KR101226785B1 - 광섬유 모재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

길이 방향으로 안정된 코어/클래드 비를 가지는 광섬유 모재가 용이하게 얻어지는 광섬유 모재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키는 것을 특징으로 하는 것이고, 정지시키는 시간은, 3초 이상 60초 이하로 하는 것이 바람직하다.
코어, 클래드, 광섬유, 외부부착법, 출발부재, 유리 미립자, 버너, 왕복 이동, 정지

Description

광섬유 모재 및 그 제조 방법{OPTICAL FIBER BASE BODY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광섬유의 전구체인 광섬유 모재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 대해서는, 아래와 같은 출원에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 편입하여 본 출원의 기재의 일부로 한다.
특허출원 2003-389848　　　출원일　2003년 11월 19일
종래, 광섬유 모재를 제조하기 위해서 여러가지 방법이 제안되어 있다. 그러한 방법 중에서도, 회전하는 출발부재 상에 이를 따라 버너 혹은 출발부재를 상대 왕복 운동시키고, 버너 화염중에서 생성한 유리 미립자를 부착 퇴적시키고, 수트체를 합성하고, 이를 전기로 내에서 탈수, 소결하여 투명 유리화하는 외부부착법(OVD(Outside Vapor Deposition)법)은, 비교적 임의의 굴절률 분포의 것이 얻어지고, 또한 대구경의 광섬유 모재를 양산할 수 있기 때문에 범용되고 있다.
투명 유리화 후의 광섬유 모재에 있어서, 길이 방향으로 안정된 코어/클래드 비를 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 방법을 들 수가 있다.
또, 양단의 상대 왕복 이동의 되돌아오는 점 근방에서 가스양을 변화시키는 방법으로서 특허 문헌 2에 기재된 방법을 들 수가 있다.
　　 <특허 문헌 1> 특허공개 1997-118538호 공보
　　 <특허 문헌 2> 특허공개 2000-159533호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
특허 문헌 1에 기재의 방법은, 외부부착법을 채용하고, 상대 왕복 이동의 이동 속도를 길이 방향으로 변화시켜 퇴적하고, 소결, 투명 유리화 후의 코어/클래드 비를 안정시키고 있다. 그렇지만, 이 방법에서는 이동중에서의 조정 때문에, 상대 왕복 이동 되돌아오는 점에서의 퇴적양을 조정하는 것은 곤란하다.
특허 문헌 2에 기재의 방법은, 퇴적중의 수트체(soot preform)의 균열·깨어짐 방지를 목적으로 하여, 상대 왕복 이동중, 공급 가스양이나 상대 이동 속도, 또한 더 버너와 모재와의 거리를 변화시키는 방법이지만, 상대 왕복 이동중에서의 조정이기 때문에, 되돌아오는 점에서의 퇴적양을 조정하는 것은 곤란하다.
또, 외부부착법에 있어서, 출발부재와 버너의 상대 왕복 이동의 범위에 걸쳐, 투명 유리화 후의 광섬유 모재가 길이 방향으로 안정된 코어/클래드 비를 가지고 있도록 퇴적시키는 것이 중요하다. 그렇지만, 상대 왕복 이동의 되돌아오는 점 근방은, 그 외의 부분과 비교하여 부착양의 변동이 크고, 코어/클래드 비가 일정하지 않고, 수율(yield)를 저하시키는 문제가 있었다.
본 발명은, 길이 방향으로 안정된 코어/클래드 비를 가지는 광섬유 모재가 용이하게 얻어지는 광섬유 모재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 열심히 연구한 결과, 투명 유리화 후의 코어/클래드 비가 길이 방향으로 안정되도록, 상대 왕복 이동의 되돌아오는 점에서 상대 이동을 소정의 시간 정지하고, 되돌아오는 점 근방에서의 퇴적양을 조정함으로써, 코어/클래드 비가 길이 방향으로 안정된 광섬유 모재가 얻어지는 것을 찾아내고, 되돌아오는 점에서의 정지 시간을 설정함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 광섬유 모재의 제조 방법은, 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키는 것을 특징으로 하는 것이고, 정지시키는 시간은, 3초 이상 60초 이하로 하는 것이 바람직하다.
상대 왕복 이동의 정지중, 퇴적 조건은, 연소 가스양을 감소시키거나 원료 가스양을 증가시키거나 하여 변화시키면 좋고, 또한 미리 퇴적 시간, 퇴적 중량, 또는 상대 왕복 이동 회수의 어느 하나를 설정하고, 이 설정 조건에 의해 상대 왕복 이동의 정지 시간을 연속적 혹은 스텝(step) 형상으로 변화시키는 것이 바람직하다. 또, 정지 시간을 제조중 일정하게 하여 행하여도 좋다.
상기 방법에 있어서, 퇴적 시간이 길수록, 상기 버너를 정지시키는 소정의 시간을 길게 하여도 좋다. 또, 퇴적 중량이 클수록, 상기 소정의 시간을 길게 하여도 좋다. 또, 왕복 회수가 많을수록, 상기 소정의 시간을 길게 하여도 좋다.
또, 상기의 발명의 개요는 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니고, 이러한 특징군의 서브콤비네이션(sub-combination)도 또 발명이 될 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 광섬유 모재의 제조 방법은, 상대 왕복 이동의 되돌아오는 점에서, 소정의 시간, 바람직하게는 3초 이상 60초 이하의 사이, 정지시킴으로써 되돌아오는 점 근방에 있어서도 수트(soot)의 퇴적양을 안정시킬 수가 있고, 투명 유리화하여 얻어지는 광섬유 모재의 코어/클래드(core/clad) 비를 길이 방향에 걸쳐서 용이하게 안정시킬 수가 있다.
도 1은 본 발명의 광섬유 모재의 제조에 사용한 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 실시예 3의 정지 시간 패턴(pattern)을 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
1 출발부재
2 퇴적용 버너
3 버너 가이드 기구
4 모터
5 수트체
이하, 발명의 실시의 형태를 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 청구의 범위에 걸리는 발명을 한정하는 것은 아니고, 또 실시 형태 중에서 설 명되어 있는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수이라고는 할 수 없다.
이하, 본 발명의 광섬유 모재의 제조 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 또한 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 광섬유 모재의 제조에 사용한 장치의 일례를 나타낸 것이다.
도에 있어서, 출발부재(1)는 코어 또는 코어와 클래드의 일부로 이루어지고, 미도시의 기재 지지부재에 의해 축 주위를 회전 자유롭게 지지되고, 출발부재(1)의 하방에는 퇴적용 버너(2)가 배치되고, 버너 가이드 기구(3)에 의해, 좌우로 이동 자유롭게 설치되어 있다. 또, 퇴적용 버너(2)를 이동시키는 대신에, 출발부재(1)를 길이 방향으로 이동시키는 기구를 설치하여도 좋다.
다음에, 이러한 장치를 이용한 외부부착법(OVD법)에 의한 본 발명의 광섬유 모재의 제조 방법에 대해서 설명한다.
출발부재(1)를 축 주위를 모터(4)로 회전시키면서, 퇴적용 버너(2)를 버너 가이드 기구(3)에 의해 출발부재(1)를 따라 이동시키면서, 출발부재(1)를 향해 퇴적용 버너(2)로부터 화염을 분사한다.
퇴적용 버너(2)에는, 통상, 산수소 화염 버너가 사용되고, 파이버용 원료, 예를 들면, SiCl4 등의 증기와 연소 가스(수소 가스 및 산소 가스)를 내뿜어 산수소 화염중에서의 화염 가수분해 반응에 의해 합성되는 유리 미립자(수트(soot))를 출발부재(1) 상에 퇴적시켜 수트체(5)를 형성한다.
본 발명은, 출발부재(1)를 따라 상대 왕복 이동하는 퇴적용 버너(2)의 되돌아오는 점에 있어서, 상대 왕복 이동을 소정 시간 정지시키고, 이 정지 시간중, 연소 가스 및/또는 파이버용 원료의 공급량을 변화시켜, 상대 왕복 이동의 되돌아오는 점 근방에서의 수트의 퇴적양을 변화시키는 것에 특징을 가지고 있다.
상대 왕복 이동의 되돌아오는 점 근방에서는, 그 외의 부분과 비교하여 수트의 퇴적양이 변화한다. 그래서, 그 변화양을 전망하여 되돌아오는 점에서의 연소 가스 및/또는 파이버용 원료의 공급량을 변화시킴으로써 옹이(wart), 크랙(crack), 퇴적층의 벗겨짐, 요철 등의 문제를 발생시키는 일 없이, 형상 및 코어/클래드 비가 길이 방향으로 균일한 광섬유 모재를 제조할 수가 있다.
되돌아오는 점에서의 정지 시간은, 열심히 연구한 결과, 3초 이상 60초 이하로 함으로써, 되돌아오는 점 근방에서의 퇴적양을 조정할 수 있고, 투명 유리화 후의 코어/클래드 비가 단부까지 길이 방향으로 안정된 광섬유 모재를 얻을 수 있는 것을 알았다. 또, 정지 시간이 3초 미만에서는, 시간이 너무 짧아 퇴적양에 변화를 볼 수 없다. 한편, 60초를 넘는 경우는, 이 사이의 퇴적양의 변화에 의해 생긴 수트 밀도, 퇴적양의 변동에 의해 옹이(wart), 크랙(crack), 퇴적층의 벗겨짐, 요철 등의 문제가 발생한다.
또, 되돌아오는 점에서의 정지 시간은, 제조중 일정하게 할 필요는 없고, 퇴적 시간, 퇴적 중량, 상대 왕복 이동 회수라고 하는 인자로, 연속적 또는 스텝(step) 형상으로 변화시킴으로써 효과적으로 퇴적양을 변화시킬 수가 있다. 상기 방법에 있어서, 광섬유 모재가 굵어질수록, 버너를 정지시키는 소정의 시간을 길게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 퇴적 시간이 길수록, 버너를 정지시키는 소정의 시간을 길게 하여도 좋다. 또, 퇴적 중량이 클수록, 상기 소정의 시간을 길게 하여도 좋다. 또, 왕복 회수가 많을수록, 상기 소정의 시간을 길게 하여도 좋다.
다음에, 실시예를 들어 본 발명을 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1에 나타내는 장치를 이용하여 외부부착법에 의해 광섬유 모재를 제조하였다.
출발부재(1)는 외경 30mm, 길이 1.5m의 석영 유리봉을 사용하였다. 이를 미도시의 기재 지지부재를 개재하여 모터(4)에 달아 30rpm로 회전시킴과 아울러, 퇴적용 버너(2)로 원료 공급 장치(도시를 생략)로부터 화염 형성용 가스로서 1개당 산소 가스 18L(리터)/분, 수소 가스 45L/분, 캐리어(carrier) 가스로서 산소 가스 3L/분을 보내어 넣고, 또한 유리 원료 가스 SiCl4　1.8L/분을 공급하였다.
상대 왕복 이동의 되돌아오는 점에서 트래버스(traverse)를 0∼70초간 정지하고, 상대 왕복 이동중과 동일한 가스 공급 조건으로 정지 시간중도 수트를 퇴적시켰더니, 되돌아오는 점에서의 코어/클래드 비의 변동양은, 표 1에 나타내듯이, 정지 시간 0초에서부터 정지 시간을 길게 함에 따라 코어/클래드 비의 변동이 작아지고, 정지 시간 30초에서 최소로 되고, 60초에서는 퇴적양이 너무 많아 졌기 때문에 변동이 커졌다. 또, 정지 시간 70초에서는 밀도가 너무 높아졌기 때문에 옹 이(wart)가 발생하고 깨어져 버렸다. 또, 표 1에 나타낸 코어/클래드 비의 변동양은, 투명 유리화 후의 광섬유 모재에 있어서, 코어/클래드 비의 최대치와 최소치의 차분을 표시하고 있다.
정지시간 (sec) 0 3 10 30 60 70
코어/크래드 비의 변동량 0.0098 0.0082 0.0051 0.0022 0.0044 깨어짐 발생
<실시예 2>
도 1에 나타내는 장치를 이용하여 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 광섬유 모재를 제조하였다.
출발부재(1)는 외경 30mm, 길이 1.5m의 석영 유리봉을 모터(4)에 달아 30rpm로 회전시킴과 아울러, 실시예 1과 동일한 가스 공급 조건으로 퇴적을 계속하였다.
본 실시예에 있어서는, 되돌아오는 점에서의 정지 시간을 10초로 하고, 정지 시간중의 가스의 공급 조건을, 트래버스(traverse) 중과 동일한 가스 공급 조건의 것과, 연소 가스(수소 가스와 산소 가스)를 75%로 한 시행 1과 또한 파이버 원료(SiCl4)를 1.25배로 한 시행 2로 제조하여 비교하였다.
이 결과, 밀도를 내림으로써 대상 면적의 증가에 수반하는 부착 효율 증가에 의해, 단부의 퇴적양이 증가하고, 코어/클래드 비(ratio)의 변동이 억제되었다.
정지 시간중의 공급 가스량 트래버스 중과 동일한 조건 시행 1 시행 2
코어/클래드 비 0.0051 0.0044 0.0026
<실시예 3>
도 1에 나타내는 장치를 이용하여 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 광섬유 모재를 제조하였다.
출발부재(1)는 외경 30mm, 길이 1.5m의 석영 유리봉을 모터(4)에 달아 30rpm로 회전시킴과 아울러, 실시예 1과 동일한 가스 공급 조건으로 퇴적을 계속하였다.
본 실시예에 있어서는, 도 2에 나타내듯이, 정지 시간을 일정한 10초로 하여 제조한 것과 퇴적의 진행과 아울러 정지 시간을 연속적으로 길게 하도록 변경하여 제조한 것을 비교하였다.
그 결과, 표 3에 나타내듯이, 정지 시간을 변경한 것은, 퇴적 후반에서의 퇴적 대상 면적이 커진 곳에서 정지 시간을 길게 하고 있기 때문에, 퇴적양이 10초로 일정한 것보다 많아지고, 코어/클래드 비의 변동이 억제되었다.
정지 시간 (sec) 일정 변화
코어/클래드 비 0.0051 0.0023
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재의 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다고 하는 것이 당업자에게 분명하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.
길이 방향으로 코어/클래드 비가 균일한 광섬유 모재를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키며,
    정지시키는 소정의 시간이, 3초 이상 60초 이하인 광섬유 모재의 제조 방법.
  3. 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키며,
    상대 왕복 이동의 정지중, 연소 가스양을 감소시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  4. 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키며,
    상대 왕복 이동의 정지중, 원료 가스양을 증가시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  5. 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키며,
    미리 퇴적 시간, 퇴적 중량, 또는 상대 왕복 이동 회수의 어느 하나를 설정하고, 이 설정 조건에 의해 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에 정지시키는 시간을 연속적으로 변화시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  6. 외부부착법에 의해, 출발부재 상에 이를 따라 버너를 상대적으로 왕복 이동시켜 유리 미립자를 퇴적시키고 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    버너와 출발부재를 상대적으로 왕복 이동시키고, 이 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에, 소정의 시간, 정지시키며,
    미리 퇴적 시간, 퇴적 중량, 또는 상대 왕복 이동 회수의 어느 하나를 설정하고, 이 설정 조건에 의해 상대 왕복 이동이 되돌아올 때에 정지시키는 시간을 스텝(step) 형상으로 변화시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 정지시키는 시간을 연속적으로 증가시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 정지시키는 시간을 스텝 형상으로 증가시키는 광섬유 모재의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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