KR900000755B1 - 광파이버 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명의 광파이버의 효과를 표시한 염소농도와 평균파단 길이의 관계도.
본 발명은 고강도의 석영계 광파이버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
석영계 광파이버의 제조방법으로서는, MCVD법 및 VAD법이 일반적이다. MCVD법에서는 천연석영관의 내벽에 클래드층 및 코어유리를 합성하나, 가장 바깥층은 천연석영이며 그 염소농도는 검출한계 이하이다. 또 VAD법에 있어서도 코어유리합성후에 천연석영을 피복하는 것이 일반적이며, 가장 바깥층의 염소농도는 이것도 검출한계 이하였었다.
이와 같은 종래 방법으로 제조한 석영계 광파이버에서는, 0.7% 늘어지는 장력시험(스크리이닝)에서 평균파단길이는 5km 정도로 낮았다. 이 파단원인은 표면결함에 기인하는 것이였다.
이 대책으로서 실험적으로는, 여러 가지의 불순물농도를 낮추기 위하여 천연석영관에 대신해서 합성석영관을 사용해서 이물질에 의한 단선의 확률을 낮추는 시도가 행해지거나, TiO-SiO2와 같은 저팽창계수 유리를 피복하는 시도도 행해지고 있으나, 모두 실용화의 단계에 이르지 못하고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하고, 평균파단길이가 긴 고강도의 석영계 광파이버 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광파이버는 석영계 광파이버의 표면층이 염소농도 0.01중량%에서부터 1중량%의 범위에 있는 합성석영으로 이루어지는 것이다.
여기서 표면층이란 표면에서부터 5μm 안쪽까지의 영역을 가르킨다. 또 염소농도는 EPMA(XMA)로 측정했다.
석영계 광파이버의 표면파단의 원인으로서는, 모재의 제조공정이나 와이어드로우잉공정에서 표면에 이물질이 부착하거나, 상처가 나므로서 일어난다는 것이 알려져 있다. 따라서 각 공정을 청정한 분위기로 하는 것과, 및 충격에 대해서 상처가 잘 나지 않는 고강도의 유리로 하는 것이 필요하다. 발명자들은 여러 가지 검토의 결과, 석영에 염소를 첨가하므로서, 석영유리가 극히 단단하고 상처가 잘 나지 않는 것을 알아냈다. 그리고, 이 염소량이 실질적으로 유효한 농도는 0.01중량% 이상이지만, 1중량%를 초과했을 경우에는 외어어드로우잉 공정에서 단선이 많고 강도가 약해진다는 것도 알았다.
상술한 바와 같은 광파이버의 제조방법으로서는, 석영계 광파이버 모재의 표면에 화염가수분해법에 의해 유리의 미립자를 부착시킨 후, 염소계 가스분위기속에서 열처리하므로서 얻게 된다. 이때 염소를 첨가시키기 위해서는 미립자층의 부피밀도는 1g/㎤ 이하인 것이 바람직하며, 또 열처리시의 염소계 가스농도는 0.1몰% 미만이면 필요농도의 염소농도유리를 얻는 것은 어렵고, 7몰%를 초과하면 유리내에 기포가 잔류하기 쉽다.
[실시예 1]
VAD법에 의해 제조한 코어용유리봉을 천연석영관에 삽입하여 가열일체화해서 직경 24mm, 길이 50cm의 프리포옴을 얻었다. 이 프리포옴을 재차 VAD 장치에 장착하여, 다중관버어너로부터 SiCl4, 500cc/분, H24l/분, O212l/분의 유량으로 각각의 가스를 내뿜게해서 연소시켜서 SiO2입자를 형성하여 프리포옴의 표면에 부탁시켰다. 이 때의 미립자층의 두께는 5mm였다.
이후 프리포롬을 1100℃의 전기로에 넣어 He 가스 5l/분, 염소가스 200cc/분을 흐르게하면서 3시간 유지한 후, 이 프리포옴을 1700℃로 가열하여 투명화해서 와이어드로우잉했다. 이 파이버의 표면의 염소농도는 0.5중량%였다.
이와 같이 해서 프리포옴을 10개 제작해서 길이 약 120km의 광파이버를 제조하여, 전장 1%의 신장력을 가했던 바 파단횟수는 4회로, 상기한 바와 같은 합성석영층을 형성하고 있지 않는 광파이버에 비해서 반 이하였다.
[실시예 2]
카아본제 맨드릴위에 다중관버어너로부터 H2, O2, SiCl4의 각 가스를 흐르게 하므로서 화염가수분해반응으로 코어가되는 유리미립자층을 형성하고, 그 후 H1, O2, SiCl4의 각 가스를 흐르게 해서 클래드층으로 되는 유리미립자층을 형성한 후, 최후에 H2가스, O2가스의 유량을 조정해서 부피밀도를 0.5로 했다.
이 유리미립자체로부터 맨드릴을 뽑아낸 후, 전기로에서 He15l/분, 염소가스 500cc/분의 분위기 속에서 탈수, 투명화했다. 그 후 이 프리포옴을 와이어드로우잉해서 약 10km의 광파이버를 얻었다. 이 파이버의 표면의 염소농도는 0.03중량%였다.
이와 같이 해서 프리포옴 8개를 제작하여, 계 82.5km의 광파이버를 제조하여, 전장 1%의 신장력을 가했던 바 파단횟수는 3회로, 통상의 광파이버에 비해서 반 이하였다.
본 발명의 광파이버의 효과를 제1도에 표시한다. 제1도에 있어서 횡축은 파이버 표면층의 염소농도, 종축은 파이버에 1%의 신장력을 가했을 때의 평균파단길이이다.
샘플의 광파이버는 표면층이 염소를 첨가한 합성석영이며, 열처리시의 염소농도를 변화시켜서, 포면의 염소 농도가 다른 광파이버 9종류를 시험제작해서 얻은 값이다. 표면의 염소농도가 0.01중량%에서부터 1중량%의 것의 평균파단길이가 20km 이상으로 되어있어, 종래의 광파이버에 비해서 현저하게 개선된 고강도의 효과를 가져오고 있는 것이 명백하다.
Claims (4)
- 석영계 광파이버에 있어서, 표면층이 염소농도 0.01중량%에서부터 1중량%의 범위에 있는 합성석영으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광파이버.
- 석영계 광파이버모재의 표면에 화염가수분해법에 의해 유리 미립자를 부착시키고, 그런 연후에 염소가수분위기에서 열처리해서 모재표면에 염소농도가 0.01중량%에서부터 1중량%의 범위에 있는 합성석영을 형성하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 염소계 가스농도가 0.1몰%이상, 7몰%이하의 분위기에서 열처리하여, 모재표면의 염소농도가 0.01중량%에서부터 1중량%의 범위에 있는 합성석영을 형성하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 부착한 유리미립자의 부피밀도가 1g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 광파이버 제조 방법.
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