KR20170124965A - 광학 유리 부품을 제조하기 위한 연신 방법 및 프리폼 - Google Patents

광학 유리 부품을 제조하기 위한 연신 방법 및 프리폼 Download PDF

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Abstract

유리 부품을 제조하는 방법 및 본 방법에 사용하기 위한 프리폼. 상기 프리폼은 일정한 외부 직경 및 정사각형 바닥을 갖는 주 로드; 및 상기 주 로드의 상기 바닥에 부착된 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 있는 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 중공의 내부 영역을 갖는 희생 팁을 포함한다. 상기 희생 팁은 단면이 원형이고, 상기 희생 팁의 상기 제1 단부는 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 외부 직경을 갖는다. 상기 프리폼이 노 내에서 가열될 때, 상기 희생 팁은 용융되어 인발 벌브로 융해되고 이 인발 벌브는 주 로드를 직접 유리 섬유로 인발하거나, 또는 후속 섬유 인발을 위해 테이퍼진(즉, 팁핑된) 프리폼을 생성한다. 희생 팁 없이 정사각형으로 절단된 프리폼에 비해, 드립 시간뿐만 아니라 재료의 낭비가 감소되고 도파로 특성에 중요한 클래딩 대 코어 비율이 전체 프리폼에 걸쳐 유지된다.

Description

광학 유리 부품을 제조하기 위한 연신 방법 및 프리폼{ELONGATION METHOD AND PREFORM FOR PRODUCING AN OPTICAL GLASS COMPONENT}
본 발명은 석영 유리의 광학 부품을 제조하기 위한 연신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공의 희생 팁을 갖는 예비 제품 또는 프리폼(preform), 및 중공의 희생 팁을 갖는 예비 물품 또는 프리폼을 연신하여 광학 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이렇게 생성된 광학 부품은 후속 섬유 인발을 위한 광섬유 또는 팁핑(tipped)된 프리폼일 수 있다.
광섬유는 2개의 위치들 사이에서 최소의 산란 및 감쇠로 광을 전송할 수 있는 도파로이다. 광섬유 및 관련 광섬유는 잘 알려져 있고, 조명, 통신, 정보 전송 및 센서와 같은 응용에 사용된다. 광섬유는 일반적으로 유연하고 매우 얇으며, 하나 이상의 투명한 클래딩 층(cladding layer)으로 둘러싸인 투명한 코어를 가지고 있다. 코어 층과 클래딩 층은 (예를 들어, 실리카, 플루오르화물, 인산염 등으로 제조된) 고품질의 유리와 같은 유리질 재료로 만들어진다. 일반적으로, 코어 재료는 클래딩 재료의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 갖는다. 이러한 조건에 의해 광섬유를 통과하는 광 신호가 내부에서 반사하여 효율적인 도파로가 형성된다.
광섬유는 일반적으로 방사형 가열 소자를 갖는 수직 배향 노(furnace)에서 가열되는, 프리폼으로도 알려진, 예비 물품으로부터 섬유를 인발하여 제조된다. 프리폼은 원하는 광섬유 제품과 본질적으로 동일한 클래딩 대 코어 비율(cladding-to-core ratio)과 굴절률 프로파일로 전술한 코어 재료 및 클래딩 층을 포함한다. 노 내에서 프리폼이 가열될 때, 프리폼의 하부 연화된 단부에서 인발 벌브(drawing bulb) 또는 유리 드롭(glass drop)이 형성된다. 그 후, 프리폼의 연화된 단부로부터 주어진 기하학적 형상 및 원하는 치수를 갖는 부품이 인발될 수 있다. 중요한 것은, 인발된 섬유는 올바른 도파로 특성을 갖기 위해 초기 프리폼에 존재하는 클래딩 층의 직경과 코어 재료의 직경 사이의 비율을 유지해야 한다는 것이다. 그러나 정사각형으로 절단된 프리폼(square-cut preform)을 사용하면 적어도 두 가지 원인으로 인해 재료 낭비가 발생할 수 있다. 첫째, 인발 벌브 또는 유리 드롭 그 자체는 광섬유를 생성하지 않기 때문에 인발 벌브가 형성되면 양호한 프리폼 재료가 상당히 낭비된다. 둘째, 프리폼 단부가 방사 방향으로 가열되는 것으로 인해, 프리폼의 온도 분포 및 그에 따른 점도가 매우 불균일하고, 코어 재료와 클래딩 층 사이에 유리 흐름의 차이를 방지하는 것이 매우 어렵다. 그 결과, 프리폼 팁핑 또는 섬유 인발의 시작시에 클래딩 대 코어 비율이 왜곡되어 거기서 쓸모없는 광섬유가 생길 수 있다. 클래딩 대 코어 비율의 왜곡은 차단 파장, 모드 필드 직경, 분산 및 코어 이심률과 같은 섬유의 많은 도파로 특성에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 더 적은 재료 낭비 및 더 적은 도파로 왜곡으로 인발 벌브를 형성하는 방식으로 정사각형으로 절단된 프리폼을 변형시키는 것이 바람직하다.
프리폼을 변형시키는 하나의 방법은 가공 또는 화염 팁핑에 의해 프리폼의 단부를 테이퍼링(tapering)하는 것이다. 그러나 테이퍼를 프리폼 단부로 가공하면 올바른 클래딩 대 코어 비율이 파괴되어 섬유의 차단 파장과 기타 광학 특성이 손상될 수 있다. 정사각형으로 절단된 프리폼에서 화염 또는 노 팁핑하는 것은 또한 상당한 양의 양호한 프리폼 재료를 낭비하고 도파로 왜곡을 야기한다.
피크하우스(Peekhaus) 등의 미국 특허 공개 번호 2007/0245773에 개시된 바와 같이 프리폼을 변형시키는 다른 방법은 프리폼의 가공 및 테이퍼진 단부에 원추형 형상의 조각을 부착하여, 원추형 형상의 조각과 양호한 프리폼 재료의 가공된 테이퍼 부분으로부터 인발 벌브를 형성하는 단계를 포함한다. 그러나, 피크하우스 문헌에 개시된 방법은 프리폼을 섬유 인발 전에 테이퍼로 가공할 것을 요구하여, 전술한 이유로 양호한 프리폼 재료를 낭비할 뿐만 아니라 공정의 복잡성과 비용을 증가시킨다.
본 발명의 실시형태는 연신된 광학 유리 부품을 제조하기 위한 유리 프리폼을 포함한다. 상기 프리폼은 일정한 외부 직경 및 정사각형 바닥(square bottom)을 갖는 주 로드(primary rod); 및 상기 주 로드의 상기 바닥에 부착된 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 있는 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 중공의 내부 영역을 갖는 희생 팁(sacrificial tip)을 포함한다. 상기 희생 팁은 단면이 원형이고, 상기 희생 팁의 상기 제1 단부는 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 외부 직경을 갖는다. 상기 주 로드와 상기 희생 팁은 모두 석영 유리로 제조될 수 있고, 상기 주 로드의 상기 석영 유리는 상기 희생 팁의 상기 석영 유리보다 더 고품질일 수 있다. 상기 희생 팁은 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 일정한 외부 직경을 가질 수 있다. 상기 중공의 내부 영역은 상기 희생 팁의 외부 직경의 약 50% 내지 약 80% 범위의 내부 직경을 가질 수 있다. 상기 희생 팁은 약 10㎜ 내지 약 60㎜, 바람직하게는 약 20㎜ 내지 약 50㎜, 가장 바람직하게는 약 25㎜ 내지 약 35㎜의 길이를 가질 수 있다. 상기 희생 팁은 상기 주 로드에 용접될 수 있다. 상기 주 로드는 외부 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어 로드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 광학 유리 부품을 형성하는 방법을 더 포함한다. 상기 방법은, 노 내에 유리 프리폼을 위치시키는 단계로서, 상기 유리 프리폼은, 일정한 외부 직경 및 정사각형 바닥을 갖는 주 로드; 및 상기 주 로드의 상기 바닥에 부착된 제1 단부, 상기 주 로드의 반대편에 있는 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 중공의 내부 영역을 갖는 희생 팁을 포함하는, 상기 노 내에 상기 유리 프리폼을 위치시키는 단계, 및 상기 노 내의 상기 유리 프리폼을 가열하여 상기 희생 팁을 연화시키는 단계를 포함한다. 상기 희생 팁은 단면이 원형이고, 상기 희생 팁의 상기 제1 단부는 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 외부 직경을 갖는다. 상기 노 내의 상기 유리 프리폼을 가열하여 상기 희생 팁을 연화시키는 단계는 상기 프리폼의 바닥 단부에 드립(drip)을 형성하고 상기 드립은 상기 주 로드를 아래로 끌어당겨 연신시킨다. 상기 주 로드와 상기 희생 팁은 모두 석영 유리로 제조될 수 있고, 상기 주 로드의 상기 석영 유리는 상기 희생 팁의 상기 석영 유리보다 고품질일 수 있다. 상기 희생 팁은 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 일정한 외부 직경을 가질 수 있다. 상기 중공의 내부 영역은 상기 희생 팁의 상기 외부 직경의 약 50% 내지 약 80% 범위의 내부 직경을 가질 수 있다. 상기 희생 팁은 약 10㎜ 내지 약 60㎜, 바람직하게는 약 20㎜ 내지 약 50㎜, 가장 바람직하게는 약 25㎜ 내지 약 35㎜의 길이를 가질 수 있다. 상기 희생 팁은 상기 주 로드에 용접될 수 있다. 상기 주 로드는 외부 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어 로드를 포함할 수 있다. 상기 유리 프리폼은 상기 노 내의 상기 유리 프리폼을 상기 노 내의 최적화된 위치에 위치시키기 전에 상기 노의 중심보다 높은 높이에서 예열될 수 있다. 상기 노 외부에서 상기 유리 프리폼을 예열하는 것은 상기 노를 낮은 전력에서 가열하는 단계; 제1 시간 기간 동안 상기 유리 프리폼을 낮은 전력에 있는 상기 노의 중심 위의 제1 위치에 위치시키는 단계; 상기 노의 전력을 상기 노의 더 높은 동작 전력으로 상승시키는 단계; 및 상기 노 내의 상기 프리폼을 상기 노의 중심 위의 최적화된 현가 위치(hanging location)로 낮추는 단계를 포함할 수 있다. 상기 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 최적화된 현가 위치로 낮추는 단계는 상기 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 제1 위치로부터 상기 최적화된 현가 위치 위의 제2 위치로 낮추는 단계; 상기 프리폼을 상기 제2 위치에서 시간 기간 동안 유지하는 단계; 및 상기 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 제2 위치로부터 상기 최적화된 현가 위치로 낮추는 단계를 포함할 수 있다. 상기 프리폼의 바닥 단부에 형성된 드립은 실질적으로 상기 희생 팁으로부터 온 재료만을 포함할 수 있으며, 상기 주 로드로부터 온 재료를 포함하지 않을 수 있다. 상기 주 로드는 일정한 클래딩 대 코어 비율을 갖는 외부 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어 로드를 포함한다. 상이한 온도 및 점도를 갖는 상이한 방사상 위치에서 상기 유리에 작용하는 중력에 의해, 상기 주 로드를 아래로 끌어당겨 연신시키는 드립은 상기 코어 로드를 끌어당기지 않고 상기 클래딩 층의 외부 부분을 끌어당겨서, 상기 클래드와 코어 유리의 흐름의 차이 및 도파로의 왜곡을 감소시킬 수 있다. 상기 연신된 주 로드는 상기 비-연신된 주 로드의 클래딩 대 코어 비율과 실질적으로 동일한 클래딩 대 코어 비율을 가질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다. 통상적인 실무에 따르면, 도면의 다양한 특징들은 축척에 맞는 것은 아니라는 것이 주목된다. 반대로, 다양한 특징들의 치수는 명료함을 위해 임의로 확장되거나 축소된다. 도면에는 다음 그림이 포함된다.
도 1a는 주 로드 및 희생 팁을 포함하는 프리폼의 단면도;
도 1b는 도 1a의 프리폼의 저면도;
도 2는 노 내에 위치된 도 1a의 프리폼의 단면도;
도 3a 내지 도 3e는 주 로드, 및 최적화된 팁 치수 및 노 위치를 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 4a 내지 도 4c는 주 로드, 및 너무 얇은 벽을 갖는 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 5a 내지 도 5d는 주 로드, 및 너무 두꺼운 벽을 갖는 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 6a 내지 도 6c는 주 로드, 및 너무 짧은 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 7a 내지 도 7c는 주 로드, 및 너무 긴 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 8a 내지 도 8c는 주 로드, 및 노에서 너무 높게 위치된 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 9a 내지 도 9c는 주 로드, 및 노에서 너무 낮게 위치된 희생 팁을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함하는 노 내에 위치된 프리폼의 단면도;
도 10a 및 도 10b는 다양한 프리폼 구성(configuration)에 대한 인발 벌브의 중량 및 드립 시간을 도시하는 그래프;
도 11a 내지 도 11c는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 희생 팁이 없는 프리폼의 위치, 기하학적 형상, 온도 및 클래딩 대 코어 비율을 도시한 도면;
도 12a 내지 도 12c는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 희생 팁을 갖는 프리폼의 위치, 기하학적 형상, 온도 및 클래딩 대 코어 비율을 도시한 도면;
도 13a 내지 도 13c는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 최적화된 위치에 위치된 희생 팁을 갖는 프리폼의 위치, 기하학적 형상, 온도 및 클래딩 대 코어 비율을 도시한 도면;
도 14a 내지 도 14c는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 최적화된 위치 아래에 위치된 희생 팁을 갖는 프리폼의 위치, 기하학적 형상, 온도 및 클래딩 대 코어 비율을 도시한 도면; 및
도 15a 내지 도 15c는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 최적화된 위치 위에 위치된 희생 팁을 갖는 프리폼의 위치, 기하학적 형상, 온도 및 클래딩 대 코어 비율을 나타낸 도면.
실시형태는 유리 섬유를 제조하기 위한 프리폼을 포함한다. 프리폼은 고품질의 재료로 제조된 주 로드에 용접된 희생 팁을 포함한다. 프리폼이 노에서 가열될 때, 희생 팁은 연화되고(즉, 점도가 감소하고), 테이퍼진 튜브로 융해(collapse)되고 이 테이퍼진 튜브는 주 로드를 유리 섬유로 인발하거나 팁핑된 프리폼을 생성한다. 실시형태는 또한 프리폼을 사용하여 유리 섬유 또는 팁핑된 프리폼을 형성하는 방법을 포함한다. 예시적인 실시형태들이 이제 도 1a, 도 1b 및 도 2와 관련하여 설명된다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 프리폼(10)은 예시적인 실시형태에 따라 제공된다. 도 1a는 프리폼(10)의 단면도이다. 도 1b는 프리폼(10)의 저면도이다. 프리폼(10)은 주 로드(12)와 희생 팁(18)을 포함한다.
주 로드(12)는 공통 중심선(CL)을 따라 정렬된 동축 배열로 코어 로드(16)를 둘러싸는 클래딩 층(14)을 포함할 수 있다. 클래딩 층(14)과 코어 로드(16)는 융합된 석영 또는, 내부 증기 증착, 외부 증기 증착 및 증기 축방향 증착을 포함하는 하나 이상의 유형의 화학 기상 증착(CVD)과 같은 임의의 적합한 공정에 의해 형성된 고순도의 석영 유리로 각각 제조될 수 있다. 코어 로드(16)의 코어 재료는 주변 클래딩 층(14)의 재료의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가지는 것에 의해, 프리폼(10)으로부터 인발된 광섬유를 통과하는 광 신호가 내부에서 반사하여 효율적인 도파로가 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 주 로드(12)는 클래딩 층을 포함하지 않거나 또는 2개 이상의 클래딩 층을 포함하거나, 또는 또한 하나 이상의 오버클래드(overclad) 튜브 또는 실린더에 의해 둘러싸인 코어 로드를 갖는 비-신축성 실린더-내-로드(uncollapsed rod-in-cylinder) 프리폼 조립체를 포함할 수 있다. 주 로드(12)는 본질적으로 일정한 외부 직경을 가질 수 있다. 주 로드(12)는 임의의 외부 직경을 가질 수 있는 것으로 이해되지만, 예시적인 실시형태에서 이 외부 직경은 최대 150㎜일 수 있고, 일부 실시형태에서는 이 범위로 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 주 로드(12)의 외부 직경은 예를 들어 60㎜ 내지 210㎜ 또는 심지어 이보다 더 클 수 있다.
이 예시적인 실시형태에서, 희생 팁(18)은 (중심선(CL)에 수직으로 측정했을 때) 단면이 원형이고, 주 로드(12)의 바닥(22)에 부착된 제1 단부(20) 및 이 제1 단부(20)의 반대쪽에 제2 단부(24)를 구비한다. 희생 팁(18)은 예를 들어 열 용접에 의해 주 로드에 부착될 수 있다. 주 로드(12)와 희생 팁(18)은 공통 중심선(CL)을 따라 정렬된다. 희생 팁(18)은 단면이 원형인 중공 영역(26)을 더 포함하며, 희생 팁(18)을 통해 제1 단부(20)로부터 제2 단부(24)로 완전히 연장된다. 프리폼(10)의 재료 비용을 감소시키기 위해, 희생 팁(14)은 주 로드(12)보다 낮은 품질의 재료로 만들어질 수 있다. 주 로드(12)와 유사하게, 희생 팁(18)은 융합된 석영 또는, 내부 증기 증착, 외부 증기 증착 및 증기 축방향 증착을 포함하는 하나 이상의 유형의 화학 증기 증착(CVD)을 포함하나 이들로 국한되지 않는 임의의 적합한 공정에 의해 형성될 수 있다. 희생 팁(18)은 바닥(22)에서 주 로드(12)의 외부 직경과 동일한 외부 직경을 제1 단부(20)에서 갖는다. 예시적인 실시형태에서, 희생 팁(18)은 주 로드(12)의 외부 직경과 같은 일정한 외부 직경을 전체 길이를 따라 갖는다. 다시 말해, 예시적인 실시형태에서, 희생 팁(18)은 주 로드(12)의 외부 직경과 같은 일정한 외부 직경을 갖는 실린더이다. 다른 실시형태에서, 희생 팁(18)의 외부 직경은 희생 팁(18)의 길이를 따라 변할 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 희생 팁(18)의 내부 직경(즉, 중공 영역(26)의 직경)과 희생 팁(18)의 (중심선(CL)에 평행하게 측정했을 때) 길이는 인발 조건(예를 들어, 인발 노의 온도 분포 및 치수)에 따라 변할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 최적화된 내부 직경은 희생 팁(18)의 외부 직경의 약 50% 내지 약 80% 범위이고, 길이는 약 10㎜ 내지 약 60㎜, 바람직하게는 20㎜ 내지 50㎜의 범위이고, 가장 바람직하게는 25㎜ 내지 대략 35㎜이다. 이 내부 직경은 희생 팁(18)의 길이를 따라 변하거나 일정할 수 있다. 예를 들어, 희생 팁(18)은 일정한 내부 직경을 가질 수 있다. 다시 말해, 중공 영역(26)은 원통형일 수 있다. 외부 직경이 변하는 다른 실시형태에서, 내부 직경도 또한 희생 팁이 일정한 벽 두께(즉, 내부 직경과 외부 직경 사이의 차이)를 갖도록 동일한 정도만큼 변할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 예시적인 실시형태에서, 이 내부 직경과 외부 직경은 모두 일정하여, 희생 팁은 주 로드(12)의 외부 직경과 동일한 일정한 외부 직경을 갖는 중공 실린더이다.
희생 팁(18)의 치수를 변화시킴으로써, 프리폼(10)은 재료 낭비 및 도파로 왜곡을 최소화하면서 프리폼(10)으로부터 광섬유를 인발하는 방법에 사용될 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 희생 팁(18)의 내부 직경과 길이는, 가열될 때, 희생 팁(18)이 변형되어, 희생 팁(18)으로부터 오는 재료로 주로 만들어진 테이퍼진 튜브로 융해되고, 초기 유리 드롭에서 주 로드(12)로부터 오는 재료의 낭비를 최소화하도록 최적화된다. 희생 팁(18)은 또한, 방사상으로 균일한 방식으로 주 로드(12)에 작용하는 중력 및 점성 관련 힘들을 균형 맞춰 클래딩 대 코어 비율의 왜곡을 최소화한다(즉, 주 로드(12)의 여러 방사상 위치에 가해지는 힘들을 균형 맞춤으로써 클래딩과 코어 유리의 흐름의 차이를 감소시키거나 제거한다).
도 2를 참조하면, 전술한 프리폼(10)은 프리폼(10)을 노(30) 내에 위치시키고 노(30) 내의 프리폼(10)을 가열함으로써 연신된 유리 부품을 형성하는데 사용될 수 있다. 노(30)는 예를 들어 흑연 또는 세라믹으로 만들어진 가열 소자(32)를 포함한다. 가열 소자(32)는 일반적으로 전기 저항 또는 유도 가열을 통해 복사 열을 발생시켜 노(30)의 온도를 증가시키고 상호 복사선 교환을 통해 프리폼(10)에 열에너지를 전달한다. 이용가능한 열에너지는 가열 소자(32)와 직렬로 그리고 특히 가열 소자(32)의 중심(34)에 인접하여 수평으로 최대이다. 중심(34)으로부터 수직 거리가 증가함에 따라, 노(30)에서 이용가능한 열에너지가 감소한다. 프리폼(10)이 가열됨에 따라, 주 로드(12)와 희생 팁(18)은 온도 및 이에 따라 점도 분포에 따라 연화되기 시작한다. 희생 팁은 코어 로드(16)를 끌어당기지 않고 클래딩 층(14)의 외부 부분에 추가적인 중력을 가하여, 클래딩 층(14)과 코어 로드(16) 사이에 유리 흐름을 균형 맞춘다. 그 결과 클래딩 대 코어 비율의 왜곡이 최소화되고 양호한 도파로 또는 섬유 수율이 증가된다. 클래딩 대 코어 비율의 왜곡이 최소화되므로, 차단 파장, 모드 필드 직경, 분산 및 코어 이심률과 같은 최종 광섬유의 도파로 특성이 또한 개선된다. 희생 팁(18)은 또한 융해되어 프리폼(10)의 바닥 단부에 테이퍼진 튜브를 형성하고, 이 테이퍼진 튜브는 본질적으로 희생 팁으로부터 오는 재료로만 만들어진다. 희생 팁(18)으로부터 테이퍼진 튜브를 형성하는 것은 도 3a 내지 도 3e에 가장 잘 도시되어 있고 실시예 1에 따라 아래에서 보다 상세히 설명된다. 테이퍼진 튜브는 나머지 주 로드(12)를 균일하게 아래로 끌어당길 수 있어서 벌브(bulb)가 형성되는 것을 제거한다. 벌브는 일반적으로 광섬유로서 사용될 수 없기 때문에, 광섬유를 인발하는데 주 로드(12)로부터 벌브가 형성되는 것을 제거하면 재료가 낭비되는 것을 감소시킬 수 있다. 또한 비록 희생 팁(18)을 추가하는 것에 의해 벌브가 형성되는 것이 제거되지만, 희생 팁(18)은 또한 실시예 8과 관련하여 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 희생 팁이 없는 정사각형으로 절단된 프리폼에 대하여 드립 시간을 감소시키는 것으로 발견되었다.
희생 팁(18)의 최대 성능을 보장하기 위해(즉, 주 로드(12)로부터 낭비되는 재료의 양 및 클래딩 대 코어 비의 왜곡을 최소화하기 위해) 프리폼(10)의 위치 및 열 에너지가 노 내의 프리폼(10)으로 전달되는 방식이 제어된다. 전술한 바와 같이, 노(30) 내에서 복사열 에너지는 수직 위치에 따라 변하기 때문에, 노(30) 내 프리폼(10)의 수직 위치를 제어함으로써 프리폼(10)의 여러 부분으로 전달되는 열에너지의 양이 제어될 수 있다. 그리하여 프리폼(10)의 여러 부분의 점도도 또한 그에 따른 온도 분포를 통해 제어될 수 있다. 희생 팁(18)과 주 로드(12)의 상대적인 점도를 제어함으로써, 주 로드(12)가 너무 많이 드립되기 전에 희생 팁(18)이 연화되어 테이퍼진 튜브로 드립하기 시작하는 것에 의해, 주 로드로부터 인발 벌브가 형성되는 것을 제거하고 코어 로드(16)와 클래딩 층(14)에 가해지는 힘들을 균형 맞출 수 있다. 주 로드(12)가 연화되기 전에 희생 팁(18)이 조기에 드립되면, 희생 팁(18)의 중량이 주 로드(12)를 섬유로 끌어당기지 못할 수 있다. 주 로드(12)가 너무 빨리 연화되면, 주 로드(12)로 만들어진 인발 벌브가 형성되어 주 로드의 낭비가 증가하게 된다.
이하의 실시예에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 주 로드(12)와 희생 팁(18) 사이의 조인트는 바람직하게는 가열 소자(32)의 중심(34) 위에 위치된다. 그 결과, 희생 팁(18)은 초기에 주 로드(12)보다 더 큰 온도에 노출된다. 이 온도 차이에 의해 주 로드(12)가 연화되기 전에 희생 팁(14)이 연화된다. 아래 실시예 6 및 실시예 7에서 설명된 바와 같이, 프리폼(10)이 노(20) 내에서 너무 높게 위치되면, 희생 팁(18)에 의해 아래로 잡아당겨질 만큼 주 로드(12)가 충분히 연화되지 않게 되고, 프리폼(10)이 노(20) 내에서 너무 낮게 위치되면, 주 로드(12)는 희생 팁 (18)과 함께 연화되어 드립되게 된다. 각 경우는 주 로드(12)의 재료를 낭비하거나 또는 허용할 수 없을 정도로 긴 드립 시간을 초래한다. 일부 실시형태에서, 프리폼(10)은 노(30)와 프리폼(10) 사이의 열 전달을 추가로 제어하기 위해 노 내로 점차적으로 낮아질 수 있다. 프리폼(10)을 노(30) 내로 점차적으로 낮추면 주 로드(12)와 희생 팁(18) 사이의 조인트에 열에 의해 균열이 야기되는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로 차가운 프리폼(10)을 최대 오븐 온도에 노출시키면 열 충격을 야기하여 프리폼(10)에 균열을 일으킬 수 있다. 또한 프리폼(10)을 노(30) 내로 점차적으로 낮추는 것 대신에 또는 이에 추가하여 프리폼(10)이 노(30) 내에 있는 동안 노(30)의 온도를 변화(ramping)시키는 것에 의해 열 전달을 제어할 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 공정은 초기에, 감소된 전력이 가열 소자(32)에 가해지는 동안, 주 로드(12)와 희생 팁(18) 사이의 조인트를, 가열 소자(32)의 중심(34)으로부터, 가열 소자(32)의 길이보다 더 큰 거리, 예를 들어, 가열 소자(32)의 길이의 약 120%의 거리에 위치시키는 단계를 포함한다. 이후 가열 소자(32)로 전력이 증가되고, 노(30) 내에 원하는 온도, 예를 들어 2000 ℃가 도달되면, 프리폼(10)이 노(30) 내로 낮아진다. 그 후, 프리폼은 주 로드(12)와 희생 팁(18) 사이의 조인트가 가열 소자(32)의 중심(34) 위에 위치된 최적 위치로 낮아질 수 있다. 다른 실시형태에서, 프리폼(10)은 먼저 최적 위치 위의 제2 위치로 낮아지고 나서, 일정 시간 기간 동안 유지된 다음, 최적 위치로 나머지 거리만큼 낮아질 수 있다. 제2 위치는 초기 위치에서 가열 소자(32)의 길이의 약 10% 아래일 수 있고, 프리폼(10)은 약 4분 동안 제2 위치에 유지될 수 있다.
실시예
다음 실시예는 희생 팁 두께(즉, 외부 직경과 내부 직경 사이의 차이), 희생 팁 길이 및 인발 노 내의 프리폼의 위치의 변화 효과를 입증하기 위해 포함된다. 각 실시예에서, 유한 요소 모델링(finite element modeling: FEM)을 사용하여 100㎜의 내부 직경 및 90㎜의 길이를 갖는 흑연 가열 소자를 갖는 인발 노 내에 위치된 90㎜의 외부 직경을 갖는 주 로드를 시뮬레이션하였다. FEM 모델은 가열 동안 노 내의 프리폼의 기하학적 형상 및 위치를 포착(capture)하기 위해 노와 프리폼 사이의 주요 복사선 교환 메커니즘을 정확하게 시뮬레이션할 수 있었다. FEM 모델의 정확성은 이 모델에서 사용된 것과 동일한 조건 하에서 실제 프리폼으로 실험을 수행하고 결과를 비교함으로써 확인되었다.
실시예 1 내지 실시예 7은 시간에 따라 프리폼의 형상 변화에 대한 희생 팁의 기하학적 형상 및 프리폼(10)의 위치의 영향을 상세히 나타낸다. 도 3a 내지 도 9c 각각에서, 프리폼의 원래 위치 및 기하학적 형상은 백색 윤곽(white outline)으로 표시된다. 각 도면(figure)의 시간에서 프리폼(10)의 위치 및 형상은 음영 윤곽으로 표시되고, 이 음영은 각 도면의 우측에 제공된 스케일에 따라 프리폼(10)의 온도에 대응한다. 실시예 1은 최적화된 벽 두께, 길이 및 노의 위치를 갖는 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 2는 너무 얇은 벽을 갖는 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 3은 너무 두꺼운 벽을 갖는 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 4는 너무 긴 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 5는 너무 짧은 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 6은 노 내에서 너무 높게 위치된 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다. 실시예 7은 노 내에서 너무 낮게 위치된 희생 팁을 갖는 프리폼의 모델을 도시한다.
도 10a 및 도 10b와 관련하여 설명된 실시예 8은, 프리폼의 바닥에서 인발 벌브의 유리 드롭의 낭비 및 프리폼의 드립 시간에 대한 희생 팁의 영향을 상술히 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c 및 도 12a 내지 도 12c와 관련하여 설명된 실시예 9는, 유리 드립에서 생성된 최종 인발된 유리 스트랜드의 클래딩 대 코어 비율에 대한 희생 팁의 영향을 상술히 나타낸다.
도 13a 내지 도 13c, 도 14a 내지 도 14c 및 도 15a 내지 도 15c와 관련하여 설명된 실시예 10은, 유리 드립에서 생성된 최종 인발된 유리 스트랜드의 클래딩 대 코어 비율에 대한 노 내의 프리폼의 위치의 영향을 상술히 나타낸다.
실시예 1
실시예 1에서, 모델은 90㎜의 외부 직경(즉, 이는 주 로드의 외부 직경과 동일함), 60㎜의 내부 직경 및 30㎜의 길이를 갖는 중공 원통형 희생 팁을 포함한다. 희생 팁의 두께(즉, 외부 직경과 내부 직경 사이의 차이)는 15㎜이다. 프리폼은 희생 팁과 주 로드 사이의 조인트가 노의 중심으로부터 22㎜ 위에 위치된 상태에서 인발 노 내에 위치된다. 도 3a 내지 도 3e로부터 알 수 있는 바와 같이, 희생 팁은 드립하기 시작하여, 프리폼 바닥을 드래그(drag)하여, 희생 팁으로부터 오는 재료로 거의 완전히 구성된 좁은 팁을 형성한다. 그 결과, 본질적으로 인발 벌브를 형성하는데 주 로드의 재료(즉, 고품질의 프리폼 재료)가 낭비된다.
실시예 2
실시예 2에서, 희생 팁의 내부 직경을 70㎜로 증가시켜서 희생 팁의 벽 두께를 10㎜로 감소시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 4a 내지 도 4c로부터 알 수 있는 바와 같이, 감소된 벽 두께는 희생 팁이 너무 얇아서 섬유를 인발하는데 주 로드의 바닥 영역을 충분히 드래그할 수 없게 한다. 따라서, 테이퍼진 튜브는 생성하는데 더 오랜 시간이 걸리고, 주 로드로부터 더 많은 재료를 포함하여 재료의 낭비를 초래한다.
실시예 3
실시예 3에서, 희생 팁의 내부 직경을 30㎜로 감소시켜서 희생 팁의 벽 두께를 30㎜로 증가시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 5a 내지 도 5d로부터 알 수 있는 바와 같이, 희생 팁의 벽이 너무 두꺼울 때, 증가된 중량은 주 로드로부터 너무 많은 재료가 인발 벌브로 잡아당겨져서, 재료의 낭비를 가져온다. 그러나, 희생 팁의 벽이 너무 얇은 실시예 2에서보다는 낭비가 더 적다. 이것은 더 두꺼운 희생 팁의 벽에 더 큰 공차가 있음을 시사한다.
실시예 4
실시예 4에서, 희생 팁의 길이를 20㎜로 감소시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 6a 내지 도 6c로부터 알 수 있는 바와 같이, 희생 팁이 너무 짧으면, 주 로드가 스스로 드립하기 시작하기 전에 주 로드의 바닥을 아래쪽으로 드래그시킬 만큼 희생 팁의 중량이 충분치 않게 된다. 그 결과, 원하는 것보다 더 두꺼운 프리폼 바닥 드립이 생성되어 재료가 낭비된다.
실시예 5
실시예 5에서, 희생 팁의 길이를 40㎜로 증가시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 7a 내지 도 7c로부터 알 수 있는 바와 같이, 희생 팁이 너무 길 때, 중량은 희생 팁의 드립을 더 쉽고 더 빠르게 만들어서, 주 로드의 바닥을 아래쪽으로 드래그시킬 만큼 오래 지속되지 못한다. 대신, 희생 팁은 매우 얇은 튜브를 형성하고, 희생 팁이 부착되지 않았던 것처럼 인발 벌브는 주 로드의 재료로 형성된다.
실시예 6
실시예 5에서, 희생 팁과 주 로드 사이의 조인트를 노의 중심으로부터 최대 32㎜ 위로 이동시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 8a 내지 도 8c로부터 알 수 있는 바와 같이, 프리폼이 노 내에서 너무 높게 위치될 때, 희생 팁은 주 로드보다 더 많이 가열되고, 이에 주 로드가 노의 열에 의해 충분히 연화되어 드립의 중량에 의해 인발되기 전에 희생 팁이 드립되어서 얇은 튜브를 형성하게 된다. 일단 주 로드가 충분히 고온이면 주 로드의 바닥에 대신 인발 벌브가 형성되는데 재료의 낭비가 발생한다.
실시예 7
실시예 5에서, 희생 팁과 주 로드 사이의 조인트를 노의 중심으로부터 12㎜ 위로 이동시키고 실시예 1의 모델을 반복하였다. 나머지 치수는 실시예 1에서 일정하게 유지되었다. 도 9a 내지 도 9c로부터 알 수 있는 바와 같이, 프리폼이 노 내에서 너무 낮게 위치될 때, 주 로드는 노의 열에 의해 조기에 연화되어서, 주 로드로부터 너무 많은 재료가 희생 팁과 함께 드립되어 재료가 낭비된다.
실시예 8
실시예 10에서, 인발 벌브의 질량과 드립 시간에 대한 희생 팁의 효과를 결정하기 위해 4개의 상이한 프리폼을 테스트하였다. 4개의 프리폼은, 희생 팁이 없는 90㎜의 주 로드; 40㎜의 외부 직경을 갖는 30㎜의 중실체를 갖는 90㎜의 주 로드; 60㎜의 외부 직경을 갖는 60㎜의 중실 스터브(stub)를 갖는 90㎜의 주 로드; 30㎜의 길이, 90㎜의 외부 직경 및 60㎜의 내부 직경을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 갖는 90㎜의 주 로드이었다. 각 프리폼은 가열 소자의 중심에 대해 여러 열을 가지고 프리폼의 바닥에서 테스트되었다. 도 10a로부터 알 수 있는 바와 같이, 프리폼 바닥이 노 내에서 위로 이동할 때, 인발 벌브의 질량이 감소한다. 중공 실린더 희생 팁의 경우, 프리폼 유리 드롭의 질량은 프리폼 바닥이 노의 중심으로부터 적어도 20㎝ 위로 이동할 때 본질적으로 0이 되어, 본질적으로 재료의 낭비가 없음을 나타낸다. 또한, 인발 벌브의 질량 감소에도 불구하고, 중공 실린더 희생 팁을 갖는 프리폼은 또한 실질적으로 감소된 드립 시간을 나타내어, 보다 빠르고 보다 효율적인 인발 공정을 나타낸다.
실시예 9
실시예 9에서, 희생 팁이 없는 90m의 프리폼(도 11a 내지 도 11c)을, 30㎜의 길이, 90㎜의 외부 직경 및 60㎜의 내부 직경을 갖는 중공 원통형 희생 팁을 갖는 90㎜의 프리폼(도 12a 내지 도 12c)과 비교하여 최종 인발된 섬유의 클래딩 대 코어 비율에 대한 희생 팁의 영향을 측정하였다. 도 11a 및 도 12a는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 각 프리폼의 위치, 기하학적 형상 및 온도를 도시한다. 도 11b 및 도 12b는 테이퍼진 튜브와 프리폼 몸체의 교차부(intersection)에서 각 프리폼을 도시하며, 구체적으로는 프리폼 내의 코어 로드의 존재를 상세히 설명한다. 도 11c 및 도 12c는 프리폼의 길이를 따른 클래딩 대 코어 비율을 나타낸다. 도 11a 내지 도 11c로부터 알 수 있는 바와 같이, 희생 팁이 없으면, 코어 로드는 인발 벌브로 아래로 끌어당겨져서 클래딩 대 코어 비율에 큰 변화를 초래한다. 이러한 왜곡된 클래딩 대 코어 비율은 사용할 수 없는 섬유를 생성하고 클래딩 대 코어 비율이 안정화될 때까지 인발이 지속되어야 하여 재료의 낭비가 발생한다. 이에 비해, 도 12a 내지 도 12c로부터 알 수 있는 바와 같이, 중공 원통형 희생 팁을 추가하면 코어 로드의 재료를 본질적으로 포함하지 않는 얇은 테이퍼진 튜브를 형성할 수 있고, 희생 팁이 없는 프리폼에 비해 넥다운(neckdown) 및 드립에서 클래딩 대 코어 비율의 왜곡을 감소시킬 수 있다.
실시예 10
실시예 10에서, 최종 인발된 섬유의 클래딩 대 코어 비율에 대한 노 내의 프리폼의 위치에 대한 영향은, 여러 노 위치에서, 구체적으로 최적화된 위치(도 13a 내지 도 13c), 최적화된 위치보다 10㎜ 아래 위치(도 14a 내지 도 14c), 및 최적화된 위치보다 10㎜ 위의 위치(도 15a 내지 도 15c)에서, 30㎜의 길이, 90㎜의 외부 직경 및 60㎜의 내부 직경을 갖는 중공 실린더 희생 팁을 갖는 90㎜의 프리폼의 결과를 비교함으로써 측정되었다. 도 13a, 도 14a 및 도 15a는 테이퍼진 튜브가 프리폼의 바닥에 형성된 후에 각 프리폼의 위치, 기하학적 형상 및 온도를 도시한다. 도 13b, 도 14b 및 도 15b는 테이퍼진 튜브와 프리폼 몸체의 교차부에서 각 프리폼을 도시하며, 구체적으로는 프리폼 내에 코어 로드의 존재를 상세히 설명한다. 도 13c, 도 14c 및 도 15c는 프리폼의 길이를 따른 클래딩 대 코어 비율을 나타낸다. 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 희생 팁을 갖는 프리폼이 최적화된 위치에 위치될 때, 프리폼 바닥은 최소의 유리 낭비를 갖는 팁 및 변경된 클래딩 대 코어 비율을 갖는 최소의 유리 부분을 형성한다. 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같이, 프리폼이 너무 낮게 위치될 때, 희생 팁으로부터의 드립은 훨씬 더 짧아지고 프리폼 유리의 드립이 또한 형성된다. 코어 로드로부터 온 재료가 드립에서 관찰되어 클래딩 대 코어 비율에 상당한 왜곡이 발생한다. 도 15a 내지 도 15c에 도시된 바와 같이, 프리폼이 너무 높게 위치될 때, 클래딩 층으로부터의 재료를 포함하는 프리폼의 바닥에 얇은 중공 튜브가 형성된다. 클래딩 유리가 드립하기 때문에 클래딩 대 코어 비율이 상당히 왜곡된다.
특정 실시형태 및 실시예에 관해서 도시되고 설명되었지만, 그럼에도 불구하고 본 발명은 도시된 상세 사항으로 제한되는 것은 아닌 것으로 의도된다. 오히려, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 변형이 상세 면에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 문서에서 폭넓게 언급된 모든 범위는 더 넓은 범위 내에 속하는 모든 더 좁은 범위를 그 범위 내에 포함하는 것으로 명시적으로 의도된다. 또한, 일 실시형태의 특징은 다른 실시형태에 병합될 수 있다.

Claims (26)

  1. 연신된 광학 유리 부품을 제조하기 위한 유리 프리폼(glass preform)으로서, 상기 프리폼은,
    일정한 외부 직경과 정사각형 바닥(square bottom)을 갖는 주 로드(primary rod); 및
    상기 주 로드의 상기 바닥에 부착된 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 있는 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 중공의 내부 영역을 갖는 희생 팁(sacrificial tip)을 포함하되,
    상기 희생 팁은 단면이 원형이고, 상기 희생 팁의 상기 제1 단부는 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 외부 직경을 갖는, 유리 프리폼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주 로드와 상기 희생 팁은 모두 석영 유리로 제조되고, 상기 주 로드의 상기 석영 유리는 상기 희생 팁의 상기 석영 유리보다 고품질인, 유리 프리폼.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 희생 팁은 상기 주 로드에 용접된, 유리 프리폼.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 로드는 하나 이상의 외부 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어 로드(core rod)를 포함하는, 유리 프리폼.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 로드는 하나 이상의 오버클래드(overclad) 실린더에 의해 둘러싸인 코어 로드를 갖는 비-신축성 실린더-내-로드(un-collapsed rod-in-cylinder) 프리폼 조립체를 포함하는, 유리 프리폼.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 상기 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 일정한 외부 직경을 갖는, 유리 프리폼.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공의 내부 영역은 상기 희생 팁의 상기 외부 직경의 약 50% 내지 약 80% 범위의 내부 직경을 갖는, 유리 프리폼.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 10㎜ 내지 약 60㎜의 길이를 갖는, 유리 프리폼.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 20㎜ 내지 약 50㎜의 길이를 갖는, 유리 프리폼.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 25㎜ 내지 약 35㎜의 길이를 갖는, 유리 프리폼.
  11. 광학 유리 부품을 형성하는 방법으로서,
    노(furnace) 내로 유리 프리폼을 위치시키는 단계로서, 상기 유리 프리폼은, 일정한 외부 직경과 정사각형 바닥을 갖는 비-연신된 주 로드; 및 상기 비-연신된 주 로드의 상기 바닥에 부착된 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 있는 제2 단부, 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 중공의 내부 영역을 갖는 희생 팁을 포함하고, 상기 희생 팁은 단면이 원형이고, 상기 희생 팁의 상기 제1 단부는 상기 비-연신된 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 외부 직경을 갖는, 상기 노 내로 상기 유리 프리폼을 위치시키는 단계; 및
    상기 노 내의 상기 유리 프리폼을 가열하여 상기 희생 팁을 연화시켜, 상기 프리폼의 바닥 단부에 드립(drip)을 형성시키고, 상기 드립은 상기 비-연신된 주 로드를 아래로 끌어당겨 연신시켜 연신된 주 로드를 형성하는 단계를 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비-연신된 주 로드와 상기 희생 팁은 모두 석영 유리로 만들어지고, 상기 비-연신된 주 로드의 상기 석영 유리는 상기 희생 팁의 상기 석영 유리보다 고품질인, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 희생 팁은 상기 주 로드에 용접된, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 상기 비-연신된 주 로드의 상기 외부 직경과 동일한 일정한 외부 직경을 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공의 내부 영역은 상기 희생 팁의 상기 외부 직경의 약 50% 내지 약 80% 범위의 내부 직경을 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 10㎜ 내지 약 60㎜의 길이를 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 20㎜ 내지 약 50㎜의 길이를 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 팁은 약 25㎜ 내지 약 35㎜의 길이를 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노 내의 상기 유리 프리폼을 상기 노 내의 최적화된 위치에 위치시키기 전에, 상기 유리 프리폼을 상기 노의 중심 위의 높이에서 예열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 노의 외부에서 상기 유리 프리폼을 예열하는 단계는,
    상기 노를 낮은 전력에서 가열하는 단계;
    제1 시간 기간 동안 상기 유리 프리폼을 낮은 전력에 있는 상기 노의 중심 위의 제1 위치에 위치시키는 단계;
    상기 노의 상기 전력을 상기 노의 더 높은 동작 전력으로 상승시키는 단계; 및
    상기 노 내의 상기 프리폼을 상기 노의 중심 위의 최적화된 현가 위치(hanging location)로 낮추는 단계를 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 최적화된 현가 위치로 낮추는 단계는,
    상기 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 제1 위치로부터 상기 최적화된 현가 위치 위의 제2 위치로 낮추는 단계;
    상기 프리폼을 상기 제2 위치에서 일정 시간 기간 동안 유지하는 단계; 및
    상기 오븐 내의 상기 프리폼을 상기 제2 위치로부터 상기 최적화된 현가 위치로 낮추는 단계를 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리폼의 바닥 단부에 형성된 상기 드립은 실질적으로 상기 희생 팁으로부터 온 재료만을 포함하고, 상기 비-연신된 주 로드로부터 온 재료를 포함하지는 않는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  23. 제11항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연신된 주 로드는 하나 이상의 오버클래드 실린더에 의해 둘러싸인 코어 로드를 갖는 비-신축성 실린더-내-로드 프리폼 조립체를 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  24. 제11항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연신된 주 로드는 하나 이상의 외부 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어 로드를 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 드립이 상기 비-연신된 주 로드를 아래로 끌어당겨 연신시키는 것은 상기 코어 로드를 끌어당기지 않고 상기 클래딩 층의 외부 부분을 끌어당기는 것을 포함하는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
  26. 제11항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연신된 주 로드는 상기 비-연신된 주 로드의 클래딩 대 코어 비율과 실질적으로 동일한 상기 클래딩 대 코어 비율을 갖는, 광학 유리 부품을 형성하는 방법.
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