KR850001877B1

KR850001877B1 - 광전송용 유리소재의 제조 방법

Info

Publication number: KR850001877B1
Application number: KR1019800001068A
Authority: KR
Inventors: 다까오 에다히로; 마사오 가와찌; 유우이찌 마스다; 유우지 가메오; 도오루 구와하라; 나오끼 요시오까
Original assignee: 닛본 덴신 덴와고오샤; 아끼구사 도꾸지; 스미도모 덴기 고오교오 가부시기가이샤; 다부찌 노보루
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1985-12-28
Also published as: KR830001824A

Abstract

내용 없음.

Description

광전송용 유리소재의 제조 방법

제1도는 막대모양의 유리미립자 적층체의 제조방법을 도시한 것이다.

제2도는 관모양의 유리미립자 적층체의 제조방법을 도시한 것이다.

제3도는 불소첨가용 고온로를 도시한 것이다.

제4도는 소결(燒結), 투명 유리화용의 고온로의 도면이다.

본 발명은 광전송용 유리파이버의 소재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

광전송용 유리소재에 있어서, 통상 중심부는 빛이 지나가는 부분으로서 코어라 불리우며 굴절률이 높은반면, 외주부는 크래드 라 불리우며, 굴절률이 낮다. 굴절률에 변화를 주는 방법으로서 석영(石英)유리에 GeO₃등의 도오펜트를 첨가하는 방법이 있다. 종래 사용되고 있는 도오펜트 종류는 유리생성시에 동시에 첨가되기 때문에 대단히 순도가 높은 것이 요구되고, 대단히 비싼 약품이었다. 그러나 본 발명에 의한 방법에 있어서는, 유리 미립자체를 생성한 후에 도오펜트제로서의 불소를 첨가한다. 불소화합물 가스의 분해로서 생성된 불소는 대단히 반응성이 풍부하므로 다른 불순물이 유리에 섞이지 않는 조건하에서도 충분히 첨가될 수 있다. 그때문에 비교적 순도도 낮고 값도 싼 것을 사용해도 빛이 감쇠되지 않는 것을 알게되었다. 또한 불소는 유리의 굴절률을 낮추는 작용을 하는 도오펜트이기 때문에 굴절률이 계단적으로 변화한 형의 스텝인덱스형 파이버에서 빛이 지나가는 코어부에는 불소가 첨가되지 아니한다. 또 굴절률이 2승분포(二乘分布)형을 한 그레이딪인 텍스형 파이버에서도 이 코어내에서 빛이 가장 집중적으로 통과하는 중심근방에 불소가 극히 소량 첨가되고 있을 뿐이다. 따라서 첨가제때문에 생기는 빛의 산란 손실을 최소한으로 억제할 수가 있다. 또한 불소는 유리속에 있는 OH 기에서 수소를 탈리(脫離)시킨다는 것을 알게되었다. 이것은 불소와 유리의 반응방법의 하나로 생각되고, 다음식으로 표시할 수 있다.

SiOH＋F₂→Si-O-F＋HF

이때문에, 본 발명에 의한 불소첨가효과로서 화염(火炎)가수분해반응의 결점인 유리속의 OH 기농도를 수 10ppm에서 수 ppm으로 저하시킬 수 있고, OH기에 기인하는 파장 0.95μm 부근에서의 빛의 흡수손실을 대폭 개선할 수 있어, 통상의 광통신에서 사용되는 0.85μm 또는 1.05μm로서의 빛의 흡수손실을 더욱 적게할 수 있다는 잇점이 발생된다.

이하에 본 발명을 상세히 설명한다. 화염가수분해반응에 의하여 석영유리 미립자체를 생성하려면 제1도에서 보는 바와같이 석영으로 만든 동심(同心) 다중관 버어너(1)을 사용해서, 산소(2), 수소(3)와 원료가스로서 SiCl₄를 사용하고 Ar가스를 캐리어가스로 사용하여 산수소염의 중심(5)에 보내어 반응시키면 된다. 제1도의(4)를 통해, 원료가스가 버어너의 끝에서 수 mm 떨어진 공간에서 반응하도록 차폐용으로 Ar가스를 흘려보낸다.

유리 미립자체의 로드를 얻기 위해서는 회전하는 출발부재(部材)(6)의 선단의 춘방향에 유리미립자를 적층(積層)케한다. 또 파이프 모양의 유리 미립자를 얻고저 할때에는 제3도에서 보는 바와같이 회전하는 석영봉 또는 탄소봉(7)의 외주부에 버어너(1)를 통과시키면서 유리미립자를 적층시킨후 중심부재를 제거한다. 단면내에 굴절률 변화를 지닌 유리로드를 제조하려면, 제3도에서 보는 바와같이 1000℃ 이하의 고온로의 내벽에 다수의 가스도입구(8)를 설치하여, 가스공급구(9)에서 공급된 불소화합물 가스가 상기 그을음체(蔭體)의 바깥표면에 골고루 닿도록하고 소정시간 가열한다. 여기에서 1000℃ 이하로 규정한 것은 상기 그을음체가 가열됨으로서 수축작용을 하는 경우 가스의 침투를 방해하기 때문에 그을음체의 수축온도 이하로 하는것이 열처리 시간을 제어하기 쉽고, 불소화합물 가스의 분해생성물중에 불소 이외의 것이 그을음체중에 첨가 되지 않는 온도가 필요하기 때문이다.

가열분해로서 생성된 불소가스는 유리미립자체의 바깥표면에서 서서히 내부로 확산하기 때문에, 그 시간을 고려해서 가열시간을 제어하면 외주부에 보다 많은 불소가 첨가된 유리미립자가 생성된다. 이것을 다시 제4도에서 보는 바와같이 불활성가스(예를들면 He, Ar, N₂등) 분위기의 고온로(10)에서 1400℃이상의 온도로 소결하여 투명유리화 함으로서, 중심부에서 외주부로 서서히 굴절률이 낮아지는 유리로드를 얻을 수 있다. 이것을 순석영유리의 파이프 속에 넣어 갸열합체함으로써 그레이딧 인덱스형 파이버용의 유리소재를 얻게 된다. 저 굴절률의 유리파이프를 얻기위해 1000℃ 이하의 고온로에서의 불소첨가시에 충분한 시간을 두면 파이프 모양 유리미립자체의 외벽과 내벽의 양편에서 불소가 확산하기 때문에 충분히 균일적으로 굴절률이 낮아진다. 파이프 내부만의 굴절률을 저하시킬 경우에는 파이프모양 그을음체의 안쪽에 노즐을 넣어, 불소화합물 가스가 파이프 내면에 부착되도록 한다. 그 다음에는 상기와 같이 소결하여 투명유리화하면 된다. 계속 이 파이프에 석영유리로드를 넣어서 가열합체하면 스텝인덱스형 파이버용의 유리소제를 얻을 수 있다.

이상의 방법에서는 불소화합물에 의한 열처리와 소결의 2단계의 열처리를 했으나, 불소화합물 가스를 소결로의 불활성 가스속에 혼합하여, 1단계에서 필요로하는 가스소제를 얻을수도 있다. 그러나 이 경우에는 불소화합물농도 및 소결시의 온도, 처리시간 등을 대단히 엄밀히 제어할 필요가 있다. 또 소결시의 온도가 1400℃ 이상이기 때문에 불소화합물 가스로 사용할 수 있는 것은, 그 화합물가스의 분해생성물이 유리속에 들어 있어도 빛의 전송손실에 영향을 주지않는 것을 선택해야 하고, 순도도 좁은 것을 사용해야 하는 필요가 있기때문에 이용범위가 좁아진다.

불소가스를 발생케 하는 보조수단으로, 열처리용의 가열로(11) 속에 자외선 등(12)을 설치하여, 자외선에 의한 광분해로 불소화합물 가스를 분해하여 불소가스를 발생시키면, 가열만의 경우보다 반응시간이 40%까지 단축된다는 것을 알았다. 즉, 고에너지를 가지는 자외선에 의해 불소의 결합을 해리(解離)할 수 있기 때문에 처리시간이 단축된다. 물론, 이러한 불소화합물 가스의 보기로서 불화탄소가스, 불화염화탄소가스, 불화유황, 불화규소, 불소단체, 불화수소, 불화할로겐가스 등을 들 수 있으나, 불화탄소가스, 불화염화탄소가스, 불화규소, 불소단체가스 등이 가스화가 용이하고, 분해물이 유리속에서 빛의 전송손실에 영향을 주지않는다는 점 등으로 인해 바람직하다. 그러나, 각각의 화합물에 의해 처리조건이 변하는 것도 충분히 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 도오펜트에 의한 빛 산란손실을 최소한으로 방지하고 또 화염가수분해법의 결점이었던 유리속의 OH기 농도를 현저하게 감소시킨다는 잇점을 제공한다. 또한 값이 싼 도오펜트제를 사용하기 때문에 그레이딧 인덱스형 스텝인텍스형 광파이버용의 유리소재를 종래보다 싸게 제조할 수 있다는 장점을 제공해준다.

본 발명은 특허칭구의 범위에 기재한 방법으로 이루어지지만 이하의 실시양태도 포함한다.

(1) 막대모양의 출발부재의 외주면에 화염가수 분해에 의하여 유리미립자를 적층한 후에 출발부재를 제거하여 파이프모양의 유리미립자체를 형성하고, 상기 파이프 모양의 유리미립자체를 불소화합물가스의 분위기 속에서 1000℃ 이하로 가열한후 이 유리미립자체를 불활성가스분위기 속에서 1400℃ 이상으로 가열해서 소결하거나, 또는 불소화합물가스 및 불활성가스의 분위기 속에서 1400℃ 이상으로 가열해서 불소를 함유하는 유리체를 형성하고, 상기불소를 함유하는 파이프모양 유리체속에 순수한 석영유리봉을 삽입하여 가열하면서 합체하는 단계로 구성되는 것을 특징으로하는 특허칭구의 범위에 기재된 광 전송용 유리소재의 제조방법.

(2) 화염가수분해에 의하여 회전하는 출발부재의 선단에서 축방향으로 막대모양의 유리미립자체를 형성하고, 상기 막대모양의 유리미립자체를 불소화합물가스의 분위기 속에서 1000℃ 이하로 가열한 후 이 유리미립자체를 불활성가스 분위기 속에서 1400℃ 이상으로 가열하여 소결하거나, 또는 불소화합물 가스 및 불활 가스의 분위기 속에서 1400℃ 이상으로 가열하여 불소를 함유하는 유리체를 형성할 때에 불소화합물 가스의 농도 및 가열시간을 제어하여 막대모양의 유리미립자체의 반경방향에 첨가되는 불소의 양을 변화시키고, 상기 불소를 함유하는 막대모양의 유리체를 석영유리관속에 삽입하여 가열하면서 합체하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 특허칭구의 범위에 기재된 광 전송용 유리소재의 제조방법,

Claims

화염가수분해에 의해 유리미립자의 적층체를 형성하고, 그 적층체를 불소를 함유한 가스로 처리하여 불소가 도오프(dope)된 유리체를 형성하는 광전송용 유리소재의 제조방법에 있어서, 화염가스 분해에 의해 형성된 유리미립자의 적층체를 1000℃ 이하에서 가열한 후 1400℃ 이상의 온도로 다시 재가열하여 불소가 도오프된 유리체를 형성하는 것을 특징으로하는 광전송용 유리소재의 제조방법.