KR20070081591A - 오버 클래딩 장치 및 오버 클래딩 방법 - Google Patents

오버 클래딩 장치 및 오버 클래딩 방법 Download PDF

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KR20070081591A
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Abstract

본 발명에 따른 오버 클래딩 장치는, 코어(core)와 클래드(clad)를 포함하고, 길이축에 대해 실질적으로 일직선으로 연장되는 광섬유 모재봉(preform rod)과, 광섬유 모재봉을 수용하기 위해 광섬유 모재봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 석영관을 상호 접합시키는 장치로서, 석영관을 일정한 갭을 가지고 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재봉 및 석영관을 수용하고, 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 발열체를 가열하는 파워 플랜지와, 석영관이 인입되는 유입구, 석영관이 배출되는 유출구, 및 전기로 내부로 불활성 가스를 주입시키는 가스 통로를 구비한 하부 하우징과, 하부 하우징 내부에 석영관을 감싸도록 설치되어 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스를 예열하고, 예열된 불활성 가스의 유동을 일 방향으로 유도하는 슬리브를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 오버 클래딩 방법은, 광섬유 모재봉을 수용하는 석영관의 외주면을 일정한 갭을 가지고 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재봉과 석영관을 전기로 내부로 공급하고, 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 광섬유 모재봉과 석영관을 가열하면서, 발열체의 표면을 따라 유동되어 발열체의 표면에 유체막이 형성되도록 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스(purging)를 공급하되, 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 퍼징 가스가 유동할 수 있도록 퍼징 각도를 조절하고, 전기로 내부로 공 급될 불활성 가스를 예열한 후, 불활성 가스를 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 유동할 수 있도록 불활성 가스의 분사 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
오버 클래딩, 전기로, 발열체, 광섬유 모재봉, 석영관, 퍼징 가스

Description

오버 클래딩 장치 및 오버 클래딩 방법{Over cladding apparatus and method thereof}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 오버 클래딩 장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선 및 ⅱ-ⅱ'선에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버클래딩 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선 및 ⅳ-ⅳ'선에 따른 단면도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100..광섬유 모재봉 200..석영관 300..발열체
400..파워 플랜지 500..하부 하우징 600..슬리브
본 발명은 광섬유 모재봉(preform rod)를 오버 클래딩 하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열원으로 전기로를 사용하는 경우 발열체와 석영관에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 오버 클래딩 장치 및 이를 이용한 오버 클래딩 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 광섬유는 광섬유 1차 모재를 제조하는 공정, 로드-인 튜브(RIT), 로드-인 실린더(RIC) 또는 오버 클래딩이라 부르는 방법을 통해 1차 모재를 대구경화 하는 공정 및 대구경화된 광섬유 모재를 용융하여 미소 굵기의 광섬유로 인선하는 공정에 의해 제조된다.
상기 광섬유 모재봉을 제조하는 방법은 크게 외부증착법과 내부증착법으로 나눌 수 있다. 또한, 상기 외부증착법은 다시 VAD(Vapour Phase Axial Deposition)법과 OVD(Outside Vapour Deposition)법으로 나뉜다. 대표적인 내부증착법으로는 수정화학기상증착법(Modified Chemical Vapour Deposition: MCVD)을 들 수 있다.
상기한 광섬유 모재봉의 제조방법중 수정화학기상증착법은 그 제조 공법상의 특성 때문에 직경이 큰 모재를 제조하는데 여러가지 애로점이 있다. 따라서, 생산성 향상의 측면에서 대구경의 석영관 내부에 수정화학기상증착법에 의해 제조된 광섬유 모재봉을 개재하여 용융, 접합하는 오버클래딩이라는 방법이 사용된다.
상기 오버클래딩 방법은 미리 만들어져 있는 광섬유 모재봉을 대구경의 석영 관(glass tube)에 넣고, 열원으로 가열하여 모재봉과 석영관을 녹여서 붙이는 것에 의해 대구경의 광섬유 프리폼을 제조하는 방법이다.
도 1은 전기로를 이용하여 광섬유 모재봉과 석영관을 접합시키는 종래 기술 에 따른 오버 클래딩 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 파워 플랜지(40)를 통해 전력을 공급하여 발열체(30)를 발열시킨다. 이에 따라 전기로 내부는 예컨대, 1800℃ 이상의 온도가 유지된다. 이와 동시에 전기로 내부로 불활성 가스(도 1의 화살표 a참조)를 퍼징하여 발열체(30)의 산화를 방지하고 이물질의 유입을 방지한다. 즉, 전기로의 하부에 구비된 불활성 가스 공급로를 통해 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2)등과 같은 불활성 가스를 분사하여 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만든다. 그리고, 단열 부재(60)에 구비된 가스 유입구(61)를 통해 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)(도 1의 화살표 b참조)를 공급하고, 이 파이로 퍼징 가스는 발열체(30)의 홀(31, 32)을 통해 전기로 내부로 유입된다.
이러한 상태에서, 광섬유 모재봉(10)과 석영관(20)을 서서히 용융시켜 접합시킨다.
한편, 상술한 접합 공정이 진행되는 동안 SiO2로 구성된 석영관(20)의 일부는 가스상 물질(SiO2(g))로 변화되어 불활성 가스와 함께 전기로의 하단에서 상단으로 상승하고 이때 SiO2의 일부는 발열체(30)로부터 발생된 탄소(C)와 결합하여 반응 물질, 즉 탄화규소(SiC) 를 생성한다. 상기 SiO2(g), SiC등의 가스들은 불활성 가스와 함께 상승하다가 발열체(30) 표면에 점착된다. 또한, 전기로 하부에 유입된 불활성 가스의 일부는 전기로 하부에서 상부로 유동되지 않고, 하부에서 순환되어 정 체함으로써, 전기로 내부에 잔류하는 이물질을 증가시킨다. 또한, 상기 발열체(30)에 구비된 홀(31, 32)은 발열체(30)의 길이 방향에 대하여 수직하게 파이로 퍼징 가스의 유입 통로를 형성하고, 상부 및 하부의 홀(31, 32)은 도 2에 도시된 바와 같이, 발열체(30)의 길이축의 수직한 원주면에 대응되어 배치된다. 따라서 전기로 내부로 유입되는 파이로 퍼징 가스가 원활하게 유동되는데 서로 방해가 되고, 전기로 하부에 불활성 가스와 함께 정체된 이물질들은 접합 공정이 진행되면서 연속적으로 증가되고 그 일부는 석영관(20)의 표면에 점착되어 광섬유의 단선을 유발시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기로를 사용하여 오버 클래딩 공정을 진행할 때 외부 공기의 유입에 의한 발열체의 산화 반응과 이물질의 부착을 효과적으로 방지할 수 있는 오버 클래딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오버 클래딩 장치는, 코어(core)와 클래드(clad)를 포함하고, 길이축에 대해 실질적으로 일직선으로 연장되는 광섬유 모재봉(preform rod)과, 상기 광섬유 모재봉을 수용하기 위해 광섬유 모재봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 석영관을 상호 접합시키는 장치로서, 상기 석영관을 일정한 갭을 가지고 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재봉 및 석영관을 수용하고, 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 상기 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 발열체를 가열하는 파워 플랜지와, 상기 석영관이 인입되는 유입구, 석영관이 배출되는 유출구, 및 전기로 내부로 불활성 가스를 주입시키는 가스 통로를 구비한 하부 하우징과, 상기 하부 하우징 내부에 석영관을 감싸도록 설치되어 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스를 예열하고, 예열된 불활성 가스의 유동을 일 방향으로 유도하는 슬리브를 포함한다.
바람직하게, 상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하며 파이로스탯을 경유하여 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스이다.
바람직하게, 상기 홀은, 발열체의 상부에 구비된 상부홀과 발열체의 하부에 구비된 하부홀로 이루어지고, 상기 상부홀과 하부홀은 상기 발열체의 길이축에 수직한 원주면 상에 각각 배치되며 상기 상부홀과 하부홀의 위치는 발열체의 길이축에 대하여 소정의 각도를 가지고 서로 어긋나도록 배치된다.
한편, 본 발명에 따른 오버 클래딩 방법은, 광섬유 모재봉을 수용하는 석영관의 외주면을 일정한 갭을 가지고 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 상기 광섬유 모재봉과 석영관을 전기로 내부로 공급하고, 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 광섬유 모재봉과 석영관을 가열하면서, 상기 발열체의 표면을 따라 유동되어 발열체의 표면에 유체막이 형성되도록 상기 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스(purging)를 공급하되, 상기 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 퍼징 가스가 유동할 수 있도록 퍼징 각도를 조절하고, 상기 전기로 내부로 공급될 불활성 가스를 예열한 후, 상기 불활성 가스를 상기 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 유동할 수 있도록 불활성 가스의 분사 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도로 퍼징된다.
또한, 상기 퍼징 가스는, 상기 전기로에 구비된 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하기 위해 사용되는 파이로 퍼징 가스를 사용하고, 상기 파이로스탯을 경유한 후, 상기 전기로 내부로 유입된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버 클래딩 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오버 클래딩 장치는, 그 내부에 광섬유 모 재봉(100) 및 석영관(200)을 수용하는 발열체(300)와, 발열체(300)에 전력을 공급하는 파워 플랜지(400)와, 상기 발열체(300) 하단에 구비된 하부 하우징(500)와, 하부 하우징(500) 내에 구비된 슬리브(600)를 포함한다.
상기 발열체(300)는, 내부에 인입되는 광섬유 모재봉(100) 및 석영관(200)을 용융공간 내에 수용하고 이를 용융시켜 대구경 광섬유 모재(100')로 접합하는 수단이다. 즉, 발열체(300)는 중공을 가진 튜브 형태로 중공에는 광섬유 모재봉(100) 및 석영관(200)이 삽입된다. 이러한 발열체(300)가 전기 저항로 형식인 경우에는 외부로부터 인가되는 전류를 공급받아 발열되고, 유도 가열로 형식인 경우에는 외부로부터 유도 가열되어 발열이 이루어진다. 상기 발열체(300)는 파워 플랜지(400)를 통해 전류를 인가받아 발열됨으로써 상기 전기로 내부의 온도를 약 1800 내지 2100℃ 로 유지시키고, 광섬유 모재봉(100) 및 석영관(200)을 용융시킨다. 상기 발열체(300)는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 열 전도도가 낮고 고온에서 사용할 수 있는 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 고순도의 그라파이트(graphite) 재질이 채용된다.
한편, 상기 발열체(300)에는 복수의 홀(310, 320)이 발열체(300)의 외주면을 따라 구비된다. 즉, 발열체(300)의 길이축에 수직한 원주면 상에 그 직경이 예컨대, 3 내지 6mm인 복수의 홀(310, 320)이 구비된다. 바람직하게, 상기 홀(310, 320)은 발열체(300)의 상부에 구비된 상부홀(310)과, 발열체(300)의 하부에 구비된 하부홀(320)로 이루어진다.
여기서, 상부홀(310)과 하부홀(320)은 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 발열 체(300)의 길이축에 수직한 원주면 상에 배치되되, 동일 원주면 상에 배치되지 않고 서로 대향되는 상부홀(310) 또는 하부홀(320)이 발열체(300)의 길이축에 대하여 소정의 간격을 갖고 이격된 원주면 상에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상부홀(310)과 하부홀(320)의 위치는 도 4에 도시된 바와 같이, 발열체(300)의 길이축에 대하여 소정의 각도(도 4의 θ'참조), 예컨대 20°를 가지고 서로 어긋나도록 배치된다. 이에 따라 각각의 홀(310, 320)을 통해 유입되는 가스는 서로 방해받지 않고 원활하게 유동될 수 있다. 바람직하게, 상기 상부홀(310) 및 하부홀(320)은 6개 내지 8개이다.
상기 홀(310, 320)을 통해 전기로 외부로부터 전기로 내부로 가스(도 3의 화살표 A참조)를 주입시킨다. 구체적으로, 주입된 가스는 발열체(300) 표면을 따라 유동하면서 발열체(300) 표면에 유체막을 형성한다.
여기서, 전기로 내부로 주입되어 발열체(300)의 표면을 따라 유동되는 상기 가스는 파이로 퍼징 가스이다.
파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)란, 상기 발열체의 온도를 측정하기 위해 전기로에 구비되는 온도 측정 장치인 파이로스탯(pyrostat)을 경유한 퍼징 가스이다. 파이로스탯은 대개 발열체 외곽에 설치되어 공정이 진행되는 동안 발열체의 온도를 측정한다. 이때, 파이로스탯에 부착되는 이물질을 제거하기 위해 파이로스탯 내부로 퍼징 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2)등을 공급한다. 통상 이러한 파이로 퍼징 가스는 파이로스탯을 퍼징하는 것 이외에, 특별한 기능을 하지 않지만, 간혹 전기로 내부로 유출시킬 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에 파이로 퍼징 가스는 파이로스탯의 배치 관계로 인해 전기로 하단으로 유입되고, 전기로 내부에 충진된 불활성 가스의 흐름을 방해하는 요인이 되기도 한다.
본 실시예에서는 이러한 파이로 퍼징 가스가 유입되는 홀(310, 320)을 발열체(300)의 상단 및 하단에 배치하되, 공급되는 파이로 퍼징 가스가 기울어져서 유입되어 상기 광섬유 모재봉(100)과 석영관(200)의 초기 접합부를 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체(300)의 길이축에 대하여 소정의 각도, 예컨대 45°이내의 각도를 가지고 기울어지도록 한다. 상기 홀(310, 320)이 발열체(300)의 길이축에 대하여 45°이상의 각도로 기울어지면, 홀(310, 320)을 통해 유입된 가스의 이동 경로가 발열체(300)의 표면으로부터 멀어지는 문제점이 있다.
구체적으로, 발열체(300)의 상단 및 하단에 구비된 홀(310, 320)을 통해 유입된 파이로 퍼징 가스는 발열체(300)의 표면을 따라 유동된다. 이에 따라 발열체 (300)표면에는 파이로 퍼징 가스에 의한 유체막이 형성된다. 즉, 발열체(300)의 표면을 따라서 파이로 퍼징 가스가 유동되면, 그 표면에 유체막이 형성되고 이에 따라 SiO2가스상 물질(SiO2(g)), 탄소(C), 탄화규소(SiC) 등의 물질이 발열체(300)의 표면에 점착되는 것이 억제된다.
상기 파워 플랜지(400)와 접촉되어 있는 발열체(300)의 상단 부위는 파워 플랜지 내에 구비된 냉각수로(미도시)를 흐르는 냉각수에 의해 그 온도가 예컨대, 200℃정도까지 하강한다. 이에 따라 전기로 내부에서 유동되던 가스의 일부는 다른 부위에 비해 상대적으로 온도가 낮은 발열체(300)의 상단을 지나면서 쉽게 냉각되 고 발열체(300) 상단 표면에 점착된다.
따라서, 상술한 유체막은 가스 입자로부터 파워 플랜지(400)와 접촉되어 있는 발열체(300)의 상단 표면을 보호하는데 보다 효과적이다.
상기 파워 플랜지(400)는, 발열체(300)의 상단 및 하단에 설치되고, 외부의 전원 공급원(미도시)으로부터 전기를 공급받는다. 그리고 공급된 전기를 발열체(300)에 공급함으로써 발열체(300)를 발열시킨다. 따라서 파워 플랜지(400)는, 전기 전도율과 냉각 효율이 좋은 금속, 예컨대 구리(Cu)로 이루어진 것이 바람직하다.
부가적으로, 파워 플랜지(400) 내부에는 과도한 발열을 억제하기 위해 냉각수로(미도시)가 구비된다. 여기서, 냉각수로는 물이 채용될 수 있다.
상기 단열 부재(700)는, 상기 발열체(300)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 발열체(300)의 외곽을 감싸도록 구비된다. 상기 단열 부재(700)에는 가스 유입구(710)가 구비되고, 이를 통해 파이로스탯(미도시)으로부터 배출된 파이로 퍼징 가스가 전기로 내부로 공급된다.
상기 하부 하우징(500)는, 상기 발열체(300)의 하단에 배치되고 발열체(300)를 통과한 광섬유 모재봉(100) 및 석영관(200)이 인입되는 유입구와 광섬유 모재봉(100) 및 석영관(200)이 배출되는 유출구를 구비한다. 또한, 하부 하우징(500)의 상단에는 하부 가스 유입구(510)가 구비되어 이를 통해 불활성 가스(도 3의 화살표 B참조)가 전기로 내부로 유입된다. 하부 하우징(500)의 재질은 스테인리스 스틸(SUS)인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 하부 하우징(500) 내부에는 냉각수로 (미 도시)가 구비되어 하부 하우징(500)가 과열되는 것을 방지한다.
상기 슬리브(600)는, 하부 하우징(500) 내에 석영관(200)을 감싸도록 설치되고 하부 하우징(500)에 구비된 하부 가스 유입구(510)를 통해 공급된 불활성 가스를 예열한다. 이는 상온의 불활성 가스가 전기로 내부로 공급되었을 때, 전기로 내부와의 급격한 온도 차이로 인해 슬리브(600) 표면 또는 석영관(200) 표면에 이물질이 점착되는 것을 억제하기 위함이다.
또한, 상기 슬리브(600)는 전기로 내측 공간에 대하여 하부 가스 유입구(510)를 통해 공급된 불활성 가스의 확산을 방지한다. 즉, 하부 가스 유입구(510)를 통해 공급된 불활성 가스는 직접 전기로 내부로 확산되지 않고, 하부 하우징(500)와 슬리브(600) 사이의 공간을 따라 유동되다가 순차적으로 전기로 내부로 유입된다. 이에 따라 전기로 내부에서 불활성 가스는 균일한 방향으로 유동된다.
한편, 슬리브(600)에는 발열체(300)에 구비된 홀(310, 320)과 같은 기능의 슬리브 홀(610)이 구비된다. 즉, 슬리브(600)와 하부 하우징(500) 사이의 공간을 따라 유동되는 불활성 가스의 일부는, 슬리브 홀(610)로 유입되어 슬리브(600) 표면을 따라 상승하고, 이에 따라 슬리브(600) 표면에는 유동성이 있는 유체막이 형성된다. 이때, 슬리브 홀(610)은 상술한 홀(310, 320)의 형태와 마찬가지로 슬리브(600)의 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체(300)의 길이축에 대하여 소정의 각도, 예컨대 45°이내의 각도를 가지고 기울어진 것이 바람직하다. 상기 슬리브 홀(610)을 통해 유입된 불활성 가스가 슬리브(600)의 표면을 따라 유동됨에 따라 석영관(200)으로부터 발생된 반응 가스가 슬리브(600) 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 상기 슬리브(600)는, 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 열 전도도가 낮으면서 고온에서 사용 가능한 재질, 예커대 그라파이트(graphite)로 이루어진 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버 클래딩 과정을 설명한다.
먼저, 광섬유 모재봉(100)의 길이축과 석영관(200)의 길이축이 서로 일치하도록 광섬유 모재봉(100)을 석영관(200) 내부에 개재한 상태에서 전기로를 석영관(200)의 상단으로 이동시켜 초기 접합부(100') 근처에 위치시킨다. 그리고, 외부의 전원 공급 장치(미도시)로부터 상기 파워 플랜지(400)를 통해 발열체(300)로 전류를 인가하여 발열체(300)를 발열시킨다. 여기서, 발열체(300)는 발열되어 전기로 내부를 1800℃ 내지 2100℃ 의 온도로 유지한다.
한편, 하부 하우징(500)의 하부 가스 유입구(510)를 통해 불활성 가스를 주입시키고, 이 불활성 가스는 하부 하우징(500)과 슬리브(600) 사이의 공간을 따라 유동되면서 슬리브(600)를 통해 예열된다. 슬리브(600)에 의해 일 방향으로 유동되는 불활성 가스는 일부는 전기로 내부로 유입되어 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만들고, 일부는 슬리브(600)에 구비된 슬리브 홀(610)을 통과한 뒤 슬리브(600) 표면을 따라 유동되어 슬리브(600) 표면에 유체막을 형성한다. 이에 따라 불활성 가스는 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만들어 줌으로써 전기로 외부로부터 유입되는 외부 공기를 차단하고, 또는 슬리브(600) 표면에 유체막을 형성함으로써 슬리브(600) 표면에 이물질이 점착되는 것을 방지한다.
또한 발열체(300)에 구비된 홀(310, 320), 즉 상부홀(310) 및 하부홀(320) 을 통해 파이로 퍼징 가스(도 3의 화살표 A참조)를 주입시킨다. 그러면, 상기 파이로 퍼징 가스는 발열체(300)의 상단을 향해 기울어져 공급되고, 발열체(300)의 상방향으로 유동된다. 이때, 파이로 퍼징 가스가 발열체(300)의 표면으로부터 멀어지지 않고, 그 표면을 따라 유동되도록 홀(310, 320)은 발열체(300)의 길이축에 대하여 소정의 각도, 예컨대 45°이내의 각도를 가지고 기울어진 것이 바람직하다. 이에 따라 발열체(300)의 표면에는 파이로 퍼징 가스의 유체막이 형성되어 발열체(300) 표면에 SiO2가스상 물질(SiO2(g)), 탄소(C), 탄화규소(SiC)등이 점착되는 것이 억제된다.
이러한 상태에서, 전기로에 의해 석영관(200)의 외주면이 가열되면, 석영관(200)의 초기 접합부(100')가 붕괴(collasing)되면서 도 3과 같이 초기 접합부(100')가 클로징(closing) 된다. 그리고 전기로를 길이축을 따라 하부로 이동시키면서 석영관(200)을 가열하여 광섬유 모재봉(100)과 석영관(200)을 클로징 시킨다.
한편, 본 실시예에서는 발열체의 표면을 따라 유동되어 그 표면에 유체막을 형성하기 위한 가스로 파이로스탯을 경유한 파이로 퍼징 가스를 사용하는 것을 설명하였다. 상술한 실시예가 공정 장치면에서 보다 경제적이고 설치가 용이하기는 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 별도의 퍼징 가스 공급원과 퍼징 가스 공급을 위한 퍼징 가스 공급로를 구비하여 발열체 표면으로 퍼징 가스를 직접 공급하는 방법이 채용될 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 오버 클래딩 장치는, 발열체 표면에 유체막을 형성하는 가스를 전기로 내부로 유입시켜, 접합 공정에서 발열체 및 석영관에 이물질이 점착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전기로의 이동 방향의 선단부 쪽에 예열된 불활성 가스를 일 방향의 유동 경로를 통해 상방향으로 유동시킴으로써 전기로 내의 반응 가스 입자들을 용이하게 전기로 외부로 배출할 수 있다.
따라서 점착되는 입자에 의한 광섬유의 단선을 방지하여 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 코어(core)와 클래드(clad)를 포함하고, 길이축에 대해 실질적으로 일직선으로 연장되는 광섬유 모재봉(preform rod)과, 상기 광섬유 모재봉을 수용하기 위하여 상기 모재봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 석영관을 상호 접합시키는 오버 클래딩 장치에 있어서,
    상기 석영관을 일정한 갭을 가지고 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재봉 및 석영관을 수용하고, 상기 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체;
    상기 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 상기 발열체를 가열하는 파워 플랜지;
    상기 석영관이 인입되는 유입구와 상기 석영관이 배출되는 유출구와, 상기 전기로 내부로 불활성 가스를 주입시키는 가스 통로를 구비한 하부 하우징; 및
    상기 하부 하우징 내부에 상기 석영관을 감싸도록 설치되어 상기 가스 통로를 통해 유입된 불활성 가스를 예열하고, 상기 불활성 가스의 유동을 일방향으로 유도하는 슬리브;를 포함하는 오버 클래딩 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하며 파이로스탯을 경유하여 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스인 것을 특 징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 홀은, 상기 발열체의 상부에 구비된 상부홀과 상기 발열체의 하부에 구비된 하부홀로 이루어지고, 상기 상부홀과 상기 하부홀은 상기 발열체의 길이축에 수직한 원주면 상에 각각 배치되며 상기 상부홀과 상기 하부홀의 위치는 발열체의 길이축에 대하여 소정의 각도를 가지고 서로 어긋나도록 배치된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상부 및 하부홀은 상기 발열체의 길이축에 대하여 20°의 각도를 가지고 서로 어긋나도록 배치된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  5. 제 3항 내지 제 4항에 있어서,
    상기 상부홀은, 발열체의 길이축에 수직한 동일 원주면 상에 6개 내지 9개가 구비된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  6. 제 3항 내지 제 4항에 있어서,
    상기 하부홀은, 발열체의 길이축에 수직한 동일 원주면 상에 6개 내지 9개가 구비된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 상부 및 하부홀은 그 직경이 3 내지 6mm인 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 홀은, 상기 퍼징 가스가 기울어져서 유입되어 상기 광섬유 모재봉 및 석영관의 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도를 가지고 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 슬리브에는, 상기 석영관이 가열되는 공간으로 퍼징 가스가 유입되는 슬리브 홀이 구비된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발열체 외각에 설치되어 상기 발열체를 외부 대기로부터 차단시키는 단열 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 단열 부재에는 외부 가스 공급원으로부터 상기 오버 클래딩 장치 내부 로 공급되는 퍼징 가스 유입구가 구비된 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 장치.
  12. 광섬유 모재봉을 수용하는 석영관의 외주면을 일정한 갭을 가지고 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 오버 클래딩하는 방법에 있어서,
    상기 광섬유 모재봉과 상기 석영관을 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 상기 광섬유 모재봉과 상기 석영관을 오버 클래딩이 가능한 온도로 가열하면서,
    상기 발열체의 표면을 따라 유동되어 발열체의 표면에 유체막이 형성되도록 상기 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스(purging)를 공급하되, 상기 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 퍼징 가스가 유동할 수 있도록 퍼징 각도를 조절하고,
    상기 전기로 내부로 공급될 불활성 가스를 예열한 후, 상기 불활성 가스를 상기 광섬유 모재봉과 석영관의 공급 방향과 반대 방향으로 유동할 수 있도록 불활성 가스의 분사 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 퍼징 가스는, 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도로 퍼징되는 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 퍼징 가스로, 상기 전기로에 구비된 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하기 위해 사용되는 파이로 퍼징 가스를 사용하고, 상기 퍼징 가스는 상기 파이로스탯을 경유한 후, 상기 전기로 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 오버 클래딩 방법.
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