네크 다운(neck-down)"이라고 불리는 사교영역(斜交領域)이 형성된다. 단일의 광섬유(5)는 반 용융 상태로 프리폼으로부터 인발되어 직경 모니터(24)를 통과한다. 상기 광섬유(5)는 계속적으로 하방으로 당겨져서 코팅기(25)를 통과하면서 광섬유(5)를 보호하는 코팅이 형성된다. 광섬유(5)는 코팅층이 형성된 다음, 광학적 코팅층을 경화시키고 전체 직경을 모니터링하는 장치(26)(27)들을 통과하게 된다. 이어서 상기 광섬유(5)는 광섬유에 스핀을 부여하기 위한 롤러를 포함한 방적기(紡績機:28)를 통과한다. 광섬유(25)는 스풀 또는 드럼(29)에 권취되기 전에 광섬유를 당기는 일련의 롤러(도시 안됨)들을 거친다. 이차 프리폼(1)은 홀딩장치(21)에 장착되며, 그 홀딩장치는 축(x123)을 중심으로하는 회전과 수직 방향의 제어된 이동을 허용한다. 또한, 상기 홀딩장치(21)는 내부 공간(15)에 제공된 오버클래딩 입자(13)을 치밀하게 충진시키도록 이차 프리폼에 진동을 가하도록 설계될 수도 있다.
앞에서 설명한 것은 단순히 본 발명의 적용예이다. 본 발명의 기술분야의 숙련자들에 의해 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 다른 배치구조를 실시할 수 있을 것이다. 일차 프리폼(11)과 오버클래딩 튜브(12)는 오버클래딩 입자(13)의 입 자 크기와 함께 넓은 범위에서 선택될 수 있다. 제조되는 광섬유에 대한 특성이나 제조공정 변수에 따라 재료들을 선택한다. 홀더(3)용의 밀봉수단(34,39,91)들과 통로와 홀(31,32,33,38)들은 여러 방식으로 형성될 수 있다. 오버클래딩 튜브(12)의 하단의 밀봉구(125)는 원추형과 다른 형태로 형성될 수도 있다. 그러나, 일차 프리폼의 하단부와 밀봉구(125)는 정렬을 용이하게 하기 위하여 일치되는 것이 바람직하다. 광섬유를 인발하는 조건은 공지의 방법(문헌(5)의 EP 1 384 700A1 참조)으로 최적화될 수 있으므로, 그러한 공지의 방법으로 노의 온도와 인발 속도와 같은 최적의 작업 변수들을 구할 수 있다. 그러한 작업 변수들은 상술한 값에만 제한되는 것은 아니다.
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(5) EP 1 384 700 A1
(6) U.S. Pat. No. 6,047,568
(7) U.S. Pat. No. 6,334,338

Claims (10)

  1. 제1 주축(x1)과 외측면(111)을 갖는 일차 광섬유 프리폼(11)을, 제2 주축(x2)과 내측면(120)을 갖는 박벽의 오버클래딩 튜브(12)속에 삽입하여 상기 외측면(111)과 내측면(120)이 내부 공간(15)을 형성하도록 하는 단계;
    상호 일직선으로 정렬한 상기 제1 및 제2 주축(x1, x2)들에 의해 오버클래딩 튜브(12)속의 중심 위치에 삽입된 일차 프리폼(11)을 유지하는 단계;
    원추형의 밀봉구(125)에 의해 오버클래딩 튜브(12)의 하단부에 한정된 내부 공간(15)속에 오버클래딩 입자(13)들을 공급하는 단계;
    오버클래딩 튜브(12)와 일차 광섬유 프리폼(11)을 제위치에 유지시키는 홀더(3)에 의해 오버클래딩 튜브(12) 상단부의 한정된 내부 공간(15)내에 감압 조건을 발생하는 단계;
    일차 프리폼(11)과, 오버클래딩 튜브(12) 및 오버클래딩 입자(13)들로 구성된 미처리된 이차 프리폼(1) 하단을, 노(23)에 의해 연질 상태로 가열함과 동시에 하단부로부터 광섬유(5)를 인발하거나;
    처리된 이차 프리폼(1)을 얻기 위하여, 일차 프리폼(11)과 오버클래딩 튜브(12) 및 오버클래딩 입자(13)들로 구성되는 미처리된 이차 프리폼(1)을 그 전체 길이에 걸쳐 노(23)에 의해 가열하고, 후속 처리단계에서 광섬유(5)를 인발하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오버클래딩 튜브(12)의 내경(d2)은 일차 프리폼(11)의 외경(d1) 보다 1.5배 더 크고 그 벽 두께(d20) 보다 10배 더 큰 것을 특징으로 하는 광섬유 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작은 직경의 입자들로 구성되는 상기 오버클래딩 입자(13)는 홀더(3)가 장착되기 전에 삽입되거나 또는 홀더(3)를 장착한 다음 홀더(3)에 형성된 통로(38)를 통해 삽입되는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 오버클래딩 입자(13)는 순수한 또는 도프 처리된 합성 실리카 입자인 것을 특징으로 하는 광섬유 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 노(23)의 온도는 2100℃ 내지 2350℃ 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조방법.
  6. 광섬유 제조용으로 디자인된 이차 프리폼(1)에서, 제1 주축(x1)과 외측면(111)을 갖는 일차 광섬유 프리폼(11)과, 제2 주축(x2)과 내측면(120) 및 하단부에 원추형 밀봉구(125)를 구비하는 오버클래딩 튜브(12)로 이루어지며, 상기 외측면(111)과 내측면(120)이 오버클래딩 입자(13)로 부분적으로 채워지는 내부 공간(15)을 형성하도록 상기 일차 광섬유 프리폼(11)이 오버클래딩 튜브(12) 속의 중심 삽입된 위치에서 정렬되는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 이차 프리폼.
  7. 제 6항에 있어서, 일차 광섬유 프리폼(11)과 오버클래딩 튜브(12)의 상단부들은 제3의 제1 주축(x3)을 갖는 홀더(3)에 의해 유지되고 밀봉되며,
    (a) 제3의 제1 주축(x3)과 동일 축으로 정렬되며, 일차 프리폼(11)의 외경(d1)에 일치하는 직경(d3)을 갖는 원통형 개구의 홀(31)과,
    (b) 제3의 제1 주축(x3)과 동일 축으로 정렬되며, 오버클래딩 튜브(12)의 내경(d2)에 일치하는 직경(d4)을 갖는 하나의 원통형 요소(34,35) 및 밀봉 요소(91)와,
    (c) 진공 펌프 또는 가스 공급원(22)에 연결되는 배기용 통로(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 이차 프리폼.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 홀더(3)는 내부 공간(15) 속에 오버클래딩 입자(13)를 삽입하도록 설계된 하나의 통로(38)를 포함하며, 상기 홀더(3)는 홀(31)이 관통하여 이어지는 상단부(36)에 배치되는 밀봉캡(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 이차 프리폼.
  9. 청구항 제1항에 규정된 방법에 따라 제조된 광섬유.
  10. 삭제
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