KR20030011523A - 싱글모드광파이버, 그 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

싱글모드광파이버, 그 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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KR20030011523A
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모리다이라히데야
쿠루수카즈히코
이노우에요시히로
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후루까와덴끼고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역을 가진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서, 상기 유리부분의 비가교 산소결함(non bridging oxygen hole center)의 밀도는 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도에 대해서 1.0×1014spins/g이하인 것을 특징으로 한다.

Description

싱글모드광파이버, 그 제조방법 및 제조장치{SINGLE MODE OPTICAL FIBER, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 광전송에 이용되는 실리카계 싱글모드광파이버, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
최근, 실리카계 유리로 이루어진 광파이버를 이용한 광전송에 있어서의 전송용량을 증대시키는 기술의 검토가 활발히 행해지고 있다.
광전송에 있어서의 전송용량을 증대시키기 위해서는, 복수의 모드가 광파이버내에 전파되면, 전파모드마다의 군속도의 차이에 의해 모드분산이 불가피적으로 발생하여, 신호파형의 열화를 초래하기 때문에, 광전송을 실시하는 광파이버가 사용된 파장하에 싱글모드전송을 가능하게 하기 위하여 필요하다.
따라서, 파장 1.3㎛부근에 제로분산파장을 가지는 싱글모드광파이버(SMF)가 사용되기 시작했다. 이 광파이버는 파장 1.3㎛부근에 제로분산파장을 가지므로, 파장 1.3㎛부근에서 전송거리가 1OOkm를 초과하고, 또한 전송용량이 수백 Mbps의 광전송이 가능하게 되었다.
한편, 광파이버의 전송손실은 파장 1.55㎛부근에서 가장 작아지기 때문에, 이 파장을 이용한 광전송을 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, 파장 1.55㎛부근에 제로분산파장을 가지는 분산시프트광파이버(DSF)가 개발되었다. 이 광파이버에 의해, 파장 1.55㎛부근에 전송용량이 수Gbps의 광전송이 가능해졌다. 또한, 이 파장대역은 에르븀 도프의 광파이버증폭기의 이득대역이므로, 전송용량의 증대와 함께 전송거리의 비약적인 증대가 초래되었다.
또한, 근래에는 한층 더 전송용량을 증대시키기 위한 기술로서 파장분할다중(WDM)광전송에 대한 연구개발이 활발히 행해지고 있다. 이에 관련하여, WDM광전송에 매우 적합하게 이용되는 광파이버에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있다.
광파이버를 WDM광전송에 사용하는 경우에는, 사용된 파장대역에 제로분산파장이 존재하지 않는 것이 4웨이브혼합을 막기 위하여 요구된다. 또한, 일반적으로, WDM광전송시스템을 실현하기 위해서는, 중계점 및 광수신장치에 있어서 수리할 수 없는 전송광신호의 파형왜곡이 일어나지 않는 것이 필요하게 된다. 이 요구를 만족시키기 위하여, 광전송로에 의한 비선형현상을 억제하고, 또한 누적분산을 억제하는 것이 효과적으로 되고 있다. 또한, 광신호의 파장사이에 색채분산격차가 있으면, 각 파장마다 파형왜곡량이 다른 것을 초래한다. 따라서, 광전송로에 있어서의 분산슬로프는 가능한 한 작게 할 필요가 있다.
이러한 요구를 만족시키는 광파이버로서 사용된 파장대역에 제로분산을 가지지 않는 분산시프트광파이버(NZDSF)가 개발되었다. NZDSF에서, 4웨이브혼합이 거의 일어나지 않고, 또한 NZDSF의 비선형성도 충분히 낮다. 따라서, NZDSF는 신속하게 도입되고 널리 보급되었다.
또한, WDM광전송시스템에 있어서, 전체의 분산치 및 분산슬로프가 거의 제로가 되도록 복수종류의 광파이버를 조합하여 제조된 광전송로가 채용되는 것이 많아지고 있다. 이 용도에 이용되는 광파이버로서, 예를 들면 분산보상광파이버(DCF)나 분산슬로프보상광파이버(DSCF)가 알려져 있다.
또한, 최근에는 라만증폭을 이용한 WDM광전송시스템의 검토도 행해지고 있고, 또한 파장 1.3㎛부근 및 파장 1.55㎛부근 이외의 파장영역을 WDM광전송에 이용하려고 하는 검토도 행해지고 있다.
상술의 광전송의 장해가 되는 현상으로서 광파이버중의 구조결함과 수소분자가 결합함으로써 발생하는 광파이버의 전송손실의 증가현상이 있다. 이 전송손실의 증가는, 파장 1.24㎛부근, 파장 1.38㎛부근, 파장 1.52㎛부근 및 그 장파장측등에 발생된 흡수피크에 의한 것이 알려져 있다.
이하, 이 현상에 대해 설명한다. 일반적으로, 광파이버에는 상자성 결함이 있다. 상자성 결함중에서, 비가교 산소결함(non bridging oxygen hole center)(NBOHC) 및 과산화 라디칼(per-oxy radical)(P0R)은, 광파이버의 전송특성, 특히 전송손실의 장기 안정성에 크게 영향을 준다고 말해지고 있다.
상기한 NBOHC는 도 1a에 도시한 바와 같이, Si원자에 결합된 산소원자 4개중 하나가 다른 원자와의 결합에 기여하지 않는 부대전자를 1개 가지는 상자성 결함종이다. 한편, 상기한 POR는 도 1b에 도시한 바와 같이, Si원자에 결합된 산소원자 4개중 하나가 다른 산소원자와 결합하고, 다른 산소원자가 다른 원자와의 결합에 기여하지 않는 부대전자를 1개 가지는 상자성 결함종이다.
특히, 수소가 광파이버내에 확산되면, 확산된 수소분자가 이러한 상자성 결함과 결합하여, 광파이버의 전송파장대역내에 흡수피크를 발생시키는 원자결합을 일으킨다. 그 결과, 전송손실이 증가한다.
특히, 라만증폭시스템을 이용하는 경우, 여기광은 증폭광보다 1OOnm 정도 짧은 파장을 가진다. 예를 들면, 에르븀 도프의 파이버(EDF)를 사용하는 신호광증폭시스템에서는 이득파장대역이 되지 않는 1,500nm부근의 소위 "S-band"대역을 라만시스템에 이용하고 증폭되는 경우, 여기광의 파장은 1,400nm가 된다. 이것은, 상기 파장 1,400nm가 1,385nm와 1,410nm사이의 범위내에 있는 소위 "OH흡수"에 포함되므로, OH흡수손실이 큰 경우, 여기광이 감쇠하고, 소망한 라만이득을 얻을 수 없게 된다.
또한, 수소분자가 파이버내에 확산된 경우에, 상기한 다량의 NBOHC가 모드필드직경의 영역(MFD영역)내에 존재하면, 문제가 발생한다. 특히, NBOHC가 수소분자와 반응하여 OH기를 생성하기 때문에, 시간에 따라 OH흡수손실이 증가하고, 시스템의 신뢰성을 크게 해치는 결과가 된다. 이러한 OH흡수손실의 증가량에 대해서는, 현재 상태로서는 규격화되지는 않았다. 그러나, OH흡수손실에서의 증가량의 목표치는 0.05dB/km이하가 된다.
상기한 전송손실증가의 현상을 억제하기 위하여, 내수소성을 고려한 광파이버의 일례가 미국 특허 제 6,131,415호에 기재되어 있다. 파장 1385nm에 있어서의 전송손실을 저하시키기 위해서, 수소이온의 농도를 저감하고, 이에 의해 파장 1,200nm 내지 1,600nm의 파장영역전체에 있어서의 광전송이 가능해지는 것이 개시되고 있다.
또한, 내수소성을 고려한 광파이버의 다른 일례가 미국 특허 제 5,838,866호 및 미국 특허 제 6,128,928호에 기재되어 있다. 코어에 인접하여 위치한 내부 클래드영역에, 그 굴절률을 실질적으로 증가시키지 않는 정도의 게르마늄을 첨가함으로써 내수소성을 개선시키는 것이 개시되고 있다.
그러나, 이들 미국 특허 공보에 기재된 기술은 모두, 광파이버내의 NBOHC 또는 POR 등의 상자성 결함의 밀도 등에 대해서는 전혀 언급하고 있지 않기 때문에, 광파이버에서의 상자성 결함의 밀도 등의 허용 한도에 대해서는 여전히 불명한 그대로이다.
또한, 파이버드로잉방법을 개선시킴으로써, 광파이버의 초기 손실을 감소시키거나 기계적 강도를 유지하는 것을 표시한 선행 문헌으로서 예를 들면 일본국 특개평 2001-192228호 공보 및 일본국 특개평 2001-114526호 공보가 있다.
본 발명의 목적은, 내수소특성이 뛰어나고, 장기 신뢰성이 높은 광파이버를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내수소특성이 뛰어나고, 장기 신뢰성이 높은 광파이버의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 내수소특성이 뛰어나고, 장기 신뢰성이 높은 광파이버의 제조장치를 제공하는 데 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각, 광파이버의 상자성 결함에 포함된 NBOHC, POR 및 Si (D)-E'의 설명도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 의한 싱글모드광파이버의 굴절률프로파일의 각종 예를 표시한 설명도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 싱글모드광파이버의 굴절률프로파일의 다른 예를 표시한 설명도.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각, 시료 SM1, SM2 및 NZ1의 음극발광법에 의해 측정된 광파이버의 단면내의 파장 650nm부근의 발광강도분포를 표시한 설명도.
도 5는 MFD부근의 NBOHC밀도의 측정결과와 1.38㎛의 OH흡수증가량사이의 관계를 표시한 그래프.
도 6은 클래드영역의 염소농도와 수소에 노출전의 1.38㎛OH흡수손실사이의 관계를 표시한 그래프.
도 7은 클래드영역의 염소농도와 수소에 노출에 의한 OH손실증가량사이의 관계를 표시한 그래프.
도 8은 가상온도Tf와 1.38㎛에서의 OH흡수증가량사이의 관계를 표시한 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 파이버드로잉장치(fiber drawing apparatus)를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10은 도 9에 도시한 파이버드로잉장치의 하부에 가스가 흐르게 하는 방법을 개략적으로 도시하는 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 간단한 설명〉
11, 21, 31, 41: 중심코어12, 23, 34, 45: 클래드영역
22: 환상영역32, 42: 제 1환상영역
33, 43: 제 2환상영역44: 제 3환상영역
51: 유리모재52: 가열로
53: 모재 가열용 히터54: 메니스커스
55: 광파이버56: 하부통
57: 권취장치
본 발명의 제 1측면에 의하면, 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역으로 이루어진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분의 비가교 산소결함의 밀도가, 전자스핀공명법에 의해 측정되는 스핀밀도의 값으로 해서 1.0×1014spins/g이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버를 제공한다.
본 발명의 제 2측면에 의하면, 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역으로 이루어진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서, 상기 유리부분에 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 상기 유리부분의 외경이 약 125㎛이고, 또한 MFD영역에 포함된 비가교 산소결함의 밀도는, MFD영역 외측에 위치한 상기 클래드영역에 포함된 비가교 산소결함의 밀도보다 낮은 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버를 제공한다.
본 발명의 제 3측면에 의하면, 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역으로 이루어진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분에 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 상기 유리부분의 외경이 약 125㎛이고, 또한 레일리산란선과 라만산란선 사이의 차이를 측정하는 것에 의해 얻을 수 있는 유리의 3원환구조를 표시한 결함선과 4원환구조를 표시한 결함선과의 비율로부터 요구한 가상온도가 1,200℃이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버를 제공한다.
본 발명의 제 4측면에 의하면, 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역으로 이루어진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버를 제조하는 방법에 있어서, 상기 싱글모드광파이버는, 상기 유리부분에 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 또한 상기 유리부분이 대략 125㎛의 외경을 가지고,
싱글모드광파이버의 제조방법은, 광파이버모재를 용해시키기 위하여 광파이버모재를 가열하는 공정과, 상기 용해된 광파이버모재로부터 광파이버를 드로잉하는 공정과, 모재직경의 90%에서 모재직경의 5%로 직경이 감소된 메니스커스부분으로부터 개시하여, 드로잉된 광파이버가 1,200℃의 온도를 가진 부분까지, 상기 드로잉된 광파이버를 연속해서 1,000 내지 3,000℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 공정과를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제 5측면에 의하면, 제 1히터를 포함하는, 광파이버모재를 가열하는 가열로와, 상기 가열로내에서 용해된 상기 광파이버모재로부터 광파이버를 드로잉하는 기구와를 포함하는 광파이버를 제조하는 장치에 있어서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타내는 L1(mm) 〉B×B/300의 부등식을 만족하는 길이 L1를 가진 하부통은 가열로의 하단부에 접촉하여 배치되고, 광파이버모재가 드로잉노내에서 용해하고 모재 직경의 90%의 직경으로부터 5%의 직경이 될 때까지의 메니스커스부분의 길이가, A는 모재의 직경(mm)을 나타내는 "A×5"이상의 길이를 가지도록, 상기 하부통내에서 광파이버가 연속적으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 광파이버의 제조장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 설명으로부터 명백하게 되거나 또는 본 발명의 실시에 의해 얻을 수 있는 부분인 다음의 설명으로 된다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 이하 지적한 수단과 조합에 의해 실현되고 얻을 수 있다.
본 발명의 개념을 설명하는 기능을 하는, 명세서의 일부를 구성하고 일체화된 첨부도면은, 이하의 바람직한 실시예의 상세 설명과 상기 주어진 일반적인 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예는 보다 상세하게 이하 설명한다.
본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버는, 비가교 산소결함(NBOHC)의 밀도가 전자스핀공명법에 의해 측정되는 스핀밀도의 값에서 1.0×1014spins/g이하인 것을 특징으로 한다. 특히 한정되지 않는 스핀밀도의 하한은, 일반적으로 1.O×1O11spins/g정도이다.
NBOHC의 밀도가 1.0×1014spins/g를 초과하면, 수소분자가 광파이버에 확산되고 함침된 경우에, 파장 1.52㎛부근에 전송손실이 증가된다.
본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분에서 상자성 결함 Si (D)-E'의 밀도가, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도에 관하여 1.0×1012spins/g이상인 것이 바람직하다. Si (D)-E'의 밀도가 1.0×1012spins/g이상이면, 파장 1.38㎛부근의 전송손실의 증가를 더욱 막을 수 있다.
본 발명에서, 상기 설명한 바와 같이, 광파이버내에 잔류하는 NBOHC 또는 Si (D)-E' 등의 상자성 결함의 밀도는, 전자스핀공명법(electron spin resonance)(ESR)에 의해 측정된 스핀밀도의 값으로 규정된다.
도 1c에 도시한 바와 같이, 상기한 Si (D)-E'는 Si원자에 산소원자가 2개, 중수소원자(D)가 1개 각각 결합하고, Si원자가 다른 원자와의 결합에 기여하지 않는 부대전자를 1개 가지는 상자성 결함종이다.
본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 음극발광법에 의해 측정된 유리부분의 단면내에 있어서의 파장 650nm부근의 발광강도는, 중심코어의 외주부 및 그 외측부근의 환상영역에 있어서 강도가 강하고, 또한 중심코어의 외측 방향으로 점차적으로 감소하도록 분포하고 있는 구성으로 할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 발광강도의 분포를 규정하면, 수소를 포함한 원자결합의 영향하에 파장 1.52㎛부근의 전송손실의 증가를 막을 수 있다.
본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 중심코어에 게르마늄을 첨가할 수 있다. 또한, 유리부분의 중심코어에 인접하여 위치한 환상영역에 불소를 첨가하는 것이 가능하다. 또한, 클래드영역의 염소농도를 중심코어의 염소농도보다 높게 할 수 있다.
이와 같이, 중심코어에 게르마늄이 첨가되어, 중심코어에 인접하여 위치한 환상영역에 불소가 첨가되고 또한 클래드영역의 염소농도를 중심코어의 염소농도보다 높게 하는 것은, 광파이버의 전송손실을 증가시키는 유리구조결함을 감소시키는 효과의 관점에서 바람직하다.
NBOHC의 스핀밀도를 감소시키고, 따라서 과산화 라디칼의 스핀밀도를 증가시키기 위하여 유리부분에 중수소를 확산시킴으로써 상기 설명한 본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버를 제조하는 것이 가능하다. 상기 설명한 바와 같이, 내수소처리로서 중수소를 확산시키면, 수소확산에 의해 전송손실이 증가하지 않는 싱글모드광파이버를 얻을 수 있게 되도록, NBOHC의 스핀밀도를 감소시키고, 과산화 라디칼의 스핀밀도를 증가시킨다.
본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버는, 유리부분의 MFD영역에 포함된 NBOHC의 밀도는, MFD영역 외측의 클래드영역에 포함된 NBOHC의 밀도보다 낮은 것을 특징으로 한다. 상기 설명한 바와 같이, 광이 전파하는 영역에서 NBOHC의 밀도를 낮춤으로써 광파이버의 내수소특성을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분의 중심으로부터 반경 25㎛의 영역에 포함된 NBOHC의 밀도가, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도의 값에 대하여 1×1013spins/g이하인 것이 바람직하다. 특히 한정되지 않는 스핀밀도의 하한은, 일반적으로 대략 1.0×1011spins/g이다.
NBOHC의 밀도가 1.0×1013spins/g를 초과하면, 수소분자가 광파이버에 확산되고 함침되는 경우에, 파장 1.52㎛부근에서 전송손실이 증가한다.
본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 클래드영역의 염소농도가 1,OOOppm 이상인 것이 바람직하다. 특히 한정되지 않는 클래드영역의 염소농도의 상한은 일반적으로 대략 1O,OOOppm이다.
본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분에 포함된 상자성 결함 Si-E'의 밀도가 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도에 대하여 5×1013spins/g이상인 것이 바람직하다. 특히 한정되지 않는 이 스핀밀도의 상한은, 일반적으로 대략 1×1015spins/g이다.
상기 설명한 바와 같이, 클래드영역의 염소농도 및 유리부분에 포함된 상자성 결함 Si-E'의 밀도를 규정하면, 수소에 노출전의 1.38㎛ OH흡수손실이 낮고, 수소에 노출시킴으로써 1.38㎛ OH흡수손실의 증가를 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 실온에서 1기압의 수소가스에 노출시킨 후의 유리부분에 확산된 수소분자에 의해 초래는 손실증가 이외의 손실증가가, 1.38㎛ 내지 1.42㎛의 파장영역에서 0.1dB/km이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 유리부분의 MFD영역의 중심부분에 투과광을 입사하고, 레일리산란선과 라만산란선 사이의 차이를 측정함으로써 얻은, 3원환구조를 표시한 결함선과 4원환구조를 표시한 결함선과의 비율로부터 얻은 가상온도가 1,200℃이하인 것을 특징으로 한다. 특히 한정되지 않는 가상온도의 하한은, 일반적으로 대략 1,00O℃이다. 1,200℃이하로 가상온도를 설정함으로써, 수소에의 노출에 의한 1.38㎛ OH흡수손실의 증가량을 낮출 수 있다.
본 발명의 제 3실시예에 의한 싱글모드광파이버에 있어서, 실온에서 1기압의 수소가스에 노출시킨 후의 유리부분에 확산된 수소분자에 의해 초래된 손실증가 이외의 손실증가가, 1.38㎛ 내지 1.42㎛파장에서 0.05dB/km 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 4실시예에 의한 싱글모드광파이버의 제조방법은, 드로잉된 광파이버의 1,200℃의 부분 및 메니스커스부분 사이의 범위인 영역을 1,000 내지 3,000℃/초의 냉각속도로 연속적으로 냉각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 광파이버의 내수소성은 상기 설명한 바와 같이 소정의 냉각속도로 소정의 온도까지 연속해서 메니스커스부분을 냉각함으로써 개선시킬 수 있다.
본 발명의 제 4실시예에 의한 싱글모드광파이버의 제조방법에 있어서, 광파이버모재는, 화염가수분해법에 의해 얻은 실리카계 글래스수트(glass soot)이고, 이 수트는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 조건하에 소결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5실시예에 의한 싱글모드광파이버를 제조하는 장치는, 광파이버의 드로잉속도와 소정의 관계를 만족하는 길이 L1을 가진 하부통이 가열로의 하단부에 접촉하여 배치되고, 또한 파이버드로잉로내에 용해된 드로잉된 광파이버모재의 메니스커스부분이 A는 모재의 직경(mm)을 나타내는 "A×5"이상의 길이를 가지도록 광파이버는 하부통내에서 연속적으로 냉각되는 것을 특징으로 한다.
상기 설명한 특정 장치구성을 채용함으로써 본 발명의 제 4실시예에 의한 방법에 포함된 냉각공정을 실현하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 4실시예에 의한 싱글모드광파이버의 제조장치에 있어서, 가열로내부로부터 인출된 광파이버를 가열하는 제 2히터는 하부통내에 배치된다. 제 2히터의 길이 L2는
L2〉B × C / 200
의 부등식(여기서 B는 광파이버모재의 직경(mm)을 나타내고, 또한 C는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타냄)을 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 제 1히터의 상단부와 가열의 상단부 사이의 거리 L3가, 아래와 같은 부등식을 만족시키고, 제 1히터 상단부와 가열로의 상단부 사이의 거리 L4가,
L3〉 B × C / 200
L4〉 B × C / 200
의 부등식(여기서, B는 광파이버모재의 직경(mm)을 나타내고, 또한 C는 광파이버의 드로잉속도(n/min)를 나타냄)을 만족시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 싱글모드광파이버는 상기한 SMF, DSF, NZDSF 및 DCF를 포함하는 사용된 파장대역하에 싱글모드동작을 가능하게 하는 광파이버를 나타낸다.
본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조하여 이하 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는, 본 발명의 제 1실시예에 의한 싱글모드광파이버의 굴절률프로파일의 여러 가지의 예를 도시한다. 소망한 굴절률프로파일은, 실리카에 여러 가지의 원소를 첨가함으로써 얻을 수 있다. 굴절률이 순실리카의 굴절률보다 높은 레벨로 증가시키는 경우에, Ge를 첨가하는 것이 가능하고, 또한 굴절률을 감소시키는 경우에, F를 첨가하는 것이 가능하다. 또한, 소망의 굴절률프로파일을 얻을 수 있도록 Ge 및 F의 양자를 동시에 첨가하는 것이 가능하다.
도 2a에 도시한 굴절률프로파일에서, 중심코어(11)의 굴절률이 클래드영역(12)의 굴절률보다 높게 된다. 특정 굴절률프로파일을 가진 광파이버는, Ge 도프의 실리카로 형성된 중심코어(11) 및 순실리카로 형성된 클래드영역(12)을 포함한다. 또한, 클래드영역(12)의 염소농도는 중심코어(11)의 염소농도보다 높게 된다. 보다 상세하게 하기 위하여, 중심코어(11)의 염소농도는 700 내지 1,300ppm에서 설정되고, 또한 코어(11)외측에 위치한 클래드영역(12)의 염소농도는 1,500 내지 3,000ppm으로 설정된다.
도 2b에 도시한 굴절률프로파일에서, 중심코어(21)의 굴절률은 클래드영역(23)의 굴절률보다 높고, 환상영역(22)의 굴절률은 클래드영역(23)의 굴절률보다 낮게 된다. 또한, 이 굴절률프로파일을 가진 광파이버는, Ge 도프의 실리카로 형성된 중심코어(21)와, 미량의 F 도프의 실리카로 형성된 환상영역(22)과, 순실리카로 형성된 클래드영역(23)과를 포함한다. 환상영역(22)과클래드영역(23)의 각각의 염소농도는 중심코어(21)의 염소농도보다 높게 된다. 특히, 중심코어(21)의 염소농도는 700 내지 1,300ppm으로 설정되고, 중심코어(21)외측에 위치한 환상영역(22)과 클래드영역(23)의 각각의 염소농도는 1,500 내지 3,000ppm으로 설정된다.
도 2c에 도시한 굴절률프로파일에서, 중심코어(31)와 제 2환상영역(33)의 굴절률은 클래드영역(34)의 굴절률보다 높게 된다. 특정 굴절률프로파일을 가진 광파이버는, Ge 도프의 실리카로 형성된 중심코어(31)와, F 도프의 실리카로부터 형성된 제 1환상영역(32)과, Ge 도프의 실리카로 형성된 제 2환상영역(33)과, 순실리카로 형성된 클래드영역(34)과를 포함한다.
도 2c는 제 1환상영역(32)의 굴절률은 클래드영역(34)의 굴절률보다 낮게 된다. 그러나, 제 1환상영역(32)의 굴절률이 클래드영역(34)의 굴절률보다 반드시 낮게 할 필요는 없다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1환상영역(32)의 굴절률이 클래드영역(34)의 굴절률과 대략 동일한 것이 가능하다.
도 2d에 도시한 굴절률프로파일에서, 제 1환상영역(42), 제 2환상영역(43) 및 제 3환상영역(44)은 중심코어(41)와 클래드영역(45) 사이에 삽입되어 있다. 중심코어(41)과 제 2환상영역(43)의 굴절률의 각각은 클래드영역(45)의 굴절률보다 높고, 제 1환상영역(42)과 제 3환상영역(44)의 굴절률의 각각은 클래드영역(45)의 굴절률보다 낮게 된다.
도 2d는, 제 1환상영역(42)의 굴절률은 클래드영역(45)의 굴절률보다 낮게 되는 것을 도시한다. 그러나, 제 1환상영역(42)의 굴절률이 클래드영역(45)의 굴절률보다 반드시 낮게 될 필요는 없다. 제 1환상영역(42)의 굴절률이 클래드영역(45)의 굴절률과 대략 동일한 것이 가능하다.
또한, 상기 고려한 도 2a 내지 도 2d에 있어서, 싱글모드광파이버의 외경은 125㎛±3㎛의 범위내에 있다. 또한, 중심코어(11),(21)의 각각의 외경은 7.5 내지 9.5㎛이고, 중심코어(31),(41)의 각각의 외경은 3 내지 5㎛이다. 환상영역(22)의 외경은 중심코어(21)의 외경의 3 내지 6배이다. 환상영역(32)의 외경은 중심코어(31)의 외경의 1.5 내지 3.5배이고, 환상영역(33)의 외경은 환상영역(32)의 외경의 1.2 내지 2.5배이다. 또한, 환상영역(42)의 외경은 중심코어(41)의 외경의 1.5 내지 3.5배이고, 환상영역(43)의 외경은 환상영역(42)의 외경의 1.2 내지 2.5배이고, 환상영역(44)의 외경은 환상영역(43)의 외경의 1.05 내지 2배이다.
도 2a 내지 도 2d 및 도 3a와 도 3b에 도시한 굴절률프로파일을 가진 싱글모드광파이버에 있어서, 소위 "MFD"는, 요구된 파이버특성에 의해 MFD가 다르지만, 일반적으로, 예를 들면 4㎛ 내지 12㎛정도의 범위내에 있다. 일반적으로, 광이 전파하는 범위는 MFD의 2 내지 3배의 범위가 되는 것이 일반적이기 때문에, 전송특성, 특히 전송손실에 영향을 주는 범위는, 유리부분의 직경이 약 125㎛의 통상의 광파이버에 있어서, 직경 50㎛정도 이하라고 생각된다.
다음에, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 굴절률프로파일을 가진 싱글모드광파이버의 시료에 대하여, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가를 조사하고, 또한 ESR측정을 행한다.
표 1은 그 결과를 표시한다. 또한, 표 1에 포함된 스핀밀도의 공란은, 스핀밀도가 1012의 오더이고, ESR신호의 검출레벨 이하인 것을 나타낸다.
시료 No. 종류 내수소성을위한 처리 1.52㎛흡수의증가 1.38㎛흡수의증가 Si (D)-E'(spins/g) NBOHC(spins/g) POR(spins/g)
SM1SM1DSM2SM2DSM3SM4SM5SM6SM7SM8NZ1NZ1D SMFSMFSMFSMFSMFSMFSMFSMFSMFSMFZDFNZDSF ×○×○×××××××○ 증가없음증가없음없음없음없음없음없음없음없음없음 증가없음증가없음증가증가증가증가없음없음증가없음 -1.9 E+13-1.8 E+13-------2.2 E+13 1.1 E+14-1.2 E+14-7.9 E+137.3 E+135.9 E+139.2 E+13--3.4 E+13- -4.9 E+13-2.3 E+13-------2.7 E+13
주: 스핀밀도(spins/g)의 공란은, 스핀밀도가 1.0 E+12보다 낮게 되고, 따라서 검출불가능한 것을 나타냄.
상기 표 1에 나타낸 시료 SM1 내지 SM6은, 도 2a에 도시한 바와 같은 굴절률프로파일을 가진 광파이버를 나타낸다. 시료 SM7 및 SM8은, 도 2b에 도시한 바와 같은 굴절률프로파일을 가진 광파이버를 나타낸다. 또한, 시료 NZ1 내지 NZ2는, 도 2c에 도시한 바와 같은 굴절률프로파일을 가진 광파이버를 나타낸다.
또한, 표 1에 나타낸 내수소성을 위한 처리는, 중수소분자를 광파이버로 확산시키기 위하여 소정의 시간동안 시료가 중수소분위기에서 유지하는 처리를 나타낸다. 이 열에서 표시 "○"은 내수소성을 위한 처리를 행한 시료를 나타내고, 표시 "×"는 내수소성을 위한 처리를 시료에 적용하지 않은 것을 나타낸다.
또한, "1.52㎛흡수의 증가"의 열은 표 1에 포함된다. Si-H결합에 기인하는전송손실의 증가, 즉 소위 "수소손실의 증가"를 나타낸다. 표 1에서 "증가"의 표시는, 시료가 실온하에 소정의 시간동안 수소가스분위기에 노출된 경우에 인정된 1.52㎛흡수의 증가를 나타내고, 표시 "없음"이 1.52㎛흡수의 증가가 인정되지 않은 것을 나타낸다.
또한, "1.38㎛흡수의 증가"의 열은 표 1에 포함된다. 이 열은, Si-OH결합에 기인하는 전송손실의 증가, 즉 소위 "OH손실의 증가"를 나타낸다. 표 1에서 "증가"의 표시는, 시료가 상온하에 소정의 시간동안 수소가스분위기에 노출된 경우에 1.52㎛흡수의 증가가 인정된 것을 나타내고, "없음"의 표시는 1.52㎛흡수의 증가를 인정하지 않는 것을 나타낸다.
표 1에서 각 시료 SMF에 대한 ESR의 측정의 결과는 다음과 같다.
특히, 시료 SM1에서는, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가의 양자가 인정되고, 또한 NBOHC결함의 스핀밀도가 1×10l4spins/g이며, 1014의 오더에 이르는 것을 발견하였다.
시료 SM1D는 시료 SM1에 동일한 광파이버에 내수성을 위한 처리를 적용함으로써 제조되었다. 시료 SM1D에서는, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가중의 어떤 것도 실질적으로 인정되지 않고, 또한 NBOHC결함을 위한 ESR신호는 검출되지 않았다. 또한, POR결함의 스핀농도가 4.9×1013spins/g이 되는 것을 발견하였다. 또한, 시료 SM1D에서 중수소가 결합한 상자성 결함종의 "Si (D)-E'"의 신호가 시료 SM1D에서 검출되었다.
시료 SM2에 적용된 내수소성을 위한 처리를 가진 시료 SM2 및 시료 SM2D는, 시료 SM1 및 시료 SM1D의 것과 마찬가지의 결과를 나타내었다. 특히, 시료 SM2에서는, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가의 양자가 인정되고, 또한 NBOHC결함의 스핀밀도는 1.2×1014spins/g가 되는 것을 발견하였다. 한편, 시료 SM2D에서는, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가의 어떤 것도 실질적으로 인정되지 않는다. 또한, POR결함의 스핀밀도가 2.3×1013spins/g가 되는 것을 발견하였다. "Si (D)-E'"의 신호는 시료 SM2D에서 검출되었다.
시료 SM3 내지 시료 SM6에서는, 수소손실의 증가는 인정되지 않지만, OH손실의 증가는 인정되었다. 또한, 이들 시료에 대한 NBOHC결함의 스핀밀도는 1013의 오더이다. 또한, POR결함을 나타내는 신호는 검출되지 않았다.
시료 SM7 및 SM8에서는, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가의 어떤 것도 인정되지 않고, NBOHC결함을 나타내는 신호와 POR결함을 나타내는 신호의 어떤 것도 검출되지 않았다.
상기 설명한 ESR측정의 결과는, NBOHC결함의 스핀밀도가 1014의 오더로 증가되면, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가를 인정되는 것을 나타낸다.
또한, NBOHC결함의 스핀밀도가 1013의 오더인 경우에, 수소손실의 증가는 인정되지 않지만, OH손실의 증가는 인정되는 것을 나타낸다.
또한, NBOHC결함의 스핀밀도를 검출하기에 충분히 높지 않은, 즉 1012의 오더 이하의 경우에는, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가의 어떤 것도 인정되지 않았다.
중수소분자의 확산에 의한 내수소성을 위한 처리를 적용함으로써 내수소특성이 향상될 수 있는 현상자체는 기술에 공지되어 있다. 그러나, Si (D)-E'결함을 나타내는 신호가 광파이버에 적용된 특정 처리를 가진 광파이버로부터 검출되고, 따라서 수소에 대해 내성이 존재한다.
표 1에 표시한 NZDSF의 측정결과는 이하 설명한다.
시료 NZ1은 75㎛2의 Aeff를 가지고, 1.55㎛대역에서 대략 수ps/nm/km의 부의 분산치를 가진 광파이버를 나타낸다. NBOHC결함의 스핀밀도가 3.4×1013spins/g, 즉 1013의 오더이고, 또한 수소손실의 증가는 인정되지 않지만, OH손실의 증가는 인정되었다. 또한, 시료 NZ1은 내수소특성에서 상기한 SMF의 경우에 대하여 시료 SM3 내지 SM6와 일치하는 것을 발견하였다.
내수소성을 위한 처리를 가진 시료 NZ1D에서는, NBOHC결함을 나타내는 ESR신호는 검출되지 않고, POR결함의 스핀밀도가 2.7×10l3spins/g가 되고, 수소손실의 증가와 OH손실의 증가의 어떤 것도 인정되지 않았다. 또한, 시료 NZ1D에서도 상기한 시료 SM1D와 마찬가지로, 중수소가 결합한 상자성 결함종의 Si (D)-E'의 신호가 검출되었다.
음극발광법에 의해 측정된 광파이버의 단면내의 파장 650nm부근에서 발광강도분포는 이하 설명한다.
음극발광법은, 전자선을 대상물에 맞혔을 때에 방출된 자외선, 가시광선 또는 근적외선의 파장과 강도로부터 결함종 및 그 밀도, 또는 응력등을 분석하는 수법이다. 파장 650nm부근의 발광은 NBOHC에 의거하는 것이 기술에 공지되어 있다. 광파이버의 단면내의 NBOHC분포를 상기한 기술을 이용하여 조사하였고, 그 결과는 도 4a 내지 도 4c에 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 이하 주어진 상황을 도시한다.
(1) 도 4a는 도 2a에 도시한 굴절률프로파일을 가진 광파이버의 일례인 시료 SM1의 발광강도분포를 도시한다.
도 4a로부터 명백한 바와 같이, 시료 SM1의 발광은 중심코어(11)와 클래드영역(12)사이의 경계부분(모드필드주변부분)이 가장 강하고, 중심코어(11)의 외측에서는 급격하게 강도가 약해진다. 또한, 중심코어(11)의 중심영역에서 발광강도는 중심코어(11)의 외주부에 비해 약하고, 또한 발광강도는 클래드영역(13)에서 더 약하다.
또한, 발광강도가 최대가 되는 광파이버의 중심으로부터의 거리(반경) R은, 중심코어(11)가 7.5㎛ 내지 9.5㎛, 즉 3㎛〈 R 〈 4.5㎛의 범위에서 외경을 가지는 경우에 3㎛와 4.5㎛사이의 범위내에 있다. 한편, 거리 R의 점으로부터 발광강도가 최대의 20%가 되는 광파이버의 중심으로부터의 거리 r은, 중심코어(11)가 7.5㎛ 내지 9.5㎛, 즉 5㎛ 〈 r〈 6㎛의 범위내에 외경을 가진 경우에 5㎛와 6㎛사이의 범위내에 있다. 다시 말하면, 광파이버의 중심으로부터의 거리가 광파이버의 중심으로부터의 거리 R의 점의 거리를 초과하면, 발광세기는 급격하게 저하한다.
상기한 시료 SM1의 광파이버에 있어서, 상기 설명한 바와 같이 NBOHC가 모드필드주변부분에 집중된다. 또한, 표 1로부터 명백한 바와 같이, NBOHC는 ESR에 의한 측정으로 검출될 수 있다. 광파이버가 내수소성에 대하여 더 향상시킬 여지가 남아있다.
(2) 도 4b는 도 2b에 도시한 굴절률프로파일을 가진 광파이버의 일례인 시료SM7의 발광강도분포를 도시한다.
도 4b로부터 명백한 바와 같이, 시료 SM7의 발광은 환상영역(22) 및 환상영역(22)과 클래드영역(23) 사이의 경계부분(모드필드주변부분)에서 가장 강하고, 또한 환상영역(22)의 외측에서는, 도 4a와 비교해서 완만하게 강도가 약해진다. 또한, 중심코어(21)의 중심영역에서 발광강도는 모드필드주변부분보다 약하고, 발광강도는 클래드영역(23)에서 더 약하다.
또한, 발광강도가 최대가 되는 광파이버의 중심으로부터의 거리(반경) R은, 전술한 내경과 외경을 가진 환상영역(22)에 대하여 4㎛와 6㎛사이, 즉 4㎛〈 R〈 6㎛의 범위내에 있다. 한편, 거리 R의 점으로부터 발광강도가 최대의 20%가 되는 광파이버의 중심으로부터 거리 R의 점외측의 점의 거리 r은, 전술한 내경과 외경을 가진 환상영역(22)에 대하여 9㎛와 15㎛사이의 범위, 즉 9㎛ 〈 r 〈 15㎛의 범위내에 있다. 다시 말하면, 광파이버의 중심으로부터의 거리가 광파이버의 중심으로부터의 거리 R의 점의 거리를 초과하면, 발광세기는 완만하게 저하한다.
상기한 시료 SM7의 광파이버에 있어서, NBOHC는 상기 설명한 바와 같이 모드필드주변부분에 집중되지 않았다. 또한, 표 1로부터 명백한 바와 같이, NBOHC는 ESR에 의한 측정으로 검출될 수 없다. 광파이버는 내수소성에 대한 문제는 생기지 않는다.
(3) 도 4c는 도 2c에 도시한 굴절률프로파일을 가진 광파이버의 일례인 시료 NZ1의 발광강도분포를 도시한다.
도 4c로부터 명백한 바와 같이, 시료NZ1의 발광강도는, F이 첨가된 환상영역(32)(MFD내에서 굴절률의 낮은 영역)에서 강하고, Ge가 첨가된 중심코어(31) 및 환상영역(33)(MFD내에서 굴절률의 높은 영역)에서 약하다. 또한, F도 Ge도 첨가되지 않은 클래드영역(34)에서 발광강도가 가장 약하다. 이것은, 내수소성을 위한 처리를 적용한 시료 NZ1D의 경우이다.
내수소성을 위한 처리를 실시한 시료 SM1D 및 시료 SM2D에서는, ESR에 의해 NBOHC는 검출되지 않지만, NBOHC의 발광이 인정되는 것을 유의해야 한다. 내수소성을 위한 처리때문에 ESR에 의해 NBOHC가 검출되지 않는 광파이버의 경우에도, NBOHC의 발광이 음극발광법에서 관찰될 수 있는 것을 유의해야 한다.
상기 설명한 상황에 대한 이유는 다음과 같이 고려된다.
(a) 음극발광법의 감도는 ESR의 감도보다 높다.
(b) 음극발광법은, ESR은 검출할 수 없는, 광파이버의 단면내에 잔류응력이 있는 부분 및 유리구조가 약한 부분을 반영하고 있다.
또한, 도 4a 내지 도 4c에 도시한 음극발광법에 의한 발광강도분포의 측정결과는, 단순히 광파이버의 단면에서의 발광강도분포의 상대적인 비교를 나타내고,다른 광파이버중에서 발광강도분포의 절대적인 비교의 지표를 제공하지 않는다. NBOHC의 스핀밀도의 실제비교는, ESR법에 의한 측정결과로부터 얻은 수치를 사용함으로써 행해진다.
상기 ESR법에 의한 측정결과 및 음극발광법에 의한 발광강도분포의 관찰결과로부터, 이하의 결론을 얻을 수 있다.
(1) 내수소성의 문제점으로서 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가가 있다. NBOHC의 밀도가 ESR법에 의해 얻은 스핀밀도의 값에 대하여 1.0×10l4spins/g를 초과하는 경우, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가가 발생한다. 따라서, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가가 생기지 않는 광파이버를 얻기 위하여, 적어도 NBOHC의 스핀밀도가 1.0×10l4spins/g이하가 될 필요가 있다.
(2) NBOHC의 스핀밀도가 1.0×1014spins/g이하인 경우에, 수소손실의 증가는 생기지 않지만, OH손실의 증가가 발생할 가능성이 있다. 한편, NBOHC의 스핀밀도가 1012spins/g오더 이하인 경우는, 수소손실의 증가도 OH손실의 증가도 생기지 않는다. 다시 말하면, NBOHC의 스핀밀도가 1012spins/g오더 이하인 것이, 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가의 어떤 것도 생기지 않는 광파이버로서 바람직한 조건이 된다.
(3) 내수소성을 위한 처리를 적용한 광파이버에서, NBOHC가 검출되지 않고, 대신에 POR 및 Si (D)-E'가 검출된다. 그러나, 이 경우에, 수소손실의 증가 및OH손실의 증가의 어떤 것도 발생하지 않는다. 이것은 수소손실의 증가 및 OH손실의 증가의 어떤 것도 생기지 않는 광파이버로서 바람직한 조건이다.
(4) 광파이버의 단면내에 NBOHC분포를 음극발광법에 의해 관찰하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 2a에 도시한 굴절률프로파일을 가진 Ge 도프의 SMF에서는, NBOHC에 기인하는 대략 650nm의 파장을 가진 광은, 중심코어(11)와 클래드영역(12)의 경계영역에 최고의 강도를 가지고, 또한 중심코어(11), 클래드영역(12)의 순서로 발광강도가 점차적으로 약해진다.
(5) 또한, 예를 들면 도 2b에 도시한 바와 같은 굴절률프로파일을 달성하도록 Ge 도프의 코어의 주변에 미량의 F가 도프된 SMF에서는, NBOHC에 기인하는 대략 650nm의 파장을 가진 발광강도는, 중심코어(21)의 외측의 F 도프의 영역인 환상영역(22)에서 가장 강하고, 중심코어(21)의 외측방향으로 점차적으로 감소하고, Ge 도프의 부분인 중심코어(21), 클래드영역(23)의 순서로 약해진다. 다시 말하면, 이 광파이버는, 도 2a에 도시한 굴절률프로파일을 가진 광파이버와 비교하여, NBOHC가 집중하지 않지만, 모드필드주변부 및 그 외측에 분산하고 있다.
도 2b에 도시한 굴절률프로파일은, 도 2a에 도시한 굴절률프로파일과 비교해서 내수소특성에서 우수하다.
(6) 또한, 예를 들면 도 2c에 도시한 바와 같은 굴절률프로파일, 즉 Ge 도프의 중심코어(31)의 외주에 F 도프의 제 1환상영역(32)이 형성되고, 제 1환상영역(32)의 외주에 Ge 도프의 제 2환상영역(33)이 형성된 굴절률프로파일을 가진 싱글모드광파이버에서는, 대략 650nm의 파장을 가진 발광강도는 환상영역(32)에서 가장 강하고, 환상영역(33)과 클래드영역(34)의 순서로 낮다. 또한, 도 2d에 도시한 바와 같이 굴절률프로파일을 가진 광파이버에 대해서도, 마찬가지의 현상이 발생한다.
따라서, 양호한 내수소특성을 가진 싱글모드광파이버의 조건으로서 상기 주어진 결론(1)은 필수이며, 결론(2),(3)은 바람직한 조건이 된다. 또한, 결론(4) 내지 (6)은 상기 결론(1) 내지 (3)을 지지하는 조건으로서 중요하다.
다음에, 본 발명의 제 2실시예에 의한 싱글모드광파이버에 대해 설명한다.
이미 언급한 바와 같이, 광파이버의 내수소특성의 개선에 대해서는, 내수소성의 열화에 유리의 구조결함, 특히 산소에 기인하는 구조결함이 크게 관여하고 있는 것이 종래부터 말해지고 있다. 구조결함중에서, ESR법에 의해 검출될 수 있는 상자성 결함으로서 도 1a에 도시한 구조결함(비가교 산소결함: NBOHC)이 잘 알려져 있다.
NBOHC가 파이버에 존재하는 경우에, 수소분자가 유리에 확산되면 이하의 반응이 일어나 OH기가 생성된다.
그 결과, 1.38㎛부근에서 파장의 OH흡수손실의 증가가 일어난다.
대량의 NBOHC는 MFD안 또는 그 부근의 광이 전파하는 부분에 존재하면, 내수소특성은 열화되는 것이 고려된다. 본 발명자들은, 유리가 대략 125㎛의 외경을 가진 상태 및 대략 50㎛로 직경을 감소시키도록 파이버를 HF산으로 에칭한 상태에 대하여 ESR법에 의해 여러 가지 광파이버에 함유된 NBOHC의 스핀밀도를 측정하였다.
본 발명자들은 광도파부분의 결함상태를 해명하는 것을 바라기(즉, 클래드영역에 의해 주어진 영향을 제거한 데이터를 얻는 것을 바람) 때문에, 또한 ESR측정시의 샘플핸들링의 관점에서 가늘음이 한계이기 때문에, 에칭후에 외경을 대략 50㎛로 설정하였다.
수소분자를 파이버에 충분히 확산시키기 위하여 실온하에 1기압의 수소가스분위기에 시료를 노출시킨 경우에, 본 발명자들은 1.52㎛파장 또는 1.38 내지 1.42㎛파장과 수소에 의한 흡수손실의 증가량과의 관계를 조사하였고, ESR법에 의해 스핀밀도를 측정하였다. 여기에서는, 도 2a에 도시한 굴절률프로파일을 가진 광파이버, 즉 일반적인 싱글모드광파이버에 대한 측정결과를 표시한다.
ESR의 측정결과 및 수소에 의해 초래된 전송손실의 거동을 나타낸다.
No. 1.52㎛흡수 1.38㎛흡수의 증가 스핀밀도(spins/g)
NBOHC
SM9 유 1.36 1.1E+14
SM9E 2.5E+14
SM10 유 0.82 1.2E+14
SM10E 9.6E+13
SM11 무 0.19 6.1E+13
SM11E 7.9E+13
SM12 무 0.08 9.5E+12
SM12E 3.4E+12
SM13 무 0.03 1.2E+12
SM13E ND
표 2에서, 시료No.에 "E"라고 붙어 있는 것, 예를 들면 SM9E는, HF산으로 에칭함으로써 대략 50㎛로 감소된 외경을 가진 시료를 나타낸다. 한편, 시료No.에 "E"이 붙어 있지 않은 것은 에칭전, 따라서 대략 125㎛의 외경을 가진 시료를 나타낸다. 또한, 1.38㎛흡수의 증가의 단위는 "dB/km"이다.
1.52㎛흡수는, 수소분자와 과산화 라디칼(=Si-O-O·)의 결합에 의거하는 것을 말한다. 그러나, 다른 이유를 또한 생각할 수 있다. 지금도, 확립된 이론이 없다. 이 실험에서, 수소에 노출전의 손실치와 수소에 노출후의 손실치를 비교하고, 이 파장에 흡수피크가 인정된 시료는 "유"로 표시하고, 또한 흡수피크가 인정되지 않은 시료는 "무"로서 표시한다.
1.38㎛흡수는 파이버에 확산된 수소분자와 NBOHC사이의 반응에 의해 형성된 OH기에 의해 생기고, 또한 수소에 노출전과 노출후사이의 손실의 차는 증가량으로서 표 2에 표시한다. 또한, 표 2에 표시한 "ND"의 NBOHC스핀밀도는, 측정을 위해 사용된 ESR장치 및 검출하한 1×10l2spins/g이하인 측정조건하에서 스핀밀도를 나타낸다.
각각의 시료는 다음과 같이 제조한다.
시료 SM9 : VAD법으로 제조한 코어에 클래드영역을 다른 공정으로 형성한다. 코어로드로 다공질체의 소결공정에서, 분위기가스에 1%의 산소를 존재하게 하여, 강제적으로 산소과잉의 유리를 형성하였다.
80mm의 외경을 가진 모재는, 드로잉속도는 1,000m/min, 드로잉로의 최고 온도는 2,050℃로 설정한, 후술하는 도 8에 도시한 파이버드로잉장치를 사용하여 파이버드로잉을 행하였다. 이 경우에, 느린 냉각부분은 1,500mm의 길이를 가지고, 또한 메니스커스길이는 350mm이었다.
시료 SM10 : 시료 SM9를 제조하는 것과 마찬가지의 공정으로 제조하였다. 그러나, 파이버드로잉속도는 500m/min으로 설정되고, 또한 파이버드로잉로의 최고온도는 1,950℃로 설정하였다. 또한, 메니스커스길이는 350mm이었다.
시료 SM11 : 시료 SM9와 마찬가지의 공정으로 시료를 제조하였다. 그러나, 코어다공질체를 투명화하는 공정에서 산소는 존재하지 않았다.
시료 SM12 : 시료 SM10과 마찬가지의 공정으로 시료를 제조하였다. 그러나, 코어를 투명화하는 공정에서 산소는 존재하지 않았다.
시료 SM13 : 시료 SM12와 마찬가지의 공정으로 모재를 제조하였다. 파이버드로잉속도는 500m/min로 설정되고, 파이버드로잉로의 최고 온도는 1,950℃로 설정하였다. 그러나, 노내의 가스의 흐름은, 메니스커스길이가 420mm으로 증가하도록 제어되었다.
시료의 제조공정의 결과는 다음과 같이 정리할 수 있다.
(1) 코어다공질체를 투명화하는 처리가 산소가스를 함유한 분위기하에서 행해지면, 수소에 노출에 의해 1.52㎛흡수가 발생한다. 한편, 산소가 없는 분위기로 코어다공질체의 투명화를 행하면, 수소에의 노출에 의해 1.52㎛흡수는 생기지 않는다.
실험데이터는, 산소과잉의 유리에 1.52㎛흡수가 생기는 경향이 있다는 일반적인 생각과 일치한다. 따라서, 산소과잉인 상태가 되지 않게 유리를 제조하면, 1.52㎛흡수를 방지할 수 있는 것이라고 생각된다.
다음의 설명에서, 1.52㎛흡수에 대해서는 간주하지 않고, 파장 1.38㎛의 OH흡수에 대해 설명한다.
(2) 도 5는, HF에칭후에 측정된 MFD부근의 NBOHC밀도와 파장 1.38㎛의 OH흡수증가량과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5에 있어서, 다이아몬드형상의 마크는 산소과잉의 유리로부터 제조된 시료(시료 SM9, SM10)를 나타낸다. 한편, 정방형상 마크는 무산소 조건하에 제조한 유리로부터 제조된 시료(시료 SM11 내지 SM13)를 나타낸다. 도 5의 그래프로부터 명백한 바와 같이, NBOHC밀도와 수소에의 노출에 의한 전송손실의 증가사이의 관계에서 시료 서로 다른 것이 명백하다. 보다 상세하게 하기 위하여, NBOHC밀도가 동일한 경우에, 무산소 조건하에 제조한 유리로부터 제조된 시료와 비교하여, 과잉의 산소를 함유하는 유리로 제조된 시료는 큰 전송손실의 증가증가를 일으킨다. OH기를 형성하도록 관산화 라디칼이 수소와 반응하는 것을 이해하기 위한 이유로 고려되고, 모재가 과잉의 산소를 함유하는 경우에 전송손실의 증가를 이끈다.
이하, 시료 SM11 내지 SM13를 설명한다.
파이버드로잉공정시에 냉각조건에 의해, 광파이버에 잔류하는 구조결함량이 좌우되는 것이 기술에 알려져 있다. 일반적으로, 냉각속도가 늦으면, 결함의 잔류량은 감소된다. 시료 SM11 내지 SM13는, 이하의 이유로부터 냉각조건을 변경함으로써 제조된 것이라고 생각할 수 있다.
특히, 시료 SM11의 파이버드로잉속도는 시료 SM12의 것보다 빠르게 설정되었다. 그러나, 시료 SM11 및 SM12는 동일한 메니스커스길이를 가지므로, 시료 SM11의 냉각속도가 시료 SM12의 냉각속도보다도 빠르게 된다. 마찬가지로, 시료 SM12와 시료 SM13는, 파이버드로잉속도가 서로 동일하다. 그러나, 시료 SM12의 메니스커스길이가 시료 SM13의 것보다 짧기 때문에, 시료 SM12의 냉각속도가 시료 SM13의 것보다 빠르다.
시료 SM11 내지 SM13중에서 하기에 주어진 관계를 만족하는 것이 발견되었다.
C3 〉 C4 〉 C5, N3 〉 N4 〉 N5, α3 〉 α4 〉 α5
여기서, C3, C4 및 C5는 각각 시료 SM11 내지 SM13의 냉각속도를 나타내고, N3, N4 및 N5는 각각 시료 SM11 내지 SM13의 NBOHC함유량을 나타내고, 또한 α3, α4 및 α5는 각각 시료 SM11 내지 SM13의 1.38㎛ OH흡수증가량을 나타낸다.
그에 의해, 본 발명자들은, 이 NBOHC결함농도와 1.38㎛의 OH흡수증가량 사이의 관계를 정량적으로 규정함으로써 임계조건을 분명히 하고, 임계조건을 제약하는 파이버드로잉장치의 조건을 분명히 하는 시도를 검토하였다.
그 결과, 이하의 조건(1)이 필요하다라고 하는 것이 판명되었다.
(1) 거기에 첨가된 Ge 및/또는 F를 가진 실리카계 유리로 형성된 싱글모드광파이버에 있어서, 그 유리부분은 적어도 중심코어 및 클래드영역을 포함하고, 상기 유리부분의 외경이 약 125㎛이고, 또한 MFD영역에서 비가교 산소결함의 함유량이 MFD영역 외측에 위치한 클래드영역에서 비가교 산소결함의 함유량보다 낮게 되는 것이 필요하다.
또한, 이하 주어진 결론(2)을 만족시키는 것이 바람직한 것이 판명되었다.
(2) 유리부분의 중심부분(반경 25㎛의 영역)이 함유된 비가교 산소결함의 밀도는, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도의 값에 대하여 1×1013sipins/g이하인 것이 필요하다.
본 발명자들의 검토결과에 의하면, 상기 조건을 만족시키는 광파이버에서는, 상온에서 1기압의 수소에의 노출에 의해 초래된 1.38㎛의 OH흡수증가량은, 0.1dB/km 이하가 되었다.
또한, 본 발명자들은 파이버드로잉동안 물질의 확산에 의해 유리내를 이동하는 원소와 원소이동에 의해 초래된 상자성 결함에 대해 광범위한 연구를 행하였다.
파이버드로잉전의 유리모재는 OH기를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 특정 상태를 실현하기 위하여, 일반적으로 다공질체는 합성유리스투의 제조공정에서 염소로 처리된다. 따라서, OH기함유량이 적은 합성실리카유리에는 일반적으로 다량의 염소가 함유되어 있다. Si-Cl결합을 형성하도록 염소는 유리에서 산소를 치환하는 것이 고려된다. 파이버드로잉동안 Si-Cl결합이 가열 또는 응력에 의해 용이하게 절단되어 E'센터(도 1c에 도시한 Si-E')라 칭하는 상자성 결함을 형성하는 것이 알려져 있다.
본 발명자들은, 파이버드로잉 후에 잔류하는 Si-E', NBOHC의 스핀밀도 및 파이버드로잉 전의 유리에서의 염소농도 사이의 관계가 있는 지의 여부를 확인하기 위하여 연구를 하였다.
염소농도의 3개의 다른 레벨을 가진 클래드영역은 상기한 시료 SM13과 동일한 코어모재위에 형성되고, 다음에 파이버를 제조하기 위하여 시료 SM과 동일한 조건하에 파이버드로잉을 행하였다. 수소에의 노출전의 1.38㎛OH흡수손실과 수소에의 노출에 의한 OH손실의 증가량을 조사하였고, 표 3에 표시한 바와 같은 결과를 가진다. 클래드영역에서 염소농도의 단위는 표 3에서 ppm이다.
No. 클래드에서염소농도 1.38㎛초기흡수 1.38㎛흡수증가 스핀밀도(spins/g) 스핀밀도(spins/g)
Si-E NBOHC
SM14 200 0.345 0.16 1.2E+13 1.2E+13
SM14E 4.9E+13 4.9E+13
SM15 1000 0.323 0.03 5.8E+13 1.4E+12
SM15E 3.0E+13 ND
SM16 3500 0.286 0.03 3.3E+14 1.1E+12
SM16E 3.1E+14 ND
도 6 및 도 7은 표 3에 주어진 실험데이터를 도시하는 그래프이다.
도 6은, 클래드영역의 염소농도가 높으면 다량의 Si-E'가 파이버내에 잔류하고, 또한 수소에의 노출전에 1.38㎛OH흡수손실은 작은 것을 도시한다. 한편, 도 7은, 수소에의 노출에 의한 OH흡수증가량은 염소농도가 3,500ppm인 경우와 염소농도가 1,000ppm인 경우 사이에 인정되지 않는 명확한 차이를 도시한다. 이것은, 염소농도가 상기한 범위내에 있는 경우에, OH흡수증가량이 염소농도에 의해 영향을 받지 않는 것을 명확하게 지지한다. 그러나, 염소농도가 200ppm까지 저하되면, 수소에의 노출에 의한 OH흡수증가량이 현저하게 커지는 것을 알았다. 이것은, NBOHC의 측정결과로부터 지지될 수 있다.
보다 상세하게 하기 위하여, 클래드영역의 염소농도가 저하되면, 유리의 점도가 높아지고, 코어부분과의 점도의 정합성이 낮아져 버리기 때문에, 파이버드로잉 후에 결함이 잔류하는 경향이 있다고 생각된다. 또한, 염소분자가 거기에 매입된 라디칼과 조합할 가능성이 저하되는 것을 허용하는 메카니즘이 있기 때문이라고 생각된다.
또한, MFD내의 Si-E'밀도와 클래드영역의 Si-E'밀도를 비교하면, MFD내의 Si-E'밀도가 클래드영역의 것보다 높다고 하는 결과가 되었다. 이것은, 염소농도가 1,OOOppm 이상인 경우의 결과와 반대이다.
상기한 실험데이터는 그것을 지지하고, 수소에의 노출전의 1.38㎛OH흡수손실을 0.35dB/km이하로 충분히 낮추고, 또한 수소에의 노출에 의한 OH흡수증가량을 0.05dB/km이하로 충분히 낮추기 위하여, 클래드영역에 함유된 염소농도는 1,000ppm이상이고, 또한 파이버내에 잔류하는 Si-E'의 밀도가 5×1013spins/g이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
본 발명의 제 3실시예는 이하 설명한다.
광파이버에 잔류하는 구조결함량은, 파이버드로잉공정동안에 냉각공정에 강하게 의존한다. 유리모재가 의사유체(pseudo fluid)로서 파이버에 드로잉되고 또한 고체화를 위해 급냉되는 경우에, 유리구조는 유동성이 없어진 시점에서의 상태를 유지하고 있다. 유리구조가 고체화의 시점에서 액체구조를 유지하고 있다고 생각된다. 유리를 고체화한 온도는 가상온도라 칭한다. 가상온도와 레일리산란계수 A 사이에 아래와 같은 관계가 있는 것이 알려져 있다.
A= (8π3/3) n5·p2·kTf·KT
여기서, n은 굴절률을 나타내고, p는 광탄성 정수를 나타내고, k는 볼츠만 정수를나타내고, Tf는 가상온도를 나타내고, 또한 KT는 등온압축율(체적탄성율의 역수)을 나타낸다.
문헌「J.C. Mikkelsen, Jr. and F.L. Galeener, Journal of Non-Crystalline Solids 37(1980)71.84」 및 문헌「A.E. Geissberger and F.L. Galeener, Physical review B, vol. 28, Number 6(1983)」에 의하면, 가상온도(Tf)는, 레일리산란선과 라만산란선의 차이를 측정함으로써 유리구조결함을 분석하는 라만분광법에 있어서, 유리의 4원환구조를 표시한 결함선(D2선)에 대한 유리의 3원환구조를 표시하는 결함선(D1선)의 비율로부터 얻을 수 있다. 가상온도(Tf)는 MFD 중심부분을 통해서 투과된 광 또는 산란되어 돌아오는 산란광을 이용하여 라만시프트를 측정함으로써 실제로 얻을 수 있다.
시료SM3 내지 SM5의 라만시프트스펙트럼은, 가상온도(Tf)를 산출하기 위하여 특정방법에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 4에 표시한다.
No. Tf(℃)
SM11 1245
SM12 1223
SM13 1186
도 8은 가상온도(Tf)와 1.38㎛OH흡수증가량 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8로부터 명백한 바와 같이, MFD 중심부분의 가상온도(Tf)가 1,200℃이하이면, 수소에의 노출에 의한 1.38㎛OH흡수증가량을 0.05dB/km이하로 억제하는 것이 가능하다.
상기 설명한 실리카계 SMF를 제조하기 위해서 사용된 파이버드로잉장치는 이하 설명한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명자들은, 실리카계 SMF에서 1.38㎛ OH흡수손실에 관련한 내수소성 및 장기 신뢰성을 향상시키기 위한 시도로 광범위한 연구를 행하였다. 특히, 본 발명자들은 파이버드로잉공정에 포함된 파이버냉각공정에 중점을 두었다. 냉각공정이 파이버에 잔류하는 구조결함에 크게 영향을 주는 것은, 기술에 확실하게 공지되어 있다. 그러나, 정량적인 분석은 충분히 행해지지 않고 있다.
본 발명자들은, 파이버드로잉장치의 가열로부분을 여러가지 형태로 개조하면서, 파이버특성 그 자체를 열화시키지 않는 파이버드로잉조건에 의거하여, 내수소성을 더 향상시키는 것을 가능하게 하는 요인의 추출에 대한 시도와 그 파라미터의 최적화에 대한 시도에 광범위한 연구를 행하였다.
그 결과, 내수소성을 향상시키기 위하여, 용해에 의해 가늘게 된 부분, 즉 메니스커스부분으로부터 개시하여, 파이버의 온도가 1,200℃의 온도로 낮아질 때까지 1,000℃/sec 내지 3,000℃/sec의 범위내에 있는 냉각속도로 실리카계 유리모재를 연속적으로 냉각시키는 것이 중요하다. 또한, 실리카계 글래스수트의 소결조건도 중요하다는 것을 발견하였다.
종래의 방법 및 장치에서는, 쿼트시리즈 유리모재는 메니스커스부분부터 개시하여 연속적으로 냉각되지 않았다.
또한, 본 발명자들은 실리카계 SMF의 제조시에 300 내지 1,500m/min의 실질적인 파이버드로잉속도 및 35 내지 120mm의 모재외경하에, 파이버드로잉조건이 드로잉된 광파이버모재의 인출부분, 즉 메니스커스의 길이가, "A×5"(여기서, A는 모재의 직경(mm)을 나타냄) 이상인 조건을 포함하면, 소망한 냉각공정이 실현될 수 있는 것을 발건하였다. 메니스커스부분은, 직경이 파이버드로잉로내에서 광파이버를 용해함으로써 모재직경의 90%로부터 5%로 감소시킨 영역의 길이로서 이하 규정한다.
도 9는 상기 파이버드로잉조건을 달성하게 하는 파이버드로잉장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 이 파이버드로잉장치에서는, 유리모재(51)가 파이버드로잉동작을 위하여 가열로(52)내에 도입된다. 도면에 도시한 바와 같이, 모재(51)를 가열하는 히터(53)가 가열로(52)내에 배치되어 있다. (54)는 메니스커스부분을 나타내고, (57)은 권취장치를 나타낸다.
도 9에 도시한 파이버드로잉장치에서는, 드로잉된 광파이버(55)를 연속적으로 냉각하는 하부통(56)은, 상기 파이버드로잉조건을 실현하는 수단으로서 파이버드로잉가열로(52)의 하단부와 접촉하여 배치된다. 도 10에 도시한 바와 같이, Ar 및 He의 혼합가스가 이 하부통(56)의 측벽을 통해서 하부통(56)에 유량 5ℓ/min으로 공급된다.
도 9 및 도 10에 도시한 장치는, 모재의 메니스커스부분(54)에서 소정의 직경을 가진 광파이버(55)의 부분까지 대략 1,200℃로 연속적으로 냉각하게 한다.
다음의 관계
L1(mm) 〉 B × B/300
(여기서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타냄)를 만족시키도록 하부통(56)의 길이(L1)(광파이버(55)의 느린 냉각부분의 길이)를 설정함으로써 특정한 느린 냉각조건을 실현하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다.
느린 냉각조건은, 드로잉광파이버(55)의 표면온도가, 예를 들면 1,700℃에서 1,200℃까지 1,000 내지 3,000℃/sec의 냉각속도로 연속적으로 냉각되는 조건에 대응한다. 가열로(52)와 히터사이의 간격으로 가스를 도입하는 가스도입구를 형성하지 않고 인출된 광파이버(55)를 가열하는 히터를 배치하고, 또한 다음의 관계
L2(mm) 〉 C × B/200
(여기서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타내고, C는 광파이버모재의 직경(mm)을 나타냄)를 만족시키기 위하여 히터의 길이L2를 설정함으로써, 소망의 느린 냉각조건을 달성할 수 있는 것을 또한 발견하였다.
또한, 파이버드로잉장치에 관해서, 광파이버모재(51)를 가열하는 가열로(52)의 히터(53)의 상단부와 가열로(52)의 상단부 사이의 거리 L3및 히터(53)의 하단부와 가열로(52)의 하단부 사이의 거리 L4가 아래와 같은
L3(mm) 〉 C × B/200
L4(mm) 〉 C × B/200
관계(여기서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타내고, C는 광파이버모재의직경(mm)을 나타냄)를 만족하면, 소망의 형상을 얻기 위한 메커니스커스를 용이하게 하도록 보온효과를 증가시키는 것이 가능한 것을 발견하였다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명은, 광파이버가 장기간동안 수소함유분위기 하에 유지된 경우에도 전송손실이 증가하지 않도록 내수소성을 가진 싱글모드광파이버를 제공한다.
부가적인 이점 및 변형은 기술에 숙련되어 신속하게 일어난다. 따라서, 그 확장된 측면에서 본 발명은 이하 설명하고 도시한 각 실시예 및 상세한 명세에 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 변형은 첨부한 클레임과 그 등가에 의해 규정한 바와 같이 일반적인 발명개념의 사상과 범위를 일탈함이 없이 실시할 수 있다.

Claims (19)

  1. 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역을 가진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서,
    상기 유리부분의 비가교 산소결함(non bridging oxygen hole center)의 밀도는, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도의 값으로서 1.0×1014spins/g이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유리부분의 상자성 결함 Si (D)-E'의 밀도는, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도의 값에 대하여 1.0×10l2spins/g이상인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  3. 제 1항에 있어서, 음극발광법에 의해 측정된 상기 유리부분의 단면내에 있어서의 파장 650nm부근의 파장영역에서 발광강도는, 강도가 상기 중심코어의 외주부 및 그 외측근방의 환상영역에서 가장 높고, 또한 상기 중심코어의 외측방향으로 완만하게 감소하도록 분포된 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버
  4. 제 1항에 있어서, 게르마늄이 상기 중심코어에 첨가된 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  5. 제 1항에 있어서, 불소가 상기 유리부분의 상기 중심코어에 인접하여 위치한 환상영역에 첨가된 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 클래드영역의 염소농도는 중심코어의 염소농도보다 높은 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  7. 비가교 산소결함의 스핀밀도를 감소시키고, 또한 과산화 라디칼의 스핀밀도를 증가시키도록 상기 유리부분에 중수소를 확산시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1항에 기재의 싱글모드광파이버의 제조방법.
  8. 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역을 가진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서,
    상기 유리부분에는 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 상기 유리부분은 대략 125㎛의 외경을 가지고, 또한 상기 유리부분의 MFD영역에 포함된 비가교 산화결함의 밀도는 MFD영역 외측에 위치한 상기 클래드영역에 포함된 비가교 산소결함의 밀도보다 낮은 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유리부분의 중심으로부터 반경 25㎛의 영역에 포함된 비가교 산소결함의 밀도는, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도에 대하여1×1013spins/g이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 클래드영역의 염소농도는 1,OOOppm 이상인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 유리부분에 포함된 상자성 결함 Si-E'의 밀도는, 전자스핀공명법에 의해 측정된 스핀밀도에 대하여 5×1013spins/g이상인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  12. 제 8항에 있어서, 실온하에 1기압의 수소가스에 노출시킨 후에 상기 유리부분으로 확산된 수소분자에 의해 초래된 손실증가 이외의 손실증가는, 1.38㎛ 내지 1.42㎛의 파장범위에서 0.1dB/km이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  13. 실리카계 유리로 형성되고, 중심코어와 클래드영역을 가진 유리부분을 포함한 싱글모드광파이버에 있어서,
    상기 유리부분에는 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 상기 유리부분은 대략 125㎛의 외경을 가지고, 또한 레일리산란선과 라만산란선 사이의 차이를 측정함으로써 얻은, 유리의 3원환구조를 표시한 결함선과 4원환구조를 표시한 결함선과의 비율에 의해 얻은 가상온도가 1,20O℃이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  14. 제 13항에 있어서, 실온하에 1기압의 수소가스에 노출한 후에 상기 유리부분에 확산된 수소분자에 의해 초래된 손실증가 이외의 손실증가는, 1.38㎛ 내지 1.42㎛의 파장범위에서 0.05dB/km이하인 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버.
  15. 실리카계 유리로 형성되고 중심코어와 클래드영역을 가진 유리부분을 포함한, 싱글모드광파이버를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 싱글모드광파이버는, 상기 유리부분에는 Ge 및 F로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종이 첨가되고, 또한 상기 유리부분이 대략 125㎛의 외경을 가지고,
    싱글모드광파이버의 제조방법은,
    광파이버모재를 용해하기 위하여 광파이버모재를 가열하는 공정과;
    상기 용해된 광파이버모재로부터 광파이버를 드로잉하는 공정과;
    모재직경의 90%에서 모재직경의 5%로 직경이 감소된 메니스커스부분으로부터 개시하여, 드로잉된 광파이버가 1,200℃의 온도를 가진 부분까지, 상기 드로잉된 광파이버를 연속해서 1,000 내지 3,000℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 공정과
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 광파이버모재는 화염가수분해법에 의해 얻은 실리카계 글래스수트(glass soot)이고, 또한 상기 수트는 실질적으로 산소를 포함하지 않는 조건하에서 소결되는 것을 특징으로 하는 싱글모드광파이버의 제조방법.
  17. 제 1히터를 포함하고, 광파이버모재를 가열하는 가열로와;
    상기 가열로내에서 용해된 상기 광파이버모재로부터 광파이버를 드로잉하는 기구와
    를 포함하는 광파이버를 제조하는 장치에 있어서,
    L1(mm) 〉 B × B /300
    의 부등식(여기서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타냄)을 만족하는 길이 L1를 가진 하부통은 상기 가열로의 하단부에 접촉하여 배치되고, 또한 가열노내에서 용해된 모재의 직경이 모재직경의 90%에서 모재직경의 5%로 감소된 드로잉된 모재의 메니스커스부분이, "A×5"(여기서, A가 모재의 직경(mm)을 나타냄)이상의 길이를 가지도록 상기 하부통내에서 광파이버가 연속적으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 광파이버의 제조장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 가열로내부로부터 인출된 광파이버를 가열하는 제 2히터가 상기 하부통내에 배치되고, 또한 상기 제 2히터의 길이 L2는,
    L2(mm) 〉 C × B /200
    의 부등식(B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타내고, 또한 C는 광파이버모재의 직경(mm)을 나타냄)을 만족하는것을 특징으로 하는 광파이버의 제조장치.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 제 1히터의 상단부와 상기 가열로 상단부 사이의 거리 L3및 상기 제 1히터의 하단부와 상기 가열로의 하단부 사이의 거리 L4는,
    L3〉 C × B/200
    L4〉 C × B/200
    의 부등식(여기서, B는 광파이버의 드로잉속도(m/min)를 나타내고, C는 광파이버모재의 직경(mm)을 나타냄)을 만족하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 제조장치.
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