KR20190038875A - 광섬유 모재의 제조 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광섬유 모재의 제조 장치에 있어서, 증착 모봉, 제1 토치 램프 및 제1 센터 제어 장치를 포함하고, 상기 증착 모봉은 증착 과정에서 분말이 부착되어 심봉을 형성하고, 상기 심봉은 코어층 및 상기 코어층을 피복하는 광학 클래딩을 포함하며, 상기 제1 토치 램프의 토치 램프 개구부는 상기 증착 모봉을 향하여 설치되고, 상기 제1 토치 램프와 상기 제1 센터 제어 장치가 연결되며, 상기 제조 장치는 상기 제1 센터 제어 장치와 연결되는 온도 측정 유닛도 포함하고, 상기 온도 측정 유닛은 상기 코어층의 증착 온도를 측정하고 매 예비 설정된 시간마다 측정된 증착 온도를 상기 제1 센터 제어 장치에 피드백하며, 상기 제1 센터 제어 장치는 상기 측정된 증착 온도에 의해 상기 제1 토치 램프를 제어하여 H2유량을 조절하는 광섬유 모재의 제조 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 측정 증착 온도에 의해 실시간으로 H2의 유량을 제어 조절하여, 심봉의 표면 온도의 온정성을 확보하고, 광섬유 모재의 상품 양률을 향상시킨다.
Description
본 발명은 광섬유 모재의 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광섬유 모재의 제조 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
광섬유 모재 제조는 심봉 제조와 외부 클래딩 제조로 나누어 지는데, 즉, 먼저 심봉（코어층과 광학 클래딩을 포함함）을 제조하고, 그 다음에 심봉 외부에 클래딩을 증착하여 광섬유 모재를 얻는다. 광섬유 모재 심봉의 제조 방법으로는 주요하게 축방향 기상증착법（VAD）, 개선된 화학 기상 증착법（MCVD）, 플라즈마 화학 기상증착법（PCVD）과 외부 기상 증착법（OVD）이 있으며, 외부 클래딩 제조는 직접 OVD합성과 엑스트라 튜브 조립을 위주로 한다.
그러나, 광섬유 모재를 제조하는데 어떤 방법을 사용하든 제조 공정 중 임의의 요소의 영향으로 인해 상품 양률이 높지 않고, 예컨대, 심봉 주변의 환경온도가 변동하여, 상기 코어층 중의 불순물의 분포가 불균일 해지고, 축방향 단면 일관성이 나빠진다.
이상에서 설명한 바와 같은 문제를 피면하기 위하여 광섬유 모재의 제조 장치 및 그의 제조 방법을 제공한다.
광섬유 모재의 제조 장치에 있어서, 증착 모봉, 제1 토치 램프 및 제1 센터 제어 장치를 포함하고, 상기 증착 모봉은 증착 과정에서 분말이 부착되어 심봉을 형성하고, 상기 심봉은 코어층 및 상기 코어층을 피복하는 광학 클래딩을 포함하며, 상기 제1 토치 램프의 토치 램프 개구부는 상기 증착 모봉을 향하여 설치되고, 상기 제1 토치 램프와 상기 제1 센터 제어 장치가 연결되고, 상기 제조 장치는 상기 제1 센터 제어 장치와 연결되는 온도 측정 유닛도 포함하고, 상기 온도 측정 유닛은 상기 코어층의 증착 온도를 측정하고 매 예비 설정된 시간마다 측정된 증착 온도를 상기 제1 센터 제어 장치에 피드백하며, 상기 제1 센터 제어 장치는 상기 측정된 증착 온도에 의해 상기 제1 토치 램프를 제어하여 H2유량을 조절한다.
추가적으로, 상기 제1 센터 제어 장치는 예비 설정된 목표 온도 및 예비 설정된 온도 편차를 예비 저장하고, 상기 측정된 증착 온도를 측정 증착 온도로 설정하고, 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 상기 제1 센터 제어 장치는 연속적인 N번의 측정 증착 온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)', ti'를 포함하고, t(i-1)'를 ti'의 이전값으로 설정하며, ti'와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량은 변하지 않고 유지된다.
추가적으로, ti'가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 크고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클때, ti’와 t(i-1)’를 비교하여, ti’가 t(i-1)'보다 크면, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 감소시키고, ti’가 t(i-1)'보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지된다.
추가적으로, ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 작고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)’보다 작으면, 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 증가시킨다.
추가적으로, 상기 제1 센터 제어 장치는 예비 설정된 목표 온도 및 예비 설정된 온도편차를 예비 저장하고, 상기 측정된 증착온도를 측정 증착 온도로 설정하며, 상기 측정 증착 온도가 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 상기 제1 그룹의 전부 혹은 일부분의 측 정 증착 온도의 평균치를 얻으며, 상기 평균치와 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 예비 설정된 온도편차보다 크지 않으면, 상기 제1 토치 램프의 H2유량 변하지 않고 유지되고, 상기 평균치와 상기 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도편차보다 크면, 상기 제1 토치 램프의 H2유량을 조절하여 증가시킨다.
추가적으로, 상기 예비 설정된 목표 온도는 1050℃이고, 상기 예비 설정된 온도편차는 2℃인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
추가적으로, 상기 제1 센터 제어 장치는 상기 제1 토치 램프의 H2의 유량을 0.1L/min로 조절한다.
추가적으로, 상기 온도 측정 유닛은 적외선 열 화상기이다.
일종 광섬유 모재의 제조 방법에 있어서, 모재는 심봉 및 상기 심봉 외측면을 피복하는 외부 클래딩을 포함하고, 상기 심봉은 코어층 및 상기 코어층 외측면을 피복하는 광학 클래딩을 포함하고, 상기 제조 방법은 코어층의 증착온도를 측정하고, 상기 측정된 코어층의 증착온도에 의해 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프를 제어하여 상기 제1 토치 램프 중의 H2유량을 조절하는 스텝을 포함한다.
추가적으로, 매 예비 설정된 시간 마다 코어층의 증착온도를 측정하고, 측정된 증착 온도를 측정 증착 온도로 설정하며, 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 연속적인 N번의 측정 증착 온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)’, ti’를 포함하고, t(i-1)’를 ti’의 이전값으로 설정하며, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하여, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량은 변하지 않고 유지되고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클때, ti’와 t(i-1)’를 비교하고, ti’와 t(i-1)’사이의 차이값에 의해 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절한다.
종래 기술에 비해, 본 발명이 제공한 광섬유 모재 제조 장치 및 그의 제조 방법은, 측정 증착 온도에 의해 실시간H2의 유량을 제어 조절하여, 심봉의 표면 온도의 온정성을 확보하고, 심봉 굴절률의 온정성을 향상시켜, 또한 광섬유 모재의 상품 양률을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예가 제공한 광섬유 모재 제조 시스템의 설명도이다.
도 2는 모재 단면의 설명도이다.
도 3은 제1 제조 장치의 설명도이다.
도 4는 종래 공정과 본 실시예에 있어서의 단일 모봉의 굴절률 축방향을 테스트한 대비도이다.
도 5는 심봉의 설명도이다.
도 6은 제2 제조 장치의 설명도이다.
각 도면에 따른 본 발명의 실시예를 도면을 들어 설명한다.
도 2는 모재 단면의 설명도이다.
도 3은 제1 제조 장치의 설명도이다.
도 4는 종래 공정과 본 실시예에 있어서의 단일 모봉의 굴절률 축방향을 테스트한 대비도이다.
도 5는 심봉의 설명도이다.
도 6은 제2 제조 장치의 설명도이다.
각 도면에 따른 본 발명의 실시예를 도면을 들어 설명한다.
아하에서 본 발명의 실시예중의 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 본 발명이 명확해질 것이며, 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 이하에 설명하는 실시예 및 실시예의 특징은 서로 충돌하지 않는 한 서로 조합될 수 있다.
본 발명에서, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결된"것으로 간주 될 때, 이는 다른 구성 요소에 직접 연결될 수 있거나 또는 중간 요소를 통해 다른 구성 요소에 간접적으로 연결될 수도 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명의 기술 분야에 속하는 기술 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 의미한다.
본 발명의 설명에 사용된 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이지 본 발명을 한정하려는 것이 아니다.
도 1를 참조하면, 본 발명은 일종의 광섬유 모재 제조 시스템(300)을 제공하고, 모재(400)의 제조에 응용된다. 도 2를 참조하면, 상기 모재(400)는 심봉(401) 및 상기 심봉(401)을 피복한 외부 클래딩(403)을 포함한다.
광섬유 모재 제조 시스템(300)은 제1 제조 장치(100) 및 제2 제조 장치(200)를 포함한다. 제1 제조 장치(100)는 심봉(401)을 증착 제조하고, 심봉(401)은 유리재료로 제작된 성장 토대(生基)를 제공하는 시작몽 및 상기 시작몽의 단부에 분말을 증착시켜 형성된 코어층(405) 및 상기 코어층(405)을 피복한 광학 클래딩(407)을 포함한다. 상기 코어층(405)의 굴절률은 상기 광학 클래딩(407)의 굴절률보다 높다. 제2 제조 장치(200)는 외부 클래딩(403)을 증착 제조한다. 본 실시예에 있어서, 제1 제조 장치(100)는 축방향에 따라 기상 증착법(Vapor Axial Deposition; VAD)을 통하여 심봉(401)을 제조하고, 제2 제조 장치(200)는 외부기상 증착법(Outside Vapor Deposition; OVD)을 통하여 심봉(401)에 증착하여 외부 클래딩(403)이 형성된다.
도 3이 제시하다시피, 제1 제조 장치(100)는 증착 챔버(11), 승강 장치(12), 회전 장치(13), 증착 모봉(14), 제1 토치 램프(15), 제2 토치 램프(16), 기체 제공 장치(17), 온도 측정 유닛(18), 직경 측정 유닛(19) 및 제1 센터 제어 장치(20)를 포함한다.
승강 장치(12)는 증착 챔버(11)의 위쪽에 설치되고, 회전 장치(13)는 승강 장치(12)에 설치되어 있다. 증착 모봉(14)은 회전 장치(13)에 설치되고 또한 증착 챔버(11)내에 수용된다. 회전 장치(13)는 축선(101)을 구비한다. 승강 장치(12)는 증착 모봉(14)을 구동시켜 축선(101)에 따라 상승 혹은 하강시키고, 회전 장치(13)는 증착 모봉(14)을 구동시켜 축선(101)을 에워싸고 회전시킨다. 증착 모봉(40)은 증착 과정에서 분말이 부착되어 심봉(401)을 형성한다.
제1 토치 램프(15) 및 제2 토치 램프(16)는 증착 챔버(11)의 아래쪽의 일측에 위치한다. 제1 토치 램프(15)의 토치 램프 개구부（도면 부호 미도시） 및 제2 토치 램프(16)의 토치 램프 개구부（도면 부호 미도시）는 각기 증착 챔버(11)의 내부에 위치하고, 증착 모봉(14)을 향하여 설치된다. 제1 토치 램프(15)를 이용하여 심봉(401)의 말단에 분말을 증착시켜 코어층(405)을 형성하고, 코어층(405)이 심봉(401)의 말단로부터 아래쪽을 향하여 성장시킨다. 즉, 상기 제1 토치 램프(15)는 코어층에 성장 원재료를 제공한다. 제2 토치 램프(16)를 이용하여 심봉(401)의 단부에 분말을 증착시켜 광학 클래딩(407)을 형성하고, 광학 클래딩(407)이 코어층(405)에 증착되며, 심봉(401)의 말단로부터 아래쪽을 향하여 성장시킨다. 즉, 상기 제2 토치 램프(16)는 광학 클래딩에 성장 원재료를 제공한다.
기체 제공 장치(17)는 제1 토치 램프(50) 및 제2 토치 램프(60)와 연결되고, 제1 토치 램프(50) 및 제2 토치 램프(60)에 기체(예컨대, SiCl4, GeCl4등), 및 연료(예컨대, 수소와 산소의 혼합물)를 제공한다. 기체 제공 장치(17)는 복수개의 기체 공급부（미도시）를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 복수개의 상기 기체 공급부는 SiCl4공급부, GeCl4공급부, Ar공급부, O2공급부, H2공급부 등을 포함하고, 복수개의 상기 기체 공급부는 각기 관도(管道)를 통하여 제1 토치 램프(50) 및 제2 토치 램프(60)와 연결된다. 매개 기체 공급부와 대응하는 토치 램프 사이에는 기체 제어 유닛（미도시）이 설치되어 있기에, 부동한 단계의 기체 유량(流量)을 제어한다. 복수개의 기체 제어 유닛과 제1 센터 제어 장치(20)는 통신 연결이 되어 있다.
SiCl4유량은 0.1g/min～20g/min사이에서 조절할 수 있고, 고온하에 화염 가수분해로 인해SiO2가 성장되어, 모재의 클래딩과 코어층이 형성되며, GeCl4유량은 0.01g/min～1.0g/min사이에서 조절할 수 있고, 고온하에 화염 가수분해로 인해 GeO2가 성장하여, 코어층에 도핑되기에 코어층의 굴절률를 향상시킨다. SiCl4, GeCl4를 수송하는 도관 표면에는 가열대(
)를 부설해야하고, 온도를 100℃로 제어한다.
H2유량은 0.1L/min～30L/min사이에서 조절할 수 있고, O2유량은 0.1L/min～50L/min사이에서 조절할 수 있으며, 그 중, H2가 연소 작용을 발휘하고, O2는 보조 연소 작용을 발휘하며, 또한, H2를 완전히 반응시키 위해, 유량을 설정할 때, O2유량을 넉넉히 설치해야 한다.
Ar유량은 0.1L/min 내지 10L/min사이에서 조절할 수 있다. Ar의 작용은 주요로 두가지 작용을 구비하고, 그 중 하나의 작용은 기체 운반으로써 원재료 기체를 운반하는 것이고, 또 다른 작용은 H2, O2를 격리시켜, 그들이 토치 램프 내부에서 혼합, 반용하는 것을 방지한다.
온도 측정 유닛(18)은 증착 챔버(11)의 아래쪽에 위치하고, 제1 토치 램프(15) 및 제2 토치 램프(16)와 간격을 두고 설치된다. 온도 측정 유닛(18)은 심봉(401)말단의 코어층(405)의 증착 온도를 측정하고, 매 예비 설정된 시간마다 증착온도를 측정하여 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백한다. 온도 측정 유닛(18)이 측정한 증착온도를 측정 증착온도라고 부른다. 본 실시예에 있어서, 온도 측정 유닛(18)은 적외선 열 화상기이다. 제1 센터 제어 장치(20)에는 예비 설정된 목표 온도, 예비 설정된 온도편차 및 예비 설정된 조절유량이 예비 저장되어 있다. 제1 센터 제어 장치(20)는 상기 측정 증착온도와 상기 예비 설정된 목표 온도에 대하여 계산을 진행하고, 제1 센터 제어 장치(20)의 처리결과에 의해 H2공급부를 제어하여 제1 토치 램프(15) 및 제2 토치 램프(16)에 기체공급을 진행한다.
상기 측정된 증착온도를 측정 증착온도로 설정하고, 상기 측정 증착온도가 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 상기 제1 센터 제어 장치(20)는 연속적인 N번의 측정 증착온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)', ti'를 포함하고, t(i-1)'를 ti'의 이전값(前)으로 설정하며, ti'와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프(15)중의 H2유량은 변하지 않고 유지한다.
ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 크고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도편차보다 클 때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 크면, 상기 제1 토치 램프(15)중 의 H2유량을 조절하여 감소시키고, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지한다.
ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 작고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도편차보다 클때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 작으면, 제1 토치 램프(15)중의 H2유량을 조절하여 증가시킨다.
구체적으로, 1050℃를 예비 설정된 목표 온도로 설정하고, 예비 설정된 온도편차를 2℃로 설정하며, 예비 설정된 조절유량을 0.1L/min로 설정한다. 온도 측정 유닛(18)은 매 10S시간마다 한 번씩 심봉(401)말단의 코어층(405)의 증착온도를 측정하여 채집하고, 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti로 표기한다. 상기 측정 증착온도는 제1 그룹을 형성하고, 그의 측정순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함한다. 온도 측정 유닛(18)은 상기 측정 증착온도를 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백한다. 제1 센터 제어 장치(20)는 연속적으로 다섯번의 측정 증착온도를 얻고 또한 평균치를 계산하며, 예컨대, t1 내지 t5의 평균치를 t1’로 표기하고, t2 내지 t6의 평균치를 t2’로 표기하며, 이후도 이와 마찬가지이다(依次推). 상기 평균치는 제2 그룹을 형성한다. 상기 제2 그룹은 t1’, t2’, t3’…… t(i-1)', ti'를 포함한다. t(i-1)'를 ti'의 이전값으로 설정하고,예컨대, t2’는 t1’의 이전값이다. 매개 평균치를 각기 1050℃ 및 상기 이전값과 비교하면（예컨대, t2’를 1050℃, t1’과 비교하고, t3’을 1050℃, t2’과 비교하며……）, 만약, 하나의 평균치와 상기 1050℃를 비교하여 편차가 2℃보다 크지 않을 때, H2유량 변하지 않고 유지한다. 만약 상기 평균치와 상기 1050℃와 비교하여 2℃이상 클 때, 이전값과 비교하여, t2’를 예를 들어, 만약 t2’가 t1’보다 크면 H2유량를 0.1L/min 감소시키고, 만약 t2’가 t1’보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지한다. 만약 상기 예비 설정된 목표 온도가 2℃이상 작으면, 이전값과 비교하여, t2’를 예를 들어, 만약 t2’가 t1’보다 크면, H2유량은 변하지 않고 유지하고, 만약 t2’가 t1’보다 작으면, H2유량이 0.1L/min 증가시킨다.
또 다른 실시예에서는, 평균치를 얻지 않고, 측정 증착온도에 의해 토치 램프중의 H2유량을 조절 제어한다.
또 다른 실시예에서는, 만약 평균치와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 2℃보다 크면, 상기 이전값과 비교하지 않는 상황 하에, H2유량을 0.1L/min 증가시킨다.
또 다른 실시예에서는, N개의 측정 증착온도를 연속적인 측정순서로 한정하지 않고, 무작위로 N개의 측정 증착온도를 얻을 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 온도 측정 유닛(18)은 매 10S시간마다 한번씩 증착온도를 측정하여 채집하는 것이 아니라, 다른 시간 간격으로 측정하여 채집할 수도 있다.
또 다른 실시예에서는, 예비 설정된 목표 온도, 예비 설정된 온도편차, 예비 설정된 조절유량은 실제의 증착에 의한 제조 모재의 과정에서 설정할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 센터 제어 장치(20)는 상기 측정 증착온도 및 처리결과에의해 예비 설정된 조절유량을 계산하여 H2조절유량을 제어한다.
또 다른 실시예에서는, 온도 측정 유닛(18)은 적외선 열 화상기에 한정되지 않고,기타의 온도 센서일수 있다.
또 다른 실시예에서는, 상기 측정 증착온도는 제1 그룹을 형성하고, t1, t2, t3……t(i-1), ti를 포함하며, 상기 제1 그룹의 전체 측정 증착온도에서 평균치를 얻고, 만약 상기 평균치와 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 예비 설정된 온도편차보다 크지 않으면, 상기 제1 토치 램프(15)의 H2유량 변하지 않고 유지한다. 만약 상기 평균치와 상기 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 예비 설정된 온도편차보다 크면, H2유량을 조절하여 증가시키며, 그중 매번 1℃씩 크면, 상기 제1 토치 램프(15)의 H2유량을 조절하여 0.1L/min 증가시킨다. 예컨대, 1℃크면, 상기 제1 토치 램프(15)의 H2유량을 0.1L/min로 조절하고, 2℃크면, 상기 제1 토치 램프(15)의 H2유량을 조절하여 0.2L/min로 증가시킨다.
또 다른 실시예에서는, 기체 제공 장치(17)를 생략할 수 있고, 상기 제1 제조 장치(100)를 외부의 기체 제공 장치와 연결시킨다.
또 다른 실시예에서는, 승강 장치(12), 회전 장치(13), 증착 챔버(11)를 생략할 수 있다.
코어층(405)의 증착과정에서, 온도 측정 유닛(18)은 실시간으로 말단 코어층(405)의 증착온도를 측정하고 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백하며, 제1 센터 제어 장치(20)는 측정 증착온도에 의하여 실시간으로 H2의 유량을 제어하여 조절하고, 심봉(401)의 표면온도의 안정성을 확보하고, 따라서 심봉(401)의 굴절률의 안정성을 향상시킨다. 본 실시예에 있어서, 표면 온도의 채집기술에 의해, 실시간 기체 유량을 조절하고, 정확하게 심봉(401)의 증착을 제어하며, 밀도 기울기(密度梯度)가 커져 심봉이 개열(裂)되는 것을 효과적으로 방지하고, 따라서 상품의 품질 및 양률(良率)을 향상시킨다. 도 4를 참조하면, 도 4는 본 실시예와 본래의 공정（코어층의 증착온도에 의해 H2유량을 조절하지 않은 공정）의 단일 모봉의 굴절률를 축방향으로 측정하여 대비한 도이다. 본 실시예에 있어서, 심봉(401)의 최고의 온도와 최저의 온도를 10℃이내에 유지시킨다.
또 다른 실시예에서는, 말단 코어층(405)의 증착온도의 측정에만 한정되지 않고, 가타 공정에서 심봉을 제조할시, 심봉 코어층의 증착온도를 측정하고, 예컨대 외부기상증착법（OVD）을 진행한다.
직경 측정 유닛(19)은 제1 직경 측정 유닛(191) 및 제2 직경 측정 유닛(193)을 포함한다. 제1 직경 측정 유닛(191)은 증착 챔버(11) 측면의 아래쪽에 위치하고, 온도 측정 유닛(18)에 인접하며, 또한 제1 토치 램프(15)와 멀리 떨어져 설치되고, 심봉(401)의 말단 코어층(405)의 직경을 측정한다. 제2 직경 측정 유닛(193)은 증착 챔버(11) 측면의 아래쪽에 위치하고, 제2 토치 램프(16)에 인접하여 설치되고, 심봉(401) 말단 광학 클래딩(407)의 직경을 측정한다. 본 실시예에 있어서, 제1 직경 측정 유닛(191)과 제2 직경 측정 유닛(193)은 CCD카메라이다. 제1 직경 측정 유닛(191)에 의해 측정된 코어층 직경은 측정 코어층 직경이고, 제2 직경 측정 유닛(193)에 의해 측정된 광학 클래딩 직경은 측정 광학 클래딩 직경이다. 제1 직경 측정 유닛(191)은 매 제1 예비 설정된 직경 측정 시간마다 말단 코어층 직경을 측정하고, 상기 측정 코어층 직경을 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백하며, 제2 직경 측정 유닛(193)은 매 제2 예비 설정된 직경 측정 시간마다 광학 클래딩을 측정하고 또한 상기 측정 광학 클래딩 직경을 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백한다.
도 5를 참조하면, 코어층 직경은 d로 설정하고, 광학 클래딩 직경은 D로 설정한다. 직경 측정 유닛(191)은 매 1분마다 말단 코어층 직경을 측정한다. 제1 센터 제어 장치(20)에는 코어층 직경 목표가 예비 저장되어 있고, 본 실시예에 있어서, 예비 설정된 코어층 직경 목표는 하나의 예비 설정된 코어층 직경 범위이고, 상기 예비 설정된 코어층 직경 범위는 58.3～58.7mm이다. 만약 상기 측정 코어층 직경이 58.3～58.7mm의 범위 내에 있으면, 제1 토치 램프(15)의 SiCl4유량은 변하지 않고, 만약 상기 측정 코어층 직경이 상기 예비 설정된 코어층 직경 범위의 최소 임계치(
)인58.3mm보다 작으면, 제1 센터 제어 장치(20)는 제1 토치 램프(15)를 제어 및 조절하여 SiCl4유량을 0.05g/min 증가시키며, 만약 상기 측정 코어층 직경이 상기 예비 설정된 코어층직경 범위의 최대 임계치인 58.7mm보다 크면, 제1 센터 제어 장치(20)는 제1 토치 램프(15)를 제어 및 조절하여 SiCl4유량을 0.05g/min 감소시킨다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재(400)가 승강 장치(12)와 인접하는 끝점을 원점으로 설정하고, 상기 모재(400)의 축선 방향（길이 방향과 일치）에 따른 임의의 위치가 모봉의 위치이고, 매 모봉의 위치는 대응하는 길이（상기 위치와 상기 원점사이의 거리）, 코어층 직경d 및 광학 클래딩 직경D 및 모봉의 직경（모재(400)의 직경）을 구비한다. 구체적으로, 제1 직경 측정 유닛(191)에 의해 측정된 모봉의 위치L의 측정 코어층 직경은 d이고, L과 d를 각기 제1 센터 제어 장치(20)에 입력한다.
제1 센터 제어 장치(20)는 모봉의 위치L 및 그에 대응하는 코어층 직경d에 의해, 계산처리를 진행하여 모봉의 위치에 대응하는 예비 설정된 광학 클래딩 직경 목표를 얻고, 상기 광학 클래딩 목표는 대응하는 모봉의 위치의 측정 코어층 직경d의 4.15배이다. 제2 직경 측정 유닛(193)은 매 1분마다 한번씩 광학 클래딩 직경을 측정하고, 상기 측정 광학 클래딩 직경을 제1 센터 제어 장치(20)제 전송한다. 제2 토치 램프(16)의 최초 SiCl4 유량은 50g/min이고, 상기 측정 광학 클래딩 직경에 의해 조절된다. 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩직경 목표보다 작으면, 제2 토치 램프(16)의 SiCl4 유량을 0.5g/min 증가시키고, 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 크면, 제2 토치 램프(16)의 SiCl4 유량을 0.5g/min 감소시킨다.
기종 공정에 의해 얻은 심봉 중, 코어층 직경 범위가 58～60mm이고, 광학 클래딩직경 범위가 240～258mm이며, 축방향에 따른 코어층 직경d와 광학 클래딩 직경D의 변화 추세는 부동하고, D/d의 파동은 0.2이다. 본 실시예에 있어서, 증착하여 얻은 코어층 직경 범위는 58～59mm이고, 광학 클래딩 직경 범위는 240～244mm니며, D/d의 파동은 0.05이다. 제1 직경 측정 유닛(191)이 말단 코어층(405) 직경을 측정하고 제1 센터 제어 장치(20)는 측정된 코어층 직경 상황에 따라 제1 토치 램프(15)의 SiCl4유량을 조절하기에, 증착하여 성장된 코어층 직경의 일치성을 확보하고, 또한 제1 센터 제어 장치(20)가 대응하는 모봉의 위치의 측정 코어층 직경에 의해 광학 클래딩 목표로 설정하며, 상기 광학 클래딩 목표 및 측정 광학 클래딩 직경에 의해 제2 토치 램프(16)의 SiCl4유량을 조절하여 동적으로 정확하게 조절 제어하며, 광학 클래딩 직경의 일치성을 확보하고, 코어 클래딩 비례의 일치성을 확보하며, 심봉(401)의 제조 양률을 향상시킨다.
또 다른 실시예에서는, 제1 직경 측정 유닛(191), 제2 직경 측정 유닛(193)의 측정 간격시간은 한정되지 않는다.
또 다른 실시예에서는, 제1 직경 측정 유닛(191), 제2 직경 측정 유닛(193)은 CCD카메라에 한정되지 않고, 기타의 거리 측정 센서, 예컨대 초음파 센서일수고 있다.
또 다른 실시예에서는, 직경 측정 유닛(190)은 하나의 직경 측정 유닛일 수도 있고, 이를 증착 챔버(11)의 아래쪽에 설치하고, 제1 센터 제어 장치(20)에 설치된 화상처리 유닛에 의해 화상을 처리하여, 코어층 직경 및 광학 클래딩 직경을 얻는다.
또 다른 실시예에서는, 제1 센터 제어 장치(20)는 매개 모봉의 위치에 의해 대응하는 예비 설정된 코어층 직경 범위, 코어층 직경 목표 및 광학 클래딩 직경 목표를 예비 저장하고, 측정된 측정 코어층 직경 및 예비 설정된 코어층 직경 범위에 의해 제2 토치 램프(16)의 SiCl4유량을 조절하며, 측정된 측정 광학 클래딩 직경 및 광학 클래딩 직경 목표에 의해 제2 토치 램프(16)의 SiCl4유량을 조절한다.
제2 제조 장치(200)는 외부 기상 증착법（OVD）을 통해 심봉(401)에 증착시켜 외부 클래딩(403)을 형성하고 또한 모재(400)를 형성한다. 상기 모재(400)는 그의 길이 방향을 따른 축선과 축선(101)이 중합(重合)된다.
도 6을 참조하면, 제2 제조 장치(200)중에 거리 측정 유닛(201), 증착 토치 램프(203), 제2 센터 제어 장치(205) 및 증착 모봉(207)이 설치되어 있다. 거리 측정 유닛(201), 증착 토치 램프(203)는 제2 센터 제어 장치(205)와 통신 연결된다. 거리 측정 유닛(201)은 모재(400)의 모봉의 직경을 측정한다. 본 실시예에 있어서, 거리 측정 유닛(201)은 초음파 거리 측정기이다. 또 다른 실시예에서는, 제2 제조 장치(200)는 그가 필요한 유닛 혹은 불필요한 유닛을 포함할 수 있고, 예컨대, 증착 챔버를 포함할 수 있으나 설명은 생략한다.
모재(400)는 축선(409)（모재를 따른길이 방향）을 구비한다. 거리 측정 유닛(201) 및 증착 토치 램프(203)는 대략 상기 축선(409)의 축선과 평행하여 상기 모재(400)와 상대적으로 운동한다. 제2 센터 제어 장치(205)는 거리 측정 유닛(201)이 상기 축선(409)에 평행하는 축선에 따라 운동하는 제1 운동 경로를 예비 저장하고, 거리 측정 유닛(201)은 모봉의 직경을 측정할때 제1 운동 경로에 따라 운동하고, 거리 측정 유닛(201)을 제어하여 매 일정한 시간마다 모봉의 직경 및 그에 대응하는 모봉의 위치를 측정한다. 제2 센터 제어 장치(205)는 증착 토치 램프(203)가 상기 축선(409)에 평행하는 축선에 따라 운동하는 제2 운동 경로를 예비 저장하고, 증착 토치 램프(203)를 제어하여 상기 제2 운동 경로에 따라 운동시키고, 모재(400)와 상대적인 모봉의 위치를 기록한다.
상기 거리 측정 유닛(201) 및 상기 증착 토치 램프(203)는 상기 모재(400)와 상대적으로 운동하고, 상기 거리 측정 유닛(201)이 대응하는 모봉의 위치에 운동하면상기 모재(400)의 모봉의 직경을 측정하고 모봉의 직경을 측정하여 상기 제2 센터 제어 장치(205)에 피드백하며, 상기 센터 제어 장치(205)는 참고 모봉의 직경을 예비 설정하고, 상기 제2 센터 제어 장치(205)는 매개 모봉의 위치에 대응하는 측정 모봉의 직경과 상기 참고 모봉의 직경의 비교 결과에 의해, 상기 증착 토치 램프(203)를 대응하는 모봉의 위치까지 운동시킬 시의 SiCl4유량을 조절한다.
만약 임의의 모봉의 위치의 측정 모봉의 직경이 상기 참고 모봉의 직경보다 크면, 상기 제2 센터 제어 장치(205)가 상기 증착 토치 램프(203)를 제어하여 대응하는 모봉의 위치까지 운동시킬 시 상기 증착토치 램프(203)의 SiCl4유량을 조절하여 감소시키고, 만약 임의의 모봉의 위치의 측정 모봉의 직경이 상기 참고 모봉의 직경보다 작으면, 상기 제2 센터 제어 장치(205)가 상기 증착토치 램프(203)를 제어하여 대응하는 모봉의 위치까지 운동시킬시 상기 증착토치 램프의 SiCl4유량을 조절하여 증가시킨다.
본 실시예에 있어서, 거리 측정 유닛(201)은 매 5분마다 한번씩 실시간으로 모봉의 직경 분포를 측정한다. 측정시, 거리 측정 유닛(201)은 모재(400)의 축선(409)에 평행되는 축선따라 모재(400)와 상대적으로 운동하여 모재(400)의 모봉의 직경을 측정하고 또한 측정된 모봉의 직경과 그에 대응하는 위치（매2mm마다 하나의 모봉의 직경치를 기록함）를 제2 센터 제어 장치(205)에 피드백하며, 예컨대, 제1 모봉의 직경B1 및 그에 대응하는 모봉의 위치L1; 제2 모봉의 직경B2 및 그에 대응하는 모봉의 위치L2; 제3 모봉의 직경……, 이후도 이와 마찬가지이다. 제2 센터 제어 장치(205)는 계산하여 얻은 상기 측정 모봉의 직경（B1, B2……）의 평균치B’를 참고 모봉의 직경으로 설정하고, 또한 매개 호인트에서의 측정 모봉의 직경과 상기 참고 모봉의 직경B’ 사이의 모봉의 직경 차이값(差)을 계산하며, 예컨대, B1과 B’사이의 모봉의 직경 차이값은 B1’이고, B2와 B’사이의 모봉의 직경 차이값은 B2’이며……, 이후도 이와 마찬가지이다. 제2 센터 제어 장치(205)는 상기 모봉의 직경 차이값과 증착 토치 램프(203)의 운동 경로를 관련시키고, 대응하는 모봉의 위치에서, 만약 상기 참고모봉의 직경과 측정 모봉의 직경사이의 편차가 매번 1mm이면, 증착 토치 램프(203)가 대응하는 모봉의 위치까지 행진할 시, 증착 토치 램프(203)의 SiCl4유량은 대응하여 0.5g/min 조절된다.
또 다른 실시예에서는, 상기 거리 측정 유닛(201) 및 증착토치 램프(203)는 모재(400)의 축선(409)에 평행되는 축선에 따라 모재(400)와 상대적으로 운동하는 것에 한정되지 않고, 오로지 상기 거리 측정 유닛(201)이 상기 모재(400)의 모봉의 직경을 측정할 수 있으면 되고, 증착 토치 램프(203)가 모재(400)에 증착 성장의 원재료를 제공할 수 있으면 된다.
또 다른 실시예에서는, 상기 거리 측정 유닛(201)은 상기 모재(400)의 모봉의 직경을 측정하고, 측정된 측정 모봉의 직경을 상기 제2 센터 제어 장치(205)에 피드백하며, 상기 제2 센터 제어 장치(205)는 상기 측정 모봉의 직경에 의해 상기 증착 토치 램프의 SiCl4유량을 조절한다.
또 다른 실시예에서는, 상기 참고 모봉의 직경은 상기 측정 모봉의 직경의 평균치에 한정되지 않고, 상기 제2 센터 제어 장치(205)에서 필요에 의하여 참고모봉의 직경을 예비 설정하고, 제2 센터 제어 장치(205)는 매개 모봉의 위치에 대응하는 측정 모봉의 직경과 참고 모봉의 직경의 비교결과에 의하여, 상기 증착 토치 램프가 대응하는 모봉의 위치에 대한 SiCl4유량을 조절한다.
보통 외부 기상 증착법（OVD）에 의하여 심봉에 증착하여 외부 클래딩이 형성하는 모재를 형성하고, 모봉의 직경 범위는 239～246mm이며, 모봉의 직경의 파동은 8mm이다. 본 실시예에 있어서, 제2 센터 제어 장치(205)는 거리 측정 유닛(201)에 의해 측정된 측정 모봉의 직경에 의하여 증착 토치 램프(203)를 제어하여 대응하는 모봉의 위치의 SiCl4유량을 조절하고, 증착 과정에서 모봉의 직경을 수정하는 것을 실현하여, 그의 모봉의 직경 범위는 241～243mm이며, 단일 모재의 직경 파동은 2mm이고, 모재(400)의 모봉의 직경는 우수한 일치성을 구비하고, 모재(400)의 성능 및 제조 양률을 향상시킨다. 또한, 상기 모재(400)가 축방향에 따른 모드 필드 직경 및 차단 파장의 균일성도 향상시키고, 본 실시예에 있어서, 상기 모재(400)가 인발(拉)후의 표준차는 11이고, 초기준률(超率)은 0.1%이다.
본 발명은 광섬유 모재의 제조 방법을 제공하고, 그 제조방법은 아래의 스텝을포함한다.
스텝601에 있어서, 증착 모봉에 분말이 부착되어 심봉을 형성하고, 심봉은 코어층 및 광학 클래딩을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 축방향 기상 증착법을 통해 상기 심봉을 제조한다. 상기 증착 모봉은 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프와 상대적으로 운동한다.
스텝602에 있어서, 심봉의 광학 클래딩에 분말을 증착시켜 외부 클래딩을 형성하고, 따라서 모재가 형성된다. 본 실시예에 있어서, 외부 기상 증착법을 통해 상기 심봉을 제조한다.
스텝601에 있어서, 심봉의 코어층(405)의 증착온도를 측정하고, 상기 측정된 코어층의 증착온도에 의해 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프를 제어하여 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하는 스텝도 포함한다.
추가적으로, 매 예비 설정된 시간마다 코어층의 증착온도를 측정하고, 측정된 증착온도를 측정 증착 온도로 설정하고, 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 연속적인 N번의 측정 증착온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)', ti'를 포함하고, t(i-1)'를 ti'의 이전값(前)으로 설정하며, ti'와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프(15)중의 H2유량은 변하지 않고 유지하고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클때, ti’와 t(i-1)’를 비교하여, ti’과 t(i-1)'사이의 차이값에 의해, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절한다.
ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 크고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 크면, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 감소시키고, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지한다.
ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 작고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클 때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)'보다 작으면, 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 증가시킨다.
구체적으로, 1050℃를 예비 설정된 목표 온도로 설정하고, 예비 설정된 온도편차를 2℃로 설정하며, 예비 설정된 조절유량을 0.1L/min로 설정한다. 매 10S시간마다 한번씩 심봉(401)말단의 코어층(405)의 증착온도를 측정하여 채집하고, 순서에 따라t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8, t9……로 표기한다. 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하고, 그의 측정순서에 따라 t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8, t9……를 포함한다. 온도 측정 유닛(18)은 상기 측정 증착온도를 제1 센터 제어 장치(20)에 피드백한다. 제1 센터 제어 장치(20)는 연속적으로 다섯번의 측정 증착온도를 얻고 또한 평균치를 계산하며, 예컨대, t1 내지 t5의 평균치를 t1’로 표기하고, t2 내지 t6의 평균치를 t2’로 표기하며, 이후도 이와 마찬가지이다. 상기 평균치는 제2 그룹을 형성한다. 상기 제2 그룹은t1’, t2’, t3’……를 포함한다. t2’는 t1’의 이전값이다. 매개 평균치를 각기 1050℃ 및 상기 이전값과 비교하면（예컨대, t2’를 1050℃, t1’과 비교하고, t3’을 1050℃, t2’과 비교하며……）, 만약, 하나의 평균치와 상기 1050℃를 비교하여 편차가 2℃보다 크지 않을 때, H2유량 변하지 않고 유지한다. 만약 상기 평균치와 상기 1050℃와 비교하여 2℃이상 클때, 이전값과 비교하여, t2’를 예를 들어, 만약 t2’가 t1’보다 크면 H2유량를 0.1L/min 감소시키고, 만약 t2’가 t1’보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지한다. 만약 상기 예비 설정된 목표 온도가 2℃이상 작으면, 이전값과 비교하여, t2’를 예를 들어, 만약 t2’가 t1’보다 크면, H2유량은 변하지 않고 유지하고, 만약 t2’가 t1’보다 작으면, H2유량이 0.1L/min 증가시킨다.
또 다른 실시예에서는, 만약 평균치와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 2℃보다 크면, 상기 이전값과 비교하지 않는 상황 하에, H2유량을 0.1L/min 증가시킨다.
또 다른 실시예에서는, N개의 측정 증착온도를 연속적인 측정순서로 한정하지 않고, 무작위로 N개의 측정 증착온도를 얻을 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 목표 온도를 예비 설정하고, 예비 설정된 온도편차는 2℃이고, 예비 설정된 조절유량은 실제의 증착에 의한 제조 모재의 과정에서 설정할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 축방향 기상 증착법의 응용에 한정되지 않고, 외부기상증착법, 개선된 화학 기상 증착법（MCVD）, 플라스마 화학 기상 증착법（PCVD）등 기타 방법일 수 있고, 코어층의 증착 성장과정에서, 코어층의 증착온도를 측정하고 코어층의 증착온도에 의해 실시간으로 H2의 유량을 조절하여, 온도의 온정성을 확보한다.
스텝601에 있어서, 코어층 직경을 측정하고, 특정된 코어층 직경을 측정 코어층 직경으로 설정하며, 만약 상기 측정 코어층 직경과 예비 설정된 코어층 직경목표사이에 편차가 존재할때, 상기 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프의 SiCl4의 유량을 조절하는 스텝도 포함한다. 본 실시예에 있어서, 코어층 직경은 코어층 말단 직경이고, 예비 설정된 코어층 직경 목표는 예비 설정된 코어층 직경 범위이다.
만약 말단 코어층 직경을 측정하여 예비 설정된 코어층 직경 범위에 속하지 않으면, 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프의 SiCl4유량을 조절한다.
추가적으로, 만약 측정 코어층 직경이 예비 설정된 코어층 직경 범위의 최소 임계치(
)보다 작으면, 제1 토치 램프의 SiCl4유량을 조절하여 증가시키며, 만약 측정 코어층 직경이 예비 설정된 코어층 직경 범위의 최대 임계치보다 크면, 제1 토치 램프의 SiCl4유량을 조절하여 감소시킨다.
코어층 직경은 d로 설정하고, 광학 클래딩 직경은 D로 설정한다. 직경 측정 유닛(191)은 매 1분마다 말단 코어층 직경을 측정한다. 본 실시예에 있어서, 예비 설정된 코어층 직경 목표는 하나의 예비 설정된 코어층 직경 범위이고, 상기 예비 설정된 코어층 직경 범위는 58.3～58.7mm이다. 만약 상기 측정 코어층 직경이 58.3～58.7mm의 범위 내에 있으면, 제1 토치 램프(15)의 SiCl4유량은 변하지 않고, 만약 상기 측정 코어층 직경이 상기 예비 설정된 코어층 직경 범위의 최소 임계치(
)인58.3mm보다 작으면, 제1 토치 램프(15)를 제어 및 조절하여 SiCl4유량을 0.05g/min 증가시키며, 만약 상기 측정 코어층 직경이 상기 예비 설정된 코어층직경 범위의 최대 임계치인 58.7mm보다 크면, 제1 토치 램프(15)를 제어 및 조절하여 SiCl4유량을 0.05g/min 감소시킨다.
스텝601에 있어서, 상기 심봉의 광학 클래딩 직경을 측정하고, 측정된 광학 클래딩 직경을 측정 광학 클래딩 직경으로 설정하며, 임의의 모봉의 위치의 예비 설정된 광학 클래딩 목표는 모봉의 위치에 의해 측정 코어층 직경을 설정하고, 만약 임의의 모봉의 위치의 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 광학 클래딩 직경 목표보다 작으면, 광학 클래딩에 성장 원재료를 제공하는 제2 토치 램프를 제어하여 SiCl4유량을 증가시킨다. 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 크면, 제2 토치 램프의 SiCl4유량을 감소시킨다.
본 실시예에 있어서, 모봉의 위치에 의해 광학 클래딩 직경 목표를 예비 설정하고, 상기 예비 설정된 광학 클래딩 목표는 대응하는 모봉의 위치의 측정 코어층 직경d의 4.15배 이다.
추가적으로, 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 작으면, 광학 클래딩에 성장 원재료를 제공하는의 제2 토치 램프의 유량을 조절하여 증가시킨다. 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 크면, 광학 클래딩에 성장 원재료를 제공하는의 제2 토치 램프의 유량을 조절하여 감소시킨다.
구체적으로, 모봉의 위치L 및 그에 대응하는 코어층 직경d에 의해, 계산처리를 진행하여 예비 설정된 광학 클래딩 직경 목표를 얻고, 상기 광학 클래딩 목표는 대응하는 모봉의 위치의 측정 코어층 직경d의 4.15배이다. 매 1분마다 한번씩 광학 클래딩 직경을 측정한다. 제2 토치 램프(16)의 최초 SiCl4 유량은 50g/min이고, 상기 측정 광학 클래딩 직경에 의해 조절된다. 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 작으면, 제2 토치 램프(16)의 SiCl4 유량을 0.5g/min 증가시키고, 만약 상기 측정 광학 클래딩 직경이 대응하는 모봉의 위치의 광학 클래딩 직경 목표보다 크면, 제2 토치 램프(16)의 SiCl4 유량을 0.5g/min 감소시킨다.
또 다른 실시예에서는, 축방향 기상 증착법의 응용에 한정되지 않고, 외부기상증착법, 개선된 화학 기상 증착법（MCVD）, 플라스마 화학 기상 증착법（PCVD）등 기타 방법일 수 있고, 코어층 및 광학 클래딩의 증착 성장과정에서, 코어층 직경 및 광학 클래딩 직경을 측정하고 실시간으로 제1 토치 램프 및 제2 토치 램프의 SiCl4유량을 조절하여, 코어층 직경의 일치성 및 광학 클래딩 직경 일치성을 확보한다.
스텝602에 있어서, 모재의 모봉의 직경을 측정하고, 측정된 측정 모봉의 직경에의해 증착 토치 램프의 SiCl4유량을 조절하는 스텝도 포함한다.
거리 측정 유닛을 통해 상기 모재의 모봉의 직경을 측정하고, 상기 거리 측정 유닛 및 증착 토치 램프는 상기 모재와 상대적으로 운동하며, 상기 모재는 모봉의 위치를 구비하고, 상기 거리 측정 유닛은 대응하는 모봉의 위치까지 운동할 시, 상기 모재의 모봉의 직경을 측정하고, 매개 모봉의 위치 대응하는 측정 모봉의 직경과 참고 모봉의 직경을 비교한 결과에 의해, 상기 증착토치 램프가 모봉의 위치까지 운동할때의 SiCl4유량을 조절한다. 본 실시예에 있어서, 거리 측정 유닛은 초음파 거리 측정기이다. 거리 측정 유닛은 매 일정한 시간마다 측정 모봉의 직경 및 그에 대응하는 모봉의 위치를 측정한다.
본 실시예에 있어서, 거리 측정 유닛은 매 5분마다 한번씩 실시간으로 모봉의 직경 분포를 측정한다. 측정시, 거리 측정 유닛은 모재의 축선에 평행되는 축선따라 모재과 상대적으로 운동하고 측정된 모봉의 직경과 그에 대응하는 위치를 기록하며,
예컨대, 제1 모봉의 직경B1 및 그에 대응하는 모봉의 위치L1; 제2 모봉의 직경B2 및 그에 대응하는 모봉의 위치L2; 제3 모봉의 직경……, 이후도 이와 마찬가지이다. 계산하여 얻은 상기 측정 모봉의 직경（B1, B2……）의 평균치B’를 참고 모봉의 직경으로 설정하고, 또한 매개 호인트에서의 실제 모봉의 직경과 상기 참고 모봉의 직경B’ 사이의 모봉의 직경 차이값(差)을 계산하며, 예컨대, ,B1과 B’사이의 모봉의 직경 차이값은 B1’이고, B2와 B’사이의 모봉의 직경 차이값은 B2’이며……, 이후도 이와 마찬가지이다. 상기 모봉의 직경 차이값과 증착 토치 램프의 운동 경로를 관련시키고, 직경의 편차가 매번 1mm이면, 증착 토치 램프가 대응하는 모봉의 위치까지 행진할시, SiCl4유량은 대응하여 0.5g/min 조절된다.
또 다른 실시예에서는, 상기 제조 방법은 거리 측정 유닛을 통해 모재의 모봉의 직경을 측정하고, 측정된 측정 모봉의 직경에 의해 증착토치 램프의 SiCl4유량을 조절하는 스텝을 포함한다.
또 다른 실시예에서는, 상기 거리 측정 유닛은 상기 모재와 상대적으로 운동하고, 상기 모재는 모봉의 위치를 구비하고, 상기 거리 측정 유닛는 대응하는 모봉의 위치에 운동할 시 상기 모재의 모봉의 직경을 측정하고, 매개 모봉의 위치에 대응하는 측정 모봉의 직경과 참고 모봉의 직경을 비교한 결과에 의해, 상기 증착 토치 램프를 대응하는 모봉의 위치에 운동할시 SiCl4유량을 조절한다.
본 발명이 제공한 광섬유 모재 제조 장치 및 그의 제조 방법은, 증착 온도를 측정하여 실시간으로 H2의 유량을 제어 조절하여, 심봉의 표면 온도의 온정성을 확보하고, 심봉 굴절률의 온정성을 향상시켜, 또한 광섬유 모재의 상품 양률을 향상시킨다. 또한, 측정된 코어층 직경의 상황에 따라 제1 토치 램프의 SiCl4유량을 조절하고, 증착 성장의 코어층 직경의 일치성을 확보하며, 대응하는 모봉의 위치의 측정 코어층직경에 의해 광학 클래딩 목표를 설정하고, 상기 광학 클래딩 목표 및 측정 광학 클래딩 직경에 의해 제2 토치 램프의 유량을 조절하여 동적으로 정확하게 조절 및 제어하기에, 광학 클래딩 직경의 일치성을 확보하며, 코어 클래딩 비례의 일치성을 확보하고, 심봉의 제조 양률을 향상시킨다. 떠라서, 거리 측정 유닛이 측정한 측정 모봉의 직경에 의해 증착 토치 램프를 제어하여 대응하는 모봉의 위치에서 SiCl4유량을 조절하여, 증착 과정에서 모봉의 직경에 대한 수정(修正)을 실현할 수 있고, 모재의 모봉의 직경이 우수한 일치성을 구비하며, 또한 모재의 성능 및 제조 양률을 향상시킨다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐 만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
300---광섬유 모재 제조 시스템 400---모재
401---심봉 403---외부 클래딩
405---코어층 407---광학 클래딩
409, 101---축선 100---제1 제조 장치
200---제2 제조 장치 11---증착 챔버
12---승강 장치 13---회전 장치
14, 207---증착 모봉 15---제1 토치 램프
16---제2 토치 램프 17---기체 제공 장치
18---온도 측정 유닛 19---직경 측정 유닛
20---제1 센터 제어 장치 201---거리 측정 유닛
203---증착토치 램프 205---제2 센터 제어 장치
401---심봉 403---외부 클래딩
405---코어층 407---광학 클래딩
409, 101---축선 100---제1 제조 장치
200---제2 제조 장치 11---증착 챔버
12---승강 장치 13---회전 장치
14, 207---증착 모봉 15---제1 토치 램프
16---제2 토치 램프 17---기체 제공 장치
18---온도 측정 유닛 19---직경 측정 유닛
20---제1 센터 제어 장치 201---거리 측정 유닛
203---증착토치 램프 205---제2 센터 제어 장치
Claims (10)
- 증착 모봉, 제1 토치 램프 및 제1 센터 제어 장치를 포함하고, 상기 증착 모봉은 증착 과정에서 분말이 부착되어 심봉을 형성하고, 상기 심봉은 코어층 및 상기 코어층을 피복하는 광학 클래딩을 포함하며, 상기 제1 토치 램프의 토치 램프 개구부는 상기 증착 모봉을 향하여 설치되고, 상기 제1 토치 램프와 상기 제1 센터 제어 장치가 연결되어 있는 광섬유 모재의 제조 장치에 있어서,
상기 제조 장치는 상기 제1 센터 제어 장치와 연결되는 온도 측정 유닛도 포함하고, 상기 온도 측정 유닛은 상기 코어층의 증착 온도를 측정하고 매 예비 설정된 시간마다 측정된 증착 온도를 상기 제1 센터 제어 장치에 피드백하며, 상기 제1 센터 제어 장치는 상기 측정된 증착 온도에 의해 상기 제1 토치 램프를 제어하여 H2유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 센터 제어 장치는 예비 설정된 목표 온도 및 예비 설정된 온도 편차를 예비 저장하고, 상기 측정된 증착 온도를 측정 증착 온도로 설정하고, 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 상기 제1 센터 제어 장치는 연속적인 N번의 측정 증착 온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)', ti'를 포함하고, t(i-1)'를 ti'의 이전값으로 설정하며, ti'와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하고, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량은 변하지 않고 유지되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제2항에 있어서,
ti'가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 크고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도 사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클 때, ti’와 t(i-1)’를 비교하여, ti’가 t(i-1)'보다 크면, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 감소시키고, ti’가 t(i-1)'보다 작으면, H2유량은 변하지 않고 유지되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제2항에 있어서,
ti’가 상기 예비 설정된 목표 온도보다 작고 또한 ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도 사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클 때, ti’와 t(i-1)'를 비교하여, 만약 ti’가 t(i-1)’보다 작으면, 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 센터 제어 장치는 예비 설정된 목표 온도 및 예비 설정된 온도편차를 예비 저장하고, 상기 측정된 증착온도를 측정 증착 온도로 설정하며, 상기 측정 증착 온도가 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 상기 제1 그룹의 전부 혹은 일부분의 측정 증착 온도의 평균치를 얻으며,
상기 평균치와 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 예비 설정된 온도편차보다 크지 않으면, 상기 제1 토치 램프의 H2유량 변하지 않고 유지되고,
상기 평균치와 상기 예비 설정된 온도목표 사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도편차보다 크면, 상기 제1 토치 램프의 H2유량을 조절하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제2항 내지 제5항 중의 임의의 하나의 청구항에 있어서,
상기 예비 설정된 목표 온도는 1050℃이고, 상기 예비 설정된 온도편차는 2℃인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제1항 내지 제5항 중의 임의의 하나의 청구항에 있어서,
상기 제1 센터 제어 장치는 상기 제1 토치 램프의 H2의 유량을 0.1L/min로 조절하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 온도 측정 유닛은 적외선 열 화상기인 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
- 모재는 심봉 및 상기 심봉 외측면을 피복하는 외부 클래딩을 포함하고, 상기 심봉은 코어층 및 상기 코어층 외측면을 피복하는 광학 클래딩을 포함하는 광섬유 모재의 제조 방법에 있어서,
상기 제조 방법은 코어층의 증착온도를 측정하고, 상기 측정된 코어층의 증착온도에 의해 코어층에 성장 원재료를 제공하는 제1 토치 램프를 제어하여 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
매 예비 설정된 시간 마다 코어층의 증착온도를 측정하고, 측정된 증착 온도를 측정 증착 온도로 설정하며, 상기 측정 증착 온도는 제1 그룹을 형성하며, 상기 제1 그룹은 측정 순서에 따라 t1, t2, t3, ……t(i-1), ti를 포함하고, 연속적인 N번의 측정 증착 온도의 평균치를 얻고, 상기 평균치는 제2 그룹을 형성하며, 상기 제2 그룹은 평균치 순서에 따라 t1', t2’, t3’……t(i-1)’, ti’를 포함하고, t(i-1)’를 ti’의 이전값으로 설정하며,
ti'와 상기 예비 설정된 목표 온도를 비교하여, ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 크지 않을 때, 상기 제1 토치 램프중의 H2유량은 변하지 않고 유지되고,
ti’와 상기 예비 설정된 목표 온도사이의 편차가 상기 예비 설정된 온도 편차보다 클 때, ti’와 t(i-1)’를 비교하고, ti’와 t(i-1)’사이의 차이값에 의해 상기 제1 토치 램프중의 H2유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조 장치.
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