KR19990062319A

KR19990062319A - 광섬유 모재를 제작하기 위한 가열장치

Info

Publication number: KR19990062319A
Application number: KR1019970082630A
Authority: KR
Inventors: 박상욱; 이병욱
Original assignee: 유기범; 대우통신 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26
Also published as: CN1232158A

Abstract

본 발명은 광섬유 모재를 제작하기 위한 가열장치에 관한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 가열장치의 가열방식을 전열식으로 구현하여 화학물질을 고르게 가열시킬 수 있도록 구성하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단은, 분출관 주위에 설치되어 소정의 온도로 발열하는 코일부와; 상기 코일부 내측에 연접되게 설치되어, 상기 코일부의 열 에너지를 분출관 주위로 고르게 전달시켜 주기 위한 발열체와; 상기 코일부와 발열체를 상기 분출관 둘레에 위치하도록 설치하기 위한 하우징으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유 모재를 제작하기 위한 가열장치

본 발명은 광섬유 모재를 제작하기 위한 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증착용 가스를 보다 균일하게 가열할 수 있고, 오염물질 등을 발생시키지 않는 전기로 방식의 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광통신은 광섬유를 통해 빛을 전송하여 정보를 교환하는 것으로, 현재의 동축케이블에 의한 전기 통신에 비해 수만배의 정보를 전송할 수 있다. 그리고, 외부로부터의 전파 및 자기장의 영향을 전혀 받지 않아 정보의 전송상태가 양호하므로 현재 통신분야에서 많이 활용되고 있으며, 그 사용 범위는 점차 타분야로 확대되고 있는 추세이다.

전술한 바와 같은 광통신은 상기 광섬유를 제조함에 있어 프리폼 즉, 모재로부터 125㎛의 가는 직경을 갖는 광섬유를 인발하게 되며, 이어서 코팅 및 칼라링(Coloring) 작업을 통해 광섬유 제작이 완료되게 된다. 이와 같이 광섬유를 제작하기 위해서는 광섬유 제작용 모재가 필요로 하기 때문에 모재를 제작하는 과정이 선행되게 된다.

모재를 제작하기 위한 공정으로는 크게 3가지 형태로 구분될 수 있는데, 그 하나는 OVD(Outside Vapor Deposition)공법이고, 둘째로는 VAD(Vapor Axial Deposition)공법이 있으며, 셋째로는 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)공법이 있다.

상술한 각 공법에 따른 모재 제작공정을 참고적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, OVD공법은 타겟로드(Target Rod, 알루미나 봉)에 버너의 화염을 분사시켜 가열함과 동시에 화학물질(Chemical)을 공급하여 열영동 현상(Thermophoresis)에 의해 화학물질이 타겟로드의 표면에 증착되도록 하는 것으로, 초기에는 타겟로드의 표면에 코어층을 형성하기 위해 코어층 형성용 화학물질을 공급하고, 이어서 이러한 코어층의 표면에 클래드층(Clad Layer)을 형성하기 위해 다시 화학물질을 공급한다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 모재를 제작하는 공정이 타겟로드의 둘레에 점진적으로 증착되도록 하여 코어층을 먼저 만들고 그 위에 클래드층을 만드는 것이 OVD공법의 특징이다.

이와 달리, 전술한 바와 같은 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)공법은 석영관의 둘레를 가열함과 동시에 그 내부로 전술한 바와 같은 화학물질을 불어넣으면 열영동 현상에 의해 석영관의 내면에 클래드층(3)이 생성되게 되며, 이후 클래드층의 내면에 코어층을 형성하기 위한 화학물질을 전술한 바와 같이 불어넣어 코어층을 생성시킨다.

VAD(Vapor Axial Deposition)공법은 수직 방향의 타겟로드에 각각의 버너를 이용하여 상부의 버너는 코어층을 증착시키고, 하부의 버너는 클래드층을 증착시키는 방법으로 동시에 코어층과 클래드층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전술한 각각의 공법중 OVD공법과 밀접한 관계가 있는 것으로, OVD공법에 따른 모재 제작과정을 보다 상세히 설명한다

도 1에 도시된 바와 같이, 버너(50)를 통해 타겟로드(30)에 화염을 분사시키면서 버너(50)의 내부에 설치된 각각의 관을 통해 GeCl₄, H₂, 아르곤 혹은 질소 가스 및 O₂를 토출시킨다. 이때 GeCl₄(기체)는 O₂(기체)와 반응하여 GeO₂(고체)+2Cl₂(기체)가 생성된다.

따라서, GeO₂는 버너(50)의 토출팁(51)의 주위의 분위기 온도(대략 1,500∼1,800℃)에 의해 입자(Particle)가 타겟로드(30)쪽으로 이동하면서 타겟로드(30) 표면에 증착이 이루어지게 되는 것이다.

아울러, 클래드층을 생성시키기 위해서는 전술한 버너(50) 내부의 분출관(23)을 통해 SiCl₄를 투입하게 되는데 그 반응식은 아래와 같다.

SiCl₄(기체)+O₂(기체) 〓 SiO₂(고체) + 2Cl₂(기체)

위 반응식에 따라 생성된 SiO₂는 전술한 열영동 현상에 의해 타겟로드(30)의 표면에 증착되게 된다. 이와 같은 방법으로 버너(50)를 좌우로 이동시키면서 타겟로드(30)의 표면에 증착한 뒤 타겟로드(30)를 빼내어 도면에 도시되지 않은 전기로에서 소결(Sintering)과정을 거쳐 모재를 완성한다. 완성된 모재는 드로잉 타워(Drawing Tower)에 걸어 광섬유를 인발(Drawing)하게 된다.

그러나, 상기한 모재를 제작하기 위한 버너 방식의 가열장치 있어서는 상기 버너(50) 주위의 작은 공기의 흐름에도 버너(50)의 불꽃이 쉽게 흔들리며, 또한 작업중 버너(50)의 토출구가 막히는 등 불꽃이 불안정해지기 쉬워, 전술한 증착용 화학물질을 고르게 가열시키기가 매우 어려우며, 따라서 상기한 화학물질의 입자 크기가 균일하지 않고, 타겟로드(30)에 증착되는 코어나 클래드층이 고르지 못하다는 단점이 있었다.

또한, 상기 버너에 의한 방식에 있어서는 가열장치(1) 내부에 설치된 각각의 분출관(21)(23)을 통해 배출되는 가스가 부식성이 매우 강한 가스이기 때문에 상기 버너의 토출팁(51) 부분에는 부식이 심하며, 이러한 버너(50)를 통해 불꽃을 발하여 상기 화학물질을 가열하게 되면, 버너(50)의 불꽃에 의해 부식된 오염 물질들이 화학물질과 혼합되어 상기한 타겟로드(30)에 옮겨 붙게 되므로, 생산된 모재가 오염되기 쉽다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해 안출하게 되었으며, 본 발명의 주된 목적은 상기한 가열장치의 가열방식을 불꽃 방식이 아닌 전기 가열 방식으로 구현하여 전술한 화학물질을 고르게 가열시킴으로써, 증착되는 화학물질의 입자 크기가 균일한 모재를 생산해 내는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기한 화학물질과 부식에 의한 오염물질이 혼합되어 타겟로드에 옮겨 붙는 것을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 종래의 오브디(OVD) 공법에 이용되는 버너 방식의 가열장치가 설치된 모습을 도시한 개략도,

2는 종래 버너 가열장치의 개략적인 모습을 보여주는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 전기로 방식의 가열장치가 설치된 모습을 도시한 개략도,

도 4a는 본 발명에 따른 전기로의 요부를 도시한 평면도,

도 4b는 본 발명에 따른 전기로의 요부를 도시한 단면도이다.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 가열장치 10 : 전기로

11 : 하우징 13 : 코일부

15 : 발열체 17 : 통공

20 : 분출관 21 : 외부 석영관

23 : 내부 석영관 30 : 타겟로드

40 : 이송장치 50 : 버너

51 : 토출팁

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단은, 화학물질 분출관을 구비하고 있는 가열장치에 있어서,

상기 분출관 주위에 설치되어 소정의 온도로 발열하는 코일부와;

상기 코일부 내측에 연접되게 설치되어, 상기 코일부의 열 에너지를 분출관 주위로 고르게 전달시켜 주기 위한 발열체와;

상기 코일부와 발열체를 상기 분출관 둘레에 위치하도록 설치하기 위한 하우징으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 의하면, 상기 코일부에 전원을 공급하여 발열시키게 되면, 상기 코일부 내측의 발열체에 의해 분출관 주위가 고르게 가열되어 상기 화학물질을 균일하게 가열 분출시켜 줌으로서, 상기 타겟로드에 증착되는 입자의 크기가 균일하게 제조된다.

또한, 상기 전기 가열방식은 발열체의 고온을 이용하여 복사방식으로 상기 화학물질을 가열함으로써, 열 전달 방식이 조용하게 되며 따라서, 부식물질 등의 오염물질을 화학물질과 혼합하여 증착시키지 않게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 4a와 4b는 본 발명에 따른 전기로의 개략적인 평면도와 단면도로서, 참조번호 10은 분출관(20) 주위를 고르게 가열시키기 위한 전기로이며, 20은 상기한 전기로(10) 중앙의 통공(17)에 설치되어 상기한 화학물질을 분출시키는 분출관이다.

전기로(10)는 상기한 분출관(20) 주위를 일정한 온도로 가열시키기 위한 기구로서, 이러한 전기로(10) 중앙에는 상기한 분출관(20)이 통과되는 통공(17)이 형성되어 있으며, 이러한 통공(17) 내주연에 연하는 부분에는 반원통형의 한 쌍의 열 전도성이 큰 발열체(15)가 설치되어 있고, 이러한 발열체(15) 외측면에는 전원에 의해 발열하는 코일부(13)가 연접되게 설치되어 있다. 따라서, 상기한 코일부(13)가 발열하게 되면 상기한 발열체(15)가 고온의 복사열을 발하여 중앙의 통공(17) 내부를 고르게 가열시키게 된다.

분출관(20)은 전술한 증착용 화학물질을 분출시키기 위한 통로로서, 외부 석영관(21) 내에 내부 석영관(23)이 삽입되어 있는 이중관 형태로 구성되어 있다. 이러한 분출관(20)은 상기한 전기로의 통공(17) 중앙에 내벽면과 일정거리 이격되게 설치되어 통공(17) 내의 온도 환경에 의해 전술한 증착용 화학물질을 가열시켜 분출하게 된다.

이상의 구성에 의한 본 발명에 따른 가열장치의 작용에 대해 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기한 전기로(10)에 전원이 공급되게 되면, 상기 코일부(13)의 발열과 발열체(15)의 복사열에 의해 상기 전기로(10) 중앙의 통공(17) 내부는 균일한 온도로 일정하게 가열된다.

따라서, 이러한 통공(17) 내부의 분출관(20)을 통해 분출되는 증착용 화학물질은 균일하게 가열되어 전술한 열 영동현상에 의해 타겟로드(30)에 고르게 증착되게 된다.

한편, 이러한 전기로(10)를 구비하고 있는 가열장치(1)는 상기한 타겟로드(30)와 나란하게 설치된 이송장치(40)에 의해 이송되면서 가열된 화학물질을 타겟로드(30)에 고르게 증착시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전기로 방식의 가열장치는 코일부(13)와 발열체(15)에 의해 전기로 중앙의 통공(17)이 균일하게 가열되기 때문에 분출되는 화학물질의 입자 크기가 균일하게 형성되어 타겟로드(30)에 증착되게 된다.

또한, 상기 전기 가열방식은 상기한 코일부(13)의 발열과 발열체(15)의 고온의 복사열을 이용하여 상기 화학물질을 가열함으로써, 열전달 방식이 조용하게 되며 따라서, 부식물질 등의 오염물질을 화학물질과 혼합시키지 않게 된다.

Claims

증착용 화학물질을 분출시키기 위한 분출관(20)을 구비하고 있는 가열장치(1)에 있어서,

상기 분출관(20) 주위에 설치되어 소정의 온도로 발열하는 코일부(13)와;

상기 코일부(13) 내측에 연접되게 설치되어, 상기 코일부(13)의 열 에너지를 분출관(20) 주위로 고르게 전달시켜 주기 위한 발열체(15)와;

상기 코일부(13)와 발열체(15)를 상기 분출관(20) 둘레에 위치하도록 설치하기 위한 하우징(11)으로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 모재를 제작하기 위한 가열장치.