KR20180103839A - 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유의 프리폼(method for efficiently preparing doped optical fibre preform and doped optical fibre preform) - Google Patents

도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유의 프리폼(method for efficiently preparing doped optical fibre preform and doped optical fibre preform) Download PDF

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Abstract

본 발명은 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유의 프리폼을 공개하며, 광섬유 프리폼 영역에 관한 것이다. 그 방법은 다음의 단계를 포함한다. 희토류 재료 또는 기능성 금속 재료를 공동 도핑제와 도핑 용액으로 제형하며, 고순도 석영 분말을 도핑 용액과 혼합하여 100℃~150℃ 온도에서 12~48시간 건조시키고, 분쇄, 선별하여 도핑된 석영 분말을 얻는다. 도핑된 석영 분말을 타겟 로드의 표면에 증착시켜서 도핑된 코어층을 형성한다. 도핑된 석영 분말을 고순도 석영 분말로 대체하고, 고순도 석용 분말을 도핑된 코어층의 표면에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층을 형성한다. 타겟 로드를 제거하고 도핑된 코어층과 석영 외부 클래딩층으로 형성된 전체를 고온에서 점차 융해시켜, 도핑된 광섬유 프리폼을 얻는다. 그 방법은 공정이 간단하여 불순물 주입을 효과적으로 감소시키고, 광섬유 프리폼의 도핑 균일성을 향상시킬 수 있다. 그 방법은 도핑된 광섬유 프리폼의 생산 효율을 뚜렷하게 향상시키고, 도핑된 광섬유의 개발 비용을 줄일 수 있다.

Description

도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유의 프리폼(METHOD FOR EFFICIENTLY PREPARING DOPED OPTICAL FIBRE PREFORM AND DOPED OPTICAL FIBRE PREFORM)
본 발명은 광섬유 프리폼 분야에 관한 것이며, 구체적으로 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유 프리폼에 관한 것이다.
레이저 기술은 보다 높은 품질과 정밀도를 가치사슬(value chains)에 도입시켜서, 제조업 산업구조의 업그레이드를 촉진할 수 있는 중요한 수단이다. 레이저 응용 분야에서, 광섬유 레이저는 그 높은 변환 효율, 우수한 방열 성능과 안정성 등의 특징으로 인해 이미 주류 레이저의 하나가 되었다. 다른 다이오드 펌핑 레이저와 유사하게, 광섬유 레이저는 펌프 광의 작용을 이용하여 광섬유 내에 고효율의 밀도를 형성함으로써, 레이저 작동 물질의 레이저 레벨 밀도 반전(laser-level population inversion)을 야기시키며, 포지티브 피드백 회로를(공진 공동 구성) 적절하게 추가하면, 레이저 발진 출력을 형성할 수 있다. 광섬유 레이저는 본질적으로 저품질의 펌프 레이저를 고품질의 레이저 출력으로 변환시킬 수 있으며, 이러한 고품질의 레이저 출력은 의료, 재료가공 및 레이저 무기 등의 다양한 영역에 응용될 수 있다.
현재 광섬유 레이저의 레이저 특성을 결정하는 핵심 요소는 광섬유 레이저의 핵심 구성요소인 희토류 도핑된 광섬유이다. 희토류 도핑된 광섬유 프리폼의 제조 기술은 주로 다공성층 액상 도핑법, 졸-겔 방법, 고온 플래싱 방법, 직접 나노 입자 증착법 등이 있지만, 현재 공정 기술은 모두 광섬유 내 희토류 이온 도핑의 균일성이 좋지 않고, 불순물 함량이 지나치게 높은 등의 문제를 극복할 수가 없다. 또한, 공정의 한계로 인해, 광섬유 프리폼 코어 직경 사이즈와 희토류 이온 도핑 농도가 모두 비교적 낮은 수준이기 때문에, 레이저 광섬유의 비용이 높고, 동시에 사용 및 시스템 디버깅의 난이도를 증가시키며, 나아가 광섬유 레이저의 상업화 및 산업화에 대한 요구사항을 충족시키기가 어렵다.
종래 기술에서 희토류 도핑된 광섬유 프리폼의 제조 공정은 주로 다공성층 액상 도핑법, 졸-겔법, 및 실험 연구 응용에 거의 사용되지 않는 고온 플래싱법, 직접 나노 입자 증착법을 사용한다. 그 중, 졸-겔법, 고온 플래싱법은 장비에 대한 요구사항이 많고 공정이 복잡하며, 직접 나노 입자 증착법은 원료에 대한 요구사항이 많아서 대규모 생산에는 불리하다. 현재 가장 광범위하게 응용되는 다공성층 액상 도핑법은 석영 증착 튜브의 내표면에 다공성 코어층을 증착시킨 후, 희토류 원소를 포함한 용액 속에 상기 다공성 코어층을 침지시킴으로써, 용액 속의 희토류 원소를 다공성 코어층의 세공 속에 흡착시킨다. 다시 증착 튜브를 소결장치에 놓고 불활성 가스로 상기 다공성 코어층을 건조시킨 후, 상기 다공성 코어층을 유리층으로 소결하고, 마지막으로 상기 증착 튜브를 단단한 프리폼으로 융해시킨다.
다공성층 액상 도핑법은 공정이 복잡하고, 인출 요건을 충족하는 도핑된 섬유 코어 구조를 구현하기 위해 여러 차례의 증착이 필요하며, 증착, 침지, 건조 등 공정 사이에 밀폐 장치에서 이탈해야 하기 때문에, 불순물이 주입되기 매우 쉬어 희토류 도핑된 광섬유 코어 레이저 성능에 영향을 미친다. 동시에 액상 도핑 방법의 일부 침지 효과 차이로 인해, 프리폼 세로방향의 도핑이 균일하지 않은 문제를 해결하기가 어렵기 때문에, 희토류 도핑된 광섬유의 세로방향 흡수계수에 차이가 존재함으로써, 비선형성 효과 제어와 일괄 사용에 도움이 되지 않는다. 또한 상기 4가지 방법은 반응 튜브 내의 공간 제한을 받고, 제조된 희토류 도핑된 광섬유 코어 사이즈가 비교적 작으며, 단일 배치로 인출할 수 있는 광섬유가 매우 제한적이기 때문에, 광섬유 단가 비용이 높아져서 높은 균일성의 희토류 도핑된 광섬유에 대한 레이저 시장의 요구사항을 충족시키기 어렵다.
광통신 분야에서 다수의 장치에는 고감쇠 광섬유와 같은 금속 이온 도핑된 광섬유가 존재하며, 고감쇠 광섬유는 광섬유 감쇠기 등 전자장치의 핵심 재료이다. 레이저 광섬유 기술과 유사하게 현재 국제적으로는 캐나다 Coractive사와 한국의 OptoNet사만 고감쇠 광섬유 도핑 기술을 보유하고 있으며, 그 기술은 다공성층 액상 도핑법으로, 낮은 도핑 균일성, 광섬유 프리폼 코어 직경 사이즈의 공정 한계로 인한 낮은 생산 효율 등의 문제가 존재한다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 단점을 해결하여 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법 및 도핑된 광섬유의 프리폼을 제공하는 데에 있으며, 본 방법은 공정이 간단하여 불순물의 주입을 효율적으로 감소시킬 수 있는 동시에, 광섬유 프리폼의 도핑 균일성을 향상시킬 수 있다. 본 방법은 튜브 내 증착되어 이루어지는 도핑된 섬유 코어 사이즈의 한계를 극복하여 도핑된 광섬유 프리폼의 생산 효율을 현저하게 향상시키고, 광섬유 개발 비용을 감소시켜서, 레이저 광섬유와 특수 통신장치 광섬유의 산업화 요건을 충족시킬 수 있다.
본 발명이 제공하는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법은 다음의 단계를 포함한다.
S1, 희토류 재료나 기능성 금속 재료를 일정한 비율에 따라 공동 도핑제와 혼합하고, 용제를 첨가하여 도핑 용액을 제형한다. 순도 99% 이상의 고순도 석영 분말을 도핑 용액과 혼합하고, 균일하게 교반 해서 도핑된 전구체를 얻는다. 도핑된 전구체를 100℃~150℃ 온도에서 12~48시간 건조하고 분쇄하고, 150메쉬 이상의 망체로 선별하여 도핑된 석영 분말을 얻는다.
S2, 타겟 로드를 플라즈마 외부 분사 증착 장치에 설치하고, 도핑된 석영 분말, 산소 및/또는 기타 기체 공동 도핑물을 함께 플라즈마 외부 분사 증착 장치의 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 일정한 비율에 따라 타겟 로드의 표면에 증착시켜서 도핑된 코어층을 형성한다. 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 기체 및/또는 기타 기체 공동 도핑물을 주입시키며, 고순도 석영 분말을 일정한 비율에 따라 도핑된 코어층의 표면에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층을 형성한다.
S3, 타겟 로드를 제거하고, 도핑된 코어층과 석영 외부 클래딩층으로 형성된 전체를 900℃~1800℃ 고온에서 점차적으로 융해시켜서 도핑된 광섬유 프리폼을 얻는다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 희토류 재료는 이터븀, 툴륨, 에르븀, 홀뮴, 디스프로슘, 테르븀, 가돌리늄, 유로퓸, 사마륨, 프로메튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 세륨, 란탄 화합물 중의 적어도 하나이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 희토류 재료는 염화 이터븀, 염화 툴륨, 염화 에르븀 중의 적어도 하나이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 기능성 금속 재료는 코발트, 철, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 바나듐, 게르마늄, 비스무트 원소 화합물 중의 적어도 하나이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 기능성 금속 재료는 염화 코발트 및/또는 염화제이철이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 공동 도핑제는 염화 알루미늄, 염화 세륨, 염화제이철 중의 적어도 하나이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 고순도 석영 분말의 입도는 100μm보다 작다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 기타 기체 공동 도핑 물질은 헥사플루오로에탄 또는 옥시염화인이다.
상기 기술사상의 기초에서, 단계 S1 중의 상기 용제는 물 또는 에틸 알콜이다.
본 발명은 또 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 제공하며, 상기 도핑된 광섬유 프리폼은 상기 방법을 통해 제조된다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 도핑된 광섬유 프리폼 중, 도핑된 코어층의 굴절률은 석영 외부 클래딩층의 굴절률보다 크고, 굴절률 차이의 백분율은 0.1%~1.2%이다.
상기 기술사상의 기초에서, 상기 도핑된 광섬유의 프리폼 중, 석영 외부 클래딩층과 도핑된 코어층의 단면적 비는 3.0~1275.5이다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 장점은 다음과 같다.
(1) 레이저 광섬유와 고감쇠 광섬유 등 특수 광섬유의 응용에서, 도핑 균일성은 광섬유의 매우 중요한 핵심 성능이다. 본 발명은 고순도 석영 분말 입자 표면을 도펀트로 클래딩하는 방식으로 도핑된 전구체를 제조하며, 도펀트를 광섬유 증착 기질 물질인 고순도 석영 분말 입자와 충분히 접촉시킴으로써, 희토류 이온이나 기능성 금속 이온의 고농도 도핑을 구현한다. 그 방법은 다양한 도펀트의 공동 도핑에 적용될 수 있기 때문에, 일반적인 공정에서 다양한 공동 도핑제와 도펀트의 미세공 투과성의 차이, 및 중력 요인에 의한 침지 과정 중 용액 농도의 차이를 효율적으로 방지할 수 있고, 축방향의 도핑 균일성을 향상시킬 수 있다.
(2) 본 발명은 고주파 플라즈마 외부 분사 증착 기술을 이용해 도핑된 전구체를 타겟 로드에 증착시킴으로써, 여러 차례 증착 도핑이 필요한 복잡한 공정을 방지하고, 불순물 주입을 효과적으로 줄임으로써, 광섬유 프리폼 중의 희토류 이온이나 기능성 금속 이온의 도핑 균일성을 근본적으로 개선한다. 그 방법은 튜브 외부 증착 기술에 속하여 생산 공정이 간단하기 때문에, 튜브 내부 증착 기술에 존재하는 도핑된 섬유 코어 사이즈의 제한을 극복할 수 있으므로, 희토류 도핑된 광섬유 프리폼의 생산 효율을 현저하게 향상시키고, 레이저 광섬유 개발 비용을 감소시킬 수 있어서, 도핑된 광섬유 프리폼의 저비용, 고효율의 대규모 생산을 구현하고, 레이저 광섬유와 특수 통신장치 광섬유의 산업화 요건을 충족시킨다.
상기 내용을 종합하면, 본 발명은 고순도 석영 분말 입자 표면을 도펀트로 클래딩하는 방식으로 도핑된 전구체를 제조하고, 고주파 플라즈마 외부 분산 증착 기술을 결합시킴으로써, 광섬유 프리폼 중 희토류 또는 기능성 금속 이온의 고농도 도핑을 달성하고, 축방향 도핑의 균일성을 향상시킨다. 그 방법은 도핑된 광섬유의 개발 비용을 감소시킬 수 있고, 제조한 도핑된 광섬유 프리폼의 코어 사이즈가 제한을 받지 않으므로 레이저 광섬유, 고감쇠 레이저 등 고부가가치 특수 광섬유의 고효율, 저비용의 대규모 생산을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시예 중 도핑된 광섬유 프리폼의 제조 흐름도,
도 2는 본 발명 실시예 중 도핑된 광섬유 프리폼의 증착 공정 결선도,
도 3은 본 발명 실시예 중 증착 공정이 완료된 후의 구조 결선도,
도 4는 본 발명 실시예 중 융해 후의 도핑된 광섬유 프리폼의 구조 결선도,
도 5는 본 발명 실시예 중 도핑된 광섬유의 단면 구조 결선도이다.
아래는 도면 및 구체적 실시예를 결합시킨 본 발명에 대한 상세한 설명이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다.
(1) 희토류 재료나 기능성 금속 재료를 공동 도핑제와 일정한 비율로 혼합하여 균일하게 교반한 후, 용제를 천천히 첨가한다. 공동 도핑제는 용제와 반응해서 다량의 열을 방출하여 희토류 재료나 기능성 금속 재료의 용해를 촉진시킨다. 혼합물이 완전히 용해된 후 40~80min동안 놓아 두고, 용액이 냉각되면 중속 여과지( medium speed filter paper)로 여과하며, 여과가 완료되면 필요한 비율에 따라 용량을 정해 도핑 용액을 얻는다.
희토류 재료는 이터븀, 툴륨, 에르븀, 홀뮴, 디스프로슘, 테르븀, 가돌리늄, 유로퓸, 사마륨, 프로메튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 세륨, 란탄 화합물 중의 적어도 하나일 수 있으며, 예를 들어, 염화 이터븀, 염화 툴륨, 염화 에르븀 중의 적어도 하나일 수 있다. 기능성 금속 재료는 코발트, 페룰, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 바나듐, 게르마늄, 비스무트 원소 화합물 중의 적어도 하나일 수 있으며, 예를 들어, 염화 코발트 및/또는 염화제이철일 수 있다. 공동 도핑제는 염화 알루미늄, 염화 세륨, 염화제이철 중의 적어도 하나일 수 있다. 용제는 물 또는 에틸 알코올일 수 있다.
(2) 150~400메쉬의 금속 망체를 이용해 순도 99% 이상의 고순도 석영 분말을 선별하고, 선별된 고순도 석영 분말은 입도가 100μm 미만인 초미세 고순도 석영 분말이며, 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 0.2~7.0의 체적비로 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다.
(3) 도핑된 전구체를 100℃~150℃ 고온에서 12~48시간 동안 건조시킨 후, 기계적 분쇄와 연마를 진행하고, 150~400메쉬의 금속 망체로 선별을 진행해 도핑된 석영 분말을 얻는다.
(4) 도 2를 참조하면, 타겟 로드(1)를 플라즈마 외부 분사 증착 장치에 설치하고, 도핑된 석영 분말, 기체 및/또는 기타 기체 공동 도핑 물질을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 일정한 비율에 따라 타겟 로드(1)의 표면에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성한다. 기타 기체 공동 도핑 물질은 헥사플루오로에탄 또는 옥시염화인일 수 있다.
도 3을 참조하면, 타겟 로드(1)에 증착이 완료되어 도핑된 코어층(2)을 얻으면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 기체 및/또는 기타 기체 공동 도핑 물질만 선택적으로 주입하며, 고순도 석영 분말을 일정한 비율에 따라 도핑된 코어층(2)의 표면에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성한다.
(5) 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 900℃~1800℃ 고온 및 압력 제어 하에 점차적으로 융해시켜서, 도 4와 같은 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
본 발명 실시예가 제공하는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼은 상기 방법으로 제조된다. 상기 도핑된 광섬유 프리폼 중에서, 도핑된 코어층(2)의 굴절률은 석영 외부 클래딩층(3)의 굴절률보다 크고, 굴절률 차이의 백분율은 0.1~1.2%이며, 석영 외부 클래딩층(3)과 도핑된 코어층(2)의 단면적 비는 3.0~1275.5이다.
상기 도핑된 광섬유 프리폼을 도핑된 광섬유로 인출한 후 테스트를 진행하며, 구체적인 과정은 다음과 같다.
상기 도핑된 광섬유 프리폼을 필요한 외형으로 가공하고, 1800℃~2200℃의 드로잉 타워 고온로에서 용융하고, 1.5m/min~2200m/min의 드로잉 속도, 25g~200g의 드로잉 장력으로 필요한 모델의 도핑된 광섬유로 인출한다. 도 5와 같이, 도핑된 광섬유는 안에서 밖으로 차례대로 배열되는 섬유 코어(도 5의 검은색 원형 영역 참조), 광섬유 클래딩층, 내부 코팅층, 외부 코팅층을 포함한다.
아래에서 41개의 구체적 실시예를 통해 본 발명을 진일보 설명한다.
실시예 1
본 실시예는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다.
염화 이터븀 함수 결정 분말 737.28g, 무수 염화 알루미늄 결정 분말 510.72g, 염화 세륨 함수 결정 분말 71.42g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 60min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
200메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 1:5의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 150℃ 고온에서 12시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 200메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 8000ml/min인 산소, 유량 500ml/min인 옥시염화인을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 314.16mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125349.50mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 1700℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
상기 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 광섬유로 인출한 후 테스트를 진행하며, 구체적 과정은 다음과 같다.
상기 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 정팔각형 구조로 가공하고, 드로잉 타워 고온로에서 1950℃로 용융하며, 25m/min의 드로잉 속도, 150g의 드로잉 장력으로 클래딩층 직경 402μm, 코팅층 직경 564μm인 이터븀 도핑된 광섬유(20/400형 이터븀 도핑된 광섬유)를 인출하고, 본 광섬유 테스트의 주요 지표는 표 1과 같다.
20/400형 이터븀 도핑된 광섬유 테스트 결과
항목 지표 범위 단위
광학성능 작동 파장 1070 nm
섬유 코어 수치 구경 0.065 -
클래딩 수치 구경 0.47 -
1064nm감쇠 0.02 dB/m
경사 효율 72 %
클래딩층 흡수 0.41（915 nm） dB/m
기하학 파라미터 클래딩층 직경 (가장자리 대 가장자리) 402 μm
섬유 코어 직경 20.2 μm
코팅층 직경 564 μm
코어 클래딩 동심도 1.4 μm
내부 클래딩층 도료 유형 낮은 굴절률 도료 -
실시예 2
본 실시예는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제공하는 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다.
염화 툴륨 함수 결정 분말 481.32g, 무수 염화 알루미늄 결정 분말 574.56g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 40min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
200메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 6:1의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 150℃ 고온에서 48시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 150메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 9500ml/min인 산소, 유량 70ml/min인 헥사플루오로에탄을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 490.87mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125172.80mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 1750℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 툴륨 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
상기 툴륨 도핑된 광섬유 프리폼을 광섬유로 인출한 후 테스트를 진행하며, 구체적 과정은 다음과 같다.
상기 툴륨 도핑된 광섬유 프리폼을 정팔각형 구조로 가공하고, 드로잉 타워 고온로에서 2100℃로 용융하며, 12m/min의 드로잉 속도, 80g의 드로잉 장력으로 클래딩층 직경 401μm, 코팅층 직경 568m인 툴륨 도핑된 광섬유(25/400형 툴륨 도핑된 광섬유)를 인출하고, 본 광섬유 테스트의 주요 지표는 표 2와 같다.
25/400형 툴륨 도핑된 광섬유 테스트 결과
항목 지표 범위 단위
광학성능 작동 파장 1985 nm
섬유 코어 수치 구경 0.092 -
클래딩 수치 구경 0.46 -
1064nm감쇠 0.03 dB/m
경사 효율 41 %
클래딩층 흡수 1.67（793 nm） dB/m
기하학 파라미터 클래딩층 직경 (가장자리 대 가장자리) 401 μm
섬유 코어 직경 25.5 μm
코팅층 직경 568 μm
코어 클래딩 동심도 1.6 μm
내부 클래딩층 도료 유형 낮은 굴절률 도료 -
실시예 3
본 실시예는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제공하는 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다.
염화 코발트 함수 결정 분말 212.94g, 무수 염화 알루미늄 결정 분말 438.90g, 스펨트럼 순수 염화제이철 분말 167.10g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 80min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
200메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 7:1의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 100℃ 고온에서 48시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 300메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 8200ml/min인 산소를 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 63.62mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 12208.23mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 1500℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 고감쇠 광섬유 프리폼을 형성한다.
상기 고감쇠 광섬유 프리폼을 광섬유로 인출한 후 테스트를 진행하며, 구체적 과정은 다음과 같다.
그 고감쇠 광섬유 프리폼을 정팔각형 구조로 가공하고, 드로잉 타워 고온로에서 2200℃로 용융하며, 1700m/min의 드로잉 속도, 180g의 드로잉 장력으로 감쇠기의 핵심 구성요소가 되는 클래딩층 직경 125.2μm, 코팅층 직경 246μm인 고감쇠 광섬유를 인출하고, 본 광섬유 테스트의 주요 지표는 표 3과 같다.
고감쇠 광섬유 테스트 결과
항목 지표 범위 단위
광학성능 작동 파장 1550 Nm
섬유 코어 수치 구경 0.14 -
감쇠 성능 170（1550 nm） dB/m
192 （1310 nm） dB/m
기하학 파라미터 클래딩층 직경 125.2
Figure pct00001
m
섬유 코어 직경 9.04
Figure pct00002
m
코팅층 직경 246
Figure pct00003
m
실시예 4
본 실시예는 일종의 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하며, 다음의 단계를 포함한다.
염화 이터븀 함수 결정 분말 737.28g, 무수 염화 알루미늄 결정 분말 766.08g, 염화 에르븀 함수 결정 분말 458.40g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 에틸 알콜을 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 80min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
200메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 1:1의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 120℃ 고온에서 24시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 200메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 9500ml/min인 산소를 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 314.16mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125349.50mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 1700℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 에르븀 이터븀 공동 도핑된 광섬유 프리폼을 형성하며, 이 기초 상에서 슬리브 프리폼 가공을 진행하여 광섬유 프리폼 단면 섬유 코어층 직경과 클래딩층 직경의 비율 1:43.72를 달성한다.
상기 에르븀 이터븀 공동 도핑된 광섬유 프리폼을 광섬유로 인출한 후 테스트를 진행하며, 구체적 과정은 다음과 같다.
상기 에르븀 이터븀 공동 도핑된 광섬유 프리폼을 드로잉 타워 고온로에서 1950℃로 용융하며, 70m/min의 드로잉 속도, 120g의 드로잉 장력으로 클래딩층 직경 125μm, 코팅층 직경 245μm인 이터븀 도핑된 광섬유(에르븀 이터븀 공동 도핑된 광섬유)를 인출하며, 본 광섬유 테스트의 주요 지표는 표 4와 같다.
에르븀 이터븀 공동 도핑된 광섬유 테스트 결과
항목 지표 범위 단위
광학성능 광섬유 타입 EYDF-6/125-HE -
묏작동 파장 1530 - 1625 nm
섬유 코어 수치 구경 0.22 -
모드 필드 직경 6.9（1550 nm) nm
컷오프 파장 1340 nm
흡수 계수 31.0（1535nm 정도） dB/m
0.87（쌈쐤915nm 정도） dB/m
기하학 파라미터 클래딩층 직경 124.6 μm
섬유 코어 직경 6.8 μm
코팅층 직경 247 μm
클래딩층 동심도 0.3 μm
실시예 5
염화 홀뮴 함수 결정 분말 737.28g, 염화 세륨 함수 결정 분말 71.42g, 스펙트럼 순수 염화제이철 분말 167.10g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 60min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
150메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 1:5의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 150℃ 고온에서 12시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 150메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 8000ml/min인 산소, 유량 500ml/min인 옥시염화인을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 314.16mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125349.50mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 900℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
실시예 6
염화 디스프로슘 함수 결정 분말 737.28g, 염화 세륨 함수 결정 분말 71.42g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 60min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
400메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 1:5의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 150℃ 고온에서 12시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 400메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 8000ml/min인 산소, 유량 500ml/min인 옥시염화인을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 314.16mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125349.50mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후 불꽃 연마(polishing the entirety with flames)를 진행하고, 다시 1000℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
실시예 7
염화 테르븀 함수 결정 분말 737.28g, 스펙트럼 순수 염화제이철 분말 167.10g을 혼합해서 균일하게 교반한 후, 혼합물 속에 탈 이이온수를 천천히 첨가하고, 혼합물이 완전히 용해된 후 60min 동안 놓아두어 용액이 냉각되면, 중속 여과지를 통해 여과하고, 여과가 완료되면 6000ml 용량으로 도핑된 용액을 얻는다.
400메쉬의 금속 망체를 사용해 선별한 초미세 고순도 석영 분말과 도핑 용액을 1:5의 체적비에 따라 균일하게 혼합하고, 기계 장치를 사용해 신속하게 교반하여 도핑된 전구체를 형성한다. 도핑된 전구체를 150℃ 고온에서 12시간 건조시킨 후, 기계적 분쇄 및 연마를 진행하고, 400메쉬의 금속 망체로 선별을 진행하며, 선별한 도핑된 석영 분말은 증착 원료의 하나이다.
플라즈마 외부 분사 증착 장치를 통해 상기 공정으로 제조한 도핑된 석영 분말을 점차적으로 블랭킹하고, 동시에 유량 8000ml/min인 산소, 유량 500ml/min인 옥시염화인을 함께 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 설정 비율에 따라 타겟 로드(1)에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하고, 증착 면적은 314.16mm2이다. 도핑된 코어층(2)의 증착이 완료되면, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 유량이 12000ml/min인 산소만 주입하며, 고순도 석영 분말을 도핑된 코어층(2) 외측에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하고, 증착 면적은 125349.50mm2이다. 증착 공정이 완료되면, 드릴링 공정을 통해 타겟 로드(1)를 제거하여 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 얻으며, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체는 중공의 원통형 재료이고, 원통형 재료 내벽을 세정한 후, 불꽃 연마를 진행하고, 다시 1200℃ 고온으로 제어된 압력하에서 점차적으로 융해시켜 이터븀 도핑된 광섬유 프리폼을 형성한다.
실시예 8
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 가돌리늄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 9
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 유로퓸 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 10
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 사마륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 11
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 프로메튬 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 12
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 네오디뮴 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 13
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 프라세오디뮴 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 14
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 질산 세륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 15
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 질산 란탄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 2와 동일하다.
실시예 16
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 이터븀 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 툴륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 17
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 홀뮴 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 디스프로슘 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 18
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 가돌리늄 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 네오디뮴 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 19
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 프라세오디뮴 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 란탄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 20
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 테르븀 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 프로메튬 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 21
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 유로퓸 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 란탄 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 툴륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 22
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 이터븀 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 홀뮴 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 툴륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 23
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 디스프로슘 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 유로퓸 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 네오디뮴 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 24
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 디스포로슘 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 유로퓸 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 네오디뮴 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 란탄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 25
본 실시예 중에서 희토류 재료 및 그 질량이 737.28g인 염화 이터븀 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 에르븀 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 네오디뮴 함수 결정 분말, 458.40g의 염화 세륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 4와 동일하다.
실시예 26
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화제이철 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 27
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼슘 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 28
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼륨 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 29
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 마그네슘 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 30
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 바나듐 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 31
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 게르마늄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 32
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 비스무트 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 33
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 코발트 함수 결정 분말, 212.94g의 염화제이철 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 34
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼륨 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 마그네슘 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 35
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 바나듐 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 게르마늄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 36
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 바나듐 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 비스무트 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 37
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 코발트 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 바나듐 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 38
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼슘 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 게르마늄 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 39
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼슘 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 게르마늄 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 바나듐 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 40
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼슘 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 코발트 함수 결정 분말, 212.94g인 염화제이철 함수 결정 분말을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
실시예 41
본 실시예 중에서 기능성 금속 재료 및 그 질량이 212.94g인 염화 칼슘 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 마그네슘 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 게르마늄 함수 결정 분말, 212.94g인 염화 비스무트 함수 결정 분말 을 제외한 그 나머지는 모두 실시예 3과 동일하다.
본 기술분야의 기술자는 본 발명의 실시예에 대해 각종 수정이나 변형을 가할 수 있으며, 그러한 수정이나 변형은 본 발명의 청구항 및 그 동일한 기술 범위 내에 있다. 즉, 그러한 수정과 변형 역시 본 발명의 특허 청구 범위 내에 속한다.
설명서에 상세하게 설명되지 않은 내용은 본 영역 기술자들에게 잘 알려진 종래 기술이다.
1.타겟 로드
2.도핑된 코어층
3.석영 외부 클래딩층

Claims (12)

  1. S1단계로서, 희토류 재료 또는 기능성 금속 재료를 일정한 비율에 따라 공동 도핑제와 혼합하고, 용제를 첨가하여 도핑 용액을 제형하며, 순도 99% 이상의 고순도 석영 분말을 도핑 용액과 혼합하고 균일하게 교반하여 도핑된 전구체를 얻으며, 도핑된 전구체를 100℃~150℃ 온도에서 12~48시간 건조하고 분쇄하고, 150메쉬 이상의 망체로 선별하여 도핑된 석영 분말을 얻는 단계,
    S2단계로서, 타겟 로드(1)을 플라즈마 외부 분사 증착 장치에 설치하고, 도핑된 석영 분말, 산소 및/또는 기타 기체 공동 도핑물을 함께 플라즈마 외부 분사 증착 장치의 플라즈마 가열구에 주입하며, 도핑된 석영 분말을 일정한 비율에 따라 타겟 로드(1)의 표면에 증착시켜서 도핑된 코어층(2)을 형성하며, 도핑된 석영 분말의 주입을 중단하고, 고순도 석영 분말, 기체 및/또는 기타 기체 공동 도핑물을 주입하며, 고순도 석영 분말을 일정한 비율에 따라 도핑된 코어층(2)의 표면에 증착시켜서 석영 외부 클래딩층(3)을 형성하는 단계와,
    S3단계로서, 타겟 로드(1)를 제거하고, 도핑된 코어층(2)과 석영 외부 클래딩층(3)으로 형성된 전체를 900℃~1800℃ 고온에서 점차적으로 융해시켜 도핑된 광섬유 프리폼을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 희토류 재료가 이터븀, 툴륨, 에르븀, 홀뮴, 디스프로슘, 테르븀, 가돌리늄, 유로퓸, 사마륨, 프로메튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 세륨, 란탄 화합물 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 희토류 재료가 염화 이터븀, 염화 툴륨, 염화 에르븀 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기능성 금속 재료가 코발트, 철, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 바나듐, 게르마늄, 비스무트 원소 화합물 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기능성 금속 재료가 염화 코발트 및/또는 염화제이철인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공동 도핑제가 염화 알루미늄, 염화 세륨, 염화제이철 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고순도 석영 분말의 입도가 100μm보다 작은 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기타 기체 공동 도핑 물질이 헥사플루오로에탄 또는 옥시염화인인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 S1 단계 중의 용제가 물 또는 에틸 알콜인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼을 효율적으로 제조하는 방법.
  10. 도핑된 광섬유 프리폼이 제1항 내지 제9항중 어느 한항에 의한 방법을 사용해 제조되는 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 도핑된 광섬유 프리폼에서, 도핑된 코어층(2)의 굴절률이 석영 외부 클래딩층(3)의 굴절률보다 크고, 굴절률 차이의 백분율이 0.1%~1.2%인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 도핑된 광섬유 프리폼에서, 석영 외부 클래딩층(3)과 도핑된 코어층(2)의 단면적 비가 3.0~1275.5인 것을 특징으로 하는 도핑된 광섬유 프리폼.
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