KR101955132B1 - 석영 유리 제품 및 석영 유리 광학 소자의 형성 방법 - Google Patents

석영 유리 제품 및 석영 유리 광학 소자의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

석영 유리 광학 소자의 제조 방법이 제공된다. 방법은 코어 막대 유리 및 클래딩 유리로 만들어진 실린더형 석영 유리 본체를 제공하는 단계를 포함한다. 석영 유리 본체는 제1 외경을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단을 갖는다. 방법은 제1 말단 및 제1 외경의 50% 내지 110%인 제2 외경을 갖는 대향하는 스퀘어 커트 제2 말단을 갖는 유리 핸들을 제공하는 단계; 유리 핸들의 스퀘어 커트 말단을 석영 유리 본체의 것에 부착하는 단계; 및 유리 핸들을 사용하여 석영 유리 본체를 인선로를 통해 인도하는 단계를 추가로 포함한다. 실린더형 석영 유리 본체와 유리 핸들의 인터페이스에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률은 5% 미만이다.

Description

석영 유리 제품 및 석영 유리 광학 소자의 형성 방법{QUARTZ GLASS ARTICLE AND METHOD FOR FORMING A QUARTZ GLASS OPTICAL COMPONENT}
본 발명은 이의 열 공정에서 도파관 왜곡률(distortion)을 감소시키고 석영 유리 전체에서 단일한 온도 및 점도 분포를 보장하면서, 특히 도파관 또는 광학 섬유 적용을 위한 석영 유리의 광학 소자의 제조를 위한 시스템 또는 방법에 관한 것이다. 이러한 열 공정은 모재 또는 섬유 인선, 신장, 압축, 붕괴, 또는 오버클래딩을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
석영 유리 광학 소자의 예는, 예를 들면, 고체 또는 중공 실린더, 광학 섬유용 모재, 또는 광학 섬유를 포함한다. 이러한 광학 소자는 전형적으로 석영 유리 오버클래드 실린더의 보어 내에 삽입된 석영 유리 코어 막대의 동축 배열체를 사용하여 형성된다. 이의 하부 말단에서 출발하여, 동축 배열체는 수직 배향 인선로(vertically-oriented draw furnace)의 가열 영역에 공급되고, 그 안에서 이는 영역 방식으로 가열되고 고체 또는 중공 실린더, 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유로 신장된다. 대안적으로, 출발 본체는 광학 섬유 모재일 수 있고, 그 다음, 이는 복수의 더 작은 크기의 모재 또는 광학 섬유로 인선된다.
이러한 인선 방법은 전형적으로 배열체 또는 모재를 인선로로 인도하기 위하여 동축 배열체 또는 모재의 상부 말단에 부착된 유리 핸들을 필요로 한다. 비용 감소를 위하여 통상적인 인선 공정에서 유리 핸들과 연결되어 다양한 조치가 취해져 왔다. 예를 들면, 유리 핸들은 일반적으로 인선되는 석영 유리 본체(즉, 동축 배열체 또는 광학 섬유 모재)의 외경보다 작은 외경을 갖는 고체 또는 중공 실린더의 형태이다. 또한, 유리 핸들을 형성하는데 사용되는 유리의 유형은 인선되는 석영 유리 본체의 품질보다 열등한 품질의 것이다. 즉, 유리 핸들을 만드는데 사용되는 유리는 전형적으로 최종 도파관 또는 광학 섬유 생성물의 부분을 형성하는데 사용되지 않고, 따라서 동축 배열체 또는 광학 섬유 모재의 유리보다 많은 불순물 및/또는 오염물질을 함유하고 이와 상이한 열적 성질을 갖는 더 싼 물질로 만들어질 수 있다.
그러나, 이러한 비용 절감 조치는 문제점을 갖는다. 특히, 유리 핸들을 동축 배열체 또는 광학 섬유 모재에 용접한 후, 용접된 배열체를 인선하는 경우, 배열체/모재의 핸들 말단에서 유리는 허용 가능한 광학 섬유로 인선될 수 없다. 특히, 핸들에 근접한 유리로부터 인선된 광학 섬유는 전형적으로 불량한 도파관 성질, 예를 들면, 부정확하거나 왜곡된 클래드-대-코어 비를 갖고, 이는 인선된 섬유에서 허용되지 않는 차단 파장, 모드필드 직경, 영분산 파장, 코어와 클래딩 유리 사이의 방사상 정렬불량으로 인하여 증가된 코어 편심, 불균일 외경 또는 기하학 등을 야기할 수 있다.
왜곡된 또는 "불량한" 말단 유리의 인선을 회피하기 위하여 인선을 정확하게 종료할 때를 결정하여야 하므로, 통상적인 인선 시스템 및 방법에서 또한 흔히 제어 문제에 부딪친다. 소위 "말단 효과(end effect)"는 유리 핸들에 인접한 동축 배열체/광학 섬유 모재의 특정한 길이 내에서 발생한다. 이러한 길이는 흔히 인선로(예를 들면, 전형적으로 10 내지 20 cm)의 가열 영역의 길이와 비슷하고, 전형적으로 유리 소자와 인선로 사이에서 방사성 열 교환 또는 전달의 바람직한 효율로 인하여 인선되는 유리 소자의 직경과 유사하다. 따라서, 동축 배열체/광학 섬유 모재의 모든 유리가 인선되기 전, 이러한 길이에 도달되면 인선은 전형적으로 종결된다. 핸들에 부착된 동축 배열체/광학 섬유 모재의 말단에서 인선되지 않은 유리는 제거되고, 폐기된 유리의 양은 전형적으로 인선되는 유리 소자의 직경을 증가시킨다.
따라서, 가치있는 석영 유리의 폐기를 피하기 위하여, 광학 소자 형성시, 전체 석영 유리 동축 배열체 또는 광학 모재의 인선을 가능하게 하는 개선된 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은 이제까지 알려지지 않은 우리가 발견한 상기 기재된 말단 효과의 근본 원인을 기반으로 한다. 특히, 우리는 이러한 말단 효과가 인선 공정 동안 왜곡되는 동축 배열체/광학 섬유 모재의 후행 말단(즉, 핸들에 부착된 말단)에서의 유리의 결과인 것을 확인하였다. 우리는 주로 섬유 코어를 함유하는 유리의 가열된 내부 및 중심 위치가 유리 본체 내에서 방사상으로 비균일한 온도 및 점도 분포로 인하여 가열된 외부 클래딩 유리와 상이한 속도로 축방향으로 아래쪽으로 흐르기 때문에(예를 들면, 중력 또는 외부적으로 적용된 인선 또는 유지력에 의해), 말단 유리에서 이러한 왜곡률이 발생하는 것을 추가로 발견하였다. 보다 특히, 우리는 동축 배열체/광학 섬유 모재의 핸들 말단이 인선로의 가열 영역에 접근함에 따라, 외부 클래딩 유리는 내부 코어 유리보다 높은 온도로 가열되고, 따라서 상대적으로 더 고온의 외부 클래딩 유리는 내부 코어 유리보다 빠르게 축방향으로 아래쪽으로 흐른다는 것을 확인하였다. 그 결과, 외부 클래딩 유리는 내부 코어 유리보다 더 떨어지고 하강하고, 이로써 핸들 말단에서 유리 클래드-대-코어 비를 왜곡시키고, 이로부터 인선된 광학 소자의 도파관 성질을 파괴한다. 추가로, 이러한 핸들 말단 근처 유리의 상이한 축 흐름은 자주 방위각으로 비대칭이고(예를 들면, 인선로 내의 유리 본체에 의해 경험된 방위각으로 비대칭인 온도 분포로 인하여), 이는 결국 섬유 코어 편심의 유의미한 증가를 야기할 수 있다.
우리는 코어 및 클래딩 유리의 상이한 축 흐름이 주로 핸들과 동축 배열체/광학 섬유 모재의 부착된 후행 말단이 전형적으로 상이한 외경을 갖고, 이로써 핸들 말단에서 방사상 기하학적 중단을 야기하기 때문에 발생한다고 추가로 확인하였다. 이러한 방사상 중단은 결국 유리 핸들과 동축 배열체/광학 섬유 모재의 인터페이스에 근접하여 발생하는 방사성 열 부하, 및 인터페이스에 근접한 코어 및 클래딩 유리에 있어서 방사상으로 불균일한 온도 및 점도 분포를 야기한다.
우리는 또한 유리 핸들과 동축 배열체/광학 섬유 모재의 기하학적 형태 및 열적 성질에서의 차이와 같은 다른 인자가 말단 유리의 방사상으로 불균일한 온도 및 점도 분포를 야기할 수 있다는 것을 확인하였다. 불균일 온도 분포는 코어 및 클래딩 유리가 상이한 속도로 아래쪽으로 흐르게 야기하고, 이로써 유용한 도파관 또는 광학 섬유 적용에 있어서 코어 및 클래딩 유리의 필요한 상대적 비율(일반적으로 클래드-대-코어 비로서 지칭됨)을 왜곡하고 파괴한다.
본 발명의 하나의 실시형태는 석영 유리 광학 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 방법은 코어 막대 유리 및 코어 막대 유리를 둘러싸는 클래딩 유리를 포함하는 실린더형 석영 유리 본체를 제공하는 단계로서, 실린더형 석영 유리 본체는 제1 외경을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단(square cut first end), 대향하는 제2 말단, 및 대향하는 제1 말단과 제2 말단 사이에 연장되는 길이방향축을 갖는, 상기 실린더형 석영 유리 본체를 제공하는 단계; 제1 말단, 및 제2 외경을 갖는 대향하는 스퀘어 커트 제2 말단을 갖는 유리 핸들을 제공하는 단계로서, 제2 외경은 제1 외경의 50% 내지 110%인, 단계; 유리 핸들의 스퀘어 커트 제2 말단을 석영 유리 본체의 스퀘어 커트 제1 말단에 부착하여 인터페이스를 획정하는 단계; 및 유리 핸들을 사용하여 석영 유리 본체를 인선로를 통해 인도하여 석영 유리 본체의 코어 유리 및 클래딩 유리를 가열하여 석영 유리 광학 소자를 제조하는 단계로서, 인터페이스에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률이 5% 미만인, 석영 유리 광학 소자를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 광학 섬유 모재의 형성 방법에 관한 것이다. 방법은 가열 영역을 갖는 노(furnace)를 통해 석영 유리 본체를 통과시키는 단계로서, 석영 유리 본체는 제1 말단 및 대향하는 제2 말단을 갖는, 상기 통과시키는 단계; 가열 영역에서 석영 유리 본체의 제1 말단과 제2 말단 사이에 적어도 하나의 넥다운 영역(neck-down region)을 형성하는 단계; 및 석영 유리 본체를 적어도 하나의 넥다운 영역의 가장 좁은 부분에서 절단하여 제1 광학 섬유 모재 및 제2 광학 섬유 모재를 형성하는 단계를 포함한다. 각각의 제1 및 제2 광학 섬유 모재는 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 제1 말단 및 대향하는 제2 말단을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 석영 유리 광학 소자의 제조 시스템에 관한 것이다. 시스템은 코어 막대 유리 및 코어 막대 유리를 둘러싸는 클래딩 유리를 포함하는 석영 유리 본체로서, 제1 외경을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단, 대향하는 제2 말단, 및 대향하는 제1 말단과 제2 말단 사이에 연장되는 길이방향축을 갖는 석영 유리 본체; 및 제1 말단, 및 제2 외경을 갖는 대향하는 스퀘어 커트 제2 말단을 갖는 유리 핸들을 포함한다. 유리 핸들의 스퀘어 커트 제2 말단은 석영 유리 본체의 스퀘어 커트 제1 말단에 부착되어, 인터페이스에 근접한 코어 유리 및 클래딩 유리를 가열하여 석영 유리 광학 소자를 제조할 때, 인터페이스에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률이 5% 미만이 되도록, 제2 외경이 제1 외경의 50% 내지 110%인 인터페이스를 획정한다.
상기 개요뿐만 아니라 하기 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 이해가 더 잘될 것이다. 설명의 목적을 위하여, 도면에서 바람직한 실시형태가 도시된다. 그러나, 장치 및 방법이 도시된 정확한 배열 및 수단에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 광학 소자의 제조 시스템의 부분 단면도;
도 2A는 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자를 제조하는데 사용되는 석영 유리 본체의 투시 측면도;
도 2B는 도 2A에 도시된 석영 유리 본체의 단면도;
도 3A는 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자를 제조하는데 사용되는 유리 핸들의 투시 측면도;
도 3B는 도 3A에 도시된 유리 핸들의 단면도;
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자 내로 인선될 수 있는 석영 유리 본체의 제조 시스템의 부분 단면도;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광학 소자 내로 인선될 수 있는 석영 유리 본체의 제조 시스템의 단면도;
도 6은 도 4 및 도 5의 시스템에 의해 제조된 석영 유리 본체의 단면도.
본 발명은 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유의 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. 당해 분야의 숙련가는 하기 기재된 시스템 및 방법으로부터 제조된 모재가 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유의 가공 이외에 다양한 다른 목적에 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 보다 특히, 본 발명은 인선 공정 동안 유리에서 도파관 왜곡률을 감소시키거나 방지하면서 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유를 인선하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 모재로부터 인선되는 광학 섬유에서 개선된 코어 편심 및 클래딩 직경의 균일성을 야기한다.
도 1에 관하여, 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유를 제조하기 위한 시스템(10)이 도시된다. 시스템(10)은 상부 개방 말단(14), 대향하는 하부 개방 말단(16), 및 상부와 하부 말단(14, 16) 사이의 가열 영역(18)을 포함하는 수직으로 배열된 인선 타워(12)를 포함한다. 가열 영역(18)은 바람직하게는 발열체(20)에 의해 500℃ 내지 2,300℃, 보다 바람직하게는 1,000℃ 내지 2,300℃, 가장 바람직하게는 1,500℃ 내지 2,300℃의 온도로 가열될 수 있다(도 1 참조). 보다 특히, 발열체(20)는 바람직하게는 고리형으로 배열된 것이다. 발열체(20)는 바람직하게는 인선 타워(12)의 가열 영역(18)을 형성하도록 인선 타워(12) 내에 또는 주변에 위치한다.
석영 유리 본체(22)는 인선 타워(12)를 통해 유리 핸들(24)에 의해 인도되어 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유를 제조한다. 도 2A 및 2B에 관하여, 유리 본체(22)는 실린더형 또는 관형 구조를 갖는다. 유리 본체(22)는 제1 또는 상부 말단(22a)로부터 대향하는 제2 또는 하부 말단(22b)으로 연장되는 길이(L)를 갖는다. 길이방향축(X)는 대향하는 제1 말단과 제2 말단(22a, 22b) 사이에 연장된다. 제1 말단(22a)은 바람직하게는 스퀘어 커트 말단이다. 즉, 제1 말단(22a)의 면(26)이 유리 본체(22)의 길이방향축(X)에 대해서 수직으로 연장되도록 제1 말단(22a)은 무디고 평면이다. 보다 특히, 말단 면(26)은 바람직하게는 유리 본체(22)의 길이방향축(X)에 대하여 90°의 ±5° 내로 연장된다. 보다 바람직하게는, 유리 본체(22)의 제1 및 제2 말단(22a, 22b)은 둘 다 스퀘어 커트 말단이다.
석영 유리 본체(22)는 바람직하게는 도파관 광학 섬유 코어를 함유하는 코어 또는 코어 막대 유리(30), 및 코어 막대 유리(30)를 둘러싸는 클래딩 유리(32)를 포함한다. 보다 특히, 코어 막대 유리(30)는 바람직하게는 석영 유리 본체(22)의 기하학적 중심에 형성되고 이의 길이(L)를 따라 연장된다. 클래딩 유리(32)는 바람직하게는 코어 막대 유리(30) 위에 형성되어, 석영 유리 본체(22)의 길이(L)을 따라 코어 막대 유리(30)를 방사상으로 둘러싼다.
클래딩 유리(32)는 순수한 석영 유리 또는 상이한 굴절률 또는 조성물을 갖는 도핑된 석영 유리일 수 있다. 바람직하게는, 그러나, 클래딩 유리(32)는 순수한 석영 유리이다. 코어 막대 유리(30)는 바람직하게는 도파관 코어에서 또는 근처에서 단순한 단계식 또는 복잡한 방사상 굴절률 프로파일을 갖는 대부분 순수한 석영 유리이다.
도 1에 관하여, 유리 본체(22)는 인선 타워(12)를 통해 통과하고, 여기서 가열되고 연화되고 연장되어 광학 소자, 예를 들면, 광학 섬유 모재(28) 또는 광학 섬유(28')를 형성한다. 보다 특히, 유리 본체(22)의 하부 말단(22b)은 바람직하게는 인선 출발시 인선 타워(12)의 상부 개방 말단(22)에 안정한 방식으로 위치하고, 그 다음, 유리 본체(22)는 인선 타워(12)를 통해 하향 방향으로 진행된다. 인선 타워(12)에서, 유리 본체(22)는 가열 영역(18)에서 영역 방식으로 가열된다. 모재(28) 또는 섬유(28')는 용융 변형, 및 인선 동안 중력적으로 또는 외부적으로 적용된 당김력 또는 압축력에 의한 임의로 신장/연장에 의해 하부 개방 말단(16)으로부터 연속적으로 인선된다.
제조 방법의 목적을 위하여, 보다 특히 인선 타워(12)를 통한 유리 본체(22)의 진행의 목적을 위하여, 본체(22)의 하부 말단(22b)은 선행 말단이고, 상부 말단(22a)은 후행 말단이다. 또한, 당해 분야의 숙련가는, 장치에 발열체가 장착되는 한, 임의의 통상적인 수직 배향 인선 장치는 광학 섬유 모재 또는 광학 섬유의 형성을 위하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
하나의 실시형태에 있어서, 유리 본체(22)는 2개의 분리된 유리 소자의 동축 어셈블리이다. 보다 특히, 코어 막대 유리(30)는 고체 및 실린더형 코어 막대 형태이고, 클래딩 유리(32)는 코어 막대(30)를 둘러싸는 중공 오버클래드 실린더 형태(즉, 실린더-내-막대 어셈블리)이다. 동축 어셈블리에서, 코어 막대(30) 및 오버클래드 실린더(32)는 인선로 전에 함께 융합되지 않는다.
하나의 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 자켓(도시되지 않음)이 코어 막대 유리(30)와 클래딩 유리(32) 사이의 갭에 제공된다. 자켓은 바람직하게는 플루오린-도핑된 유리, 및 보다 바람직하게는 플루오린-도핑된 석영 유리로 만들어진다. 그러나, 자켓은 석영 유리로 만들어질 필요가 없고 상이한 조성물의 유리일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
유리 본체(22)의 이러한 실시형태의 동축 어셈블리가 인선 타워(12)의 상부 개방 말단(14)으로부터 하부 개방 말단(16)을 향해 진행됨에 따라, 코어 막대(30) 및 오버클래드 실린더(32)는 2개의 유리 소자를 연화하고 함께 융합하여 모놀리식 유리 본체를 형성하는데 충분한 미리 결정된 온도로 가열된다. 보다 특히, 2-조각 유리 본체(22)의 연속적인 부분이 가열 영역(18)에 접근하고 그 안에서 가열됨에 따라, 오버클래드 유리 실린더(32) 및 코어 막대(30)는 연화되고, 연화된 오버클래드 유리 실린더(32)는 코어 막대(30) 위에서 붕괴되고 이와 융합된다. 적어도 하나의, 보다 바람직하게는 복수의 모재(28), 또는 광학 섬유(28')는 그 결과인 모놀리식 유리 본체로부터 인선될 수 있다.
바람직하게는, 유리 본체(22)의 이러한 실시형태의 동축 배열체는 500℃ 내지 2,300℃, 보다 바람직하게는 1,000℃ 내지 2,300℃, 가장 바람직하게는 1,500℃ 내지 2,300℃의 온도로 가열된다. 보다 바람직하게는, 코어 막대(30) 위의 오버클래드 실린더(32)의 연화 및 붕괴는 1,000℃ 내지 2,200℃, 보다 바람직하게는 1,300℃ 내지 2,000℃, 가장 바람직하게는 1,600℃ 내지 1,800℃의 온도에서 발생한다. 연화되고 붕괴된 오버클래드 실린더(32)가 연화된 코어 막대(30)와 함께 융합되는 것은 바람직하게는 1,000℃ 내지 2,200℃, 보다 바람직하게는 1,300℃ 내지 2,200℃, 가장 바람직하게는 1,600℃ 내지 2,200℃의 온도에서 발생한다. 그러나, 당해 분야의 숙련가는 유리 물질 조성물, 인석 속도, 및 처리량과 같은 다른 인자가 또한 오버클래드 실린더(32)가 붕괴되고 코어 막대(30)와 융합되는 온도에 영향을 미친다는 것을 이해할 것이다.
또 다른 실시형태에 있어서, 유리 본체(22)는 1-조각 모놀리식 고체 석영 유리 실린더 형태, 보다 바람직하게는 광학 섬유 모재 형태이다. 즉, 하나의 실시형태에 있어서, 코어 막대 유리(30) 및 클래딩 유리(32)는 이미 함께 융합되었고 모놀리식 광학 섬유 모재로 인선되었다. 유리 본체(22)의 이러한 실시형태의 광학 섬유 모재는 인선 타워(12)를 통해 통과하여 복수의 더 작은 크기의 모재(28)을 생성하는 상대적으로 더 큰 직경의 모체 모재일 수 있다. 대안적으로, 유리 본체(22)의 이러한 실시형태의 광학 섬유 모재는 광학 섬유(28')로 직접적으로 인선되는 치수일 수 있다.
도 1 및 3A 및 3B에 관하여, 유리 핸들(24)은 바람직하게는 인선 타워(12)를 통해 유리 본체(22)를 인도하는데 이용된다. 특히, 유리 핸들(24)은 제1 후행 말단(24a) 및 대향하는 제2 선행 말단(24b)를 갖는다. 제2 말단(24b)은 바람직하게는 스퀘어 커트 말단이다. 보다 바람직하게는, 유리 핸들(24)의 제1 및 제2 말단(24a, 24b)은 둘 다 스퀘어 커트 말단이다. 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)은 바람직하게는 유리 본체(22)의 스퀘어 커트 제1 또는 상부 말단(22a)에 고정된다. 보다 바람직하게는, 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)은 적어도 유리 본체(22)의 제1 말단(22a)의 클래딩 유리(32)에 용접된다. 대안적으로, 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)은 제1 말단(22a)에서 유리 본체(22)의 전체 면(26)에 용접될 수 있다. 용접된 말단(22a 및 24b)이 각각 스퀘어 커트이기 때문에, 나머지 각각의 말단 면(26, 42)는 인터페이스(34)에서 서로 수평으로 맞닿는다. 바람직하게, 용접은 수소 용접, 프로판 용접, 아크 용접, 플라즈마 용접 및 레이저 용접일 수 있다.
당해 분야의 숙련가는 핸들이라는 용어가 이하 설명의 목적을 위하여 사용되고, 임의의 적절한 설명적인 용어, 예를 들면, 리드, 커버 플러그, 칼라, 엔드캡 등이 핸들과 유사한 소자를 확인하기 위한 목적으로 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
하나의 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 바람직하게는 이의 길이를 따라 연장되는 균일한 외경(OD24)을 갖는 고체 또는 중공 실린더의 형태이다. 실린더형 유리 본체(22)는 또한 바람직하게는 이의 전체 길이(L)에 따라 균일한 직경(OD22)을 갖는다. 하나의 실시형태에 있어서, 도 3A 내지 3B에 도시된 바와 같이, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)은 바람직하게는 유리 본체(22)의 외경(OD22)의 50% 내지 110%, 보다 바람직하게는 60% 내지 110%이다. 보다 특히, 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)의 외경(OD24)은 유리 본체(22)의 스퀘어 커트 제1 말단(22a)의 외경(OD22)의 50% 내지 110%, 보다 바람직하게는 60% 내지 110%이다. 보다 바람직하게는, 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)의 외경(OD24)은 유리 본체(22)의 스퀘어 커트 제1 말단(22a)의 외경(OD22)과 동일하다.
또 다른 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)은 유리 본체(22)의 초기 외경(OD22)보다 작다. 이러한 실시형태에 있어서, 유리 본체(22)의 스퀘어 커트 제1 말단(22a)(즉, 유리 핸들(24)이 부착된 말단)은 바람직하게는 유리 핸들(24)의 외경(OD24)에 더 잘 맞도록 테이퍼 형상으로 되고, 이로써 테이퍼 형상의 유리 본체(22')(도 4 내지 6 참조)를 형성한다. 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단(22a')의 외경(OD22a')은 따라서 제2 말단(22b')의 외경(OD22')보다 작다. 보다 특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼 형상의 유리 본체(22')에서, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)이 바람직하게는 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단(22a')의 외경(OD22a')의 50% 내지 유리 본체(22')의 제2 말단(22b')의 외경(OD22')의 110%가 되도록 스퀘어 커트 제1 말단(22a')은 바람직하게는 테이퍼 형상으로 된다. 보다 바람직하게는, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)은 바람직하게는 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단(22a')의 외경(OD22a')의 60% 내지 유리 본체(22')의 제2 말단(22b')의 외경(OD22')의 110%이다. 가장 바람직하게는, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)은 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단(22a')의 외경(OD22a')과 동일하다. 임의의 테이퍼 형상의 배열이 허용 가능할 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 바람직하게는, 유리 본체(22')의 스퀘어 커트 제1 말단(22a')은 원추형 테이퍼로서 구성된다.
이러한 테이퍼 형상의 유리 본체(22')는, 방법이 도파관의 클래드-대-코어 비를 보존하는 한, 임의의 공지된 방법 또는 아직 개발 중인 신규한 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단(22a')은 말단(22a')이 외경(OD22a')으로 테이퍼 형상으로 될 때까지 제1 말단(22a')에 열원을 적용함으로써 형성될 수 있다. 이러한 열원의 예는 산수소 토치, 프로판 토치, 플라즈마 토치 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
하나의 실시형태에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 테이퍼 형상의 유리 본체(22')는 동시에 본체(22)를 신장시키거나 연장시키면서, 유리 본체(22)를 인선로(12)를 통해 통과시키고 본체(22)의 공간적으로 떨어진 부분을 가열함으로써 형성된다. 그 결과, 각각이 2개의 대향하는 원추형 테이퍼 형상의 구획을 갖는 모래시계와 같은 모양을 갖는 공간적으로 떨어진 넥다운 또는 테이퍼 형상의 영역(44)은 유리 본체(22)의 길이(L)에 따라 형성된다. 각각의 넥다운 영역(44)의 가장 좁은 부분(44a)의 외경(OD44a)은 일반적으로 상대적으로 더 작은 핸들(24)의 외경(OD24)과 동일하다. 그 다음, 유리 본체(22)는 각각의 넥다운 영역(44)의 가장 좁은 부분(44a)에서 절단될 수 있고, 이로써 각각이 외경(OD22a')을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단(22a')을 갖는 복수의 테이퍼 형상의 유리 본체(22')를 형성한다.
또 다른 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 테이퍼 형상의 유리 본체(22')는, 동시에 가열기(54)를 갖는 이의 적어도 하나의 부분을 노(52)에서 가열하면서, 2개의 유리 본체(22)를 함께 용합한 후, 부착된 본체(22)를 서로 떼어냄(즉, 부착된 본체(22)를 신장시킴)으로써 형성될 수 있다. 그 결과, 상기 기재된 넥다운 영역(44)과 유사한 기하학의 중간체 넥다운 또는 테이퍼 형상의 영역(50)이 형성된다. 그 다음, 부착된 유리 본체(22)는 넥다운 영역(50)의 가장 좁은 부분(50a)에서 절단될 수 있고, 이로써 각각이 일반적으로 유리 핸들(24)의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)의 외경(OD24)과 유사한 외경(OD22a')을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단(22a')을 갖는 한쌍의 테이퍼 형상의 유리 본체(22')를 형성한다. 부착된 본체(22)의 다수의 공간적으로 떨어진 부분은 가열되어 복수의 공간적으로 떨어진 넥다운 영역(50) 및 복수의 테이퍼 형상의 유리 본체(22')를 형성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
2개의 상이한 유형의 유리 본체(22, 22')는 본 명세서에서 총괄적으로 "유리 본체(22)" 단독으로 지칭되어 기재될 것이다. 이와 같이, 하기 설명은 균일한 직경(OD22)의 유리 본체(22) 및 테이퍼 형상의 말단(22a')을 갖는 유리 본체(22') 둘 다에 적용된다는 것이 이해될 것이다.
부착된 스퀘어 커트 말단(22a, 24b)의 일반적으로 동일한 외경(OD22a 및 OD24b)으로 인하여, 핸들(24)과 유리 본체(22)의 인터페이스(34)는 일반적으로 균일한 방사상 기하학을 갖는다. 보다 특히, 인터페이스(34)에서 또는 이에 근접하여 균일한 방사상 온도 및 점도 분포가 존재하도록, 유리 핸들(24)이 유리 본체(22)를 인선 타워(12)를 통해 인도함에 따라, 인터페이스(34)에서 또는 이에 근접하여 불균일 방사성 열의 산란 및 흡수 때문에 최소 열 교란이 존재하도록, 핸들/본체 인터페이스(34)는 방사상 중단이 없는 균일한 외경을 갖는다. 바람직하게는, 인터페이스(34)에 근접하여 발생한 불균일 방사성 열 부하는 200℃ 미만, 보다 바람직하게는 100℃ 미만, 가장 바람직하게는 50℃ 미만의 방사상 온도 차이를 야기한다.
결과적으로, 인선 핸들 말단(즉, 인터페이스(34))에 근접한 코어 막대 유리(30) 및 클래딩 유리(32)는 동일한 온도까지 동일한 속도로 가열되도록 인터페이스(34)에 근접한 곳에 균일한 방사상 온도 분포가 존재하고, 가열된 유리(30, 32)는 일반적으로 일반적으로 동일한 점도 및 따라서 일반적으로 동일한 축 유속을 갖는다. 즉, 인터페이스(34)에 근접한 유리가 왜곡률되지 않도록, 핸들/본체 인터페이스(34)에 근접한 가열된 코어 막대 유리(30) 및 가열된 클래딩 유리(32)는 일반적으로 동일한 속도로 길이방향축(L22)을 따라 하향 방향으로 흐른다. 그 결과, 코어 막대 및 클래딩 유리(30, 32)는 서로 상대적으로 방사상으로 정렬된 채로 남아있고, 외부 클래딩 유리(32)는 균일한 외경 또는 기하학을 갖고, 최종 도파관 또는 광학 섬유 생성물에 필요한 클래딩-대-코어 비가 유지된다. 보다 특히, 인터페이스(34)에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률은 바람직하게는 5% 미만, 보다 바람직하게는 3% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만이다.
인터페이스(34)에 근접한 방사상으로 균일한 온도 및 점도 분포가 존재하도록, 인터페이스(34)에 근접한 방사상 온도 차이가 200℃ 미만, 보다 바람직하게는 100℃ 미만, 가장 바람직하게는 50℃ 미만인 한, 부착된 스퀘어 커트 말단(22a, 24b)의 외경(OD22a 및 OD24b) 사이에 약간의 편차가 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 인터페이스(34)에 근접한 유리의 온도 분포에서 임의의 방사상 불균일성이 상기 논의된 바와 같이 한정되는 한, 인선 핸들 말단(즉, 인터페이스(34))에 근접한 가열된 코어 막대 및 클래딩 유리(30, 32)의 축 유속 사이에 약간의 편차가 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 보다 특히, 인터페이스(34)에 근접한 클래드-대-코어 비의 임의의 변화 또는 왜곡률이 최적 도파관 또는 광학 섬유 성능에 대하여 5% 미만, 보다 바람직하게는 3% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만인 한, 축 유속은 서로 약간의 편차가 있을 수 있다.
하나의 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 유리 본체(22)의 클래딩 유리(32)와 동일한 유형의 유리로 만들어진다. 하나의 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 유리 본체(22)의 코어 막대 및 클래딩 유리(30, 32)와 동일한 유형의 코어 막대 및 클래딩 유리를 갖는 광학 섬유 모재이다.
하나의 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 인선되지 않은(즉, 새롭거나 신선한) 광학 섬유 모재이고, 유리 본체(22)는 이미 인선된 모재의 잔여물(즉, 모재 스터브)이다. 보다 특히, 모재 스터브(즉, 유리 본체(22))는 광학 섬유 모재의 일부분을 인선하고, 인선되지 않은 모재의 테이퍼 형상의 또는 뾰족한 부분을 남김으로써 형성될 수 있고, 이는 인선되지 않은 스퀘어 커트 모재(즉, 유리 핸들(24))에 용접될 때 후속적인 섬유 인선의 출발을 촉진할 수 있다. 인선된 모재의 테이퍼 형상의 또는 뾰족한 잔여물은 광학 섬유 모재 스터브이고, 이는 그 후에 핸들(24)로서 기능하는 신선하거나 새로운 모재의 스퀘어 커트 제2 말단(24b)에 용접되는 유리 본체(22)로서 기능할 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 이의 도파관 성능 또는 광학 섬유 성질이 허용 가능한 도파관 또는 광학 섬유 생성물을 야기하는데 불충분한 것으로 나타난("자매" 물질의 이전 시험에서) 모재인 스크랩 모재이다.
또 다른 실시형태에 있어서, 유리 핸들(24)은 유리 본체(22)와 상이한 유형의 유리로 만들어지고, 보다 바람직하게는 유리 핸들(24)은 낮은 비용의 열등한 품질 유리(예를 들면, 도파관 또는 광학 섬유 생성물에 전형적으로 사용되는 더 높은 비용의 합성 실리카 유리 본체(22)보다 많은 불순물, 오염물질 등을 갖는 천연 석영 유리)로 만들어진다.
이러한 실시형태에 있어서, 심지어 유리 핸들(24) 및 유리 본체(22)가 상이한 조성물을 갖고 있더라도, 인터페이스(34)의 균일한 방사상 기하학으로 인하여 본체/핸들 인터페이스(34)에서 유리에서 최소한의 왜곡률이 발생하거나 왜곡률이 발생하지 않는다. 즉, 심지어 핸들(24)과 본체(22)의 상이한 유리가 상이한 점도, 열 전도성, 열 전달 계수 등을 갖고 있더라도, 유리 핸들(24)의 외경(OD24)이 바람직하게는 유리 본체(22)의 외경(OD22)의 50% 내지 110%이기 때문에 여전히 인터페이스(34)에 근접한 열 교란이 없거나 겨우 최소의 열 교란만이 있다. 이와 같이, 방사상으로 균일한 온도 분포는 유지되고, 인터페이스(34)에 근접한 코어 막대 유리(30) 및 클래딩 유리(32)는 방사상으로 균일한 축 흐름을 갖는다. 결국, 유리 본체(22)는 인터페이스(34)까지 인선되어 허용 가능한 도파관 또는 광학 섬유 생성물을 형성할 수 있다. 즉, 수득된 도파관 또는 광학 섬유 생성물의 말단(즉, 핸들(24)에 부착된 유리 본체(22)의 말단(22a)으로부터 인선된 부분)은 모두 광학 도파관 또는 섬유 소자에 필요한 허용값 내에 속하는 클래드-대-코어 비, 모드 필드 직경, 코어 편심, 기하학적 비율 및 대칭, 차단 파장, 영분산 파장 등을 갖는다.
본 발명은 광학 소자 인선으로부터 증가된 수율을 허용한다. 광학 소자 인선 수율은 바람직하게는 80 내지 100%, 보다 바람직하게는 90 내지 100%, 가장 바람직하게는 95% 이상이다. 또한, 통상적인 인선 공정과 비교하여, 다운그레이드 및 스크랩 속도는 유의미하게 감소한다. 다운그레이드 속도는 바람직하게는 0 내지 20%, 보다 바람직하게는 0 내지 10%, 가장 바람직하게는 5% 미만이다. 스크랩 속도는 바람직하게는 0 내지 10%, 보다 바람직하게는 0 내지 5%, 가장 바람직하게는 1% 미만이다.
본 발명은 이제 하기 실시예를 참고하여 설명될 것이다.
실시예 1
제1 실린더 어셈블리 및 제2 실린더 어셈블리를 함께 용접하였다. 제1 및 제2 실린더 어셈블리는 서로 동일하였다. 건조(< 1 ppm OH) 합성 실리카로 만든 오버클래드 실린더 내에 삽입된 코어 막대에 의해 각각의 어셈블리를 형성하였다. 각각의 어셈블리는 200 mm의 외경 및 43 내지 46 mm의 내경을 가졌다. 함께 용접된 말단은 스퀘어 커트 말단이었다. 용접된 실린더/코어-막대 어셈블리를 2200℃ 이하의 온도에서 인선하였다. 실린더 용접 영역(즉, 제1 및 제2 실린더 어셈블리 사이의 인터페이스)에 근접한 수득된 광학 모재 및 섬유는 3.2의 설계 클래드-대-코어 비와 1% 미만의 편차를 갖을 뿐만 아니라 표적 차단 파장과 1% 미만의 편차를 가졌다. 이러한 결과는 상대적인 축 유리 흐름에 대하여 1%보다 우수한 방사상 균일성을 나타낸다.
실시예 2
200 mm의 외경 및 126 mm의 내경을 갖는 천연 석영 칼라 형태의 유리 핸들을 200 mm의 외경 및 46 mm의 내경을 갖는 실린더 어셈블리의 상부에 용접하였다. 건조(< 1 ppm OH) 합성 실리카 오버클래드 실린더 내에 삽입된 코어 막대에 의해 실린더 어셈블리를 형성하였다. 용접된 말단은 둘 다 스퀘어 커트 말단이었다. 그 다음, 유리 핸들을 이용하여 실린더 어셈블리를 노를 통해 통과시켜 2200℃ 이하의 온도에서 광학 섬유 모재를 인선하였다. 유리 핸들과 실린더 어셈블리 사이의 인터페이스에 근접한 유리를 포함하는 최종 광학 섬유 모재는 3.2의 설계 클래드-대-코어 비와 1% 미만의 편차를 나타냈고, 섬유 코어 편심 실패를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 상대적인 축 유리 흐름에 대하여 1%보다 우수한 방사상 균일성을 나타낸다.
당해 분야의 숙련가는 이의 넓은 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 상기 기재된 실시형태에 대한 변화가 만들어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명이 기재된 특정한 실시형태로 한정되지 않는다는 것이 이해되고, 첨부된 청구항에 의하여 정의된 바와 같은 본 발명의 취지 및 범위 내에 변형을 포함하는 것이 의도된다.

Claims (19)

  1. 석영 유리 광학 소자의 제조 방법으로서,
    코어 막대(rod) 유리 및 상기 코어 막대 유리를 둘러싸는 클래딩 유리를 포함하는 실린더형 석영 유리 본체를 제공하는 단계로서, 상기 실린더형 석영 유리 본체는 제1 외경을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단(square cut first end), 대향하는 제2 말단, 및 대향하는 상기 제1 말단과 상기 제2 말단 사이에 연장되는 길이방향축을 갖는 단계;
    제1 말단, 및 제2 외경을 갖는 대향하는 스퀘어 커트 제2 말단을 가지며, 중공 실린더 또는 광학 섬유 모재 형태인 유리 핸들을 제공하는 단계로서, 상기 제2 외경은 제1 외경의 50% 내지 110%인 단계;
    상기 유리 핸들의 상기 스퀘어 커트 제2 말단을 상기 석영 유리 본체의 상기 스퀘어 커트 제1 말단에 부착하여 인터페이스를 획정하는 단계; 및
    상기 유리 핸들을 사용하여 상기 석영 유리 본체를 인선로(draw furnace)를 통해 인도하여 상기 석영 유리 본체의 상기 코어 막대 유리 및 상기 클래딩 유리를 가열하여 석영 유리 광학 소자를 제조하는 단계로서, 상기 인터페이스에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률(distortion)이 5% 미만인 단계를 포함하는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리 핸들의 조성물이 상기 클래딩 유리의 조성물과 동일한, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유리 핸들의 조성물이 상기 클래딩 유리의 조성물과 상이하거나 상기 코어 막대 유리의 조성물과 상이한, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리 핸들이 스퀘어 커트 말단을 갖는 광학 섬유 모재이고, 상기 실린더형 석영 유리 본체가 이미 인선된 광학 섬유 모재의 잔여물인, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유리 핸들이 스크랩 광학 섬유 모재의 형태인, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실린더형 석영 유리 본체가 광학 섬유 모재인, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 실린더형 석영 유리 본체가 오버클래드 실린더에 의해 둘러싸인 코어 막대의 동축 어셈블리이고, 상기 코어 막대 및 상기 오버클래드 실린더가 인선로에서 가열되기 전에 서로 분리된 채로 유지되는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유리 핸들이 오버클래드 실린더에 의해 둘러싸인 코어 막대의 동축 어셈블리이고, 상기 코어 막대 및 상기 오버클래드 실린더가 상기 인선로에서 가열되기 전에 서로 분리된 채로 유지되는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실린더형 석영 유리 본체의 코어 막대 유리 및 클래딩 유리와 상기 유리 핸들이 인선로에서 연화되고, 연화된 클래딩 유리가 연화된 코어 막대 유리 위에서 붕괴되고 이와 융합되어 광학 섬유 모재를 형성하는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유리 핸들의 상기 스퀘어 커트 제2 말단이 상기 실린더형 석영 유리 본체의 상기 스퀘어 커트 제1 말단에 용접되는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용접이 수소 용접, 프로판 용접, 아크 용접, 플라즈마 용접 및 레이저 용접으로 이루어진 군으로부터 선택된 공정을 사용하여 수행되는, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 실린더형 석영 유리 본체의 상기 제2 말단의 외경이 상기 스퀘어 커트 제1 말단의 상기 제1 외경보다 크고, 상기 석영 유리 광학 소자의 제조 방법이 상기 실린더형 석영 유리 본체의 상기 제1 말단에 열원을 적용하여 테이퍼 형상의 스퀘어 커트 말단을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 유리 핸들의 제2 외경이 상기 테이퍼 형상의 말단의 외경의 50% 내지 상기 제1 외경의 110%인, 석영 유리 광학 소자의 제조 방법.
  14. 석영 유리 광학 소자의 제조 시스템으로서,
    코어 막대 유리 및 상기 코어 막대 유리를 둘러싸는 클래딩 유리를 포함하는 석영 유리 본체로서, 제1 외경을 갖는 스퀘어 커트 제1 말단, 대향하는 제2 말단, 및 대향하는 상기 제1 말단과 상기 제2 말단 사이에 연장되는 길이방향축을 갖는, 상기 석영 유리 본체; 및
    제1 말단, 및 제2 외경을 갖는 대향하는 스퀘어 커트 제2 말단을 가지며, 중공 실린더 또는 광학 섬유 모재 형태인 유리 핸들을 포함하고,
    상기 유리 핸들의 상기 스퀘어 커트 제2 말단은, 인터페이스에 근접한 상기 코어 막대 유리 및 상기 클래딩 유리를 가열하여 석영 유리 광학 소자를 제조할 때, 상기 인터페이스에 근접한 클래드-대-코어 비의 왜곡률이 5% 미만이 되도록, 상기 석영 유리 본체의 상기 스퀘어 커트 제1 말단에 부착되어, 상기 제2 외경이 상기 제1 외경의 50% 내지 110%인 상기 인터페이스를 획정하는, 석영 유리 광학 소자의 제조 시스템.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102425328B1 (ko) 2016-05-03 2022-07-25 헤래우스 쿼츠 노쓰 아메리카 엘엘씨 광학 유리 부품을 제조하기 위한 연신 방법 및 프리폼
CN108083628B (zh) 2016-11-22 2022-07-26 贺利氏石英北美有限责任公司 用于制造玻璃预成型件的向上塌缩工艺和设备
JP6987021B2 (ja) * 2018-05-28 2021-12-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN109928614B (zh) * 2019-03-29 2020-09-08 华中科技大学 一种锥形光纤的制备方法
CN110668691B (zh) * 2019-10-08 2022-04-15 烽火通信科技股份有限公司 一种预制棒锥头的加工装置及加工方法
KR102132579B1 (ko) * 2020-04-14 2020-07-09 최동규 공인발구간에 용접선이 형성된 포인팅부 형성방법
US11614587B2 (en) 2020-05-27 2023-03-28 Medical Instrument Development Laboratories, Inc. Fiber optic tapered coupler

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004175647A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバ母材の製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1551657A (en) * 1977-05-17 1979-08-30 Standard Telephones Cables Ltd Manufacture of optical fibres
FR2487811B1 (fr) * 1980-07-31 1985-07-26 France Etat Procede et installation de fabrication de fibres optiques en continu
JPS63231405A (ja) * 1987-03-20 1988-09-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 光フアイバ母材の接続方法
JPH05279069A (ja) * 1992-03-27 1993-10-26 Fujikura Ltd 光ファイバ母材の線引き方法
US6173588B1 (en) * 1996-01-11 2001-01-16 Corning Incorporated Method of making dispersion managed optical fibers
JPH1087338A (ja) * 1996-09-11 1998-04-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 延伸方法
JP3714571B2 (ja) * 1996-12-24 2005-11-09 信越石英株式会社 光ファイバ母材と該母材を用いた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
FR2774372B1 (fr) * 1998-02-05 2000-03-03 Alsthom Cge Alcatel Procede de fibrage en continu de preformes pour la fabrication de fibres optiques
FR2777273B1 (fr) * 1998-04-09 2000-05-12 Alsthom Cge Alcatel Soudage bout a bout de preformes de fibres optiques a l'aide d'une torche a plasma
JP3375547B2 (ja) * 1998-08-11 2003-02-10 信越化学工業株式会社 光ファイバプリフォームの製造方法及び製造装置
JP3164797B2 (ja) * 1999-03-11 2001-05-08 信越化学工業株式会社 光ファイバ用ガラス母材
JP2001039721A (ja) * 1999-07-29 2001-02-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 光ファイバプリフォームの熱処理方法
AU2002227157A1 (en) * 2000-12-14 2002-06-24 Corning Incorporated Method and apparatus for continuously manufacturing optical preform and fiber
JP4002082B2 (ja) * 2001-09-14 2007-10-31 古河電気工業株式会社 光ファイバ母材およびその製造方法
US20030079503A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-01 Cook Glen B. Direct bonding of glass articles for drawing
JP2003212581A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 偏波保持ファイバの製造方法
EP1482333A1 (en) * 2002-03-04 2004-12-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Polarized wave holding optical fiber, and method of producing the same
JP3758596B2 (ja) * 2002-04-03 2006-03-22 住友電気工業株式会社 ガラス母材およびガラス母材の加工方法
JP2003300749A (ja) * 2002-04-03 2003-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd ガラス母材およびガラス母材の加工方法
JP2004307250A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ及び光ファイバの製造方法
JP2007039260A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Canon Inc 延伸ガラス部材の製造方法、スペーサの製造方法、及び画像表示装置の製造方法
US7836728B2 (en) * 2007-05-09 2010-11-23 Ofs Fitel, Llc Increasing the cladding-to-core ratio (D/d) of low D/d ratio core rods in optical fiber performs
CN102285758B (zh) * 2011-08-01 2013-01-09 江苏亨通光电股份有限公司 一种大尺寸光纤预制棒的生产方法
JP6059082B2 (ja) * 2012-06-08 2017-01-11 株式会社フジクラ 光ファイバの製造方法、及び、それに用いる光ファイバ用ワーク加工装置
JP5766157B2 (ja) * 2012-07-18 2015-08-19 信越化学工業株式会社 ガラス母材の延伸方法
CN103951181B (zh) * 2014-04-17 2016-03-30 中天科技精密材料有限公司 一种结构改进型的套管预制棒及其制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004175647A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバ母材の製造方法

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