KR20030083210A - 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치에 있어서, 상기 실리카 튜브의 길이방향을 따라 형성된 관통홀에 삽입되는 테프론 반사기와; 상기 실리카 튜브의 외주면에서 상기 실리카 튜브의 수산화기 함량을 측정하기 위한 광을 조사하고, 상기 테프론 반사기에 의해 반사된 광을 다시 입력받아 전달하는 프로브와; 상기 프로브로부터 전달되는 반사광의 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치를 개시한다. 상기와 같이 구성된 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치는 상기 프로브를 실리카 튜브의 외주면에서 실리카 튜브의 길이 방향 및 원주 방향으로 이동시켜, 실리카 튜브의 수산화기 함량 분포를 입체적으로 측정할 수 있게 되므로써 실리카 튜브의 품질 판정을 위한 충분한 자료를 확보할 수 있으므로, 실리카 튜브, 결과적으로는 광섬유의 품질 향상에 기여하게 되었으며, 공정 조건에 따른 실리카 튜브의 품질 분석을 실시하므로써 공정 개선에 이용할 수 있게 되었다.

Description

분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치{OH CONTENTS INSPECTION DEVICE OF SILICA TUBE USING SPECTROMETRY METHOD}

본 발명은 광섬유 모재 제조를 위한 실리카 글래스에 관한 것으로서, 특히 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치에 관한 것이다.

통상적으로 실리카 글래스(silica glass)는 투명하고, 화학적으로 불활성이면서 열적 안정성, 강도 등의 특성이 우수하고, 열팽창률이 낮은 편이다. 이러한 우수한 특성으로 인하여 실리카 글래스는 광섬유 모재로 유용하게 사용된다.

일반적인 광섬유는 소정의 굴절율을 갖는 내부의 코어(core)와, 코어보다 굴절율이 낮으면서 입사된 빛의 전반사가 이루어지게 하는 클래딩(cladding)으로 구성된다. 이러한 광섬유를 제조하기 위해서는 광섬유 모재 제조공정과, 제조된 광섬유 모재를 한가닥의 광섬유로 뽑아내는 광섬유 인출공정(drawing process)으로 이루어진다. 이어서 인출된 광섬유는 피복되어 한가닥의 광섬유 케이블로 제작된다.

한편, 제조된 광섬유 모재에서 광섬유를 인출하기 위하여 오버 클래딩(over-cladding) 또는 오버 자케팅(over-jacketting) 공정이 수행된다. 즉, 제조된 1차 광섬유 모재를 실리카 튜브에 삽입하고, 오버클래딩 공정 또는 오버자케팅 공정을 수행하여 대구경의 2차 광섬유 모재를 완성하게 된다. 이때, 발연 실리카(fumed silica)를 이용하여 실리카 튜브를 제조하는 방법으로는 화학기상 증착법 또는 솔-젤 공법이 널리 사용되고 있다. 이 중, 화학기상증착법은 기상 반응에 의하여 고체인 실리카 튜브를 제조하기 때문에 생산성이 낮고, 제조 온도가 고온에 이르는 고온공정일 뿐만 아니라, 고가의 제조장비를 사용해야 함으로서, 제조비용이 상승되는 문제점이 발생된다. 이에 비해 솔-젤 공법은 액상공정으로서 생산성이 높고, 제품의 조성을 자유롭게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 공정이 전반적으로 저온에서 이루어지므로 경제성이 매우 높은 방법이다. 그리고, 솔-젤 공법은 출발물질에서부터 고순도의 물질을 사용함으로서 고순도의 실리카 튜브 제조시에 매우 유용한 방법이다.

한편, 광통신망 구성에서 통신 선로를 제공하는 광섬유는 여러 가지 원인에 의해 전송 손실을 일으키는데, 그 중에서도 광섬유 모재 제조 과정에서 1차 광섬유 모재 및 실리카 튜브 내에 함유되는 수산화기(OH-기)는 파장이 1.3㎛ 대인 파장의 광신호를 흡수하여 광통신망의 전송 손실을 야기하거나, 광섬유 모재 제조 과정 중에 기포를 발생시켜 석영계 광섬유의 기계적인 인장강도를 저하시켜 광섬유의 내구성을 떨어뜨림으로써 광섬유의 수명을 저하시킨다.

따라서, 광섬유 모재 제조 과정에서 광섬유 모재의 수산화기 함량은, 제조되는 광섬유의 품질을 평가하는 주된 요인이 되었으며, 광섬유 모재의 수산화기 함량을 측정하기 위한 노력이 지속되고 있다.

그러나, 종래의 이러한 광섬유 모재의 수산화기 함량 측정은 제조된 광섬유 모재의 조각 시편을 표본으로 채취하여, 채취된 표본 내의 수산화기 함량으로부터 광섬유 모재 전체의 수산화기 함량을 추정하는 방식이 대부분이며, 이는 광섬유 모재의 전체적인 수산화기 함량을 측정하기에는 무리가 있고, 더욱이, 채취된 표본 내의 수산화기 함량으로부터 광섬유 모재 전체의 수산화기 함량을 측정하는 방식은 광섬유 모재 전체적으로 균일한 성분 분포를 전제로 하지만, 실제로 제작되는 광섬유 모재의 성분 분포는 불균일 할 수 있으며, 따라서, 종래의 방법으로 측정된 광섬유 모재의 수산화기 함량 측정치는 광섬유 모재의 품질을 평가할 수 있는 기준을 제시하지 못한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 광섬유 모재, 특히 실리카 튜브의 수산화기 함량의 입체적인 측정 및 그를 통한 실리카 튜브의 품질 평가 기준을 제시할 수 있는 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치에 있어서, 상기 실리카 튜브의 길이방향을 따라 형성된 관통홀에 삽입되는 테프론 반사기와; 상기 실리카 튜브의 외주면에서 상기 실리카 튜브의 수산화기 함량을 측정하기 위한 광을 조사하고, 상기 테프론 반사기에 의해 반사된 광을 다시 입력받아 전달하는 프로브와; 상기 프로브로부터 전달되는 반사광의 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치를 개시한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 수산화기 함량 측정 장치 11a : 실리카 튜브

11b : 테프론 반사기 13 : 프로브

15 : 분광 분석기 17 : 데이터 처리 장치

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리카 튜브(11a)의 수산화기 함량 측정 장치(10)를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리카 튜브(11a)의 수산화기 함량 측정 장치(10)는 테프론 반사기(11b)와, 프로브(13)와, 스펙트럼 분석기(15)와 데이터 처리 장치(17)를 포함한다.

상기 테프론 반사기(11b)는 실리카 튜브(11a)의 관통홀에 삽입되어 상기 프로브(13)를 통해 입사되는 광을 반사시키게 된다.

상기 프로브(13)는 수산화기 함량 측정을 위한 광을 상기 실리카 튜브(11a)에 입사시키며, 입사광이 상기 테프론 반사기(11b)에 의해 다시 반사되는 광을 입력받아 상기 스펙트럼 분석기(15)에 전달하게 된다. 참조부호 C는 상기 프로브(13)의해 입사되고, 다시 반사되어 상기 프로브(13)로 재입력되는 광의 진행 경로를 의미한다. 이 때, 상기 입사광은 상기 실리카 튜브(11a)의 길이 방향(A)에 수직이며, 상기 실리카 튜브(11a)의 길이 방향(A)에 수직인 단면의 중심을 향하게 입사되어야만 상기 테프론 반사기(11b)에 의해 반사된 광이 다시 상기 프로브(13)로 입력될 것이다. 상기 프로브(13)로부터 입사되는 광의 파장은 상기 실리카 튜브(11a)를 이용해 제조될 광섬유를 통해 전송될 광신호의 파장과 같아야 할 것이다. 예를 들어, 상기 실리카 튜브(11a)를 이용해 제조된 광섬유가 1.3㎛의 파장을 가지는 광신호를 전송하게 된다면, 상기 프로브(13)로부터 상기 실리카 튜브(11a)로 입사되는 광의 파장 역시 1.3㎛이어야만 상기 실리카 튜브(11a)의 품질을 적절하게 판정할 수 있을 것이다.

또한, 상기 프로브(13)는 상기 실리카 튜브(11a)의 길이 방향(A) 및 원주 방향(B)을 이동하면서 수산화기 측정을 위한 광을 입사시키고, 상기 테프론 반사기(11b)에 의해 반사된 광을 입력받게 되어, 상기 실리카 튜브(11b)의 전체적인 수산화기 함량을 측정하게 된다.

상기 테프론 반사기(11b)에 의해 반사되어 상기 프로브(13)로 다시 입력된 광은 스펙트럼 분석기(15)에 전달된다. 상기 프로브(13)에 의해 입사된 광은 상기 실리카 튜브(11a)를 진행하여 상기 테프론 반사기(11b)에 의해 반사되며, 다시 상기 프로브(13)로 입력되는 과정에서, 상기 실리카 튜브(11a) 내에 함유된 수산화기의 양에 따라 상기 프로브(13)에 재입력되는 광은 입사광에 비해 왜곡된 스펙트럼을 나타낼 것이다. 상기 스펙트럼 분석기(15)는 반사광의 스펙트럼을 분석하여 데이터 처리 장치(17)로 전달하게 된다.

상기 데이터 처리 장치(17)는 처음 상기 프로브(13)에 의해 상기 실리카 튜브(11a)로 입사된 광과 상기 프로브(13)로 다시 입력되는 반사광의 스펙트럼을 분석한 결과를 이용하여 상기 실리카 튜브(11a) 내의 수산화기 함량을 검출하게 된다.

상기와 같이 구성된 실리카 튜브(11a)의 수산화기 함량 측정 장치(10)는 상기 프로브(13)를 상기 실리카 튜브(11a)의 길이 방향(A) 및 원주 방향(B)을 따라 이동하면서 상기 실리카 튜브(11a)의 위치별로 성분 분포, 특히 수산화기의 함량 분포를 측정할 수 있게 되었다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치는 실리카 튜브의 외주면에서 수산화기 함량을 측정하기 위한 광을 입사시켜, 입사된 광을 실리카 튜브 내에 삽입된 반사기를 이용하여 반사시키고, 반사된 광을 다시 입력받아 분광분석을 실시하므로써 실리카 튜브 내의 수산화기 함량을 측정하는 장치로서, 실리카 튜브 내에 삽입되는 반사기로서 테프론 반사기를 이용하고, 프로브를 이용하여 수산화기 함량 측정을 위한 광을 입사시키고 반사기로부터 반사된 광을 재입력 받으며, 프로브는 실리카 튜브의 외주면에서 실리카 튜브의 길이 방향 및 원주 방향으로 이동을 하므로써, 실리카 튜브의 수산화기 함량 분포를 입체적으로 측정할 수 있게 되었다. 실리카 튜브의 수산화기 함량 분포를 입체적으로 측정하므로써 실리카 튜브의 품질 판정을 위한 충분한 자료를 확보할 수 있으므로, 실리카 튜브, 결과적으로는 광섬유의 품질 향상에 기여하게 되었으며, 공정 조건에 따른 실리카 튜브의 품질 분석을 실시하므로써 공정 개선에 이용할 수 있게 되었다.

Claims (4)

1. 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치에 있어서,

   상기 실리카 튜브의 길이방향을 따라 형성된 관통홀에 삽입되는 테프론 반사기와;

   상기 실리카 튜브의 외주면에서 상기 실리카 튜브의 수산화기 함량을 측정하기 위한 광을 조사하고, 상기 테프론 반사기에 의해 반사된 광을 다시 입력받아 전달하는 프로브와;

   상기 프로브로부터 전달되는 반사광의 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함함을 특징으로 하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 프로브는 상기 실리카 튜브의 길이 방향 및 원주 방향으로 이동하면서 상기 실리카 튜브의 수산화기 함량을 측정하기 위한 광을 조사하고, 상기 테프론 반사기에 의해 반사된 광을 다시 입력받음을 특징으로 하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 분석기에서 분석된 데이터를 기반으로 상기 실리카 튜브의 수산화기 함량을 검출하는 데이터 처리 장치를 더 포함함을 특징으로 하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정 장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 프로브에 의해 조사되는 광의 파장은 상기 실리카 튜브에 의해 제조된 광섬유를 통해 전송될 광신호의 파장과 동일함을 특징으로 하는 분광분석법을 이용한 실리카 튜브의 수산화기 함량 측정장치.