KR101716921B1 - 광 섬유 오버클래딩용 수트 가압 - Google Patents

광 섬유 오버클래딩용 수트 가압 Download PDF

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Abstract

광 섬유 프리포옴 제조 방법 및 기기가 제공된다. 복수의 로드가 기기의 내부 공동으로 배치되고; (ⅱ) 상기 로드와 내측벽 사이의 상기 내부 공동에 미립자 유리 재료를 배치하는 단계; 그리고 (ⅲ) 상기 미립자 유리 재료를 상기 복수의 로드에 대해 가압하도록 상기 미립자 유리 재료에 대해 압력을 가하는 단계를 포함한다.

Description

광 섬유 오버클래딩용 수트 가압{SOOT PRESSING FOR OPTICAL FIBER OVERCLADDING}
본 발명은 광 섬유 오버클래딩(overcladding)을 가압하기 위한 수트(soot)를 사용하는 복수의 구멍이나 스트레스 로드로써 광 섬유를 제조하는 방법 및 기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 섬유 프리포옴을 제조하는 방법 및 기기에 관한 것이다.
광 섬유 프리포옴을 만들기 위한, OVD(Outside Vapor Deposition) 처리 및 VAD(Vapor Axial Deposition) 처리와 같은 종래의 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정은 종종 OVD 처리의 증착 효율의 제한 때문에 최초 원 재료의 일 부분만을 사용한다. 따라서, 최종 "폐(waste)" 실리카 수트의 사용은 잠재적으로 원 재료 비용을 상당히 절감할 수 있게 한다.
이에 따라, 상이한 방법이 광 섬유 프리포옴 생산에 실리카 수트를 사용하도록 안출되었지만 상기 실리카 수트를 사용하지 않을 수도 있게 안출되었다. 이들 방법은 고가의, 복잡한, 및/또는 시간 소비 처리 조건 및 설비, 그리고 프리포옴 밀도 및 외형과 관련된 허용불가한 다양성과 같은 보다 덜 바람직한 특성을 갖는 프리포옴을 초래할 수 있다는 다양한 단점을 갖는다.
복수의 구멍이나 스트레스 로드가 바람직한 광학 특성을 달성하도록 클래딩에 사용되는 많은 광 섬유 분야가 있다. 이러한 분야는 단일의 편광 섬유, 편광 유지 섬유, 비굽힘성 섬유, 포토닉 크리스탈 섬유, 많은 개구수의 섬유, 및 무단 단일 모드의 섬유를 포함한다.
단일의 편광 및 편광 유지 섬유는 전형적으로 클래딩 내에 그리고 섬유 코어 근처에 위치된 다수의 공기 구멍이나 또는 보론 도프된 스트레스 로드 및 중앙 코어를 포함한다(도 1). 이들 섬유가 종종 OVD(Outside Vapor Deposition) 처리에 의해 제조되며, 상기 처리에서 실리카 클래딩 유리가 예를 들면, 옥타메틸테트라실록세인(octamethyltetrasiloxane)의 열 분해를 통해 유리 코어 케인(core cane)에 증착된다. OVD 처리는 매우 최적화된, 고 수율 제조 공정이다. 그러나, 클래딩 층의 형성은 종종 광 섬유 생산을 최대화시키는 속도(rate) 제한 단계이다. 더욱이, 옥타메틸테트라실록세인 공급원료의 열분해 제품의 겨우 50% 만큼이 광 섬유 프리포옴의 클래딩 부분의 증착 동안에 유리 코어 케인에 증착된다고 추정된다. 실리카 클래딩 수트 층은 실리카 코어/클래딩 유리 블랭크를 만들도록 이후 소결된다. 단일의 편광 및 편광 유지 섬유는 이들 코어/클래딩 유리 블랭크 내측에 정밀한 구멍을 드릴링/기계가공함으로써 그리고 스트레스 로드가 사용된다면, 상기 스트레스 로드를 이들 구멍으로 삽입시킴으로써 통상적으로 만들어진다. 최종 조립체가 실리카 튜브로 삽입되거나 또는 오버클래드되고, 소결되며, 이후 단일의 편광 또는 편광 유지 광 섬유로 인발된다. 그러나, 우수한 광학 성능을 얻기 위하여, 드릴링 가공된 구멍의 치수는 반드시 매우 정밀해야 하고 상당량의 후-처리를 요구하여, 이들 섬유의 처리 비용의 증가를 초래한다.
어느 한 세트의 경우에 있어서, 복수의 구멍이 클래딩에 나타난다. 이러한 구성은 포토닉 크리스탈 섬유 분야나 또는 비굽힘성 섬유 분야에 적용가능하다. 이들 섬유는 일반적으로 스택 및 인발 공정을 사용하거나 또는 프리포옴에 구멍을 드릴링함으로써 만들어진다.
광 섬유 생산을 향상시키고 원 재료 비용 및 여러 제조 비용을 감소시키기 위하여, 복수의 구멍 또는 스트레스 로드를 갖는 광 섬유를 클래딩에 제조하기 위한 다른 한 방법이 바람직하다.
본 발명의 하나의 특징은 광 섬유 프리포옴을 제조하는 방법이다. 본 발명의 방법은: (i) 복수의 로드를 기기의 몰드(mold) 공동에 배치하는 단계; (ⅱ) 상기 로드와 내측벽 사이의 상기 몰드 공동에 미립자 유리 재료를 배치하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 미립자 유리 재료를 다수의 로드에 대해 가압하기 위하여 상기 미립자 유리 재료에 대해 압력을 가하는 단계를 포함한다.
여러 실시예에 있어서 다수의 로드는: (i) 적어도 하나의 유리 로드 및 적어도 하나의 몰드 로드; 또는 (ⅱ) 적어도 2개의 유리 로드를 포함한다. 여러 실시예에 따라, 하나 이상의 유리 로드가 코어 로드이다. 여러 실시예에 따라 다수의 유리 로드가 다수의 코어 케인이거나 또는 다수의 스트레스 로드이다. 바람직하게 로드는 서로에 대해 공통-선형으로 정렬된다. 여러 실시예에 따라, 바람직하게는, 압력이 축방향으로 및/또는 반경방향으로 가해진다. 여러 실시예에 따라, 압력이 몰드 공동의 적어도 하나의 면으로부터 가해진다. 여러 실시예에 따라, 몰드 공동의 단면이 원형이다. 여러 실시예에 따라, 몰드 공동의 단면은 원형이지만 원형 대칭을 이루지는 않는다.
여러 실시예에 따라, 기기는 외측벽 및 내측벽을 포함하고, 상기 외측벽은 상기 내측벽을 둘러싸고 상기 내측벽은 내부 공동을 둘러싸며; 그리고 압력이 적어도 반경방향 내측으로 가해지고, 미립자 유리 재료를 다수의 로드에 대해 가압하기 위하여 상기 미립자 유리 재료에 대해 25 psig 내지 250 psig이다.
여러 실시예에 있어서 압력이 축방향으로 가해진다. 예를 들면, 실리카 유리 수트는 유리 코어 주변에서 적어도 0.5 g/cc의 밀도를 갖는 수트 압밀, 더욱 바람직하게 적어도 0.65 g/cc의 밀도를 갖는 수트 압밀, 더욱 바람직하게 적어도 0.75 g/cc(예를 들면, 0.75 g/cc 내지 1.2g/cc 또는 0.8 g/cc 내지 1.1g/cc)의 밀도를 갖는 수트 압밀을 형성하도록 축선 방향으로 가압될 수 있다.
여러 실시예에 있어서, 압력이 축방향 및 반경방향 내측으로 가해지며, 상기 압력은 동시에 가해질 수도 동시에 가해지지 않을 수도 있다. 예를 들면, 압력이 미립자 유리 재료를 적어도 0.5 g/cc의 밀도로, 바람직하게 적어도 0.65 g/cc의 밀도로, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 0.75 g/cc의 밀도(예를 들면, 0.75 g/cc 내지 1.2g/cc의 밀도나 또는 0.8 g/cc 내지 1.1g/cc의 밀도)로 가압하기 위해 상기 미립자 유리 재료에 대해 25 psig 내지 250 psig일 수 있다.
여러 실시예에 있어서, 몰드 공동의 단면은 직사각형이고 압력이 직사각형 공동의 하나 이상의 측 벽부에 가해지는데, 이는 동시에 행해질 수도 행해지지 않을 수도 있다. 예를 들면, 압력이 미립자 유리 재료를 적어도 0.5 g/cc의 밀도로, 바람직하게 적어도 0.65 g/cc의 밀도로, 더욱 바람직하게는 적어도 0.75 g/cc의 밀도로(예를 들면, 0.75 g/cc 내지 1.2g/cc의 밀도나 또는 0.8 g/cc 내지 1.1g/cc의 밀도) 가압하기 위해 상기 미립자 유리 재료에 대해 25 psig 내지 250 psig일 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 내측벽은 서로맞물린 핑거부를 구비한 압연된 시트를 포함한다. 반경방향 내측 압력이 압연된 시트의 직경을 감소시키기 위하여 반대 방향으로 서로맞물린 핑거부를 당김으로써 가해진다.
본 발명의 부가적인 특징 및 장점이 아래 상세한 설명에 설명되어 있고, 당업자라면 아래의 청구범위뿐만 아니라 첨부한 도면과 함께 상세한 설명을 포함하여 본 명세서에 기재된 바와 같이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
상기 일반적인 설명과 아래 상세한 설명 모두는 본 발명의 실시예를 나타내며, 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 특징의 전반적인 이해를 돕기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 첨부한 도면은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 본 명세서에 포함되어 있고 본 발명의 명세서의 일부를 이루도록 본 명세서에 통합되어 있다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 나타내고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 작동 및 원리를 나타낸다.
도 1은 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 광 섬유 프리포옴을 형성하기 위한 몰드 조립체의 개략적인 도면이고;
도 2는 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 광 섬유 프리포옴을 형성하기 위한 세그먼트식 몰드 몸체를 개략적으로 도시한 도면이고;
도 3은 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 초음파 공급원과 연결된 몰드 조립체를 개략적으로 도시한 도면이고;
도 4는 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 압축되지 않은 실리카 유리 수트로 적재된 초음파 공급원과 몰드 조립체의 개략적인 단면도이고;
도 5a 및 도 5b는 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 실리카 유리 수트로써 적재된 초음파 공급원 및 몰드 조립체의 개략적인 단면도이고;
도 6은 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 유리 코어 케인 주위에 수트 압밀을 형성하도록 사용되는 초음파 공급원 및 몰드 조립체의 개략적인 단면도이고;
도 7은 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따른 유리 코어 케인 주위에 형성된 수트 압밀을 포함한 광 섬유 프리포옴 조립체를 개략적으로 도시한 도면이고;
도 8a는 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따라 만들어진 광 섬유 프리포옴을 개략적인 도면이고;
도 8b는 본 명세서에 설명되고 기재된 하나 이상의 실시예에 따라 만들어진 다른 하나의 광 섬유 프리포옴의 개략적인 도면이고;
도 8c는 도 8a에 도시된 광 섬유 프리포옴으로부터 만들어진 광 섬유를 개략적으로 도시한 도면이고;
도 9는 기기의 가요성 내측 벽의 어느 한 측의 압력이 대략적으로 동일한, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 10은 기기의 가요성 내측벽과 강성의 외측벽 사이의 공기가 대부분 제거되는, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 11은 기기의 내부 공동 내에 중심이 잡히고, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 12는 유리 수트가 유리 로드와 가요성 내측벽 사이의 내부 공동에 배치되는, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 13은 유리 수트가 강성의 외측벽과 가요성 내측벽 사이에 가압된 유체를 제공함으로써 가압되는, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 14는 가압된 유체가 강성의 외측벽과 가요성 내측벽 사이로부터 대부분 제거되는, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 기기의 개략적인 부분 단면도이고;
도 15는 세정 및 경화가 용이하고 기기로부터 제거되는 가압된 수트/케인 조립체의 개략적인 부분 단면도이고;
도 16a 및 도 16b는 도 16a에서 시트가 말려지지 않은 위치에 있고 도 16b에서 시트가 말려진 위치에 있는, 본 발명의 바람직한 방법에 따라 사용될 수 있는 서로맞물린 핑거부를 구비한 시트의 측면도이며;
도 17a - 도 17c는 본 명세서에 개시되고 기재된 하나 이상의 실시 예에 따라 광 섬유 프리포옴을 형성하기 위한 3개 이상의 몰드 조립체의 개략적인 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 사항이 첨부한 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 동일한 부재번호는 동일하거나 유사한 부품을 지시하도록 도면에 사용되어 있다.
본 발명의 일 실시예가 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료를 다수의 로드 주위에 배치하는 단계와 가압하는 단계를 포함하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법 및 제조 기기에 관한 것이다. 다수의 로드가 예를 들면, 다수의 몰드 로드 및/또는 다수의 유리 로드일 수 있다. 예를 들면, 유리 로드가 코어 케인 및 적어도 하나의 스트레스 로드를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 유리 로드가 다수의 코어 케인을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 로드가 원형 단면을 갖지만, 그러나 여러 단면을 갖는 로드가 또한 사용될 수 있다. 로드의 크기가 동일하거나 상이할 수 있다. 예시적인 방법 및 기기가 광 섬유 프리포옴을 제조하는데 적당하고 클래딩의 복수의 구멍이나 또는 스트레스 로드로써 광 섬유를 만드는데 사용될 수 있고, 상기 광 섬유를 만들 때 수트 가압을 사용한다. 이들 예시적인 제조 방법을 사용하여 만들어질 수 있는 예시적인 광 섬유 실시예는: 단일의 편광 섬유, 편광 유지 섬유, 비굽힘성 섬유, 다중-코어 섬유, 다중-코어 섬유 리본, 및 포토닉 크리스탈 섬유를 포함한다.
코어 케인이 의미하는 것은 상기 코어 케인을 사용하여 프리포옴으로부터 최종적으로 인발되는 광 섬유의 코어 유리의 적어도 한 부분을 포함하는 경화된 유리 로드이다. 코어 케인은 상기 코어 케인을 사용하여 프리포옴으로부터 최종적으로 인발되는 광 섬유의 클래딩 유리의 적어도 한 부분을 포함할 수 있다. 선택적으로, 코어 케인은 다공성 수트 클래드(clad) 층에 의해 둘러싸일 수 있다.
스트레스(stress) 로드는 클래딩 유리와 상이한 굴절율 및/또는 상이한 열팽창 계수(CTE : Thermal Expansion Coefficient)를 갖는 경화된 유리 로드를 의미한다. 스트레스 로드는 바람직하게 프리포옴 내에서 중심을 벗어나 위치되고 예를 들면, 보론 도프된 실리카(즉, 경화된 B 도프된 실리카 로드)일 수 있거나 또는 보론 및 플루오르로 공-도프된(co-dope)된 실리카일 수 있다. 스트레스 로드는 예를 들면, 순수한 실리카의 오버코트(overcoat)를 구비하거나, 또는 실리카 튜브 내측에 위치될 수 있다.
수개의 실시예에 따라, 광 섬유 프리포옴 조립체의 클래딩 부분을 형성하는 방법은 유리 코어 케인 및 부가적인 유리 로드(예를 들면, 스트레스 로드)를 몰드 조립체의 몰드 공동에 위치시키는 단계를 포함한다. 미립자 유리 재료, 예를 들면 실리카 유리 수트가 몰드 공동 내로 적재되어 유리 코어 케인 및 스트레스 로드가 실리카 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료에 의해 둘러싸인다. 몰드 공동에서 실리카 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료가 축선 방향 및/또는 반경 방향으로 압축되어 수트 압밀이 스트레스 로드와 같은 로드 주위에, 예를 들면, 유리 코어 케인 및 부가 유리 로드 주위에 형성될 수 있다. 스트레스 로드 및/또는 코어 로드 주위의 가압된 미립자 유리 재료(예를 들면, 수트 압밀)의 밀도가 적어도 0.5g/cc (즉, 0.5g/㎤)일 수 있다. 예를 들면, 가압된(압축된) 미립자 유리 재료의 밀도가 0.6g/㎤, 0.7g/㎤, 0.75g/㎤, 0.8g/㎤, 0.9g/㎤, 1g/㎤, 1.1g/㎤, 또는 1.2 g/㎤일 수 있다. 몰드 공동이 코어 케인, 유리 로드(예를 들면, 스트레스 로드), 및 외측 가압된 수트 형상부 사이의 필요한 외형에 영향을 미치도록 설계될 수 있다. 몰드 공동의 단면 형상은 블랭크에 대한 경화 이후에, 그리고 광 섬유에 블랭크를 인발한 이후에 상이한 유리 로드 사이의 특정 외형 관계를 달성하는데 필요한 원형이나 타원형이나 또는 여러 형상일 수 있다. 상세한 형상은 축방향으로 위치된 유리 로드 주위에서 수트의 불균등 수축을 보상하도록 경험상의 변경을 필요로 할 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 광 섬유 프리포옴을 제조하는 기기 및 방법이 (바람직하게 원통형) 몰드 로드 주위에 그리고 또한 코어 케인이 사용된다면 상기 코어 케인 주위에, 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료를 배치하는 단계와 가압하는 단계를 포함한다.
예를 들면, 공기 구멍을 최종 프리포옴에 만들기 위하여 스트레스 로드 대신에 몰드 로드가 사용될 수 있다. 더욱 상세하게는, 몰드 로드가 가압된 미립자 유리로부터 제거되거나 또는 수트 압밀(프리포옴의 클래딩 부분에 대응함)로부터 제거되어, 프리포옴의 수트 압밀 층에 위치한 보이드(void)를 남긴다. 프리포옴이 경화되어 보이드가 남겨지고, 최종 수트 프리포옴이 이후 광 섬유로 인발될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 몰드 공동에서의 실리카 유리 수트가 이후 축선 방향 및/또는 반경 방향으로 압축되어, 수트 압밀이 몰드 로드 주위에(이들이 제거되기 전에) 및/또는 유리 코어 케인 주위에 형성될 수 있다. 몰드 공동의 단면 형상은 블랭크로 경화한 이후에, 그리고 상기 블랭크를 광 섬유로 인발한 이후에 상이한 유리 로드와 몰드 로드 부재 사이의 특별한 외형 관계를 달성하는데 필요한 원형이거나, 타원형이거나 또는 다른 형상일 수 있다.
다른 일 실시예에 따라, 광 섬유 프리포옴 제조 방법이 상기 기재한 바와 같이, 코어 케인 주위에서 및/또는 (바람직하게 원통형) 몰드 로드 주위에서 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료를 배치하는 단계 및 가압하는 단계를 포함한다. 최종 몸체가 1시간 내지 3시간 사이에서 700℃와 1100℃ 사이의 온도로 처리됨으로써 부분적으로 소결(예비-소결)되며, 개별 입자 사이의 유리 목부의 형성에 의해 강성이 부여된 다공성 수트 프리포옴을 만든다. 예비-소결하는 단계 이후에, 다공성 수트 프리포옴은 보다 용이하게 조정될 수 있다. 예비-소결된 프리포옴은 기술상 잘 알려진 방법을 사용하여 유리 섬유 프리포옴으로 완전하게 소결되거나, 또는 요구되는 형상으로 기계가공되고 이후 소결될 수 있다.
더욱이, 이러한 그리고 여러 실시예에 있어서, 코어 케인 대신에, 코어 몰드 로드는 예를 들면, 몰드 공동의 중심에 배치될 수 있다. 부가적인 몰드 로드 및/또는 유리 로드가 몰드 공동 내에 또한 배치되고, 그리고 미립자 유리가 이후 가압(압축)되어 가압된 미립자 유리(예를 들면, 수트 압밀)를 형성한다. 소결 이전에, (코어) 몰드 로드가 이후 제거되고 코어 케인이 이후 제 위치로 삽입된다.
이와 유사하게, 다수의 몰드 로드가 다수의 코어 케인 대신에 사용될 수 있고, 미립자 유리가 이후 압축되어 몰드 로드 주위에서 수트 압밀을 형성한다. 소결 이전에, (코어) 몰드 로드는 이후 제거되고 코어 케인은 이후 제 위치에 삽입된다.
다른 일 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 제조 방법은 코어 케인 및 복수의 몰드 로드 주위에서, 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료를 배치하는 단계와 가압하는 단계를 포함한다. 즉, 최종 프리포옴에 복수의 공기 구멍을 만들도록 스트레스 로드 대신에 몰드 로드가 사용될 수 있다. 더욱 상세하게는, 몰드 로드가 가압된 미립자 유리(예를 들면, 프리포옴의 클래딩 부분에 대응하는 수트 압밀)로부터 제거되어, 상기 프리포옴의 최종 가압된 층에 보이드를 남긴다. 보이드의 갯수는 5개 이상이거나, 또는 예를 들면 50개 이상이거나, 또는 100개 이상이거나 200개 이상일 수도 있다. 프리포옴이 경화되어, 다수의 보이드가 상기 프리포옴에 유지되고, 이후 최종 수트 프리포옴은 복수의 보이드가 형성된 구역을 포함한 광 섬유: 예를 들면, 저 밴드 손실 섬유, 또는 포토닉 크리스탈 섬유로 인발될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 몰드 공동에서의 실리카 유리 수트가 축선 방향 및/또는 반경 방향으로 압축되어, 수트 압밀이 유리 코어 케인 및 몰드 로드 주위에 형성될 수 있다. 보이드 지지 구역은 클래딩의 일부만을 포함할 수 있다. 예를 들면, 클래딩은 복수의 보이드를 구비한 내부 구역을 포함하는 한편, 외측 구역은 보이드를 를 포함하지 않는다. 이러한 경우에 있어서, 부가적인 유리/수트 배치 단계는 클래딩의 나머지부를 만드는데 필요할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 광 섬유 프리포옴을 만들기 위한 기기 및 방법이 (i) 코어 케인 및 (바람직하게 원통형) 몰드 로드 주위의 유리 수트와 같은 미립자 유리 재료를 배치하고 가압하는 단계; 및 (ⅱ) 상기 몰드 로드의 제거 시, 다른 한 재료를 최종 보이드(구멍)에 위치시키는 단계를 포함한다. 즉, 상기 기재한 바와 같이, 스트레스 로드 대신에 몰드 로드를 사용하여 공기 구멍이 최종 프리포옴에 만들어질 수 있다. 더욱 상세하게는, 몰드 로드가 (프리포옴의 클래딩 부분에 대응하는) 가압된 미립자 유리 또는 수트 압밀로부터 제거되어, 보이드 또는 구멍을 프리포옴의 최종 가압된 층에 남기고, 그리고 이들 구멍은 다른 한 재료로 충전된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 이들 보이드가 이후 (예를 들면, 보론 도프된 스트레스 로드를 만들기 위하여) 보론 도프된 실리카 수트와 같은 제 2 미립자 유리로 충전된다. 코어 케인, 보론 도프된 수트 및 가압된 오버클래드 재료(수트 압밀)를 포함한 프리포옴 조립체는 오버클래드 재료 및 보론 도프된 수트가 완전히 조밀화되도록 소결된다. 최종 경화된 프리포옴은 이후 광 섬유를 만들도록 인발될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로서, 특정 경우에 있어서, (보이드를 충전하도록 사용되는) 보론-도프된-수트와 같은 유리 파우더가 요구된 스트레스 효과를 경화 이후에 유지하도록 유리 수트와 매우 잘 반응될 수 있다. 반응을 피하기 위하여, 하나 이상의 보이드로 만들어진 프리포옴은 얇은 벽을 갖는 실리카 튜브로 채워질 수 있고, 이후 상기 튜브 자체는 유리 파우더(예를 들면, 보론 도프된 실리카 파우더)로 채워진다. 고 밀도 실리카 유리 튜브는 인접한 고 표면 영역 수트 사이의 반응을 방지하고, 보론 도프된 수트 파우더가 프리포옴 경화 이후에 필요한 물리적인 특성을 제공할 수 있게 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 있어서 보이드가 형성된 프리포옴은 유리로 직접적으로 경화될 수 있어, 코어 케인에 대해 형상학적으로 정렬된 보이드를 구비한 경화된 유리 블랭크를 초래한다. 보이드는 유리 로드 또는 파우더, 금속의 로드, 와이어 또는 파우더를 포함하고, 반도체성 로드 또는 파우더를 포함한 다수의 재료로 채워질 수 있다. 제 2 단계로 충전된 블랭크가 재-경화될 수 있거나, 보다 작은 직경의 케인으로 재-인발될 수 있거나, 또는 섬유로 인발될 수 있다.
미립자 유리 재료가 도프되지 않은 실리카일 수 있거나, 또는 미립자 유리 재료가 도프될 수 있다. 전위(Potential) 도판트가 적어도 F, B, Ge, Er, Ti, Al, Li, K, Rb, Cs, Cl, Br, Na, Nd, Bi, Sb, Yb 및 이들의 혼합물을 포함한다. 미립자 유리 재료는 남겨진 스프레이 수트이거나 그렇지 않으면 CVD 처리로부터의 남겨진 수트("CVD 폐 수트")일 수 있으며, 상기 수트는 예를 들면 OVD 처리로부터의 남겨진 수트("OVD 폐 수트")이거나 또는 VAD 공정으로부터의 남겨진 수트("VAD 폐 수트")이거나, 또는 모래, 또는 상이한 타입의 유리 수트의 혼합물, 또는 모래와 유리 수트의 혼합물과 같은 임의의 여러 실리카 공급원으로부터의 유리 수트일 수 있다.
미립자 유리 재료는 (예를 들면, 부가적인 응고제나 또는 솔벤트를 포함하지 않는 CVD 폐 수트 또는 실리카 수트) 처리되지 않을 수 있거나 또는 물 또는 유기 솔벤트와 같은 하나 이상의 응고제 또는 솔벤트로 처리될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 미립자 유리 재료가 미처리된다. 바람직하게, 미립자 유리 재료는 입방 센티미터 당 0.1 그램 내지 1.0 그램의 평균 탭 밀도를 갖고, 보다 바람직하게 입방 센티미터 당 0.2 그램 내지 0.7 그램의 평균 탭 밀도를 가지며, 예를 들면 입방 센티미터 당 대략 0.38 그램의 평균 탭 밀도와 같은 입방 센티미터 당 0.3 그램 내지 0.5 그램의 평균 탭 밀도를 갖는다.
몰드 로드는 탄소, 테프론, 알루미늄, 스틸, 실리콘 알루미늄 옥시나이트라이드, 실리콘 카바이드 또는 여러 유사한 기계적으로 내구성 있는 재료와 같은 강성의 비탄성 재료를 포함할 수 있다.
보론 도프된 실리카는 바람직하게 5%와 25% 사이의 보론 옥사이드를 포함하고, 보다 바람직하게는 15%와 22% 사이의 보론 옥사이드를 포함하여, 편광 유지 섬유 설계에 충분히 유용한 스트레스 장(field)을 제공한다. 바람직하게 보론 도프된 실리카 파우더는 0.4와 1.0 사이, 바람직하게 최종 가압된 실리카 수트 몸체의 0.1 g/cc의 밀도 이내의 탭 밀도를 갖는다.
경화된 프리포옴의 보이드로 혼입을 위해 사용되고 이후 중앙 코어 케인 주위에 형상학적으로 설계된 배열로 인발될 수 있는 금속이 Cu, Ag, Au, W 및 Ga를 포함할 수 있고, 경화된 프리포옴의 보이드에 포함되고 중앙 코어 케인 주변에 형상학적으로 설계된 배열로 인발되는 금속이 예를 들면, Si3N4 및 Si3N4/SiC와 같은 재료를 포함한다.
다양한 일례의 실시예에 대한 상세한 사항은 첨부한 도면에 도시된 사항을 참조하기 바란다. 가능하다면, 동일한 부재 번호가 동일하거나 유사한 부품을 인용하도록 도면 및 상세한 설명에 전반적으로 사용되어 있다. 광 섬유 프리포옴을 형성하는 방법의 일 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 설명된 실시예에 있어서, 유리 코어 케인, 유리 로드 및/또는 몰드 로드가 원통형 몰드 공동에 위치되고 그리고 실리카 유리 수트가 몰드 공동 내로 적재된다. 진동 에너지 및 압력이 실리카 유리 수트에 가해져 실리카 유리 수트를 압축하고 유리 코어 케인 및 여러 로드를 둘러싸는 조밀화된 수트 압밀을 형성한다. 수트 압밀이 광 섬유 프리포옴 조립체의 클래딩 부분을 형성하는 한편, 유리 코어 케인이 광 섬유 프리포옴 조립체의 코어 부분을 형성한다. 몰드 공동에서 중심을 벗어나 위치된 유리 로드가 있다면, 이들 유리 로드는 광 섬유 프리포옴 조립체의 스트레스 로드 부분을 형성할 수 있다. 이후, 광 섬유 프리포옴 조립체는 광 섬유 프리포옴을 형성하도록 경화될 수 있다. 광 섬유 프리포옴 조립체 형성 방법 및 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하는데 사용된 기기가 본 명세서에서 보다 상세하게 기재되어 있다.
도 1을 살펴보면, 광 섬유 프리포옴 조립체 성형을 위한 일례의 몰드 조립체(100)가 몰드 몸체(102), 하부 램(104) 및 상부 램(106)을 포함한다. 몰드 몸체(102)는 상기 몰드 몸체(102)의 장축선(114)을 따라 뻗어있고 중심이 잡혀있는 몰드 공동(108)을 형성한다. 몰드 공동(108)은 직경(Dm) 및 길이(L)를 가진 원통형일 수 있다. 몰드 몸체(102)는 탄소, 알루미늄, 스틸, 실리콘 알루미늄 옥시나이트라이드, 실리콘 카바이드 또는 여러 유사한 기계적으로 내구성 있는 재료와 같은 강성의, 비탄성의 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 몰드 몸체(102)는 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 부품으로 형성될 수 있다. 비-원형 단면을 갖는 몰드 조립체가 또한 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 몰드 공동(108)의 단면은 직사각형이거나 타원형일 수 있다.
도 2를 살펴보면, 몰드 몸체의 다른 일 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 몰드 몸체가 축선 방향으로부터 뻗어있는 복수의 몰드 세그먼트(132, 134)로 형성된 세그먼트식 몰드 몸체(130)이다. 도시된 실시예에 있어서, 몰드 세그먼트(132, 134)는 상기 몰드 세그먼트(132)의 엣지를 따라서 위치된 파스너 구멍(136)을 통해 상기 몰드 세그먼트(134)의 엣지를 따라서 위치된 대응하는 나사산이 형성된 구멍(138)으로 파스너를 삽입시킴으로써 함께 고정될 수 있다. 그러나, 몰드 세그먼트가 다양한 여러 파스너 및/또는 고정 기술을 사용하여 함께 연결될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 몰드 세그먼트(132)는 상기 몰드 세그먼트(132)를 몰드 세그먼트(134)에 고정시키기 위하여, 조립된 세그먼트의 원주부 주위에 뻗어있는 하나 이상의 밴드(도시 생략)를 사용해 상기 몰드 세그먼트(134)에 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라 몰드 몸체(102)는 길이(L)에 대해 상기 몰드 몸체(102)의 장축선(114)을 따라 뻗어있고 중심이 잡힌 몰드 공동(108)을 형성한다. 몰드 공동(108)의 단면 형상은 광 섬유의 필요한 최종 외형을 얻기 위하여 원형이거나, 또는 비원형(예를 들면, 타원형, 육각형, 불규칙한 형상(예를 들면, D 형상)이거나 또는 여러 설계된 형상일 수 있다. 몰드 공동(108)은 어느 하나의 부품으로 형성될 수 있거나 또는 세그먼트식 구성을 취할 수 있다.
도 2를 계속 살펴보면, 세그먼트식 몰드 몸체(130)는 재료(도시 생략)로 라이닝(line) 처리되어 세그먼트식 몰드 몸체(130)의 내부 표면이 실질적으로 연속일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라이닝 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : polytetrafluoroethylene)나 또는 이와 유사한 재료와 같은 저-마찰 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 라이닝 재료는 탄소 시트 또는 이와 유사한 재료와 같은 비-폴리머의 저 마찰 재료를 포함할 수 있다. 라이닝 재료는 몰드 공동(108)에 도포된 코팅이나 몰드 공동(108)의 벽에 위치된 라이닝 재료의 시트를 포함할 수 있다. 또한 라이닝은 본 명세서에서 아래 기재된 몰드 공동의 내측벽용 재료에 대응하여, 부분적으로 압축된 프리포옴에 반경방향 압력을 가할 수 있다. 이러한 라이닝 재료는 공동, 예를 들면 라텍스 재료로 만들어진 튜브에 최대 정상 작동 압력이 가해질 때 플라스틱이 변형되지 않으면서 반경방향 내측으로 충분히 탄성적으로 변형하도록 충분한 탄성 및 항복 강도를 갖는 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 라이닝 재료는 본 명세서에서 더욱 상세하게 기재된 내측벽에 대응한다. 내측벽은 몰드 조립체(100)의 내부 공동(몰드 공동)의 벽을 형성한다. 이러한 몰드 공동은 동일한 몰드 조립체(100)를 이용하는 반경방향 압력의 사용과 축방향 압력의 사용을 위해 제공된다.
도 2는 2개의 몰드 세그먼트(132, 134)로 이루어진 세그먼트식 몰드 몸체(130)를 나타내고 있는 한편, 상기 세그먼트식 몰드 몸체(130)는 함께 결합될 때 일반적으로 원통형 몰드 공동을 형성하는 3개 이상의 몰드 세그먼트를 포함할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
몰드 공동(108)의 직경(Dm)과 상기 몰드 공동(108)의 길이(L)는 일반적으로 본 명세서에 기재된 수트 가압 방법에 따라 만들어진 완전하게 경화된 광 섬유 프리포옴의 요구되는 최종 치수에 도달하도록 선택된다. 실험을 하기 위한 목적으로(예를 들면, 실험실 규모의 광 섬유 프리포옴을 만들기 위하여) 직경이 44 mm, 48 mm, 및 89 mm이고 길이가 61 cm인 몰드 공동이 경화 이후에 대략 3.3 cm (직경이 44 mm인 몰드 공동을 사용) 이상 대략 7 cm (직경이 89 mm인 몰드 공동을 사용) 이하의 외경을 갖는 실험실 규모의 광 섬유 프리포옴을 형성하도록 사용되었다. 그러나, 몰드 몸체(102)와 몰드 공동(108)의 치수는 광 섬유의 상업적인 생산에 사용하기 위한 보다 큰 광 섬유 프리포옴을 만들도록 크게 커질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 보다 큰, 제조 준비 광 섬유 프리포옴을 만들기 위하여, 몰드 몸체(102)의 몰드 공동(108)의 직경이 대략 20 cm이며 경화 이후에 외경이 대략 15 cm인 광 섬유 프리포옴이 생산될 수 있다. 더욱이, 몰드 공동의 길이는 대략 2 m 이상일 수 있다. 요구되는 광 섬유 프리포옴 치수를 달성하기 위하여 몰드 공동의 직경을 선택하기 위한 기준이 본 명세서에 상세하게 기재되어 있다.
도 1을 다시 살펴보면, 하부 램(104) 및 상부 램(106)은 일반적으로 디스크-형상이고 외경(Dr)을 갖는다. 램(104, 106)의 외경(Dr)은 몰드 공동(108)의 직경(Dm)과 실질적으로 동일하여, 상기 램(104, 106)이 상기 몰드 공동(108) 내에 위치될 수 있고 몰드 몸체(102)의 장축선(114)을 따라서 서로에 대해 미끄럼 가능하게 위치될 수 있다. 램(104, 106)이 알루미늄 또는 스틸, 또는 플라스틱 또는 적당한 내구성을 갖는 임의의 여러 재료와 같은 금속으로 만들어질 수 있다. 하부 램(104)과 상부 램(106) 각각은 램의 중앙을 통해 각각 뻗어있는 (코어) 보어(112, 110)를 포함하여, 상기 램(104, 106)이 몰드 공동(108) 내에 위치될 때, 상기 보어(112, 110)가 몰드 몸체(102)의 장축선(114)에 중심이 잡힌다. 각각의 보어(112, 110)는 본 명세서에서 더욱 상세하게 기재된 바와 같이, 광 섬유 프리포옴 조립체를 만드는데 사용된 유리 코어 케인(115)의 직경에 일반적으로 대응하는 직경(Db)을 가질 수 있다. 하부 램(104) 및 상부 램(106) 각각은 또한 램을 통해 개별적으로 뻗어있는 하나 이상의 보어(112A, 110A)를 포함하여, 상기 램(104, 106)이 몰드 공동(108) 내에 위치될 때, 상기 보어(112A, 110A)가 몰드 몸체(102)의 장축선(114)에 대해 축선을 벗어나 위치된다. 각각의 보어(112A, 110A)는 본 명세서에서 더욱 상세하게 기재된 바와 같이, 광 섬유 프리포옴 조립체를 만드는데 사용된 스트레스 로드(115A)의 직경이나 또는 몰드 로드(115B)의 직경 중 어느 한 직경에 일반적으로 대응하는 직경(D'b)을 가질 수 있다. 그러나, 여러 선택적인 실시예에 있어서, 보어(112, 110, 및/또는 112A, 110A)가 원형 단면을 갖지 않는다. 이들 선택적인 실시예에 있어서, 보어(112A, 110A)의 치수 및 형상은 보어(112, 110)의 치수 및 형상과 동일한 것이 바람직하다. 예를 들면, 반경방향 압력 및 축방향 압력이 미립자 유리에 가해진다면, 예를 들면, 타원형 보어에 의해 스트레스 로드 및/또는 몰드 로드가 가해진 압력 하에서 이동할 수 있다(이러한 이동이 바람직하다면). 더욱이, 여러 실시예에 있어서, 스트레스 로드나 또는 몰드 로드가 원형 단면을 가지지 않을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 램(104, 106) 각각은 내부 표면(116, 118)을 각각 포함한다. 내부 표면(116, 118)은 램(104, 106)이 몰드 공동(108) 내에 위치될 때 서로에 대해 마주하게 된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 램(104, 106)의 내부 표면(116, 118)이 일반적으로 평면형이다. 그러나, 램(104, 106)의 내부 표면(116, 118)이 다른 표면 외형으로 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 램(104, 106)의 내부 표면(116, 118)이 원추형으로 테이퍼지거나 또는 포물선형으로 형성되어 상기 램(104, 106) 사이의 실리카 유리 수트를 몰드 공동(108)에 압축시킴으로써 형성된 수트 압밀의 단부 부분을 형성하여, 소결시 상기 수트 압밀의 형상을 유지시킬 수 있다. 더욱이, 램(104, 106)의 내부 표면(116, 118)이 몰드 몸체(102)를 통해 몰드 공동(108)으로 유도된 진동 에너지의 반사 및/또는 소산을 최적화시키는 포물선과 같은 외형을 가질 수 있다.
도 3을 살펴보면, 몰드 조립체(100)의 몰드 몸체(102)가 초음파 공급원(150)과 연결되어 도시되어 있다. 초음파 공급원(150)은 진동 에너지를 몰드 몸체(102)에 가하고, 이로서 몰드 공동(108)으로 전파시키는데 사용될 수 있다. 진동 에너지는 몰드 공동(108)에 적재된 실리카 유리 수트를 유동화시켜, 인접한 실리카 유리 수트 입자 사이의 견인(drag)이나 또는 마찰을 감소시키고 상기 실리카 유리 수트 입자와 몰드 내부 사이의 마찰을 감소시켜고, 이 결과, 진동 에너지를 가하지 않는 경우보다 보다 크고 보다 일정한 밀도로 상기 몰드의 길이(L) 방향을 따라서 상기 실리카 유리 수트를 용이하게 압축할 수 있다. (유리 코어 케인 그리고 스트레스 로드 및/또는 몰드 로드 주위에 위치된) 수트 압밀의 형성 동안에 진동 에너지를 가함으로써 만들어진 상기 수트 압밀의 보다 크고 보다 일정한 밀도가, 광 섬유 프리포옴으로 경화될 때, 상기 프리포옴의 단부로부터 상기 프리포옴의 중앙까지 매우 작게 테이퍼진 광 섬유 프리포옴을 만든다. 즉, 수트 압밀로부터 형성된 유리 밀도는 광 섬유 프리포옴의 축방향 길이를 따라서 실질적으로 일정하다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "광학 섬유 프리포옴 조립체"라는 표현은 복수의 로드 및/또는 구멍을 갖는 수트 압밀을 의미함을 알 수 있으며, 상기 수트 압밀이 경화될 때, 광 섬유 프리포옴을 형성하고, 상기 광 섬유 프리포옴은 적어도: (i) 스트레스 로드와 같은 유리 로드, 및/또는 몰드 로드가 제거된 이후에 남겨진 구멍; 및 (ⅱ) 수트 압밀에 대응하는 유리 클래딩 부분을 포함한다. 전형적으로, 광 섬유 프리포옴 조립체는 경화될 때 프리포옴의 코어 부분을 형성하는 수트 압밀에 삽입된 유리 코어 케인을 또한 포함할 것이다.
여러 실시예에 있어서, 코어 케인 대신에, 중앙에 위치된 몰드 로드가 공동의 중앙에 삽입될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 압축이 완료된 이후에, 소결 이전에, 몰드 로드가 제거되고 코어 케인(115)이 상기 몰드 로드에 의해 남겨진 보이드로 삽입된다.
초음파 공급원(150)이 도파관(152) 및 장착 칼라(154)를 구비한 몰드 몸체(102)에 연결된다. 도시된 실시예에 있어서, 장착 칼라(154)는 제 1 칼라 부분(156)과 이에 대응하는 제 2 칼라 부분(158)을 포함한다. 제 1 칼라 부분(156) 및 제 2 칼라 부분(158)은 몰드 몸체(102) 주위에 위치되고 함께 고정되어 장착 칼라(154)가 몰드 몸체(102)에 고정 부착될 수 있다. 제 1 칼라 부분(156)은 제 1 칼라 부분(156)을 통해 뻗어있는 채널(160)을 포함할 수 있다. 도파관(152)은 채널(160) 내에 위치되어, 상기 도파관(152)이 몰드 몸체(102) 근방에 위치될 수 있지만 상기 몰드 몸체(102)와 직접적으로 접촉하지 않는다. 초음파 공급원(150)이 몰드 몸체(102)와 마주한 도파관(152)의 단부와 연결되어, 상기 초음파 공급원(150)에 의해 발생된 진동 에너지가 도파관(152)을 따라서, 장착 칼라(154)로 전파되고 그리고 이후 몰드 몸체(102)로 전파될 수 있다.
초음파 공급원(150)은 전기 케이블(162)을 통해 제어 유닛(도시 생략)과 연결될 수 있다. 제어 유닛은 시그널 생성기 및 5 kW 파워 증폭기를 포함할 수 있다. 시그널 생성기는 제어 유닛이 전기 케이블(162)을 통해 전자 파형을 초음파 공급원(150)에 통과시키기 전에 파워 증폭기에 의해 증폭된 다양한 저 전압(예를 들면, 5 볼트 - 10 볼트) 전자 파형을 만들도록 작동될 수 있다. 초음파 공급원(150)의 트랜듀서는 전자 파형을 진동 에너지로 변환하며, 상기 진동 에너지는 도파관(152)을 따라서 몰드 몸체(102)로 전파되어, 상기 몰드 몸체(102)와 몰드 공동(108)의 내용물을 기계적으로 진동시킨다. 시그널 생성기로 발생되고 초음파 공급원(150)으로 통과된 전자 파형은 단지 예를 들자면, 사인 파형, 구형파(square wave) 파형, 톱니 파형, 삼각형 파형 등을 포함한 다양한 형상을 취할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초음파 공급원(150)은 제어 유닛으로부터 전자 파형을 수신하고, 수신된 전자 파형에 기초하여, 대략 15 kHz로부터 대략 50 kHz까지(예를 들면, 음향 주파수 또는 가청 주파수로부터 초음파 주파수까지의 주파수 범위)의 주파수, 보다 바람직하게는, 대략 17 kHz로부터 대략 25 kHz까지의 주파수를 갖는 고 주파수 진동을 발생시킨다. 다른 일 실시예에 있어서, 초음파 공급원(150)은 고 주파수/저 진폭 진동을 대략 1 kHz로부터 대략 15 kHz까지의 가청 또는 음향 범위(예를 들면, 초음파 범위를 벗어난), 보다 바람직하게는 대략 1 kHz로부터 대략 5 kHz까지의 범위에서 발생시키도록 작동될 수 있다. 초음파 공급원(150)에 의해 발생된 진동 에너지의 진폭 또는 강도가 제어 유닛에 의해 발생된 전자 파형의 진폭 또는 강도(예를 들면, 파워)를 조정함으로써 제어될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 유닛은 정재파(standing wave)가 몰드 공동에 만들어지는 것을 방지하기 위하여 다수의 주파수 모드를 갖는 전자 파형을 발생시키고 주파수 범위 내내 상기 모드를 스윕(sweep)하도록 작동될 수 있다. 또한 제어 유닛은 발생된 전자 파형의 진폭을 주기적으로 변경시키도록 작동가능하다. 다른 일 실시예에 있어서, 제어 유닛은 다중모드 주파수 스윕(frequency sweep)을 발생된 전자 파형에 주기적으로 적용하도록 작동하여, 몰드 공동에 적재된 실리카 유리 수트의 압밀을 방지할 수 있는 몰드 공동(108)에 진동 에너지의 정재파가 만들어지지 않게 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어 유닛에 의해 발생된 전자 파형을 만드는데 사용된 파워 서플라이의 파워가 5 kW의 파워 서플라이의 대략 50 % 내지 대략 60 %인 한편, 주파수 스윕이 +/- 30 Hz 주파수 범위 내내 행해질 수 있다.
도 4를 살펴보면, 몰드 몸체(102)의 단면이 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 먼저, 유리 코어 케인(115)(또는 선택적으로 코어 몰드 로드), 및 유리 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B)가 몰드 공동(108)에 위치되고, 이후 실리카 유리 수트(190)가 코어 케인(또는 코어 몰드 로드) 및 하나 이상의 로드(즉, 몰드 로드) 및/또는 스트레스 로드) 주위에 적재되고, 그리고 압축되거나 가압된다. 완전하게 경화된 광 섬유 프리포옴의 필요한 치수는 프레스 작동에 의해 만들어진 수트 압밀의 최종 밀도와 몰드 공동의 정확한 치수를 좌우한다. 중앙에 단일의 코어 로드를 갖는, 전형적인 예로서 실험실 규모의 광 섬유 프리포옴에 대하여, 상기 프리포옴의 예시적인 필요한 코어/클래드 비는 0.069으로서, 이는 광 섬유 프리포옴의 코어 부분이 프리포옴 직경의 6.9 %이라는 것을 의미한다. 따라서, 유리 코어 케인의 직경이 19 mm이고 코어 직경이 케인 직경의 23%이거나 또는 4.18 mm이라면, 경화 이후에 섬유 프리포옴의 외경이 0.069의 필요한 코어/클래드 비를 달성하도록 대략 61 mm일 수 있다. 필요한 치수의 광 섬유 프리포옴을 달성하는데 필요한 몰드의 크기는 따라서 압밀된 실리카 유리 수트의 주어진 밀도에 대한 수축율을 사용함으로써 결정될 수 있다. 축방향 로드를 압밀하지 않으면 수트의 이방성 수축을 야기시킬 수 있기 때문에, 수축율은 주어진 경우에 대해 실험적으로 결정될 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 0.81 g/cc의 밀도를 갖고, 중앙 19 mm 유리 코어 케인 로드를 둘러싸는 일례의 89 mm 직경의 실리카 유리 수트 압밀은 유리로 경화 이후에 대략 21 %의 축방향 수축과 대략 32 %의 반경방향 수축을 갖는다. 이에 따라, 61 mm의 외경을 갖는 경화된 광 섬유 프리포옴을 달성하기 위하여, 몰드 공동의 직경은 대략 89 mm 이어야 한다. 일반적으로, 필요한 광 섬유 프리포옴 외형을 달성하는데 필요한 몰드 직경을 결정하기 위해서 압밀된 수트 밀도; 축선방향에 대해 실험적으로 유도된 값; 및 유리 코어 케인의 코어/클래드 비 및 주어진 수트 밀도에 대한 경화 시 반경방향 수축이 요구된다.
수트 압밀 클래딩 부분과 동축이고 상기 클래딩 부분으로 둘러싸인 유리 코어 케인(115)을 포함한 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 상기 유리 코어 케인(115), 하나 이상의 스트레스 로드(115A), 및/또는 하나 이상의 몰드 로드(115B)가 몰드 공동(108) 내에 위치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 여러 실시예에 따라, 유리 코어 케인(115)이 하부 램(104)의 보어 내에 위치되어 상기 유리 코어 케인(115)이 몰드 몸체(102)의 장축선에 실질적으로 중심이 맞춰진다. 유리 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B)가 하부 램(104)의 보어 내에 위치되어 이들이 몰드 몸체(102)의 장축선에 대해 중심을 벗어나 위치된다. 유리 코어 케인(115)이 적어도 순수한 실리카 유리 코어나 또는 도프된 실리카 유리 코어를 포함한 원통형 실리카 유리-기반의 코어 케인으로 이루어질 수 있다. 유리 코어 케인이 또한 내측 클래딩 층 등과 같은 코어를 둘러싸는 부가적인 유리 층을 포함할 수 있고, 이러한 부가적인 층은 도판트를 포함하여 상기 유리 층이 유리 코어의 굴절율과 상이한 굴절율을 가질 수 있다. 유리 스트레스 로드(115A)가 보론-도프된 실리카 유리를 포함할 수 있고 원통형일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유리 코어 케인(115), 스트레스 로드(115A), 및/또는 몰드 로드(115B), 및/부가적인 코어 케인(115)이 하부 램(104)을 통해 하부 램 연장부(170)의 가이드 채널로 뻗어있을 수 있다. 하부 램 연장부(170)와 상부 램 연장부(174)(도 6에 도시되고 본 명세서에서 더욱 설명됨)가 프레스(도시 생략)의 프레스 아암(도시 생략)으로부터 램(104, 106)까지 압력을 전달하여 몰드 몸체(102)의 축선 방향을 따라서 서로를 향해 상기 램(104, 106)을 구동시킨다.
유리 코어 케인(115), 스트레스 로드(115A), 및/또는 몰드 로드(115B) 또는 부가적인 코어 케인(115)이 몰드 공동(108) 내에 위치된 이후에, 상기 몰드 공동(108)이 미립자 유리 재료, 예를 들면, 실리카 유리 수트(190)로 적재된다. 실리카 유리 수트(190)는 상업적으로 이용가능한 실리카 유리 수트 또는 실리카 유리 입자를 포함할 수 있다. 선택적으로, 실리카 유리 수트가 CVD 작동의 열분해로부터, 예를 들면, 여러 실리카-기반의 광 섬유 프리포옴(예를 들면, 광 섬유 프리포옴 제조 작동으로부터 재생된 실리카 유리 수트)의 광 섬유의 오버클래드 부분의 OVD(Outside Vapor Deposition) 동안에 옥타메틸테트라실록산(octamethyltetrasiloxane)의 증착으로부터 재생된 수트일 수 있다. 실리카 수트는 도판트, 예를 들면 실리카 유리의 굴절율을 증대시키거나 감소시키는 도판트를 포함하거나, 또는 상기 수트는 실질적으로 순수한 실리카 유리 수트일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 몰드 공동으로 적재된 실리카 유리 수트는 임의의 결합제를 포함하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 실리카 유리 수트는 대략 250 ㎡/g와 대략 5 ㎡/g 사이의 표면 영역, 더욱 바람직하게는 대략 100 ㎡/g 내지 대략 10 ㎡/g의 표면 영역, 그리고 가장 바람직하게는, 50 ㎡/g 내지 10 ㎡/g의 표면 영역을 가질 수 있다. 이들 범위는 일반적으로 대략 10 nm 내지 대략 500 nm의 입자 크기에 대응하고, 더욱 바람직하게는 30 nm 내지 대략 250 nm의 입자 크기에 대응하고, 그리고 가장 바람직하게는 60 nm 내지 대략 250 nm의 입자 크기에 각각 대응한다.
몰드 공동(108) 내로 적재된 실리카 유리 수트(190)의 양은 몰드 공동(108)의 직경, 스트레스 로드(115A)의 크기나, 코어 케인(115)의 크기나 또는 몰드 로드(115B)의 크기, 경화된 광 섬유 프리포옴의 필요한 길이, 그리고 상기 경화된 광 섬유 프리포옴에 대해 필요한 코어/클래드 비에 따라 결정된다. 이렇게 고려된 사항에 기초하여, 공동에 부가된 실리카 유리 수트(190)의 양이 선택되어, 광 섬유 프리포옴의 클래딩 부분을 형성하는데 사용된 수트 압밀(198)용 목표 수트 밀도가 대략 0.5 g/cc 내지 대략 1.2 g/cc일 수 있고, 더욱 바람직하게는 대략 0.7 g/cc 이상 대략 1.1 g/cc이하 일 수 있고, 가장 바람직하게는 대략 0.8 g/cc 이상 대략 1.0 g/cc이하 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 실리카 유리 수트(190)는 단일 단계에서 몰드 공동(108) 내로 적재된다. 이러한 실시예에 있어서, 실리카 유리 수트(190)가 몰드 공동(108) 내로 적재되고 이에 따라, 상기 실리카 유리 수트가 건조되지 않아(slack) 유리 코어 케인(115)에서 휘저어져 상기 수트를 몰드 공동(108) 내로 균등하게 분배할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 실리카 유리 수트를 몰드 공동(108)에 일정하게 채우는 것을 보장하기 위하여 상기 실리카 유리 수트가 몰드 공동(108)으로 적재되어, 몰드 몸체(102)가 초음파 공급원에 의해 가볍게 두들겨지고 및/또는 진동될 수 있다. 예를 들면, 진동 에너지가 초음파 공급원(150)으로써 몰드 공동에 가해져 실리카 유리 수트를 유체화시키고, 인접한 실리카 유리 수트 입자 사이의 마찰을 감소시키고, 몰드 공동의 내부 표면과 실리카 유리 수트 입자 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 실리카 유리 수트가 진동 에너지를 받아 유체화될 때, 공동 내로 적재된 실리카 유리 수트의 밀도가 기계 압력을 적용하지 않고도 증가될 수 있다. 더욱이, 진동 에너지를 적용하면 몰드 몸체(102)의 길이 내내 실리카 유리 수트의 밀도를 일정하게 됨을 촉진시킨다. 일 실시예에 있어서, 실리카 유리 수트가 몰드 공동으로 적재됨에 따라 진동 에너지가 몰드 몸체(102)에 가해질 때, 상기 실리카 유리 수트가 상기 실리카 유리 수트를 기계적으로 가압하지 않고도 적어도 대략 0.35 g/cc의 밀도, 더욱 바람직하게는, 대략 0.37 g/cc 이상의 밀도에 도달할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 진공이 몰드로부터 빼내짐에 따라 실리카 유리 수트가 몰드 공동(108)으로 적재될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 진공 시스템(도시 생략)이 하부 램(104) 근방의 몰드 공동(108)에 연결될 수 있다. 이러한 구성은 몰드 몸체(102)를 진공 시스템과 작동가능하게 연결된 진공 베이스(도시 생략)에 위치시킴으로써 달성되며, 이에 따라 몰드 공동이 진공 시스템과 유체연통된다. 실리카 유리 수트가 몰드 공동(108)에 적재됨에 따라, 진공 시스템이 상기 몰드 공동(108)으로부터의 공기(공기 중의 습기 포함)를 추출하도록 사용되고, 이 결과 실리카 유리 수트가 압밀되기 이전에 상기 실리카 유리 수트의 밀도를 증가시킨다. 몰드 몸체(102)가 다공성 재료로 이루어질 때와 같은 다른 일 실시예에 있어서, 수트가 몰드 공동(108)으로 적재됨에 따라, 진공이 상기 몰드 몸체(102)를 통해 공기 및/또는 습기를 빼내도록 상기 몰드 몸체(102) 외측으로 인발될 수 있다. 실리카 수트의 적재에 도움이 되는 진공이 진동 에너지의 적용과 관련하여 행해질 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 살펴보면, 다른 일 실시예에 있어서, 실리카 유리 수트가 별도의 부분으로 몰드 공동(108)에 적재되고, 몰드 몸체(102)의 길이 방향에 따른 실리카 유리 수트의 밀도의 균일성을 향상시키기 위하여 실리카 유리 수트의 각각의 부분이 몰드 공동(108)에 첨가되기 전에, 상기 실리카 유리 수트의 다음 부분이 압축될 수 있다. 예를 들면, 도 5a를 살펴보면, 몰드 공동(108)이 실리카 유리 수트(192, 194)의 2개의 부분으로 적재되어 도시되어 있다. 제 2 부분(194)이 부가되기 전에 실리카 유리 수트(192)의 제 1 부분이 압축되어 상기 제 1 부분이 도 5a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 2 부분(194)보다 더 큰 밀도를 가질 수 있다. 실리카 유리 수트(194)의 제 2 부분이 실리카 유리 수트(192)의 제 1 부분의 상부 상의 몰드 공동(108)으로 적재된 이후에 압축될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 몰드 공동으로 적재된 미립자 유리 재료(본 실시예에서 실리카 유리 수트)의 각각의 부분을 압축하는 단계는 미립자 유리 재료를 수동으로 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 실리카 유리 수트를 수동으로 압축하는 단계는 상기 실리카 유리 수트에 압력을 가하여 상기 실리카 유리 수트를 압축하는 탬프(tamp)나 또는 이와 유사한 기구를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 실리카 유리 수트를 수동으로 압축하는 단계는 또한 상기 실리카 유리 수트를 압축하기 위하여, 상부 램(106)을 몰드 공동에 위치시키는 단계와 상부 램 연장부(도 6에 도시됨)와 같은 연장부로써 압력을 수동으로 상부 램(106)에 가하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, (예를 들면, 실리카 유리 수트와 같은) 미립자 유리 재료의 각각의 부분을 압축하는 단계는 상부 램(106)이 압축될 실리카 유리 수트의 부분 상에 배치되도록 상기 상부 램(106)을 몰드 공동(108)에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 이후, 기계 압력이 유압 프레스나 기계적 프레스와 같은 프레스로써 상부 램(106)에 가해져, 미립자 유리 재료(예를 들면, 실리카 유리 수트)를 압축할 수 있다.
실리카 유리 수트의 각각의 부분의 밀도를 최대화하기 위하여, 상기 실리카 유리 수트의 각각의 부분이 몰드 공동(108)으로 적재됨에 따라 진동 에너지가 초음파 공급원(150)으로써 몰드 몸체(102)에 가해질 수 있다. 이와 유사하게, 실리카 유리 수트의 각각의 부분이 압축됨에 따라 진동 에너지가 또한 몰드 몸체(102)에 가해질 수 있다.
도 5b를 살펴보면, 실리카 유리 수트(194)의 제 2 부분이 압축된 이후에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 실리카 유리 수트의 제 3 부분(그리고 선택적으로 제 4 부분, 제 5 부분 등)이 상기 실리카 유리 수트(194)의 제 2, 압축된 부분에 바로 인접한 몰드 공동(108)에 부가될 수 있다. 필요한 양의 실리카 유리 수트가 몰드 공동(108)에 적재될 때까지 제 3 부분(196)이 압축될 수 있고 적재/가압 공정이 반복될 수 있다.
도 6을 살펴보면, 몰드 공동(108)이 실리카 유리 수트와 같은 필요한 양의 미립자 유리 재료로 적재된 이후에, 상기 미립자 유리 재료(예를 들면, 실리카 유리 수트)가 축방향으로 압축되어, 유리 코어 케인(115), 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B) 주위의 수트 압밀(198)을 형성한다. 실리카 유리 수트를 축방향으로 압축하기 위하여, 상부 램(106)은 몰드 공동(108) 내에 위치될 수 있어, 유리 코어 케인(115), 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B)는 상부 램(106)의 보어를 통해 삽입되고, 상기 상부 램(106)은 적재된 실리카 미립자 유리 재료(예를 들면, 유리 수트)와 직접적으로 접촉한다. 몰드 조립체는 이후 프레스에 위치되고 상기 프레스의 프레스 아암(도시 생략)과 연결될 수 있는 상부 램 연장부(174)가 상부 램(106)에 대해 위치되어, 유리 코어 케인(115), 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B)가 상부 램 연장부(174) (및/또는 램(106))의 각각의 가이드 채널(176, 176A 및/또는 176B)에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 하부 램 연장부(170)는 프레스의 지지 플레이트(도시 생략) 상에 위치될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 하부 램 연장부는 가이드 채널(172)을 포함할 수 있고 제 2 프레스 아암(도시 생략) 상에 위치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 몰드 조립체(100)가 프레스에 위치된 이후에, 초음파 공급원(150)은, 축방향 압력이 램(104, 106)에 가해지기 전에, 진동 에너지를 몰드 몸체(102)에 가하는데 사용될 수 있다. 진동 에너지는 프레스 작동 동안에 압축된 실리카 유리 수트의 밀도를 증가시키고 최종 수트 압밀의 밀도의 균일성을 향상시키기 위하여, 상기 프레스 작동을 통해 몰드 몸체에 가해질 수 있다. 진동 에너지가 수트 프레스 공정 동안에 몰드 몸체(102)에 가해질 때, 상기 진동 에너지가 상기 몰드 몸체(102)에 가해지지 않는 수트 프레스 작동에서 보다 압밀된 수트의 밀도와 동일하거나 더 큰 밀도가 달성되도록 보다 작은 압력이 요구된다는 것을 알 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 세그먼트식 몰드가 (실리카 유리 수트에 대해) 저 마찰 라이닝 재료와 관련하여 사용될 때, 진동 에너지가 수트 압밀 공정 동안에 몰드 몸체(102)에 가해질 필요가 없어 고체의, 라이닝 처리되지 않은 몰드 몸체에 의해 동일 량의 압밀이 달성된다. 이러한 구성은, 진동 에너지의 필요성을 감소시키거나 제거하여, 몰드 벽부에 따른 실리카 유리 수트의 유동화를 야기시키도록 몰드 공동(108)의 라이닝 재료에 인접한 실리카 유리 수트가 용이하게 압축되고(예를 들면, 실리카 유리 수트가 몰드 벽 상에서 견인되지 않음), 이에 따라 실리카 유리 수트 입자와 라이닝 재료 사이의 마찰이 충분히 작기 때문이다.
다른 일 실시예에 있어서, 진공 시스템은 프레스 작동 동안에 몰드의 공기를 소제하도록 사용되어 수트 압밀에서 공기를 제거할 수 있고 필요한 밀도의 수트 압밀을 얻는데 필요한 전반적인 압축 시간을 감소시킬 수 있다.
몰드 조립체가 프레스에 위치된 상태에서, 압력(P)이 프레스에 의해 램 연장부(170, 174)를 통해 상부 램(106) 및 하부 램(104)에 가해져, 실리카 유리 수트가 램(104, 106) 사이에서 압축된다. 일 실시예에 있어서, 프레스가 압력을 상부 램(106)에 가하는데 사용되어 상기 상부 램(106)을 하부 램(104) 쪽으로 나아가게 한다. 상부 램(106)은 대략 0.1 mm/sec 내지 대략 10 mm/sec의 속도로 나아가게 하고 그리고, 더욱 바람직하게는 0.1 mm/sec 내지 대략 2.0 mm/sec의 속도로 나아갈 수 있다. 프레스 작동 동안에, 몰드 몸체(102)가 지지되고 상부 램 및 하부 램 모두가 몰드의 중앙부 쪽으로 이동하도록 상부 램(106)이 전진하는 속도의 대략 ½의 속도로 축선 방향(도 6에서 화살표 S로 지시됨)으로 미끄러질 수 있다. 몰드 몸체를 미끄러지게 할 수 있는 것은 수트 압밀(198)의 중앙 주위에 압밀력의 균형을 유지시키고 그리고 진동 에너지가 가해질 때, 프레스 작동을 통해 수트 압밀(198)의 중앙 부분에 위치된 초음파 공급원을 유지시킨다.
일 실시예에 있어서, 몰드 몸체(102)에 대한 각각의 램(104, 106)의 축방향 위치는 실리카 유리 수트가 압축됨에 따라 모니터된다. 각각의 램(104)의 축방향 위치는 초음파 센서, 근접 센서, 광학 센서 등과 같은 센서(도시 생략)를 몰드 몸체(102) 위 및/또는 아래의 고정점 상에 배치시킴으로써 그리고 상기 램이 몰드 몸체(102)의 축선을 따라 이동함에 따라 센서와 램 사이의 거리를 측정하는 센서를 사용함으로써 측정될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 몰드 몸체(102)에서의 램의 축방향 위치는 예를 들면 램 및/또는 몰드 몸체(102)와 작동가능하게 연결된 버니어 캘리퍼스나 또는 이와 유사한 측정 장치(도시 생략)에 의해 직접적으로 측정될 수 있다. 몰드 공동에서의 램의 위치를 검출하기 위한 센서 또는 측정 장치가 사용되면, 몰드 공동에서의 램의 위치, 몰드 공동의 치수, 램의 치수, 그리고 몰드 공동(108)에 배치된 실리카 유리 수트의 질량에 기초하여 가압된 실리카 유리 수트의 평균 밀도를 리얼 타임으로 계산할 수 있다. 수트 밀도의 리얼 타임 측정은 수트 프레스 공정에 변하기 쉬운 공정 제어로 사용될 수 있다. 더욱 상세하게는, 리얼 타임 측정으로부터 결정되는 바와 같이, 실리카 유리 수트가 목표 밀도로 압축될 때, 부가적인 기계 압력이 램(104, 106)에 가해지지 않을 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 프레스가 유압 작동식 프레스일 때, 유압 프레스의 유압 라인 압력이 수트 프레스 공정을 제어하도록 모니터되고 사용된다. 실리카 유리 수트가 압축됨에 따라 프레스의 유압 라인에서의 압력이 유압 프레스 아암의 영향을 받은 저항을 지시한다. 이에 따라, 수트의 밀도가 압축을 통해 증가함에 따라, 유압 라인에서의 압력이 또한 증가한다. 따라서, 몰드 공동(108) 내로 적재된 실리카 유리 수트의 질량 및 주어진 몰드 치수에 대해, 유압 라인 압력이 수트 프레스 공정 동안에 수트의 밀도를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 유압 라인 압력은 압축된 수트가 목표 밀도에 도달될 때 결정하도록 사용될 수 있다.
유압 라인 압력이나 또는 수트 밀도의 리얼 타임 측정 중 어느 하나가 수트 프레스 공정에서 변하기 쉬운 공정 제어로 사용되는 한편, 이들은 수트 프레스 공정 동안에 수트 밀도를 결정하도록 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
다른 일 실시예에 있어서, 로드 셀이 몰드 공동에 배치된 실리카 유리 수트에 가해진 실제 압축력을 측정하기 위해 하부 램(104)에 부착될 수 있다. 로드 셀로부터 유도된 데이터, 몰드 공동에서의 램의 축방향 변위, 수트의 질량, 그리고 몰드 치수가 시스템의 적당한 작동 및 최종 수트 압밀 밀도의 균일성을 보장하도록 사용될 수 있고, 이들은 또한 품질 제어 공정에 사용될 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 실리카 유리 수트는 목표 수트 밀도가 최종 수트 압밀(198)에 도달할 때까지 가압된다. 광 섬유 프리포옴의 클래딩 부분을 형성하도록 사용된 수트 압밀(198)에 대한 목표 수트 밀도가 대략 0.5 g/cc 내지 대략 1.2 g/cc이거나, 더욱 바람직하게는 대략 0.7 g/cc이상 대략 1.1 g/cc이거나, 그리고 가장 바람직하게는 대략 0.8 g/cc 이상 대략 1.0 g/cc이하일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 목표 수트 밀도가 도달됨에 따라, 진동 에너지의 적용은 불연속적이다. 예를 들면, 진동 에너지의 적용은 수트 압밀의 계산된 밀도가 목표 밀도의 0.01 g/cc이내 일 때 불연속적일 수 있다. 일단 목표 밀도가 도달되면, 목표 밀도에서의 램에 가해진 압력이 소정의 완화 시간 간격 동안에 정하중으로 유지되어 수트 압밀이 압력 하에서 완화될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 완화 시간 간격은 대략 1 분 내지 대략 10 분이다.
완화 기간에 이어서, 수트 압밀(198) 상의 압력이 완화되고 상부 램(106)과 하부 램(104)이 몰드 공동(108)으로부터 제거되어, 유리 코어 케인(115)과 스트레스 로드(115A)(및/또는 몰드 로드(115B))가 상기 몰드 공동(108)에 삽입되어 있는 상태로, 수트 압밀(198)을 남긴다. 도 7에 도시된 바와 같이, 수트 압밀(198) 및 삽입된 유리 코어 케인(115) 그리고 스트레스 로드(115A)가 광 섬유 프리포옴 조립체(200)를 형성한다. 수트 압밀(198)은 광 섬유 프리포옴 조립체(200)의 클래딩 부분을 형성한다. 유리 코어 케인(115)은 광 섬유 프리포옴 조립체(200)의 코어 부분을 형성하고, 스트레스 로드(115A)는 상기 광 섬유 프리포옴 조립체(200)의 부분을 형성하고, 상기 부분은 편광 유지 또는 단일의 편광 섬유의 스트레스-유도 구역에 대응한다.
스트레스 로드(115A) 대신에, 부가적인 코어 케인(115)이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 경우에 있어서, 다수의 유리 코어 케인이 최종 광 섬유의 다수의 코어에 대응한다. 적어도 여러 실시예에 따라, 코어 케인은 몰드 내에서 공통-선형으로 배치되고, 가압된 수트 프리포옴 내에서 (예를 들면, 동일한 직경부를 따라서) 공통-선형으로 위치된다.
광 섬유 프리포옴 조립체를 광 섬유 프리포옴으로 더욱 처리하기 위하여, 광 섬유 프리포옴 조립체(200)는 몰드 공동(108)으로부터 반드시 제거되어야 한다. 일 실시예에 있어서, 몰드 공동(108)으로부터 광 섬유 프리포옴 조립체를 제거하기 위하여, 몰드 조립체가 프레스로부터 제거되고 연장부 로드 상에 위치되어 몰드 몸체(102)의 장축선이 실질적으로 수직이다. 진동 에너지가 몰드 몸체(102)에 이후 가해지고 상기 몰드 몸체가 연장부 로드 상에 위치된 광 섬유 프리포옴 조립체에 남겨진 수트 압밀(198)로부터 가압된다. 여러 예시적인 실시예에 따라, 몰드 로드(115B)가 스트레스 로드(115A) 대신에 사용된다면, 몰드 로드의 제거 이후에, 광학 프리포옴 조립체(200)는 스트레스 로드(115A) 대신에 구멍(보이드(115B'))을 포함할 것이다. 여러 실시예에 있어서, 복수의 보이드가 복수의 몰드 로드를 사용하여 클래딩에 형성된다. 이러한 실시예에서 이들 보이드의 갯수는 바람직하게 5개 이상, 보다 바람직하게 50개 이상, 보다 바람직하게 100개 이상, 그리고 가장 바람직하게 200개 이상이다. 5개 이상의 많은 보이드를 구비한 광 섬유가 예를 들면, 비굽힘성 섬유로서, 포토닉 크리스탈 섬유로서, 많은 개구수의 섬유로서, 또는 무단 단일 모드 분야에 사용될 수 있다. 다른 여러 실시예에 있어서, 다수의 보이드는 클래딩의 일부만을 포함하고, 상기 클래딩의 나머지에는 보이드가 없다.
다른 일 실시예에 있어서, 세그먼트식 몰드가 수트 압밀(198)을 형성하도록 사용될 때, 광 섬유 프리포옴 조립체가 몰드 공동(108)으로 제거될 수 있을 때까지 몰드 몸체의 개별 세그먼트가 광 섬유 프리포옴 조립체 주위로부터 제거된다. 이러한 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체가 몰드 공동(108)으로부터 제거된 이후에, 수트 압밀(198)을 둘러싸는 원통형 슬리브가 수트 압밀(198) 주위로부터 제거되어 광 섬유 프리포옴 조립체가 더욱 처리될 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체(200)가 광 섬유 프리포옴 조립체의 수트 압밀(198)을 예비-소결함으로써 몰드 공동(108)으로부터 제거될 수 있다. 예비-소결은 수트 압밀의 크기를 감소시켜서 수트 압밀(198)이 몰드 공동(108)으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 예비-소결은 또한 경화 이전에 수트 압밀의 기계적 내구성을 증가시키고 부분적으로 소결된 수트 압밀 로드와 스트레스 로드 사이의 접착을 향상시킨다. 몰드 로드(115B)가 구멍을 광 섬유 프리포옴 조립체(200)에 만들도록 사용된다면, 상기 몰드 로드(115B)는 예비-소결된 수트가 몰드 로드에 접착되는 예비-소결하는 단계 이전에, 및/또는 상기 몰드 로드는 열 환경에 의해 손상되기 이전에 수트 압밀로부터 제거되는 것이 바람직하다. 예비-소결하는 단계는, 몰드 로드가 예비-소결 동안에 충분히 고 온도 열 처리 이후에 제거된다면, 몰드 로드(115B)용 여러 재료(예를 들면, 테프론 또는 알루미늄)의 선택을 배제할 수 있다. 수트 압밀(198)을 예비-소결하는 단계나 또는 재-소결하는 단계는 또한 수트 압밀을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 수트 압밀(198)을 건조시키기 위하여, 상기 수트 압밀을 구비한 몰드는 튜브 노의 고온 구역의 실리카 머플로 적재될 수 있다. 머플이 양 단부에서 캡(cap) 씌워지고 노의 온도가 300℃로 상승됨에 따라 진공이 빼내진다. 프리포옴이 진공 하에서 300℃에서 17 시간 동안 유지된다. 수트 압밀을 예비-소결하기 위하여, 머플이 이후 1 기압에서 헬륨으로 충전되고, 이 헬륨을 빼낸 다음 추가 시간에 1 기압에서 헬륨으로 재충전된다. 튜브 노의 온도는 900℃로 상승되고 유동하는 헬륨 하에서 4 시간 동안 유지된다. 이후 튜브 노가 냉각된다. 튜브 노가 실내 온도에 도달할 때, 헬륨 유동이 정지되고 몰드가 캡 씌여진 머플로부터 제거된다. 예비-소결된 수트 압밀은 상기 수트 압밀의 직경이 예비-소결 동안에 감소됨에 따라 몰드로부터 제거될 수 있다. 유지 시간의 변경과 부가적인 사용은 900℃ 이전에 400℃ 내지 700℃의 온도로 급격히 상승하여 예비-소결이 유리 품질을 최대화하는데 바람직할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 수트 압밀(198)이 광 섬유 프리포옴 조립체를 포함한 몰드 몸체(102)를 튜브 노에 배치시킴으로써 예비-소결된다. 노의 분위기는 헬륨으로 가압될 수 있고 노의 온도가 유동하는 헬륨 분위기에서 대략 800℃와 1200℃ 사이의 온도로 상승될 수 있다. 노가 대략 2시간 동안의 필요한 예비-소결 온도에서 유지된다. 예비-소결된 수트 압밀(198)이 냉각 시 몰드 몸체(102)로부터 용이하게 제거될 수 있다. 보다 저밀도 압밀에 대해, 또는 보다 작은 직경 몰드에 대해, 1000℃ 이상의 온도에서 수트 압밀을 소결하는데 필요하거나 바람직할 수 있다. 그러나, 이들 온도에 도달하기 전에, 소결된 실리카 유리에서의 바람직하지 못한 크리스토발라이트 상(cristobalite phase)의 형성을 피하기 위하여, 수트 압밀을 상승된 온도로 소결하기 전에 건조시킬 필요가 있다. 일 실시예에 있어서, 수트 압밀을 건조시키기 위하여, 몰드 및 광 섬유 프리포옴 조립체를 구비한 노가 헬륨 가스에서의 5% 염소의 유동하는 혼합물에서 1000℃로 가열된다. 노가 상기 노의 온도를 예비-소결 온도로 증가시키기 전에 대략 2 시간 동안에 1000℃에서 유지된다. 몰드 몸체(102)가 건조 공정 동안에 염소 증기에 노출되기 때문에, 탄소와 같은 염소 가스와 반응하지 않는 재료는 예를 들면 0.5 시간 내지 5시간 동안에 대략 900℃ 이상의 온도에서, 바람직하게 1000℃ 이상의 온도에서, 수트 압밀(198)이 몰드 공동(108)에서 예비-소결될 것이라는 것이고 예측될 때 몰드 몸체(102)에 대해 사용될 것이다. 예비-소결이 예를 들면, 1250℃ - 1400℃의 온도에서, 충분한 시간(예를 들면, 0.5 시간 - 5 시간, 또는 1 시간 - 3 시간) 동안에 행해져 수트 압밀의 부분적인 조밀화를 제공할 수 있다.
더욱이, 상기 기재된 예비-소결 공정이 44 mm 및 89 mm의 내경(Dm)을 갖는 주형으로부터 형성된 수트 압밀을 처리하는데 사용되었다. 예비-소결 공정이 상이한 치수의 수트 압밀에 따라 정해지고(scale) 최적화될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 7을 살펴보면, 본 명세서에 기재된 수트 압밀 공정은 수트 압밀(198)과 유리 코어 케인(115)을 포함한 광 섬유 프리포옴 조립체(200)를 만들며, 상기 수트 압밀은 상기 광 섬유 프리포옴 조립체(200)의 클래딩 부분을 형성하고, 상기 유리 코어 케인(115)은 상기 광 섬유 프리포옴 조립체(200)의 코어 부분을 형성한다. 광 섬유 프리포옴 조립체(200)가 몰드로부터 제거된 이후에, 상기 광 섬유 프리포옴 조립체(200)는 수트 압밀(198)을 소결하도록 경화되어, 예를 들면, 도 8a의 소결된 광 섬유 프리포옴(210)에 도시된 바와 같이, 예를 들면 유리 코어 케인(115) 주위 및 스트레스 로드(115A) 주위의 고 밀도 실리카 유리 클래딩 부분(212)을 형성한다. 수트 압밀(198)의 경화는 또한 클래딩 부분(212)을 유리 코어 케인(115)과 연결시키고 그리고 (만일 스트레스 로드가 사용된다면) 상기 스트레스 로드(115A)와 연결시켜서, 광 섬유 프리포옴(210)을 형성한다. 선택적으로, 부가적인 코어 케인이 스트레스 로드 대신에 사용된다면, 광 섬유 프리포옴 조립체(200)가 수트 압밀(198)을 소결하도록 경화될 때, 이는 다수의 유리 코어 케인(115) 주위에 고 밀도 실리카 유리 클래딩 부분(212)을 형성한다. 수트 압밀(198)의 경화는 또한 클래딩 부분(212)을 유리 코어 케인(115)과 연결시켜, 다수의 코어 케인을 포함한 광 섬유 프리포옴(210)을 형성한다. 또한, 선택적으로, 몰드 로드(115B)가 사용된다면, 최종 광 섬유 프리포옴(210)이 사전 제거된 몰드 로드(도 8b 참조)의 위치에 대응하는 위치에서 보이드 또는 구멍(115B')을 구비할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 부분적인 경화 이후에, 보론 도프된 수트가 구멍이나 또는 보이드의 위치 그리고 코어 케인(115)의 조립체에 배치되고, 그리고, 부분적으로 소결된 수트 압밀(198) 내측의 보이드에 위치된 보론 도프된 수트와 함께 부분적으로 소결된 수트(부분적으로 소결된 수트 압밀(198)에 대응함)는 완전한 조밀화를 달성하도록 이후 소결된다.
수트 압밀이 순수한 실리카 (수트) 파우더로 만들어진다면, 그리고 (주어진 경우에 사용하기 위해) 보론 도프된 수트가 경화 동안에 실리카 파우더와 매우 잘 반응한다고 알려졌다면, 상기 수트 압밀 내에서 보이드의 내경 보다 작은 외경을 갖는 얇은 벽의 실리카 튜브는 상기 수트 압밀에 위치한 (원통형) 보이드에 삽입될 수 있고, 이후 상기 튜브 내측에서 상기 튜브 자체는 보론-도프된- 실리카 수트 파우더로 충전될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체(200)가 유리 코어 케인(115)에 손잡이를 고정시킴으로써 그리고 경화 노 상의 석영 침지 로드로부터 광 섬유 프리포옴 조립체를 매달아서 광 섬유 프리포옴(210)으로 경화된다. 경화 노는 일반적으로 튜브 노를 포함하며, 상기 튜브 노는 건조 구역과 경화 구역을 갖는 석영 머플을 포함한다. 건조 구역은 대략 1000℃의 온도로 유지되는 한편, 경화 구역은 상기 영역을 가로질러 대략 1000℃ 내지 대략 1450℃의 온도 구배를 갖는다. 경화 노의 경화 구역은 헬륨 유동 하에서 유지될 수 있다. 광 섬유 프리포옴 조립체는 경화 노의 건조 구역에서 유지되고 2개의 등온 유지 기간에 헬륨과 산소의 유동 그리고 헬륨과 염소의 유동에 연속으로 노출되어 광 섬유 프리포옴 조립체를 건조시키고 탄소, 물 및 천이 금속 불순물을 제거할 수 있다. 건조 처리 이후에, 튜브 노의 분위기가 이후 헬륨 유동으로 스위치되고 광 섬유 프리포옴 조립체가 경화 구역을 통해 햐향되어 실리카 유리 수트의 온도를 증가시켜 완전하게 경화된 유리를 형성하는데 충분한 유리의 유리질 유동을 만든다. 경화에 이어서, 경화된 광 섬유 프리포옴 조립체(현 광 섬유 프리포옴)가 경화 노로부터 후퇴되고 적어도 6시간 동안 1000℃ 유지 오븐으로 적재되어 샘플을 탈-가스하고 어닐링한다.
본 명세서에 기재된 수트 프레스 공정이 수트 압밀의 밀도에서의 균일성을 향상시키고 이에 따라 경화된 광 섬유 프리포옴에서의 외형 변화를 감소시키도록 최적화되며, 수트 프레스 공정에 의해 형성된 광 섬유 프리포옴이 경화 이후에 여러 치수 변화를 겪는다. 예를 들면, 광 섬유 프리포옴의 클래딩 부분(212)의 직경은 광 섬유 프리포옴의 중간부에서 보다 경화된 광 섬유 프리포옴의 단부에서 더 커서 광 섬유 프리포옴의 직경은 단부로부터 중간부까지 테이퍼질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴은 상기 광 섬유 프리포옴의 축방향 길이 방향에 따른 임의의 치수 변화가 없도록 예비-소결된 이후에 기계가공될 수 있다. 예를 들면, 광 섬유 프리포옴은 선반(lathe)에 위치되고 클래딩의 특정 부분의 직경을 광 섬유 프리포옴의 축방향 길이방향에 따라 선택적으로 감소시키도록 기계가공되어 일정한 직경의 광 섬유 프리포옴을 형성할 수 있다.
실시예
본 발명은 아래 기재된 실시예에 의해 보다 명확하게 설명될 것이다.
실시예 1
이러한 실시예에 있어서, 2개의 광 섬유 프리포옴 조립체는 단일 단계에서 실리카 유리 수트로 몰드 공동을 적재함으로써 준비된다. 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 직경이 1.9 cm인 유리 코어 케인과 직경이 24 mm인 2개의 스트레스 로드가 직경이 89 mm이고 길이가 610 mm인 몰드 공동을 구비한 탄소 몰드에 위치된다. 몰드 공동은 유리질의 탄소 코팅으로 라이닝 처리된다. 본 실시예에 있어서 유리 코어 케인의 길이는 몰드의 길이와 동일하다.
유리 코어 케인은 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어에 유리 코어 케인의 단부를 삽입시킴으로써 상기 몰드 공동 내에 위치된다. 스트레스 로드가 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 (축선을 벗어난) 보어에 각각의 스트레스 로드의 단부를 삽입시킴으로써 상기 몰드 공동 내에 또한 위치된다. 대략 930 g의 실리카 유리 수트가 몰드 공동에 부가되어, 유리 코어 케인이 실리카 유리 수트에 중심이 잡히고 스트레스 로드가 코어 로드에 상대적으로 가깝게 중심을 벗어나 위치된다. 특별한 광 섬유 설계를 달성하기 위하여, 몰드의 개시 구성에서 코어 케인의 위치에 대한 스트레스 로드의 정확한 위치가 필요한 섬유 설계로부터 다시 계산하고 경화 동안에 수트의 수축율을 사용함으로써 결정될 수 있다. (즉, 필요한 구성으로 개시하고, 알려진 수축율을 계산에 포함함으로써 개시 구성을 결정함.). 수트 압밀에 축방향 로드가 존재하면 반경방향 수축에 대한 축방향 수축을 억제할 수 있기 때문에, 축방향 및 반경방향 수트-대-유리 수축을 측정할 필요가 있다. 로드가 단일의 섬유 직경을 따라서 정렬된다면, 2개의 직교한 반경방향 섬유 치수에 따른 수축율의 차이가 또한 있을 것이다. 계산을 완료하는데 요구되는 조정가능한 파라미터는 수트 탭 밀도, 수트 최종 압밀된 밀도 및 몰드 직경이다. 실리카 유리 수트의 사전-압축 밀도를 최대화하기 위하여, 상기 실리카 유리 수트가 몰드 공동에 적재된 이후에 진동 에너지가 몰드 몸체에 가해진다. 상부 램이 유리 코어 케인 및 스트레스 로드에 위치되고 몰드 공동으로 삽입된다. 이러한 실시예에 있어서, 램 연장부가 유리 코어 케인 및 스트레스 로드 주위의 몰드 공동 내로 삽입되고, 몰드 및 연장부가 유압 프레스에 위치된다. 유압 프레스의 프레스 아암이 상부 램 연장부로 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부가 유압 프레스의 지지 플레이트 상에 위치된다. 5 kW의 증폭기 파워의 51%에서 대략 17 kHz 내지 19 kHz의 주파수로 진동 에너지가 몰드에 가해진다. 바람직한 정확한 공진 주파수는 초음파 트랜듀서, 도파관, 클램프, 및 몰드의 항목에 따라 결정되고, 각각의 특정 세트의 부재에 대해 독립적으로 반드시 최적화되어야 한다. 0.026 초의 간격으로 40 Hz의 다중모드 주파수 스윕이 진동 에너지에 가해져 몰드 공동에서의 정재파가 만들어지는 것을 방지한다.
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램이 4.8 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 나아간다. 몰드가 대략 2.4 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있게 하여, 상기 수트 압밀에 중심이 잡힌 초음파 공급원을 유지시킨다. 수트의 밀도가 몰드 공동에서의 상부 램의 측정된 위치, 몰드 치수, 및 수트의 질량에 기초하여 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산될 수 있다. 수트의 계산된 밀도가 0.01 g/cc의 목표 밀도(본 실시예에 있어서 0.8 g/cc) 내에 있을 때, 진동 에너지가 불연속이 된다. 수트의 계산된 밀도가 0.8 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 이동은 209 lbs의 정하중 만이 프레스의 유압 라인에서 유지되도록 불연속이 된다. 10 분의 간격 이후에, 정하중이 소산된다. 이후, 광 섬유 프리포옴 조립체가 튜브 노에 위치되고, 1000℃에서 1시간 동안 5% 염소를 포함한 헬륨 유동에서 건조된다. 광 섬유 프리포옴 조립체가 상기 기재한 바와 같이, 1시간 동안 1200℃에서 이후 예비-소결되고 이후에 경화된다. 샘플의 직경 변화가 경화된 광 섬유 프리포옴의 최소 직경의 대략 ±10 %보다 더 작다고 예상된다.
실시예 2
이러한 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체가 실리카 유리 수트를 몰드 공동에 별도의 부분으로 적재하고 다음 부분을 첨가하기 전에 각각의 부분을 가압함으로써 준비된다. 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 직경이 19 mm인 유리 코어 케인과, 직경이 대략 24 mm인 2개의 스트레스 로드가 89 mm의 직경과 610 mm의 길이의 몰드 공동을 구비한 세그먼트식 알루미늄 몰드에 위치된다. 세그먼트식 몰드는 3개의 패널로 이루어지며, 각각의 몰드는 몰드 원주의 1/3rd 로 이루어지고, 몰드 재료의 외주부로 기계가공된 볼트에 의해 함께 유지된다. 몰드 공동이 두께가 0.5 mm인 억지 끼워맞춰지는 테프론 시트로 라이닝 처리된다. 유리 코어 케인과 스트레스 로드의 길이는 이러한 실시예에 있어서 몰드의 길이와 동일하다. 유리 코어 케인 및 몰드 로드가 상기 유리 코어 케인의 단부 및 상기 몰드 로드의 단부를 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어에 삽입시킴으로써 상기 몰드 공동에 위치된다.
총 1375 g의 실리카 유리 수트가 몰드(몰드 공동)에 아래와 같은 방식으로 적재된다: 275 g의 실리카 유리 수트의 제 1 부분이 상기 몰드 공동에 적재되고 몰드의 중앙에 위치된 0.55 g/cc의 밀도로 수동으로 가압된다. 275 g의 실리카 유리 수트의 제 2 부분이 몰드 공동의 일 단부로 적재되고, 275 g의 실리카 유리 수트의 제 3 부분이 상기 몰드 공동의 반대쪽 단부로 적재된다. 이들 양 단부는 램으로 끼워맞춰지고 그리고 몰드 공동의 길이 방향을 따라 중심이 맞춰져 0.47 g/cc의 밀도로 수동으로 가압된다. 275 g의 실리카 유리 수트의 제 4 부분은 몰드 공동의 일 단부로 적재되고, 상기 275 g의 실리카 유리 수트의 제 5 부분은 상기 몰드 공동의 반대쪽 단부로 적재된다. 이들 양 단부는 램으로 끼워맞춰지고 0.40 g/cc의 밀도로 수동으로 가압된다. 따라서, 적재된 수트가 몰드 공동에 위치되어, 제 1 부분이 어느 한 측의 제 2 부분 및 제 4 부분과 다른 한 측의 제 3 부분 및 제 5 부분 사이에 배치된다.
이후, 램은 유리 코어 케인 및 스트레스 로드 상에 위치되고 몰드 공동에 삽입된다. 램 연장부는 유리 코어 케인 및 몰드 로드 주위의 몰드 공동으로 삽입되고, 몰드 및 연장부는 유압 프레스에 위치된다. 유압 프레스의 프레스 아암이 상부 램 연장부에 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부가 유압 프레스의 지지 플레이트 상에 위치된다.
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램은 1.6 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 전진한다. 몰드는 대략 0.8 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있어, 상기 수트 압밀에 중심이 잡힌 초음파 공급원을 유지시킨다. 수트의 밀도가 몰드 공동에서의 상부 램의 측정된 위치, 몰드의 치수, 그리고 수트의 질량에 기초하여 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산된다. 수트의 계산된 밀도가 0.8 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 운동은 대략 1300 lbs의 정하중 만이 프레스의 유압 라인에 유지되도록 불연속이 된다. 60 분의 간격 이후에, 정하중이 소산된다. 세그먼트식 몰드가 이후 분해되고 최종 압밀된 프리포옴이 상기 몰드 및 테프론 라이너로부터 꺼내진다. 프리포옴이 이후 상기 프리포옴을 부분적으로 소결하기 위하여 1시간 내지 3시간 동안 900℃로 상승되어 헬륨 환경에서 열적으로 처리된다. 광 섬유 프리포옴 조립체가 상기 기재한 바와 같이, 이후 경화된다.
실시예 3
도 8c에 도시된 외형과 유사한 외형을 갖는 단일의 편광 및/또는 편광 유지 섬유와 같은 광 섬유 제조용 광학 프리포옴을 제조하기 위하여, 몰드 조립체 내의 3개의 유리 로드(코어 로드 및 2개의 스트레스 로드)의 위치가 먼저 계산된다. 이러한 실시예에 있어서, 섬유 프리포옴을 만들기 위하여, 출원인은 0.6 g/cc의 탭 밀도를 갖는 수트로 시작하였다. 종래 실험이 0.85 g/cc의 수트 밀도를 갖는 압밀된 프리포옴에 대해 행해졌다. 19%의 축방향 수축과 29%의 반경방향 수축으로 경화된다. 타원형 몰드 공동 및 램 설계가 유리 로드의 비-원형으로 대칭적인 위치에 대해(즉, 타원의 다른 축선에 따르지 않고 하나의 축선에 따라 위치된 로드에 대해) 보상될 수 있다. 최종 소결된 프리포옴에 있어서, 코어 케인 및 2개의 스트레스 로드의 축선을 따라서, 유리의 단지 35%가 압축된 수트로부터 반경방향으로 만들어지는 한편, 직교방향의 직경부에서, 유리의 89%가 압축된 수트로부터 만들어진다. 89 mm의 단축선(이 단축선을 따라서 코어 및 2개의 스트레스 로드가 위치됨) 및 106 mm의 장축선을 갖고 단면이 타원형인 몰드 공동이 각각의 축선을 따라서 유리 수트를 위치시켜서, 0.85 g/cc 수트 밀도로 압축되고 그리고 경화되는 동안 수트가 29% 선형 (반경방향) 수축된 이후에, 각각의 축선의 최종 프리포옴이 78 mm 직경의 원형 단면을 가지며 경화된다. 수축율 및 설계의 변화는 몰드 설계 및 램 설계가 최적의 외형을 제공하도록 변경되어야 함을 요구한다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 실시예의 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 직경이 8.7 mm인 유리 코어 케인과, 직경이 대략 21 mm인 2개의 몰드 로드가 세그먼트식 알루미늄 몰드에 위치되며, 상기 알루미늄 몰드의 단면 타원형으로서 그 (짧은) 직경이 89mm이다. 세그먼트식 몰드는 3개의 패널로 이루어지고, 각각의 상기 패널은 몰드 원주의 1/3rd 로 이루어지며, 몰드 재료의 외측 주변부로 기계가공된 볼트에 의해 함께 유지된다. 몰드 공동은 두께가 0.5 mm이고 억지 끼워맞춰진 테프론 시트로 라이닝 처리된다. 유리 코어 케인의 길이와 몰드 로드의 길이는 본 실시예에 있어서 몰드의 길이와 동일하다. 2개의 램은 코어 케인용 개구 또는 구멍(예를 들면, 보어(110, 112))을 타원의 중심에 제공하고, 또한 몰드 로드용 21 mm 직경의 개구 또는 구멍(예를 들면, 보어(110A, 112A))을 타원의 단축선을 따라 직경부 상에서 포함한다. 유리 코어 케인 및 몰드 로드는 상기 유리 코어 케인의 일단부와 몰드 로드의 단부를 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어로 삽입시킴으로써, 상기 몰드 공동에 위치된다.
0.6 g/cc의 탭 밀도를 갖는 총 2037 g의 실리카 유리 수트가 몰드 공동의 높이의 대략 51 cm를 채우는 몰드에 적재된다. 이후, 램은 유리 코어 케인 및 스트레스 로드에 위치되고 몰드 공동에 삽입된다. 램 연장부가 유리 코어 케인 및 몰드 로드 주위의 몰드 공동에 삽입되고, 상기 몰드 및 연장부가 유압 프레스에 삽입된다. 유압 프레스의 프레스 아암은 상부 램 연장부에 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부는 유압 프레스의 지지 플레이트에 위치된다.
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램은 1.6 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 전진한다. 몰드가 대략 0.8 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있어, 초음파 공급원이 수트 압밀에 중심이 잡힌 채로 유지될 수 있다. 수트의 밀도는 몰드 공동에서 상부 램의 측정된 위치, 몰드의 치수, 및 수트의 질량에 기초하여 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산된다. 수트의 계산된 밀도가 0.85 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 운동이 불연속이 된다. 60 분의 간격 이후에, 정하중이 소산된다. 세그먼트식 몰드가 이후 분해되고 최종 압밀된 프리포옴이 상기 몰드 및 테프론 라이너로부터 꺼내진다. 프리포옴은 이후 상기 프리포옴을 부분적으로 소결하기 위하여, 1시간 내지 3시간 동안에, 900℃로 상승되어, 헬륨 환경 내에서 열적으로 처리된다. 광 섬유 프리포옴 조립체는 이후 상기 기재한 바와 같이 경화된다.
실시예 4
이러한 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체가 중심이 잡힌 코어 케인과, 2개의 몰드 로드를 포함한 몰드 공동에 실리카 유리 수트를 적재시킴으로써 준비된다. 몰드 로드가 압밀된 수트에 원통형 보이드를 제공하는 압축 단계 이후에 제거된다. 압밀된 수트가 원통형 구멍을 포함한 프리포옴 조립체를 형성하도록 이후 경화된다. 더욱 상세하게는, 본 실시예의 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 직경이 19 mm인 유리 코어 케인과, 직경이 대략 24 mm인 테프론으로 만들어진 2개의 몰드 로드가, 직경이 89 mm이고 길이가 610 mm인 몰드 공동을 구비한 세그먼트식 알루미늄 몰드에 위치된다. 세그먼트식 몰드는 3개의 패널을 포함하고, 이들 각각의 패널은 상기 몰드의 원주의 1/3rd로 이루어지며, 몰드 재료의 외측 주변으로 기계가공된 볼트에 의해 함께 유지된다. 몰드 공동은 두께가 0.5 mm인 억지 끼워맞춰지는 테프론 시트에 의해 라이닝 처리된다. 유리 코어 케인 및 몰드 로드의 길이는 이러한 실시예에 있어서 몰드의 길이와 동일하다. 유리 코어 케인 및 몰드 로드는, 상기 유리 코어 케인의 일단부와 상기 몰드 로드의 단부를 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어에 삽입시킴으로써, 상기 몰드 공동에 위치된다.
총 1540 g의 실리카 유리 수트(탭 밀도 =0.6 g/cc)가 몰드에 적재된다. 조립체가 램 및 램 연장부로 끼워맞춰지고, 몰드 및 연장부가 유압 프레스에 위치된다. 유압 프레스의 프레스 아암이 상부 램 연장부에 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부가 상기 유압 프레스의 지지 플레이트 상에 위치된다.
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램이 1.6 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 전진한다. 몰드는 대략 0.8 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있게 되어, 초음파 공급원이 수트 압밀 상에 중심이 잡힌 채로 유지될 수 있다. 수트의 밀도가 몰드 공동에서의 상부 램의 측정된 위치, 몰드 치수, 및 수트의 질량에 기초하여 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산된다. 수트의 계산된 밀도가 0.8 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 운동은, 대략 1300 lbs의 정하중 만이 프레스의 유압 라인에서 유지되도록, 불연속이 된다. 60 분의 간격 이후에, 정하중이 소산된다. 세그먼트식 몰드가 이후 분해되고, 최종 압밀된 프리포옴이 상기 몰드 및 테프론 라이너로부터 꺼내진다. 몰드 로드가 수트 압밀 외측으로 로드를 수동으로 미끄러지게 하여, 프리포옴 조립체로부터 완만하게 제거될 수 있다. 원통형 보이드를 갖는 프리포옴이 이후 상기 프리포옴을 부분적으로 소결하기 위하여 1시간 내지 3시간 동안에 900℃로 상승되어 헬륨 환경에서 열적으로 처리된다. 하나의 최종 구성에 있어서, 원통형 보이드를 갖는 광 섬유 프리포옴이 원통형 보이드를 갖는 유리 물품으로 경화될 수 있다.
실시예 5
이러한 실시예에 있어서, 광 섬유 프리포옴 조립체가 단일 단계에서 실리카 유리 수트로 몰드 공동을 적재함으로써 준비된다.　 광 섬유 프리포옴 조립체를 형성하기 위하여, 직경이 1.06 cm인 유리 코어 케인과 직경이 각각 1.5 mm인 6개의 테프론 몰드 로드가, 직경이 89 mm이고 길이가 610 mm인 몰드 공동을 구비한 탄소 몰드에 위치된다.　 몰드 공동이 유리질의 탄소 코팅으로 라이닝 처리된다.　 유리 코어 케인의 길이가 이러한 실시예에 있어서 몰드의 길이와 동일하다.　
유리 코어 케인이 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어에 유리 코어 케인의 일단부를 삽입시킴으로써, 상기 몰드 공동에 위치된다. 6개의 몰드 로드가 각각의 로드의 일단부를 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어로 삽입시킴으로써, 상기 몰드 공동에 위치된다.　 각각의 몰드 로드에 대한 구멍이 상부 램 및 하부 램 각각을 통해 각각의 로드의 자유 운동을 가능하게 한다.　 몰드 로드의 장치가 램에서 패턴으로써 고정되고, 이러한 경우에 있어서 (코어 케인의 중심으로부터 측정된 반경을 갖는) 원의 원주 주위에 일정한 1.5 mm 구멍의 중심으로 이격된다.　 0.6 g/cc의 탭 밀도를 갖는 대략 1470 g의 실리카 유리 수트가 몰드 공동에 부가되어, 코어 케인 및 6개의 몰드 로드의 수직 상태를 유지한다. 수트 칼럼의 높이는 약 40 cm이다.　 실리카 유리 수트의 사전-압축 밀도를 최대화시키기 위하여, 상기 실리카 유리 수트가 몰드 공동 내로 적재된 이후에 진동 에너지가 몰드 몸체에 가해진다.　 상부 램이 하부 램과 정렬되기 위해 몰드 로드와 유리 코어 케인 상에 위치되고 상기 로드에서의 임의의 비틀림을 방지한다. 램 연장부가 유리 코어 케인 및 몰드 로드 주위의 몰드 공동 내로 삽입되고, 그리고 상기 몰드 및 연장부가 유압 프레스에 위치된다.　 유압 프레스의 프레스 아암이 상부 램 연장부에 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부가 유압 프레스의 지지 플레이트에 위치된다.　 진동 에너지가 5 kW의 증폭기 파워의 51%에서 대략 20 kHz의 주파수로 몰드에 가해진다.　 0.026 초의 간격으로 40 Hz의 다중모드 주파수 스윕이 몰드 공동에서 정재파가 만들어지는 것을 방지하도록 진동 에너지에 가해진다.　
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램이 1.6 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 전진한다.　 몰드는 대략 0.8 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있어 상기 수트 압밀에 중심이 잡힌 초음파 공급원을 유지시킨다.　 수트의 밀도가 몰드 공동에서의 상부 램의 측정된 위치, 몰드의 치수, 및 수트의 질량에 기초하여, 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산될 수 있다.　 수트의 계산된 밀도가 0.01 g/cc의 목표 밀도(본 실시예에서는 0.83 g/cc) 내에 있을 때, 진동 에너지가 불연속이 된다.　 수트의 계산된 밀도가 0.8 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 운동은 209 lbs의 정하중 만이 상기 프레스의 유압 라인에 유지되도록 불연속이 된다.　 10 분의 간격 이후에, 정하중이 소산된다.　 몰드 로드가 수트 압밀로부터 후퇴되어, 필요하다면, 가해진 초음파 에너지를 사용하여, 코어 케인 주위에 배열된, 압밀된 수트에서의 6개의 구멍을 남길 수 있다.　 이후, 광 섬유 프리포옴 조립체가 튜브 노 내에 위치되고, 1000℃로 1시간 동안 5% 염소로 헬륨 유동에서 건조된다. 수트 프리포옴 조립체가 탄소 몰드로부터 제거될 수 있고, 중앙 코어 케인에 인접한다.　　광 섬유 프리포옴 조립체가 상기 기재한 바와 같이 이후 경화된다.　　　프리포옴은 이후 광 섬유로 인발된다. 　상이한 조합의　구멍 크기 및 갯수를 포함하여 구멍이 배치될 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 구멍의 총 수는 10개 이상이고, 다른 일 실시예에 있어서 50개 이상이고, 그리고 또 다른 일 실시예에 있어서 100개 이상이다.　　이와 같은 설계로 만들어진 광 섬유가 비굽힘성 섬유, 포토닉 크리스탈 섬유, 많은 개구수의 섬유, 무단 단일의 모드 섬유 등을 포함한 다양한 분야에 사용가능하다.　　
도 9 - 도 14를 살펴보면, 상기 도 9 - 도 14는 본 발명에 따른 방법과 기기의 다른 일 실시예를 나타내고 있다. 도 9는 본 발명의 여러 실시예로써 사용될 수 있는 기기(몰드 조립체(100))의 부분 단면도이다. 본 실시예의 몰드 조립체(100)는 강성의 외측벽(102A) 및 가요성 내측벽(102B)을 포함하고, 상기 가요성 내측벽(102B)은 기기의 내부 공동(108)(즉, 몰드 공동)을 둘러싸고 강성의 외측벽(102A)과 가요성 내측벽(102B) 사이의 영역은 환형 공동(108A)을 형성한다. "강성"이라는 표현은 가요성 내측벽(102B)에 비해 강성이라는 것을 의미하고 "가요성"이라는 표현은 강성의 외측벽(102A)에 비해 가요성이라는 것을 의미한다. 몰드 조립체(100)의 강성의 외측벽(102A)은 원통형 몰드를 형성하도록 원형 단면을 가질 수 있거나, 또는 선택적으로 특정 광 섬유 설계를 이루도록 타원형이거나, 육각형이거나 또는 불규칙한 형상일 수 있다. 도 9에 도시된 실시예에 있어서, 가요성 내측벽(102B)의 어느 한 면에서의 압력은 대략적으로 동일하다. 즉, 환형 공동(108A)에서의 압력은 몰드 공동(내부 공동)(108)에서의 압력과 대략적으로 동일하다. 본 실시예의 기기(100)는 하부(즉, 아래쪽) 단부 컵, 즉 램(104A)과 그리고 상부(즉, 위쪽) 단부 캡, 즉 램(106A)을 더 포함한다. 하부(아래쪽) 단부 캡(104A) 및 상부, 즉 위쪽 단부 캡(106A) 각각은 바람직하게 (i) 유리 로드(유리 코어 케인)를 수용해 중심잡기 위한 보어(112, 110)(도시 생략)와 같은 중심선 구멍; 및 (ⅱ) 스트레스 로드(115A) 및/또는 몰드 로드(115B) 중 하나를 수용하기 위한 적어도 하나의 여러 비-중심적으로 위치된 구멍(예를 들면, 보어(110A, 112A))을 포함한다. 상부 및 하부 단부 캡(106A, 104A)에서의 비-중심적으로 위치된 구멍(110A, 112A)이 세장형 슬롯(예를 들면, 타원)의 형태를 취할 수 있고, 상기 슬롯은 반경방향을 향한 긴 치수를 가져서, 반경방향 압밀(radial pressurization) 동안에 코어 로드(예를 들면, 도 11 참조) 쪽으로의 유리 로드나 또는 몰드 로드의 이동을 허용한다. 예를 들면, 타원형 슬롯이 외측 반경(보다 짧은 치수)을 가지며, 상기 외측 반경은 설계된 개시 배치로 중심이 아닌 로드의 외경이나 치수(예를 들면, 스트레스 로드나 또는 몰드 로드의 직경)에 대응하고, 이후 상기 로드가 구부러지지 않도록, 충분한 길이로 단부 캡의 중앙 쪽으로 뻗어있다. 상부 단부 캡(106A) 및 하부 단부 캡(104A) 각각은 바람직하게 환형 공동(108A)의 상부 및 하부에 압력 시일을 제공하고 그리고 또한 각각의 바람직하게 내부 공동(108)내의 과도한 공기가 중심선 구멍을 통해 및/또는 여러 구멍을 통해 빠져나갈 수 있게 한다. 단부 캡 용으로 바람직한 재료는 알루미늄이나, 또는 플라스틱과 같은 금속을 포함한다.
도 9 - 도 14의 실시예의 원통형 강성의 외측벽(102A)은 상당한 변형 없이, 환형 공동(108A)에서의 최대 정상 작동 압력을 견딜 수 있는 기계적 강도를 갖는 임의의 재료로 만들어 질 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 원통형 강성의 외측벽(102A)이 알루미늄으로 만들어진다. 원통형 강성의 외측벽(102A)용의 여러 바람직한 재료가, 예를 들면, 여러 금속 또는 플라스틱을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 원통형 강성의 외측벽(102A)은 그 축선방향 길이 방향을 따라 실질적으로 일정한 직경을 갖는다. 선택적인 실시예에 있어서, 원통형 강성의 외측벽(102A)은 몰드 조립체(기기(100))의 상부 및 하부에 나타나는 압력 차이를 없애기(counter) 위하여 그 축방향 길이를 따라서 약간 변하는 직경을 가진다. 원통형 강성의 외측벽(102A)은 일정한 원통형 부분을 포함하거나, 또는 끝과 끝이 부착된 2개 이상의 원통형 세그먼트를 포함할 수 있다.
가요성 내측벽(102B)은 환형 공동(108A)에 최대 정상 작동 압력이 가해질 때 플라스틱 변형되지 않으면서 반경방향 내측으로 충분하게 탄성적으로 변하게 하는 충분한 탄성 및 항복 강도를 갖는 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 가요성 내측벽(102B)은 Piercan USA, Inc가 판매하는 표준 엘라스토머 라텍스 튜빙(tubing)과 같은 라텍스 재료로 만들어진 튜브이다. 가요성 내측벽(102B)에 대한 다른 바람직한 재료는 예를 들면, 네오프렌, 부나-N, 폴리우레탄, 또는 실리콘 고무를 포함한다. 바람직하게는, 가요성 내측벽(102B)은 95 psi 내지 7,000 psi의 인장 강도와 200% 내지 800%의 신장율을 갖는다. 바람직한 실시예에 있어서, 가요성 내측벽(102B)이 원통형 강성의 외측벽(102A)에 시일된다. 예를 들면, 원통형 강성의 외측벽(102A)의 외측 표면상의 플랩(도시 생략)을 압축함으로써 또는 접착제로 고정함으로써, 시일이 달성될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 가압 접근점 및 밸브(도시 생략)가 제공되어, 환형 공동(108A)을 가압 및 감압할 수 있다. 선택적인 실시예에 있어서, 가요성 내측벽(102B)은 원통형 강성의 외측벽(102A)으로 끼워맞춰진 환상 블래더(toroidal bladder)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 환상 블래더와 원통형 강성의 외측벽(102A) 사이의 시일이 필요없다.
도 10에 도시된 바와 같이, 환형 공동(108A)은 공기 또는 여러 유체가 환형 공동(108A)으로부터 대부분 제거되거나 거의 완전히 제거되도록 감압될 수 있다. 이러한 감압의 결과로서, 가요성 내측벽(108A)이 반경방향 외측으로 탄성 변형하여, 도 10에 도시된 바와 같이, 가요성 내측벽(102B)의 최대 외경이 강성의 외측벽(102A)의 내경과 거의 동일하다. 한편, 환형 공동(108A)의 볼륨이 감소되는 한편, 내부 공동(108)의 볼륨은 증가된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 경화된 유리 로드(유리 코어 케인(115))가 배치되어, 기기(100)의 내부 공동(108) 내에 중심이 맞춰질 수 있다. 하나 이상의 경화된 유리 로드(스트레스 로드(115A)), 및/또는 하나 이상의 몰드 로드(115B)가 또한 내부 공동(108)에 (중심을 벗어나) 배치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 환형 공동(108A)이 도 10 및 도 11에서와 같이 감압된다. 유리 로드(115)(유리 코어 케인)는 내부 공동(108)을 통해 뻗어있을 뿐만 아니라 하부 단부 캡(104A)에서의 중심선 구멍(도시 생략)을 통해 뻗어있어, 상기 유리 로드(115)의 상부 부분 및 하부 부분이 기기(100) 외측으로 뻗어있을 수 있다. 이와 유사하게, 유리 로드(115A) 또는 몰드 로드(115B)가 하부 단부 캡(104A)에서 내부 공동(108)을 통해 뻗어있어서, 로드(115A 및/또는 115B)의 상부 부분 및 하부 부분이 기기(100) 외측으로 뻗어있을 수 있다. 포옴 고무로 만들어진 선택적인 플러그(117)가 몰드 공동(본 실시예에 있어서, 내부 공동(108))의 하부에 배치될 수 있다. 플러그(117)는 중심선 구멍(117'') 및 중심을 벗어난 구멍(112A'') 또는 수용 유리 로드(115, 115A 및/또는 115B)를 구비한다. 플러그(117)는 바람직하게 강성의 외측벽(102A)의 내경과 거의 동일한 직경을 갖고, 상기 플러그(117)의 중심선 구멍(117'')은 바람직하게 유리 로드(115)의 직경보다 약간 작거나 거의 동일한 직경을 가져서, 상기 플러그(117)가 내부 공동(108)의 하부에서 그리고 상기 유리 로드(115) 주위에서 적당하게 끼워맞춰진다. 이와 유사하게 플러그(117)의 중심을 벗어난 구멍(112A'')은 바람직하게 유리 로드(115A) 또는 몰드 로드(115B)의 직경보다 약간 작거나(적어도 하나의 단면에서) 또는 대략 동일한 직경을 가져서, 상기 플러그(117)가 내부 공동(108)의 하부에서 그리고 로드(115A, 115B) 주위에서 적당하게 끼워맞춰진다. 플러그(117)가 기기의 하부를 통해 굵은 수트가 빠져나가는 것을 방지하도록 사용될 수 있고 또한 라운드처리되거나 테이퍼처리된 단부를 가압된 수트 몸체에 부여하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 실시예는 반경방향 압축 동안에, 유리 로드(115A)를 코어 로드(115) 쪽으로 이동시키기 위해 선택적으로 세장형 구멍(110A, 112A)을 갖는 단부 캡이나 또는 램을 포함한다.
도 12에 도시된 바와 같이, (유리 수트(190)와 같은) 미립자 유리 재료가 기기(100)의 상부를 통해 유리 로드(115), 스트레스 로드(115A)(및/또는 몰드 로드(115B))와 가요성 내측벽(102B) 사이의 내부 공동(108)에 배치되거나 주입될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 환형 공동(108A)은 도 11에서와 같이 감압된다. 도 12가 유리 수트(190)로써 대략 절반 정도 채워진 내부 공동(108)을 도시하고 있는 한편, 바람직한 실시예에 있어서, 상기 유리 수트는 상기 내부 공동(108)이 거의 채워질 때까지 상기 내부 공동(108)으로 배치되거나 주입된다. 유리 수트(190)를 내부 공동(108)에 배치하거나 주입한 이후에, 부가적인 플러그(도시 생략)가 상기 내부 공동(108) 상부 근처의 로드(115, 115A, 및/또는 115B) 주위에서 그리고 유리 수트(190) 상부에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 내부 공동(108)이 유리 수트(118)를 상기 내부 공동에 배치한 이후에 감압된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 내부 공동(108)에 퇴적된 유리 수트(190)가 강성의 외측벽(102A)과 가요성 내측벽(102B) 사이의 환형 공동(108A)에 가압된 유체를 제공함으로써 가압된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상부 단부 캡(106A)이 제 위치에 배치되어 나사산이 형성된 로드(120)를 사용해 하부 단부 캡(104A)과 연결된다. 다음에, 유체가 환형 공동(108A)으로 서서히 안내되어, 환형 공동에서의 압력을 대기 압력과 비교하였을 경우, 음압으로부터 양압으로 서서히 증가할 수 있다. 바람직하게는, 환형 공동(108A)에서의 압력이 50 psi/min 이하의 정도로 증가되고, 보다 바람직하게는 20 psi/min 이하의 정도, 예를 들면 2 psi/min 내지 20 psi/min의 정도로 증가되고 더욱이 5 psi/min 내지 15 psi/min의 정도로 증가된다. 환형 공동(108A)에서의 가압된 유체의 압력이 서서히 보다 큰 양의 게이지 압력으로 점진적으로 증가됨에 따라, 가요성 내측벽(102B)이 유리 수트(190)에 대해 반경방향 내측으로 탄성적으로 변형하고(환형 공동(108A)의 볼륨이 서서히 증가하게 되고 내부 공동(108)의 볼륨이 서서히 감소하게 됨) 유리 수트(190)가 로드(115A, 115B) 주위에서 그리고 로드(115) 쪽으로 반경방향 내측으로 가압된다. 바람직하게는, 환형 공동(108A)에서의 가압된 유체의 압력이 최대 소정의 값에 도달할 때까지 증가된다. 압력이 소정의 시간 동안에 소정 값으로 유지되거나 유지되지 않을 수 있다. 소정의 시간 동안 유지될 때, 압력이 예를 들면, 적어도 1 분, 대략 5 분처럼 1 분 내지 10 분 동안에 유지될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 유리 수트를 가압하는 단계 동안에, 가압된 유체가 25 psig 내지 250 psig의 최대 압력, 50 psig 내지 200 psig의 최대 압력, 및 75 psig 내지 150 psig의 최대 압력을 갖는다. 가압된 유체의 실시예에는 공기, 불활성 가스(예를 들면, 질소), 물, 및 오일이 포함된다. 특히 바람직한 가압된 유체는 공기이다. 바람직한 실시예에 있어서, 유리 수트를 가압하는 단계 동안에, 내부 공동(108)의 온도는 50℃이하 이거나, 예를 들면 20℃ 내지 40℃이고, 보다 바람직하게는, 실내 온도(즉, 20℃와 25℃ 사이)이다.
수트가 충분하게 가압된 이후에, 도 14에 도시된 바와 같이, 환형 공동(108A)에서의 가압된 유체가 배출되어, 환형 공동(108A)이 도 10에서와 같이 감압될 수 있다(환형 공동(108A)에서의 압력이 내부 공동(108)에서의 압력 이하 이도록). 바람직하게는, 환형 공동(108A)에서의 압력이 50 psi/min 이하 정도로 감소되고, 그리고 보다 바람직하게는 20 psi/min 이하 정도, 예를 들면, 2 psi/min 내지 20 psi/min 정도 그리고 또한 5 psi/min 내지 15 psi/min의 정도로 감소된다. 환형 공동(108A)에서의 압력이 서서히 감소됨에 따라, 가요성 내측벽(102B)이 가압된 유리 수트(190)로부터 멀리 반경방향 외측으로 변형하여(상기 환형 공동(108A)의 볼륨을 서서히 감소시키게 하고 내부 공동(108)의 볼륨을 서서히 증가시키게 함), 환형 갭(122)이 가요성 내측벽(102B)과 가압된 유리 수트(190)의 외경 사이의 내부 공동(108)에 나타난다.
환형 공동(108A), 가압된 수트/케인 조립체 또는 다공성 프리포옴(200)의 감압에 이어서, 도 15에 도시된 실시예가 세정 및 경화용 기기로부터 분리되도록 준비된다.
선택적인 실시예에 있어서, 반경방향 내측의 압력이 원통형 형태로 말려진, 서로맞물린 핑거부가 형성된 시트의 내측벽과 같은 것을 사용함으로써 미립자 유리 수트에 대해 가해질 수 있다. 이러한 시트의 실시예가 도 16a 및 도 16b에 도시되어 있고, 도 16a에 있어서, 시트가 말려지지 않은 위치로 도시되어 있고, 도 16b에 있어서, 시트가 말려진 위치로 도시되어 있다. 시트(180)는 도 16a에 도시된 바와 같이, 각각의 단부에서 복수의 서로맞물린 핑거부(182) 및 복수의 슬롯(184)을 포함한다. 말려진 위치에 있어서, 시트의 각각의 단부로부터의 서로맞물린 핑거부(182)는 시트(180)의 반대쪽 단부의 슬롯(184)으로 뻗어있어, 시트의 양 단부로부터의 상기 서로맞물린 핑거부(152)가 도 16b에 도시된 바와 같은 반대 방향으로 뻗어있다. 압연된 시트가 중심이 잡힌 척(도시 생략)의 중심이 잡힌 구멍에 중심이 잡힌 유리 로드(115) 주위에 원주방향으로 뻗어있다. 미립자 유리 수트가 압연된 시트(150)와 로드(115, 115A 및/또는 115B) 사이의 환형 공동에 배치되거나 주입되고, 이후 반대 방향으로 뻗어있는 서로맞물린 핑거부가 그 각각의 마주한 방향으로 각각 당겨질 수 있어 당겨진 시트의 직경을 감소시키고 미립자 유리 수트에 반경방향 내측 압력을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 유리 로드(115)가 코어 케인이다. 선택적인 바람직한 실시예에 있어서, 유리 로드(115)가 다공성 수트 클래드 층에 의해 둘러싸인 코어 케인이다.
바람직한 실시예에 있어서, 다공성 프리포옴이 제공되고 상기 프리포옴에서 유리 로드에 대해 가압된 미립자 유리 재료가 입방 센티미터당 적어도 0.5 그램의 밀도를 갖거나, 예를 들면 입방 센티미터당 0.6 그램 내지 1.2 그램의 밀도를 갖거나, 또는 입방 센티미터당 0.8 그램 내지 1.0 그램을 갖거나, 예를 들면, 입방 센티미터당 대략 0.9 그램을 갖는다. 유리 로드에 대해 가압된 미립자 유리 재료의 밀도는 상기 미립자 유리 재료를 가압하는 단계 동안에 적용된 최대 압력과 주로 상관 관계이다. 일반적으로, 미립자 유리 재료를 가압하는 단계 동안에 가해진 최대 압력이 크면 클수록, 상기 유리 재료의 밀도도 더 커지고, 이에 따라, 다공성 프리포옴의 총 밀도도 더 커지게 된다. 본 명세서에 개시된 방법을 사용하여, 예를 들면, 입방 센티미터 당 적어도 0.6 그램의 밀도를 갖는 다공성 프리포옴이 적어도 50 psig의 최대 압력을 사용하여 만들어질 수 있고; 입방 센티미터 당 적어도 0.7 그램의 밀도를 갖는 다공성 프리포옴이 적어도 100 psig의 최대 압력을 사용하여 만들어질 수 있고; 입방 센티미터 당 적어도 0.8 그램의 밀도를 갖는 다공성 프리포옴이 적어도 150 psig의 최대 압력을 사용하여 만들어질 수 있고, 입방 센티미터 당 적어도 0.9 그램의 밀도를 갖는 다공성 프리포옴이 적어도 200 psig의 최대 압력을 사용하여 만들어질 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 다공성 프리포옴은 축선 방향으로 실질적으로 일정한 직경을 갖는다. 바람직하게는, 프리포옴의 축방향 길이에 따른 그 최소 직경은 상기 프리포옴의 축방향 길이에 따른 그 최대 직경의 적어도 90%이다. 또한 더욱 바람직하게는, 프리포옴의 축방향 길이에 따른 최소 직경은 상기 프리포옴의 축방향 길이에 따른 최대 직경의 적어도 95%이다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따라 만들어진 다공성 프리포옴은 표준 경화 설비 및 공정을 사용하여 유리 블랭크(즉, 경화된 유리 프리포옴)로 경화되고 이후 표준 인발 설비 및 공정을 사용하여 광 섬유로 인발될 수 있다. 바람직하게는, 오버클래딩의 총 질량의 적어도 35%까지, 또는 적어도 40%까지, 또는 적어도 50%까지도 가압된 수트로부터 유도되도록, 일단 다공성 프리포옴이 경화되고 광 섬유로 인발된다면 다공성 프리포옴의 케인을 둘러싸는 가압된 수트는 최종적으로 오버클래딩을 형성할 것이다. 본 명세서에 개시된 여러 실시예에 따라 만들어진 다공성 프리포옴이 유리 블랭크로 경화될 때, 경화된 블랭크를 초래할 수 있어, 클래딩 외경에 대한 코어 외경의 최소 비(즉, 최소 코어/클래드 비)가 블랭크의 축방향 길이에 따라 코어의 외경 대 클래딩의 외경의 최대 비(즉, 최대의 코어/클래드 비)의 적어도 98%이다.
기기를 수트로 채우기 전에, 코어 케인 및/또는 로드(115, 115A, 115B)로의 수트의 접착이 상기 코어 케인 및/또는 이들 로드 상에 정전하를 만듬으로써(예를 들면, 한 조각의 실크로써 문질러서) 향상될 수 있다. 가압된 수트로부터 코어 케인으로의 접착이 비교적 불량하다면, 상기 코어 케인의 하부는 상기 코어 케인의 나머지부보다 약간 더 큰 직경이 되도록 선택적으로 만들어질 수 있어, 상기 가압된 수트가 상기 코어 케인에서 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 테이퍼의 크기는 코어 케인의 상부의 직경이 케인의 길이에 따른 일정한 구배를 갖는 상기 케인의 하부보다 대략 1% 보다 작게 되도록 형성될 수 있다. 유리 케인과 가압된 수트 몸체 사이의 접착이 약하다면, 테이퍼가 블랭크용 지지부가 되어, 수직 조정이 가능하다. 유사한 방식으로, 스트레스 로드는 테이퍼진 로드에 (코어 케인의 큰 단부에 마주한) 상부를 향한 큰 단부를 제공함으로써, 수트 몸체에 보다 잘 고정될 수 있다. 케인의 표면은 그라인딩이나 에칭에 의해, 또는 OVD 처리(Outside Vapor Deposition process)에 의해 수트의 얇은 층을 적용함으로써 거칠게 될 수 있다.
아래 기재된 실시예는 광학 프리포옴의 클래딩 부분을 제조하기 위한 미립자 유리 재료를 압축하기 위하여, 몰드 공동의 중심 내측 쪽을 향한, 반경방향 압력을 사용하는 기기와 방법을 설명하고 있다.
실시예 6
광 섬유 프리포옴은 강성의 원통형 외측벽과 가요성 내측벽을 갖는 기기를 사용해 만들어진다. 강성의 원통형 외측벽은 4 인치의 내경, 18 인치의 길이, 및 ¼ 인치의 벽 두께를 갖는 알루미늄으로 만들어진다. 가요성 내측벽은 스트레스가 없는 상태에서 대략 2.5 인치의 직경을 갖는 라텍스 고무 튜브이다. 라텍스 고무 튜브의 상단부 및 하단부가 알루미늄 실린더의 상단부 및 하단부 상에서 감긴다. 기기는 상부 알루미늄 단부 캡 및 하부 알루미늄 단부 캡을 더 포함하며, 각각의 단부 캡은 두께가 대략 1인치이고 중앙 구멍을 구비하며, 상기 중앙 구멍은: (i) 코어 케인, (ⅱ) 2개의 스트레스 로드(115A)를 수용하기 위한 2개의 중심을 벗어난 로드, 그리고 (ⅲ) 나사산이 형성된 로드를 수용하기 위한 4개의 주변 구멍을 갖는다.
가요성 내측벽과 강성의 외측벽 사이의 공기는 상기 가요성 내측벽의 외경이 상기 강성의 외측벽의 내경과 반드시 동일하도록 실질적으로 제거된다. 이후 강성의 실린더의 내경과 대략적으로 동일한 직경을 갖는 1 인치 두께의, 개방된 작은구멍이 형성된 실리콘 고무 포옴 플러그가 공동 내로 삽입되어 실린더 하부와 동일한 높이를 이루게 된다. 실린더의 하부가 이후 알루미늄 단부-캡 및 바이턴 O-링으로써 시일된다. 스트레스 로드(중심을 벗어나 위치됨)의 이동을 수용하기 위하여, 본 실시예의 기기의 알루미늄 단부 캡은 슬롯형성된 (세장형) 구멍을 구비한다. 이들 세장형 구멍(예를 들면, 보어(110A, 112A))은 유리 로드가 끼워맞춰지는데 충분한 폭을 가지며, 몰드 공동의 중심 쪽으로 (보다 긴 축선과) 반경방향으로 정렬될 수 있다. 세장형 구멍의 목적은 수트 충전 공정 동안에 슬롯의 외측 에지 상에 유리 로드(예를 들면, 스트레스 로드, 코어 케인)가 배치될 수 있게 하고, 이후 상기 수트가 반경방향으로 압축됨에 따라 중앙선 쪽으로 횡단할 수 있게 하는 것이다. 이러한 실시예에 있어서 슬롯형 또는 세장형 구멍의 폭이 2.1 cm이고 상기 구멍의 외측 엣지가 몰드 공동의 중심으로부터 4.2 cm에 위치되고, 상기 슬롯형 구멍의 내측 엣지가 상기 몰드 공동의 중심으로부터 1.7 cm에 위치된다. (2.1 cm 직경의 스트레스 로드에 대하여, 상기 구성은 수트의 압밀 동안에 몰드의 중앙 쪽으로 0.4 mm의 이동을 가능하게 한다). 10 mm 직경의 융합된 실리카 코어 케인은 그 하부 단부가 하부 플러그의 중심에서 구멍에 삽입된 상태로 몰드 공동 내측에 배치된다. 코어 케인의 상부는, 예를 들면 공지된 중심맞춤 장치/기구 또는 방법을 사용함으로써, 예를 들면 PTFE로 만들어진 임시 디스크를 사용함으로써(즉, 모든 수트가 공동에 위치될 때, 디스크가 빼내짐), 중앙에 유지될 수 있다. 2개의 21 mm 직경의 융합된 보론-도프된 실리카 로드는 이후 그 하부 단부가 하부 플러그에서 중심을 벗어나 위치된 슬롯형 구멍에 삽입된 상태로 공동 내측에 배치된다. 보론-도프된 실리카 스트레스 로드가 슬롯형 구멍의 외측 엣지에 인접하거나 접촉한다. 스트레스 로드의 상부가 임의의 공지된 중심맞춤 장치/기구 또는 방법을 사용함으로써 적당한 위치에 유지된다. 0.6 g/cc의 탭 밀도를 갖는, OVD 오버클래딩 공정으로부터의 폐 실리카 수트가 이후 공동에 적재되는 한편으로 때때로 수트의 일정한 압밀을 보장하도록 강성의 크기의 실린더에서 가볍게 쳐진다. 수트가 실린더의 상부 아래의 대략 1 인치 레벨에 도달할 때, 중심맞춤 지그가 제거되고 제 2 실리콘 고무 포옴 플러그가 제 위치로 미끄러진다. 실린더의 상부가 예를 들면, 제 2 알루미늄 단부-캡 및 바이턴 O-링으로서 시일된다. 상부 알루미늄 단부 캡이 하부 플레이트와 주의 깊게 정렬되는 하부 단부 캡과 같은 동일한 슬롯 및 구멍 장치로써 바람직하게 끼워맞춰져, 중심을 벗어난 유리 로드의 반경방향 이동은 압밀(또는 압력 적용) 단계를 통해 중앙 유리 코어 케인에 평행하게 이들을 유지시킨다. 상부 단부-캡 및 하부 단부-캡은 나사산이 형성된 로드로 서로 연결되고 윙(wing) 너트로 조여져 실린더의 단부 상에 체결된다. 내부 공동이 이후 상부 단부-캡을 통해 비워진다. 가요성 벽부와 강성의 벽부 사이의 공간이 이후 압축된 공기 실린더를 사용하여, 10 분의 간격 내내 150 psig로 가압될 수 있다. 압력이 대략적으로 5 분 동안에 150 psig로 유지된다. 내부 공동이 이후 대기 압력으로 복귀가능하게 된다. 환형 공동으로부터의 압력이 이후 실린더 측의 밸브를 통해 10 분의 간격 내내 빼내어진다. 상부 단부-캡이 이후 제거되고 환형 공동의 공기가 펌핑되어 가요성 벽부의 직경이 상부 포옴 플러그 및 수트 프리포옴을 제거하는데 충분히 크다. 최종 수트 프리포옴의 직경과 밀도는 각각 대략 89 mm이고 대략 0.8 g/cc이다.
수트 프리포옴은 유기 오염물을 제거하기 위하여 실내 온도로부터 800 ℃까지의 500 sccm 산소 유동에서 5 ℃/분의 정도로 먼저 튜브 노에서 가열되고, 이후 금속의 오염물을 제거하기 위하여 800 ℃ 내지 1200 ℃까지의 헬륨에서 5% 염소 혼합물의 500 sccm 유동에서 가열된다. 세정된 프리포옴은 이후 수직 하향-구동 노에서 경화된다. 예를 들면, 노가 1시간 동안 10% 산소에서 1000℃로 소제될 수 있고, 이후 1시간 동안 5% 염소에서 소제된 이후에, 프리포옴이 10 mm/min에서 1000 ℃부터 ℃까지 이후 1.5 mm/min에서 1430 ℃로부터 1466 ℃의 피크 온도까지 그리고 다시 1430 ℃로 변경시켜 헬륨 내에서 완전하게 소결될 수 있다.
실시예 7
본 실시예는 실시예 6과 유사하지만, 그러나 2개의 보론 도프된 경화된 유리 로드 대신에, 2개의 21 mm 직경의 원통형 알루미늄 몰드 로드는 하부 단부가 하부 플러그에서 중심을 벗어나 위치된 구멍으로 삽입된 상태로 공동 내측에 배치된다. 몰드 로드의 상부는 예를 들면 PTFE로 만들어진 임시 디스크를 사용하여 중앙에 유지될 수 있다(즉, 상기 로드는 상기 로드의 중심을 교차하는 선이 코어 로드의 중심을 교차하도록 적당한 위치에 유지된다). 이후 상부 단부-캡이 제거되고 환형 공동에서의 공기가 펌프되어, 가요성 벽부의 직경이 상부 포옴 플러그 및 수트 프리포옴을 제거하도록 충분히 크다. 최종 수트 프리포옴의 직경은 대략 89 mm이다. 2개의 몰드 로드가 압축된 수트(수트 압밀)로부터 주의깊게 추출될 수 있으며, 수트 내에서 21 mm의 직경과, 대략 0.8 g/cc의 수트 밀도를 갖는 2개의 공기 구멍을 남긴다.
수트 프리포옴이 먼저 유기 오염물을 제거하기 위하여 실내 온도로부터 800℃까지의 500 sccm 산소 유동에서 5℃/분의 정도로 튜브 노에서 가열되고, 이후 금속의 오염물을 제거하기 위하여 800℃로부터 1200℃까지의 헬륨에서 5% 염소 혼합물의 500 sccm의 유동에서 가열된다. 세정된 프리포옴이 수직 하향-구동 노에서 이후 경화된다. 예를 들면, 노가 1시간 동안 10% 산소에서 1000℃로, 이후 1시간 동안 5% 염소로 소제될 수 있고, 이후 프리포옴이 10 mm/min로 1000℃에서 1시간 동안 10% 산소에서 1000℃로 바꾸고, 이후 1시간 동안 5% 염소로 바꿈으로써 헬륨 내에서 완전하게 소결될 수 있고, 이후 프리포옴이 10 mm/min에서 1000℃로부터 ℃까지 이후 1.5 mm/min에서 1430℃로부터 1466℃의 피크 온도까지 바뀐 이후에 다시 1430℃로 바뀌어져 헬륨 내에서 완전하게 소결될 수 있고, 중앙 코어 케인 주위에 위치된 2개의 원통형 공기 구멍이 형성된 경화된 유리 물품(프리포옴)을 남긴다. 이러한 프리포옴이 보론 도프된 실리카 파우더나 또는 보론 도프된 유리 로드로 원통형 공기 구멍을 채움으로써 더욱 변경될 수 있다. 보론 도프된 실리카 파우더 또는 보론 도프된 실리카 (스트레스) 로드를 포함한 소결된 프리포옴이 예를 들면, 보론 수트를 소결하거나 보론 도프된 실리카 (스트레스) 로드를 주변 실리카 유리에 영구적으로 부착하는데 충분한 시간 동안에 1400 ℃ - 1500 ℃의 피크 온도로 가열함으로써, 이후 재-소결된다. 예를 들면, 보론 도프된 실리카 파우더(수트)를 소결된 프리포옴 내측에서 완전하게 소결시키도록, 상기 보론 도프된 실리카 파우더를 구비한 상기 소결된 프리포옴이 10 mm/min에서 1000 ℃로부터 1430 ℃까지 바꾸고 이후 1.5 mm/min에서 1430 ℃로부터 1466 ℃의 피크 온도로 바꾼 이후에 다시 1430 ℃로 바꿈으로써 1466 ℃의 피크 온도로 재-소결된다.
여러 재료 조성이 Cu, Ag, Au, W, 및 Ga와 같은 금속, 또는 Si3N4나 Si3N4/SiC와 같은 반도체를 포함하여 원통형 공기 구멍에 충전될 수 있고, 섬유 프리포옴으로 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
실시예 8
본 실시예는 실시예 6과 유사하지만, 그러나 2개의 보론 도프된 경화된 유리 로드 대신에, 이러한 실시예에 있어서 2개의 21 mm 직경의 원통형 알루미늄 몰드 로드는 그 하부 단부가 하부 플러그의 중심을 벗어나 위치된 구멍에 삽입된 상태로 공동 내측에 위치된다.
몰드 로드의 상부가 (몰드 로드의 중심을 연결하는 선이 코어 로드의 중심을 교차하도록) 임의의 공지된 기구 또는 방법을 사용함으로써 적당한 위치에 유지된다. 이후 상부 단부 캡이 제거되고 환형 공동에서의 공기가 펌프되어 나가, 가요성 벽부의 직경이 상부 포옴 플러그 및 수트 프리포옴을 제거하도록 충분히 크다. 최종 수트 프리포옴 조립체의 직경은 대략 89 mm이다. 2개의 몰드 로드가 블랭크 조립체로부터 주의깊게 추출될 수 있어, 대략 0.8 g/cc의 수트 밀도를 갖는 압밀된 수트에 의해 둘러싸이고 21 mm의 직경을 갖는 2개의 공기 구멍을 남긴다. 공기 구멍은 미립자 유리, 예를 들면 보론 도프된 유리 파우더로 채워질 수 있다. 바람직하게 파우더는 수트의 가압된 밀도와 동일한 탭 밀도를 가질 수 있다. 테이퍼진 유리 플러그가 공기 구멍의 하부로 끼워맞춰질 수 있고, 보론 도프된 유리 파우더가 상기 공기 구멍으로 충전될 수 있다. 다른 일 구성에 있어서, 21 mm 보다 약간 작은 직경을 갖는 얇은 벽의 실리카 튜브는 먼저 공기 구멍에 끼워맞춰지고, 이후 플러그되어 보론 도프된 유리 파우더로 채워질 수 있다.
유리 파우더로 채워진 실리카 튜브나 또는 유리 파우더 중 어느 하나를 포함하는 수트 프리포옴 조립체가 튜브 노에서 유기 오염물을 제거하기 위하여 실내 온도로부터 800℃까지의 온도로 500 sccm 산소의 유동에서 5℃/분의 정도로 가열되고 이후 금속의 오염물을 제거하기 위하여 800℃로부터 1200℃까지의 온도로 헬륨에서 5% 염소 혼합물의 500 sccm의 유동에서 가열된다. 세정된 프리포옴은 이후 수직 하향-구동 노에서 경화된다. 예를 들면, 노가 1000℃에서 1시간 동안에 10% 산소로, 이후 1시간 동안에 5% 염소로 소제될 수 있고, 이후 프리포옴이 10 mm/min에서 1000℃로 1시간 동안 10% 산소에서 1000℃로 바꿈으로써, 1시간 동안 5% 염소로 바꾼 이후에 헬륨에서 완전히 소결될 수 있고, 프리포옴이 10 mm/min로 1000℃ 내지 ℃의 온도로 바꾸고 이후 1.5 mm/min로 1430℃로부터 1466℃의 피크 온도로 바뀐 이후에 다시 1430℃로 바뀌어서 헬륨 내에서 완전하게 소결될 수 있다.
보론-도프된 수트는 압밀된 수트로 경화되고, 제거용 또는 2개의 몰드 로드에 의해 형성된 2개의 공기 구멍 구역을 채운다.
실시예 9
본 실시예는 실시예 6과 유사하지만, 그러나 2개의 보론 도프된 경화된 유리 로드 대신에, 이러한 실시예에 있어서 4개의 21 mm 직경의 경화된 코어 로드(또는 코어 케인)(115)는 그 하부 단부가 하부 플러그의 중심을 벗어나 위치된 구멍에 삽입된 상태로 공동 내측에 배치된다. 수트 프리포옴이 내부 공동으로부터 제거된 이후에, 최종 수트 프리포옴의 직경과 밀도는 각각 대략 89 mm이고 대략 0.8 g/cc이다.
다수의 코어 로드를 갖는 수트 프리포옴은 먼저 튜브 노에서 유기 오염물을 제거하기 위하여 실내 온도로부터 800 ℃까지의 온도로 500 sccm 산소의 유동에서 5 ℃/분의 정도로 가열되고 이후 금속의 오염물을 제거하기 위하여 800 ℃ 내지 1200 ℃의 헬륨에서 5% 염소 혼합물의 500 sccm의 유동에서 가열된다. 다수의 코어 로드를 구비한 세정된 프리포옴은 상부 포옴 플러그 및 수트 프리포옴 수직 하향-구동 노에서 이후 경화된다. 예를 들면, 노가 1000℃에서 1 시간 동안에 10% 산소로, 이후 1 시간 동안 5% 염소로 소제될 수 있고, 이후 프리포옴이 10 mm/min에서 1000 ℃ 내지 ℃의 온도로 이후 1.5 mm/min에서 1430 ℃로부터 1466 ℃의 피크 온도로 바꾼 이후에, 다시 1430 ℃로 바뀌어서, 헬륨 내에서 완전히 소결될 수 있다.
실시예 10
본 실시예는 실시예 9와 유사하지만, 그러나 수개의 경화된 유리 로드, 예를 들면 직경이 10 mm인 4개의 경화된 코어 케인(115)이 직사각형 단면을 갖는 몰드 공동(108') 내측에 배치된다. 바람직하게는 코어 케인의 중심이 동일선상에 위치한다. 더욱 상세하게는, 이러한 실시예에 있어서, 직사각형 형상의 몰드 몸체(102')는 4cm 깊이와 10 cm 폭의 몰드 공동(108')을 포함한다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 몰드 공동(108')은 3개의 고정된 솔리드 벽(108'S), 라텍스 또는 실리콘 고무와 같은 가요성 필름으로 만들어진 전방 (가요성) 벽(108'F), 그리고 하부 및 상부 플러그(108'P )(도시 생략)를 포함한다. 코어 케인(115)의 하부 단부는 하부 플러그 상의 중심을 벗어나 위치된 수용 구멍으로 삽입된다. 유리 코어 케인(115)의 길이는 이러한 실시예에 있어서 몰드 공동(108')의 길이와 동일하거나 또는 약간 더 길다.　
수트(190)가 몰드 공동에 부가되고, 압력(P)이 가요성 벽부(108'F)를 통해 수트에 가해진다. 몰드 공동 외형의 결과로서, 다수의 코어 케인을 구비한 압축된 수트의 폭이 고정되며 10 cm와 동일하다. 압축된 수트 프리포옴은 이후 몰드 공동에서 제거된다. 최종 수트 프리포옴은 대략적으로 직사각형이고 그 밀도는 대략 0.8 g/cc 내지 0.85 g/cc이다.
다수의 코어 로드를 구비한 수트 프리포옴은 이후 실시예 9에서 개시된 바와 같이 가열되어 금속의 오염물을 제거한다. 다수의 코어 로드를 구비한 세정된 프리포옴이 이후 수직 하향-구동 노에서 경화되고 그리고 다수의 코어를 갖는 광 섬유 제조에 사용되거나, 또는 멀티-코어 리본을 만들도록 사용될 수 있다.
실시예 11
본 실시예는 실시예 10과 유사하지만, 수개의 경화된 유리 로드, 예를 들면 직경이 21 mm인 4개의 경화된 코어 로드(또는 코어 케인)(115)가 직사각형 단면을 갖는 공동 내측에 배치된다. 바람직하게는, 코어 케인의 중심은 공통 선형이다. 더욱 상세하게는, 이러한 실시예에 있어서, 직사각형 형상의 몰드 몸체(102')는 깊이가 4cm이고 길이가 10 cm인 몰드 공동(108')을 포함한다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 몰드 공동(108')은 하나의 고정된 (강성의) 솔리드 벽(108'S)과, 라텍스나 실리콘 고무와 같은 가요성 필름으로 만들어진 3개의 (가요성) 벽(108'F), 뿐만 아니라 2개의 플러그(108'P )(도시 생략)를 포함한다. 코어 케인(115)의 하부 단부는 하부 플러그(도시 생략)의 중심을 벗어나 위치된 수용 구멍으로 삽입된다. 유리 코어 케인(115)의 길이는, 본 실시예에 있어서, 몰드 공동의 길이와 동일하거나 약간 더 길다.　
수트(190)가 몰드 공동에 부가되고, 압력(P)이 3개의 가요성 벽부(108'F)를 통해 수트로 가해진다. 더욱 상세하게는, 코어 케인 주위에 수트 압밀(198)을 형성하기 위하여, 압력(P)이 수트 압축 동안에 3개의 벽부에 균등하게 가해지는 한편, 제 4 벽(108'S)이 단단하고 평탄한 표면에 나타난다. 몰드 공동 외형의 결과로서, 최종 프리포옴 조립체의 단면 외형이 초기 공동의 외형과 유사하며, 1 x 2의 외형비와 유사하다. 최종 수트 프리포옴은 압축된 수트 프리포옴 몰드 공동으로부터 제거된 이후에, 대략 6 cm의 폭과 대략 0.85 g/cc의 밀도를 갖는다.
압축된 수트 프리포옴이 이후 몰드 공동으로부터 제거된다. 다수의 코어 로드를 구비한 수트 프리포옴은 이후 금속의 오염물을 제거하기 위해 실시예 10에 개시된 바와 같이 가열된다. 다수의 코어 로드를 갖는 세정된 프리포옴이 이후 수직 하향-구동 노에서 경화되고, 다수의 코어를 구비한 광 섬유를 제조하는데 사용되거나, 또는 멀티-코어 리본을 만들도록 사용될 수 있다.
실시예 12
본 실시예는 실시예 10과 유사하지만, 수개의 경화된 유리 로드, 예를 들면 직경이 10 mm인 4개의 경화된 코어 로드(또는 코어 케인)(115)가 직사각형 단면을 갖는 공동 내에 배치된다. 바람직하게는, 코어 케인(115)의 중심이 공통선형이다. 더욱 상세하게는, 이러한 실시예에 있어서, 직사각형 형상의 몰드 몸체(102')는 깊이가 4cm이고 폭이 10 cm인 몰드 공동(108')을 포함한다. 도 17c에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 몰드 공동(108')이 3개의 고정된 (강성의) 벽부(108'S), 전방의 강성의, 그러나 이동가능한 벽부(108'M)를 포함한다. 벽부(108'M)가 이동할 수 있고 몰드 공동 내측에 위치된 수트에 압력을 가하는 피스톤으로 사용될 수 있다. 수트 압축 동안에, 단지 이러한 벽부(108'M)가 이동하는 한편, 3개의 여러 벽부의 위치가 고정된다. 압축 방법에 의하면 최종 수트 프리포옴 외형은 직사각형에 가깝고, 한 면의 치수(폭)가 10 cm이다. 압축된 수트 프리포옴이 내부 공동으로부터 제거된 이후에, 최종 수트 프리포옴은 대략 25 mm의 두께와 대략 0.8 g/cc의 밀도를 갖는다. 압축된 수트 프리포옴의 후-압축 처리는 실시예 10과 실시예 11의 후-압축 처리와 유사할 수 있다.
실시예 13
본 실시예는 실시예 1과 유사하지만, 그러나 2개의 스트레스 로드 대신에, 본 실시예에 있어서 2개의 부가적인 1.9 cm 직경의 경화된 코어 로드(또는 코어 케인)(115) 공동 내측에 배치된다. 이러한 실시예에 있어서, 2개의 광 섬유 프리포옴 조립체가 단일 단계에서 실리카 유리 수트를 몰드 공동에 적재시킴으로써 준비된다. 광 섬유 프리포옴 조립체를 성형하기 위하여, 3개의 코어 케인은 몰드 공동 직경이 89 mm이고 길이가 610 mm 인 탄소 몰드에 위치된다. 몰드 공동이 유리질의 탄소 코팅으로 라이닝 처리된다. 유리 코어 케인의 길이는 이러한 실시예에 있어서 몰드의 길이와 동일하다.
유리 코어 케인이 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 보어에 유리 코어 케인의 단부를 삽입시킴으로써 상기 몰드 공동에 위치된다. 다른 코어 케인이 몰드 공동의 하부 부분에 위치된 램의 (축선을 벗어난) 보어에 각각의 코어의 단부를 삽입시킴으로써 상기 몰드 공동에 위치된다. 대략 930 g의 실리카 유리 수트가 몰드 공동에 부가되어, 하나의 유리 코어 케인이 실리카 유리 수트에 중심이 잡히고 부가적인 2개의 코어 케인이 중앙 코어 로드에 비교적 가깝게 중심을 벗어나 위치된다. 바람직하게는, 3개의 코어 케인의 중심이 동축선 상에 위치한다. 수트 압밀에서의 축방향 로드가 있어 반경방향 수축과 관련된 축방향 수축을 억제할 수 있기 때문에, 축방향 및 반경방향 수트-대-유리 수축을 측정할 필요가 있을 수 있다. 다수의 로드가 단일의 섬유 직경을 따라 정렬된다면, 2개의 직교한 반경방향 섬유 치수에 따른 수축율의 차이가 또한 있을 수 있다. 계산을 완료하는데 필요한 조정가능한 파라미터는 수트 탭 밀도, 수트 최종 압밀된 밀도, 및 몰드 직경이다. 진동 에너지는 실리카 유리 수트의 사전-압축 밀도를 최대화시키기 위하여 몰드 공동으로 적재된 이후에 상기 몰드 몸체에 가해진다. 상부 램이 유리 코어 케인 및 스트레스 로드 상에 위치되고 몰드 공동에 삽입된다. 이러한 실시예에 있어서, 램 연장부가 유리 코어 케인 및 스트레스 로드 주위 몰드 공동 내로 삽입되고, 몰드 및 연장부가 유압 프레스에 위치된다. 유압 프레스의 프레스 아암이 상부 램 연장부에 끼워맞춰지는 한편, 하부 램 연장부가 유압 프레스의 지지 플레이트 상에 위치된다. 진동 에너지가 5 kW 증폭기의 파워의 51%로 대략 17 kHz 내지 19 kHz의 주파수에서 몰드에 가해진다. 바람직한 정확한 공진 주파수는 초음파 트랜듀서, 도파관, 클램프, 및 몰드의 항목에 따라 결정되고, 각각의 특정 세트의 부재에 대해 독립적으로 반드시 최적화되어야 한다. 0.026 초 간격의 40 Hz의 다중모드 주파수 스윕이 진동 에너지에 적용되어 몰드 공동에서 정재파가 만들어지는 것을 방지한다.
수트를 압축하기 위하여, 프레스의 상부 램이 4.8 mm/sec의 속도로 하부 램 쪽으로 진행된다. 몰드는 대략 2.4 mm/sec의 속도로 수트 압밀에 대해 미끄러질 수 있어 초음파 공급원이 상기 수트 압밀에 중심이 잡혀 유지될 수 있다. 수트의 밀도는 몰드 공동에서의 상부 램의 측정된 위치, 몰드의 치수, 및 수트의 질량에 기초하여 프레스 작동을 통해 리얼 타임으로 계산될 수 있다. 수트의 계산된 밀도가 0.01 g/cc의 목표 밀도(본 실시예에 있어서 0.8 g/cc) 내에 있을 때, 진동 에너지가 불연속이 된다. 수트의 계산된 밀도가 0.8 g/cc의 목표 밀도에 도달할 때, 유압 프레스의 프레스 아암의 운동은 209 lbs의 정하중 만이 프레스의 유압 라인에 남아있도록 불연속이 된다. 10 분의 간격 이후에, 정하중이 해제된다. 이후, 광 섬유 프리포옴 조립체가 튜브 노에 위치되고 1000℃로 1시간 동안 5% 염소로 헬륨 유동에서 건조된다. 이러한 실시예에 있어서, 다수의 코어 로드를 구비한 광 섬유 프리포옴은 상기 기재한 바와 같이, 바람직하게 대략 1200℃에서 1시간 동안 예비-소결되고 이후 경화된다.
당업자라면 본 발명의 범주 내에서 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에서 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (32)

  1. 광 섬유 프리포옴 제조 방법으로서,
    복수의 로드를 기기의 몰드 공동에 배치하는 단계;
    상기 로드와 내측벽 사이의 상기 몰드 공동에 미립자 유리 재료를 배치하는 단계; 및
    상기 미립자 유리 재료를 상기 복수의 로드에 대해 가압하여, 수트 압밀을 형성하도록, 상기 미립자 유리 재료에 대해 25 psig 내지 250 psig의 압력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 로드는: (i) 적어도 하나의 유리 로드와 적어도 하나의 몰드 로드; 또는 (ⅱ) 적어도 2개의 유리 로드;를 포함하고 상기 압력이 축방향으로 및/또는 반경방향으로 가해지는 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 기기는 외측벽과 내측벽을 포함하고, 상기 외측벽은 상기 내측벽을 둘러싸고 상기 내측벽은 상기 몰드 공동을 둘러싸며; 그리고 상기 압력이 상기 미립자 유리 재료를 상기 로드에 대해 가압하도록 상기 미립자 유리 재료에 대해 적어도 반경방향 내측으로 가해지는 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    반경방향 내측으로 압력을 가하는 단계는 가압된 유체를 상기 외측벽과 상기 내측벽 사이에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미립자 유리 재료는 CVD 증착 작동으로부터의 폐 수트인 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리포옴은 그 축방향 길이를 따라서 최대 직경과 최소 직경을 갖고, 상기 최소 직경은 상기 최대 직경의 적어도 90%인 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 2의 방법에 따라 만들어진 광 섬유 프리포옴으로서,
    상기 미립자 유리 재료는 상기 로드에 대해 가압되고 입방 센티미터 당 0.6 그램 내지 1.2 그램의 밀도를 가지며, 상기 프리포옴은 그 축방향 길이를 따라서 최대 직경 및 최소 직경을 갖고 그 최소 직경은 최대 직경의 적어도 90%인 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 최소 직경은 상기 최대 직경의 적어도 95%인 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    (i) 상기 로드 중 하나의 로드는 경화된 유리 로드이고; 및/또는
    (ii) 상기 유리 로드 중 적어도 하나의 유리 로드가 다공성 수트 클래드 층에 의해 둘러싸인 경화된 코어 케인을 포함하고, 그리고 상기 코어 케인은 상기 몰드 공동의 축선방향 센터를 따라 위치되는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    (i) 상기 로드는 다수의 코어 케인이고; 및/또는
    (ii) 상기 로드는 몰드 공동 내에서 공통-선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 섬유 프리포옴 제조 방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013072963A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Sumitomo Electric Ind Ltd マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法
US9108876B2 (en) * 2011-11-30 2015-08-18 Corning Incorporated Pressed, multilayered silica soot preforms for the manufacture of single sinter step, complex refractive index profile optical fiber
JP5384679B2 (ja) * 2012-01-19 2014-01-08 湖北工業株式会社 光ファイバ母材を製造する方法及び光ファイバ母材
JP6271523B2 (ja) * 2012-05-11 2018-01-31 オーエフエス ファイテル，エルエルシー バーベル光ファイバおよびその製作方法
US9975802B2 (en) * 2013-05-31 2018-05-22 Corning Incorporated Method for making low bend loss optical fiber preforms
JP5572748B1 (ja) 2013-08-20 2014-08-13 湖北工業株式会社 光接続部品およびその製造方法並びに光接続部品製造用金型容器
US9376338B2 (en) * 2013-11-14 2016-06-28 Corning Incorporated Methods and apparatuses for forming optical preforms from glass soot
JP6567303B2 (ja) * 2014-03-28 2019-08-28 古河電気工業株式会社 光ファイバ母材の製造方法
US20150284286A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Corning Incorporated Method for making preforms and optical fibers
US10053386B2 (en) 2014-04-25 2018-08-21 Corning Incorporated Method for forming optical fiber and preforms
US9618692B2 (en) * 2014-07-10 2017-04-11 Corning Incorporated High chlorine content low attenuation optical fiber
US20170362115A1 (en) * 2014-11-26 2017-12-21 Corning Incorporated Method of making halogen doped optical element
US11577982B2 (en) * 2015-10-07 2023-02-14 Corning Incorporated Method to prevent cracks in optical fiber preforms
JP6615036B2 (ja) * 2016-03-30 2019-12-04 古河電気工業株式会社 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法
US10407337B2 (en) 2016-06-30 2019-09-10 Corning Incorporated Method of making optical fiber preform with pressed soot
JP6606116B2 (ja) * 2017-03-24 2019-11-13 古河電気工業株式会社 光ファイバの製造方法
JP2019081682A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 古河電気工業株式会社 光ファイバの製造方法
JP7024546B2 (ja) * 2018-03-27 2022-02-24 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバの製造方法
JP7172088B2 (ja) * 2018-03-28 2022-11-16 住友電気工業株式会社 光ファイバ製造方法
US11685686B2 (en) * 2021-06-18 2023-06-27 Prime Optical Fiber Corporation Apparatus for optical fiber manufacturing process

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4273178A (en) * 1979-07-09 1981-06-16 Caterpillar Tractor Co. Vibrator casting system with feedback
US4395270A (en) * 1981-04-13 1983-07-26 Corning Glass Works Method of fabricating a polarization retaining single-mode optical waveguide
DE3217965A1 (de) * 1982-05-13 1983-11-17 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur herstellung von glasfaser-lichtwellenleitern
DE3240355C1 (de) * 1982-11-02 1983-11-17 Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur Herstellung eines laenglichen Glaskoerpers mit inhomogener Brechungsindexverteilung
JPS60137844A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 多心コア光フアイバの製造方法
DE3509634A1 (de) * 1984-11-02 1986-05-07 Prins, Marinus Hendrik, Dronten Verfahren zur herstellung eines aus kunststoff bestehenden hohlprofilfoermigen formkoerpers
JP2584619B2 (ja) * 1986-07-03 1997-02-26 株式会社フジクラ 非軸対称光フアイバ母材の製造方法
US4961767A (en) * 1987-05-20 1990-10-09 Corning Incorporated Method for producing ultra-high purity, optical quality, glass articles
US5244485A (en) * 1991-04-30 1993-09-14 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing a silica glass preform
JPH05208837A (ja) * 1992-01-30 1993-08-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英系多孔質ガラス体の成形方法
CA2088238C (en) * 1992-01-30 1998-08-18 Masato Oku Method of manufacturing optical fiber preform
JP2989957B2 (ja) * 1992-02-26 1999-12-13 古河電気工業株式会社 定偏波光ファイバ母材の成形方法
JPH06247733A (ja) * 1993-02-22 1994-09-06 Furukawa Electric Co Ltd:The 定偏波光ファイバ用母材の製造方法
DE4309995A1 (de) * 1993-03-27 1994-09-29 Degussa Verfahren zum Verdichten von pulverförmigen Stoffen
JPH06316426A (ja) * 1993-04-28 1994-11-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 定偏波光ファイバ用母材の製造方法
JPH07157323A (ja) * 1993-12-09 1995-06-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 定偏波光ファイバ用母材の応力付与部材の製造方法
JPH0971431A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英ガラス系マルチコア光ファイバの製造方法
JP3745895B2 (ja) * 1998-01-13 2006-02-15 古河電気工業株式会社 定偏波光ファイバ用母材の製造方法
US20090130435A1 (en) * 1999-07-23 2009-05-21 Aghajanian Michael K Intermetallic-containing composite bodies, and methods for making same
US6611418B2 (en) * 2001-12-06 2003-08-26 Fitel Usa Corp. Compliant collet chuck
JP4012791B2 (ja) * 2002-09-10 2007-11-21 富士通株式会社 情報記録媒体のセクタの再配置方法および情報記憶装置
US7143609B2 (en) * 2002-10-29 2006-12-05 Corning Incorporated Low-temperature fabrication of glass optical components
DE60324090D1 (de) * 2003-01-29 2008-11-27 Evonik Degussa Gmbh Strukturgecoatete Kieselsäure
US7021083B2 (en) * 2003-01-29 2006-04-04 Fitel Usa Corp. Manufacture of high purity glass tubes
US7200309B2 (en) * 2003-06-19 2007-04-03 Corning Incorporated Single polarization and polarization maintaining optical fibers and system utilizing same
US7647792B2 (en) * 2003-11-11 2010-01-19 Fujikura Ltd. Method for fabricating porous silica preform
US7144236B2 (en) * 2004-08-23 2006-12-05 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire curing bladder
US8459258B2 (en) * 2005-07-28 2013-06-11 Thornhill Scientific Inc. Method and apparatus to attain and maintain target end tidal gas concentrations
US20080065218A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-13 O'neil Michael J Annulus fibrosus repair devices and techniques
DE602007011961D1 (de) * 2006-10-13 2011-02-24 Parker Hannifin Corp Dreiweg-tellerventil
US7722777B2 (en) * 2006-10-17 2010-05-25 Ofs Fitel, Llc Method of preparing core rods for optical fiber preforms

Also Published As

Publication number Publication date
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