KR20010086668A - 인이 첨가되지 않은 싱글모드광섬유 제조방법과 그에사용되는 외경제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 굴절율을 갖는 코어 영역; 및, 제2 굴절율을 갖는 클래드 영역;을 포함하는 싱글모드광섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 주입구 및 배출구를 포함하는 속이 빈 튜브의 내부로 상기 주입구를 통해 인을 포함하지 않는 가스혼합물을 주입하는 단계; 상기 튜브를 회전시키면서 동시에 가열수단을 상기 튜브의 길이방향을 따라 이동시키는 단계; 상기 가열수단으로 상기 튜브를 가열하여, 상기 가스혼합물의 반응에 따라 상기 튜브의 내부표면상에 증착물이 형성되어 상기 튜브의 내부를 채워가는 단계; 상기 튜브의 내부를 채워가면서 상기 튜브의 변형을 관찰수단에 의해 계속적으로 모니터링하는 단계; 상기 모니터링 상태에 따라 상기 튜브의 내압을 가감하여 튜브의 외경을 제어하는 단계; 및, 상기 튜브의 배출구측에서 온도의 급격한 강하를 최소화하는 단계;를 포함한다.

Description

인이 첨가되지 않은 싱글모드광섬유 제조방법과 그에 사용되는 외경제어시스템{A method for fabricating P-free single mode optical fiber and a system for controlling outer diameter used therefor}

본 발명은 싱글모드광섬유 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 싱글모드광섬유의 장기적 신뢰성에 영향을 미치는 인(Phosphorous)을 첨가하지 않은 싱글모드광섬유 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 싱글모드광섬유용 석영계 광섬유 프리폼을 제조하는 경우, 내부증착 CVD 방법인 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition) 공정을 사용한다. 도 1은 광섬유 제조방법으로 공지된 MCVD 기법에 따른 싱글모드광섬유의 제조과정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에서 도시된 싱글모드광섬유용 프리폼(100)은 그 가장 외측에 튜브(1)가 형성되어 있다. 상기 튜브(1)는 그 외측에서 지지 튜브(도시안됨)에 의해 고정된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(1)는 그 내부가 비어있고 가스혼합물(5)이 튜브내로 주입되고 내부표면상에 증착되면서 튜브가 점차 채워지게 된다.

상기 가스혼합물(5)은 산소와 함께 튜브(1)의 가스주입구인 핸들부(8)로 주입되고, 반응하고 난 후의 잔여가스혼합물은 가스배출부인 엑시트부(Exit:9)로 방출된다. 상기 핸들부(8)로 주입된 가스혼합물은 토치(2)에 의해 온도가 상승함에 따라 산소와 반응하여 SiO₂등의 증착물이 튜브(1)의 내부 표면에 점차 증착되기 시작한다. 도 1에서 (3)은 융화된 증착부분을, (4)는 융화되지 않은 증착부분을 나타낸다. (3, 4)는 토치(2)의 위치에 의해 구분된다. 상기 토치(2)는 핸들부(8)와엑시트부(9) 간을 계속적으로 이동하고, 상기 튜브(1)는 회전하여 토치(2)의 이동에 따라 튜브(1)가 전체적으로 토치(2)에 의해 가열될 수 있게 된다.

종래에는 가스혼합물(5)로서 통상 SiCl₄, GeCl₄, POCl₃등이 사용되는 것이 광섬유제조분야에서 공지되어 있다. 특히, POCl₃는 산소와 반응하여 P₂O₅를 생성하고, 상기 P₂O₅는 튜브의 원료인 SiO₂에 1∼2%만 첨가되어도 가스혼합물의 증착온도를 낮추기 때문에 MCVD 제조공정에서 첨가제로서 널리 사용되어 왔다(POCl₃+ 3/2O₂→P₂O₅+3Cl₂).

그러나, 광섬유의 장기적 신뢰성의 측면에서 P₂O₅가 코어나 클래드에 존재하면, 크게 두가지 면에서 다음과 같은 문제점이 발생한다.

첫째, P-OH 진동에 의한 1600nm에서의 흡수 피크의 발생이다.

둘째, P-O 적외 흡수에 의한 장파장영역에서의 손실이 발생한다.

상기 두가지 문제점 중에서 싱글모드 광섬유의 경우, P-OH 진동에 의한 흡수피크의 발생이 더욱 큰 문제라 할 수 있다(J. Irven, Electricon. Lett., 17, 2(1981) 참조). 또한, SiO₂-GeO₂코어에 P₂O₅가 첨가되는 경우는 첨가되지 않은 경우와 비교할 때 1700nm에서 약 1dB/km 정도 손실이 증가하는 것을 확인할 수 있다(E. M. Dianov 등, Optical Fiber Technology, 3, 77(1997) 참조).

상술한 문제점에도 불구하고, 종래에 MCVD 공법을 사용하여 싱글모드광섬유를 제조할 때 인을 첨가하지 않을 수 없었다. 이는 도 1에 도시된 바와 같은 MCVD기법을 사용한 제조공정에서, 가스혼합물(5) 중 인 성분을 제거하고 싱글모드광섬유를 제조하면, 다음과 같이 제조공정 동안 증착조건이 변화하고 여러 문제점이 발생하게 되기 때문이다:

- 인은 클래드에 첨가되었을 때 광섬유의 굴절율을 높이는 역할을 한다. 따라서, 인을 제거할 때 굴절율의 저하가 발생하게 된다.

- 인을 첨가하지 않은 상태에서는 증착과정에서 증착물(3, 4)의 점도가 증가하여 증착물의 반응 부분에서 생성된 미립자들이 튜브 내벽에 달라붙어 다공성의 응결체가 형성된다. 이러한 현상은 완전한 유리화를 이루는데에 더욱 높은 온도를 요구하게 되어 증착온도가 200℃ 가량 상승된다.

높은 증착 온도는 튜브(1)의 온도를 상승시켜 그 물성을 변화시키는데, 특히 튜브(1)에 가스혼합물(5)을 증착할 때 튜브(1)에 가해지는 압력의 작은 변화에도 튜브가 쉽게 변형된다. 튜브의 이러한 변형은 증착횟수 및 시간이 증가할 수록 확산되어 튜브의 외경이 도 2에 도시된 바와 같이 불균일하게 된다.

나아가, 더 높은 증착 온도는 튜브의 엑시트부에서 튜브의 온도, 튜브의 외경제어시스템의 변화 및 증착의 불안정성에 기인한 튜브의 과도한 수축이나 팽창을 발생시킨다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 튜브가 수축되어 가스혼합물(5)의 흐름이 방해되고 그로 인해 튜브가 막히거나(36) 튜브내부에 막이 형성되어 튜브가 부풀게 되어(37) 심할 경우 튜브가 터지는 현상까지 발생하게 된다.

따라서, 종래에는 인을 첨가하고, 인을 첨가하는 것으로 인한 문제점에 대한 한 대안으로서 광섬유를 매칭 클래드 싱글모드광섬유로 제조하였다. 상기 매칭 클래드 싱글모드광섬유는 하나의 코어와 내측 클래드 및 외측 클래드로 이루어진 클래드를 포함하는 구조를 가지며, 상기 내측 클래드와 외측 클래드의 굴절율은 서로 거의 동일하게 설정되어 있다. 도 4a는 종래의 매칭 클래드 싱글모드광섬유프리폼의 굴절율 프로파일을 나타내는 것으로, A는 코어부분, B는 내측 클래드 및 C는 외측 클래드를 나타낸다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, D는 가장 외측에 위치하는 석영 튜브에 해당된다.

상기 매칭 클래드 광섬유는 상술한 문제점을 피하여 제조 효율을 높이기 위해서 인을 첨가하여 광섬유를 제조하지만, 인의 첨가로 인한 문제를 최소화하기 위해 상기 외측 클래드에만 인을 첨가한다. 이렇게 외측 클래드에만 인을 첨가하는 것은, 인 성분이 광의 진행경로에서 상대적으로 먼 위치에 존재하므로 광의 진행이 인 성분에 의해 방해될 가능성이 낮아지기 때문이다.

그러나, 상기 매칭 클래드 싱글모드광섬유 역시 장기적 측면에서 인으로 인한 근본적인 문제를 피할 수는 없다. 즉, 프리폼내에 존재하고 있는 수분과 인의 반응으로 싱글모드광섬유의 장기적인 신뢰성에 영향을 미치는 손실특성의 저하가 발생하게 된다. 또한, P-OH 진동에 의한 흡수 피크의 발생과 인선 및 UV 방출 등으로 야기된 결함과 같은 인으로 인한 결함이 발생된다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 인을 첨가하지 않고도 MCVD 기법을 통해 싱글모드광섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제1 굴절율을 갖는 코어 영역; 및, 제2 굴절율을 갖는 클래드 영역;을 포함하는 싱글모드광섬유 제조방법은 주입구 및 배출구를 포함하는 속이 빈 튜브의 내부로 상기 주입구를 통해 인을 포함하지 않는 가스혼합물을 주입하는 단계; 상기 튜브를 회전시키면서 동시에 가열수단을 상기 튜브의 길이방향을 따라 이동시키는 단계; 상기 가열수단으로 상기 튜브를 가열하여, 상기 가스혼합물의 반응에 따라 상기 튜브의 내부표면상에 증착물이 형성되어 상기 튜브의 내부를 채워가는 단계; 상기 튜브의 내부를 채워가면서 상기 튜브의 변형을 관찰수단에 의해 계속적으로 모니터링하는 단계; 상기 모니터링 상태에 따라 상기 튜브의 내압을 가감하여 튜브의 외경을 제어하는 단계; 및, 상기 튜브의 배출구측에서 온도의 급격한 강하를 최소화하는 단계;를 포함한다.

이러한 구성을 통하여, 본 발명은 MCVD 기법을 사용할 경우라도 인을 첨가하지 않고 싱글모드광섬유를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 증착온도의 상승에 따른 프리폼 튜브의 변형을 정확하게 제어하여, 인을 첨가하지 않고도 MCVD 기법을 사용하여 싱글모드광섬유를 양산할 수 있다.

도 1은 MCVD 기법에 따른 광섬유 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2a는 인의 제거에 따른 튜브의 변형을 도시한 단면도이며, 도 2b는 도 2a에서와 같이 변형된 튜브에서 튜브 위치에 따른 외경의 변화를 나타내는 그래프.

도 3는 인의 제거에 따른 튜브의 다른 변형상태를 도시한 단면도.

도 4a는 종래 광섬유 프리폼의 굴절율 분포를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 프리폼의 굴절율 분포를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 튜브의 외경제어 시스템의 한 예를 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 도 5에서와 같은 외경제어 시스템에서 오실로스코프를 사용하여 튜브의 변형을 제어하는 것을 나타낸 도면.

도 7a는 종래 기술에서 튜브 외경의 변동을 나타내는 도면이며, 도 7b는 본 발명에 따라 제어된 튜브의 외경을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 인의 제거로 인한 막힘 현상이 해소된 튜브를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 싱글모드 광섬유 제조방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 도 4b는 본 발명의 싱글모드광섬유 제조방법에 따라 제조되는 프리폼의 굴절율 프로파일을 도시하고 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 하나의 코어(A')와 하나의 클래드(B')만을 가지며, 인을 첨가하기 위한 외측 클래드는 포함하고 있지 않다. 본 발명에는 가스혼합물로서 인을 사용하지 않기 때문에 상술한 종래의 광섬유 구조에서와 같은 외측 클래드는 필요하지 않다.

상술한 굴절율 구조를 갖는 싱글모드광섬유는 도 1에 도시된 바와 같은 MCVD 기법을 통해 제조된다. 속이 빈 튜브의 핸들부(8)를 통해 가스혼합물(5)을 주입하고, 튜브를 회전시키면서 동시에 토치를 튜브의 길이방향으로 이동시키는 단계는 종래의 MCVD 기법과 동일하다. 그러나, 본 발명에 따른 제조 방법에서는 상기 토치의 가열에 따라 상기 튜브의 내부표면상에 증착되기 시작하는 가스혼합물에는 인이 포함되어 있지 않다.

본 발명에 따른 제조방법에서 사용되는 상기 가스혼합물(5)에 인이 포함되어 있지 않다는 점은 매우 중요하다. 상술한 바와 같이 인의 미첨가로 인한 증착 조건의 변화와 여러가지 문제점이 발생하기 때문에, 인을 포함하지 않은 가스화합물을 이용하여 싱글모드광섬유를 제조하는 데에는 그러한 점을 감안한 별도의 조치들이 요망되기 때문이다.

우선적으로, 인은 공지된 바와 같이 광섬유의 굴절율을 증가시키는 역할을 함으로써, 본 발명에서는 인의 미첨가에 따른 굴절율 저하를 보상해 주어야 할 필요성이 생긴다. 이를 위해, 본 발명에서는 가스혼합물로 GeCl₄및 C₂F₆를 사용하고 그 양을 조절하여 굴절율의 저하를 보상한다. 특히, 본 발명에서는 상기 코어 영역(A')은 게르마늄이 도핑된 Si0₂를 포함시키고, 상기 클래드 영역(B')에는 게르마늄 및 불소가 도핑된 SiO₂를 포함하도록 한다. 또한 상기 클래드 영역(B')의 굴절율과 두께는 상기 가스혼합물인 GeCl₄및 C₂F₆의 사용 양과 상대비로서 조절하였다.

다음, 가스혼합물이 튜브내부에 증착되면서 튜브의 변형을 모니터링하는 단계를 수행해야 한다. 상술한 바와 같이, 인의 미첨가에 따라 증착 온도가 상승되므로, 튜브의 변형이 비교적 심하게 발생한다. 본 발명에서는 튜브의 변형을 계속적으로 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 튜브 변형을 안정적으로 제어해야 한다.

상기 모니터링 단계는 도 5에 도시된 바와 같은 튜브외경제어 시스템에 의해 수행된다. 도 5를 참조하면, 상기 튜브외경제어 시스템은 표시부(41), 정보처리부(42), 제어부(43) 및 촬상부(44)로 크게 구성된다. 보다 바람직하게, 상기 표시부(41)와 정보처리부(42)는 통상 컴퓨터 시스템을 이용할 수 있으며, 촬상부(44)는 주로 CCD 카메라가 사용된다.

상기 튜브외경제어 시스템의 동작을 구체적으로 설명한다. 우선 촬상부(44)에 의해 튜브(46)를 계속적으로 촬상한다. 상기 튜브(46) 아래에는 토치(47)가 위치하며, 압력 센서(45)는 튜브(46)의 핸들부 측에 위치하는 한편, 튜브(46)의 엑시트 측에는 튜브 압력을 조절하기 위해 카운터 플로우(counter flow)를 위한 부분(48)이 위치한다. 상기 촬상부(44)에 의해 촬상된 화상 신호는 정보처리부(42)로 보내진다.

상기 정보처리부(42)에는 외경제어프로그램을 저장한 저장부(49), 촬상부(44)로부터 보내진 화상 신호를 처리하는 화상 신호 처리부(50) 및 상기 저장부(49) 및 화상 신호 처리부(50)와 상호동작하여 튜브의 외경을 제어하는 콘트롤러(도시안됨)가 포함되어 있다. 상기 콘트롤러의 제어에 의해 상기 화상 신호 처리부(50)는 화상 신호를 디지탈 신호 처리하고, 그 결과를 표시부(41)로 전송하여 표시부(41), 예를 들면, 모니터상에 표시하도록 한다. 또한, 상기 콘트롤러(도시안됨)는 외경제어프로그램에 따라 상기 저장부(49)에 미리 설정되어 저장된 기준 외경변동폭과 후술될 오실로스코프에 의해 측정된 튜브 외경측정 지점의 커서 위치를 통해 산출된 외경을 대비하여 외경의 가감 여부를 판단한다. 이렇게 판단된 외경의 가감 여부 결과는 후술되는 제어부(43)로 보내진다.

상기 표시부(41) 상에는 사선으로 표시된 반응 존(52)을 육안으로 확인할 수 있다. 반응 존(52)의 끝 단부에는 토치(53)의 위치가 표시되어 있으며, (51)은 반응 존(52)에 해당되는 커서를 나타낸다. 표시부(41)의 가로축은 프리폼 튜브의 길이이며 세로축은 프리폼 튜브의 외경을 나타낸다.

상기 표시부(41)와 별도로 본 발명에는 오실로스코프(54)가 정보처리부(42) 내의 화상정보 처리부(50)와 접속되어 있다. 상기 오실로스코프(54)는 표시부(41)와 같이 튜브외경제어에 관한 정보를 표시하는데 사용되며, 이하에서 상술한다.

한편, 상기 정보처리부(42)를 사이에 두고 표시부(41)와 대향하는 위치에 놓인 제어부(43)는 압력제어를 위한 프로그램이 내장되어 있다. 상기 제어부(43)는 정보처리부(42)로부터 외경제어에 관한 정보를 전달받아 튜브의 내압을 가감하여, 외경을 증감하도록 동작한다.

이제, 도 5 및 6을 참조하여, 상기 외경제어 시스템을 통한 튜브의 외경제어에 관해 설명한다.

상기 튜브는 온도에 따라 다른 색을 나타내며, 가장 온도가 높은 부분이 가장 밝은 색을 지니게 되는 핫 존(hot zone)이 된다. 상기 핫 존은 도 5에 도시된 바와 같은 반응 존(52)으로 표시부(41) 상에 나타나게 된다. 상기 핫 존 부분은 온도가 높은 영역이므로 표시부(41)상에서 밝게 나타나고, 그 외의 부분은 비교적 어둡게 나타나므로, 육안으로 표시부(41)상의 표시를 통해 핫 존의 확인이 가능하다.

특히, 종래와 같이 인을 첨가하는 경우에는 증착층의 점도가 낮아져 증착온도를 낮게 가져갈 수 있으므로 상대적으로 튜브의 변형이 심하지 않아 모니터상에서 육안으로 가장 밝은 부분에 해당되는 핫 존의 커서 위치(51: 도 5 참조)를 산출할 수 있다. 상기 핫 존의 커서위치로부터 핫 존의 튜브 온도 프로파일을 이용하여 튜브의 외경을 산출해 낼 수 있다.

핫 존에서는 튜브의 온도가 가장 높으므로 튜브가 소프트닝 상태에 있어 외경의 정확한 제어가 용이하기 때문에, 핫 존에서 외경을 측정하여 제어하는 것이 바람직하다.

상술한 종래 기술에서와 달리, 본 발명에 따른 제조방법에서는 인이 첨가되지 않으므로 상대적으로 높은 증착온도에 의해 튜브의 변형이 심해진다. 프리폼 제조의 재현성과 양산성을 향상시키기 위해 더욱 정밀한 외경제어가 요구되는데, 종래와 같은 육안 관찰만으로는 정확하게 튜브 외경제어를 위한 핫 존을 찾아내기 쉽지 않다. 또한, 인의 존재 유무에 따른 튜브 점도 차이로 인해 커서 위치의 변동이 발생한다. 이상에 따라, 본 발명에서는 보다 정밀하게 핫 존의 커서 위치를 찾기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 오실로스코프를 사용한다.

도 6은 본 발명에 따른 모니터링 단계에서 오실로스코프의 사용 상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 도 6은 핫 존을 표시하는 표시부(41)와 상기 표시부와 더불어 정보처리부(42)에 접속된 오실로스코프(54)를 도시하고 있다. 도 6에서 (61, 62, 63)이 속한 부분은 도 5에 도시된 반응 존(52)에 해당되는데, 특히 표시부(41)상에서 밝게 나타나는 특정 부분인 (61)은 가상 핫 존을, (62)는 실제 핫 존을 나타낸다. 표시부(41)상에서 가상 핫 존(61)이 가장 밝게 보이지만, 실제로 온도가 가장 높은 부분은 실제 핫 존(62)에 해당된다. 이는, 도 5에 도시된 바와 같은 외경측정 시스템의 구성에서 발생되는 필연적인 지연에 의한 것인데, 촬상부(44)에서 촬상된 화상 신호가 표시부(41)상에 표시되기 까지의 시간 동안 토치가 이동하여 표시부(41)상에 밝게 나타난 가상 핫 존(61)이 아닌 그 이후에 위치하는, 토치가 현재 위치하는 튜브 부분에 해당되는 실제 핫 존(62)에서 온도가 가장 높게 된다. 오실로스코프 상에는 도 6에 도시된 바와 같이 가상 핫 존(61)이 시작되는 위치가 변곡점(64)으로 나타난다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 오실로스코프상에서 온도가 높은 영역은 가상 핫 존에 대응하는 변곡점(64)을 시작으로 높은 전압을 갖도록 나타난다.

오실로스코프 상에 나타난 도 6에서와 같은 방형파 형태의 신호를 통하여 프리폼 튜브의 위치별, 층별 외경측정 커서의 위치를 육안으로 산출하였던 것 보다 정확하게 산출할 수 있다. 상기 산출된 커서 위치를 프리폼 튜브의 위치, 시간 및 층 별로 분석하여 튜브의 길이 방향으로 외경의 불균일성을 최소화할 수 있는 새로운 조건을 설정하여 적용하게 된다. 본 발명에서는 클래드 층 증착시 튜브의 길이방향으로의 외경 변화폭을 ±0.2 mm 에서 ±0.05mm 로 감소시켜 설정하였다. 종래의 육안 관찰로는 ±0.05 mm로 외경 변화폭을 제어한다는 것은 실질적으로 불가능하다.

도 7a는 종래에 ±0.2mm로 외경 변화폭을 설정하는 경우의 튜브 외경을 나타내며, 도 7b는 본 발명에 따라 오실로스코프를 사용하여 ±0.05mm로 외경 변화폭을 감소시켜 설정한 경우의 튜브 외경을 나타낸다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브의 외경은 그 불균일성이 종래에 비하여 현저하게 개선된, 매우 균일한 상태로 정밀하게 제어된다.

이러한 외경의 제어는 오실로스코프로 측정된 커서의 위치가 도 5에 도시된 바와 같은 정보처리부(42)에서 처리되어 외경이 산출되고, 산출된 외경의 증감 여부가 판단된 후 제어부(43)로 전송되어, 제어부(43)내의 압력제어 프로그램에 따라 압력센서(45)가 제어되고 압력센서(45)에 의해 튜브(46)의 내압이 제어되는 일련의 과정을 통하여 이루어진다. 내압을 조절하는 구체적인 방식은 종래에 사용되는 방식 중 어느 것이나 무방한데, 본 발명에서는 압력제어용 가스의 양을 조절하여 튜브의 내압을 가감하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 오실로스코프를 사용하여 튜브의 외경을 제어함으로써, 외경의 정확한 제어가 가능하며 광섬유 프리폼의 균일성이 매우 향상된다.

상술한 튜브의 외경제어와 더불어, 본 발명에 따른 제조방법에서는 튜브의 급격한 온도 강하를 방지해야 할 필요성이 생긴다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기토치(34)가 튜브의 엑시트 부근(35)에 도달하면 온도 제어 방식의 변화에 따라 온도가 급격하게 떨어지는데, 인이 첨가되지 않은 가스혼합물을 사용하는 본 발명에 이러한 급격한 온도 저하는 심각한 문제점을 초래한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 급격한 온도 하강은 튜브의 엑시트 부근에 존재하는 증착 입자들이 튜브 온도가 떨어진 상태에서 점도가 커져 튜브가 쉽게 불어나지 않도록 된다(36). 따라서, 튜브 내부로 향하는 힘은 상대적으로 커지고 튜브의 수축으로 인한 막힘 현상이 발생하게 된다(36). 나아가, 튜브내 압력이 상승됨에 따라 튜브가 부풀어올라(37) 심한 경우에는 터지는 현상까지 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 튜브의 막힘 현상을 해소하기 위해 튜브의 급격한 온도 강하를 최소화한다. 본 발명에서는 튜브의 엑시트 부근의 온도 강하를 감소시키기 위해 온도 제어 전환시 수소의 양을 증가시킨다(도시 안됨). 엑시트 부근에서 도달한 토치는 증착이 발생하지 않을 정도의 가열강도만을 가지면서 튜브의 핸들부 측으로 다시 이동하도록 온도 제어 방식이 전환된다. 이 때, 수소의 양을 증가시키면 상기 토치의 가열강도가 증가됨으로써, 엑시트 부근의 급격한 온도 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 온도가 급격히 떨어지는 지점, 즉, 토치(84)가 이동하는 최종지점을 튜브의 엑시트 부근과 상기 튜브를 지지하는 외측의 지지 튜브(82)와의 접합 지점(85)으로부터 소정 거리만큼 더 이동시킨다. 즉, 토치(84)를 튜브의 엑시트(82)를 지나쳐 상기 접합 지점(85)을 거쳐 소정거리(l)만큼 더 진행시킨다. 따라서, 온도가 급격히 강하하는 위치가 튜브의 엑시트 부근에서 외측 지지 튜브(82)로 이동하게 되며, 튜브의 엑시트부에서의 온도 강하는 최소화될 수 있다.

본 발명에서 토치의 이동거리(l)는 제조하려는 광섬유의 사양에 따라 변동가능하며, 상기 토치(84)를 소정 거리로 지지 튜브(82)측으로 이동시켰을 때, 온도의 하강 지점 또한 튜브(81)와 그 지지 튜브(82)의 상기 접합 지점(85)으로부터 튜브 외측으로 이동하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에서는 튜브의 온도 강하가 최소화되면서 도 8에 도시된 바와 같이 튜브가 소량 부풀어서(86) 막힘 현상이 제거될 수 있다.

상술한 단계를 거쳐 프리폼이 완성되면, 상기 프리폼으로부터 싱글모드광섬유를 인선한다. 광섬유 인선은 종래의 방식을 사용하므로, 본 발명에서는 상세한 설명을 생략한다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 인을 첨가하지 않고도 MCVD 기법으로 싱글모드광섬유를 양산가능하다. 인을 첨가하지 않음으로 발생되는 문제들은 본 발명에 따른 모니터링 단계, 튜브 외경 제어 단계 및 온도 강하 최소화 단계를 통해 해결될 수 있어, 양질의 싱글모드광섬유를 양산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제조방법은 인이 첨가되지 않은 경우에는 외경이 정확하게 제어된 균일한 프리폼을 제공할 수 있으므로, 그로부터 인선된 광섬유의 품위가 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 제조된 싱글모드광섬유는 인 성분이 첨가되지 않았기때문에 장기 사용시에도 그 신뢰성이 감소되지 않는다.

본 분야의 숙련자라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 여러가지로 변형할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 설명에 한정되는 것이 아니고 권리 범위가 넓게 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 제1 굴절율을 갖는 코어 영역; 및, 제2 굴절율을 갖는 클래드 영역;을 포함하는 싱글모드광섬유를 제조하는 방법으로서,

   주입구 및 배출구를 포함하는 속이 빈 튜브의 내부로 상기 주입구를 통해 인을 포함하지 않는 가스혼합물을 주입하는 단계;

   상기 튜브를 회전시키면서 동시에 가열수단을 상기 튜브의 길이방향을 따라 이동시키는 단계;

   상기 가열수단으로 상기 튜브를 가열하여, 상기 가스혼합물의 반응에 따라 상기 튜브의 내부표면상에 증착물이 형성되어 상기 튜브의 내부를 채워가는 단계;

   상기 튜브의 내부를 채워가면서 상기 튜브의 변형을 관찰수단에 의해 계속적으로 모니터링하는 단계;

   상기 모니터링 상태에 따라 상기 튜브의 내압을 가감하여 튜브의 외경을 제어하는 단계; 및,

   상기 튜브의 배출구측에서 온도의 급격한 강하를 최소화하는 단계;

   를 포함하는 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스혼합물을 주입하는 단계는 상기 코어 영역은 게르마늄이 도핑된 Si0₂를 포함하고, 상기 클래드 영역은 게르마늄 및 불소가 도핑된SiO₂를 포함하도록 하는 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 단계는 오실로스코프를 이용하여 상기 튜브내의 핫 존(hot zone)의 위치를 산출하고, 상기 산출된 핫 존의 위치에서 튜브의 외경을 측정하는 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 튜브의 외경을 제어하는 단계는 상기 핫 존의 위치에서 측정된 외경을 미리 설정된 기준 외경 정보에 따라 증가 또는 감소시키는 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 온도 강하를 최소화하는 단계는,

   수소의 양을 증가시키는 단계; 및,

   상기 가열수단을 상기 튜브의 배출구를 지나 소정 간격만큼 더 이동시키는 단계;를 포함하는 제조방법.
6. 싱글모드광섬유용 프리폼 튜브의 외경제어시스템으로,

   상기 프리폼 튜브를 연속 촬상하기 위한 촬상부;

   상기 촬상부로부터 화상 정보를 제공받아 처리하고 외경을 제어하기 위한 정보를 처리하는 정보처리부로서,

   상기 튜브의 외경을 제어하기 위한 기준 외경 정보를 포함하는 저장부;

   상기 저장부와 상호동작하여 상기 기준 외경 정보와 측정된 외경을 대비하여 외경의 가감여부를 판단하도록 하는 콘트롤러; 및,

   상기 콘트롤러의 제어에 의해 상기 화상정보를 디지탈 신호로 변환하고 외경을 측정하기 위한 표시용 화상으로 처리하는 화상 신호 처리부;

   를 포함하는 정보 처리부;

   상기 정보 처리부로부터 표시용 화상을 수신하여 표시하는 표시부;

   상기 정보처리부에 접속되어 상기 튜브의 외경을 측정하기 위한 커서위치를 산출하는 오실로스코프; 및,

   상기 정보처리부의 제어에 따라 상기 튜브의 내부 압력을 제어하는 압력 제어부;

   를 포함하는 외경제어시스템.