KR100243325B1 - 광섬유 인출 장치 및 이를 이용한 광섬유 인출방법 - Google Patents

광섬유 인출 장치 및 이를 이용한 광섬유 인출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 모재 공급 장치와 광섬유 모재 인출 장치로 구성된 광섬유 인출 장치에 있어서, 상기 광섬유 모재 공급장치는 광섬유 모재를 용융로로 일정한 속도로 공급할수 있는 스크루바와, 상기 스크루바의 속도를 제어하는 제1 제어 장치와, 상기 광섬유 모재를 장착시키는 척과, 상기 척과 연결되어 있고 상기 광섬유 모재를 회전시킬 수 있는 회전 모터와, 상기 회전모터의 회전속도, 좌우 회전각도 및 회전 방향을 제어하는 제2 제어장치와, 상기 회전모터 및 스크루바를 연결하는 지지대와, 상기 광섬유 모재의 회전시 상기 광섬유 모재가 상기 광섬유 모재의 바닦면에 수직한 중심축과 평행하도록 상기 광섬유 모재의 상단에 열을 인가할 수 있는 산-수소 버너로 구성된다. 본 발명의 광섬유 인출 장치는 광섬유의 편광모드 분산을 낮추어 초고속 광 전송용에 적합한 광섬유를 제조할 수 있다.

Description

광섬유 인출 장치 및 이를 이용한 광섬유 인출 방법
본 발명은 광섬유에 관한 것으로, 특히 광섬유 인출 장치 및 이를 이용한 광섬유 인출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광섬유는 광통신에서 전송로로 이용되고 있으며, 상기 광섬유는 실라카 성분으로 구성되어 있다. 그리고 상기 광섬유는 광섬유 모재를 광섬유 인출 장치에서 인출하여 만들어진다. 여기서, 종래의 광섬유 인출 장치를 설명한다.
도 1은 종래의 광섬유 인출 장치를 도시한 개략도이다.
구체적으로, 종래의 광섬유 인출 장치는 광섬유 모재(18)가 척(16)에 고정되어 있으며, 광섬유 모재(18)를 용융로(20)에서 충분한 온도로 용융시켜 광섬유(22)로 인출된다. 이때, 척 지지대(14)는 스크루바(12)을 이용하여 광섬유의 인출 속도를 고려하여 일정한 속도로 광섬유 모재(18)를 용융로(20)에 공급시킨다.
이렇게 인출된 광섬유(22)는 제1 외경 측정기(24)에서 광섬유(22)의 외경을 측정하고, 피복장치(26)에서 아크릴 수지로 피복을 한다. 그리고, 광섬유의 피복편심은 피복 편심 모니터(28)에서 모니터링 하며, 피복된 광섬유(22)는 피복 경화장치(30)를 통과하면서 경화되고, 피복의 외경은 제2 외경 측정기(32)에서 측정된다. 그리고, 캡스탄(34)은 상기 인출되는 광섬유(22)의 인출구동력을 제공하고 출력속도를 제어하며, 상기 캡스탄(34)를 통과한 광섬유는 와인더(도시 안됨)에 감기게 된다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 광섬유 인출 장치를 이용하여 만들어진 단일모드 광섬유는 광전송에서 있어서 편광모드 분산이 발생한다. 이는 타원형의 광섬유 코아 및 광섬유의 코아층에 가해지는 비대칭의 스트레스 등에 의한 복굴절에 의해 발생된다. 다시 말하면, 광섬유 코아가 이상적인 원형이 아니고, 타원형일 때 직교하는 두 편광 빛의 속도 차이가 발생되어 편광 모드 분산이 발생된다. 이러한 편광모드 분산은 고품질의 아나로그 전송 및 디지털 전송에서 전송 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결할 수 있는 광섬유 인출 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 광섬유 인출 장치를 이용한 광섬유 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 광섬유 인출 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 광섬유 인출 장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 광섬유 인출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 타원형의 코아를 갖는 광섬유 모재의 회전방향을 설명하기 위하여 도시한 도면이다
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 광섬유 모재 공급 장치와 광섬유 모재 인출 장치로 구성된 광섬유 인출 장치에 있어서, 상기 광섬유 모재 공급장치는 광섬유 모재를 용융로로 일정한 속도로 공급할수 있는 스크루바와, 상기 스크루바의 속도를 제어하는 제1 제어 장치와, 상기 광섬유 모재를 장착시키는 척과, 상기 척과 연결되어 있고 상기 광섬유 모재를 회전시킬 수 있는 회전 모터와, 상기 회전모터의 회전속도, 좌우 회전각도 및 회전 방향을 제어하는 제2 제어장치와, 상기 회전모터 및 스크루바를 연결하는 지지대와, 상기 광섬유 모재의 회전시 상기 광섬유 모재가 상기 광섬유 모재의 바닦면에 수직한 중심축과 평행하도록 상기 광섬유 모재의 상단에 열을 인가할 수 있는 산-수소 버너로 구성된다.
상기 광섬유 모재 인출장치는 광섬유 모재가 용융되어 광섬유로 인출되는 용융로와, 상기 인출된 광섬유의 외경을 측정하는 제1 외경측정기와, 상기 인출된 광섬유를 아크릴 수지로 피복하는 피복장치와, 상기 피복된 광섬유의 편심을 모니터링하는 피복 편심 모니터와, 상기 피복된 광섬유를 경화시키는 피복 경화장치와, 피복된 광섬유의 외경을 측정하는 제2 외경 측정기와, 상기 인출되는 광섬유의 구동력을 제공하고 인출속도를 제어하는 캡스탄과, 상기 캡스탄을 통한 광섬유를 감는 와인더로 구성된다.
상기 광섬유 모재 공급장치는 일측은 상기 척과 연결되어 있고 다른 일측은 상기 광섬유 모재에 연결되어 있는 광섬유 보조용 로드를 더 구비한다.
또한, 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 광섬유 인출 방법은 광섬유 모재를 광섬유 모재 공급 장치의 척에 장착하는 단계와, 상기 척에 장착된 광섬유 모재를 한방향으로 회전시키면서 상기 광섬유 모재의 상단 부분에 열을 가하여 상기 광섬유 모재의 바닦면과 수직인 중심축과 평행하도록 하는 단계와, 상기 열이 인가된 광섬유 모재를 용융로에 일정한 속도로 공급 시키면서 상기 열이 인가된 광섬유 모재를 좌우로 2Θ의 각도로 회전시켜 광섬유로 인출되기 시작하는 융용된 광섬유 모재 끝단에서 광섬유가 2Θ 각도 만큼 좌우로 회전되어 상기 광섬유 단면 중심부에 형성되는 코아층의 원주방향으로 스트레스가 균일하게 광섬유를 인출하는 단계를 포함한다.
상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우로의 회전각도(Θ)가 동일하게 할 수 있다. 상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우 회전각도(Θ)가 각각 + 45도 및 -45도 이하이고, 좌우 회전각도(2Θ)가 90도 이하로 할 수 있다. 상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우로의 회전각도(Θ)가 서로 다르게 할 수 도 있다.
본 발명의 광섬유 인출 장치는 광섬유의 편광모드 분산을 낮추어 초고속 광 전송용에 적합한 광섬유를 제조할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 광섬유 인출 장치를 도시한 개략도이다.
구체적으로, 본 발명에 의한 광섬유 인출 장치는 광섬유 모재(120)를 광섬유로 인출하기 위한 광섬유 모재 공급장치(100)와 광섬유 모재 인출 장치(200)를 포함한다.
먼저, 상기 광섬유 모재 공급 장치(100)은 광섬유 모재(120)를 용융로(130) 안쪽으로 공급할수 있는 스크루바(105)와, 스크루바(105)의 속도를 제어하는 제1 제어 장치(107)와, 상기 광섬유 모재(120)을 장착시키는 척(112)과, 상기 척(112)과 연결된 회전 모터(110)와, 상기 회전 모터(110)의 회전속도, 좌우 회전각도 및 회전 방향을 제어하는 제2 제어장치(111)와, 상기 척(112)과 스크루바(105)를 연결하는 지지대(106)와, 일측은 척(112)에 연결되고 다른 일측은 상기 광섬유 모재(120)에 연결되는 광섬유 모재 보조용 로드(121)로 구성된다. 따라서, 광섬유 모재 보조용 로드(121)와 연결된 광섬유 모재(120)는 제1 제어장치(107)에 의해 속도가 제어되는 스크루바(105)의 회전에 의해 광섬유 모재(120)을 용융로(130)에 일정한 속도로 공급된다.
특히, 본 발명의 광섬유 모재 공급 장치(100)는 상기 광섬유 모재 보조용 로드(121)에 열을 가할 수 있는 산-수소버너(140)를 포함한다. 상기 산-수소 버너(140)를 이용하여 상기 광섬유 모재 보조용 로드(121)에 열을 가하여 광섬유 모재(120)의 상단에 열이 전해지게 되면, 열이 가해진 광섬유 모재 보조용 로드(121) 부분의 점성이 낮아지게 되면서 광섬유 모재 끝단(122)은 회전시 중심축에서 벗어나지 않고 점차 중심축에 수렴하게 된다. 이렇게 되면, 광섬유 모재(120) 단면의 중앙부에 위치하는 코아층을 원형에 가깝게 가져갈 수 있다.
그리고, 상기 광섬유 모재(120)를 장착 및 탈착이 가능한 척(112)은 회전모터(110)와 서로 연결되어 있어 회전모터(110)의 좌우 회전각도, 회전속도 및 회전방향이 척(112)에 전달되고, 이에 따라 척(112)에 장착된 광섬유 모재(120)에 전달된다. 이렇게 광섬유 모재(120)의 좌우 회전각도를 주게 되면, 상기 광섬유의 광섬유 모재(120) 단면의 중앙부에 위치하는 코아층을 원주에 따른 스트레스를 균일하게 가져갈 수 있고, 타원형의 광섬유 코아의 방향이 바뀌도록 하여 두 편광의 속도차에 의해 발생되는 편광 모드 분산을 줄일 수 있다.
다음에, 광섬유 모재 인출장치는 광섬유 모재가 용융되어 광섬유(125)로 인출되는 용융로(130)와, 상기 인출된 광섬유(125)의 외경을 측정하는 제1 외경측정기(151)와, 상기 인출된 광섬유를 아크릴 수지로 피복하는 피복장치(152)와, 상기 피복된 광섬유(125)의 편심을 모니터링하는 피복 편심 모니터(153)와, 상기 피복된 광섬유를 경화시키는 피복 경화장치(154)와, 피복된 광섬유(125)의 외경을 측정하는 제2 외경 측정기(155)와, 상기 인출되는 광섬유의 구동력을 제공하고 인출속도를 제어하는 캡스탄(156)과, 상기 캡스탄(156)을 통한 광섬유를 감는 와인더(도시 안됨)로 구성된다.
도 3은 본 발명에 의한 광섬유 인출 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 타원형의 코아를 갖는 광섬유 모재의 회전방향을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 3에서, 도 2와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저, 광섬유 보조용 로드(121)와 연결된 광섬유 모재(120)를 척(112)에 장착시킨다(스텝 300). 이어서, 제2 제어장치(111)를 이용하여 회전모터(110)을 한방향으로 회전시켜 회전력을 척(112)과 광섬유 모재 보조용 로드(121)를 통해 광섬유 모재(120)에 전달한다.
이때, 광섬유 모재 보조용 로드(121)와 광섬유 모재(120)가 축방향으로 완전히 수직인 경우 광섬유 모재(120)가 회전시 광섬유 모재(120)의 끝단(122)는 중심축에서 벗어나지 않고 회전된다. 그러나, 광섬유 모재(120)가 수직하지 못한 경우 광섬유 모재(120)의 회전시 광섬유 모재 끝단(122)는 중심축을 벗어나 원 또는 타원을 그리며 회전하게 된다. 따라서, 본 발명은 광섬유 모재(120)를 회전시 상기 중심축을 벗어나 회전하는 것을 막기 위하여 산-수소 버너(140)로 광섬유 모재 보조용 로드(121)의 한부분에 열을 가하면서 광섬유 모재를 회전시킨다(스텝 320). 이때, 광섬유 보조용 로드(121)에 가해진 열은 광섬유 모재(120)의 상단에 전달된다. 이렇게 되면, 열이 가해진 광섬유 모재 보조용 로드(121)부분의 점성이 적당히 낮아지게 되면서 광섬유 모재의 끝단(122)은 점차 중심축에 수렴하게 된다.
다음에, 상기 광섬유 모재(120)가 바닦면과 수직인 중심축과 평행하게 되면, 광섬유 모재(120)를 용융로(130)에 삽입시킨다. 고온의 용융로(130)에서 용융된 광섬유 모재는 캡스탄(156)의 회전력에 의해 광섬유(125)로 인출된다 (스텝 340).
특히, 본 발명은 광섬유가 인출되는 동안 광섬유 모재(120)는 제1 제어 장치 (107)에 의해 구동되는 스크루바(105)에 의해 일정한 속도로 용융로(130)에 공급되고, 동시에 회전모터(110)가 좌,우로 각각 Θ의 각도로 교변하면서 회전되고, 회전 모터(110)의 회전력은 척(112)을 통해 광섬유 모재(120)에 전달되어 광섬유 모재(120)는 도 4에 도시한 바와 같이 좌우로 회전되면서 용융로(130) 안쪽으로 일정한 속도롤 공급된다. 이때, 광섬유 모재(120)의 좌우 회전각도(2Θ), 회전속도 및 회전방향 등은 제2 제어 장치(111)에 의해 제어된다. 또한, 광섬유 모재(120)의 회전 각도 및 속도 등은 광섬유 인출속도에 따라 달라지게 되며, 광섬유(125)가 2Θ 각도 만큼 회전되는 피치의 거리는 광섬유(120)의 회전각도와 광섬유 인출 속도의 함수로 결정된다. 도 4에 있어서, 참조번호 123 및 124는 각각 타원형의 광섬유 코아 및 클래드를 나타낸다. 이렇게 광섬유 모재(120)를 좌우로 반복적으로 회전시키면, 상기 광섬유 모재(120) 단면의 중앙부에 위치하는 코아(123)의 원주에 따른 스트레스를 균일하게 가져갈 수 있고 타원형의 광섬유 코아(123)의 방향이 바뀌도록 하여 두 편광의 속도차에 의해 발생되는 편광 모드 분산을 줄일 수 있다. 한편, 예를 들어, 본 발명의 광섬유 인출 장치에 있어서, 광섬유 모재를 2130℃의 온도의 융용로로부터 5m/sec의 속도로 광섬유를 인출하면서, 모재를 1.88mm/분의 속도로 공급시키고, 회전 모터의 회전 각도를 좌,우 각각 10˚씩 회전시켜 2Θ가 20도가 되도록 하고, 67 rpm 속도로 회전시키면서 광섬유를 인출하였다.
계속하여, 상기 인출된 광섬유(125)를 외경을 제1 외경측정기(151)를 이용하여 측정한다(스텝 360). 이어서, 상기 인출된 광섬유(125)를 피복장치(152)를 이용하여 아크릴 수지를 피복한다. 다음에, 상기 피복된 광섬유(125)의 편심을 모니터링한 후, 상기 피복된 광섬유(125)를 피복 경화장치(155)를 이용하여 경화한다(스텝 380). 계속하여, 상기 피복된 광섬유(125)의 외경을 최종적으로 제2 외경측정기를 이용하여 측정한다(스텝 400). 다음에, 상기 피복된 광섬유(125)는 캡스탄(156)을 통과 한후 와인더(도시 안함)에 감음으로써 광섬유 제조를 마친다(스텝 420).
이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.
본 발명의 광섬유 인출 장치는 광섬유 모재 코아의 비원율을 충분히 낮추고, 광섬유 코아의 원주 방향으로 균일한 스크레스가 인가되도록 하여 복굴절에 의한 단일모드 광섬유의 편광모드 분산을 낮추어 초고속 광 전송용에 적합한 광섬유를 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 광섬유 모재 공급 장치와 광섬유 모재 인출 장치로 구성된 광섬유 인출 장치에 있어서, 상기 광섬유 모재 공급장치는
    광섬유 모재를 용융로로 일정한 속도로 공급할수 있는 스크루바;
    상기 스크루바의 속도를 제어하는 제1 제어 장치;
    상기 광섬유 모재를 장착시키는 척;
    상기 척과 연결되어 있고 상기 광섬유 모재를 회전시킬 수 있는 회전 모터;
    상기 회전모터의 회전속도, 좌우 회전각도 및 회전 방향을 제어하는 제2 제어장치;
    상기 회전모터 및 스크루바를 연결하는 지지대; 및
    상기 광섬유 모재의 회전시 상기 광섬유 모재가 상기 광섬유 모재의 바닦면에 수직한 중심축과 평행하도록 상기 광섬유 모재의 상단에 열을 인가할 수 있는 산-수소 버너를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 모재 인출장치는 광섬유 모재가 용융되어 광섬유로 인출되는 용융로와, 상기 인출된 광섬유의 외경을 측정하는 제1 외경측정기와, 상기 인출된 광섬유를 아크릴 수지로 피복하는 피복장치와, 상기 피복된 광섬유의 편심을 모니터링하는 피복 편심 모니터와, 상기 피복된 광섬유를 경화시키는 피복 경화장치와, 피복된 광섬유의 외경을 측정하는 제2 외경 측정기와, 상기 인출되는 광섬유의 구동력을 제공하고 인출속도를 제어하는 캡스탄과, 상기 캡스탄을 통한 광섬유를 감는 와인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 모재 공급장치는 일측은 상기 척과 연결되어 있고 다른 일측은 상기 광섬유 모재에 연결되어 있는 광섬유 보조용 로드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
  4. 광섬유 모재를 광섬유 모재 공급 장치의 척에 장착하는 단계;
    상기 척에 장착된 광섬유 모재를 한방향으로 회전시키면서 상기 광섬유 모재의 상단 부분에 열을 가하여 상기 광섬유 모재의 바닦면과 수직인 중심축과 평행하도록 하는 단계; 및
    상기 열이 인가된 광섬유 모재를 용융로에 일정한 속도로 공급 시키면서 상기 열이 인가된 광섬유 모재를 좌우로 2Θ의 각도로 회전시켜 광섬유로 인출되기 시작하는 융용된 광섬유 모재 끝단에서 광섬유가 2Θ 각도 만큼 좌우로 회전되어 상기 광섬유 단면 중심부에 형성되는 코아층의 원주방향으로 스트레스가 균일하게 광섬유를 인출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유의 인출방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우로의 회전각도(Θ)가 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 인출방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우 회전각도(Θ)가 각각 + 45도 및 -45도 이하이고, 좌우 회전각도(2Θ)가 90도 이하로 조절하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 인출방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 열이 인가된 광섬유 모재의 좌 및 우로의 회전각도(Θ)가 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 인출방법.
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