KR20040034595A - 희토류-도프된 광섬유의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MCVD 기술 및 용액 도핑방법을 조합함으로써 희토류-도프된 프리폼 및 광섬유의 개선된 제조방법을 제공한다. 상기 방법은, 매칭되거나 또는 오목해진 클래드 구조를 실리카 유리 기판 튜브 내부에 개발하는 단계, 그 다음 용액도핑 및 코어의 형성을 위해 GeO2및 P2O5를 함유한 비소결된 미립자층을 증착하는 단계로서, 이는 무한 비율로 AlCl3/Al(NO3)3같은 코도판트를 함유한 RE-염의 알콜/수성 용액에 상기 다공성 그을음층을 적셔지게 함으로써 수행되는 단계, 상기 그을음의 다공성, 디핑 기간, 용액의 세기 및 코도판트의 비율을 조절하여 코어의 원하는 RE 이온농도를 성취하고 코어-클래드 바운더리 결함을 최소화하는 단계, 다공성 적층물을 함유한 RE의 건조, 산화, 탈수소화 및 소결공정 및 고온에서 붕괴공정을 수행하여 프리폼을 생산하고 적절한 크기의 실리카 튜브로 오버클래딩하고 광섬유인출하여 광섬유를 생산하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

희토류-도프된 광섬유의 제조방법{A process for making rare earth doped optical fibre}
희토류(Rare-earth:RE)도프된 광섬유는 증폭기, 광 레이저 및 센서를 포함한 다수의 응용분야에 큰 가능성을 보여주고 잇다. 희토류 산화물은 광섬유와 같은 활성물질의 코어에 도핑된다. 지속적인 증폭은 다양한 희토류의 조합으로 여러 파장에서 보여지고 있지만, 통신분야에서 어븀-도프된 광섬유 (EDF)는 동작 파장이 세번째 낮은 손실의 광학 윈도우에 필적되기 때문에 가장 중요한 것으로 남아있다.
어븀-도프된 광증폭기 (EDFA)는 대략 1.53μm 저손실 윈도우에서 동작하며, 고용량 통신 시스템에서 현재 중요한 역할을 수행하고 있다. 이것은 변조형태와는 무관하게 직접 광신호를 증폭할 수 있다. 광전자 리피터(repeater)는 이들 시스템에 오랜동안 이용되고 있으며, 불연속 파장에서 신호를 증폭해야 하는 한계를 갖는 3R 장치이다. EDFA는 단일 광섬유에서 동시 광학 채널을 증폭하는 기능을 가지고 있으며, 이는 Gb/s 내지 Tb/s 범위의 장거리 전송 시스템의 대역을 증가시키는 가능성과 함께 WDM (Wavelength division multiplexiing) 기술의 구현을 가능케하고 있다. 따라서, 상기 EDFA는 고이득, 큰 대역, 저잡음, 편광 비감광성 이득, 실제감소된 누화 문제 및 낮은 삽입 손실을 동작 파장에서 보여주고 있다. 장래의 고용량 광 네트워크와 전송 시스템의 성공여부는 효율적인 EDFA의 개발에 크게 좌우된다.
참조문헌 Townsend J.E., Poole S.B.와 Pyane D.N.,Electronics Letters, Vol. 23 (1987)p329, "Solution-doping technique for fabricatioin of rare-earth-doped opticalfibre"에서는 MCVD 공정을 이용하여 스텝 인덱스 프로파일과 원하는 코어-클래드 구조를 갖는 프리폼을 제조하는 한편, 용액 도핑을 채택하여 활성 이온과 결합시키고 있다. 이러한 공정에 포함된 단계는 다음과 같다:
i.P2O5및 F이 도핑된 종래의 클래딩을 고 실리카 유리 기판 튜브내에 증착하여 매칭된 클래드(clad) 또는 오목해진 클래드 형태구조를 개발한다.
ii.GeO2등의 인덱스-증가 도판트를 함유한 소정 성분의 코어층은 저온에서 증착되어 비소결된 다공성 그을음을 형성한다.
iii.증착물을 갖는 튜브는 최대 1시간까지 도판트 전구체의 수성용액(대표적 농도 0.1M)에 담근다. 어떠한 가용성 형태의 도판트 이온도 희토류 할로겐화물이 대부분 이용되더라도 용액 제법에 적합하다.
iv.담그는 단계 이후에, 튜브는 아세톤으로 헹굼을 하고 선반상에 다시 탑재된다.
v. RE를 함유한 코어층은 탈수소화되고 소결되어 깨끗한 유리층을 생성한다. 탈수소화는 염소를 이용함으로써 600˚C 온도에서 수행된다. OH-기의 레벨은건조시간이 30분을 초과한다면 5:2의 Cl2/O2비율을 이용하여 1 ppm이하로 감소된다.
vi.일반적인 방식으로 붕괴하여 프리폼이라 불리는 고체 유리 봉을 생성한다.
vii.광섬유 인출은 종래와 동일하다.
참조문헌 DiGiovanni D.J., SPIE Vol. 1373 (1990) p-2 "Fabrication of rare-earth-doped optical fibre"에서는, 다공성 코어층을 갖는 기판 튜브는 바람직한 RE 이온의 질산염 또는 염화물을 함유한 수성 또는 알콜 용액에 적신다. 상기 튜브는 당겨지고, 건조되며 선반에 다시 탑재된다. 탈수소화는 1시간동안 대략 900˚C 온도에서 튜브를 통해 건조 염소를 흘려 수행한다. 탈수소화 단계 후, 상기 층은 소결되고 상기 튜브는 붕괴되어 광섬유로 인출된다.
또 다른 참조문헌 Ainslie B.J., Craig S.P., Davey S.T., 및 Wakefield B., Material Letters, Vol. 6, (1998) p-139, "The fabrication, assessment and optical properties of high-concentration Nd3+및 Er3+도프된 실리카 기초 광섬유"에서는, 고농도의 Nd3+및 Er3+로 도프된 Al2O3- P2O5- SiO2호스트 유리에 기초한 광섬유는 용액방법에 의해 제조되고 정량된다. 클래딩층의 증착 후, P2O5도프된 실리카 그을음은 저온에서 증착된다. 제조된 튜브는 1 시간동안 1 M Al(NO3)3+ 여러 농도의 ErCl3 그리고 NdCl3의 알콜 용액에 적신다. 상기 튜브는 결국 건조하게부풀려지고 붕괴되어 일반적인 방식으로 프리폼을 제조한다. Al 은 클러스터링 효과 없이 코어 중심에서 높은 RE 농도를 생성하는데 있어 중요한 성분으로 일컬어지고 있다. 추가로 공개된 것은 Al 및 RE 프로파일은 RE 이온의 휘발성을 지연시키는 어떤 방식으로 함께 로킹(lock)된다는 것이다. 코어 중심에서의 디핑은 P 및 GeO2양쪽에서 관찰된다.
참조문헌 미국특허 제 5,005,175 호 (1991) by Desuvire et al., "Erbium doped fibre amplifier"에서는, 광증폭기용 광섬유가 코어에 어븀으로 도프된 단일 모드 광섬유를 포함하고 있으며, 상기 코어는 RE 이온의 분포 프로파일을 가지며, 그 반경이 1.9μm 이하인 반면 펌프신호의 모드의 반경은 3μm 를 초과한다. 광섬유의 NA (Numerical Aperture)는 0.2 내지 0.35에서 변화하며, 코어는 Al과 Ge 산화물 두가지로 도프되어 효율을 증가시킨다. Er 도프된 코어 영역의 반경이 광섬유의 펌프 모드의 반경과 동일하거나 또는 그 보다 작으며, 코어 횡단면에서의 어븀 각각의 원자는 실제 동일한 레벨의 펌프모드의 높은 세기 부분에 노출된다는 것이 클레임되어 있다. 그러한 디자인을 갖는 광섬유에서는, 종래의 Er 도프된 광증폭기에 비해 이득은 증가되고 한계치(threshold)는 낮아지는 것으로 보고되고 있으며, 상기 종래의 Er 도프된 광증폭기는 Er 도프된 코어의 반경이 펌프 모드의 반경에 비해 커서 코어 모서리에서의 어븀 원자는 펌프 광자의 충분한 흐름을 보지 못하고 순이득을 산출한다.
미국특허 제 5,491,581 호 (1996) by G.S. Roba, "Rare earth doped opticalfibre amplifiers"에 따르면, 코어내에 높은 농도의 게르마늄이 이용되어 광섬유의 NA를 증가시키며, 이는 점성 및 열 팽창 계수의 차이로 인해 코어-클래드 인터페이스에서 잔류 스트레스를 발생시키는 원인이 되고 있다. 반대로, 잔류 스트레스는 광섬유의 백그라운드 손실에 있어 바람직하지 않은 증가를 초래하는 것으로 판명되고 있다.
미국특허 제 5,778,129 호 (1998) by Shukunami et. al., "Doped optical fibre having core and clad structure are used for increasing the amplification band of an optical amplifier using the opticalfibre"에 따르면, 다공성 코어층은 MCVD 공정에 의해 석영 튜브안쪽에 클래딩을 진행시킨 후에 증착되고, 용액 도핑법을 이용하여 Er 을 활성이온으로서 다공성 코어 안에 주입시킨 후 프리폼을 제조하기 위해 유리화 및 붕괴를 진행한다. 또한, 용액은 Al과 함께 코어의 공동 도핑을 위해 Al, 즉 염화물의 화합물을 함유하고 있어 증폭 대역을 팽창시킨다. Er 및 Al 도프된 유리는 코어의 제 1 영역을 구성한다. 이는 코어의 제 2 및 제 3 영역이 둘러싸고 있다. 상기 제 3 영역은 Ge 을 함유하고 있어 굴절율을 증가시킨다. 상기 제 2 영역은 제 1 및 제 3 영역 보다 낮은 불순물 농도와 결과적으로는 낮은 RI를 또한 가지고 있다. 상기 제 2 영역은 활성 도판트의 확산을 방지하는 배리어로서 기능한다.
참조문헌 미국특허 제 5,474,588 호 (1995) by Tanaka, D. et.al., "Solution doping of a silica with erbium, aluminum and phosphorous to form an optical fibre"에서는 Er 도프된 실리카의 제조방법이 설명되어 있으며, 상기 제조방법은, 실리카 유리 그을음을 씨드 봉 (VAD 장치)상에 증착하여 다공성 그을음 프리폼을 형성하는 단계, 상기 프리폼을 어븀 화합물, 알루미늄 화합물 및 인 함유 에스테르를 함유한 에탄올 용액에 담그는 단계, 및 상기 프리폼을 데시케이트하여 Er, Al, 및 P 함유 그을음 프리폼을 형성하는 단계를 포함하고 있다. 상기 데이케이트는 24-240 시간동안 60˚C - 70˚C 온도에서, 질소가스 또는 불활성 가스 분위기에서 수행된다. 이러한 데시케이트(desiccate) 그을음 프리폼은 2.5 - 3.5 시간동안 950˚C - 1050˚C 온도에서 0.25 내지 0.35% 염소가스를 함유한 헬륨 가스 분위기에서 가열 및 탈수소화되며, 추가로 3-5시간동안 1400˚C - 1600˚C 온도에서 가열시켜 투명하게 하여 어븀-도프된 유리 프리폼을 형성한다. 프리폼 형성공정에서 AlCl3의 분리는 인이 존재함으로 인해 억제되고, 그결과 Al 이온의 도핑 농도는 고레벨(>3 wt%)으로 설정될 수 있다. 도판트 농도와 Er, Al 및 P 이온의 성분비는 세로방향 뿐만 아니라 방사상으로 매우 정확하게 그리고 유사하게 클레임되어 있다.
상술한 공정의 몇가지 문제점은 다음과 같다:
1.스텝형상의 RE 분포 프로파일은 코어에서 얻어져 펌프신호와 RE 이온 사이에 열등한 오버랩을 초래하여 펌프 효율을 저하시킨다.
2.스텝형상의 RE 분포는 코어의 높은 NA (Numerical Aperture) 또는 중심 영역(즉, 전체 코어 영역의 50%)에의 RE 한정을 요구하여 펌프 효율을 증가시키고 이는 또한 다음 문제를 야기시킨다.
i)코어의 선택부분에만 수행되는 RE의 도핑은 상당히 어렵고 증착, 용액 도핑, 건조 및 소결등의 여러단계의 공정동안 공정 파라미터에 대한 방법의 민감함으로 인해 공정의 반복성에 영향을 끼치게 된다.
ii)광섬유의 NA 증가와 더불어 코어 영역을 감소시키는 경우에는 높은 농도의 게르마늄이 작은 코어에 필요하고, 이는 소결 & 붕괴공정 동안의 증발로 인해 중심에서의 디핑 형성의 가능성을 증가시킨다.
iii)높은 NA (>0.20)를 갖는 프리폼에 대해, 코어에서의 높은 농도의 게르마늄은 유리의 점성을 낮추고 공정을 특히, 다공성 그을음 층 증착 및 소결 단계동안 온도에 매우 민감하게 한다.
iv)다공성 그을음 증착 동안 온도에 대한 민감도 증가는 튜브의 길이에 따른 성분 및 그을음 밀도의 변화를 초래한다.
v)코어에서의 높은 농도의 게르마늄은 코어-클래드 인터페이스에서 점성 및 열팽창계수의 차이로 인해 잔류 스트레스의 발생을 초래한다. 잔류 스트레스는 광섬유의 백그라운드 손실에 있어 바람직하지 않은 증가를 초래한다.
vi)잔류 스트레스는 편광모드분산(PMD)을 도입하는 것으로 판단되며, 이는 펄스 광범화를 포함한 심각한 용량 손상을 초래한다. 소정 파장에서의 PMD 의 크기는 안정적이지 못하기 때문에, 수동적 보상은 불가능하게 된다.
3.그을음 층을 함유한 RE 염화물의 탈수소화 및 소결공정은 중요한데, 그 이유는 상기 염화물이 기상에 의해 그리고 또한 코어내에 존재하는 GeO2뿐만 아니라 도판트 염의 확산에 의해 성분을 변화시키기 때문이다.
(본 발명의 목적}
본 발명의 주요 목적은 앞서 설명한 문제점을 해결하기 위한 희토류-도프된 광섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 RE, 더욱 특정하면 중심부에서 최대 농도를 갖는 광섬유에서 펌프광 세기 분포에 유사한 도핑영역의 어븀의 제어분포를 처리하여 둘 사이의 오버랩을 상당히 향상시키는 광섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 펌프광이 코어내의 RE 이온의 분포 반경과 동일하거나 또는 그 보다 큰 분포 반경을 구비하여 모든 활성이온이 펌프광에 노출되는 가능성을 증가시켜 결국 광섬유의 광 변환효율을 증가시키는 광섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코어의 방사상 방향에 다른 가우시안 RE 분포 프로파일을 조절하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 0.20 에만 가까운 NA 값에 대해 광섬유에서 높은 광이득을 성취하여 코어 및 클래딩 유리 사이의 성분에서의 다양한 변화를 방지함으로써 잔류 스트레스 및 PMD 같은 문제를 제거하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 쪼개짐이 용이하도록 신호전송 광섬유와 크게 다르지 않은 모드 필드 직경과 NA를 갖는 입력신호의 증폭에 적합한 어븀-도프된 광섬유를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 건조 및 소결공정 동안 RE 염의 증발로 인해 미립자 코어층의 성분에 있어 변화 가능성을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광섬유에서 원하는 NA를 성취하는데 필요한 게르마늄 할로겐화물의 양을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광섬유의 NA를 0.10 내지 0.30 범위에서 변화시켜 50 내지 6000 ppm 사이의 코어의 RE 농도와 더불어 도핑 영역의 RE 분포 프로파일의 변화를 유지함으로써 다른 용도로 증폭기, 광섬유레이저 및 센서등의 응용분야에 적합한 광섬유를 생산하는 것이다.
(본 발명의 요약)
본 발명의 신규성은, RE 염의 증발을 최소화하고 또한 다음의 열처리에 기인한 희토류 이온의 확산을 방지함으로써 붕괴된 프리폼에서 RE 이온의 농도 프로파일을 조절하는데 있다. 이러한 목적을 성취하기 위한 최적의 그을음 밀도는 증착 후 0.3 내지 0.5 사이인 것으로 평가된다. 본 발명의 단계에서는 산화물이 할로겐염/질산염에 비해 매우 높은 녹는점을 가짐에 따라 내부의 산화분위기를 유지하는 고온으로 튜브를 점차로 가열하여 다음 공정 동안 RE의 증발 가능성을 최소화함으로써 RE 염을 산화물로 변형시킨다. 이러한 단계는 또한 다공성 층 내부에 포획된 용매를 제거하는데 조력한다. 또한 본 발명의 단계에서는 소결 온도 및 그 이상 까지 50 내지 200℃ 의 단계로 다공성 층을 함유한 RE의 온도를 증가시켜 RE 이온을 그 원하는 장소에서 소결하고 나아가 고정시키는 것을 포함한다. 상기 단계들에서는 상기 호스트 유리 성분과 상기 코어층의 Er/Al 농도에 좌우될 것이다. 용액에서 코어 층으로의 RE의 결합 효율은 상당히 증가하여 공정을 더욱 효율적이고 경제적이게 한다. 코어의 가로 방향에 따른 RE 분포는 다공성 그을음층의 밀도, 디핑 기간 그리고 산화, 소결 및 붕괴 공정동안의 공정 조건에 좌우될 것이다.
산소 및 헬륨의 첨가와 더불어 GeO2풍부한 분위기에서 다공성 코어층의 소결은 또 다른 본 발명의 공정 단계로서, 원하는 NA를 이루는데 필요한 GeCl4의 양을 감소시키고 공정의 경제성을 추가한다. 200 내지 1400℃ 사이의 온도에서, 소결공정 동안, 순수 GeCl4는 유입 산소에 공급되여 그 양은 광섬유에서 요구되는 NA에 따라 좌우된다. 소결공정은 깨끗한 유리층이 형성될 때 까지 온도를 점차로 증가시킴으로써 연속적으로 수행된다.
본 발명은 희토류-도프된 광섬유의 제조방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 희토류-도프된 광섬유의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법에서는 P2O5및 F-도프된 합성 클래딩을 실리카 유리 기판 튜브내에 증착하여 매칭되거나 또는 오목한 클래드 타입 구조를 얻는 단계;
비소결된 미립자층을 1200 - 1400℃의 튜브 표면 온도에서 증착하여 코어를 형성하는 단계;
상기 각각의 미립자층에서 P2O5및 GeO2농도를 0.5 내지 5.0 mol% 내지 3.0내지 25.0 mol%범위로 유지하여 F-도프된 클래딩 및 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 얻는 단계;
상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 0.002M 내지 0.25M 의 농도범위의 RE 염을 함유한 용액에 0.05M 내지 1.25M 의 농도범위의 알루미늄 염과 함께 또는 이를 제외한 용액에 1 내지 2 시간 동안 담그는 단계;
상기 용액을 10-50 cc/min의 범위의 비율로 배수하는 단계;
상기 다공성 층을 건조 질소 또는 다른 불활성 가스가 상기 튜브를 통해 흐르게 하여 건조시키는 단계;
상기 튜브를 600 - 1100℃ 온도범위에서 산소의 존재하에서 점차로 가열하는 단계;
상기 튜브의 코어층을 대략 800 - 1200℃ 온도범위와 과잉 Cl2의 존재하에서 탈수소화하는 단계;
상기 코어층을 산소 및 헬륨의 혼합분위기에서 1400 내지 1900℃ 온도범위에서 소결하는 단계;
상기 튜브를 일반적 방식에 의해 2000 - 2300℃ 온도범위에서 붕괴시켜 프리폼을 얻는 단계;
상기 프리폼을 실리카 튜브로 오버클래딩하는 단계; 및
상기 프리폼으로 부터 종래 방법으로 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 구성된다.
추가로, 본 발명은 희토류-도프된 광섬유의 제조방법을 제공하며, 상기 제조방법에서는, P2O5및 F-도프된 합성 클래딩을 실리카 유리 기판 튜브내에 증착하여 매칭되거나 또는 오목한 클래드 타입 구조를 얻는 단계;
비소결된 미립자층을 1200 - 1350℃의 튜브 표면 온도에서 증착하여 코어를 형성하는 단계;
상기 각각의 미립자층에서 P2O5및 GeO2농도를 0.5 내지 3.5 mol% 내지 3.0 내지 20.0 mol%범위로 유지하여 F-도프된 클래딩 및 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 얻는 단계;
상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 0.004M 내지 0.20M 의 농도범위의 RE 염을 함유한 용액에 0.05M 내지 1.0M 의 농도범위의 알루미늄 염과 함께 또는 이를 제외한 용액에 1 내지 2 시간 동안 담그는 단계; 상기 용액을 10-30 cc/min의 범위의 비율로 배수하는 단계;
상기 다공성 층을 건조 질소 또는 다른 불활성 가스가 상기 튜브를 통해 흐르게 하여 건조시키는 단계;
상기 튜브를 700 - 1000℃ 온도범위에서 산소의 존재하에서 점차로 가열하는 단계;
상기 튜브의 코어층을 대략 800 - 1200℃ 온도범위와 과잉 Cl2의 존재하에서 탈수소화하는 단계;
상기 코어층을 산소 및 헬륨의 혼합분위기에서 1400 내지 1800℃ 온도범위에서 소결하는 단계;
상기 튜브를 일반적 방식에 의해 2000 - 2300℃ 온도범위에서 붕괴시켜 프리폼을 얻는 단계;
상기 프리폼을 실리카 튜브로 오버클래딩하는 단계; 및
상기 프리폼으로 부터 종래 방법으로 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 희토류-도프된 광섬유의 제조방법을 제공하며, 여기서 코어의 가로 방향에 따른 RE분포는, 다공성 그을음층의 밀도, 디핑 기간 그리고 산화, 소결 및 붕괴공정 동안의 공정조건으로서 상기 호스트 유리 성분과 상기 코어층의 RE/Al 농도에 좌우되는 공정조건을 조절함으로써 변화된다. 상기 광섬유의 NA는 도핑영역의 방사상 방향에 따른 RE분포 프로파일에 있어 변화와 함께 50 내지 6000ppm사이으 코어 RE농도를 유지하는 0.10 내지 0.30 사이에서 변화되어 증폭기, 광섬유레이저 및 센서등의 응용에 적합한 광섬유를 다른 용도로 생산한다.
본 발명의 한 실시예에서, 상기 다공성 그을음층의 이론적 상대평가 밀도는 0.30 내지 0.50 범위내에 있어 코어-클래드 인터페이스 결함을 방지하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 그을음 증착 동안 공급된 GeCl4는 원하는 NA를 성취하는데 필요한 것 보다 10 내지 30% 이하이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 펌프광은 코어에서 Er 이온의 분포반경과 동일하거나 또는 그 보다 큰 분포 반경을 가지고 있어 모든 활성 이온이 펌프광에노출되는 가능성을 증가시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서, 비교적 큰 이득은 0.20에 가까운 NA 값을 갖는 광섬유에서 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 이용된 RE 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 이용된 알루미늄 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 알루미늄 및 어븀 염을 위한 상기 용액은 알콜 및 물로 부터 선택된 용매를 이용하여 제조된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 코어층의 온도는 상기 성분 및 상기 코어층의 Al/RE 농도에 좌우되는 산화 및 소결공정동안 50 내지 200℃의 단계로 증가한다.
본 발명의 다른 실시예에서, O2및 He의 혼합물은 3:1 내지 9:1 의 범위내에 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 염소의 상기 소오스는 CCl4이며, He은 캐리어 가스로서 이용된다.
본 발명의 다른 실시예에서, Cl2:O2의 비율은 1.5:1 내지 3.5:1 범위내에 있는 반면, 탈수소화 기간은 1 내지 2 시간 사이에 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 다공성 코어층의 소결공정 동안, GeCl4은1200℃ 내지 1400℃ 의 온도를 유지하는 유입산소에 공급된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 광섬유의 NA는, 도핑영역에서의 Er 분포 프로파일의 변화에 따라 50 내지 6000 ppm 사이의 코어에서 Er 농도를 유지시키는 0.10 내지 0.30 범위에서 변화함으로써 다른 하나의 장치에 적합한 광섬유를 생산한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 장치는 광섬유가 이용되는 다른 용도의 증폭기, 광섬유 레이저 및 센서이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법에 이용된 코어의 방사상 방향에 따른 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법이며, 상기 제어방법은, 높은 실리카 유리 기판 튜브 내부에 P2O5및 F를 증착하여 매칭된 클래드 또는 오목해진 클래드 타입 구조를 형성하는 단계;
비소결 미립자층의 기정 성분을 1200 내지 1400℃온도에서 증착하여 코어를 형성하며, 코어의 P2O5및 GeO2레벨은 0.5 내지 5.0mol% 내지 3.0 내지 25.0 mol% 범위에서 각각 변화하며, 기상 GeCl4농도는 0.20의 원하는 NA를 성취하는데 요구된 것 보다 10 내지 30% 낮게 유지되는 단계;
상기 증착온도는 그을음의 원하는 다공성과 성부에 좌우하며, 0.3 내지 0.5의 이론적인 평가된 다공성은 디핑공정 후의 클러스터링 및 코어-클래드 인터페이스 결함을 방지하고 중심에서 최대 농도를 갖는 코어의 RE분포를 조절하는데 적합한 것으로 판명된 단계;
상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 알콜/수성 용액 RECl3/RE(NO3)3에 담그는 단계로서, 상기 용액의 세기는 0.002M 및 0.25M 사이에서 변화하며, 1 내지 2시간 동안 0.05M 내지 1.25M 농도범위에서 AlCl3/Al(NO3)3를 첨가하거나 이를 제외한 단계;
상기 용액을 10-50 cc/min의 범위의 비율로 천천히 배수하여 상기 다공성 그을음 물질에서, 특히 상기 튜브의 하단부에서의 불완전을 방지하는 단계;
건조 질소가 상기 튜브를 통과하게 하여 상기 다공성 층을 충분히 건조시키고 상기 튜브를 선반에 다시 탑재하는 단계;
600 내지 1100℃의 범위에서 (튜브 표면온도), O2+He 존재하에 미립자층을 함유한 RE/Al을 반복적으로 가열하는 단계로서, 상기 온도는 50 내지 200℃의 단계로 증가하여 상기 층에 존재하는 RE/Al 염화물/질산염을 대응 산화물로 산화시키며, O2& He의 비율은 3:1 내지 9:1 사이에서 변화하는 단계;
RE를 함유한 미립자 코어층은 800 내지 1200℃ 사이의 온도에서 과잉 염소의 존재하에 탈수소화되며, CCl4는 Cl2의 소오스 물질로서 이용되고 헬륨을 캐리어 가스로서 이용하여 공급되며, 이는 가벼운 가스로서 작은 구멍을 통해 확산하고 건조공정 동안 조력하며, Cl2:O2의 비율은 1.5:1 내지 3.5:1 범위에서 변화하는 동안 탈수소 기간은 1 내지 2 시간 범위인 단계;
다공성 코어층은 O2및 He 의 존재하에 소결되며, 이는 상기 튜브를 1900℃만큼 고온으로 가열하는 것이며, 상기 온도는 상술한 800 내지 1200℃ 사이의 건조온도로 부터 코어층의 RE/Al 농도 및 성분에 따라 50 내지 200℃의 단계로 점차적으로 증가되는 단계;
1200 내지 1400℃ 사이의 온도에서 소결공정 동안, 순수 GeCl4는 유입산소에 공급되어 게르마늄 결합을 촉진시키는 게르마늄 풍부 분위기에서 상기 다공성층의 소결공정을 수행하며, GeCl4의 유속비율과 통로의 갯수는 광섬유에서 원하는 NA에 좌우되며, GeCl4의 공급은 중단되고 소결공정은 깨끗한 층이 형성될 때 까지 온도를 점차적으로 증가시켜 연속적으로 수행되는 단계;
붕괴 공정은 고온(>2000℃)에서 버너의 3 내지 4개 통로에서 수ㅐㅎㅇ되어 프리폼이라 불리는 고체 유리 봉을 생산하는 단계;
상기 프리폼은 적절한 크기의 실리카 튜브로 오버클래딩되어 적절한 코어-클래드 크기를 최종 프리폼/섬유에서 얻는 단계; 및
광섬유를 상기 프리폼에서 인출하는 단계를 포함하여 구성된다.
(도면의 간단한 설명)
도 1 및 도 2는 광섬유 코어를 가로질러 Er 형광 분포를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다음의 실시예를 통해 추가로 설명되며, 이는 본 발명의 범위를 한정하는것으로 해석되지 않아야 한다.
(실시예 1)
●MCVD 공정에 의해 1855℃ 온도에서 F-도프된 클래딩을 증착한다.
●1290℃ 온도에서 비소결 코어를 증착한다. 시약액을 통하는 캐리어 가스 유체를 조절하여 SiO2= 90.2mol%, P2O5= 1.3mol% 및 GeO2= 8.5mol% 의 성분을 증착된 그을음 층에서 얻는다.
●증착층을 갖는 튜브를 0.025(M)ErCl3및 0.15(M)Al(NO3)29H2O을 함유한 용액에 1시간동안 디핑하고 천천히 용액에서 꺼낸다.
●질소 가스 유체가 튜브를 통해 10 분동안 흐르도록 유지하여 건조시킨다.
●725℃, 825℃ 및 950℃ 온도에서 산화시키되, 각 온도에서 버너의 두개 통로는 일정한 He/O2의 1:5 비율을 유지한다.
●탈수소화는 1010℃ 온도에서 Cl2:O2의 2.5:1 비율로 1시간 15분 동안 수행된다.
●온도는 1400℃ 온도까지 4단계로 증가된다. GeCl4첨가는 3개의 통로가 1200℃ 내지 1400℃ 사이의 온도에서 산소를 유입시킨 단계에서 수행된다. 상기 튜브를 추가로 가열하여 1650℃ 온도까지 단계적으로 온도를 증가시켜 다공성 그을음 층을 함유한 Er & Al의 소결을 완료한다. 소결공정 동안, O2및 He 유체는 4.5:1 비율을 갖는다.
●붕괴는 일반적인 방식으로 3단계로 수행된다.
●오버클래딩(overcladding)을 수행하여 코어:클래드 비율을 3.6:125 까지 감소시킨다. 광섬유에서 측정된 NA는 0.204 ± 0.01 이다.
●광섬유의 Er3+이온 농도는 950ppm이고, 코어 중심에서 최대 농도를 가지며, 명세서에 첨부된 도 1에 도시된 바와 같은 분포를 갖는다. 코어의 Er 분포는 형광 분광학(by Photonics Resource Facility, 60St. George Street, Suite No. 331, Toronto, Ontario, Canada M5S 1A7) 에 의해 광섬유부분에서 측정된다.
●광섬유는 35.4dB의 이득을 기록하였다. 상기 이득은 C-DOT, 39 Main Pusa Road, New Delhi - 110 005에서 그 측정장치를 이용하여 측정된다.
(실시예 2)
●MCVD 공정에 의해 1840℃ 온도에서 실리카 가스 튜브 안쪽에 F-도프된 클래딩을 증착한다.
●1310℃ 온도에서 비소결 코어를 증착한다. 시약액을 통하는 캐리어 가스 유체를 조절하여 SiO2= 91.6mol%, P2O5= 1.1mol% 및 GeO2= 7.3mol% 의 성분을 증착된 그을음 층에서 얻는다.
●증착층을 갖는 튜브를 0.015(M)ErCl3, 6H2O 및 0.15(M)Al(NO3)39H2O을 함유한 용액에 1.5시간동안 디핑하고 천천히 용액에서 꺼낸다.
●질소가스유체가 튜브를 통해 10 분동안 흐르도록 유지시켜 건조시킨다.
●750℃, 800℃ 및 900℃ 온도에서 산화시키되, 각 온도에서 버너의 두개 통로는 일정한 He/O2의 1:5 비율을 유지한다.
●탈수소화는 915℃ 온도에서 Cl2:O2의 2.3:1 비율로 1시간 동안 수행된다.
●온도는 1200℃ 온도까지 4단계로 증가된다. GeCl4첨가는 한개의 통로각각이 1200℃, 1300℃ 및 1400℃에서 산소를 유입시킨 단계에서 수행된다. 상기 튜브를 추가로 가열하여 1610℃ 온도까지 단계적으로 온도를 증가시켜 다공성 그을음 층을 함유한 Er & Al의 소결을 완료한다. 소결공정 동안, O2및 He 유체는 5:1 비율을 갖는다.
●붕괴는 일반적인 방식으로 3단계로 수행된다.
●오버클래딩을 수행하여 코어:클래드 비율을 3.6:125 까지 감소시킨다.
●광섬유에서 측정된 NA는 0.201 ± 0.01 이다.
●광섬유의 Er3+이온 농도는 460ppm이고, 코어 중심에서 피크이며, 도 1 처럼 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 유사한 분포를 갖는다.
●광섬유는, C-DOT, 39 Main Pusa Road, New Delhi - 110 005에서 그 측정장치를 이용하여 측정된 바와 같이 37dB 까지 이득을 기록하였다.
(실시예 3)
●MCVD 공정에 의해 1870℃ 온도에서 실리카 튜브 내부에 F-도프된 클래딩을 증착한다.
●1250℃ 온도에서 비소결 코어를 증착한다. 시약액을 통하는 캐리어 가스 유체를 조절하여 SiO2= 89.1mol%, P2O5= 2.3mol% 및 GeO2= 8.6mol% 의 성분을 증착된 그을음 층에서 얻는다.
●증착층을 갖는 튜브를 0.07(M)ErCl3및 0.25(M)Al(NO3)39H2O을 함유한 용액에 1 시간 동안 디핑하고 천천히 용액에서 꺼낸다.
●질소가스유체가 튜브를 통해 10 분동안 흐르도록 유지시켜 건조시킨다.
●730℃, 820℃ 및 925℃ 온도에서 산화시키되, 각 온도에서 버너의 두개 통로는 일정한 He/O2의 1:6 비율을 유지한다.
●탈수소화는 925℃ 온도에서 Cl2:O2의 2.3:1 비율로 1.5 시간 동안 수행된다.
●온도는 1400℃ 온도까지 4단계로 증가된다. GeCl4첨가는 두개의 통로경우 1200℃에서 그리고 한개의 통로경우 각각 1300℃ 및 1400℃에서 산소를 유입시킨 단계에서 수행된다. 상기 튜브를 추가로 가열하여 1725℃ 온도까지 단계적으로 온도를 증가시켜 다공성 그을음 층을 함유한 Er & Al의 소결을 완료한다. 소결공정 동안, O2및 He 유체는 4:1 비율을 갖는다.
●붕괴는 일반적인 방식으로 3단계로 수행된다.
●오버클래딩을 수행하여 코어:클래드 비율을 6.5:125 까지 감소시킨다.광섬유에서 측정된 NA는 0.22 ± .01 이다.
●광섬유의 Er3+이온 농도는 3020ppm이고, 코어 중심에서 피크농도를 가지며 도 2 처럼 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 Er 분포를 갖는다. 이는 광섬유 단면으로 부터 형광 분광학(by Photonics Resource Facility, 60St. George Street, Suite No. 331, Toronto, Ontario, Canada M5S 1A7) 에 의해 측정된다.
1.개발된 광섬유는 도핑 영역에서 RE분포를 가지며, 이는 광섬유에서 가우시안 펌프광 세기 분포와 유사하여 둘 사이의 오버랩은 상당히 향상됨으로써 결국 광섬유의 광 변환 효율을 증가시킨다.
2.펌프광은 코어에서 RE 이온의 분포 반경과 동일하거나 또는 그 보다 큰 분포반경을 가지며, 이는 모든 활성 이온을 펌프광에 노출시키는 가능성을 증가시킨다.
3.코어에서 가로방향에 따라 RE 분포는 변화되는데, 이는 다공성 그을음 층의 밀도, 디핑 주기 및 산화공정 동안의 처리 조건을 조절하는 단계, 호스트 유리 성분 및 코어층의 RE/Al 농도에 따라 소결하는 단계 및 붕괴시키는 단계에 의해 변화된다.
4.코어 및 클래딩 유리의 성분을 변화시켜 100 내지 1500 범위에서 Er3+이온농도에 대해 0.20 에 가까운 NA를 성취함으로써 광증폭기 응용에 대해 10 내지 37dB 범위의 이득을 갖는 입력신호의 증폭을 펌핑하는데 적합한 어븀-도프된 광섬유를 제공한다.
5.코어 및 클래딩 유리 사이의 성분에 있어 다양한 변화는, 실제로 광섬유의 성능을 열화시킬 수 있는 잔류 스트레스 및 PMD 와 같은 문제를 제거하는 상기 항목 4에서 언급된 RE 도프된 광섬유에서 비교적 낮은 NA로 인해 방지된다.
6.상기 항목 4 및 5에서 언급된 개발된 광섬유는 NA 및 모드 필드 직경을 가지며, 이는 쪼개짐의 용이함을 위해 신호 전송 광섬유와 크게 다르지 않다. 이는 광섬유를 통해 진행하는 신호의 광손실을 최소화한다.
7.게르마늄이 풍부한 분위기에서의 소결공정은 코어에서 게르마늄의 결합을 촉진시키고 증착 동안 필요한 게르마늄 할로겐화물의 양을 감소시켜 원하는 NA를 성취함으로써 처리공정을 효율적이고 경제적으로 진행한다.
8.미립자층의 건조 및 소결 전의 산화단계는 다음 처리공정 동안 RE 염의 증발로 인한 성분의 변화가능성을 감소시킨다.
9.산화 및 소결단계 동안 온도의 단계적인 증가는 성분의 변화가능성을 최소화하는 코도판트(codopant) 및 RE의 확산을 방지한다.
10.도핑 영역에서의 RE의 결합 효율은 상기 항목 8 및 9에 언급된 이유로 인해 증가하게 되고, 이는 공정의 경제화를 촉진한다.
11. 상기 항목 8 - 10에 언급된 이유로 인한 공정 효율의 개선은 공정의 반복성 및 수율을 증가시킨다.
12.코어에서의 RE 농도를 50 내지 6000 사이에서 변화시키면서 동시에 0.10 내지 0.30 사이의 NA 및 도핑영역의 RE 분포 프로파일을 변화시키면 다른 용도로 증폭기, 마이크로 레이저 및 센서와 같은 응용분야에 적합한 광섬유를 생산한다.

Claims (46)

  1. P2O5및 F-도프된 합성 클래딩을 실리카 유리 기판 튜브내부에 증착제공하여 매칭되거나 또는 오목한 클래드 타입 구조를 얻는 단계;
    비소결된 미립자층을 1200 - 1400℃의 튜브 표면 온도에서 증착하여 코어를 형성하는 단계;
    상기 각각의 미립자층에서 P2O5및 GeO2농도를 0.5 내지 5.0 mol% 내지 3.0 내지 25.0 mol%범위로 유지하여 F-도프된 클래딩 및 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 얻는 단계;
    상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 0.002M 내지 0.25M 의 농도범위의 RE(Rare-Earth) 염을 함유한 용액에 0.05M 내지 1.25M 의 농도범위의 알루미늄 염과 함께 또는 이를 제외한 용액에 1 내지 2 시간 동안 담그는 단계;
    상기 용액을 10-50 cc/min의 범위의 비율로 배수하는 단계;
    상기 다공성 층을 건조 질소 또는 다른 불활성 가스가 상기 튜브를 통해 흐르게 하여 건조시키는 단계;
    상기 튜브를 600 - 1100℃ 온도범위에서 산소의 존재하에서 점차적으로 가열하는 단계;
    상기 튜브의 코어층을 대략 800 - 1200℃ 온도범위와 과잉 Cl2의 존재하에서 탈수소화하는 단계;
    상기 코어층을 산소 및 헬륨의 혼합분위기에서 1400 내지 1900℃ 온도범위에서 소결하는 단계;
    상기 튜브를 일반적 방식에 의해 2000 - 2300℃ 온도범위에서 붕괴시켜 프리폼을 얻는 단계;
    상기 프리폼을 실리카 튜브로 오버클래딩하는 단계; 및
    상기 프리폼으로 부터 종래 방법에 의해 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 그을음층의 이론적 상대평가 밀도는 0.30 내지 0.50 범위내에 있어 코어-클래드 인터페이스 결함을 방지하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이용된 RE(Rare-Earth) 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 이용된 알루미늄 염은 염화물, 질산염 또는 공정에이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 알루미늄 및 어븀 염을 위한 상기 용액은 알콜 및 물로 부터 선택된 용매를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, O2및 He의 혼합물은 3:1 내지 9:1 의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 염소의 상기 소오스는 CCl4이며, He은 캐리어 가스로서 이용되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, Cl2:O2의 비율은 1.5:1 내지 3.5:1 범위내에 있으며, 탈수소화 기간은 1 내지 2 시간 사이에 있는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 다공성 코어층의 소결공정 동안, GeCl4이 1200℃ 내지 1400℃ 의 온도를 유지하는 유입산소에 공급되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 게르마늄 풍부 분위기에서의 소결공정은 보다 높은 게르마늄 결합을 촉진하며, 증착 동안 필요한 게르마늄 할로겐화물의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 미립자층의 건조 및 소결공정 전의 산화단계는 다음공정 동안 RE 염의 증발로 인해 성분의 변화가능성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 산화 및 소결 단계 동안 50 내지 200℃ 범위에서의 단계적인 증가는 도핑영역으로 부터 RE 및 코도판트의 확산을 방지하여 성분 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 도핑영역에서 상기 RE의 결합 효율은 증가하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  14. P2O5및 F-도프된 합성 클래딩을 실리카 유리 기판 튜브내에 증착하여 매칭되거나 또는 오목한 클래드 타입 구조를 얻는 단계;
    비소결된 미립자층을 1200 - 1350℃의 튜브 표면 온도에서 증착하여 코어를 형성하는 단계;
    상기 각각의 미립자층에서 P2O5및 GeO2농도를 0.5 내지 3.5 mol% 내지 3.0 내지 20.0 mol%범위로 유지하여 F-도프된 클래딩 및 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 얻는 단계;
    상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 0.004M 내지 0.20M 의 농도범위의 RE 염을 함유한 용액에 0.05M 내지 1.0M 의 농도범위의 알루미늄 염과 함께 또는 이를 제외한 용액에 1 내지 2 시간 동안 담그는 단계;
    상기 용액을 10-30 cc/min의 범위의 비율로 배수하는 단계;
    상기 다공성 층을 건조 질소 또는 다른 불활성 가스가 상기 튜브를 통해 흐르게 하여 건조시키는 단계;
    상기 튜브를 700 - 1000℃ 온도범위에서 산소의 존재하에서 점차로 가열하는 단계;
    상기 튜브의 코어층을 대략 800 - 1200℃ 온도범위와 과잉 Cl2의 존재하에서 탈수소화하는 단계;
    상기 코어층을 산소 및 헬륨의 혼합분위기에서 1400 내지 1800℃ 온도범위에서 소결하는 단계;
    상기 튜브를 일반적 방식에 의해 2000 - 2300℃ 온도범위에서 붕괴시켜 프리폼을 얻는 단계;
    상기 프리폼을 실리카 튜브로 오버클래딩하는 단계; 및
    상기 프리폼으로 부터 종래 방법으로 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 다공성 그을음층의 이론적 상대평가 밀도는 0.30 내지 0.50 범위내에 있어 코어-클래드 인터페이스 결함을 방지하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 이용된 어븀 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 이용된 알루미늄 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 알루미늄 및 어븀 염을 위한 상기 용액은 알콜 및 물로 부터 선택된 용매를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  19. 제 14 항에 있어서, O2및 He의 혼합물은 4:1 내지 9:1 의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 염소의 상기 소오스는 CCl4이며, He은 캐리어 가스로서 이용되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  21. 제 14 항에 있어서, Cl2:O2의 비율은 1.5:1 내지 3.5:1 범위내에 있는 반면, 탈수소화 기간은 1 내지 2 시간 사이에 있는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  22. 제 14 항에 있어서, 다공성 코어층의 소결공정 동안, GeCl4이 1200℃ 내지 1400℃ 의 온도를 유지하는 유입산소에 공급되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 개발된 광섬유는, 중심에서 최대농도를 갖는 도핑영역에서 RE 이온의 제어분포를 가지며, 상기 제어분포는 광섬유에서 가우시안 펌프 광세기 분포와 유사하여 둘 사이의 오버랩은 상당히 개선됨으로써 결국 광섬유에서의 펌프변환 효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의제조방법.
  24. 제 14 항에 있어서, 상기 펌프광은 코어에서 Er 이온의 분포반경과 동일하거나 또는 그 보다 큰 분포 반경을 가지고 있어 모든 활성 이온이 펌프광에 노출되는 가능성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 비교적 큰 이득은 0.20에 가까운 NA 값을 갖는 광섬유에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  26. 제 14 항에 있어서, 상기 코어와 클래딩 유리 사이의 성분에 있어 다양한 변화는, 실제 광섬유의 성능을 열화시킬 수 있는 잔류 스트레스 및 PMD 와 같은 문제를 제거하는 광섬유의 비교적 낮은 NA 로 인해 방지되는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  27. 제 14 항에 있어서, 상기 코어와 클래딩 유리의 성분은 클러스터 없이 100내지 1500 ppm의 범위의 Er3+이온농도와 0.20의 NA를 성취하는 데 적합하여, 광증폭 응용을 위해 10 내지 37dB 범위의 이득을 갖는 입력 신호의 증폭을 위해 980nm에서의 펌핑에 적합한 EDF를 제공하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  28. 제 14 항에 있어서, 상기 개발된 광섬유는 쪼개짐의 용이함을 위해 신호 전송 광섬유와 크게 다르지 않은 모드 필드 직경과 NA를 가지며, 이는 광섬유를 통해 진행하는 신호의 광손실을 최소화하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  29. 제 14 항에 있어서, 게르마늄 풍부 분위기에서의 소결공정은 보다 높은 게르마늄 결합을 촉진하며, 증착 동안 필요한 게르마늄 할로겐화물의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  30. 제 14 항에 있어서, 상기 미립자층의 건조 및 소결공정 전의 산화단계는 다음공정 동안 RE 염의 증발로 인해 성분의 변화가능성을 감소시키는 것을 특징으로하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  31. 제 14 항에 있어서, 산화 및 소결 단계 동안 50 내지 200℃ 범위에서의 단계적인 증가는 도핑영역으로 부터 RE 및 코도판트의 확산을 방지하여 성분 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  32. 제 14 항에 있어서, 상기 도핑영역에서의 상기 RE의 결합 효율은 증가하며, 번갈아 공정의 경제성 및 반복성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  33. 제 14 항에 있어서, 상기 광섬유의 NA는 도핑영역에서의 Er 분포 프로파일의 변화와 더불어 50 내지 6000 ppm 사이의 코어에서 Er 농도를 유지하는 0.10 내지 0.30 범위에서 함께 변화함으로써, 증폭기, 광섬유 레이저 및 센서의 응용에 적합한 광섬유를 다른 용도로 생산하는 것을 특징으로 하는 희토류-도프된 광섬유의 제조방법.
  34. 비소결된 미립자층을 1200 - 1400℃의 튜브 표면 온도에서 증착하여 코어를 형성하는 단계;
    상기 각각의 미립자층에서 P2O5및 GeO2농도를 0.5 내지 5.0 mol% 내지 3.0 내지 25.0 mol%범위로 유지하여 F-도프된 클래딩 및 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 얻는 단계;
    상기 다공성 그을음층을 함유한 튜브를 0.002M 내지 0.25M 의 농도범위의 RE 염을 함유한 용액에 0.05M 내지 1.25M 의 농도범위의 알루미늄 염과 함께 또는 이를 제외한 용액에 1 내지 2 시간 동안 담그는 단계;
    상기 용액을 10-50 cc/min의 범위의 비율로 배수하는 단계;
    상기 다공성 층을 건조 질소 또는 다른 불활성 가스가 상기 튜브를 통해 흐르게 하여 건조시키는 단계;
    상기 튜브를 700 - 1100℃ 온도범위에서 산소의 존재하에서 점차로 가열하고 50 내지 200℃ 의 단계로 증가시키는 단계;
    상기 튜브의 코어층을 대략 800 - 1200℃ 온도범위와 과잉 Cl2의 존재하의 존재하화하는 단계;
    상기 코어층을 산소의 혼합분위기에서 50 내지 200℃의 단계로 증가하는 1400 내지 1900℃ 온도범위에서 소결하는 단계;
    상기 튜브를 일반적 방식에 의해 2000 - 2300℃ 온도범위에서 붕괴시켜 프리폼을 얻는 단계; 및
    상기 프리폼으로 부터 종래 방법으로 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 희토류-도프된 광섬유의 제조방법에 이용된 코어의 방사상 방향에 따른 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 다공성 그을음층의 이론적 상대평가 밀도는 0.30 내지 0.50 범위내에 있어 코어-클래드 인터페이스 결함을 방지하는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 이용된 RE 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 이용된 알루미늄 염은 염화물, 질산염 또는 공정에 이용된 용매에 용해가능한 다른 하나의 염으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  38. 제 34 항에 있어서, 알루미늄 및 어븀 염을 위한 상기 용액은 알콜 및 물로 부터 선택된 용매를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  39. 제 34 항에 있어서, O2및 He의 혼합물은 3:1 내지 9:1 의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  40. 제 34 항에 있어서, 염소의 상기 소오스는 CCl4이며, He은 캐리어 가스로서 이용되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  41. 제 34 항에 있어서, Cl2:O2의 비율은 1.5:1 내지 3.5:1 범위내에 있는 반면, 탈수소화 기간은 1 내지 2 시간 사이에 있는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  42. 제 34 항에 있어서, 다공성 코어층의 소결공정 동안, GeCl4이 1200℃ 내지1400℃ 의 온도를 유지하는 유입산소에 공급되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  43. 제 34 항에 있어서, 상기 미립자층의 건조 및 소결공정 전의 산화단계는 다음공정 동안 RE 염의 증발로 인해 성분의 변화가능성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  44. 제 34 항에 있어서, 산화 및 소결 단계 동안 단계적인 온도증가는 도핑영역으로 부터 RE 및 코도판트의 확산을 방지하여 성분 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  45. 제 34 항에 있어서, 상기 광섬유의 NA는, 도핑영역에서의 Er 분포 프로파일의 변화에 따라 50 내지 6000 ppm 사이의 코어에서 Er 농도를 유지시키는 0.10 내지 0.30 범위에서 변화함으로써 다른 하나의 장치에 적합한 광섬유를 생산하는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
  46. 제 34 항에 있어서, 상기 장치는 다른 용도의 증폭기, 광섬유 레이저 및 센서이고 상기 다른 장치에는 광섬유가 이용되는 것을 특징으로 하는 가우시안 RE 분포 프로파일의 제어방법.
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