KR101617567B1

KR101617567B1 - 광섬유 모재를 제조하는 방법 및 광섬유 모재

Info

Publication number: KR101617567B1
Application number: KR1020147021911A
Authority: KR
Inventors: 가츠유키 이모토; 후토시 이시이
Original assignee: 고호꾸고오교오가부시끼가이샤
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2016-05-02
Also published as: EP2821377A4; EP2821377A1; CN104114508A; US20150086784A1; KR20140121422A; CN104114508B; WO2013108806A1; JP2013147384A; JP5384679B2; EP2821377B1; US20200199008A1

Abstract

본 발명은 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드(rod)를 용기 내에 배치하고, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열하여 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법 및 광섬유 모재이다.

Description

광섬유 모재를 제조하는 방법 및 광섬유 모재{METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL FIBER MATRIX AND OPTICAL FIBER MATRIX}

본 발명은 코어부와 클래드부를 갖는 광섬유 모재에 관한 것이며, 특히 내부에 다수의 홀(hole)이나 공극 등을 갖는 특수한 구조를 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법 및 광섬유 모재에 관한 것이다.

광섬유의 기술 진보에 수반하여, 특수한 구조를 갖는 광섬유가 실현되게 되었다. 상기 특수한 구조를 갖는 광섬유로서 도 18에 도시한 것이 있다. 동일 도면 (a)의 홀 어시스트 섬유, 동일 도면 (b)의 광자 결정형 섬유, 그리고 동일 도면 (c)의 멀티코어 섬유가 있다. 이들 광섬유의 광섬유 모재는 일반적인 광섬유에 비해 복잡하고 매우 번거로운 작업과 비용이 드는 복수의 가공처리 공정을 거쳐 제조되고 있다.

즉, 상기 홀 어시스트 섬유는 우선 VAD법(기상 축 증착법: Vapor phase Axial Deposition method)으로 모재의 중심에 코어재(30)를, 그 외주(外周)에 클래드(31A)를 형성하여 제1 모재가 제조된다. 이어서, 이 제1 모재 코어(30) 외주의 클래드(31A) 내에 상기 모재의 길이 방향으로 드릴이나 초음파를 이용하여 기계 절삭함으로써 복수의 관통공(32)을 뚫어 관통공이 부착된 제1 모재로 가공한다. 그 후, 상기 관통공이 부착된 제1 모재의 세정, 탈수, 건조 공정을 거쳐 홀 어시스트 섬유 모재를 완성시키고, 이 모재를 인출(drawing)하여 홀 어시스트 섬유가 제조된다.

광자 결정형 섬유는 우선 VAD법으로 석영 유리 모재(31B)가 제조된다. 그 후, 상기에 기술한 기계 절삭에 의해 석영 유리 모재(31B) 내에 그 길이 방향으로 수십개 이상의 관통공(32)을 뚫어 관통공이 부착된 석영 유리 모재로 가공한다. 그리고, 관통공이 부착된 석영 유리 모재의 세정, 탈수, 건조, 가열 공정을 거쳐 광자 결정형 섬유 모재를 완성시키고, 이 모재를 인출하여 광자 결정형 섬유가 제조된다. 광자 결정형 섬유의 다른 제조방법으로 복수 개의 유리 세관을 다발로 묶은 것을 인출하여 섬유화하는 방법도 이용되고 있다.

멀티코어 섬유는 우선 VAD법에 의해 SiO₂ 로드(rod)로 이루어진 제1 모재(31C)가 제조된다. 이어서, 이 제1 모재(31C)에 소정의 간격을 두어 길이 방향으로 연장하는 복수의 관통공을 상기한 기계 절삭에 의해 뚫고 관통공이 부착된 모재로 가공한다. 이 공정 후, 관통공이 부착된 모재의 세정, 탈수, 건조, 가열 공정을 거쳐 상기 관통공 내에 다른 공정으로 제조하여 둔 코어 모재(301~307)를 삽입하고, 상기 코어 모재(301~307)를 관통공 내면에 융착하여 속이 찬 멀티코어 섬유 모재가 얻어진다. 그리고, 이 멀티코어 섬유 모재를 인출하여 멀티코어 섬유가 제조된다.

일본 특개 2003-040637호 공보 일본 특개 2003-342031호 공보 일본 특개 2003-342032호 공보 일본 특개 2004-339004호 공보 일본 특개 2005-263576호 공보 일본 특개 2006-044950호 공보 일본 특개 2006-069871호 공보 일본 특개 2007-072251호 공보 일본 특개 2008-310034호 공보 일본 특개 2009-149470호 공보 일본 특개 2010-173917호 공보

이와 같이 상기한 특수 구조의 광섬유는 어느 것이든 광섬유 모재의 제조 공정 단계에 있어서 복잡하고 매우 번거로운 작업과 비용이 드는 복수의 가공처리를 거치지 않으면 안된다.

아울러 난제는, 상기 가공 공정에서 광손실 요인이 부가되는 것이다. 또한 광섬유 모재의 코어경(徑), 외경의 치수를 고정밀도로 제어하는 것이 어렵다는 문제점도 있다.

홀 어시스트 섬유나 광자 결정형 섬유를 실현하기 위해서는 VAD법으로 제조한 광섬유 모재의 길이 방향으로 복수의 관통공을 정밀하게 기계적으로 뚫는 공정과, 그 관통공 내면의 연마 공정, 상기 관통공을 뚫은 모재의 탈수 공정을 하지 않으면 안된다. 멀티코어 섬유를 실현하기 위해서는 복수의 관통공을 기계적으로 뚫은 후, 이 관통공 내면의 연마 공정과 이들 관통공 내에 코어 로드재(코어 모재)를 삽입하고 상기 코어 로드재를 관통공 내면에 융착하는 융착 공정을 하지 않으면 안된다. 이들 복수 공정에는 상당한 비용이 든다.

그 다음으로 문제가 되는 것은 각 공정 중에 광손실 요인이 부가되는 것이다. 광손실 요인에는 예를 들면 관통공 내면의 거칠기에 따른 산란 손실 유인, 관통공 내면에 대한 불순물 부착에 의한 흡수 손실 유인, 코어 로드 외주에 대한 불순물 부착에 의한 흡수 손실 유인 등이 있다. 광손실 요인이 부가됨에 따라 광섬유로 한 단계에서 광손실이 증대한다.

더욱 문제인 점은 드릴이나 초음파를 이용한 기계 절삭에 의해 유리 단면부(端面部)로부터 길이 방향으로 치수 정밀도가 좋은 관통공을 뚫는 것은 용이하지 않다는 것이다. 또한, 관통공을 뚫은 후에 행해지는, 관통공 내면을 연마나 에칭함으로써 상기 관통공 치수 정밀도를 높이거나 내면의 거칠어짐을 작게 하거나 하는 작업도 매우 번거로운 절차가 든다. 요약하면, 긴 길이의 광섬유 모재의 길이 방향에 고 치수 정밀도로 면 거칠기가 작고 직선도 및 진원도가 높은 관통공을 뚫는 것은 어렵기 때문에, 저 산란 손실로 긴 길이의 광섬유를 실현하는 것은 어렵다.

이 외에, 상기 VAD법으로 제조한 홀 어시스트 섬유, 광자 결정형 섬유, 멀티코어 섬유의 광섬유 모재는 그 코어경이나 외경을 정밀도 좋게 제어하는 것이 어렵다고 하는 문제점도 있다. 이와 같이 종래의 홀 어시스트 섬유, 광자 결정형 섬유, 멀티코어 섬유의 모재에는 산란손실, 표면 거칠기, 치수 정밀도의 점에서 많은 과제가 있었다. 또한, 생산성이 매우 낮은 방법으로 제조되기 때문에 광섬유의 가격이 매우 고가로 되어 있다. 아울러, 광섬유의 외경, 코어경 및 외경과 코어경의 비, 코어 간격, 관통공의 내경, 관통공의 간격 등의 광섬유 구조 파라미터를 고 치수 정밀도로 제어하는 것이 어렵고 재현성이 낮았다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래의 다양한 과제를 해결할 수 있는 광섬유 모재를 제공하는 것이다.

본원의 제1 발명은 광섬유 모재의 제조 방법의 발명이다.

구체적으로는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 용기 내의 중심에 배치하고, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법이다.

여기에서, 「경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액」이란, 예를 들면 실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액을 말한다.

상술의 제조방법에 있어서는 상기 용기에 배치된 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 복수 개의 금속 로드를 상기 용기 내에 배치한 후, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하고,

상기 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리함으로써 상기 SiO₂ 클래드층에 복수의 홀을 형성해도 무방하다.

또한, 본 발명의 광섬유 모재의 제조방법은 상기 용기에 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 원하는 간격으로 배치한 상태에서 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재를 제조하는 방법이다.

아울러, 본 발명의 광섬유 모재의 제조방법은 금속 로드를 용기 내의 중심 및 그 둘레에 소정의 간격을 두어 복수 개 배치하고, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 SiO₂ 클래드층의 중심과 그 둘레에 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법이다.

아울러 또한, 본 발명의 광섬유 모재의 제조방법은 금속 로드를 용기 내의 중심의 둘레에 소정의 간격을 두어 복수 개 배치하고, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 SiO₂ 클래드층의 중심 둘레에 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법이다. 이 제조방법에서는 상기한 제조방법과 달리, 얻어진 광섬유 모재의 클래드층 중심에 홀이 없다.

또한, 본 발명의 광섬유 모재의 제조방법은 외형 및 내단면(內斷面)이 원형인 제1 용기 내의 중심에, 외형이 원형이며 내단면이 사각형, 또는 외형이 사각형이며 내단면이 원형이고 내단면이 외형에 근접하는 근접부를 적어도 3개 갖는 제2 용기를 배치하고, 상기 제2 용기 내의 중심에 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 배치하며, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 제1 용기와 상기 제2 용기 사이, 및 상기 제2 용기 내에 주입하고, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 제1 용기 및 상기 제2 용기를 탈리하며, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 광섬유 모재를 제조하는 방법이다.

본원의 제2 발명은 광섬유 모재의 발명이다.

구체적으로는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와, 그 외주를 덮는 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재로서, 상기 SiO₂ 클래드층은 액체 상태로부터 고화하여 형성된 층이며, 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주면과 상기 SiO₂ 클래드층이 밀착하고, 이들 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상기 SiO₂ 클래드층의 계면의 표면 거칠기가 0.2㎛보다도 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유 모재에는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 SiO₂ 클래드층에 배치된, 형틀에 의해 형성된 복수의 홀을 갖는 것도 포함된다.

또한, 본 발명의 광섬유 모재는 SiO₂ 클래드층의 중심 및 그 둘레에 소정의 간격을 두어 배치된 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재로서, 상기 홀이 형틀에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 광섬유 모재는 SiO₂ 클래드층의 중심의 둘레에 소정의 간격을 두어 배치된 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재로서, 상기 홀이 형틀에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 광섬유 모재에서는 상술한 광섬유 모재와 달리 SiO₂ 클래드층의 중심에는 홀을 가지지 않는다.

상술한 상기 홀은 예를 들면 금속 로드를 형틀로 형성되며, 상기 홀의 내면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 SiO₂ 클래드층 내에 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 배치된 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재로서, 상기 SiO₂ 클래드층은 액체 상태로부터 고화하여 형성된 층이며, 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주면과 상기 SiO₂ 클래드층이 밀착하고, 이들 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상기 SiO₂ 클래드층의 계면의 표면 거칠기가 0.2㎛보다도 작은 것을 특징으로 한다.

상기 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재에서는 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 적어도 하나는 다른 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 굴절률 분포가 상이하도록 하면 좋다.

또한, 상기 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재에서는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 중심이, 굴절률을 높이기 위한 첨가물과 희토류 원소를 첨가한 SiO₂ 유리층으로 이루어지고, 상기 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 적어도 하나에 첨가되는 희토류 원소의 종류 및/또는 첨가량이, 다른 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상이하도록 하여도 무방하다.

아울러, 본 발명의 광섬유 모재는 SiO₂ 클래드층의 외주면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 광섬유 모재는 SiO₂ 클래드층이, 경화성 수지를 포함한 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 자기 경화 반응에 의해 고화시키고, 건조, 염소 기체 중에서 가열한 것을 특징으로 한다.

아울러 또한, 본 발명의 광섬유 모재는 SiO₂ 클래드층의 외형 형상이 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 외형상이 원형이며 중공(中空) 단면이 원형 또는 사각형인 SiO₂ 유리관의 상기 중공 단면에 적어도 3개소에서 접하도록 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 배치된 광섬유 모재로서,

상기 SiO₂ 유리관 내면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 광섬유 모재는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가, 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된, 상기 첨가물을 첨가하지 않은 SiO₂층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러 또한, 본 발명의 광섬유 모재는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가,

굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된, F를 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 F를 첨가한 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된 상기 첨가물 및 F 중 어느 것도 첨가하지 않은 SiO₂ 유리층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 광섬유 모재는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과 그 외주를 덮는 SiO₂ 박층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 광섬유 모재는 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층에, 추가로 희토류 원소를 첨가하면 좋다.

본 발명에 관한 제조방법에서는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 용기 내의 중심에 배치한 상태에서 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하고, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기를 탈리하며, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재가 얻어진다. 본 발명의 제조방법에 의하면 상기 용기의 크기(원형 용기의 경우는 그 내경 및 길이(높이))를 크게 해 둠으로써 용이하게 큰 구경(大口徑)의 광섬유 모재를 실현할 수 있으며, 이로써 긴 길이의 광섬유를 얻을 수 있다.

게다가, 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 유리 원료 액체가 액체 상태로 접하여 고화함으로써 SiO₂ 클래드층이 형성되므로 상기 로드의 외주면과 상기 SiO₂ 클래드층이 밀착하며 또한, 상기 로드의 외주에 균일한 성분의 SiO₂ 클래드층을 두껍게 형성할 수 있다. 또한, 이에 따라 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주와 SiO₂ 클래드층의 계면을 매우 매끄럽게 할 수 있어 이 계면에서의 산란 손실이 매우 작은 광섬유를 실현할 수 있다.

아울러 본 발명에 의하면, 내면이 경면(鏡面) 연마되어 표면 거칠기가 0.2㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛ 내지 0.03㎛인 스테인리스제 용기를 이용함에 따라, SiO₂ 클래드층의 외주면의 표면 거칠기를 0.4㎛ 이하의 매우 매끄러운 상태로 할 수 있다. 또한, SiO₂ 클래드층의 외형 형상을 용기의 내형 형상으로 고 치수 정밀도로 실현할 수 있어 고 치수 정밀도로 유지된 광섬유 모재를 실현할 수 있으며 또한 진직도(眞直度)와 진원도(眞圓度)가 좋은 광섬유 모재를 제조할 수 있다. 따라서, 이 광섬유 모재를 인출하여 얻어지는 광섬유는 그 기계적 강도, 치수 정밀도가 매우 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하여 고화시킨 후, 그 고화체를 고온 가열하면 상기 고화체는 고온가열 전의 약 82%로 수축하는 것이 실험적으로 알려져 있으므로 이 수축률(18%(100-82)%)을 고려하여 광섬유 모재의 외경을 설계하면 좋다. 또한, 고화체가 수축해도, 얻어지는 광섬유 모재(SiO₂ 클래드층)의 외주면은 경면 상태를 유지한 채로 있게 된다.

또한, 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 상기 유리 원료 용액이 액체 상태로 접하여 고화함에 따라 균일한 성분의 SiO₂ 클래드층이 형성되므로 산란 손실이 매우 작은 광섬유를 실현할 수 있다. 이와 같이, 광섬유 모재의 내면, 외면을 경면 상태로 형성할 수 있으며, 게다가 외경, 코어경 등의 구조 파라미터를 설계한 바대로 고 치수 정밀도로 실현할 수 있다. 또한 광섬유 모재의 길이도 용기의 길이를 바꿈에 따라 20cm 정도로부터 100cm 정도 길이인 것도 용이하게 실현할 수 있다. 이른바 초대형 크기의 광섬유 모재를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 용기의 형상을 바꾸는 것만으로 광섬유 모재의 외형을 고 치수 정밀도로 원형, 사각형 또는 다각형과 같은 원하는 형상으로 용이하게 실현할 수 있으므로 다양한 용도(통신용, 의료용, 조명용, 가공용, 에너지 전송용 등)에 적합한 광섬유를 실현할 수 있다.

또한, 용기에 배치된 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 복수 개의 금속 로드를 상기 용기 내에 배치하고, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하고, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 용기 및 금속 로드를 탈리한 후, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 상기 SiO₂ 클래드층에 복수의 홀을 형성하는 광섬유 모재를 얻을 수 있다. 즉, 상기 홀은 금속 로드를 형틀로 하는 형틀 가공에 의해 형성된다. 표면이 충분히 경면 연마되어 경면 상태(표면 거칠기가 0.03㎛ 이하)로 치수 정밀도가 높고, 진직도와 진원도가 우수한 둥근 금속 로드를 이용하면 내면이 경면 상태인 홀이 복수 개 설치되어 있는 광섬유 모재를 얻을 수 있다. 이와 같이, 홀 내면의 표면 거칠기가 매우 적으므로 저 산란 손실의 홀 어시스트 섬유나 광자 결정 섬유의 광섬유 모재를 실현할 수 있다. 또한, 금속 로드의 표면 거칠기가 0.03㎛ 이하인 경우, 얻어진 광섬유 모재의 홀 내면의 거칠기는 0.4㎛ 이하였다. 또한, 고 치수 정밀도, 고 진직도, 고 진원도의 내형, 적절한 간격의 홀을 갖는 광섬유 모재를 얻을 수 있으므로 우수한 광학 특성(컷오프 파장, 모드 필드 직경, 개구수(numerical aperture), 제로 분산 파장 등)을 갖는 광섬유를 재현성 좋게 얻을 수 있다.

상술한 방법 중 한가지 더 특징은 관통공을 정밀하게 기계적으로 뚫는 공정과 그 관통공 내면의 연마 공정이 전혀 없다는 것이다. 즉 종래와 같이 드릴로 유리 내에 관통공을 뚫은 경우의 관통공 내의 표면 거칠기는 평균으로 15㎛ 정도, 최대 거칠기는 17㎛ 정도이다. 이러한 표면 거칠기의 관통공 내면을 이후에 연마해도 평균으로 4㎛ 정도, 최대로 6㎛ 정도로 하는 것이 고작이었다. 게다가 상기 관통공의 진직도와 진원도도 상기 관통공이 길어지면 질수록 나쁘게 된다는 것이 알려져 있어 그로 인해, 얻어지는 광섬유의 광학 특성에 악영향을 미치고 있었다. 이상의 점에서도 알 수 있듯이 본 발명에서는 간이한 공정으로, 또한 닫혀진 계(외부로부터의 손실 요인이 혼입되지 않은 계)에서 고성능의 특성을 갖는 홀 어시스트 섬유나 광자 결정 섬유의 모재를 실현할 수 있다.

용기 내의 중심에 배치된 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 복수 개의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 배치하면 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주와 SiO₂ 클래드층의 계면에서의 불필요한 산란 손실을 획기적으로 저감한 멀티코어 섬유 모재를 초 저 산란 손실로 실현할 수 있다. 또한, 멀티코어 섬유 내의 코어 형상, 코어 간격, 섬유의 외형을 고 치수 정밀도로 유지한 상태에서 실현할 수 있다고 하는 이점도 있다. 이들을 고 치수 정밀도로 실현할 수 있는 것은 멀티코어 섬유끼리를 접속하는 경우, 또는 멀티코어 섬유의 단면에 커넥터를 접속하는 경우에 매우 유리하게 된다.

종래의 제조방법에서는 관통공을 기계적으로 뚫는 공정과, 그 후에 그 관통공의 내면의 연마 공정을 거쳐 그들의 관통공 내에 코어 로드 재료를 삽입하는 공정, 또 그 후에 관통공의 극간과 코어 로드재를 고온에서 가열하여 속이 찬 모재로 하기 위한 융착 공정이 필요하였지만, 본 발명에서는 이들 공정이 불필요하다는 큰 특징이 있다.

또한, 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 적어도 하나는 다른 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 굴절률 분포를 상이하게 함으로써 멀티코어 섬유 내 코어 중 적어도 하나는 전송 상태를 상이하게 하여 전송시킬 수 있다. 아울러, 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 SiO₂ 클래드층의 비굴절률 차를 크게 함으로써 복수의 코어를 접근하여 배치시킬 수가 있으므로 보다 섬유의 설계 자유도가 넓어지고 한층 더 대용량 정보 전송이 가능하게 된다.

또한, 용기 내의 중심과 그 둘레에 표면이 충분하게 경면 연마되어 경면 상태(표면 거칠기가 0.03㎛ 이하)로 치수 정밀도가 높고, 진직도와 진원도가 우수한 둥근 금속 로드를 배치한다. 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액(경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액)과 경화제를 용기 내에 주입하고 자기 경화 반응에 의해 고화 후에 상기 금속 로드와 용기를 탈리한다. 그 후, 상기 고화체의 건조, 고온 가열에 의해 SiO₂ 클래드층 내의 중심 및 그 외주에 소정 간격을 두어 내면이 경면 상태(금속 로드의 표면 거칠기가 0.03㎛ 이하의 경우, 얻어진 광섬유 모재의 홀 내면의 표면 거칠기는 0.4㎛ 이하 정도였다)의 홀이 복수 개 설치되어 있는 광섬유 모재를 얻을 수 있다. 이로 인해, 산란 손실이 매우 적고, 치수 정밀도, 손실 이외의 광학 특성(컷오프 파장, 모드 필드 직경, 개구수, 제로 분산 파장 등)이 우수한 광자 밴드 갭형 섬유 모재를 얻을 수 있다.

또한, 외형 및 내단면이 원형인 제1 용기 내의 중심에, 외형이 원형이며 내단면이 사각형, 또는 외형이 사각형이며 내단면이 원형이고 내단면이 외형에 근접하는 근접부를 적어도 3개 갖는 제2 용기를 배치하고, 상기 제2 용기 내의 중심에 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 배치하며, 경화성 수지를 포함한 클래드층용 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 상기 제1 용기와 상기 제2 용기 사이 및 상기 제2 용기 내에 주입한다. 그리고, 상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 제1 용기 및 상기 제2 용기를 탈리한다. 그 후, 상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 외형상이 원형이며 중공 단면이 원형 또는 사각형인 SiO₂ 유리관의 상기 중공 단면에 적어도 3개소에서 접하도록 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 배치된 광섬유 모재를 얻을 수 있다. 이 방법으로는 내면이 경면 연마되어 표면 거칠기가 0.2㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛ 내지 0.03㎛인 스테인리스제의 제1 용기 및 제2 용기를 이용함으로써 SiO₂ 유리관의 외주면 및 내면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 광섬유 모재를 얻을 수 있다.

또한, 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를, 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된, 상기 첨가물을 첨가하지 않은 SiO₂층으로 구성하면 개구수가 높은 광섬유 모재를 얻을 수 있다. 이러한 광섬유 모재는 상기 다양한 용도에 이용할 수 있다.

또한, 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과 그 외주를 덮는 SiO₂ 박층으로 구성하거나, 또는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된 F를 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 F를 첨가한 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된 상기 첨가물 및 F 중 어느 것도 첨가하지 않은 SiO₂ 유리층으로 구성하면, 코어와 클래드의 굴절률차가 큰 광섬유 모재를 실현할 수 있다. 또한, 이와 같이 굴절률 차를 크게 할 수 있다면 멀티코어 섬유를 실현하는 경우에 각각의 코어 내를 전반(傳搬)하는 빛 끼리의 간섭이 작으며, 즉, 크로스토크(crosstalk)가 작은 멀티코어 섬유를 실현할 수 있다. 또한, F를 첨가한 SiO₂ 유리층을 설치함으로써 각각의 코어 간격을 좁혀 배치시켜 보다 많은 코어를 설치할 수 있으며, 한 개의 멀티코어 섬유로 보다 대용량의 정보를 전송시킬 수 있다.

또한, 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층에 추가로 희토류 원소를 첨가하면 섬유형 광증폭기나 레이저 등의 기능성 섬유를 얻을 수 있다. 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층에 첨가하는 희토류 원소의 종류, 첨가량을 바꿈에 따라 성능이 상이한 기능성 섬유를 실현할 수 있다. 특히, 멀티코어 섬유에서는 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 굴절률을 높이기 위한 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층에 첨가하는 희토류 원소의 종류, 첨가량을 바꿈에 따라 증폭도, 파장 등이 상이한 광증폭기, 레이저를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 1에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 측면도(b)이다.
도 2는 광섬유 모재의 제조 공정을 나타내는 플로차트이다.
도 3은 광섬유 모재 제조 중의 성형 금형 용기의 정면도(a), 횡단면도(b)이다.
도 4는 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 2에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 측면도(b)이다.
도 5는 광섬유 모재 제조 중의 성형 금형 용기의 정면도(a), 횡단면도(b)이다.
도 6은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 3에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 측면도(b)이다.
도 7은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 4에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 측면도(b)이다.
도 8은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 5에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 측면도(b)이다.
도 9는 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 6에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 6에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 굴절률 분포(b), (c)이다.
도 11은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 7에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 다른 예의 정면 단면도(b)이다.
도 12는 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 8에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도이다.
도 13은 광섬유 모재 제조 중의 성형 금형 용기의 정면도(a), 횡단면도(b)이다.
도 14는 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 9에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도이다.
도 15는 광섬유 모재 제조 중의 성형 금형 용기의 정면도(a), 횡단면도(b)이다.
도 16은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 10에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도이다.
도 17은 본 발명의 광섬유 모재의 실시예 11에 관한 광섬유 모재의 정면 단면도(a), 굴절률 분포(b)이다.
도 18은 종래 섬유의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 몇몇 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1에 본 발명의 광섬유 모재의 제1 실시예를 나타낸다.

동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재의 측면도이다. 이 광섬유 모재(1)는 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 SiO₂계 유리 로드(2)(이하, 유리 로드(2)로 명명)와, 그 외주를 덮는 SiO₂ 클래드층(4)으로 이루어진다. 유리 로드(2)의 중심부는 GeO₂를 5중량% 내지 25중량%의 범위로 첨가한 SiO₂ 유리층(2a)으로 이루어지며, 외주부는 SiO₂ 유리층(3)으로 이루어진다. 유리 로드(2)가 본 발명의 방법에 따라 형성되어 있다.

상기 SiO₂ 클래드층(4)은 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액과 경화제를 금속 용기 내에 주입하고 자기 경화 반응에 의해 고화 후에 상기 용기를 탈리하며, 그 후에 상기 고화체의 건조, 고온 가열에 따라 얻어진다. 도 1(a)의 부호 5는 유리 로드(2)와 SiO₂ 클래드층(4)의 계면을 나타내고 있으며, 본 실시예에서는 이 계면이 매우 매끄럽게 형성되어 있다는 것이 특징이다. 즉, 유리 로드(2)의 외주에 석영 유리 용액이 액체 상태로 접하여 고화해서 SiO₂ 클래드층(4)이 형성된다. 따라서, 유리 로드(2)의 외주에 SiO₂ 클래드층(4)이 균일하게 형성되어 산란 손실이 매우 작은 광섬유를 실현할 수 있다. 도 1(a)의 부호 6은 광섬유 모재(1)의 외주부(외주면)를 가리키고 있다. 이 외주부(6)의 직경을 금속 용기의 형상에 따라 정밀하게 제어할 수 있는 것이 본 실시예의 특징이다.

본 실시예의 광섬유 모재(1)의 구체적인 제조 방법을 도 2에 나타낸다. 또한, 광섬유 모재(1)의 제조용 금속 용기 구조를 도 3에 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 금속 용기(7)는 내면(8)이 경면 연마되어 표면 거칠기가 0.01㎛ 내지 0.03㎛인 스테인리스제 원통상 용기이다. 금속 용기(7)는 내경 Do: 152mm, 길이 Lo: 488mm이다. 상기 금속 용기(7) 내에 주입한 액(9)을 고화시킨 후에 상기 고화체를 꺼낼 수 있도록 반할(半割) 구조로 되어 있다. 또한, 금속 용기(7)는 바닥이 부착되어 있으며, 도시하지 않은 윗 덮개를 가지고 있다.

이러한 금속 용기(7)의 중심에 VAD법으로 제조한 직경 Dc가 12mm인 제1 모재를 배치한다. 이 제1 모재는 중심부에 GeO₂를 5중량% 내지 25중량% 범위로 첨가한 상기 유리 로드(2)에 상당한다. 그 후, 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액과 경화제를 혼합한 액(9)을 상기 금속 용기(7) 내에 주입하고 자기 경화 반응에 의한 고화 후에 상기 금속 용기(7)를 탈리하며, 그 후의 상기 고화체의 건조, 염소 기체 중에서의 고온 가열에 따라 도 1의 광섬유 모재(1)를 얻었다. 여기에서, 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액은 입경이 2㎛ 이하(바람직하게는 1㎛ 이하)인 실리카 분말을 분산제(테트라메틸암모늄히드록시드 용액)와 증류수의 혼합액에 넣은 것을 이용하였다. 이는 고화체의 건조 및 염소 기체 중에서의 고온 가열에 의한 유리화 시의, 고화 전의 크기에 대한 수축률을 18%((100-82)%) 정도로 억제하기 위함 및 유리화 시의 깨짐이나 균열의 발생을 억제하기 위함이다. 경화성 수지로는 액체 수지인 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르(polyglycerol polyglycidyl ether, PGPE, 데나콜 EX512(나가세켐텍스(주))를 이용하였다. 경화제로는 트리에틸렌테트라민(CAS No. 112-24-3)을 이용하였다. 그리고, 상기 수축률(18%)을 얻기 위하여 상기 재료의 조합량(중량%)을 실리카 분말 87%, 증류수 21.2%, 분산제 2.7%, 경화성 수지 10.1%로 하였다. 이와 같이 실리카 분말의 조합량을 많이 함에 따라 본 실시예에서는 유리화 시의 수축률을 낮게 할 수가 있으며, 깨짐이나 균열을 없게 할 수가 있었다. 그리고 CH기나 OH기 등의 불순물의 양을 저감할 수 있었다.

이러한 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액을 이용하면, 졸겔법에서 이용하고 있는 유기 옥시 실란(예를 들면, 테트라에톡시실란) 용액과 순수(純水)에 의한 가수분해 반응에 의한 석영 유리의 제작과 비교하여 형상의 제어가 매우 용이하며, 깨짐이나 균열 발생이 거의 없다. 졸겔법은 가수분해 반응으로 석영 유리가 얻어지기 때문에 석영 유리의 생성율이 낮고, 모재의 지름 방향 및 축 방향의 수축률이 크게 상이하다. 따라서, 유리화 시에 깨짐이나 균열이 발생한다. 대형 모재에서는 깨짐이나 균열 발생은 큰 문제가 되기 때문에 대형 모재를 실현할 수가 없다. 또한, 졸겔법에서는 1일 이상 장시간에 걸쳐 가수분해 반응을 시키지 않으면 깨짐이나 균열이 일어나기 쉽다. 또, 깨짐이나 균열의 발생을 억제하기 위해서는 10일 이상의 장시간에 걸쳐 건조 및 고온 가열시킬 필요가 있다.

거기에 비해서 본 실시예의 방법에서는 실리카 분말을 상기 혼합액을 이용하여 고화시키고 있으므로 지름 방향 및 축 방향의 수축률이 거의 변하지 않고 깨짐이나 균열의 발생이 거의 없다. 그로 인해 졸겔법의 1/10 이하의 시간으로 고화시킬 수 있다. 건조도 50℃ 내지 120℃의 저온에서 1/2 이하의 시간으로 충분하다. 또한, 금속 용기에 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액을 넣기 전에 상기 용액을 진공탈법(眞空脫法)함으로써 고화한 유리 모재 내에 공극의 혼입이 거의 없어진다.

고온 가열은 유리 모재 내의 불필요한 물질을 증발, 제거하기 위하여 1300℃ 내지 1500℃의 범위에서 염소 기체 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 또한 졸겔법으로는 CH기, Si-H기, OH기 등이 대량으로 포함되므로 그 제거가 매우 어렵고 광통신으로 사용하는 파장 대에서 손실 증대의 요인이 되고 있어 저 손실 광섬유를 실현하는 것은 어렵다. 이에 대하여 본 발명의 방법에서는 후술하는 바와 같이 CH기, Si-H기, OH기에 의한 손실은 거의 없다.

상술한 바와 같이, 고화체의 유리화에 의한 수축률은 약 18%인 점에서, 본 실시예에서는 외경 125mm, 길이 400mm, 코어경 10mm의 유리화한 광섬유 모재(1)가 얻어졌다. 이 광섬유 모재(1)의 외형 변동은 0.5% 이하이며, 또한 광섬유 모재(1)의 표면 거칠기는 0.1㎛ 이하였다. 이는 내면(8)이 경면 연마되어 표면 거칠기가 0.01㎛ 내지 0.03㎛의 스테인리스제의 금속 용기(7)를 이용하여 광섬유 모재(1)를 제조한 점에 기인한다. 광섬유 모재(1)의 외형의 균일성은 형상이 균일한 광섬유를 실현하는 데 매우 효과적이다. 또한, 광섬유 모재(1)의 표면 거칠기가 작은 것은 광섬유의 기계적 강도를 향상시키는 데 매우 효과적이다. 아울러, 광섬유의 구조 파라미터(코어경, 외경 등)를 정확하게 설정할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 유리화에 의해 고화체는 지름 방향 및 축 방향으로 거의 동일하게 약간 축소만 된 것이므로 광섬유 모재(1)(즉 광섬유)의 구조 파라미터의 설계가 용이하다.

상기 광섬유 모재(1)를 고온 전기로 내에 원하는 속도로 보내면서 인출하여 외경이 125㎛, 코어경이 10㎛인 광섬유를 얻었다. 본 실시예의 방법으로는 약 800km 길이의 광섬유를 얻을 수 있지만, 여기에서는 실험이기 때문에 약 10km 길이의 광섬유를 얻어 이 광섬유에 대하여 산란 손실을 측정하였다.

그 결과, 파장 1.55㎛에서 0.23dB/km의 손실이 있었다. 그 손실의 내역을 조사한 바, 레일리 산란(Rayleigh scattering) 손실이 0.14dB/km, 구조 불규칙에 의한 산란 손실이 0.02dB/km, 적외부, 자외부에서의 고유 광 흡수와 불순물에 의한 광 흡수가 0.07dB/km였다. 이와 같이 구조 불규칙에 의한 산란 손실이 매우 낮다고 하는 결과는 유리 로드(2)와 SiO₂ 클래드층(4)의 계면(5)이 균일하게 형성된다고 하는 본 발명의 특징을 뒷받침하는 결과였다.

또한 본 실시예에서는 광섬유 모재의 외형 치수를 금속 용기의 치수로 용이하게 제어할 수 있다고 하는 특징도 가진다.

아울러, 광섬유 모재의 제조 방법의 하나로 졸겔법이 있다. 졸겔법에서는 액체상의 원료 물질(졸)을 금형 용기에 주입하여 겔 상태를 만든 후에 건조·소결하고 유리화하여 광섬유 모재를 제조한다. 액체상 원료 물질을 금형 용기에 주입하는 점에서 상기한 본 실시예에 관한 제조 방법과 유사하다. 그러나, 본 실시예의 제조 방법에서는 고화한 건조체의 유리화 시의 크기가 지름 방향 및 축 방향의 양쪽 모두 유리화 전의 약 82%(수축률은 18%)인 점에 비하여, 졸겔법에서는 건조·소결에 의한 유리화 시의 크기가 지름 방향과 축 방향으로 극단적으로 상이하여 30% 내지 60%의 차가 있다. 따라서, 졸겔법에서는 광섬유 모재에 깨짐이나 균열이 발생하기 쉬워, 대형 모재의 제조는 어렵다. 이 때문에 치수 정밀도의 점에서 본 실시예의 제조 방법보다도 열등하다.

또한 졸겔법에서는 통상, 오르토규산테트라메틸(TMOS)이나 오르토규산테트라에틸(TEOS)을 물과 반응시켜 실리카겔로 한다. 이 반응에서는 실리카겔 내에 히드록시기(OH기)가 포함되어 버린다. 실리카겔을 건조·소결하여 유리화할 때까지의 과정에서 히드록시기를 제거하는 것은 어렵기 때문에 졸겔법에 의해 얻어진 광섬유 모재는 히드록시기를 포함하며, 이 모재로부터 만들어진 광섬유는 손실이 크게 된다.

이에 대하여, 본 실시예의 제조 방법에서는 상기한 바와 같이 광섬유 모재에 히드록시기가 포함되는 것이 없어 광섬유의 흡수 손실을 작게 억제할 수 있다. 그 외에 CH기, Si-H기에 의한 손실이 없는 것도 확인할 수 있었다. 따라서, 본 실시예에 의하면 졸겔법에서는 실현이 곤란한 양호한 광섬유를 얻을 수 있다.

실시예 2

도 4에 본 발명의 광섬유 모재의 제2 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재의 측면도이다.

이 광섬유 모재(1A)는 큰 구경의 광섬유 모재의 실시예이다. 이는 도 5에 나타내는 금속 용기를 이용하여 제조하였다. 광섬유 모재(1A)의 유리 로드(2)는 중심에 굴절률을 높이는 GeO₂ 첨가물을 첨가한 SiO₂층(2a)을 갖고, 그 외주에 F를 첨가한 SiO₂층(10), 또 그 외주에 F를 첨가하지 않은 SiO₂ 유리층(3)을 갖는다. 이 유리 로드(2)의 외주에 도 5의 금속 용기(7)를 이용하여 SiO₂ 클래드층(4)을 형성하였다.

금속 용기(7)는 내면이 경면 연마되어 표면 거칠기가 0.01㎛ 내지 0.03㎛인 스테인리스제의 용기이다. 이 금속 용기(7) 내의 중심부에 상기 구조의 유리 로드(2)에 상당하는 제1 모재를 배치하고, 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 SiO₂의 유리 원료 용액과 경화제를 혼합한 액(9)을 상기 용기(7) 내에 주입한다. 액(9)이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후에 고화체로부터 금속 용기(7)를 탈리하고, 상기 고화체의 건조, 염소 기체 중에서의 고온 가열을 거쳐 SiO₂ 클래드층(4)이 형성된다. 이 광섬유 모재(1A)의 특징은 유리 로드(2)와 SiO₂ 클래드층(4)의 비굴절률 차를 크게 할 수 있다는 점, 큰 구경으로 할 수 있다는 점과 저 산란 손실, 고 치수 정밀도, 고 기계강도, 긴 길이의 광섬유를 제조할 수 있다는 점이다.

실시예 3

도 6에 본 발명의 홀 어시스트 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재의 측면도이다. 이 광섬유 모재(1B)는 실시예 1에 나타낸 제1 모재(유리 로드(2))와, 금속 용기(7)(도 3 참조)와, 도시하지 않은 복수 개의 스테인리스제 금속 로드(표면 거칠기가 0.03㎛ 이하)를 이용하여 제조된다. 우선, 금속 용기(7)의 중심에 제1 모재를 배치하고, 그 외주에 소정의 간격을 두어 복수 개의 스테인리스제 금속 로드를 배치한다. 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액과 경화제의 혼합액(9)을 금속 용기(7) 내에 주입한다. 혼합액(9)이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후에 상기 고화체로부터 금속 로드와 금속 용기(7)를 탈리하고, 그 후, 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다. 이에 따라, 중심에 유리 로드(2)를 갖고 그 외주의 SiO₂ 클래드층(4) 내에 소정의 간격을 두어 8개의 홀(11)이 설치된 광섬유 모재(1B)가 얻어진다.

이 광섬유 모재(1B)의 특징은 홀(11)의 진원도, 진직도, 치수 정밀도가 어느 것이든 높다는 점, 홀(11) 간격의 치수 정밀도를 높게 할 수 있다는 점, 홀(11) 내의 표면 거칠기를 0.1㎛ 이하로 할 수 있다는 점이다. 또한, 광섬유 모재의 구조 파라미터인 코어경, 외경, 홀경을 고 치수 정밀도로 실현할 수 있다는 점이다. 또한, 광섬유 모재의 진직도, 진원도, 치수 정밀도를 높게 할 수 있다는 점이다. 또, 홀의 내면의 표면 거칠기를 0.1㎛ 이하로 억제할 수 있었다는 점에 의해 광섬유의 저 산란 손실 특성을 실현할 수 있다는 점이다. 특히, 홀 내면의 표면 거칠기를 0.1㎛ 이하로 억제한다는 점에서 작은 굽힘(굽힘 반경＜5mm)에 대한 산란 손실의 증가량을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시예의 최대 특징은 종래와 같이 기계 절삭에 의해 관통공을 뚫을 필요가 없다는 점이다. 따라서, 내면 거칠기가 매우 작은 홀을 형성할 수 있다. 게다가, 상술한 바와 같이 유리화 시의 수축률이 낮기 때문에 홀도 약간 수축할 뿐이다. 따라서, 홀의 내경, 홀 간격을 설계대로 제조할 수 있다. 이는 원하는 광학 특성을 재현성 좋게 실현하는 데 매우 유리하다.

실시예 4

도 7에 본 발명의 광자 밴드 갭형 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재의 측면도이다. 이 광섬유 모재(1C)는 실시예 1에 나타낸 제1 모재 대신에, 표면이 충분히 경면 연마된 경면 상태(표면 거칠기가 0.03㎛ 이하)이며, 치수 정밀도가 높고, 진직도와 진원도가 우수한 둥근 금속 로드를 이용하여 제조된다.

우선, 상기 금속 로드를 금속 용기의 중심부에 배치하고, 그 금속 로드의 둘레에 상기 금속 로드보다도 가는 금속 로드(이하, 「제2 로드」로 명명)를 복수 개, 소정의 간격을 두어 배치한다. 이들 복수 개의 제2 로드도 상기 금속 로드와 동일하게 표면이 충분히 경면 연마된 경면 상태(표면 거칠기가 0.03㎛ 이하)이며, 치수 정밀도가 높고 진직도와 진원도가 우수하다. 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 석영 유리 용액과 경화제를 용기 내에 주입하여 자기 경화 반응에 의해 고화한 후에 상기 고화체로부터 금속 로드 및 제2 로드와 금속 용기를 탈리한다. 그 후에 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다.

이상에 따라 중심에 홀(12)을 갖고, 그 외주의 SiO₂ 클래드층(4) 내에 소정 간격을 두어 복수의 홀(11)이 배치된 광섬유 모재(1C)가 얻어진다. 또한, 실제로 제조한 광섬유 모재(1C)의 홀(12) 내면의 표면 거칠기는 0.2㎛ 이하 정도였다. 또한, 홀(11) 내면의 표면 거칠기는 0.1㎛ 이하 정도였다.

이와 같이, 광섬유 모재(1C)는 중심부의 홀(12) 내의 표면 거칠기가 매우 작으므로 쓸모없는 방사 손실을 발생하지 않도록 광신호를 홀(12) 내에 가두어서 저 손실로 전송할 수 있으며 또한 산란 손실도 매우 작게 할 수 있다. 따라서, 광학 특성이 우수한 광자 밴드 갭형 섬유 모재가 된다.

또한, 상기 방법에서 얻어진 SiO₂ 클래드층(4) 내에는 CH기, OH기, 천이금속 등의 불순물이 거의 포함되지 않으므로 광섬유 모재의 산란 손실을 보다 한층 작게 할 수 있다.

아울러, 도시하지는 않았지만 광섬유 모재(1C)의 중심부의 홀(12)을 속이 차도록 한 광자 결정형 섬유 모재를 제조하고, 이를 인출하여 광섬유를 제조하였다. 이 광섬유의 구조는 외경이 123㎛, 홀(11)의 수가 40개, 홀(11)의 지름이 3㎛, 홀(11)의 간격이 5.9㎛이다. 홀(11) 내면의 표면 거칠기는 평균으로 0.2㎛ 이하, 외면의 표면 거칠기는 0.2㎛ 이하이다. 또한, 파장 1.55㎛에서의 손실은 0.8dB/km, 파장 1.31㎛에서의 손실은 1.2dB/km, 파장 1.07㎛에서의 손실은 2dB/km이며, 통신용 파장대 전체에서 저 손실이었다.

상술의 「손실」의 내역은 광섬유 재료 고유의 손실(자외흡수 손실, 적외흡수 손실), 광섬유 재료 고유의 산란 손실(레일리 산란, 브릴리안 산란, 라만 산란), 작성 프로세스에 기인하는 흡수 손실(불순물, OH기, 산소 결함에 의한 흡수 손실), 구조 불규칙에 의한 산란 손실로 이루어진다. 재료 고유의 손실 및 산란 손실은 VAD법으로 제조한 종래의 광섬유와 본 실시예의 광섬유가 거의 다르지 않기 때문에 상기 광섬유가 저손실 특성을 나타낸다고 하는 결과로부터 SiO₂ 클래드층 내에 CH기, Si-H기가 거의 없으며, OH기도 매우 적다는 점 및 구조 불규칙에 의한 산란 손실이 낮다는 점이 실증되었다. 또한, 저 산란 손실 특성인 점에서 홀 내면의 표면 거칠기가 작다는 것도 검증할 수 있었다.

게다가 본 실시예는 종래의 제조 방법에 비하여 압도적으로 저 가격으로 재현성 좋고 제조하기 쉽게, 고 치수 정밀도 구조의 광자 결정형 광섬유를 실현할 수 있다고 하는 이점이 있다. 아울러, 본 실시예에서는 광 섬유의 분산값, 제로분산 파장 등의 광학 특성도 정밀도 좋게 제어하여 제조할 수 있다.

실시예 5

도 8에 본 발명의 광자 결정형 광섬유 모재의 다른 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재의 측면도이다. 이 광섬유 모재(1D)는 다음과 같이 하여 얻어진다. 우선, 둥근 금속 용기의 중심부에 실시예 1에서 기술한 제1 모재를 배치하고, 그 외주에 소정 간격을 두어 복수 개의 금속 로드를 배치한다. 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 SiO₂의 유리 원료 용액과 경화제의 혼합액을 금속 용기 내에 주입하고, 혼합액의 자기 경화 반응에 의한 고화 후에 상기 고화체로부터 금속 로드와 금속 용기를 탈리한다. 그 후, 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다.

이 광섬유 모재(1D)는 중심에 GeO₂ 첨가물을 첨가한 SiO₂ 유리층(2a)을 갖고, 그 외주가 SiO₂ 유리층(3)으로 덮인 유리 로드(2)와, 상기 유리 로드(2)의 외주를 덮는 SiO₂ 클래드층(4)과, 상기 SiO₂ 클래드층(4) 내에 소정 간격을 두어 배치된 복수 개의 홀(11)을 갖는다. 이 광섬유 모재(1D)는 SiO₂ 클래드층(4) 내에 홀(11)을 복수 개 배치시킴으로써 코어인 유리 로드(2)와 클래드인 SiO₂ 클래드층(4)의 비굴절률 차를 크게 잡을 수 있어 높은 개구수를 실현할 수 있다. 또한, 이 실시예도 SiO₂ 유리층(3)과 SiO₂ 클래드층(4)의 계면을 균일하게 할 수 있으며, 또한 홀(11) 내면의 표면 거칠기를 작게 할 수 있으므로 저 산란 손실 특성을 실현할 수 있다.

실시예 6

도 9에 본 발명의 멀티코어 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 동일 도면은 상기 광섬유 모재의 정면 단면도이다. 이 광섬유 모재(1E)는 중심부에 유리 로드(2)를 갖고, 그 외주의 SiO₂ 클래드층(4) 내에 복수 개의 유리 로드(2A)가 소정 간격으로 설치되어 있다. 이 광섬유 모재(1E)는 다음과 같이 제조된다. 우선, 금속 용기의 중심에 유리 로드(2)에 상당하는 제1 모재를 배치하고, 상기 제1 모재의 외주에 유리 로드(2A)에 상당하는 제2 모재를 소정 간격으로 복수 개 배치한다. 이 상태에서 경화성 수지를 포함한 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제의 혼합액을 금속 용기 내에 주입하고, 상기 혼합액의 자기 경화 반응에 의해 고화시킨다. 그 후, 고화체로부터 금속 용기를 탈리하고 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다.

이에 따라, 중심의 유리 로드(2) 둘레 및 복수의 유리 로드(2A) 둘레에 SiO₂ 클래드층(4)이 균일하게 형성되므로 유리 로드(2) 및 유리 로드(2A)와 SiO₂ 클래드층(4)의 계면에서의 불필요한 산란 손실을 획기적으로 저감한 초저 산란 손실의 멀티코어 섬유 모재를 제조할 수 있다.

또한, 멀티코어 광섬유에서는 복수 코어의 치수, 코어 간격을 정밀하게 제어하는 것이 가장 중요하지만, 본 실시예에서는 코어(즉, 유리 로드(2) 및 유리 로드(2A))의 형상, 코어의 간격을 정밀하게 제어하기 쉽다. 또한, 멀티코어 광섬유의 외형을 고 치수 정밀도로 유지할 수 있다는 이점도 있다.

아울러, 본 실시예에서는 종래의 멀티코어 섬유의 제조 방법과 같은 복수의 관통공을 기계적으로 뚫는 공정과, 이들 관통공 내면의 연마 공정과, 이들 관통공 내에 코어 로드 재료를 삽입하는 공정과, 고온에서 가열하여 관통공과 코어 로드 재의 간격을 없애고 속이 찬 모재로 하기 위한 융착 공정이 불필요하다. 따라서, 고 치수 정밀도로 저 손실인 멀티코어 섬유를 재현성 좋고 저가격으로 제조할 수 있다.

실시예 7

도 10에 본 발명의 멀티코어 광섬유 모재의 다른 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 상기 광섬유 모재(1F)의 정면 단면도, (b)는 상기 광섬유 모재(1F) 내 중심부의 유리 로드(2)의 굴절률 분포, (c)는 주변부의 유리 로드(2A)의 굴절률 분포를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는 중심의 유리 로드(2)의 굴절률 분포를 주변부 6개의 유리 로드(2A)의 굴절률 분포와 상이하게 했다. 이처럼 복수 개의 유리 로드의 적어도 하나의 굴절률 분포(비굴절률 차)를 상이하게 함으로써 멀티코어 섬유 내의 코어의 적어도 하나에는 전송 상태를 상이하게 하여 빛을 전송시킬 수 있다. 또한, 코어와 클래드의 비굴절률 차를 크게 함으로써 복수의 코어를 접근하여 배치할 수 있어 보다 섬유의 설계 자유도가 넓어지며, 한층 더 대용량 정보 전송이 가능하게 된다.

실시예 8

도 11에 본 발명의 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 동일 도면 (a)는 외형이 사각형인 광섬유 모재(13)의 실시예, 동일 도면(b)는 외형이 육각형인 광섬유 모재(14)의 실시예를 나타낸 것이다. 이러한 다각형의 외형을 갖는 광섬유 모재는 금속 용기의 형상을 바꾸는 것만으로 실현할 수 있다. 게다가, 원형, 사각형 또는 다각형과 같은 원하는 형상의 SiO₂계 유리 로드를 갖는 광섬유 모재를 고 치수 정밀도로 용이하게 실현할 수 있다. 그 때문에 다양한 용도에 적합한 섬유를 실현할 수 있다.

실시예 9

도 12에 본 발명의 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 이는 도 11(a)에 도시한 외형이 사각형인 광섬유 모재(13)를 원형의 SiO₂ 유리관(15) 내에 4개소(161, 162, 163, 164)에서 접하도록 배치하고, 광섬유 모재(13)와 SiO₂ 유리 관(15) 사이에 공극(17)을 설치한 것이다. 이에 따라, 클래드의 굴절률이 등가적으로 낮게 되고, 개구수가 큰 광섬유 모재(1G)를 실현할 수 있다.

이 광섬유 모재(1G)는 도 13에 도시한 바와 같은 금속 용기를 이용하여 제조된다. 즉, 우선 둥근 금속 용기(7) 내에 상기 금속 용기(7)의 내경보다도 외경이 작은 금속관(18)을 배치한다. 이 금속관(18)은 외형이 원형이며 내부에 단면 형상이 사각형인 공간(19)이 있다. 그리고, 제1 모재(유리 로드(2))를 금속관(18) 내의 중심부에 배치하고, 금속 용기(7)와 금속관(18) 사이 및 금속관(18)과 제1 모재(2) 사이에 경화성 수지를 포함한 SiO₂의 유리 원료 용액과 경화제의 혼합액(91) 및 혼합액(92)을 각각 주입한다. 이들 혼합액(91) 및 혼합액(92)을 자기 경화 반응에 의해 고화시킨다. 그 후, 고화체로부터 금속관(18)과 금속 용기(7)를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다.

실시예 10

도 14에 본 발명의 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 이는 외형이 원형인 모재(1)를, 외형이 원형이며 내단면이 사각형인 SiO₂ 유리관(21) 내에 4개소(161, 162, 163, 164)에서 접하도록 배치하고, 모재(1)와 SiO₂ 유리관(21) 사이에 공극(17)을 설치한 것이다. 이에 따라, 클래드의 굴절률이 등가적으로 낮게 되고, 개구수가 큰 광섬유 모재(1H)를 실현할 수 있다.

이 광섬유 모재(1H)는 도 15에 도시한 바와 같은 금속 용기를 이용하여 제조된다. 즉 우선, 둥근 금속 용기(7) 내에 외형이 사각형이며 그 내단면이 원형으로 이루어진 제2 금속 용기(22)를 배치한다. 그리고, 제1 모재(유리 로드(2))를 제2 금속 용기(22)의 중심부에 배치하고, 금속 용기(7)와 제2 금속 용기(22) 사이, 및 제2 금속 용기(22)와 제1 모재 사이에 경화성 수지를 포함한 SiO₂의 유리 원료 용액과 경화제의 혼합액(91) 및 혼합액(92)을 각각 주입한다. 이들 혼합액(91) 및 혼합액(92)을 자기 경화 반응에 의해 고화시킨다. 그 후, 고화체로부터 금속 용기(7)와 제2 금속 용기(22)를 탈리하고, 상기 고화체를 건조, 고온 가열한다.

실시예 11

도 16에 본 발명의 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 이 광섬유 모재(1J)는 도 11(b)에서 도시한, 외형이 육각형인 광섬유 모재(14)를, 원형인 SiO₂ 유리관(15) 내에 6개소(161, 162, 163, 164, 165, 166)에서 접하도록 배치한 것이다. 이와 같은 구조로 함으로써 상기 육각형의 모재(14)와 SiO₂ 유리관(15) 사이에 공극(17)이 형성된다. 이에 따라 클래드의 굴절률이 등가적으로 낮게 되고, 개구수가 큰 광섬유 모재(1J)가 얻어진다.

실시예 12

도 17에 본 발명의 광섬유 모재의 실시예를 나타낸다. 이 광섬유 모재(1K)는 유리 로드(2)의 중심부(23) 내에 고굴절률의 첨가물과 희토류 원소를 함께 첨가한 것을 특징으로 한다. 상기 희토류 원소로서 Er, Nd, Pr, Ce, Yb 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 중심부(23) 내에는 희토류 원소 이외의 공첨가 재료로 Al, Ge 등을 이용해도 된다. 이렇게 유리 로드(2)의 중심부(23) 내에 희토류 원소나 Al, Ge을 첨가한 광섬유 모재(1K)를 이용하여, 광증폭기나 레이저를 제조할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속 용기, 금속 로드, 금속관은 스테인리스 이외에 Au, Ni, Cu 등의 재질인 것을 이용해도 된다.

경화성 수지를 포함한 SiO₂ 유리 원료 용액의 실리카 분말의 조합량은 87%로 한정되지 않으며, 80%~92% 정도면 무방하다.

제1 모재의 중심에 첨가하는 굴절률을 높이는 첨가물은 GeO₂ 이외에 Al₂O₃, P₂O₅, TiO₂ 등이어도 된다.

금속 용기(7)의 내경 Do, 길이 Lo는 상기 값으로 한정되지 않는다. 이들 내경 Do, 길이 Lo가 클수록 긴 길이의 광섬유를 실현할 수 있으므로 Do는 30mm 정도 내지 300mm 정도의 크기라도 무방하다. Lo는 20mm 정도 내지 1000mm 정도라도 무방하다. 제1 모재의 직경 Dc도 10mm 정도 내지 100mm 정도라도 무방하다.

도 6에 나타내는 홀 어시스트 광섬유 모재의 홀 수는 4개 내지 30개의 범위로부터 선택할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시하는 광자 밴드 갭형 섬유 모재 및 광자 결정형 광섬유 모재의 홀 수도 한정되지 않는다. 또한, 홀 직경은 0.5㎛ 내지 5㎛의 범위가 바람직하다. 홀 간격은 1㎛ 내지 6㎛의 범위로부터 선택할 수 있다.

도 7의 홀(12)의 홀 직경은 0.5㎛ 내지 5㎛의 범위가 바람직하다. 도 9 및 도 10의 멀티코어 섬유 모재의 제1 모재 수량은 4개 내지 30개의 범위가 바람직하다. 또한, 이들 제1 모재의 간격은 20㎛ 내지 60㎛의 범위가 바람직하다.

본 발명의 광섬유 모재의 외경은 한정되지 않는다.

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1J, 1K, 13, 14 … 광섬유 모재
2 … 유리 로드(코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드)
2a … 중심부
3 … SiO₂ 유리층
4 … SiO₂ 클래드층
5 … 계면
6 … 외주부
7 … 금속 용기

Claims

코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 용기 내의 중심에 배치하고,
실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며,
상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기를 탈리하고,
상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주에 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용기에 배치된 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 복수 개의 금속 로드를 상기 용기 내에 배치한 후, 실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하고,
상기 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리함으로써 상기 SiO₂ 클래드층에 복수의 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재를 제조하는 방법.
코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 용기 내에 복수 개 배치하고,
실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며,
상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기를 탈리하고,
상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재를 제조하는 방법.
금속 로드를 용기 내의 중심 및 그 둘레에 복수 개 배치하고,
실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며,
상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리하고,
상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 SiO₂ 클래드층의 중심과 그 둘레에 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법.
금속 로드를 용기 내의 중심의 둘레에 복수 개 배치하고,
실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 용기 내에 주입하며,
상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 용기 및 상기 금속 로드를 탈리하고,
상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 SiO₂ 클래드층의 중심의 둘레에 복수의 홀을 갖는 광섬유 모재를 제조하는 방법.
외형 및 내단면이 원형인 제1 용기내의 중심에, 외형이 원형이며 내단면이 사각형, 또는 외형이 사각형이며 내단면이 원형이고 내단면이 외형에 근접하는 근접부를 적어도 3개 갖는 제2 용기를 배치하고,
상기 제2 용기 내의 중심에 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드를 배치하며,
실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액과 경화제를 상기 제1 용기와 상기 제2 용기 사이, 및 상기 제2 용기 내에 주입하고,
상기 유리 원료 용액이 자기 경화 반응에 의해 고화한 후, 그 고화체로부터 상기 제1 용기 및 상기 제2 용기를 탈리하며,
상기 고화체를 건조, 염소 기체 중에서 가열함으로써 광섬유 모재를 제조하는 방법.
코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와, 그 외주를 덮는 SiO₂ 클래드층을 갖는 광섬유 모재로서,
상기 SiO₂ 클래드층은 실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액으로부터 고화하여 형성된 층이며,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주면과 상기 SiO₂ 클래드층이 밀착하고, 이들 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상기 SiO₂ 클래드층의 계면의 표면 거칠기가 0.2㎛보다도 작은 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7에 있어서,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주를 둘러싸도록 상기 SiO₂ 클래드층에 배치된, 형틀에 의해 형성된 복수의 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
삭제
삭제
청구항 8에 있어서,
상기 홀은 금속 로드를 형틀로 하여 형성되며, 상기 홀의 내면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
SiO₂ 클래드층 내에 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 배치된 멀티코어 광섬유용 광섬유 모재로서,
상기 SiO₂ 클래드층은 실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액으로부터 고화하여 형성된 층이며,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 외주면과 상기 SiO₂ 클래드층이 밀착하고, 이들 상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상기 SiO₂ 클래드층의 계면의 표면 거칠기가 0.2㎛보다도 작은 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 12에 있어서,
복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드 중 적어도 하나는 다른 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 굴절률 분포가 상이한 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드의 중심이, 굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종과 희토류 원소를 첨가한 SiO₂ 유리층으로 이루어지고, 상기 복수의 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드 중 적어도 하나에 첨가되는 희토류 원소의 종류 및/또는 첨가량이, 다른 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드와 상이한 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7 또는 청구항 12에 있어서,
상기 SiO₂ 클래드층의 외주면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7 또는 청구항 12에 있어서,
상기 SiO₂ 클래드층이, 경화성 수지를 포함한 SiO₂ 유리 원료 용액과 경화제를 자기 경화 반응에 의해 고화시키고, 건조, 염소 기체 중에서 가열한 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7 또는 청구항 12에 있어서,
상기 SiO₂ 클래드층의 외형 형상이 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
외형상이 원형이며 중공 단면이 원형 또는 사각형인 SiO₂ 유리관의 상기 중공 단면에 적어도 3개소에서 접하도록 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가 배치된 광섬유 모재로서,
상기 SiO₂ 유리관 및 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드는 실리카 분말, 증류수, 분산제, 경화성 수지를 포함하는 유리 원료 용액이 고체화하여 형성된 것이며,
상기 SiO₂ 유리관 내면의 표면 거칠기가 0.4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7, 청구항 8 및 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가
굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된, 상기 첨가물을 첨가하지 않은 SiO₂층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7, 청구항 8 및 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가
굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된, F를 첨가한 SiO₂ 유리층과, 상기 F를 첨가한 SiO₂ 유리층의 외주에 설치된 상기 첨가물 및 F 중 어느 것도 첨가하지 않은 SiO₂ 유리층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 7, 청구항 8 및 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어용 SiO₂계 유리를 포함한 로드가, 굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층과, 그 외주를 덮는 SiO₂ 박층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 19에 있어서,
상기 굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층에, 추가로 희토류 원소를 첨가한 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 20에 있어서,
상기 굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층에, 추가로 희토류 원소를 첨가한 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.
청구항 21에 있어서,
상기 굴절률을 높이기 위한 첨가물로서 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, 및 TiO₂ 로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 첨가한 SiO₂ 유리층에, 추가로 희토류 원소를 첨가한 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.