KR910005550B1 - 싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법

제1a도는 본 발명의 코어 축경률 d/D를 설명하는 개략도.

제1b도는 본 발명의 실시예에 있어서의 코어축경률과, 굴절률 분포에 있어서의 슬로우프의 비율(실선) 및 가열투명화모재중의 OH기(基) 함유량의 관계를 도시하는 도표.

제2도는 본 발명의 실시예에 있어서의 클래드용 버어너의 수소량과, 코어축경률 d/D의 관계를 도시한 도표이다.

제3a도는 본 발명에 의한 싱글모우드 광파이버용 투명화모재의 반지름방향의 굴절률 분포도.

제3b도는 종래법에 의한 투명화모재의 경우의 슬로우프를 가진 굴절률 분포도이다.

제4도는 본 발명 및 종래법에 있어서의 복수 버어너를 사용한 다공질 유리체 제조공정의 설명도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코어부 다공질유리체 2 : 클래드부 다공질유리체

4 : 코어용 버어너 5 : 클래드용 버어너

6 : 유리 미립자 7 : SiO₂미립자

8 : 광파이버용 다공질유리체 d/D : 코어축경률

본 발명은 싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법에 관한 것이며, 상세하는 소정의 스텝형 굴절률 분포가 되도록 저어하면서 다공질모재를 제조하는 것을 실현한 방법이다.

본 발명에 의한 모재로부터 얻어지는 싱글모우드 광파이버는 고성능의 분산 특성을 가진 뛰어난 것이다.

종래의 싱글모우드 광파이버용 모재 제조법의 일례를 제4도에 도시한다. 코어용 버어너(4)에 의하여 산수소화염을 형성하여 이 화염의 중심으로부터 예를 들면 SiCl₄, GeCl₄등의 유리원료 가스를 분출하고, 이 원료가스의 화염가수분해 반응 혹은 산화반응에 의하여 SiO₂, GeO₂등의 유리 미립자(6)을 생성시켜서 이 유리미립자(6)을 출발재에 퇴적시켜, 코어부 다공질유리체(1)을 형성한다.

또, 클래드부 다공질유리체(2)도 마찬가지로 클래드용 버어너(5)에 의하여 산수소 화염을 형성하여 그 중심으로부터 예를 들면 SiCl₄등의 유리원료 가스를 공급하고, SiO₂미립자(7)을 생성시켜서 상기 코어부 다공질 유리체(1)을 둘러싸도록 클래드부 다공질유리체(2)을 형성하여, 싱글모우드 광파이버용 다공질유리체(8)을 제조한다. 얻어진 싱글모우드 광파이버용 다공질유리체(8)을 고온하에서의 탈수처리 및 재차 고온에서 투명화 처리를 실시하므로서 싱글모우드 광파이버용 모재를 얻는다. 이런류의 종래법에 의한 싱글모우드 광파이버용 모재의 반지름방향의 전형적인 굴절률 분포를 제3b도에 도시한다.

싱글모우드 광파이버 전송특성의 하나인 분산특성을 향상시키려면, 코어부의 굴절률 분포형상을 스텝형상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 제3b도에 도시한 바와 같이 종래법으로 제조된 싱글모우드 광파이버용 모재의 굴절률 분포에는 슬로우프(3)이라고 불리는 부정(不整)이 존재하고 있었다. 또, 굴절률 분포는 주로 다공질유리체 제조시에 결정되므로, 이때에 굴절률을 측정하여 이것을 제어할 수 있으면 되나, 종래는 다공질유리체의 제조시에 굴절률 분포를 측정할 수 있는 유효한 수단이 없었다.

이와 같은 굴절률 분포의 슬로우프를 저감시키는 한방법으로서 코어부 다공질유리체와 클래드부 다공질 유리체의 부피밀도를 소정의 값으로 조정해서 행하는 방법을, 본 출원인들은 이미 일본국 특원소 61-216027호로서 출원하고 있다. 그러나, 이 방법으로도 제조조건을 관리하므로서 소정의 굴절률 분포를 얻을 수 있는 것이며 투명유리체로 한 다음 이외는 굴절률 분포를 알길이 없었다.

본 발명은 상기와 같은 부적당한 점을 해결하고, 종래법에 의한 모재굴절률 분포에 있어서의 슬로우프를 저감할 수 있고, 소정의 스탭형 굴절률 분포를 가진 다공질유리체를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또, 본 발명은 다공질유리체를 제조중에 그 굴절률 슬로우프의 대소를 평가할 수 있는 방법, 및 이 방법에 의하여 굴절률 분포를 소정의 것으로 제어하는 방법마저도 제공하게 되는 것이다.

본 발명은 코어부 및 그것을 둘러싼 당해코어부보다 저굴절률의 클래드부를 다공질유리체로 형성한 다음, 이 다공질유리체를 가열에 의해 투명화에 의해 투명화하여 싱글모우드 광파이버용 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 다공질유리체의 형성공정에 상기 코어부를 가열에 의해 일부를 축경(縮徑)시키므로서 이 축경부의 지름(d)와 통상부의 지름(D)와의 비 d/D(코어축경률)를 0.65이상 0.9 이하로 제어하면서 다공질유리체를 형성하는 것을 특징으로 하는 싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법인 것이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시태양으로서는, 코어부를 클래드부 합성용 버어너에 의해 가열하여 일부를 축경시키는 상기방법을 들 수 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명은 복수개의 유리 미립자 합성용 버어너를 사용하여, 코어부 다공질유리체와 이 코어부 다공질유리체를 둘러싼 클래드부 다공질유리체를 동시에 퇴적해가며, 얻어진 코어부와 클래드부를 가진 다공질유리체를 가열처리해서 탈수·투명화하는 광파이버 모재의 제조방법에 있어서, 다공질유리체 공정에서 굴절률를 평가하고, 또한 이 평가에 의하여 굴절률을 제어하면서 유리미립자 퇴적을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명자등은, 이 다공질유리체를 형성할때에 제1a도에 도시한 바와 같이 코어(1)이 정상적인 퇴적(코어 다공질체 ①의 외경이 일정한 사이즈로 퇴적되어 있는 상태)을 하고 있는 선단쪽의 정상부 또는 최대지름을 D라고 할때에 유리미립자가 퇴적하고만 있을 뿐, 입자의 응집력이 약하고 연한 상기 코어다공질체가 코어용 버어너와 클래드용 버어너의 화염의 간섭에 의해 생기는 온도분포에 의하여, 고온부분에서 수축하여 지름 d(D〉d)의 코어축경부를 형성하는 점에 착안하였다. 그리하여 연구를 거듭한 결과, 상기한 축경부와 정상부 또는 최대지름의 비 d/D (이하 코어축경률이라고 함)와 굴절률 분포에 있어서의 슬로우프 비율의 상관관계를 발견하고, 코어축경률은 0.9 이하 0.64 이상이라는 일정범위로 제어해서 유리미립자의 퇴적을 행하면, 얻어진 유리모재가 슬로우프가 적은 소정의 스탭형 굴절률 분포가 된다는 것을 알아내어 본발명에 도달하게 된 것이다.

제1b도에 코어축경률 d/D와 굴절률 분포에 있어서의 슬로우프 비율의 관계를 실선으로 또한 코어축경률 d/D와, 탈수 처리후에 가열투명화한 모재중의 OH기 함유량의 관계를 파선으로 도시한다.

여기에서 굴절률 분포중의 슬로우프의 비율이란, 제3b도의 굴절률 분포에 있어서의 면적비에 의하여 다음 식으로 정의된다.

코어축경률과 슬로우프비율의 사이에는 정(+)이 상관을 가진 비례관계가 있다. 따라서, 슬로우프의 비율을 작게할 경우, 코어축경률 d/D가 작을수록 좋다는 것을 알게된다. 한편, 코어의 축경률 d/D를 작게하는 제한은, 투명화 모재의 OH기의 함유량에 의해서 결정된다.

즉, 코어축경률 d/D는 최적치를 가지며, 그것은 투명화 모재의 OH기 함유량 및 슬로우프의 비율에 의하여 결정된다.

이와 같은 코어의 축경률 d/D는, 다공질유리체의 제조시에 직접 d와 D와의 사이즈를 관찰해서 읽어내어 산출하므로서 간단하게 구할 수 있으므로, 제1b도와 같은 상관도를 미리 작성해두므로서, d/D로부터 당해 모재의 굴절률 분포구조를 당해 공정중 온타임으로 알 수 있다.

그리고, 이 코어부 다공질체의 수축은 코어용 버어너와 클래드용 버어너의 화염간섭에 의한 온도분포에 의한 것이라고는 하나, 코어용 버어너에 비하여 화염이 큰 클래드용 버어너쪽이 지배적이므로 클래드용 버어너를 조작하므로서 이 d/D를 제어할 수 있다. 즉, 장치구성은 제4도에 도시한 종래법과 같은 것이라도 된다. 클래드용 버어너의 수소량을 증가하여 화염을 크게하거나, 또는 상기 버어너의 위치를 다공질유리체에 접근시켜서, 코어부 다공질유리체의 온도를 상승시키면, 이 부분의 코어축경률 d/D는 더욱 작아진다. 클래드용 버어너의 수소량을 감소하고 화염을 작게하거나, 혹은 클래드용 버어너의 위치를 다공질유리체로부터 멀리 떨어지게 하여 코어부 다공질 유리체의 온도를 저하시키면, 이 부분의 코어 축경률은 커진다. 이와 같이 해서 클래드용 버어너(5)의 수소량 혹은 다공질유리체와의 위치를 조정하므로서, 이 부분의 코어축경률 d/D를 제어할 수 있다. 제2a도는, 클래드버어너 수소량과 코어축경률 d/D의 관계의 일례를 도시한 그래프이며, 또, 제2b도는, 클래드버어너 수소량과 굴절률 분포중의 슬로우프비율의 관계를 도시한 그래프이다. 미리, 제2a도,(b)와 같은 관계를 구하여 두므로서 제조공정중에 임의의 코어축경률을 실현할 수 있고, 소정의 굴절률 분포의 싱글모우드 광파이버용 모재를 제조할 수 있다.

이상의 설명에서는 클래드용 버어너에 의해 가열하여서 코어부일부를 축경시키는 예를 들었으나, 코어용 버어너와 클래드용 버어너와의 사이에 따로 가열축경용 버어너를 착설하여 행하여도 된다. 또, 코어부버어너, 클래드용 버어너도 각각 1개로 한정되는 것은 아니고, 복수개를 사용하여 행하는 경우에도 본 발명의 방법은 유효한 것이다.

또한, 본 발명에 있어서의 코어용 버어너, 클래드용 버어너에 흐르게하는 유리미립자 합성, 퇴적용 가스는, 통상의 VAD법에서 사용되는 것이라면 특별히 제한받는 것은 없으며, 예를 들면 유리원료가스로서는 SiCl₄, SiHCl₃등, 연소가스로는 H₂가스, 프로판가스등, 조연가스로서는 산소가스, 부활성가스로서는 Ar, He, N₂가스 등이 사용된다.

이상과 같이 코어축경률을 0.9∼0.65의 범위로해서 퇴적을 행하므로서, 다음공정에서 가열투명화하여 얻은 유리모재가 슬로우프가 없는 굴절률 분포를 가진 것으로 될 수 없다는 점에 대해서는, 다음과 같이 생각할 수 있다.

다공질 유리체의 가열투명화시, 코어부 다공질 유리체에 함유되어 있는 GeO₂등이 휘산을 시작하고, 코어부가 공질유리체가 투명화를 종료할때까지 계속한다. 코어부 다공질유리체의 코어축경률이 커져서 0.9부를 넘어설 경우, 휘산하는 GeO₂등의 양은 투명화가 가까와짐에 따라서, 즉 당해부분이 다공질유리체이고 또한 온도가 높아짐에 따라 급격하게 증가한다. 또, 다공질유리체는 외주부로부터 투명화가 진행되므로 휘산된 GeO₂등은 투명화 직전의 클래드부에 트랩되지만 바깥쪽만큼 휘산하는 GeO₂등의 양이 적기 때문에 트랩되는 양은 적으며, 클래드부의 투명화되어 있는 부분이 안쪽, 즉 코어부에 가까와짐에 따라 클래드부에 트랩되는 GeO₂등의 양은 많아진다. 이 효과에 의하여 종래법으로 제조된 싱글모우드 광파이버 모재의 반지름방향 굴절률 분포는 제3b도에 도시한 바와 같이 슬로우프(3)이 존재하고, 분산특성의 악화를 초래하게 된다.

그래서, 코어부 다공질유리체의 코어축경률을 0.9 이하로 작게하면, 주변클래드부보다도 투명화가 빨리 일어나, 코어부 다공질 유리체 주변부가 빨리 투명화 되기 때문에 코어부 다공질유리체의 중심부근의 GeO₂등의 휘산이 그 투명화된 부분에 차단되어, 반지름방향으로 휘산하지 않게되는 효과를 발생한다. 이 효과에 위하여, 코어주변부의 클래드부에 코어부 다공질 유리체로부터 휘산하는 GeO₂등이 트랩되는 일이 없어지고, 반지름 방향굴절률 분포도 제3b도에 도시한 슬로우프(3)이 없어져서, 제3a도에 가깝게 되는 것이다. 이때 코어부 다공질유리체의 코어축경률 d/D를 0.65보다 작게하면, 가열투명화시에 행하는 Cl₂등에 의한 탈수처리를 억제해 버리기 때문에, 이 부분이 코어축경률 d/D는 0.65 이상이어야 할 필요가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

[비교예]

제4도에 도시한 구성에 의하여 표 1에 표시한 유량조건으로 종래법에 의해서 다공질유리체를 작성하고 이것을 가열투명화하여 투명화모재를 얻었던 바, 제3b도와 같이 슬로우프가 있는 굴절률 분포였었다.

[실시예]

제4도에 있어서 버어너(5)의 수소량을 증가하고, 버어너(5)의 화염을 대형화하므로서, 코어부 다공질유리체의 표면을 클래드용 버어너(5)의 화염으로 더욱 가열해서 축경하여 본 발명에 의해 투명화 모재를 제작하였다. 본 발명의 투명화 모재의 굴절률 분포는 제3a도와 같으며, 슬로우프는 없고 설계대로였었다. 이때의 유량조건도 표 1에 중합하여 표시한다.

[표 1]

실시예에 있어서, 클래드용 버어너의 유량을 제어해서, 코어축경률 d/D를 변화시켜서 다수의 투명화 모재를 작성하였다. 클래드용 버어너의 수소량을 바꾼 경우의 코어축경률 d/D의 변화를 제2도에 도시한다.

또한, d/D를 여러가지의 값으로 제어하면서 스우트부착해서 다수의 투명화 모재를 작성하였을때의 d/D와 굴절률 분포에 일어서의 슬로우프의 비율 및 d/D와 상기 모재중의 OH기 함유량을 조사하였던 바, 제1b도의 그래프를 얻었다. 코어부 다공질유리체의 코어축경률이 0.9이하이면 굴절률 분포의 슬로우프부는 충분히 작게할 수 있고, 코어부 다공질유리체의 코어축경률이 0.65 미만이면, 가열투명화시의 Cl₂등에 의한 탈수작용을 억제해버린다는 것을 알 수 있다. 또, 제2도에서의 클래드버어너(5)의 수소량 조정에 의해 코어부 다공질유리체의 코어축경률을 제어할 수 있다는 것도 알 수 있다. 그리고, 제3a도에서 본 발명 투명화모재의 굴절률 분포가 슬로우프가 없는 소정의 것이고, 종래법에 의한 제3b도의 것보다 우수한 모재라는 것을 명백하게 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 코어부 다공질유리체의 코어축경률을 0.9 이하로 해놓으므로서, 다음 공정의 투명화처리에 있어서, 코어부분의 투명화를 주변부의 클래드부보다 빨리 일어나게 하고, 코어부 다공질 유리체로부터 휘산하는 GeO₂등이 클래드부에 확산하는 것을 막고, 코어부의 굴절률 분포를 보다 스텝에 가깝게 할 수 있고, 또한 이 부분의 코어축경률을 0.65 이상으로 하므로서 충분히 탈수도 행할 수 있다.

또, 클래드 합성용 버어너에 흐르게하는 수소량 또는 상기 버어너의 위치를 조정하므로서 코어축경률을 제조중에 있어서 온·타임에서 용이하게 제어를 할 수가 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 다공질유리체를 형성하고, 그런다음에 가열투명화되는 싱글모우드 광파이버모재의 제조분야에서, 분산특성이 고성능인 싱글모우드 광파이버용의 모재를 만들수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 코어부 및 그것을 둘러싸고 이 코어부보다 저굴절률의 클래드부를 다공질유리체로 형성한 다음, 이 다공질 유리체를 가열에 의하여 투명화해서 싱글모우드 광파이버용 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 다공질유리체의 형성공정에 있어서, 상기 코어부를 가열에 의해 일부축경시키므로서, 이 축경부의 지름(d)와 통상부의 지름(D)와의 비 d/D(코어축경률)을 0.65 이상 0.9 이하로 제어를 하면서 다공질 유리체를 형성하는 것을 특징으로 하는 싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 코어부를 클래드부 합성용 버어너에 의해 가열해서 일부축경하는 싱글모우드 광파이버용 모재의 제조방법.

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