KR20060007434A - 광파이버와 그 제조 방법 - Google Patents

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도루 아다치
다카시 사사키
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하고, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 수분을 제거하고, 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하여 양자를 가열 일체화하면서 광파이버를 인출한다. 또는, 코어 로드는 클래드 파이브에 삽입하고, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 수분을 제거하면서 일단으로부터 광파이버를 인출한다. 이것에 의해, 고품질의 광파이버를 생산성 좋게 제조한다.

Description

광파이버와 그 제조 방법{OPTICAL FIBER AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 광파이버의 제조 방법 및 광파이버에 관한 것이다.
원통형을 이루는 클래드용 유리의 내부에, 원주형상을 이루는 코어용 유리를 삽입한 후, 가열하여 인출함으로써 광파이버를 제조하는 방법이 일본 특허 공개 제 2000-233937 호 공보, WO 03/080522 또는 WO 01/90010에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2000-233937 호 공보에 개시된 방법에서는, 코어용 유리의 직경에 대한 클래드용 유리의 외경의 비를 10 이상으로 하는 동시에 코어용 유리의 직경 및 클래드용 유리의 내경의 치수 오차를 5㎛ 이내로 한다.
WO 03/080522에 개시된 방법에서는, 기계가공되어서 최종 치수로 한 외경100mm 이상의 석영 유리관에 코어 로드를 동일축으로 배치하여 유리관과 코어 로드 사이의 간극을 부수면서 그들의 하단으로부터 광파이버를 인출한다.
WO 01/90010에 개시된 방법에서는, 코어 유리층의 주위에 광학 클래드 유리층을 갖고, 코어 유리층의 직경에 대한 광학 클래드 유리층의 외경의 비가 1로부터 2.2의 사이에 있고, 또한 깊이 10㎛까지의 표면 근방의 OH 함유량이 1중량ppm 이하 인 코어 로드와, OH 함유량이 1중량ppm 이하인 클래드 파이프를 동일축에 배치하여 인출하여 광파이버를 제조하는 것이 개시되어 있다.
프리폼 로드와 유리관을 그것들의 일단에서 밀봉하고, 타단에 진공 펌프(기압양수기)를 접속하고, 프리폼 로드와 유리관 사이의 간극을 흡인하여 유리관을 가열하여 프리폼 로드를 유리관에 오버코트 클래딩시켜서 광파이버 모재를 제조하는 방법 또는 유리관을 프리폼 로드 위로 붕괴시켜서 광파이버를 인출하는 방법이 WO 98/43921에 개시되어 있다.
석영관의 내측에 석영관보다도 굴절율이 높은 합성 유리를 배치하고, 이것을 인출하면서 광파이버를 얻는 방법이 일본 특허 공개 제 1987-3034 호 공보에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제 1987-3034 호 공보에 개시된 방법에서는, 석영관의 일단을 밀봉하고, 계속하여 석영관을 가열하면서 석영관의 타단으로부터 석영관내의 가스를 흡기하여 석영관 내부의 제습을 행하고, 계속하여 석영관 내부에 할로겐 가스 또는 수소를 포함하지 않는 할로겐화물 가스를 채워서 광파이버를 인출한다.
대형 석영 유리관과, 코어부와 클래드부중 광이 전송하는 부분(광학 클래드부)으로 이루어지는 광파이버용 코어 유리 로드를 로드-인-튜브법으로 일체화하여 대형 석영 유리 프리폼을 제조하는 방법이 일본 특허 공개 제 1995-109141 호 공보에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제 1995-109141 호 공보에 개시된 방법에서는, 대형 석영관은 외경 50 내지 300mm
Figure 112005066245765-PCT00001
, 외경과 내경의 비가 1.1 내지 7, 두께 10mm이상, 두께 오차 2% 이하, 내표면 거칠기 20㎛ 이하이다. 또한, 일본 특허 공개 제 1995-109141 호 공보에는 광학 클래드부의 외경은 코어부의 직경의 2배가 최저 한 필요하다고 되어 있다.
일본 특허 공표 제 2002-501871 호에는 로드를 관내에 위치시키고, 로드와 관의 사이에 환상의 간극을 제공하고, 관의 일단을 붕괴시키고, 환상의 간극에 대하여 진공을 부여하고, 관의 타단을 붕괴시키는 광파이버 프리폼의 제조 방법이 개시되어 있다.
일반적으로 광파이버에서는 전송되는 광중 상당 부분이 광학 클래드부에까지 침투하고 있고, 코어와 클래드 사이의 계면이나 광학 클래드부에 존재하는 불순물이나 결함은 전파하는 광의 손실의 증가나 기계 강도의 저하 등의 원인이 되어, 광파이버의 특성에 큰 영향을 미친다. 그 때문에 광파이버의 코어에 해당하는 부분(코어 부분)을 단독으로 합성하는 것은 일반적이지 않으며, 특히 싱글 모드 광파이버를 제조할 경우에는 코어 부분의 주위에 소정량의 광학 클래드부를 가지며, 광학 클래드부와 코어 부분의 직경의 비가 3 이상 5 이하가 되도록 양자를 동시에 형성할 뿐만 아니라, 또한 그 주위에 나머지의 클래드 부분을 형성함으로써, 광학 클래드와 그 주위의 클래드의 계면이나 그 근방에 불순물이나 결함이 존재하여도, 광파이버의 특성에 영향을 주지 않도록 하여 제조되고 있다.
한편, 일반적으로 광파이버의 코어 부분은 정밀하게 굴절율 프로파일을 제어할 필요가 있고, 그 합성에는 클래드 부분의 합성에 비교하여 비용 및 제조 시간이 걸린다. 이와 같이, 코어 부분과 광학 클래드부를 동시에 형성할 경우에는 광학 클래드부에 관하여도 코어와 동일한 정도의 비용으로만 제조될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 손실이 적고 생산성이 뛰어난 구조를 가지는 광파이버와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
목적을 달성하기 위하여, 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하고, 가열 일체화하면서 인출하는 것을 포함하는 광파이버의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하는 공정, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 수분을 제거하는 공정, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정 및 코어 로드와 클래드 파이프의 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압한 상태에서, 일단으로부터 인출하여 광파이버로 하는 공정을 갖는다.
본 명세서에 있어서, 「코어 로드(core rod)」는 광파이버의 코어에 해당하는 부분(코어 부분)으로만 이루어지는 것뿐만 아니라, 코어 부분의 주위에 코어 부분보다도 굴절율이 작은 클래드부의 일부(이하 제 1 클래드부로 칭함)를 갖는 것도 포함한다.
수분을 제거하는 공정에서는 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하면서, 코어 로드와 클래드 파이프를 가열하여도 좋다. 또한, 수분을 제거하는 공정은 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열하는 제 1 부공정과, 간극을 할로겐 가스 또는 할로겐 화합물 가스를 포함하는 건조 기체 분위기로 유지하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열하는 제 2 부공정을 포함하여도 좋다. 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 클래드 파이프의 일단을 밀봉하고, 더욱 간극을 감압하면서 클래 드 파이프의 타단을 밀봉하는 공정이어도 좋다.
코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하고, 가열 일체화하면서 인출하는 것을 포함하는 다른 광파이버의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하는 공정, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정, 및 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열하고, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면에 부착되는 수분을 제거하면서 일단으로부터 광파이버를 인출하는 공정을 갖는다. 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정에서는, 간극을 건조 기체 분위기와 연결하고, 또한 감압하여도 좋고, 코어 로드와 클래드 파이프를 일단에 있어서 일체화하는 공정을 포함하여도 좋다.
어떠한 제조 방법에 있어서도, 코어 로드의 단에 지지 부재를 접속하는 공정을 더 갖고, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 지지 부재와 클래드 파이프를 단부에 있어서 일체화시키는 공정을 포함하여도 좋다. 클래드 파이프의 단부에 지지 파이프를 접속하는 공정을 더 갖고, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 코어 로드와 지지 파이프를 일체화시킴으로써 일단을 밀봉하여도 좋다. 코어 로드의 단에 지지 부재를 접속하는 공정 및 클래드 파이프의 단에 지지 파이프를 접속하는 공정을 더 갖고, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 지지 부재와 지지 파이프를 일체화시킴으로써 일단을 밀봉하여도 좋다.
건조 기체중의 수소 분자, 또는 수소 원자를 포함하는 화합물의 농도의 합계는 10체적ppm 이하여도 좋다. 삽입하는 공정 전에, 클래드 파이프를 가열하는 공 정을 더 가져도 좋다.
코어 로드의 직경(D)과 코어 부분의 직경(d)의 비(D/d)는 1 이상 2 미만이어도 좋다. 코어 로드는 코어 부분만으로 이루어져도 좋고, 이 때 클래드 파이프에 대한 코어 로드의 비굴절율차는 바람직하게는 0.2% 이상이다. 또한, 코어 로드는 코어 부분과 제 1 클래드부로 되어도 좋고, 이 때 제 1 클래드부에 대한 코어 부분의 비굴절율차는 0.2% 이상, 제 1 클래드부의 굴절율은 클래드 파이프에 있어서의 내표면에서 적어도 클래드 파이프의 두께의 1/10까지의 부분의 굴절율과 실질적으로 다름없는 것이 바람직하다.
클래드 파이프의 외경(D2)과 내경(d2)의 비(D2/d2)는 5 이상 30 이하이며, 또한 클래드 파이프의 길이는 500mm 이상이어도 좋다. 비(D2/d2)는 7을 초과하고 30 이하이면 보다 바람직하다.
클래드 파이프의 내주의 외주에 대한 편심율은 제품이 될 수 있는 부분(유효부) 전장에 걸쳐 0.3% 이하여도 좋다. 1200℃에 있어서, 코어 로드의 평균 점도가 클래드 파이프의 평균 점도 이상이어도 좋다.
또한, 코어와 그 외주에 코어보다도 굴절율이 작은 클래드를 갖고, 광파이버의 축에 수직인 단면에 있어서 로드와 파이프가 가열 일체화되어서 형성되는 경계를 하나만 갖고, 1.38㎛의 파장의 광의 전송 손실이 0.5dB/km 이하인 광파이버가 제공된다.
코어의 중심으로부터 경계까지의 거리(p1)와 코어의 반경(r1)의 비(p1/r1)는 1 이상 2 미만이어도 좋다. 경계로부터 코어까지의 부분인 제 1 클래드에 대한 코 어의 비굴절율차가 0.2% 이상이며, 제 1 클래드의 두께를 t라고 했을 때, 코어의 중심과 동심이며 반경 r+2t의 원과 경계에 끼워지는 부분의 굴절율과 제 1 클래드의 굴절율이 실질적으로 동일하여도 좋다. 1200℃에 있어서의 코어의 평균 점도가 클래드의 평균 점도 이상이어도 좋다. 코어가 순석영 유리 또는 첨가재를 포함한 석영 유리로 이루어지고, 클래드가 불소첨가 석영 유리를 주성분으로 하는 유리로 이루어져도 좋다.
본 발명은 이하에 있어서 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 도면은 설명을 목적으로 하며, 발명의 범위를 한정하자고 하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태를 나타내는 플로우차트,
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태의 변형예를 나타내는 플로우차트,
도 3은 다버너 다층 부착법의 일태양을 나타내는 도면,
도 4는 다버너 다층 부착법의 버너의 반환의 일태양을 나타내는 도면,
도 5는 클래드 파이프의 천공의 일태양을 나타내는 도면,
도 6은 클래드 파이프의 순화의 일태양을 나타내는 도면,
도 7a는 클래드 파이프와 지지 파이프의 융착 접속의 일태양을 나타내는 도면,
도 7b는 클래드 파이프와 지지 파이프의 유착 접속의 다른 태양을 나타내는 도면,
도 8은 클래드 파이프를 가열하는 일태양을 나타내는 도면,
도 9는 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하는 일태양을 나타내는 도면,
도 10은 코어 로드의 고정 지그의 일태양을 나타내는 도면,
도 11은 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하여 고정하는 일태양을 나타내는 도면,
도 12는 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하여 고정하는 별도의 태양을 나타내는 도면,
도 13은 클래드 파이프의 일단을 밀봉하는 공정의 일태양을 나타내는 도면,
도 14a는 일단을 밀봉한 클래드 파이프의 일태양을 나타내는 도면,
도 14b는 클래드 파이프의 일단을 밀봉하는 별도의 태양의 요부를 나타내는 도면,
도 15는 로드-인-인출의 일태양을 나타내는 도면,
도 16은 로드-인-인출의 다른 태양의 주요부를 나타내는 도면,
도 17은 본 발명의 제 2 실시 형태를 도시하는 플로우차트,
도 18은 본 발명의 제 2 실시 형태의 로드-인-인출의 일태양의 요점부를 나타내는 도면,
도 19는 본 발명의 제 3 실시 형태를 나타내는 플로우차트,
도 20은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 감압 공정의 일태양을 나타내는 도면,
도 21은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 클래드 파이프의 양단을 밀봉 하는 일태양을 나타내는 도면,
도 22는 본 발명의 제 3 실시 형태의 로드-인-인출 개시시의 일태양을 나타내는 도면,
도 23은 본 발명의 제 3 실시 형태의 로드-인-인출의 일태양을 나타내는 도면.
본 발명의 실시 형태가 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명된다. 도면에 있어서, 설명의 중복을 피하기 위하여, 동일 부호는 동일 부분을 나타낸다. 도면중의 치수의 비율은 반드시 정확하지는 않다.
코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하여 가열 일체화하는 것을 이하에서는 로드-인-붕괴(rod-in-collapse)로 지칭한다. 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하여 가열 일체화하면서 인출하는 것을 이하에서는 로드-인-인출(rod-in-drawing)이라고 한다.
광파이버의 제조 과정에서 로드-인-인출을 실행하면, 얻어지는 광파이버에는 로드와 파이프가 가열 일체화되어서 형성되는 경계면[이하 로드-인-계면(rod-in-interface)이라고도 지칭함]이 형성된다. 광파이버를 그 축과 수직인 면으로 절단한 후, 단면을 불화수소산 용액 또는 불화암모늄을 혼합한 버퍼드(buffered) 불화수소산 용액중에 침지하여 화학 에칭하고, 이 단면을 전자현미경에 의해 관찰하면, 경계는 단차로서 관찰된다.
본 발명의 광파이버의 제조 방법에 있어서는, 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하고, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 수분을 제거하고, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하고, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압한 상태에서, 코어 로드와 클래드 파이프를 가열한다. 가열되어서 연화된 코어 로드와 클래드 파이프는 직경이 감소하면서 일체화되어, 그대로 인출된다.
이렇게 함으로써, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면, 즉 양자의 계면부근의 불순물, 특히 OH기 또는 결함을 효과적으로 제거할 수 있는 동시에, 코어 로드와 클래드 파이프를 일체화할 때의 불순물의 혼입을 억제할 수 있다. 이로써로드-인-인출에 의해 제조된 광파이버로서는 종래에 없던 광전송 특성이 뛰어난 광파이버를 제조할 수 있다. 또한, 광학적 클래드의 대부분 또는 모두를 클래드 파이프로서 코어 합성과는 다른 공정에서, 그리고 한번에 형성함으로써, 제조 비용의 저감 및 제조 시간의 단축이 가능하다.
인출 공정에서는 직경이 감소함에 따라 파이프 외주부로부터 내경 중심방향을 향하여 균일하게 외력이 가해지기 때문에, 직경 감소가 빠르고 또한 균일하여, 코어 로드와의 계면에 기포가 남거나, 코어나 클래드가 비원화 또는 편심될 우려가 적다. 따라서 크고 두꺼운 클래드 파이프여도, 그 클래드 파이프를 이용하여 로드-인-인출하여 양호한 광파이버를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 광파이버는 코어와 그 외주에 코어보다도 굴절율이 작은 클래드를 갖고, 광파이버의 축과 수직인 단면에 있어서 로드와 파이프가 가열 일체화되어서 형성되는 경계를 하나만 갖고, 1.38㎛의 파장인 광의 전송 손실이 0.5dB/km 이하이며, 불순물, 특히 수분이 적고, 저손실이며, 또한 생산성이 뛰어난 구조를 갖는다.
본 발명의 실시 형태를 이하에 기재한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태를 도시하는 플로우차트이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태의 변형예를 개시하는 플로우차트다. 이하, 도 1에 도시한 예를 중심으로 각 공정에 대하여 설명한다.
제 1 실시 형태에서는 제각기 제조된 코어 로드와 클래드 파이프를 준비한다. 코어 로드 및 클래드 파이프는 자작한 것, 제삼자로부터 구입한 것 등 어느 것이나 사용가능하다. 도 1 또는 도 2에 괄호를 붙여서 도시한 공정은 생략하는 것이 가능한 공정이다. 로드-인-인출의 전처리 공정으로서, 클래드 파이프의 순화, 세정, 가열탈수, 에칭, 평활화 및 코어 로드의 세정을 실행하는 것이 바람직하다. 그리고, 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하여 고정한다. 다음으로, 베이킹 공정으로 이동하여, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면을 가열하여 탈수한다. 다음으로, 클래드 파이프의 일단을 밀봉한다. 다음으로, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체로 사이클 퍼지하는 것이 바람직하다. 다음으로, 클래드 파이프를 가열하여 직경을 감소시켜서 코어 로드와 일체화시키면서, 일체화한 부분으로부터 광파이버를 인출하는 로드-인-인출을 실행한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 클래드 파이프의 전처리 공정에 있어서는 필요에 따라 내경에 맞추어 클래드 파이프의 외면을 감삭 또는 에칭하여 소정의 외경 및 내경을 갖는 클래드 파이프로 할 수도 있다. 또한, 클래드 파이프를 파지하기 위한 지지 파이프를 클래드 파이프에 접속하는 것이 바람직하다.
<코어 로드의 제조>
VAD법에 의해 코어 로드를 제조한다. 코어 합성 버너 및 제 1 클래드 합성 버너를 사용하고, 각각의 버너에 유리 원료 가스, 가연성 가스, 조연성 가스 및 필요에 따라 첨가재 원료 가스를 공급하고, 출발재 아래에 유리 미립자를 축방향으로 퇴적시켜서 유리 미립자 퇴적체를 제조한다. 첨가재 원료 가스는 필요에 따라 코어 합성 버너 또는 클래드 합성 버너중 어느 하나 또는 양자에 공급한다. 이들 유리 합성 버너는 필요에 따라 사용하는 개수를 결정한다. 이렇게 하여 최종적으로 투명 유리화하여 얻어지는 제 1 클래드부의 직경(이 경우는 코어 로드의 직경과 같음)(D)과 코어부의 직경(d)의 비(D/d)가 1을 초과하고 2 미만이 되는 범위의 소정의 값에서, 또한 소정의 굴절율 프로파일이 얻어지도록, 가연성 가스, 조연성 가스, 첨가재 원료 가스 유량, 유리 퇴적량 등을 조정하여 유리 미립자 퇴적체를 제조한다.
코어부만으로 이루어지는 코어 로드를 제조할 경우는 클래드 합성 버너를 사용하지 않고, 코어 합성 버너에 유리 원료 가스, 가연성 가스, 조연성 가스 및 필요에 따라 첨가재 원료 가스를 공급하고, 출발재 아래에 유리 미립자를 축방향으로 퇴적시켜서 유리 미립자 퇴적체를 제조한다. 이 경우, 코어 로드의 직경(D), 코어부의 직경(d)의 비(D/d)가 1이다.
코어 로드의 제조에는 OVD법도 적용가능하다. 출발재의 주위에 우선 코어부가 되는 유리 미립자를 퇴적시킨다. 제 1 클래드를 갖는 코어 로드를 제조할 경우는 코어의 주위에 제 1 클래드부가 되는 유리 미립자를 퇴적한다. 최종적으로 투명 유리화하여 얻어지는 제 1 클래드부의 직경(이 경우는 코어 로드의 직경과 같음)(D)과 코어부의 직경(d)의 비(D/d)가 1보다 크고 2 미만이 되는 범위의 소정의 값이 되도록 코어부와 제 1 클래드부의 퇴적량을 조정한다. OVD 법에 의한 경우는 얻어지는 유리 미립자 퇴적체로부터 출발재를 빼낸다.
상기의 어느 경우도 얻어지는 유리 미립자 퇴적체를 탈수 및 투명화하고, 코어의 주위에 클래드를 갖지 않거나, 또는 극히 작은 클래드를 갖는 코어 로드를 제조한다. OVD법으로 유리 미립자 퇴적체를 제조했을 때는 투명화하여 얻어진 유리 파이프를 가열하여 중실화하거나, 또는 유리 미립자 퇴적체의 투명화와 동시에 중실화하여 코어 로드로 한다. 이상 도시한 VAD, OVD법 이외에도, 졸겔(sol-gel)법, MCVD법, PCVD법, 기타 공지의 수단을 단독 또는 조합하여 사용함으로써 코어 로드의 제조가 가능하다. 투명 유리화한 코어 로드는 필요에 따라, 저항 가열로, 유도 가열로 등의 공지의 가열 수단을 사용하여 소정의 직경으로 연신가공한다. 예를 들면 3mm 내지 30mm의 직경이 되도록 연신한다.
<클래드 파이프의 제조>
VAD법 또는 OVD법으로 클래드 파이프를 제조할 수 있다. 최종적으로 외경이 큰 클래드 파이프를 얻을 경우는 다수의 버너를 병렬시켜서 버너열로 하고, 버너열과 출발재를 상대적으로 버너 간격의 몇 배 이하의 거리만 움직이는 다버너 다층 부착(MMD)법이 바람직하다. MMD법을 포함하는 OVD법에서는 출발재의 주위에 유리 미립자를 퇴적시켜 유리 미립자 퇴적체를 제조한다. 얻어지는 유리 미립자 퇴적체로부터 출발재를 빼낸 후, 탈수 및 투명화하여 클래드 파이프를 얻는다. 또는, 얻어지는 유리 미립자 퇴적체를 탈수, 투명화한 후에 출발재를 빼내서 클래드 파이프를 얻는다.
MND법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 이 방법에서는 1개의 버너로는 유리 미립자 퇴적체의 길이 방향의 일부분만을 형성하도록 유리 미립자를 퇴적시키고, 일부분이 연속하여 하나의 유리 미립자 퇴적체가 된다. 용기(4)내에 출발재(1)를 수납하고, 출발재(1)에 대향시켜서 복수의 버너(2)를 배열하여 버너열(7)을 형성시킨다. 출발재(1) 또는 버너열(7)중 어느 하나 또는 양자를 이동시키고, 출발재(1)와 버너열(7)을 상대적으로 왕복 이동시킨다. 왕복 이동의 폭은 대략 버너 간격으로 한다. 여기서 버너 간격이란 각 버너의 중심간의 거리를 말한다. 버너(2)로부터 공급되는 유리 미립자가 출발재(1) 위에 퇴적하여 유리 미립자 퇴적체(6)가 된다. 버너에 유리 원료 가스, 가연성 가스 및 조연성 가스가 공급되어서 버너로부터 화염이 분출되고, 화염중에 유리 미립자가 합성되어도 좋고, 버너에 유리 미립자가 공급되어서 분출되어도 좋다. 용기 내부에는 버너 주위 등에 설치된 통풍구(3)로부터 청정 가스가 공급되고, 용기(4)내의 가스는 퇴적하지 않은 유리 미립자와 함께 배기구(5)로부터 배기된다.
유리 미립자 퇴적체(6)의 직경을 길이 방향으로 일정하게 하기 위하여, 왕복 이동의 반환점이 일정한 개소가 되지 않도록 분산시킨다. 도 4에서는 반환점이 초기의 위치로 되돌아올 때까지의 가장 외측의 버너(2a)의 움직임(실선)과 그 내측의 버너(2b)의 움직임(점선)을 도시하고, 그 밖의 버너를 생략하고 있다. 도 4에서는 버너 간격의 5분의 1씩 반환점이 이동하고, 반환점을 상하 이동시켜서 분산시킨다. 유리 미립자 퇴적체의 양단부에 퇴적되는 층수는 출발 로드의 위치에 의해 2층, 6층, 10층, 14층, 18층이 되고, 양단부 이외에서는 20층이 퇴적된다.
VAD법으로 클래드 파이프를 제작할 경우는, 출발재의 하부에 유리 미립자 퇴적체를 형성하고, 탈수 및 투명화하여 중실의 유리 로드를 얻은 후, 그것을 천공하는 방법이 있다. 천공방법은 드릴 등으로 구멍을 개구하여도 좋고, 도 5에 도시하는 바와 같이 가열하여 연화한 유리 로드의 중심 부근에 천공 지그를 압입하여 구멍을 개구하는 방법도 있다. 또한 OVD법과 같이 출발재의 주위에 유리 미립자를 퇴적시키고, 출발재를 빼낸 후, 탈수 및 소결하거나, 또는 얻어지는 유리 미립자 퇴적체를 탈수, 투명화한 후에 출발재를 빼내서 클래드 파이프로 하는 것도 가능하다.
클래드 파이프의 제조 방법에 대해서는 코어 로드의 제법과 마찬가지로 여러 가지의 공지 기술도 사용가능하다. 클래드 파이프는 필요에 따라 내면이나 외면을 기계적으로 감삭, 연마하거나, 소정의 외경이 되도록 연신하여, 내경, 외경, 내외면 거칠기를 조정한다.
도 5를 참조하여, 가열하여 연화한 유리 로드의 중심 부근에 천공 지그를 압입하여 구멍을 개구하는 방법에 대하여 설명한다. 클래드 파이프가 되는 로드(10)를 천공 장치(20)에 부착한다. 가열부(23)의 양측에 설치된 파지 수단(22a, 22b)의 척(27a, 27b)으로 지지 파이프(11a, 11b)를 파지한다. 인수측으로부터 천공 지그(21)를 지지 파이프(11b)의 구멍에 삽입하여 로드(10)의 단에 가압한다. 천공 지그(21)는 지지 부재(26)를 거쳐서 고정 수단(28)에 고정되어 있다. 천공 지그(21)와 대면하여 로드(10)를 물도록 다이스(25)를 로드(10)의 외면에 가압한다. 다이스(25)의 내경은 로드(10)의 직경보다 약간 작게 한다. 다이스(25)는 발열부(23)의 인수측에 인접하여 배치한다.
가열원(30)을 발열시켜서 로드(10)를 1800℃로부터 2600℃로 가열하여 연화시킨다. 파지 수단(22a, 22b)을 각각 소정의 속도로 공급측으로부터 인수측으로(도 5에서 화살표 A의 방향) 기대(24a, 24b) 위를 이동시켜, 로드(10)를 인수측으로 보낸다. 천공 지그(21)가 연화된 로드(10)에 압입되어 구멍을 형성한다. 다이스(25)에 의해 클래드 파이프(10b)는 소정의 외형으로 된다.
<순화 공정>
이렇게 하여 얻어진 클래드 파이프의 순화 처리를 실행한다. 클래드 파이프내에 직류 고전압, 예를 들면 5kv(전계로 나타내면 10V/mm) 이상을 인가하면서, 클래드 파이프의 온도를 500℃로부터 1500℃ 사이의 소정 온도로 유지하면서, 3시간이상 유지한다. 이로써, 유리중, 유리내, 또는 유리 외표면에 부착 혼입된 금속 불순물양 이온을 음극측으로 이동시킨다. 그 후 불순물이 모인 부분의 유리를 제거함으로써, 보다 고품질의 클래드 파이프를 얻을 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가열로(32)내에 양극전극(31a), 음극전극(31b)을 설치하고, 클래드 파이프(10b)를 가열로(32)에 넣어서 양극전극(31a), 음극전극(31b) 사이에 끼운다. 지지 파이프(11b)를 가열로 밖으로 돌출시켜, 파지 수단(34)으로 지지 파이프(11b)를 파지한다. 히터(33)를 발열시켜서, 클래드 파이프를 500℃ 내지 1300℃로 가열한다. 전극(31a, 31b) 사이에 30kV의 직류 고전압을 걸어서 금속 불순물을 음극전극(31b)측으로 이동시킨다. 그 후, 클래드 파이프(10b)를 가열로(32)로부터 빼내어 외주부를 연삭하여 불순물을 제거한다. 이 때, 클래드 파이프의 내주의 외주에 대한 편심율이 0.3% 이하가 되도록 연삭하면, 그 클래드 파이프로부터 제조되는 광파이버의 비원화나 편심을 작게 할 수 있어서 바람직하다. 여기서 클래드 파이프의 내주의 외주에 대한 편심율이란 파이프 내경 중심과 외경 중심의 위치 어긋남량을 외경으로 나눈 값이다.
<HF 세정 처리>
상술한 바와 같이 하여 얻어지는 코어 로드 및 클래드 파이프를 불화수소수 용액에 침지하여, 세정한다. 사용하는 불화수소수 용액은 중량 농도가 0.1중량%로부터 50중량% 사이이면 취급이 용이하다. 침지 시간은 1시간 이상으로 한다. 이것에 의해 코어 로드 표면, 클래드 파이프 내외면의 불순물 오염층을 제거할 수 있다.
세정후의 코어 로드 및 클래드 파이프는 He, Ar 등의 불활성 가스, N2, O2 가스나, Cl2, 불소 등의 할로겐 가스, 염화티오닐(SOCl2), SiF4 등의 할로겐 원자를 포함하는 가스, SiCl4, GeCl4, POCl3, PCl3, BCl3, BBr3 등의 가스, 또는 그것들의 혼합 가스 분위기중에서 가열하여 탈수한다.
<지지 파이프 접속>
클래드 파이프의 양단에는 필요에 따라 지지 파이프를 접속하고, 클래드 파이프를 취급할 때는 그 지지 파이프를 파지하도록 한다. 파지 개소는 상처가 날 경우가 있지만, 클래드 파이프의 외부에 파지 개소를 설치함으로써 유효한 클래드 파이프 부분에 상처가 나는 것을 막는다. 도 7a에 도시하는 바와 같이, 클래드 파이프(10b) 및 지지 파이프(11)의 접속 개소를 산소수 버너(12) 등의 가열원으로 가열하여 클래드 파이프(10b)의 양단에 지지 파이프(11)를 융착접속한다. 클래드 파이프(10b)의 형상에 따라서는 클래드 파이프(10b)의 양단부를 절단하고 나서 지지 파이프(11)를 접속하여도 좋다. 산소수 버너(12)의 대신에 플라즈마 버너를 사용하거나, 또는 도 7b에 도시하는 바와 같이, 저항 발열형 또는 유도 발열형의 히터(13)를 사용하는 등, 무수(無水)의 가열원을 사용하면 접속 개소에 OH기가 혼입하는 일이 없다. 즉, 클래드 파이프의 양단부의 OH기 농도를 낮게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 제조되는 광파이버 전장에 있어서 OH기에 의한 손실을 작게 할 수 있다. 인출 개시측 또는 중실화 개시측이 되는 지지 파이프는 클래드 파이프보다 직경을 작게 하는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 로드-인-인출시에 지지 파이프를 붕괴시켜 코어 로드 또는 코어 로드의 단에 접속한 지지 부재와 일체화함으로써 클래드 파이프의 단을 밀봉할 경우에, 지지 파이프의 직경이 작은 쪽이 밀봉이 용이하기 때문이다.
<부착>
도 8에 도시하는 바와 같이, 클래드 파이프(10b)를 종으로 하여 인출 장치에 부착한다. 상하의 지지 파이프(11b, 11c)를 각각 파지 수단(43b, 43a)에 부착한다.
클래드 파이프를 파지 수단에 부착한 후, 코어 로드를 삽입하기 전에 클래드 파이프내에 건조 가스를 흘려보내서 클래드 파이프 내표면을 80℃ 내지 1000℃로 가열하는 것이 바람직하다. 150℃ 내지 800℃로 가열하는 것이 더욱 바람직하다. 클래드 파이프 내표면에 물리적으로 부착되어 있는 수분이 제거된다. 클래드 파이프와 같은 정도의 길이의 열원으로 전체를 가열하여도 좋고, 클래드 파이프보다도 짧은 열원을 클래드 파이프에 상대적으로 이동하여 가열하여도 좋다. 클래드 파이프, 코어 로드 및 양자간의 건조 가스를 가열하는 방법으로서는 클래드 파이프 외부로부터 화염을 분사하는 것, 플라즈마화시킨 기체를 분사하는 것, 가열한 히터로부터 열을 가하는 것을 들 수 있다. 도 8에는 클래드 파이프와 거의 같은 길이의 히터(70)를 사용하여 가열 범위 전체를 동시에 가열하는 예를 개시한다.
<기상 에칭>
클래드 파이프의 가열 탈수 공정 후에, 클래드 파이프 내표면을 기상 에칭하는 공정을 수행하여도 좋다. 에칭 처리에 의해 파이프 내표면에 잔류하는 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있으므로, 파이프 내표면에 불순물의 잔류가 많을 경우에 유효한 방법이다. 파이프 내표면의 이물질이 감소하여 인출시의 단선이나 광파이버의 이상(異常)점을 감소시킬 수 있다. 에칭 가스로는 SF6, NF3, SiF4, CF4, C2F6 등의 불소화합물 가스나 불소 가스 등이 사용가능하다. 이들 화합물 가스로, 헬륨이나 아르곤 등의 불활성 가스, N2, O2, 또한 탈수 효과나 탈천이금속 효과를 갖는 화합물 가스, 예를 들면 Cl 원자를 포함하는 화합물 가스 등도 포함하는 혼합 가스여도 좋다.
기상 에칭 공정에서는 파이프 내표면의 온도를 1000℃ 내지 2300℃로 가열한다. 불소화합물 가스나 불소 가스 등이 분해되고, 유리와 반응함으로써 파이프 내표면이 에칭된다. 에칭에 의한 감삭량은 10㎛ 이상으로 하여 파이프의 내면이 거칠어지는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
<내면 평활화>
클래드 파이프내에 Cl2 가스, 또는 염소원자를 포함하는 화합물 가스, O2 가스, He 가스 내지는 그것들을 2종 이상 포함하는 혼합 가스를 흘려보내서 클래드 파이프 내표면을 1700℃ 내지 2300℃로 가열하여 클래드 파이프 내표면을 평활화하는 공정을 실행하는 것도 가능하다. 이로써 클래드 파이프를 거의 변형시키지 않고, 해당 파이프 내면에 잔류하는 미소한 상처, 또는 요철부가 용융 평활화되어, 내면 거칠기를 20㎛ 이하로 할 수 있다. 염소 가스를 사용했을 경우는 클래드 파이프에 화학적으로 부착되어 있는 수분이나 해당 파이프에 잔류하는 천이금속계 불순물을 제거할 수 있고, 거품의 발생 방지에 효과적이다.
<코어 로드의 삽입>
도 9에 도시하는 바와 같이, 코어 로드(40)를 클래드 파이프(10b)내에 삽입한다. 커버(47b)에 고정되어서 지지 파이프(11b)에 부착된 배관(42)으로부터 클래드 파이프(10b)내에 건조 기체를 흘리는 것에 의해, 클래드 파이프(10b)내에 대기가 혼입하여 대기중의 수분이 코어 로드(40)나 클래드 파이프(10b)에 부착되는 것을 방지한다. 건조 기체는 코어 로드(40)를 삽입하는 측의 반대측으로부터 클래드 파이프(10b)내로 흘린다. 코어 로드(40)를 아래로부터 삽입할 때는 건조 기체를 d위로부터 흘리고, 그 반대로 하여도 좋다. 커버(47b)는 밀폐 가능한 것이 바람직하고, 불소화합물 수지제의 것을 들 수 있다. 커버의 밀폐성을 향상시키기 위하여 O링 등의 밀봉재를 병용하여도 좋고, 예를 들면 석영의 커버와 불소화합물 수지제의 O링를 조합하여도 좋다. 후술한 바와 같이. 코어 로드(40)에는 양단에 지지 부재(41a, 41b)를 융착접속해 두는 것이 바람직하다.
코어 로드의 직경(D)과 코어 부분의 직경(d)의 비(D/d)에 맞추어서 클래드 파이프의 내경(d2)과 외경(D2)의 비(D2/d2)를 결정하고, 원하는 구조 및 특성의 광파이버를 얻어지는 코어 로드와 클래드 파이프를 조합시킨다. 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 0.05mm 내지 3mm가 바람직하다. 파이프의 내경과 로드의 직경의 차는 0.1mm 이상이다. 로드를 파이프에 삽입할 때에 너무 간극이 작은 로드와 파이프가 스쳐서 상처가 나는 경우가 있다. 간극이 지나치게 클 경우에는 양자의 융착 일체화가 불균일해지기 쉽다.
코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극이 큰 경우나 코어 로드가 극단적으로 가는 경우는 코어 로드를 2개로 나누어도 좋다. 이 경우, 코어 로드끼리는 기계적으로 접촉시킨다. 이렇게 함으로써, 코어 로드의 편재나 휘어짐에 의한 코어의 편심을 억제할 수 있다. 코어 로드의 연결부는 인출중 또는 인출후에 폐기한다.
<건조 기체>
건조 기체는 수소분자, 또는 수소원자를 포함하는 화합물(예를 들면 H2, H2O나 CH3OH)의 농도의 합계가 10체적ppm 이하의 기체이며, 바람직하게는 4체적ppm 이하의 기체이며, 특히 바람직하게는 1체적ppm 이하의 기체이며, 가장 바람직하게는 1체적ppb 이하의 기체이다. 화합물이 수분인 경우에는 그 수분 농도는 이슬점으로서 측정할 수 있고, 그 경우 10체적ppm에서는 -60℃, 4체적ppm에서는 -67℃, 1체적ppm에서는 -76℃, 1체적ppb에서는 -112℃에 해당한다. 여기에서의 이슬점은 대기압 기준으로 측정한 것이다. 가스종으로서는 He, Ar 등의 불활성 가스, N2, O2 가스나, Cl2, 불소 등의 할로겐 가스, SOCl2, SiF4 등의 할로겐 원자를 포함하는 가스도 사용가능하다. 또한 SiCl4, GeCl4, POCl3, PCl3, BCl3, BBr3 등의 가스도 사용가능하다.
<코어 고정>
코어 로드는 지지 파이프내에 미리 배치된 고정 지그(44)에 끼워서 고정한다. 고정 지그(44)에 끼워지는 부분으로부터는 원하는 특성을 갖는 광파이버(양품)를 얻을 수 없으므로, 고정 지그(44)에 끼워지는 부분을 단지 코어 로드를 지지하기 위한 지지 부재로 하면 코어 로드를 낭비하는 일이 없다. 따라서 코어 로드의 양단에는 지지 부재를 접속하는 것이 바람직하다. 클래드 파이프의 단을 밀봉할 경우에는 클래드 파이프를 붕괴시켜 코어 로드에 일체화시키면 붕괴된 부분의 클래드 파이프 및 코어 로드로부터는 좋은 상품을 얻을 수 없으므로, 클래드 파이프에 접속한 지지 파이프를 붕괴시켜 코어 로드에 접속한 지지 부재와 일체화시키는 것이, 클래드 파이프 및 코어 로드를 낭비하지 않는다는 점에서 바람직하다.
이하에서는 코어 로드에 지지 부재(41a, 41b)를 융착접속하고, 지지 부재를 고정 지그에 끼우는 경우에 대하여 설명한다. 고정 지그는 예를 들면 도 10에 도시하는 바와 같은 홈(45)을 갖는 링(46)이 있다. 링의 외경을 지지 파이프의 내경보다 약간 크게 하고 링(46)의 내경을 지지 부재의 외경보다 약간 작게 한다. 링(46)을 탄성재로 형성하면, 링(46)을 지지 파이프내에 압입하여 지지 부재를 링(46)에 압입하는 것에 의해 지지 부재를 링(46)을 거쳐서 지지 파이프에 고정할 수 있다. 이렇게 하여 코어 로드(40)가 클래드 파이프(10b)내에 고정된다. 코어 로드를 고정한 상태여도 건조 기체는 홈(45)을 통해 링(46)의 상하를 유통할 수 있다.
코어 로드(40)를 클래드 파이프 아래로부터 넣을 경우는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 위쪽의 지지 파이프(11b)내에 고정 지그(44)를 넣고, 여기에 지지 부재(41b)를 압입하여 코어 로드(40)의 상단을 고정한다. 고정 지그(44)를 사용함으로써 코어 로드(40)를 클래드 파이프(10b)의 중심에 고정할 수 있고, 인출한 후의 광파이버의 비원율 또는 편심율을 작게 할 수 있다. 2개소 이상에서 지지 부재(41b)를 파지하는 것이 바람직하다. 지지 부재(41a)의 하단에는 미리 고정 지그(44)를 부착하고, 고정 지그(44)마다 아래쪽의 지지 파이프(11c)내에 압입하고, 지지 부재(41a) 아래에 지지 막대(48)를 배치하고, 커버(47a)를 아래쪽 지지 파이프(11c)의 하단에 부착한다. 코어 로드(40)는 지지 파이프(11b), 지지 파이프(11c)에 고정되어서 파이프내에 매달리고, 또한 지지봉(48)을 거쳐서 커버(47a)에 의해 하단이 지지된다. 커버(47a)에는 가스의 공급 또는 배출이 가능한 배관(49)을 부착한다. 커버(47a)로 지지 파이프(11c)를 밀폐한다.
고정 지그를 사용하는 대신에, 지지 파이프 또는 클래드 파이프의 단부를 가열하여 직경을 감소시켜서 코어 로드를 파지하는 것도 가능하다. 이 때, 직경 감소 개소의 상하에 가스가 흐를 수 있는 간극이 형성되도록 지지 파이프 또는 클래드 파이프의 직경을 감소시킨다. 지지 파이프 또는 클래드 파이프의 단부의 두께를 얇게 하여 직경 감소를 쉽게 하는 것도 가능하다. 도 12에 도시하는 예에서는 지지 부재(41b)를 지지 파이프(11b)보다도 위로 돌출시켜서, 그곳을 파지 수단(50)으로 파지하여 코어 로드(40)를 고정한다. 이 경우, 배관(42)과 지지 부재(41b)가 간섭하지 않도록 한다. 지지 부재(41b)와 커버(47b) 사이는 될 수 있는 한 간극을 없앤다. 특히, 클래드 파이프(10b)내에 SF6나 Cl2 등의 유독한 가스를 흘려넣는 경우는 지지 부재(41b)와 커버(47b) 사이에 밀봉재를 충전하는 등, 기밀하게 유지한다.
코어 로드를 삽입하는 이후, 인출이 종료할 때까지, 클래드 파이프 내부에 대기중의 수분, 수소분자 또는 수소원자를 포함하는 화합물이 혼입하지 않도록 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 항상 건조 기체 분위기로 하거나, 감압 분위기로 하거나, 또는 건조 기체 분위기로 하면서 감압 분위기로 한다. 클래드 파이프 내부를 건조 기체 분위기로 유지하는 방법으로는 클래드 파이프 내부를 이들 가스로 치환한 후 밀폐하는 방법 또는 클래드 파이프 일단으로부터 계속적으로 건조 기체를 유입시키면서, 타단측으로부터 배출시키는 방법이 있다. 후자의 방법에서는 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 배관(42)으로부터 건조 가스를 공급하고, 배관(49)으로부터 클래드 파이프(10b)내의 가스를 배출한다. 건조 가스를 불어넣는 상태에서는, 커버(47a)는 기밀하게 되도록 지지 파이프(11c)에 부착할 필요는 없다.
<베이킹>
코어 로드를 클래드 파이프에 삽입, 고정한 후, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하면서, 파이프 및 코어 로드를 가열하여 파이프 내표면 및 코어 로드 표면에 부착되어 있는 수소분자 또는 수소원자를 포함하는 화합물을 제거한다(이하, 이 처리를 탈수소 처리라고 함). 예를 들면 간극을 건조 기체 유로와 연결하여 건조 기체를 간극에 도입하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열한다. 또는 간극의 기체를 배기하여 간극을 감압으로 하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열한다. 또는 간극에 건조 기체를 도입하면서 동시에 간극의 기체를 배기하여 간극을 감압하면서 코어 로드와 클래드 파이프를 가열한다. 이 탈수소 처리를 위한 가열 공정을 베이킹 공정이라고 한다. 코어 로드 표면 및 클래드 파이프 내표면을 베이킹 공정으로 탈수소 처리함으로써, 그 후에 로드-인-인출하여 얻어진 광파이버의 로드-인에 의한 계면 부근의 OH기 농도를 저감하고, OH기에 의한 전송 손실이 종래의 로드-인-인출에서는 얻을 수 없었던 낮은 값인 광파이버를 얻을 수 있다.
이하에서는 건조 기체 분위기를 도입하면서 가열 처리할 경우의 예에 대하여 설명한다. 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 배관(42)으로부터 건조 기체를 공급하고, 배관(49)으로부터 클래드 파이프(10b)내의 기체를 배출하여 클래드 파이프내를 위로부터 아래로 흐르는 가스의 흐름을 작성한다. 가스의 흐름의 방향을 반대로 하는 것도 가능하다. 가스의 유량은 표준 상태에서 매분 1리터 이상으로 하는 것이 바람직하다. 클래드 파이프 내표면 또는 코어 로드 표면의 가열 온도는 80℃ 내지 1000℃로 한다. 1000℃를 넘는 고온으로 하면, 로드 표면이나 파이프 내표면에 물리적으로 부착되어 있는 수분이 유리와 반응하여 코어 로드나 클래드 파이프에 화학적으로 흡착하거나, 또는 OH기가 되어서 유리에 결합해버려, 그 후에 제거하는 것이 어려워지는 경우가 있다. 가열 온도는 800℃ 이하가 바람직하다. 가열 온도를 600℃ 이하로 하면 유리 표면에서의 OH기의 생성이 없다. 온도를 550℃ 이하로 하면 수분이 유리 표면에 화학적으로 흡착하지 않는다. 한편, 물리적으로 부착되어 있는 수분을 제거하기 위해서는 80℃ 이상에서 효과가 있고, 150℃ 이상이면 단시간에 제거가능하고, 350℃ 이상이면 더욱 단시간에 제거가능하다. 예를 들면 클래드 파이프 내표면을 30분간 이상 450℃로 유지한다. 건조 기체는 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스 또는 할로겐 가스, 할로겐 원소 화합물 가스를 포함하는 것이어도 좋다.
베이킹중에 건조 가스를 공급하는 측의 지지 파이프를 가열하여, 건조 가스를 지지 파이프를 통과하는 사이에 가열한 후, 클래드 파이프내에 공급하여도 좋다. 이 경우, 파이프내를 통과하는 가스의 유량을 예를 들면 1 이상으로 설정하고, 하류측에서 대기가 역류하지 않도록 하면 좋다.
가열원으로는 버너, 히터가 사용가능하다. 수분을 클래드 파이프 외면에 부가하지 않는다는 점에서 히터가 바람직하다. 가열 범위는 클래드 파이프 전장으로 한다. 후에 지지 파이프를 붕괴시켜서 코어 로드 또는 지지 부재와 일체화시킬 경우는, 지지 파이프나 지지 부재의 일체화되는 개소로부터 유효부측의 부분을 베이킹 공정으로 탈수소 처리하여 그것들에 부착되어 있는 수소분자 또는 수소원자를 포함하는 화합물을 감소시킨다. 이로써 로드-인-인출시에 일체화하는 부분에 OH기가 생성되는 일이 없고, OH기에 의해 광의 전송 손실 증가가 발생하는 일이 없다. 같은 이유로 지지 파이프와 지지 부재는 각각의 표면으로부터 깊이 10㎛까지의 0H기 농도를 1체적ppm 이하로 하면, 그곳으로부터의 수소가 광파이버중에서 OH기가 되어 광의 전송 손실 증가의 원인이 되는 일이 없다.
가열원의 길이가 가열 범위의 길이보다도 짧을 경우는 가열원을 클래드 파이프 및 코어 로드에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 어느 것을 이동시켜도 좋고, 양쪽의 속도를 다르게 하여 이동시켜도 좋다. 가열 범위와 거의 같은 길이의 가열원을 사용하고, 가열 범위 전체를 동시에 가열하는 것도 가능하다.
베이킹 공정에 있어서, 클래드 파이프(10b)내를 감압 분위기로 할 경우는 클래드 파이프(10b)내의 가스의 배기량을 건조 기체의 공급량 이상으로 하거나, 또는 건조 기체를 공급하지 않고, 배관(42 또는 49)으로부터 클래드 파이프(10b)내의 가스를 배기한다. 클래드 파이프(10b)내의 압력을 60kPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 클래드 파이프내를 배기함으로써, 클래드 파이프 내표면이나 코어 로드 표면으로부터 이탈된 수분이 클래드 파이프내에서 제거되므로, 수분의 이탈 효과가 증가한다. 또한, 일단 클래드 파이프나 코어 로드로부터 이탈한 수분이 파이프나 로드에 다시 부착될 일도 없다. 베이킹 공정은 고정 지그 등으로 코어 로드(40)를 클래드 파이프(10b)내에 고정하기 전에 실행하는 것도 가능하다.
베이킹 공정을 가열 온도를 다르게 하여 2회 실행하면(제 1 부공정, 제 2 부공정), 코어 로드 및 클래드 파이프의 수분을 더욱 제거할 수 있다. 제 1 부공정에서는 상술한 바와 같이 클래드 파이프 내표면 또는 코어 로드 표면의 온도를 80℃ 이상 1000℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이상 1000℃ 이하로 가열하고, 제 2 부공정에서는 제 1 부공정보다 고온으로 가열하는 것이 바람직하다. 제 1 부공정에서의 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 분위기는 상술한 바와 같지만, 제 2 부공정에서는 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 할로겐 가스 또는 할로겐 화합물 가스를 포함하는 건조 기체 분위기로 한다. 예를 들면, 클래드 파이프내에 Cl2 등의 탈천이금속성 가스를 포함하는 분위기 가스를 클래드 파이프의 일단으로부터 도입하고, 타단으로부터 제거하면서 클래드 파이프내를 1000℃ 이상의 온도로 한다. 탈천이금속성 가스에는 염소, SOCl2 등의 염소원자를 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 헬륨이나 아르곤 등으로 탈천이금속성 가스를 희석하여도 좋다. 가열 온도를 1020℃ 이상으로 하면 염화 니켈이나 염화철의 증기압을 1기압 이상으로 할 수 있고, 코어 로드 표면 및 클래드 파이프 내표면 근방에 화학적으로 결합하고 있는 수분을 제거하는 효과에 부가하여, 이들 천이금속도 증발시켜서 제거할 수 있다. 예를 들면 클래드 파이프 내표면을 30분간 이상, 1020℃로 유지한다.
상술한 기상 에칭 공정 또는 전술한 내면 평활화 공정 전에, 클래드 파이프내의 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압 분위기로 유지하고, 베이킹 처리와 같은 처리를 수행하여도 좋다. 이로써 클래드 파이프 내표면을 기상 에칭할 때, 에칭용 가스와 수분이 반응하여 황산 등의 유독 물질이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<밀봉>
베이킹 공정에 의해 코어 로드 표면 및 클래드 파이프 내표면의 수분을 제거한 후, 도 13에 도시하는 바와 같이, 아래쪽의 지지 파이프(11c)를 인출로(51)의 가열부(52)에 대면하는 위치로 가져온다. 이 때 클래드 파이프(10b)를 이동시켜도 좋고, 인출로(51)를 이동시켜도 좋다. 가열부(52)를 발열시켜 클래드 파이프(10b) 및 지지 파이프(11c)를 1800℃ 내지 2600℃로 가열하여 그 일부의 직경을 감소시킨다. 이렇게 하여 도 14a에 도시하는 바와 같이 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b)를 일체화하여 클래드 파이프(10b)의 하단을 밀봉한다. 또는, 도 14b에 요부를 도시하는 바와 같이 지지 파이프(11c)와 지지 부재(41a)를 일체화하여 클래드 파이프(10b)의 하단을 밀봉한다. 클래드 파이프(10b)가 밀봉될 때까지 배관(42)으로부터 건조 기체를 클래드 파이프(10b)내에 공급하고, 배관(49)으로부터 클래드 파이프(10b)내의 가스를 배출한다. 간극(72)에 있어서 도 12의 위로부터 아래를 향하는 건조 기체의 흐름이 발생한다. 건조 기체에는 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 염소 또는 그것들의 2종 이상으로 이루어지는 혼합 가스를 사용할 수 있다.
커버(47b)와 지지 파이프(11b)의 접촉 부분에는 간극(72)의 기밀을 유지하기 위하여 O링 등의 밀봉 부재를 부가한다. 그러나, 간극(72)을 감압하면 아무리 하여도 커버(47b)와 지지 파이프(11b) 사이나 커버(47b)와 지지 부재(41b) 사이로부터 외기가 간극(72)에 혼입한다. 제 1 실시 형태에서는 배관(42)으로부터 건조 기체를 간극(72)에 공급하는 것에 의해, 간극(72)에 혼입하는 외기를 적게 할 수 있고, 또한 혼입한 외기를 희석하여 송풍하여, 간극(72)의 이슬점을 낮게 유지할 수 있다. 한편, 일본 특허 공개 제 1995-109141 호 공보의 도 4 또는 도 6에 표시된 구성에서는 건조 기체를 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극에 불어넣는 것은 불가능하며, 감압하면 이슬점이 높은 외기가 혼입해버려, 결국 간극의 이슬점을 낮게 유지할 수 없고, 코어 로드 및 클래드 파이프로부터 얻어지는 광파이버의 로드-인-계면의 OH기는 충분히 줄어들지 않는다.
배관(42)에 유량계(56)나 압력계(57)를 설치하여 클래드 파이프(10b)내의 가스의 유량이나 압력을 측정한다. 그 결과에 의해 클래드 파이프(10b)의 하단이 완전히 밀봉되었는지 아닌지를 판단할 수 있다. 클래드 파이프(10b)를 위로부터 아래로 흐르는 가스의 유량이 급격히 감소하거나 클래드 파이프(10b)내의 압력이 급격히 상승하면, 클래드 파이프의 하단이 완전히 밀봉된 것으로 판단할 수 있다. 클래드 파이프의 하단이 밀봉되면, 즉시 밸브(60)를 열어서 배관(59)으로부터 간극(72)의 공기를 배기한다. 클래드 파이프(10b)가 밀봉되었을 때에 클래드 파이프(10b)내의 압력이 갑자기 높아져서 클래드 파이프(10b)가 파열되는 것을 막기 위하여 바이패스 배관(54)을 설치하여도 좋다. 클래드 파이프(10b)의 하단을 밀봉하고 있을 때는 바이패스 배관(54)에 설치한 밸브(55)를 개방하고, 클래드 파이프(10b)가 완전히 밀봉되어도 건조 기체가 바이패스 배관(54)을 지나도록 한다.
클래드 파이프(10b)의 하단을 밀봉할 때에 코어 로드(40)의 하부가 가열되어서 연화되지만, 도 13에 도시한 예에서는 파지 수단(50)으로 지지 부재(41b) 를 거쳐서 코어 로드(40)를 고정하고 있으므로 코어 로드(40)의 전하중이 하부가 연화된 개소에 부하되는 일이 없다. 따라서, 연화부에서 코어 로드가 변형하는 것이 억제된다.
상술한 바와 같이, 클래드 파이프의 단을 밀봉하는 것은 클래드 파이프 그것의 단부를 코어 로드와 일체화하는 것에 한정되지 않는다. 클래드 파이프에 지지 파이프를 접속하고, 지지 파이프를 코어 로드에 일체화함으로써도 클래드 파이프의 단이 밀봉된다. 코어 로드에 지지 부재를 접속했을 경우는 클래드 파이프 또는 지지 파이프와 지지 부재를 일체화시킴으로써도 클래드 파이프의 단이 밀봉된다.
인출 공정에서는 일체화된 부분으로부터 광파이버의 인출이 개시된다. 선속 및 광파이버의 직경이 소정의 치에 도달하여 안정한 상태가 될 때까지는 인출 개시 시점으로부터 어느 정도의 시간을 요하고, 그 동안에 인출된 광파이버는 좋은 상품이 안되고 폐기된다. 지지 파이프와 지지 부재를 일체화하면, 인출 개시후 일정한 시간에 인출된 폐기되는 광파이버는 지지 파이프 및 지지 부재에 기인하며, 클래드 파이프 및 코어 로드로부터 인출된 광파이버의 거의 모두를 좋은 상품으로 할 수 있고, 제품 비율을 향상시킬 수 있다.
클래드 파이프, 지지 파이프, 코어 로드 및/또는 지지 부재는 그것들이 일체화되는 부분에 인이나 게르마늄이나 불소를 첨가하여 융점을 내려 두면, 일체화가 용이하다.
클래드 파이프의 단부를 밀봉한 후 몇 분부터 몇 십분간 해당 밀봉 부분을 계속하여 가열하면 밀봉 부분이 비원화하지 않으므로 바람직하다. 클래드 파이프, 지지 파이프, 코어 로드 및/또는 지지 부재를 가열원에 대하여 상대적으로 회전시키면 더욱 비원화하기 어려우므로 바람직하다.
<사이클 퍼지>
클래드 파이프(10b)의 일단을 밀봉한 후, 클래드 파이프(10b)내의 사이클 퍼지를 실시하면 더욱 탈수소 처리할 수 있어서 바람직하다. 도 14a에 도시하는 바와 같이, 배관(42)에 설치한 밸브(58)를 닫고, 배관(59)에 설치한 밸브(60)를 열어 배관(59)으로부터 클래드 파이프(10b)내를 진공 흡입한다. 배관(59)에 압력계(57)를 설치해 두고, 클래드 파이프(10b)내의 압력을 측정한다. 클래드 파이프내의 압력이 10kPa 이하가 되면 밸브(60)를 닫아서 진공 흡인을 정지하고, 밸브(58)를 열어 클래드 파이프(10b)내에 건조 기체를 보내주고, 클래드 파이프(10b)내의 압력이 50kPa 이상이 될 때까지 건조 기체를 도입한다. 이 진공 흡인으로부터 가스 도입까지의 조작을 반복하고, 클래드 파이프(10b)내를 건조 기체 분위기로 한다.
진공 흡인은 1kPa 이하가 될 때까지 실행하는 것이 바람직하고, 가스 도입은 100kPa 이상이 될 때까지 실행하는 것이 바람직하다. 사이클 퍼지를 실행하는 것으로 베이킹시에 제거되지 않은 수소분자 또는 수소원자를 포함하는 화합물 또는 베이킹후에 로드 또는 파이프에 부착된 수소분자, 또는 수소원자를 포함하는 화합물, 예를 들면 수분을 제거할 수 있다.
<로드-인-인출>
클래드 파이프(10b)가 밀봉되면, 아래쪽의 지지 파이프(11c)를 인출로(51) 밖으로 인출하여, 밀봉된 부분으로부터 광파이버를 인출한다. 전술한 바와 같은 클래드 파이프의 일단만을 밀봉할 경우는, 인출공정에 있어서 클래드 파이프의 타단을 건조 기체 분위기와 연결하거나, 클래드 파이프와 코어 로드 사이의 간극의 기체를 타단으로부터 배기하여 감압하거나, 또는 건조 기체 분위기와 연결하면서 동시에 감압한다.
코어 로드(40) 및 클래드 파이프(10b)를 인출로(51)에 송입하여 코어 로드 표면을 500℃ 내지 1800℃로, 클래드 파이프 외면을 1300℃ 내지 2300℃, 바람직하게는 1300℃ 내지 2100℃, 더욱 바람직하게는 1400℃ 내지 2100℃로 가열하여 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b)를 아래로부터 위로 일체화해 하고, 일체화된 부분으로부터 광파이버를 인출해 간다.
여기에서, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 10kPa 이하로 감압할 경우에는 코어 로드 표면을 500℃ 내지 1300℃로, 클래드 파이프 외면을 1000℃ 내지 1800℃로 가열한다. 간극을 감압하지 않는 또는 약간밖에 감압하지 않을 경우는 코어 로드 표면을 1000℃ 내지 1800℃로, 클래드 파이프 외면을 1500℃ 내지 2100℃로 가열한다. 이렇게 하여 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b)로부터 광파이버가 로드-인-인출된다. 클래드 파이프(10b) 및 코어 로드(40)를 그 축을 중심으로 회전시키는 것도 가능하다.
인출로의 입구에는 가스 공급부(53)를 설치하고, 클래드 파이프를 향하여 질소나 헬륨 등의 불활성 가스를 분사하고, 인출로(51)의 상부로부터 인출로(51)내에 인출로 밖의 가스가 혼입하지 않도록 가스 밀봉한다. 가스 공급부(53)로부터의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다.
인출된 광파이버가 소정의 직경까지 가늘어지면, 광파이버를 절단하여 지지 파이프(11c) 및 그것에 접속하고 있었던 커버(47a)나 배관(49)을 클래드 파이프(10b)로부터 떼어버리고, 도 15에 도시하는 바와 같이 광파이버(61)를 냉각 장치(62), 외경 측정 장치(63), 수지 도포 장치(64) 및 수지 경화 장치(65)에 통과시키고, 가이드 롤러(66), 인수 장치(67), 축선부(68)로 이루어지는 패스 라인에 걸고, 인수 장치(67)에서 광파이버를 잡아당겨서 권취기(69)로 권취해 간다.
코어 로드와 클래드 파이프가 일체화한 부분을 1800℃ 내지 2400℃로 가열하여 광파이버를 인출한다. 도 16에는 가열부를 2단(52a, 52b)으로 나누고, 상단의 가열부(52a)에서는 코어 로드(40) 표면을 500℃ 내지 1800℃로 가열하여 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b)를 일체화시키고, 하단의 가열부(52b)에서는 코어와 클래드가 일체화한 부분을 1800℃ 내지 2400℃로 가열하여 광파이버를 인출하는 예를 개시한다. 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b)를 일체화시킬 때의 온도는 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극의 감압 상태에 의해 조정하는 것은 상술한 바와 같다. 한편, 코어와 클래드가 일체화한 부분을 인출하는 온도는 간극의 감압 상태에 의하지 않는다. 거기에서, 상단의 가열부(52a)에서는 일체화의 온도를 조정하고, 또한 하단의 가열부(52b)에서는 상단보다도 고온으로 가열하는 것에 의해 인출 속도를 고속으로 할 수 있다. 가열 방식은 저항 가열, 유도 가열 어느 것이나 가능하다.
로드-인-인출시에, 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극(72)을 건조 기체 분위기와 연결하는 것은 배관(42)에 의해 도시하지 않는 외부의 건조 기체 공급원과 연결되는 것에 의해 이루어진다. 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 염소 또는 그것들의 2종 이상으로 이루어지는 혼합 가스인 건조 기체가 배관(42)으로부터 간극(72)에 공급된다. 간극(72)을 감압하는 것은 배관(59)으로부터 간극(72)의 기체를 배기하는 것에 의해 이루어진다. 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극을 건조 기체 유로인 배관(42)에 연결하여 건조 기체를 공급하면서, 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극(72)의 가스를 배관(59)으로부터 배기하여 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극(72)을 감압하는 하는 것이 바람직하다. 이 감압 상태(형편)는 간극(72)의 압력을 10kPa 이하로 하면 바람직하다. 더욱 바람직하게는 4kPa 이하, 더욱 바람직하게는 1kPa 이하, 가장 바람직하게는 0.1kPa 이하로 감압한다. 코어 로드(40)와 클래드 파이프(10b) 사이의 간극을 건조 분위기와 연결함으로써 건조 기체를 공급하면서 대기중의 수분이 유입되는 것을 방지하여 인출할 수 있다. 코어 로드(40)와 클래드 파이프(110b) 사이의 간극을 감압하는 것으로 클래드 파이프(10b)내의 가스의 양을 감소시키고, 수소분자, 또는 수소원자를 포함하는 화합물 가스가 혼입하고 있어도 그 양을 감소시킬 수 있다.
클래드 파이프내를 감압함으로써, 코어 로드와 클래드 파이프를 저온에서 일체화할 수 있다. 가열 온도를 저온으로 하면 코어에 전해지는 열량을 적게 할 수 있다. 클래드 파이프내를 10kPa 이하로 감압할 경우는 코어 로드의 표면은 상술한 바와 같이 500℃ 내지 1300℃로 가열하고, 클래드 파이프 외면은 1300℃ 내지 1800℃로 가열한다. 이 범위의 온도에서는 코어 로드나 클래드 파이프가 연화되어서 자중에 의해 늘어져 변형하는 일이 없다. 따라서 얻어지는 광파이버는 편심이나 비원화가 작고, 코어 직경에 대한 클래드 외경의 비가 길이 방향으로 일정하게 유지되어, 컷오프(cutoff) 파장이나 분산 등의 특성의 변동이 적다.
또한, 간극(72)의 압력을 4kPa 이하로 감압하면 두꺼운 클래드 파이프라도 찌그러지기 쉽고 필요 이상으로 인출로의 온도를 높이지 않아도 좋다. 따라서, 에너지의 낭비가 없다. 또한, 선속이나 장력 등의 인출 조건의 설정의 자유도 증가한다.
도 17에 나타나 있는 제 2 실시 형태에서는 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면을 탈수소 처리하면서 광파이버를 인출한다. 도 17에 있어서 괄호를 붙인 공정은 생략 가능한 공정이다. 코어 로드를 클래드 파이프내에 삽입하고, 각각을 고정하는 곳까지는 제 1 실시 형태와 같다. 다음으로, 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉한 후, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 사이클 퍼지를 실행한다. 이들 2개의 공정도 제 1 실시 형태와 동일하다. 이어서, 코어 로드와 클래드 파이프를 인출로 상방으로 이동시킨다. 이 때, 밀봉에 의해 코어 로드와 클래드 파이프가 일체화한 부분이 가열부 중심부보다 상방에 위치하도록 한다. 양자가 일체화한 부분의 바로 가까이에 있는 아직 일체화하지 않는 부분에 있어서의 클래드 파이프 내표면의 온도가 80℃ 내지 150℃ 정도로 되는 위치까지 이동한다. 인출로(51)의 가열부(52)의 온도를 일시적으로 내려도 좋다. 이때 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 건조 기체 분위기와 연결시킨 상태를 유지한다.
다음으로, 코어 로드 및 클래드 파이프를 서서히 인출로 하방을 향하여 이동시킨다. 가열부(52)의 온도를 일시적으로 내렸을 때는 온도를 상승시킨다. 코어 로드 및 클래드 파이프의 이동에 따라, 일체화하지 않는 부분의 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 온도는 서서히 상승한다. 이 때, 코어 로드와 클래드 파이프가 일체화한 부분의 바로 가까이에 있는 아직 양자가 일체화하지 부분에서는 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 건조 기체 분위기와 연결되어 있다. 또는 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 건조 기체 분위기와 연결됨과 동시에, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 기체가 배기되어 감압되어 있다. 그 상태에서 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면은 80℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 온도 150℃ 내지 1000℃에서 가열되는 것으로, 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 베이킹이 행하여진다. 그 후 코어 로드 및 클래드 파이프를 서서히 인출로 하방을 향하여 이동시킨다. 코어 로드 및 클래드 파이프의 이동에 따라 베이킹되는 부분이 서서히 코어 로드 및 클래드 파이프의 위쪽으로 이동해 간다.
코어 로드와 클래드 파이프가 일체화한 부분이 인출로 가열부 중심부 부근까지 도달하면, 일단 코어 로드 및 클래드 파이프의 이동을 정지한다. 그 위치에서 유지하여 코어 로드 및 클래드 파이프가 일체화한 부분의 온도를 상승시킨다. 일체화한 부분의 클래드 파이프 외면의 온도가 1300℃ 내지 2100℃까지 상승하면, 일체화한 부분으로부터 광파이버를 인출해 간다. 이후의 공정은 제 1 실시 형태와 같이 실행한다. 광파이버가 계속적으로 인출되는 것에 따라, 코어 로드와 클래드 파이프도 계속적으로 인출로 상방으로부터 하방으로 도입한다. 이로써 일체화하지 않는 부분의 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면이 가열되는 부분은 일체화한 부분으로부터 다른 쪽의 단을 향하여 서서히 이동해 간다. 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 건조 기체 분위기와 연결되어 있다. 동시에 코어 로드와 클래드 파이프의 일체화는 상방을 향하여 진행한다. 이로써 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면의 베이킹을 계속적으로 행하면서, 광파이버를 인출한다. 이들은 감압하면서 실행하는 것도 가능하다.
제 2 실시 형태에서는 도 18에 도시하는 바와 같은 2단 이상으로 이루어지는 가열부가 유효하다. 일체화한 부분을 가열하여 인출하기 위한 하단의 가열부(52b)는 1800℃ 내지 2400℃로 가열하고, 아직 일체화하지 않는 클래드 파이프 및 코어 로드에 대향하는 부분에 배치되는 상단의 가열부(52a)의 온도를 80℃ 내지 1000℃로 하면, 가열부(52a)에 의해 가열되는 클래드 파이프 내표면 및 코어 로드 표면에 물리적으로 부착되어 있는 수분의 제거를 확실히 행할 수 있다.
전술한 방법과는 달리, 클래드 파이프의 양단을 밀봉하여 클래드 파이프내를 밀봉한 상태에서 광파이버의 로드-인-인출을 실행하는 제 3 실시 형태도 있다.
클래드 파이프의 양단을 밀봉할 경우는 일단을 밀봉한 후, 클래드 파이프와 코어 로드 사이의 간극의 기체를 클래드 파이프의 타단으로부터 배기하여 간극을 감압하여 타단을 밀봉한다. 이로써 클래드 파이프와 코어 로드 사이가 간극으로 되어 있어, 그 간극이 감압 상태가 된 광파이버 모재를 얻을 수 있다. 간극의 압력을 어느 정도 감압할지는 양단을 밀봉한 시점의 간극의 체적에 따른다. 간극은 로드-인-인출이 진행하면 작아지고, 그 압력은 커져 간다. 인출 종료시에 간극에 존재하는 기체가 대기압 이상이 안되도록 간극을 감압한다. 예를 들면 1kPa 이하까지 감압한다. 이 광파이버 모재를 인출할 때에는, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극은 감압되어 있다.
클래드 파이프의 단을 밀봉할 때에는 일단만을 밀봉하는 경우 및 양단을 밀봉하는 경우중 어느 것이어도, 코어 로드와 클래드 파이프의 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하고, 또한 감압함으로써 간극의 이슬점을 내리는 것이 가능하다. 따라서, 코어 로드 표면 또는 클래드 파이프 내표면에 OH기가 생성 하는 것을 막을 수 있고, 로드-인-인출하여 얻어지는 광파이버의 OH기에 기인하는 전송 손실을 작게 할 수 있다.
양단을 막은 클래드 파이프와 그 안에 가두어진 코어 로드로 이루어지는 광파이버 모재는 종래의 중실의 광파이버 모재와 동일하게 취급할 수 있다. 제 3 실시 형태에서는 베이킹 공정 및 클래드 파이프의 양단의 밀봉까지를 인출 장치와는 다른 설비에서 실행하고, 얻어진 광파이버 모재를 종래와 같은 인출 장치로 인출할 수 있다. 기존 설비를 활용한다는 점에서 유효한 방법이다.
제 3 실시 형태에 있어서의 클래드 파이프의 밀봉은 클래드 파이프의 양단을 밀봉하는 것뿐이다. 종래의 로드-인-붕괴와는 다르게 클래드 파이프 전장에 걸쳐 붕괴하지 않으므로, 그 만큼의 공정에 소요되는 시간, 설비 및 운전비용을 생략할 수 있고, 저비용으로 광파이버를 제조할 수 있다. 도 19를 참조하여 제 3 실시 형태의 플로우를 설명한다. 도 19에 있어서 괄호를 붙인 공정은 생략하는 것이 가능한 공정이다.
베이킹 공정에 의해 코어 로드 표면 및 클래드 파이프 내표면을 탈수소 처리한 후에 클래드 파이프의 일단을 밀봉하는 것까지는 제 1 실시 형태와 같다. 단지, 베이킹 공정과 클래드 파이프의 밀봉은 인출 장치 이외의 베이킹 공정을 실행할 수 있는 가열 장치에 부착하여 수행하여도 좋다. 또한, 가열 장치는 도 12에 도시한 바와 같은 코어 로드와 클래드 파이프를 종으로 부착하는 것에 한하지 않고, 가로로 부착하는 것도 좋다.
클래드 파이프의 일단을 밀봉한 후의 사이클 퍼지 공정도 제 1 실시 형태와 같다. 간극의 기체를 배기하여 압력이 1kPa 이하로 될 때까지 배기한 후에 클래드 파이프의 타단을 밀봉한다. 양단을 밀봉한 광파이버 모재를 가열하여 로드-인-인출한다.
클래드 파이프의 일단을 밀봉한 후의 공정을 도 20을 참조하여 구체적으로 설명한다. 밸브(60)를 열어서 배관(59)으로부터 간극(72)의 기체를 배기한다. 압력계(57)에 의해 간극(72)의 압력을 감시하고, 그 압력이 1kPa 이하로 될 때까지 간극(72)의 기체를 배기한다. 일단, 간극(72)의 압력을 1kPa 이하로 한 후, 제 1 실시 형태와 같이 사이클 퍼지를 행하고, 간극(72)의 가스 도입과 진공 흡인을 반복하여도 좋다.
간극(72)의 기체를 계속하여 배기하여 그 압력을 1kPa 이하로 한 상태에서, 도 21에 도시하는 바와 같이 가열원(73)을 클래드 파이프(10b)의 상단 또는 지지 파이프(11d)의 가로에 위치시켜서, 클래드 파이프(10b)의 상단 또는 지지 파이프(11d)를 붕괴시켜서 코어 로드(40) 또는 지지 부재(41b)와 일체화시킨다. 도 21에 도시한 바와 같이, 지지 파이프(11d)를 지지 부재(41b)와 일체화시켜, 코어 로드(40) 및 클래드 파이프(10b)의 전장을 유효하게 사용하는 것이 바람직하다.
클래드 파이프의 양단의 밀봉이 완료하면, 배기를 종료하고, 지지 파이프로부터 커버(47a, 47b)나 각 배관을 분리한다.
얻어진 광파이버 모재의 인출을 시작하는 측의 지지 파이프 및 지지 부재를, 일체화된 개소보다 외측에서 절단하거나 또는 지지 파이프 및 지지 부재를 가열하여 떼어낸다. 절단한 또는 떼어낸 말단을 인출 개시하는데 적합한 형상으로 하는 것이 또한 바람직하다. 상술한 바와 같이, 광파이버의 인출개시로부터 잠시동안에 인출된 광파이버는 좋은 상품이 안되므로, 그 동안에 인출되는 광파이버가 지지 파이프와 지지 부재로부터 인출되는 정도의 지지 파이프와 지지 부재를 인출 개시단에 남기는 것이 바람직하다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 지지 파이프(11d)에 접속된 연장 부재(74)를 파지 수단(75)에 의해 파지하여 광파이버 모재(100)를 인출 개시단으로부터 인출로(51)에 넣는다. 또는, 연장 부재를 사용하지 않고 지지 파이프(11d)를 파지 수단(75)에 의해 직접 파지하여도 좋다. 파지 수단(75)은 모재 이송 장치(76)에 연결된다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 인출로(51)의 가열부(52)를 가열하여 클래드 파이프(10b)의 하단을 붕괴하여 코어 로드(40)와 일체화시키면서, 인수 수단(67)으로 광파이버 모재(100)의 하단으로부터 광파이버(61)를 인출한다. 클래드 파이프를 붕괴시켜서 일체화시키는 것은 제 1 실시 형태와 동일하고, 인출로의 가열부의 열분포 방법도 제 1 실시 형태와 같다. 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극(77)은 1kPa 이하로 감압되어 막혀있으므로, 클래드 파이프(10b)의 붕괴도 빠르다.
광파이버 모재(100)의 인출이 진행함에 따라서 간극(77)은 작아져 가고 그 압력은 높아져 간다. 지지 부재(41b)와 지지 파이프(11d)를 일체화시키면, 광파이버 모재(100)의 유효부의 인출이 종료한 시점의 간극(77)은 광파이버 모재 상단의 비유효부 부분의 간극 및 지지 부재(41b)와 지지 파이프(11d) 사이의 간극이 된다. 이 인출 종료 시점의 간극이 광파이버 모재(100)의 외부의 압력보다도 낮아지도록 클래드 파이프의 상단을 밀봉할 때의 간극의 압력을 미리 산출하고, 클래드 파이프 상단의 밀봉시에 간극(77)을 그 압력으로 한다. 지지 부재와 지지 파이프를 일체화시키는 개소를 클래드 파이프(10b)로부터 떨어진 개소로서 인출 종료시의 간극을 충분히 확보하여도 좋다.
도 23에서는 인출로(51) 위에 설치한 가스 공급부(53)로부터 광파이버 모재(100)를 향하여 가스를 분출시켜서 인출로(51)내에 인출로 밖의 기체가 유입되지 않는 가스 밀봉 방식을 도시했지만, 광파이버 모재 전체를 수용 실에 배치하고, 지지 파이프 또는 연장 부재의 부분에서 인출로내 분위기와 인출로외 분위기를 나누는 방식이어도 좋다. 사용하는 가열원에 따라서는 반드시 인출로내 분위기와 인출로외 분위기로 나눌 필요는 없다.
모재 이송 장치(76)가 하방으로 이동하여 광파이버 모재(100)를 인출로(51)에 송입해 간다. 광파이버 모재(100)가 인출로(51)에 송입됨에 따라서 클래드 파이프(10b)와 코어 로드(40)가 서서히 일체화되고, 동시에 일체화된 부분으로부터 인수 수단(67)에 의해 광파이버(61)가 권취된다. 인출로(51)를 나간 광파이버(61)는 제 1 실시 형태와 같이, 냉각 장치(62), 외경 측정 장치(63), 수지 도포 장치(64) 및 수지 경화 장치(65)를 통과하여, 가이드 롤러(66), 인수 장치(67), 축선부(68)로 이루어지는 패스 라인에 걸쳐지고, 권취기(69)에 의해 권취된다.
제 3 실시 형태에 있어서는 광파이버 모재의 인출시에 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극의 기체를 배기하기 위한 배관이나, 간극을 건조 기체 분위기와 연결하기 위한 배관이 필요없다. 따라서, 광파이버가 모재 이송 장치에 의해 인출로에 보내질 때에, 그들 배관의 처리의 문제가 발생하지 않고, 광파이버 모재의 처리가 용이하다. 또한, 종래 사용하고 있었던 중실의 광파이버 모재를 인출하는 장치를 그대로 사용할 수 있다.
제 1 실시 형태 또는 제 3 실시 형태에서 얻어지는 광파이버는 로드와 파이프가 가열 일체화된 경계를 하나만 갖고, 파장 1.38㎛의 광의 전송 손실을 0.5dB/km 이하, 또는 0.35dB/km 이하로 하는 것이 가능하다. 이들 값은 파장 1.38㎛의 광에 대한 0H기 흡수 손실 약 0.25dB/km 이하, 또는 약 0.1dB/km 이하에 해당한다. 경계는 코어의 중심으로부터 경계의 반경(r1)의 비(p1/r1)가 1 이상 2 미만인 영역내에 존재한다.
또한, 편파 모드 분산(PMD)은 0.15ps/km1/2 이하, 또는 0.08ps/km1/2 이하로 할 수 있다. 길이 방향의 분산치 변동의 절대치를 2ps/nm/km2 이하, 또는 0.5ps/nm/km2로 할 수 있다. 코어 편심도 0.3% 이하이다.
<코어 로드>
코어 로드의 직경(D)과 코어 부분의 직경(d)의 비는 1≤D/d<2로 하는 것이 바람직하고, 이렇게 하면 종래 코어 로드의 일부로서 합성하던 광학 클래드 부분의 대부분을 클래드 파이프로서 합성하므로, 제조비용의 저감 및 제조 시간의 단축이 실현된다. 코어 로드를 화염 연마하는 공정도 생략할 수 있다. 비(D/d)가 1 이상1.4 이하의 범위이면 코어와 동일한 프로세스로 합성할 필요한 있는 제 1 클래드는 대략 코어와 동일 체적이며, 생산성의 면에서 보다 효과가 현저하다.
코어 로드는 순 실리카, 순 실리카에 산화게르마늄(GeO2)이 첨가된 것, 순 실리카에 P2O5, Al2O3나 TiO2, Cl 등의 굴절율을 상승시키는 첨가제가 첨가된 것을 들 수 있다.
코어 로드의 외주 부분에 클래드 파이프의 내면 부분의 조성에 가까운 광학적 클래드의 일부를 제공하는 것으로, 코어 로드와 클래드 파이프를 가열할 때에 코어 로드 또는 클래드 파이프의 변형이나 계면에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 전송 손실, PMD 또는 분산 특성(광파이버의 길이 방향의 분산 치의 변동)과 간 광학적 특성이 뛰어난 광파이버를 제조할 수 있다.
코어에 GeO2 등의 첨가제를 첨가하여 클래드를 순 실리카로 할 경우는, 코어 로드에 순 실리카로 이루어지는 광학적 클래드의 일부를 제공하는 것에 의해, 코어 로드와 클래드 파이프를 가열할 때에, 코어와 클래드가 동심을 유지하여 일체화된다. 따라서, 코어가 비원화 또는 편심하는 것을 억제할 수 있다. 더구나, 코어 로드에 존재하는 광학적 클래드는 종래보다도 적으므로 제조 비용은 종래에 없이 적다. 비(D/d)가 1.2 이하이면, GeO2가 첨가된 유리 미립자만으로 이루어지는 유리 미립자 퇴적체를 제조하고, 그것을 탈수, 투명화할 때에, 외주 부분의 게르마늄을 확산 또는 휘산시켜서 광학적 클래드로 할 수도 있다.
<클래드 파이프>
클래드 파이프는 그 내표면 근방의 굴절율이 코어 로드의 제 1 클래드의 굴절율과 실질적으로 동일하면 좋고, 순 실리카에 불소나 B2O3와 같이 굴절율을 낮추는 첨가제를 첨가한 것, 순 실리카, 또는 순 실리카에 GeO2, P2O5, Al2O3나 TiO2, Cl 등의 굴절율을 상승시키는 첨가제가 첨가된 것을 들 수 있다. 클래드 파이프의 내표면 근방의 조성이 제 1 클래드와 동일하면 보다 바람직하다.
<파이프 배율>
클래드 파이프는 클래드 파이프의 외경(D2)과 내경(d2)의 비(D2/d2)가 5 이상 30 이하, 바람직하게는 7 초과 30 이하이고, 보다 바람직하게는 8 이상 30 이하인 것이 좋다. 또한, 외경은 90mm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120mm 이상, 더욱 바람직하게는 140mm 이상이 좋다. 또는 길이는 500mm 이상인 것, 보다 바람직하게는 600mm 이상이 좋다. 이러한 대형의 클래드 파이프를 사용함으로써, 일회의 인출로 얻어지는 광파이버가 길어져, 보다 생산 효율이 향상된다. 클래드 파이프의 외경과 내경의 비는 소망하는 광파이버의 구조에 맞추어 적당히 조정한다.
<편심율>
코어 로드 및 클래드 파이프의 편심율은 전장에 걸쳐 0.3% 이하인 것이 바람직하고, 0.2% 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기서 편심율이한 제 1 클래드를 갖는 코어 로드의 경우는 코어부 중심과 코어 로드 중심의 위치 어긋남량을 코어 로드 직경으로 나눈 값이다. 클래드 파이프의 경우는 파이프의 내주의 외주에 대한 편심율이며, 그것은 파이프 내경 중심과 외경 중심의 위치 어긋남량을 외경으로 나눈 값이다. 이것에 의해 최종적으로 얻어지는 광파이버의 코어 편심량이 감소하는 것은 물론, 코어 로드와 클래드 파이프를 일체화할 때, 축에 수직인 단면내에서의 용융 상태의 불균일성이 감소되어, 기포, 코어 비원화의 발생을 억제하고, 얻어지는 광파이버의 전송 특성을 양호하게 할 수 있다.
<파이프 비원화>
코어 로드의 코어 및 제 1 클래드의 비원율 및 클래드 파이프의 외경 및 내경의 비원율이 각각 1.5% 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.5% 이하, 더욱 바람직하게는 0.2% 이하인 것을 사용한다. 비원율이 작은 코어 로드 또는 클래드 파이프를 로드-인-인출함으로써, 완성된 광파이버의 코어의 비원율의 악화나 복굴절율의 증가를 억제할 수 있고, PMD을 저감할 수 있다. 예를 들면, 0.15ps/km1/2 이하로 할 수 있다. 또한, 코어 로드와 클래드 파이프를 일체화할 때에, 축에 수직인 단면내에서의 용융 상태의 불균일성이 감소되어, 코어 로드와 클래드 파이프의 일체화가 균일하게 진행되고, 기포의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 얻어지는 광파이버의 전송 특성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 완성된 광파이버의 클래드의 두께 편향률이 작고, 즉 코어가 편심되어 있지 않아서, 해당 광파이버의 접속에 의한 손실이 작다. 코어 로드 및 클래드 파이프도 비원율 및 편심율이 작은 것을 조합하면 더욱 효과가 크다.
코어 로드의 표면 거칠기 및 클래드 파이프의 내표면 거칠기는 모두 20㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 코어 로드와 클래드 파이프를 일체화할 때, 융착되는 양자의 표면 거칠기가 모두 작기 때문에, 기포 발생의 억제에 효과가 있다. 이로써 인출시에 단선되는 것이나 직경 변동이 발생하는 것을 저감할 수 있다. 또한, 얻어지는 광파이버의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 로드나 파이프를 저항 가열로나 유도 가열로 등의 가열 수단을 이용하여 소정의 직경으로 연신 하는 것이나, 몰농도가 0.1중량%로부터 50중량%인 불화 수소수 용액에 1시간 이상 침지하여 표면의 불순물 오염층을 제거하는 것을 실행하면 표면 거칠기를 줄일 수 있다.
코어 로드의 OH기 농도는 20중량ppm 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 2중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 1중량ppm 이하, 가장 바람직하게는 0.1ppm 이하이다. 클래드 파이프에서는, 광파이버가 되었을 때에 모드 필드(mode field) 직경에 포함되는 부분의 OH기 농도는 20중량ppm 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 2중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 10중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 1중량ppm 이하가 좋다. 원래 OH기 농도가 낮은 코어 로드 및 클래드 파이프를 사용함으로써, OH기에 의한 광의 흡수 손실이 작은 광파이버를 얻을 수 있다. 코어와 클래드 사이의 계면 부분의 OH기 농도가 0.05ppm이면, OH기에 의한 광의 흡수 손실은 0.5dB이다.
전술한 예와 같이, 가는 코어 로드와 두꺼운 클래드 파이프의 가열 일체화에 있어서는 클래드 파이프에 비해 현저히 열용량이 작은 코어 로드의 쪽이 변형하기 쉽다. 그 때문에 클래드 파이프의 평균 점도에 대하여, 코어 로드의 평균 점도가 동일하거나 큰 쪽이 바람직하다. 일체화시의 코어 로드의 변형을 방지하기 쉽기 때문이다. 이로써, 얻어지는 광파이버의 코어 비원화나 코어 편심, 기포 등이 발생하기 어렵다. 여기서 기준으로 해야 할 점도의 값은 양자를 용융 일체화하는 온도 영역에 있어서의 각각의 점도를 대표하는 값이며, 이 온도 영역은 석영계 유리의 경우에는 보통 1000℃로부터 2400℃의 온도 범위이다. 여기에서는 1200℃에서의 값을 대표값으로 간주한다.
상술한 바와 같은 점도의 조합을 달성하는 코어, 클래드를 구성하는 유리로서는 이하의 것을 들 수 있다. 즉, 코어를 구성하는 유리로서는 순석영 유리 또는 불소, Cl 등의 할로겐 원자, GeO2, B2O3, P2O5, Al2O3 등의 금속 산화물을 1종류 이상 포함하는 석영 유리가 바람직하다. 클래드를 구성하는 유리로서는 불소첨가 석영 유리 또는 불소 이외의 다른 할로겐 원자, GeO2, B2O3, P2O5, Al2O3 등의 금속 산화물을 1종류 이상 포함하는 불소첨가 석영 유리가 바람직하다. 특히 바람직하게는 코어가 Cl 원자를 포함하는 석영 유리 또는 Cl 원자와 불소 원자를 포함하는 석영 유리, 클래드가 불소첨가 석영 유리 또는 Cl 원자를 포함하는 불소첨가 석영 유리인 것, 또는 코어가 GeO2를 포함하는 석영 유리 또는 GeO2와 Cl 원자를 포함하는 석영 유리, 클래드가 불소첨가 석영 유리 또는 Cl 원자를 포함하는 불소첨가 석영 유리이다. 예를 들면, 코어가 석영 유리에 약 1000중량ppm의 Cl 원자를 포함하고, 클래드가 불소원자를 약 1중량% 포함하는 석영 유리이면, 전술한 코어와 클래드의 점도의 관계를 만족하는 동시에, 코어와 클래드의 비굴절율차가 약 0.34%인 것을 얻을 수 있다. 이러한 예에 한하지 않고, 이들 첨가물의 종류, 양은 소정의 점도, 코어와 클래드의 소정의 굴절율차를 얻을 수 있도록, 적당히 선택 조정한다.
<굴절율 프로파일>
광파이버의 굴절율 프로파일에는 특별히 제한이 없다. 분산 시프트 파이버나 분산 보상 파이버 등과 같이 복잡한 굴절율 프로파일을 갖는 코어 로드도 사용가능하다. 단순한 단계형의 굴절율 프로파일을 가지는 싱글 모드 광파이버를 얻을 경우는 클래드에 대한 코어의 비굴절율차는 0.2% 이상이면, 표준적인 싱글 모드 광파이버를 형성할 수 있다.
코어에 해당하는 부분의 주위에 제 1 클래드를 갖는 코어 로드를 사용할 경우는 클래드 파이프에 있어서의 내면으로부터 적어도 클래드 파이프의 두께의 1/10까지의 부분의 굴절율과, 제 1 클래드부의 굴절율이 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 이것은 양자의 비굴절율차가 -0.05% 이상 +0.05% 이하, 보다 바람직하게는 -0.02% 이상 +0.02% 이하이다. 이로써 컷오프 파장이나 분산 등의 특성의 변동이 적은 광파이버를 얻을 수 있다.
제 1 클래드를 갖는 코어 로드의 경우는 제 1 클래드와 그 외주에 형성되는 클래드와의 굴절율이 소정의 범위내가 되도록, 각각 포함되는 굴절율을 조정하기 위한 첨가재의 종류나 농도를 조정한다. 이 경우의 조정으로는 아무것도 첨가하지 않는 것을 포함한다. 제 1 클래드를 포함하는 클래드 부분에는 다른 굴절율을 가지는 복수개 영역을 갖고 있어도 좋다. 또한 전술한 예에서는 싱글 모드 광파이버의 경우를 중심으로 설명했지만, 본 발명은 멀티 모드 광파이버의 경우에도 적용가능하며, 전송 손실을 저감하는 동일한 효를 얻을 수 있다.
실시예
제 3 실시 형태에 따라, 표 1에 나타낸 조건에서 로드-인-인출에 의해 광파이버를 제조한다(실시예 1 내지 4). 구체적으로는 클래드 파이프를 불화수소수 용액에 침지하여 세정하고, 클래드 파이프와 지지 파이프를 접속하고, 클래드 파이프 내표면을 기상 에칭하고, 클래드 파이프 내표면을 염소처리하였다. 그 후, 클래드 파이프에 코어 로드를 삽입하였다. 그 후, 코어 로드와 클래드 파이프 사이의 간극을 이슬점 Td℃에 유지한 상태에서 코어 로드 표면과 클래드 파이프 내표면을 파이프 내표면 온도 Tb로 가열하여 베이킹 처리하였다. 베이킹 공정의 제 2 부공정에서는 건조 염소 가스를 흘려보냈다. 그 후, 클래드 파이프의 하단(가스류에 대하여 하류측)을 밀봉하고, 이어서 클래드 파이프내를 압력(P)kPa에 유지하여 상단(가스류에 대하여 상류측)을 밀봉하여 광파이버 모재로 하고, 광파이버 모재의 외면을 화염연마하였다. 그 후, 이 광파이버 모재를 인출하여 광파이버를 제조하였다. 또한, 실시예 2에서는 코어 로드를 2개로 나누고, 가스류에 대하여 하류측의 클래드 파이프의 단으로부터 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하였다.
표 1
실시예 1 2 3 4
지지 파이프 외경 mm 100 40 125 40
지지 파이프 길이 mm 1500 1500 1500 1500
클래드 파이프 외경 mm 150 70 250 36
클래드 파이프 길이 mm 700 2500 300 2000
코어 로드 직경 mm 10 4.5 16 2.4
코어 로드 길이 mm 700 1300+1300 400 2100
베이킹 온도 Tb℃ 450 400 350 500
베이킹 시간 hr 1 2 4 0.5
점도Td℃ -88 -80 -59 -85
압력P kPa 0.1 3.2 0.01 3.6
상류측 밀봉후의 대기 시간 분 30 10 60 15
조건 1, 2 또는 4에서 제조한 광파이버는 파장 1.38㎛인 광의 전송손실을 0.1dB/km 이하로 하는 것이 가능하였다. 조건 3에서 제조한 광파이버는 파장 1.38㎛인 광의 전송손실이 1.2dB/km로서, 0.5dB/km보다도 컸다. 그 원인은 베이킹 공정에서 사용한 건조 가스의 이슬점이 높았던 것에 있는 것으로 생각된다.
일본 특허 출원 제 2003-139732 호(2003년 5월 19일 출원) 및 제 2003-139733 호(2003 년 5월 19일 출원)의 명세서, 청구범위, 도면, 요약서를 포함하는 모든 개시는 본 명세서에 통합된다.
전송 손실이 작은 광파이버를 생산성 좋고 적은 비용으로 제조할 수 있다.

Claims (26)

  1. 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하고, 가열 일체화하면서 인출하는 것을 포함하는 광파이버의 제조 방법에 있어서,
    상기 코어 로드를 상기 클래드 파이프내에 삽입하는 공정과,
    상기 코어 로드 표면과 상기 클래드 파이프 내표면의 수분을 제거하는 공정과,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정과,
    상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압한 상태에서, 상기 일단으로부터 인출하여 광파이버로 하는 공정을 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수분을 제거하는 공정에서는 상기 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하면서, 상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프를 가열하는
    광파이버의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수분을 제거하는 공정은 상기 간극을 건조 기체 분위기와 연결하면서, 및/또는 감압하면서, 상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프를 가열하는 제 1 부공정과, 상기 간극을 할로겐 가스 또는 할로겐 화합물 가스를 포함하는 건조 기체 분위기로 유지하면서 상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프를 가열하는 제 2 부공정을 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정이 상기 클래드 파이프의 일단을 밀봉하고, 또한 상기 간극을 감압하면서 상기 클래드 파이프의 타단을 밀봉하는 공정인
    광파이버의 제조 방법.
  5. 코어 로드를 클래드 파이프에 삽입하고, 가열 일체화하면서 인출하는 것을 포함하는 광파이버의 제조 방법에 있어서,
    상기 코어 로드를 상기 클래드 파이프내에 삽입하는 공정과,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정과,
    상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프 사이의 간극을 건조 기체 분위기와 연결하여, 상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프를 가열하고, 상기 코어 로드 표면과 상기 클래드 파이프 내표면에 부착되는 수분을 제거하면서 상기 일단으로부터 광파이버를 인출하는 공정을 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정에서는 상기 간극을 건조 기체 분위기와 연결하고, 또한 감압하는
    광파이버의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 상기 코어 로드와 상기 클래드 파이프를 상기 일단에 있어서 일체화하는 공정을 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 로드의 단에 지지 부재를 접속하는 공정을 더 포함하고,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 상기 지지 부재와 상기 클래드 파이프를 상기 단부에 있어서 일체화시키는 공정을 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 단에 지지 파이프를 접속하는 공정을 더 포함하고,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 상기 코어 로드와 상기 지지 파이프를 일체화시킴으로써 상기 일단을 밀봉하는
    광파이버의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 로드의 단에 지지 부재를 접속하는 공정과,
    상기 클래드 파이프의 단에 지지 파이프를 접속하는 공정을 더 포함하고,
    상기 클래드 파이프의 적어도 일단을 밀봉하는 공정은 상기 지지 부재와 상기 지지 파이프를 일체화시킴으로써 상기 일단을 밀봉하는
    광파이버의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 기체중의 수소분자, 또는 수소원자를 포함하는 화합물의 농도의 합계는 10체적ppm 이하인
    광파이버의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입하는 공정 전에, 상기 클래드 파이프를 가열하는 공정을 더 포함하는
    광파이버의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    코어 로드의 직경(D)과 코어 부분의 직경(d)의 비(D/d)는 1 이상 2 미만인
    광파이버의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 코어 로드는 상기 코어 부분만으로 이루어지는
    광파이버의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프에 대한 상기 코어 로드의 비굴절율차는 0.2% 이상인
    광파이버의 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 코어 로드는 상기 코어 부분과 상기 코어 부분보다도 굴절율이 작은 제 1 클래드부로 이루어지는
    광파이버의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드부에 대한 상기 코어 부분의 비굴절율차는 0.2% 이상이며, 상기 제 1 클래드부의 굴절율은 상기 클래드 파이프에 있어서의 내표면에서 적어도 상기 클래드 파이프의 두께의 1/10까지의 부분의 굴절율과 실질적으로 동일한
    광파이버의 제조 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 외경(D2)과 내경(d2)의 비(D2/d2)는 5 이상 30 이하이며, 또한 상기 클래드 파이프의 길이가 500mm 이상인
    광파이버의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 비(D2/d2)는 7을 초과하고 30 이하인
    광파이버의 제조 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 파이프의 내주의 외주에 대한 편심율이 유효부 전장에 걸쳐 0.3% 이하인
    광파이버의 제조 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    1200℃에 있어서, 상기 코어 로드의 평균 점도가 상기 클래드 파이프의 평균 점도 이상인
    광파이버의 제조 방법.
  22. 코어와 그 외주에 코어보다도 굴절율이 작은 클래드를 갖는 광파이버에 있어서,
    상기 광파이버의 축에 수직인 단면에 있어서 로드와 파이프가 가열 일체화되어 형성되는 경계를 하나만 갖고, 1.38㎛의 파장의 광의 전송 손실이 0.5dB/km 이하인
    광파이버.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 코어의 중심으로부터 상기 경계까지의 거리(p1)와 상기 코어의 반경(r1)의 비(p1/r1)는 1 이상 2 미만인
    광파이버.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 경계로부터 코어까지의 부분인 제 1 클래드에 대한 상기 코어의 비굴절율차가 0.2% 이상이며, 상기 제 1 클래드의 두께를 t라고 했을 때, 코어의 중심과 동심이며 반경 r+2t인 원과 상기 경계에 끼워지는 부분의 굴절율과 상기 제 1 클래드의 굴절율이 실질적으로 동일한
    광파이버.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서,
    1200℃에 있어서의 상기 코어의 평균 점도가 상기 클래드의 평균 점도 이상인
    광파이버.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 코어가 순석영 유리 또는 첨가재를 포함한 석영 유리로 이루어지고, 상기 클래드가 불소첨가 석영 유리를 주성분으로 하는 유리로 이루어지는
    광파이버.
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