KR20010078071A - 글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유 - Google Patents

글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유 Download PDF

Info

Publication number
KR20010078071A
KR20010078071A KR1020010003708A KR20010003708A KR20010078071A KR 20010078071 A KR20010078071 A KR 20010078071A KR 1020010003708 A KR1020010003708 A KR 1020010003708A KR 20010003708 A KR20010003708 A KR 20010003708A KR 20010078071 A KR20010078071 A KR 20010078071A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refractive index
core
fluorine
base material
porous glass
Prior art date
Application number
KR1020010003708A
Other languages
English (en)
Inventor
준 아베
노부야스 만토쿠
신지 마키카와
세이키 에지마
Original Assignee
카나가와 치히로
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 카나가와 치히로, 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 카나가와 치히로
Publication of KR20010078071A publication Critical patent/KR20010078071A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/03655—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + +
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0281—Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03605—Highest refractive index not on central axis
    • G02B6/03611—Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03633—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - -
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/26—Parabolic or graded index [GRIN] core profile
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/29—Segmented core fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

본 발명은 광섬유의 모재(母材)인 글라스 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 글라스 모재의 코어를 형성하는 단계; 및 상기 코어 둘레에 상기 글라스 모재의 클래드(clad)를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 코어를 형성하는 단계는 출발재 로드 상에 글라스 입자를 퇴적하여 다공질 글라스 수트(glass soot)를 형성하는 단계, 및 상기 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 굴절률이 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 형성하기 위해 불소 가스가 포함된 혼합가스의 분위기에서 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계를 포함하는 글라스 모재의 제조방법을 제공한다.

Description

글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유 {METHOD FOR MANUFACTURING GLASS BASE MATERIAL, GLASS BASE MATERIAL, AND OPTICAL FIBER}
본 발명은 글라스 모재(母材)의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유에 관한 것이다.
도 1(A) 및 도 1(B)는 YAG(Yttrium-Aluminum-Garnet) 레이저 광을 반송하는 데 사용되는 두 가지 형태의 광섬유의 굴절률 분포를 나타내는 것이다. 도 1(a)는 SI(Step Index)형 광섬유의 굴절률 분포를 나타내고, 도 1(B)는 GI(Graded Index)형 광섬유의 굴절률 분포를 나타낸다.
도 1(A)에 나타낸 바와 같이, SI형 광섬유의 굴절률은 코어(core)와 클래드(clad)간의 경계에서 스텝형으로 변화한다. 코어는 균일한 굴절률을 가진다. 클래드도 균일한 굴절률을 가지지만 코어의 굴절률보다는 낮다. 광섬유 내에서 레이저 광은 코어와 클래드의 계면에서 전반사함으로써 전파된다.
도 1(B)에 나타낸 바와 같이, GI형 광섬유의 굴절률은 코어의 중심에서 최대이다. 굴절률은 코어 중심에서 거리가 멀어져서 코어와 클래드 사이의 경계에 도달할 때까지 점진적이고 연속적으로 감소한다. GI형 광섬유는 연속적 굴절률을 가지므로, 레이저 광은 광섬유 내에서 코어의 중심축 주위로 사행(蛇行)하면서 전파된다.
앞에서 언급한 레이저 광이 전파되는 형태의 차이는 광섬유를 통과한 후 빔의 강도분포 또는 레이저 광의 파워 밀도분포(power density profile)에 큰 영향을 준다.
도 2(A)는 SI형 광섬유를 통과한 후 레이저 광의 빔 강도분포를 나타내고, 도 2(B)는 GI형 광섬유를 통과한 후 레이저 광의 빔 강도분포를 나타낸다. 도 2(A) 및 도 2(B)에 나타낸 바와 같이, GI형 광섬유를 통과한 레이저 광의 빔 강도는 코어의 중심에서 SI형 광섬유를 통과한 광의 빔 강도의 2배이다. GI형 광섬유는 입사되는 입사광 본래의 빔 강도분포를 비교적 유지한다. 따라서 GI형 광섬유를 통과한 레이저 빔은 SI형 광섬유를 통과한 레이저의 경우보다 우수한 절단 특성을 가진다.
또한 광섬유를 통과한 광을 용접용으로 사용할 경우, GI형 광섬유를 통과한 광에 의해 얻어지는 용융 깊이는 SI형 광섬유를 통과한 광의 경우보다 깊다. 예를 들면 GI형 광섬유를 통과한 광은 알루미늄 합금을 용접할 수 있으나, SI형 광섬유를 통과한 광은 그것을 용접할 수 없다. GI형 광섬유가 우월한 특성을 가지므로, GI형 광섬유에 대한 수요가 증가하고 있다.
그러나, GI형 광섬유는 SI형 광섬유와 비교하여 그 제조 시 굴절률 분포의 제어가 어려우므로 제조하기 어렵다. 따라서, GI형 광섬유의 제조에 걸리는 시간은 SI형 광섬유의 제조에 걸리는 시간보다 길다. 결과적으로, GI형 광섬유 제조에 대한 생산성은 SI형 광섬유 제조에 대한 생산성보다 낮다.
GI형 광섬유는 일반적으로 GI형 굴절률 분포를 형성하기 위해 굴절률을 부분적으로 감소시키는 게르마늄을 코어재료에 첨가하여 제조된다. 게르마늄이 도핑된 GI형 광섬유의 내광강도(耐光强度)는 SI형 광섬유의 경우보다 낮다. 예를 들면, 하이파워 YAG 레이저용으로 게르마늄 도핑된 GI형 광섬유를 사용할 경우, 광섬유의 강도가 열화(劣化)될 수 있다. YAG 레이저는 절단공정 또는 용접공정에 사용된다. 따라서, YAG 레이저의 광이 광섬유에 입사될 때, 광의 엄청난 파워가 광섬유를 통과한다.
따라서 본 발명의 목적은 이상과 같은 종래의 문제를 극복할 수 있는 글라스 모재의 제조장치 및 글라스 모재의 제조방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구의 범위 중 독립항에 기재된 것의 조합에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 추가적 이점 및 예시적인 조합을 정의한다.
도 1은 두 가지 형의 광섬유의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 2는 광섬유를 통과한 후의 레이저 광의 빔 강도 분포를 나타내는 도면.
도 3은 다공질 글라스 수트를 제조하기 위한 장치의 개략도.
도 4는 코어를 형성하기 위한 다공질 글라스 수트를 소결하기 위한 장치의 개략도.
도 5는 실시예 1 및 실시예 2에 나타낸 본 발명의 실시형태에 따른 글라스 모재 제조방법의 흐름도.
도 6은 실시예 1에 의해 제조된 코어의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 7은 실시예 1에 의해 제조된 글라스 모재의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 8은 비교예 2에서 제조된 코어의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 9는 실시예 3에서 제조된 코어의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 10은 앞에서 나타낸 실시예 1과 2, 비교예 1 내지 7의 결과를 나타내는 표.
도 11은 유사 GI형 굴절률 분포를 가지는 글라스 모재의 하나의 실시형태를나타내는 도면.
도 12는 실시예 3에 의해 제조된 코어의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 13은 실시예 4에 의해 제조된 코어의 굴절률 분포를 나타내는 도면.
도 14는 실시예 3 내지 실시예 4에 나타낸 본 발명의 실시형태의 글라스 모재를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 광섬유의 모재인 글라스 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 글라스 모재의 코어를 형성하는 단계; 및 상기 코어 둘레에 상기 글라스 모재의 클래드(clad)를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 코어를 형성하는 단계는 출발재 로드(starting rod) 상에 글라스 입자를 퇴적하여 다공질 글라스 수트(glass soot)를 형성하는 단계, 및 상기 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 굴절률이 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 형성하기 위해 불소 가스의 분위기에서 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계를 포함하는 글라스 모재의 제조방법이 제공된다.
상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서는 GI형 굴절률 분포를 형성하도록 상기 분위기 내의 불소 가스 함량 및 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 소결속도가 제어될 수 있다. 상기 방법은 상기 다공질 글라스 수트의 밀도를 확인하는 단계; 상기 확인된 다공질 글라스 수트의 밀도에 의거하여 상기 불소 가스의 함량을 결정하는 단계; 및 상기 확인된 다공질 글라스 수트의 밀도에 의거하여 상기 소결속도를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 상기 소결단계에서는 상기 결정된 불소 가스 함량 및 상기 소결속도에 따라 상기 다공질 글라스 수트가 소결된다.
상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 0.15 g/㎤ 내지 1.0 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 다공질 글라스 수트가 형성될 수 있다. 상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 0.15 g/㎤ 내지 0.4 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 다공질 글라스 수트가 형성될 수 있다. 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서 상기 불소 가스의 함량이 0.1% 내지 10%의 범위로 제어될 수 있다. 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서 상기 소결속도가 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위로 제어될 수 있다. 상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 상기 출발재 로드 상에 실리콘 테트라클로라이드를 가수분해하여 퇴적할 수 있다. 상기 코어를 형성하는 단계는 상기 코어 내부의 굴절률이 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 동일한 내측 코어를 형성하는단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 광섬유의 모재인 글라스 모재에 있어서, 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된(fluorine-doped) 코어; 및 실질적으로 균일한 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 클래드를 포함하는 글라스 모재가 제공된다.
상기 글라스 모재는 불소 도핑된 코어 내부에 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 내측 코어를 추가로 포함할 수 있다. 상기 불소 도핑된 코어의 가장 높은 굴절률이 상기 내측 코어의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 불소 도핑된 클래드의 굴절률이 상기 불소 도핑된 코어의 가장 낮은 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 내측 코어와 순수 석영의 굴절률 차이가 실질적으로 0.001 이하일 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 코어; 및 실질적으로 균일한 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 클래드를 포함하는 불소 도핑된 광섬유가 제공된다.
상기 불소 도핑된 광섬유는 불소 도핑된 코어 내부에 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 내측 코어를 추가로 포함할 수 있다. 상기 불소 도핑된 코어의 가장 높은 굴절률이 상기 내측 코어의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 불소 도핑된 클래드의 굴절률이 상기 불소 도핑된 코어의 가장 낮은 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 내측 코어와 순수 석영의 굴절률 차이가 실질적으로 0.001 이하일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 요약은 반드시 모든 필수적 특징을 서술한 것이 아니며, 또한 본 발명은 이들 특징의 부수적 조합일 수도 있다.
이하 바람직한 실시형태에 따라 본 발명을 설명하는데, 이것은 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니고 본 발명을 예시하고자 하는 것이다. 실시형태에서 설명되는 모든 특징과 그 조합은 반드시 본 발명에 필수적인 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시형태의 글라스 모재를 제조하기 위한 장치를 나타낸다. 글라스 모재는 광섬유의 모재이다. 광섬유는 글라스 모재를 드로잉(drawing)하여 제조된다. 광섬유와 마찬가지로 글라스 모재 역시 코어와 클래드를 가진다. 글라스 모재의 코어와 클래드는 도 3 및 도 4에 나타낸 장치를 사용하여 제조된다. 도 3은 다공질 글라스 수트를 제조하기 위한 장치를 나타낸다. 다공질 글라스 수트는 소결된 후 글라스 모재가 되는 것이다. 도 3에서 다공질 글라스 수트를 제조하기 위해 VAD법, 즉 증기상 축방향 퇴적법(Vapor-phase Axial Deposition method)이 사용된다. 그러나 다공질 글라스 수트를 제조하기 위해 OVD법, 즉 외측 증착법(Outside Vapor Deposition method)이 사용될 수도 있다. 먼저 글라스 모재의 코어를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다.
도 3에 나타낸 VAD법에 사용되는 장치는 출발재 로드(16) 및 버너(14)를 가진다. 버너(14)에는 원료 가스로서 할로겐 실리콘 화합물이 공급된다. 할로겐 실리콘 화합물의 예로는 SiCl4, HSiCl3, HSiCl2등이 포함된다. 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4)가 원료 가스로서 사용되는 것이 다공질 글라스 수트의 밀도를 소정 범위내에서 용이하게 제어할 수 있으므로 특히 바람직하다.
캐리어 가스가 또한 상기 원료 가스와 함께 버너(14)에 공급된다. 캐리어 가스의 예로는 Ar 및 N2와 같은 불활성 가스, H2와 같은 가연성 가스, O2와 같은 조연성 가스 등이 있다. 원료 가스와 캐리어 가스를 버너(14)에 공급함으로써 원료 가스는 연소성 가스 및 조연성 가스에 의해 생성되는 산소수소(oxyhydrogen) 화염에 의해 가수분해된다. 이 가수분해 공정은 산화실리콘인 글라스 입자를 생성한다.
버너(14)는 생성된 글라스 입자(12)를 출발재 로드(16) 표면에 분사하여 출발재 로드(16) 상에 글라스 입자(12)를 퇴적시켜 다공질 글라스 수트(10)를 형성한다. 출발재 로드(16)는 퇴적 공정이 진행됨에 따라 들어 올려진다. 출발재 로드(16)가 회전되는 동시에 들어 올려지므로 원통형 다공질 글라스 수트(10)가 회전 로드(16) 표면에 형성된다.
이어서, 다공질 글라스 수트의 밀도가 측정된다. 다공질 글라스 수트(10)의 밀도를 측정하기 위해 다공질 글라스 수트의 길이, 무게 및 직경이 측정된다. 다공질 글라스 수트의 밀도는 이하의 식에 따라 계산될 수 있다:
ρ = W / (π/4 x D2x L)
상기 식에서 ρ는 다공질 글라스 수트(10)의 밀도; W는 다공질 글라스 수트(10)의 무게; D는 다공질 글라스 수트(10)의 직경; L은 다공질 글라스 수트(10)의 길이를 나타낸다.
소정의 공정에 따라 다공질 글라스 수트(10)가 제조되어 그 밀도가 사전에 확인될 수 있는 경우에는 이 밀도의 측정 공정을 생략할 수 있다.
GI형 굴절률 분포를 가지는 글라스 모재를 형성하기 위해 다공질 글라스 수트(10)의 밀도는 0.15 g/㎤ 내지 1.0 g/㎤의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 다공질 글라스 수트(10)의 밀도가 0.15 g/㎤ 내지 0.4 g/㎤의 범위로 조절된다. 다공질 글라스 수트(10)의 밀도가 0.15 g/㎤ 미만이면, 다공질 글라스 수트(10)가 지나치게 연질이어서 다공질 글라스 수트(10)가 일체로 형성될 수 없다. 또한 다공질 글라스 수트(10)에 도핑되는 불소의 양이 너무 많으며, 이는 균일한 굴절률 분포가 형성될 수 없음을 의미한다. 따라서 GI형 굴절률 분포가 형성될 수 없다. 반면에 다공질 글라스 수트(10)의 밀도가 1.0 g/㎤를 초과하면 불소가 다공질 글라스 수트(10)에 도핑되기 어려우므로 GI형 굴절률 분포가 형성될 수 없다.
도 4는 코어를 형성하기 위한 다공질 글라스 수트의 소결장치를 나타낸다. 상기 소결장치는 가열로(20)와 그 가열로(20)에 설치되는 히터(18)를 가진다. 다공질 글라스 수트(10)는 메인 로드(main rod)(22)의 저부에 고정되어 가열로(20) 속으로 장입된다. SiF4, SFe, 프레온 등의 불소함유 가스가 가열로(20)의 저면으로부터 가열로(20)에 공급된다. He 또는 Cl2와 같은 불활성 가스가 불소함유 가스와 함께 가열로(20)에 공급될 수도 있다. 가열로(20) 내부는 불소함유 가스로 채워진다. 히터(18)는 가열로(20) 내의 다공질 글라스 수트(10)를 가열한다.
메인 로드(22)가 점진적으로 가열로(20) 저부를 향해 강하됨으로써 히터(18)는 불소 가스를 함유한 분위기 내에서 다공질 글라스 수트(10)를 가열한다. 따라서 다공질 글라스 수트(10)는 그 내부 방향으로 점진적으로 소결되고 불소로 도핑된다. 이와 동시에 다공질 글라스 수트(10)는 상향하는 방향으로 소결되고 불소로 도핑된다.
가열로(20) 내의 불소 가스 함량 및 소결속도는 측정된 다공질 글라스 수트(10)의 밀도를 기초로 결정된다. 다공질 글라스 수트(10)의 밀도가 그 속으로 도핑된 불소의 양에 영향을 주므로, 가장 적합한 불소 가스 함량 및 소결속도는 다공질 글라스 수트(10)의 밀도에 기초하여 결정된다. 불소 가스 함량은 0.1 체적% 내지 10 체적% 범위 내에서 결정된다. 바람직하게는, 불소 가스 함량이 1 체적% 내지 10 체적% 범위 내에서 결정된다. 또한, 소결속도는 5 mm/분 내지 10 mm/분 범위 내에서 결정된다. 예를 들면 다공질 글라스 수트(10)의 밀도가 0.2 g/㎤ 내지 0.3 g/㎤일 경우, GI형 굴절률 분포를 형성하기 위해 불소 가스 함량은 2%로 결정되고 소결속도는 7 mm/분으로 결정될 수 있으며, 소결온도는 1330℃로 결정될 수 있다.
가열로(20) 내의 불소 가스 함량 및 소결속도는 다공질 글라스 수트(10)의 소결 공정이 진행되는 동안 소정의 값으로 제어된다. 소결속도는 히터(18)를 통과하는 다공질 글라스 수트(10)의 통과속도이다.
소결속도를 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위로 제어함으로써 다공질 글라스 수트(10) 속으로 도핑되는 불소의 양은 다공질 글라스 수트(10) 표면에서 많아지고다공질 글라스 수트(10)의 중심부에서 적어진다. 따라서 다공질 글라스 수트(10)의 중심부는 다량의 불소로 도핑되기 전에 유리화(vitrify)되고 다공질 글라스 수트(10)의 표면부는 유리화되는 동시에 다량의 불소로 도핑된다. 이로써 굴절률이 다공질 글라스 수트(10)의 중심부에서 커지고 다공질 글라스 수트(10)의 표면부에서 작아짐으로써 GI형 굴절률 분포를 가지는 코어가 소결 공정 후에 얻어진다.
불소 가스 함량을 0.1% 내지 10%의 범위내로 더욱 제어함으로써 다공질 글라스 수트(10)의 중심부는 실질적으로 불소로 도핑되지 않고 도핑되는 양이 다공질 글라스 수트(10)의 중심에서 멀어짐에 따라 점차 증가한다. 이로써 GI형 굴절률 분포를 갖는 코어가 소결 공정 후 더욱 신뢰성 높게 제조될 수 있다.
이어서, 얻어진 코어는 소정의 직경과 길이로 연신(延伸)되고 도 3의 장치를 사용하여 클래드가 코어 상에 퇴적된다.
코어의 제조공정과 유사한 방식으로 글라스 입자가 코어의 외측 표면 둘레에 퇴적되어 다공질 클래드 층을 형성한다. 그 후, 도 4에 나타낸 소결 장치에 의해 클래드 층이 소결된다.
클래드는 균일한 굴절률을 가지도록 형성되며, 이 때 굴절률은 코어의 최저 굴절률과 거의 같거나 그 이하이다. 소결속도가 5 mm/분 이하, 예를 들면 4.0 mm/분인 조건이 클래드의 소결에 적용된다. 또한, 불소 가스 함량은 10 체적% 이상으로 설정된다.
도 5는 글라스 모재의 제조에 대한 흐름도이다. 먼저, 다공성 글라스 수트(10)를 형성한다(S14). 다음에 다공성 글라스 수트(10)의 밀도를측정하고(S16) 나서, 측정된 밀도에 의거하여 불소 가스 함량, 다공질 글라스 수트(10)를 소결하기 위한 소결속도를 결정한다(S18). 결정된 불소 가스 함량 및 소결속도에 따라 다공질 글라스 수트(10)를 소결한다(S20). 다음으로, 소결된 다공질 글라스 수트를 소정의 직경 및 길이로 연신한다(S22). 끝으로, 글라스 모재의 클래드를 코어의 외측 표면 둘레에 형성한 후 클래드가 소결된다(S24).
코어는 GI형 굴절률 분포를 가지므로, 도 6 및 도 7에 나타낸 GI형 굴절률 분포를 가지는 글라스 모재를 드로잉하여 얻어지는 광섬유를 통과한 광은 SI형 광섬유를 통과한 광의 빔 강도보다 높은 빔 강도를 갖는다.
또한, 코어 및 클래드 내부로 게르마늄이 아닌 불소가 도핑되기 때문에 본 발명의 실시형태의 광섬유의 내광강도가 게르마늄으로 도핑된 광섬유의 내광강도보다 높다.
다음에, 본 발명의 실시형태를 실시예 및 비교예를 이용하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시형태는 하기에 제시되는 설명에 한정되지 않는다. 실시예 및 비교예에 있어서, 굴절률 분포의 측정은 York Technology Ltd.의 프리폼(preform) 분석기, 모델 P104를 사용하여 이루어졌다. 하기에 있어서, 도 6, 7, 8, 9, 11 및 12에 나타낸 수직축의 굴절률은 측정된 대상과 굴절률 측정에 사용되는 순수 석영으로 만들어진 셀(cell)간의 굴절률 차이를 나타낸다.
[실시예 1]
도 6은 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 글라스 모재 코어(36)의 굴절률 분포를 나타낸다. 도 6에 나타난 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 코어를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다. 글라스 모재의 코어는 도 3 및 도 4에 나타낸 장치를 사용하여 제조되었다.
먼저, 다공질 글라스 수트(10)를 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 VAD법에 따라 제조하였다. 회전하는 출발재 로드(16)의 저부를 버너(14)로부터의 산소수소 화염에 노출시켰다. 동시에 원료로 사용된 SiCl4를 산소수소 화염에 의해 가수분해하여 글라스 입자를 형성하였다. 출발재 로드(16)가 들어 올려지는 가운데 글라스 입자를 출발재 로드(16) 표면에 퇴적시켜 다공질 글라스 수트(10)를 형성하였다. 제조된 다공질 글라스 수트(10)의 밀도는 0.22 g/㎤이었다.
다음으로, 측정된 밀도에 의거하여 불소 가스 함량은 2 체적%, 소결속도는 7.0 mm/분, 소결온도는 1330℃로 결정되었다.
그 후, 도 4에 나타낸 소결장치를 사용하여 앞에서 결정된 불소 가스 함량 및 소결속도에 따라 다공질 글라스 수트를 소결하고 불소로 도핑하였다. 헬륨 가스 및 불소 함유 가스를 가열로(20)에 도입하였다. 헬륨 가스의 유량은 4.9L/분이었고 불소 함유 가스인 SiF4의 유량은 0.1L/분이었다. 가열로(20)의 내부는 헬륨 가스와 불소 함유 가스인 SiF4의 혼합가스로서, 그 중 불소 가스 함량이 2 체적%인 혼합가스로 채워졌다. 다공질 글라스 수트(10)를 소결속도 7.0 mm/분 및 소결온도 1330℃로 소결하였다. 소결공정에 의해 다공질 글라스 수트가 투명한 코어(36)로 되도록 유리화되었다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 이상 설명한 공정으로 제조된 글라스 모재의코어(36)는 GI형 굴절률 분포를 가졌다.
상기 코어(36)를 소정의 길이 및 직경으로 연신한 후, 글라스 입자가 코어(36)의 표면 둘레에 퇴적되어 다공질 클래드 층(38)을 형성하였다. 클래드(38)를 4.0 mm/분의 소결속도로 소결하였다. SiF4가스를 2.0 L/분의 유량으로 가열로에 도입하였다. 코어(36) 둘레에 균일한 굴절률을 가지는 클래드가 형성되었다. 클래드의 굴절률 값은 실질적으로 균일하며 순수 석영의 굴절률보다 0.012 작고, 코어(36)의 최저 굴절률보다 작다. 이렇게 하여 도 7에 나타낸 바와 같은 GI형 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 글라스 모재가 제조되었다.
[실시예 2]
이하에서 설명할 불소 가스 함량 조건을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건에 따라 글라스 모재의 코어(36)를 제조하였다. 헬륨 가스 및 불소 함유 가스를 가열로(20) 내부로 도입하였다. 헬륨 가스의 유량은 4.7 L/분이었고 불소 함유 가스인 SiF4가스의 유량은 0.3 L/분이었다. 혼합가스 분위기 중의 불소 가스 함량은 6 체적%이었다. 이와 같이 하여 양호한 GI형 굴절률 분포를 가지는 글라스 모재의 코어를 얻었다.
[비교예 1]
다공질 글라스 수트를 VAD법에 따라 제조하였다. 출발재 로드의 저부를 버너에서 나오는 산소수소 화염에 노출시켰다. 동시에 원료로 사용된 테트라메톡시실란이 상기 산소수소 화염에 의해 가수분해되어 글라스 입자로 되었다. 출발재로드를 들어 올리는 가운데 상기 글라스 입자가 출발재 로드 표면에 퇴적되어 다공질 글라스 수트(10)가 형성되었다. 얻어진 다공질 글라스 수트의 밀도는 0.42 g/㎤이었다. 다공질 글라스 수트의 밀도가 0.42 g/㎤로 높은 것은 테트라메톡시실란의 발열량이 커서 퇴적공정 도중에 글라스 입자가 소결되기 때문이다.
다음에, 다공질 글라스 수트를 4.0 mm/분의 소결속도 및 1330℃의 소결온도의 조건하에 소결하였다. 가열로의 내부는 불소 함유 가스인 SiF4의 분위기로 채워졌으며, 여기서 불소 가스 함량은 100 체적%이었다. 이 가열로 내부에서 다공질 글라스 수트를 소결하고 불소로 도핑하였다. 소결공정이 진행되는 동안 다공질 글라스 수트의 표면이 유리화되었다. 그러나 다공질 글라스 수트의 중심부는 유리화되지 않았다.
다공질 글라스 수트의 중심부가 유리화되지 않은 이유는 다공질 글라스 수트의 밀도가 너무 높아서 불소 함유 가스인 SiF4가 그 중심부로 들어갈 수 없었기 때문이다. 그 결과, 다공질 글라스 수트 중심부의 온도가 소결온도 즉 유리화 온도에 도달하지 못하고, 따라서 다공질 글라스 수트의 중심부는 소결되지 않았다.
SiF4가스가 다공질 글라스 수트의 소결온도를 낮추는 효과를 가지므로, SiF4가스가 도달하는 다공질 글라스 수트의 외측의 온도는 1330℃가 되어 다공질 글라스 수트의 외측은 유리화되었다. 반면에 SiF4가스가 도달하지 않은 다공질 글라스 수트의 중심부는 유리화될 수 없었다.
[비교예 2]
도 8은 글라스 모재 코어(40)의 굴절률 분포의 다른 비교예를 나타낸다. 도 8에 나타낸 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 코어(40)를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다.
먼저, VAD법으로 다공질 글라스 수트를 제조하였다. 얻어진 다공질 글라스 수트의 밀도는 대략 0.2 g/㎤이었다. 다음에, 상기 다공질 글라스 수트를 7.0 mm/분의 소결속도 및 1330℃의 소결온도하에 소결시켰다. 헬륨 가스 및 불소 함유 가스를 가열로(20) 내부에 도입하였다. 헬륨 가스의 유량은 3.25 L/분이고 불소 함유 가스인 SiF4의 유량은 1.75 L/분이었다. 혼합 가스 중의 불소 가스 함유량은 35 체적%이었다. 이와 같이 다공질 글라스 수트를 소결하고 불소로 도핑하였다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 불소 가스 함량이 너무 높기 때문에 불소가 코어(40)의 중심부로 다량 도핑되어 코어(40)의 모든 영역에 있어서 굴절률이 낮았다. 따라서 GI형 굴절률 분포를 갖는 코어를 얻을 수 없었다.
[비교예 3]
도 9는 글라스 모재 코어(42)의 굴절률 분포의 또 다른 비교예를 나타낸다. 도 9에 나타낸 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 코어(42)를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다.
소결속도를 1.0 mm/분으로 설정한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건하에 다공질 글라스 수트의 코어를 제조하였다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 소결속도가 너무 빠르므로 불소가 코어의 중심부로 다량 도핑되어 코어의 모든 영역에 있어서 굴절률이 낮았다. 따라서 GI형 굴절률 분포를 갖는 코어를 얻을 수 없었다.
[비교예 4]
불소 가스 함량 및 소결속도의 조건을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건하에 글라스 모재의 코어를 제조하였다. 다공질 글라스 수트는 불소 함량이 6.0 체적%이고 소결속도가 1.0 mm/분인 혼합 가스 분위기에서 소결되었다. GI형 굴절률 분포의 코어는 얻을 수 없었다.
[비교예 5]
불소 가스 함량 및 소결속도의 조건을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건하에 글라스 모재의 코어를 제조하였다. 다공질 글라스 수트는 불소 함량이 1.6 체적%이고 소결속도가 3.0 mm/분인 혼합 가스 분위기에서 소결되었다. GI형 굴절률 분포의 코어는 얻을 수 없었다.
[비교예 6]
불소 가스 함량 및 소결속도의 조건을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건하에 글라스 모재의 코어를 제조하였다. 다공질 글라스 수트는 불소 함량이 2.0%이고 소결속도가 3.0 mm/분인 혼합 가스 분위기에서 소결되었다. GI형 굴절률 분포의 코어는 얻을 수 없었다.
[비교예 7]
불소 가스 함량 및 소결속도의 조건을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건하에글라스 모재의 코어를 제조하였다. 다공질 글라스 수트는 불소 함량이 6.0 체적%이고 소결속도가 3.0 mm/분인 혼합 가스 분위기에서 소결되었다. GI형 굴절률 분포의 코어는 얻을 수 없었다.
도 10은 앞에서 예시된 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 7의 결과를 종합한 표이다. 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 7의 각각에 대해 불소 가스 함량, 소결속도 및 굴절률 분포의 질에 대한 파라미터가 제시되어 있다. 원하는 GI형 굴절률 분포가 얻어지면 굴절률 분포의 질을 "양호"로 나타냈다. 원하는 GI형 굴절률 분포가 얻어지지 않으면 굴절률 분포의 질을 "불량"으로 나타냈다
도 10에 나타낸 바와 같이 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 불소 가스 함량을 0.1 체적% 내지 10 체적% 범위내로 제어하고 소결속도를 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위내로 제어하여 다공질 글라스 수트를 소결하였으므로 글라스 모재의 코어(36)는 원하는 GI형 굴절률 분포를 가진다.
이에 반하여, 비교예 1 내지 7의 경우, 글라스 모재의 코어는 GI형 굴절률 분포를 갖지 않는다. 비교예 1 및 비교예 2의 경우에 불소 가스 함량이 0.1 체적% 내지 10 체적% 범위에 있지 않으며, 비교예 3 내지 7의 경우에 소결속도가 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위에 있지 않다. 따라서 비교예 1 내지 7에서는 GI형 굴절률 분포의 코어를 얻을 수 없었다.
도 11은 유사 GI형(pseudo GI type) 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 예를 나타낸다. 도 11에 나타낸 글라스 모재는 내측 코어(30), 외측 코어(32), 및 클래드(34)를 가진다. 내측 코어(30)는 순수 석영의 굴절률과 거의 같은 굴절률을 가진다. 내측 코어(30)와 순수 석영 사이의 굴절률 차의 절대치는 0.001 이하이다.
외측 코어(32)는 불소로 도핑되며, 그것의 굴절률은 내측 코어(30)의 중심에서 멀어짐에 따라 점차 감소한다. 외측 코어(32)의 최대 굴절률은 내측 코어(30)의 굴절률보다 작다. 클래드(34)는 불소로 도핑된다. 클래드(34)는 대체로 균일한 굴절률을 가지며 그 값은 외측 코어(32)의 최소 굴절률보다 작다.
내측 코어(30), 외측 코어(32), 및 클래드(34)는 앞에서 설명한 굴절률을 가지며 도 13에 나타낸 글라스 모재는 안정적으로 유사 GI형 굴절률 분포를 가진다. 따라서, 도 13에 나타낸 GI형 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재를 드로잉하여 얻어지는 광섬유를 통과한 광은 SI형 광섬유를 통과한 광의 빔 강도보다 더 높은 빔 강도를 가진다.
또한 내측 코어(30)는 실질적으로 순수 석영과 동일하므로 이 실시형태의 글라스 모재로부터 드로잉된 광섬유는 이를 통과하는 광에 내해 높은 내광강도를 가진다. 또한 게르마늄이 아닌 불소가 외측 코어(32) 및 클래드(34) 내부로 도핑되기 때문에 이 실시형태의 광섬유가 가지는 내광강도는 더욱 증가한다.
이하에서 본 발명의 실시형태의 글라스 모재를 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 도 3에 나타낸 바와 같이 글라스 입자가 출발재 로드(16) 표면에 퇴적되어 다공질 글라스 수트(10)를 형성한다. 이어서, 얻어진 다공질 글라스 수트는 탈수 및 소결되어 실질적으로 순수 석영과 동일한 내측 코어(30)가 된다.
다음으로, 내측 코어(30)가 소정의 길이와 직경으로 연신된다. 연신된 내측 코어(30)의 표면 둘레에 글라스 입자가 퇴적되어 외측 코어(32)가 되는 다공질 글라스 수트가 형성된다.
실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 7에서 설명된 실시형태와 동일한 방식으로 상기 다공질 글라스 수트의 밀도를 측정한다. 상기 다공질 글라스 수트가 소정의 조건하에 제조됨으로써 다공질 글라스 수트의 밀도가 사전에 확인되어 있는 경우, 이 측정단계는 생략될 수 있다. 도 3에서 설명한 바와 같이, GI형 굴절률 분포를 갖는 외측 코어(32)를 형성하기 위해 다공질 글라스 수트의 밀도는 0.15 g/㎤ 내지 1.0 g/㎤ 범위에 있는 것이 바람직하다.
불소 가스 함량 및 소결속도에 따른 소결조건이 측정된 밀도에 의거하여 결정된다. 불소 가스 함량 및 소결속도는 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 7에서 설명한 소정의 범위내에서 결정된다. 즉, 소결속도는 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위, 불소 가스 함량은 0.1 체적% 내지 10 체적%의 범위내에서 결정된다.
다음 단계로 다공질 글라스 수트가 불활성 가스와 불소 가스의 혼합가스 분위기 내에서 소결 및 유리화되어 외측 코어(32)를 형성한다. 소결공정이 진행되는 동안 불소 가스 함량 및 소결속도는 상기 결정된 값으로 제어된다.
상기 소결공정에서 외측 코어(32)의 굴절률이 내측 코어(30)의 중심에서 멀어짐에 따라 점차 감소하도록 불소가 외측 코어(32) 내부로 도핑된다. 외측 코어(32)에 도핑된 불소의 양은 외측 코어(32)의 표면에 가장 많다. 외측 코어(32)에 도핑된 불소의 양은 내측 코어(30)의 중심에서 가까워짐에 따라 감소하며, 내측 코어(30)는 실질적으로 불소로 도핑되지 않는다. 따라서 불소 가스 함량 및 소결속도를 제어함으로써 도 11에 나타낸 굴절률 분포를 얻을 수 있다.
또한 내측 코어(30)와 외측 코어(32) 사이의 체적비를 변경함으로써 원하는 굴절률 분포를 얻을 수 있다. 내측 코어(30) 상에 형성된 외측 코어의 두께를 변경하면 내측 코어(30)와 외측 코어(32)간의 체적비를 변경할 수 있다.
다음 단계로, 글라스 입자가 외측 코어(32) 상에 퇴적되어 클래드(34)로 되는 다공질 글라스 수트를 형성한다. 다공질 글라스 수트는 불소함유 가스의 분위기에서 소결 및 유리화되어 클래드(34)가 된다. 불소함유 가스의 분위기 예에는 SiF4가스 100 체적%를 함유하는 분위기가 포함된다. 광섬유의 특성이 안정적으로 되기 위해서는 클래드(34)의 굴절률 분포가 균일한 것이 바람직하다.
[실시예 3]
도 12는 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 글라스 모재의 내측 코어(30) 및 외측 코어(32)의 굴절률 분포에 대한 일례를 나타낸다. 도 12에 나타낸 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 내측 코어(30) 및 외측 코어(32)를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다.
먼저, VAD 방법으로 다공질 글라스 수트를 제조하였다. 그 다공질 글라스 수트를 탈수, 소결 및 유리화하여 순수 석영으로 이루어진 내측 코어를 형성하였다. 내측 코어를 연신하여 직경이 15mm가 되도록 하였다. 내측 코어와 순수 석영 사이의 굴절률 차는 +0.0004이었다.
이어서 OVD 방법을 사용하여 글라스 입자를 내측 코어 표면에 퇴적시켰다. 퇴적된 글라스 입자는 불소함유 가스를 포함하는 혼합 가스 분위기 내에서 소결되었다. 혼합가스 분위기를 형성하기 위해 헬륨 가스와 불소 함유 가스를 소결장치의 가열로 속으로 도입하였다. 헬륨 가스의 유량은 4.9 L/분이었고 불소 함유 가스인 SiF4의 유량은 0.1 L/분이었다. 혼합 가스 분위기의 불소 가스 함량은 2 체적%이었고, 소결속도는 7.0 mm/분으로 설정하였다. 이 후, 앞에서 설명한 소결조건에 따라 다공질 글라스 수트를 소결하고 불소로 도핑하였다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 전술한 방법에 의해 제조된 글라스 모재의 코어는 유사 GI형 굴절률 분포를 가졌다.
이어서, 글라스 입자를 OVD 방법을 사용하여 외측 코어 표면에 퇴적시켰다. 다음에, 퇴적된 글라스 입자를 불소 가스 함량이 100%인 SiF4분위기 내에서 소결하고 유리화하여 클래드로 만듦으로써 글라스 모재를 얻었다.
제조된 글라스 모재를 드로잉하여 광섬유로 만들고 이것을 하이파워용 레이저 가이드 섬유로 사용하였다. 이 광섬유는 도 12에 나타낸 바와 같이 유사 GI형 굴절률 분포를 가지므로 이 광섬유를 통과한 광은 높은 빔 강도를 가졌다. 또한 내측 코어가 순수 석영과 거의 동일한 굴절률을 가지기 때문에 내광강도도 높았다. 특히 내측 코어가 점하는 면적이 크기 때문에 상기 광섬유는 높은 내광강도를 가진다.
[실시예 4]
도 13은 글라스 모재의 내측 코어 및 외측 코어의 굴절률 분포의 다른 예를 나타낸다. 도 13에 나타낸 굴절률 분포를 갖는 글라스 모재의 내측 코어와 외측코어의 제조방법을 이하에서 설명한다.
내측 코어의 직경과 외측 코어의 두께를 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건에 따라 다공질 글라스 수트의 내측 코어 및 외측 코어를 제조하였다. 실시예 4의 내측 코어의 직경은 실시예 3의 내측 코어의 직경보다 작게 만들었다. 또한 실시예 4의 외측 코어의 두께는 실시예 3의 외측 코어의 두께보다 두껍게 만들었다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 실시예 4의 굴절률 분포는 유사 GI형이었다. 실시예 4의 내측 코어에 의해 점유되는 영역은 실시예 3의 내측 코어에 의한 영역보다 작다.
제조된 글라스 모재를 드로잉하여 광섬유로 만들고 이것을 하이파워용 레이저 가이드 섬유로 사용하였다. 이 광섬유의 코어는 도 13에 나타낸 바와 같이 유사 GI형 굴절률 분포를 가지므로 이 광섬유를 통과한 광은 높은 빔 강도를 가졌다. 또한 내측 코어가 순수 석영과 거의 동일한 굴절률을 가지기 때문에 내광강도도 높았다. 특히 실시예 4의 글라스 모재로 드로잉한 광섬유는 GI형과 유사한 굴절률 분포를 가지기 때문에 빔 강도가 높았다.
도 14는 실시예 3과 실시예 4에 나타낸 본 발명의 실시형태에 따른 글라스 모재의 제조에 대한 흐름도이다.
먼저, 내측 코어를 불소로 도핑하지 않고 형성한다(S50). 따라서 내측 코어는 순수 석영과 거의 동일하다. 이어서 상기 내측 코어 둘레에 불소로 도핑된 외측 코어를 형성한다(S52). 외측 코어에 대한 불소 도핑은 도핑된 불소의 양이 내측 코어의 중심에서 멀어질수록 증가되도록 이루어진다. 따라서 외측 코어는 GI형굴절률 분포를 가진다. 마지막 단계로 불소 도핑된 클래드를 상기 외측 코어 둘레에 형성한다(S54). 클래드 내부로의 불소 도핑은 클래드의 전체 면적에 있어서 거의 균일한 굴절률 분포를 가지도록 이루어진다.
본 발명은 예시적인 실시형태로서 설명하였으나, 후속하는 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 많은 변경 및 대안이 만들어질 수 있음을 이해해야 할 것이다.
본 발명에 의하여 굴절률 분포의 제어가 용이한 글라스 모재의 제조방법 및 내광강도가 높은 광섬유용 글라스 모재가 제공된다.

Claims (21)

  1. 광섬유의 모재(母材)인 글라스 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 글라스 모재의 코어를 형성하는 단계; 및
    상기 코어 둘레에 상기 글라스 모재의 클래드(clad)를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코어를 형성하는 단계는
    출발 로드(starting rod) 상에 글라스 입자를 퇴적하여 다공질 글라스 수트(glass soot)를 형성하는 단계, 및
    상기 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 글절률이 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 형성하기 위해 불소가 함유된 혼합 가스의 분위기에서 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계
    를 포함하는
    글라스 모재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서는 GI형 굴절률 분포를 형성하도록 상기 혼합 가스 분위기 내의 불소함유 가스의 함량 및 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 속도를 제어하는 글라스 모재의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공질 글라스 수트의 밀도를 확인하는 단계;
    상기 확인된 다공질 글라스 수트의 밀도에 의거하여 상기 혼합 가스 내의 상기 불소함유 가스의 함량을 결정하는 단계; 및
    상기 확인된 다공질 글라스 수트의 밀도에 의거하여 상기 소결속도를 결정하는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 소결단계에서 상기 결정된 불소함유 가스의 함량 및 소결속도에 따라 상기 다공질 글라스 수트를 소결하는
    글라스 모재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 0.15 g/㎤ 내지 1.0 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 다공질 글라스 수트가 형성되는 글라스 모재의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 0.15 g/㎤ 내지 0.4 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 다공질 글라스 수트가 형성되는 글라스 모재의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서 상기 불소 가스의 함량이 0.1 체적% 내지 10 체적%의 범위로 제어되는 글라스 모재의 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 다공질 글라스 수트를 소결하는 단계에서 상기 소결속도가 5 mm/분 내지 10 mm/분의 범위로 제어되는 글라스 모재의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 입자를 퇴적하는 단계에서 상기 출발 로드 상에 실리콘 테트라클로라이드를 가수분해하여 퇴적하는 글라스 모재의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코어를 형성하는 단계가 상기 코어 내부에 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 굴절률이 동일한 내측 코어를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 글라스 모재의 제조방법.
  10. 광섬유의 모재인 글라스 모재에 있어서,
    코어의 중심에서 멀어짐에 따라 굴절률이 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된(fluorine-doped) 코어; 및
    실질적으로 균일한 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 클래드
    를 포함하는 글라스 모재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 코어 내부에 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 내측 코어를 추가로 포함하는 글라스 모재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 코어의 가장 높은 굴절률이 상기 내측 코어의 굴절률보다 작은 글라스 모재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 클래드의 굴절률이 상기 불소 도핑된 코어의 가장 낮은 굴절률보다 작은 글라스 모재.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 내측 코어와 순수 석영 사이의 굴절률 차이가 실질적으로 0.001 이하인 글라스 모재.
  15. 코어의 중심에서 멀어짐에 따라 굴절률이 점차 감소하는 GI형 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 코어; 및
    실질적으로 균일한 굴절률 분포를 가지는 불소 도핑된 클래드
    를 포함하는 광섬유.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 코어 내부에 순수 석영의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 내측 코어를 추가로 포함하는 광섬유.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 코어의 가장 높은 굴절률이 상기 내측 코어의 굴절률보다 작은 광섬유.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 클래드의 굴절률이 상기 불소 도핑된 코어의 가장 낮은 굴절률보다 작은 광섬유.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 내측 코어와 상기 순수 석영 사이의 굴절률 차이의 절대치가 실질적으로 0.001 이하인 불소 도핑된 광섬유.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 도핑된 광섬유가 하이 파워 레이저(high power laser)용 광섬유인 광섬유.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하이 파워 레이저가 YAG 레이저인 광섬유.
KR1020010003708A 2000-01-28 2001-01-26 글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유 KR20010078071A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000020773 2000-01-28
JP2000021239 2000-01-31
JP2000120877 2000-04-21
JP2000-21239 2000-04-21
JP2000-120877 2000-04-21
JP2000-20773 2000-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010078071A true KR20010078071A (ko) 2001-08-20

Family

ID=27342174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010003708A KR20010078071A (ko) 2000-01-28 2001-01-26 글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20010036349A1 (ko)
EP (1) EP1120382A3 (ko)
KR (1) KR20010078071A (ko)
TW (1) TWI233430B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762611B1 (ko) * 2006-01-10 2007-10-01 삼성전자주식회사 광섬유 모재의 제조 방법 및 이를 이용한 광섬유의 제조방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343455A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Fujifilm Holdings Corp プラスチック光学材料の製造方法
JP4532386B2 (ja) * 2005-10-11 2010-08-25 古河電気工業株式会社 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法
JP2008242012A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd レーザーガイド用光ファイバ及びそれを備えたレーザーガイド
NL1035403C2 (nl) * 2008-05-08 2009-11-11 Draka Comteq Bv Datacommunicatiekabel.
EP2518546B1 (en) * 2011-04-27 2018-06-20 Draka Comteq B.V. High-bandwidth, radiation-resistant multimode optical fiber
EP2952485A4 (en) 2013-01-29 2016-08-31 Furukawa Electric Co Ltd PROCESS FOR PRODUCTION OF GLASS BASE AND OPTICAL FIBER
US9599769B2 (en) * 2014-11-04 2017-03-21 Verrillon, Inc. Hydrogen-resistant optical fiber
JP7068484B2 (ja) * 2018-09-28 2022-05-16 信越化学工業株式会社 光ファイバ母材の測定方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5914411B2 (ja) * 1980-06-24 1984-04-04 日本電信電話株式会社 グレ−テツド型単一モ−ドフアイバの製造方法
JPS6060937A (ja) * 1983-09-10 1985-04-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英系光フアイバ母材の製造方法
US4629485A (en) * 1983-09-26 1986-12-16 Corning Glass Works Method of making fluorine doped optical preform and fiber and resultant articles
US4586943A (en) * 1983-10-20 1986-05-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for the production of glass preform for optical fibers
JPS60161347A (ja) * 1984-01-24 1985-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ用ガラス母材の製造方法
JPS60200836A (ja) * 1984-03-27 1985-10-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ−用プリフオ−ムの製造方法
JPS6126532A (ja) * 1984-07-13 1986-02-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ−用母材の製造方法
US5364428A (en) * 1985-03-18 1994-11-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for producing glass preform for optical fiber
US4620861A (en) * 1985-11-04 1986-11-04 Corning Glass Works Method for making index-profiled optical device
JPS62108744A (ja) * 1985-11-06 1987-05-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 多孔質ガラス母材の透明ガラス化方法
AU586058B2 (en) * 1985-12-27 1989-06-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of making optical glass article
US5217516A (en) * 1985-12-27 1993-06-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of making optical glass article
US4812153A (en) * 1987-01-12 1989-03-14 American Telephone And Telegraph Company Method of making a glass body having a graded refractive index profile
FR2620696B1 (fr) * 1987-09-22 1992-10-09 Comp Generale Electricite Procede de fabrication de fibre optique a coeur de silice entoure de silice fluoree
JPH0196039A (ja) * 1987-10-07 1989-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ用母材の製造方法
JP3206916B2 (ja) * 1990-11-28 2001-09-10 住友電気工業株式会社 欠陥濃度低減方法、紫外線透過用光学ガラスの製造方法及び紫外線透過用光学ガラス
US5303318A (en) * 1991-11-01 1994-04-12 Nippon Telegraph & Telephone Corporation High power acceptable optical fiber and fabrication method thereof
US5513198A (en) * 1993-07-14 1996-04-30 Corning Incorporated Packaging of high power semiconductor lasers
JPH07157328A (ja) * 1993-12-08 1995-06-20 Fujikura Ltd 光ファイバの製造方法
US5917109A (en) * 1994-12-20 1999-06-29 Corning Incorporated Method of making optical fiber having depressed index core region
US6263706B1 (en) * 1999-03-30 2001-07-24 Deliso Evelyn M. Method of controlling fluorine doping in soot preforms
JP3825204B2 (ja) * 1999-07-07 2006-09-27 信越化学工業株式会社 Ｇｉ型光ファイバ母材の製造方法及びこの方法で製造されたｇｉ型光ファイバ母材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762611B1 (ko) * 2006-01-10 2007-10-01 삼성전자주식회사 광섬유 모재의 제조 방법 및 이를 이용한 광섬유의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
TWI233430B (en) 2005-06-01
US20010036349A1 (en) 2001-11-01
EP1120382A2 (en) 2001-08-01
EP1120382A3 (en) 2002-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9250386B2 (en) Optical fiber containing an alkali metal oxide and methods and apparatus for manufacturing same
KR900003449B1 (ko) 분산 시프트싱글모우드 광파이버 및 그 제조방법
US7376316B2 (en) Manufacturing method of optical fiber preform, manufacturing method of optical fiber, and optical fiber
EP0311080B1 (en) Method for producing glass preform for optical fiber
CN109665713B (zh) 一种低水峰大尺寸光纤预制棒及其制造方法
JP2959877B2 (ja) 光ファイバの製造方法
US20120304701A1 (en) Manufacturing method of optical fiber base material possessing low refractive index portion distantly-positioned from core
US8820121B2 (en) Method of manufacturing optical fiber base material
US11577984B2 (en) Method for manufacturing optical fiber preform, optical fiber preform, method for manufacturing optical fiber, and optical fiber
US4874416A (en) Base material of optical fibers and a method for the preparation thereof
KR20010078071A (ko) 글라스 모재의 제조방법, 글라스 모재 및 광섬유
CN112062460B (zh) 低损耗g.652.d光纤及其制作方法
KR100345358B1 (ko) 광파이버모재용 석영유리관 및 그 제조방법
JP2002003235A (ja) ガラス母材製造方法、ガラス母材、及び光ファイバ
CN114349327A (zh) 一种弯曲不敏感单模光纤的低成本加工工艺
JPH07230015A (ja) 分散シフト型シングルモード光ファイバと分散シフト型シングルモード光ファイバ用母材と分散シフト型シングルモード光ファイバ用母材の製造方法
CN113716861A (zh) 一种采用外气相沉积法制备弯曲不敏感光纤的方法
CN113461322A (zh) 光纤及光纤预制棒的制造方法
US6928841B2 (en) Optical fiber preform manufacture using improved VAD
Karstensen Fabrication Techniques of Optical Fibres
KR102217526B1 (ko) 광섬유용 실리카 유리 모재의 제조 방법
US20070157674A1 (en) Apparatus for fabricating optical fiber preform and method for fabricating low water peak fiber using the same
CN114075036B (zh) 一种超低损耗光纤预制棒及其制造方法
JP3439258B2 (ja) 光ファイバ用ガラス母材の製造方法
CN117369041A (zh) 一种硼锗共掺型保偏光敏光纤及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application