KR20050093706A - 광섬유 모재의 가공 방법 및 광섬유 모재 - Google Patents

Abstract

광섬유 모재의 표면에 불순물이 부착하지 않는 광섬유 모재의 가공 방법 및 광섬유 모재를 제공한다.

양단이 파지 부재에 의해 지지된 광섬유 모재(1)를 회전시키면서 버너 화염으로 가열하여 가공하는 방법에 있어서, 이 광섬유 모재를 소정의 지름으로 직경 축소하는 연신 공정에 앞서 화염 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 또, 연신 공정을 행한 후, 또한 연속하여 화염 연마 공정을 행하여도 좋다.

Description

광섬유 모재의 가공 방법 및 광섬유 모재{Method for Processing Optical Fiber Preform, and Optical Fiber Preform Processed Thereby}

본 발명은 큰 직경의 광섬유 모재를 소정의 지름으로 직경 축소 연신하는 방법에 관한 것으로, 모재 표면에의 불순물의 부착을 억제하고, 고수율로 광섬유 모재를 얻는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법 및 광섬유 모재에 관한 것이다.

광섬유 모재의 표면에 상처나 불순물이 있으면, 선뽑기 할 때에 있어서의 수율 저하의 원인이 유발된다. 또, 광섬유 모재에 구부러짐이나 지름 변동이 있으면, 선뽑기 기기에 셋팅(setting)하는 것이 곤란하거나 지름이 균일한 광섬유가 얻어질 수 없기도 한다.

광섬유 모재로서는 표면이 평활하고 구부러짐이 없고 한편 불순물이 없을 것이 요구된다. 그 때문에 일반적으로 유리 선반을 이용하여, 쇄상 탄화수소 또는 수소를 연소 가스로 하는 버너 화염에 의해, 구부러짐 수정, 연신, 화염 연마라고 하는 일련의 공정으로 광섬유 모재의 가공이 행해지고 있다.

광섬유 모재는, 선뽑기 기기에 맞추어서 소정의 지름으로 직경 축소된 후에, 더미(dummy) 유리봉이 용착되고, 화염 연마 후, 선뽑기 기기에 장착되어 가열·용융되어서 광섬유 형상으로 선뽑기 된다. 이때 광섬유 모재의 치수 정밀도가 선뽑기 하여 얻어지는 광섬유의 치수 정밀도에 영향을 주기 때문에, 연신 중 외경을 넥다운부(neck down part)와 그 바로 근방의 2점에서 측정하고, 이에 근거하여 연신 속도를 조절 제어함으로써, 치수 정밀도가 높은 광섬유 모재를 얻을 방법이 알려져 있다(특개소 56－9231호 공보 참조).

일반적으로, 광섬유 모재의 가공은 청정실(clean room) 혹은 거기에 준하는 환경에서 이루어지고, 극히 불순물이 광섬유 모재에 부착하지 않는 분위기 중에서 이루어지고 있다. 그러나, 최종 공정인 화염 연마 공정 종료 후, 혹은 화염 연마 중에 표면에 불순물이 발견되는 일이 있다. 그 때에는 불순물 부착부를 용단하여 제거하는 작업을 하게 되어 수율이 크게 저하한다. 또, 그 부착 위치에 따라서는 짧아져 버려 그 모재 전체를 폐기하지 않을 수 없는 일도 있다.

따라서, 광섬유 모재의 표면에 불순물이 부착하지 않는 광섬유 모재의 가공 방법이 바람직하다.

본 발명의 목적은 광섬유 모재의 표면에 불순물이 부착하지 않는 광섬유 모재의 가공 방법 및 광섬유 모재를 제공하는데 있다.

본 발명의 광섬유 모재의 가공 방법은, 양단이 파지 부재, 예를 들면, 척크(chuck)에 의해 지지된 광섬유 모재를 회전시키면서 버너 화염으로 가열하여 가공하는 방법에 있어서, 이 광섬유 모재를 소정의 지름으로 직경 축소하는 연신 공정에 앞서 화염 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

화염 연마 공정을 행한 후, 연속하여 연신 공정을 행하는 것이 바람직하고, 또, 연신 공정을 행한 후, 또한 연속하여 화염 연마 공정을 행하여도 좋다.

화염 연마 공정에 있어서의 광섬유 모재의 표면 온도는 1800℃ 이상 2200℃ 미만, 연신 공정에 있어서의 광섬유 모재의 표면 온도는 2000℃ 이상 2500℃ 미만의 온도로 된다. 화염 연마 공정에 있어서는 광섬유 모재 전체를 화염 연마한다. 또, 버너 화염은 수소 및/또는 쇄상 탄화수소를 연소 가스로 하는 연소 화염이다.

본 발명의 광섬유 모재는 상기 광섬유 모재의 가공 방법을 이용하여 화염 연마 가공 및 연신 가공된 것이다.

본 발명자는 열심히 검토를 거듭한 결과, 종래의 방법에 대신하여, 광섬유 모재에 대해서 화염 연마 공정과 연신 공정을 연속하여 행함으로써, 광섬유 모재의 가공 중 모재 표면에의 불순물의 부착이 억제되는 것을 지견하게 되어 본 발명에 이른 것이다.

본 발명의 광섬유 모재의 가공 방법은 도 1에 나타내듯이 행해진다.

광섬유 모재(1)는 그 양단이 파지 부재인 고정 척크(chuck)(2) 및 가동 척크(3)에 의해 지지되고 모터(4)에 의해 회전된다. 화염 연마는 버너(5)로 광섬유 모재를 1800℃ 이상 2200℃ 미만의 온도로 가열하고, 광섬유 모재(1)를 따라 이동시킴으로써 행해진다.

화염 연마 종료 후, 또한 버너(5)로 2000℃ 이상 2500℃ 미만의 온도로 가열하고, 모재의 연화도에 맞추어서 가동 척크(3)를 견인함으로써, 광섬유 모재(1)는 소정의 지름으로 연신된다. 또, 도에서 버너(5)의 이동 수단, 가동 척크(3)의 견인 수단 및 조정 제어 수단, 외경 측정 수단 등은 도시가 생략되어 있다.

도 1에 나타낸 예는 광섬유 모재를 수평으로 지지하여 가공하는 방법이지만 이에 대신하여 광섬유 모재를 수직으로 지지하여 행하여도 좋다.

광섬유 모재의 가공 중에 모재 표면에 부착하는 불순물을 조사해 보면, 철, 크롬, 니켈이라고 하는 금속 재료가 원인으로 생각되는 것이 그 대부분을 차지하고 있다. 이러한 모재 표면에 부착하는 불순물은 수백 미크론(micron)으로부터 수 밀리(millimeter)의 크기이지만, 실제로는 수 미크론으로부터 수십 미크론 레벨의 금속 입자가 부착하고, 유리 중에 확산하여 크게 보인다. 그러나, 이러한 입자를 작업 환경에서 소멸시키는 것은 지극히 곤란하다.

화염 연마는 비교적 저온에서의 가열에 의해 수 미크론으로부터 수십 미크론의 표면층이 용융·연마되기 때문에, 표면에 부착한 실리카(silica) 미립자 등의 불순물의 제거 방법의 하나로서 많이 이용되고 있다. 또한, 표면에 부착한 불순물의 제거에 더하여 왜곡도 제거할 수가 있기 때문에, 통상, 이 공정은 최종의 마무리 공정에 이용된다. 화염 연마 후는 표면 상태가 매끄럽게 되어 새로운 불순물이 부착하기 어려운 상태로 된다.

화염 연마 가공이 행해지는 온도는 광섬유 모재의 표면 온도가 1800℃ 이상 2200℃ 미만의 온도이지만, 바람직하게는 1900℃ 이상 2100℃ 미만이다. 2200℃ 이상의 온도가 되면, 불순물이 제거되기 어려워짐과 동시에 내부로의 확산이 진행된다.

이어서 행해지는 연신 가공은 화염 연마보다 고온으로 가열되어 행해지기 때문에, 화염으로 표면을 연마하는 능력은 높지만, 불순물이 부착하고 있으면, 화염으로 응력을 걸리게 함으로써 불순물이 연마되는 것보다 먼저 모재 표면에 파묻혀 서서히 내부로 확산하여 간다.

따라서, 화염 연마 공정으로, 광섬유 모재의 표면에 불순물이 없고 한편 불순물의 부착하기 어려운 상태로 한 후에 이어서 사이를 두지 않고 연신 공정을 행함으로써, 모재의 가공 중에 있어서의 불순물의 부착을 억제할 수가 있다.

연신 가공이 행해지는 온도는, 광섬유 모재의 표면 온도가 2000℃ 이상 2500℃ 미만의 온도로 행해지지만, 바람직하게는 2200℃ 이상 2500℃ 미만이다. 2000℃보다 낮은 온도에서는 연화가 불충분하고, 연신하는데는 강한 장력이 필요하게 되어 기기에의 부담이 커진다.

이상과 같은 조건에서, 화염 연마 공정과 연신 공정을 연속하여 행함으로써, 광섬유 모재의 가공 중에 있어서의 모재 표면에의 불순물의 부착을 억제하여 고수율로 광섬유 모재를 얻는 것이 가능하게 된다.

이하, 실시예와 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만 본 발명은 아래와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

연소지원 가스로서의 산소를 공급하는 산소 노즐을 가지는 수소 화염 버너를 갖춘 유리 선반에 평균 지름이 φ65mm인 광섬유 모재를 양단에 더미봉(dummy bar)을 접속하여 셋팅하였다.

처음에 수소 250L(리터)/min, 산소 150L/min에서 화염 연마를 하였다. 이때의 표면 온도는 2050℃이었다. 이어서 표면 온도가 2200℃가 되도록 수소 240L/min, 산소 100L/min의 화염에서 φ60mm가 되도록 연신을 하였다. 이어서 수소 250L/min, 산소 150L/min에서 화염 연마를 한다고 하는 일련의 조작을 100개 행하여 마무리 표면을 검사했더니, 100개 중 2개, 즉 발생율 2%로 표면에 갈색을 나타내는 불순물이 확인되었다.

<실시예 2>

평균 지름이 φ55mm인 광섬유 모재의 양단에 더미봉을 접속하고 유리 선반에 셋팅하였다.

처음에 수소 270L/min, 산소 170L/min에서 화염 연마를 하였다. 이때의 표면 온도는 2100℃이었다. 이어서 표면 온도가 2400℃이 되도록 수소 260L/min, 산소 150L/min의 화염에서 φ50mm가 되도록 연신을 하였다. 이어서 수소 250L/min, 산소 150L/min에서 화염 연마를 한다고 하는 일련의 조작을 100개 행하여 마무리 표면을 검사했더니, 100개 중 1개, 즉 발생율 1%로 표면에 갈색을 나타내는 불순물이 확인되었다.

(비교예 1)

연신 가공을 하기 전에 화염 연마를 하지 않는 이외는, 실시예 1에 따라서 100개의 가공을 행하여 마무리 표면을 검사했더니, 100개 중 10개, 즉 발생율 10%로 표면에 갈색을 나타내는 불순물이 확인되었다.

(비교예 2)

연신 가공을 하기 전에 화염 연마를 하지 않는 이외는, 실시예 2에 따라서 100개의 가공을 행하고 마무리 표면을 검사했더니, 100개 중 9개, 즉 발생율 9%로 표면에 갈색을 나타내는 불순물이 확인되었다.

본 발명의 광섬유 모재의 가공 방법은, 화염 연마 공정과 연신 공정을 연속하여 행함으로써, 광섬유 모재 표면에의 불순물의 부착이 억제되어 고수율로 광섬유 모재를 얻을 수 있다.

본 발명의 광섬유 모재의 가공 방법에 의하면, 모재 표면에의 불순물의 부착을 억제하여 고수율로 광섬유 모재를 얻을 수 있어 제조비용의 저감에 기여한다.

도 1은 본 발명의 광섬유 모재의 가공 방법을 설명하는 개략 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

　1 …… 광섬유 모재(母材)

　2 …… 고정 척크

　3 …… 가동 척크(chuck)

　4 …… 모터(motor)

　5 …… 버너(burner)

Claims (7)

1. 양단이 파지 부재에 의해 지지된 광섬유 모재를 회전시키면서 버너 화염으로 가열하여 가공하는 방법에 있어서,

   이 광섬유 모재를 소정의 지름으로 직경 축소하는 연신 공정에 앞서 화염 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
2. 제1항에 있어서,

   화염 연마 공정을 행한 후, 연속하여 연신 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   연신 공정을 행한 후, 또한 연속하여 화염 연마 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   화염 연마 공정에 있어서의 광섬유 모재의 표면 온도가 1800℃ 이상 2200℃ 미만의 온도이고,

   연신 공정에 있어서의 광섬유 모재의 표면 온도가 2000℃ 이상 2500℃ 미만의 온도인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   화염 연마 공정에 있어서는 광섬유 모재 전체를 화염 연마하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   버너 화염이 수소 및/또는 쇄상(鎖狀) 탄화수소를 연소 가스로 하는 연소 화염인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 가공 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광섬유 모재의 가공 방법을 이용하여 화염 연마 가공 및 연신 가공된 것을 특징으로 하는 광섬유 모재.