KR100402847B1 - OVD apparatus for Optical fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 관한 것으로 광섬유 프리폼 제조시 증착불균일과 이로 인한 광특성의 불량을 최대한 억제하기 위하여, 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 화염이 모봉의 장축방향과 평행한 일자형으로 분사되도록 설계된 분사구를 구비한 화염분사수단과, 프리폼의 거리를 일정하게 유지시켜주는 증착거리제어수단을 더 포함하여, 화염과 프리폼 사이의 거리가 실시간으로 제어되면서 최적거리로 유지되도록 모봉과 프리폼을 이송시켜서 프리폼이 증착되는 부위에서 화염에 포함된 원료의 화학조성이 동일하게되므로 국부적인 증착량의 차이가 최소화되므로 균일한 증착이 이루어져서 증착 프리폼 표면의 굴곡현상을 현저하게 줄일 수 있으며, 증착불균일로 인한 광섬유의 광특성 저하를 효과적으로 억제 할 수 있는 것이다.The present invention relates to an external vapor deposition apparatus for optical fiber preforms. In order to minimize the deposition unevenness and the defect of optical properties due to optical preforms, flames are sprayed on the optical fiber preform external vapor deposition apparatus in a straight line parallel to the long axis direction of the woolen rod. Flame spraying means having a spray hole designed to be so designed, and a deposition distance control means for maintaining a constant distance of the preform, conveying the rod and preform so that the distance between the flame and the preform is controlled in real time to maintain the optimum distance As the chemical composition of the raw materials contained in the flame is the same at the site where the preform is deposited, the difference in local deposition amount is minimized, so that uniform deposition is performed, which significantly reduces the bending phenomenon of the deposition preform surface. Can effectively suppress the deterioration of optical characteristics of optical fiber A.
Description
본 발명은 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 관한 것으로서, 본 발명은 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 광섬유 프리폼 제조시 증착 불균일과 이로 인한 광특성의 불량을 최대한 억제하기 위하여, 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 화염이 모봉의 장축방향과 평행한 일자형으로 분사되도록 설계된 분사구를 구비한 화염분사수단과, 프리폼의 거리를 일정하게 유지시켜주는 증착거리제어수단을 더 포함하여, 화염과 프리폼 사이의 거리가 실시간으로 제어되면서 최적거리로 유지되도록 모봉과 프리폼을 이송시켜서 프리폼이 증착되는 부위에서 화염에 포함된 원료의 화학조성이 동일하게되므로 국부적인 증착량의 차이가 최소화되므로 균일한 증착이 이루어져서 증착 프리폼 표면의 굴곡현상을 현저하게 줄일 수 있으며, 증착 불균일로 인한 광섬유의 광특성 저하를 효과적으로 억제 할 수 있는 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical vapor preform external vapor deposition apparatus, the present invention relates to an optical vapor preform external vapor deposition apparatus, and more particularly, in order to suppress the deposition unevenness and the defect of the optical properties due to the optical fiber preform as much as possible, the optical preform Flame spraying means having an external gaseous vapor deposition apparatus having a spray hole designed so that the flame is sprayed in a straight line parallel to the long axis direction of the woolen rod, and a deposition distance control means for maintaining a constant distance of the preform, between the flame and the preform By controlling the distance in real time and moving the rod and preform to maintain the optimum distance, the chemical composition of the raw material contained in the flame is the same at the site where the preform is deposited, so that the difference in local deposition amount is minimized, resulting in uniform deposition. The curvature of the deposition preform surface can be significantly reduced. In addition, the present invention relates to an optical vapor preform external vapor deposition apparatus that can effectively suppress the optical properties of the optical fiber due to uneven deposition.
광섬유 프리폼(preform:母材)은 광섬유 제조시의 중간재로 광섬유와 동일한 구조로 형성하고 이를 고열로 녹여 늘이게 되면 광섬유가 완성되는 것이다.An optical fiber preform is an intermediate material in the manufacture of optical fibers, which is formed in the same structure as the optical fiber and melted and stretched at a high temperature to complete the optical fiber.
따라서 그 구조가 광섬유와 동일하게 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양으로 형성한다.Therefore, the structure is formed in the shape of a double cylinder in which a portion called a cladding is wrapped around the core, which is usually the same as the optical fiber.
이렇게 광섬유모재로 완성된 광섬유는 일반적으로 그 외부에 보호피폭을 씌워 내부를 보호하게 되는데, 보호피복을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백μm(1μm은 1/1000mm)로 되고, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되는 것이다.The optical fiber finished with the optical fiber base material is generally covered with a protective exposure on the outside to protect the inside. The total size excluding the protective coating is 100 to several hundred μm in diameter (1 μm is 1/1000 mm), and the refractive index of the core portion is increased. Since it is higher than the refractive index of the cladding, light is focused on the core portion so that the light can proceed without exiting well.
광섬유모재의 제작방법은 적절한 부착대(흑연·사기의 봉이나 고순도 석영관)를 축방향으로 회전시키면서 그 내부(MCVD법)나 외부(OVD법:outside vapor phase deposition)에 불꽃 가수분해 반응에 의해 게르마늄·붕소·인 등이 합성된 산화규소층을 수십 회에 걸쳐 부착시킨 다음, 1700℃ 이상의 높은 온도의 불꽃으로 서서히 가열하여 수축시키면 모재가 완성된다. 이때 게르마늄 등 원소의 포함량을 조절하면 모재의 굴절률 분포를 임의로 조절할 수 있게 되며, 광섬유의 손실 등 광학적 특성이 거의 이 과정에서 결정되므로 매우 주의깊게 진행하게 된다. 또한, 석영막대 끝에 직접 모재를 성장시키는 VAD(vapor phase axial deposition)법도 사용되고 있다.The manufacturing method of the optical fiber base material is caused by the flame hydrolysis reaction on the inside (MCVD method) or the outside (OVD method (outside vapor phase deposition)) while rotating the appropriate mounting table (graphite, fraud rod or high purity quartz tube) in the axial direction. The silicon oxide layer synthesized with germanium, boron, phosphorus and the like is attached several times, and then gradually heated and shrunk with a high temperature flame of 1700 ° C. or higher to complete the base metal. At this time, by adjusting the content of the element, such as germanium, it is possible to arbitrarily adjust the refractive index distribution of the base material, and the optical properties such as the loss of the optical fiber is almost determined in this process to proceed very carefully. In addition, a vapor phase axial deposition (VAD) method is also used in which a base material is grown directly on the end of the quartz rod.
특히 외부기상증착(OVD:outside vapor phase deposition) 방법은 현재 사용되는 광섬유제조공정의 하나로서 증착율이 높고 모재를 크게 만들 수 있는 장점이 있으며, 토치로부터 분사된 연료인 H2, O2등이 연소하여 이들과 함께 생성 분출된 SiCl4, GeCl4등의 산화 및 가수분해에 의해 발생한 SiO2, GeO2, 등의 입자를 회전하는 실린더에 부착시키는 공정이다.In particular, the outside vapor phase deposition (OVD) method is one of the optical fiber manufacturing processes currently used, and has a high deposition rate and a large base material. The fuel injected from the torch, H 2 , O 2, etc. is burned. And attaching particles of SiO 2 , GeO 2 , etc. generated by oxidation and hydrolysis of SiCl 4 , GeCl 4, etc. generated and ejected together with them to a rotating cylinder.
도 1은 그 일반적인 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 개략적으로 나타낸구성도로서, 모봉(1)과 프리폼(2)이 회전가능하게 양 단부를 지지하는 지지수단(3)과, 상기 모봉(1)을 향해 증착을 위한 화염을 분사하는 화염분사수단(4)으로 이루어진 광섬유 프리폼 외부기상증착장치(10)인 것이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a general optical fiber preform external vapor deposition apparatus, including support means 3 for supporting both ends of the rod 1 and the preform 2 so as to be rotatable, and the rod 1. It is an optical vapor preform external vapor deposition apparatus 10 composed of a flame spraying means 4 for injecting a flame for deposition toward.
상기 장치를 통해 광섬유 모재를 생성할 때 주입자인 SiO2는 원료물질 SiCl4가 CH4/O2연소 생성물인 H2O와의 가수분해반응을 거쳐 만들어지거나 1100℃ 이상에서 운반기체 O2와의 직접적인 산화반응으로 형성된다. 이때 SIO2, GeO2등은 충돌, 응집 등의 과정을 거쳐 직경 0.2 um 정도의 입자가 되며 회전하는 모재에 부착된다.When producing the optical fiber base material through the device, the injector SiO 2 is formed by hydrolysis reaction of the raw material SiCl 4 with H 2 O, which is a CH 4 / O 2 combustion product, or direct oxidation with a carrier gas O 2 above 1100 ° C. Formed by reaction. At this time, SIO 2 , GeO 2, etc. are particles having a diameter of about 0.2 um through collisions, agglomeration, and the like, and are attached to the rotating base material.
SiCl4+ 2H2SiO2+ 4HCl (가수분해반응)SiCl 4 + 2H 2 SiO 2 + 4HCl (hydrolysis)
SiCl4+ 2O2SiO2+ 2Cl2(산화반응)SiCl 4 + 2O 2 SiO 2 + 2Cl 2 (oxidation reaction)
외부기상증착 공정에서의 입자부착은 일반적으로 원형의 화염발생수단에서 분사되는 미세한 SiO2등의 입자 및 고온의 공기가 상대적으로 저온의 모봉에 충돌함으로서 이루어지는데 입자가 모봉에 부착되는 주요한 메커니즘은 열영동 현상으로 알려져 있다. 화염발생수단에서 분출되는 수소와 산소의 연소로 인하여 화염분사수단(4) 표면 근처에서 SiCl4의 산화반응과 화염에 의한 가수분해가 일어나 SiO2입자가 형성되며 이 입자들은 화염분사수단(4)에서 분출되는 고온의 가스와 함께 움직이다가 모봉의 주위를 지나면서 온도구배에 의한 영향에 의해서 상대적으로 온도가 낮은 모봉에 부착된다. 열영동에 의한 입자부착은 유동 및 온도장에 의해 결정되며 유동 및 온도장 또한 실린더의 온도에 따라 달라진다.Particle adhesion in the external vapor deposition process is generally achieved by the impact of relatively fine particles such as fine SiO 2 sprayed from a circular flame generating means and hot air on the relatively low woolen wool. It is known as a phenomena. Due to the combustion of hydrogen and oxygen emitted from the flame generating means, the oxidation reaction of SiCl 4 and the hydrolysis by the flame occur near the surface of the flame spraying means (4) to form SiO 2 particles. It moves along with the hot gas emitted from the rod and passes around the rod and attaches to the lower rod due to the influence of temperature gradient. The particle adhesion by thermophoresis is determined by the flow and temperature fields, and the flow and temperature fields also depend on the temperature of the cylinder.
따라서, 각 단계마다 화학가스 SiCl4, GeCl4등의 조성을 변화시켜 원하는 굴절율 분포를 갖도록 하며 원하는 증착두께가 되면 프리폼을 입자 부착층으로 부터 분리시켜 제거한 후 1400 ~ 1600℃ 의 온도를 유지하는 로(furnace)에서 건조 및 소결과정을 거쳐 모재상태로 제조한다.Therefore, in each step, the composition of the chemical gases SiCl 4 , GeCl 4, etc. is changed to have a desired refractive index distribution, and when the desired deposition thickness is reached, the preform is separated from the particle adhesion layer to be removed and the furnace is maintained at a temperature of 1400 to 1600 ° C After the drying and sintering process in the furnace) to prepare a base material.
일반적으로 위와 같은 공정을 진행시킬 때는 1개 또는 일렬로 다수개가 배열된 화염발생수단(4)을 좌우로 이송시키거나 모봉(1)을 좌우이송 하도록 하는데 모봉(1)에 부착되는 실리카 입자는 화염발생 수단의 반경방향으로 밀도의 구배를 가지기 때문에 반경방향으로 증착량이 다르며 모봉(1)의 좌우이송에 따라 나선형의 증착굴곡이 발생하고 오른나사 및 왼나사방향으로 중첩되며 증착된다.In general, when the above process is carried out to transfer the flame generating means (4) arranged in one or a plurality in a row from side to side or to move the woolen rod (1) left and right, the silica particles attached to the woolen rod (1) is a flame Since there is a gradient of density in the radial direction of the generating means, the deposition amount is different in the radial direction, and spiral deposition flexure occurs according to the left and right movement of the rod 1, and overlaps in the right and left screw directions and is deposited.
즉, 도 2a에 도시한 바와 같이 종래 화염발생수단(4)에서는 화염이 분사노즐의 형상에 따라 도 2b에 도시한 바와 같이 원형의 단면을 이루면서 화염이 분사된다. 이는 화염이 반경 방향에 따라서 화염강도가 차이가 있음을 알 수 있다.That is, in the conventional flame generating means 4, as shown in Figure 2a, the flame is sprayed while forming a circular cross section as shown in Figure 2b according to the shape of the injection nozzle. It can be seen that the flame intensity is different according to the radial direction of the flame.
따라서, 도 2a 와 같은 화염발생수단의 X 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면인도 2c와 도 2a 와 같은 화염발생수단의 Y 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면인 도 2d에 도시된 그래프와 같이 화염발생수단의 반경방향에 따라서 증착밀도가 다르므로 불규일한 프리폼이 형성되는 문제가 발생하는 것이다.Therefore, FIG. 2D shows the deposition density of the preform according to the X axis radius of the flame generating means as shown in FIG. 2A, and FIG. 2D shows the deposition density of the preform according to the Y axis radius of the flame generating means as shown in FIG. 2A. As shown in the graph, since the deposition density is different according to the radial direction of the flame generating means, a problem occurs that an irregular preform is formed.
이와같은 종래 화염발생수단에 의해 프리폼을 증착하게 되면 도 3에 도시한바와 같이 그 표면으로 나선형 증착띠(A)가 발생하여 프리폼이 균일하게 증착되지 못함에 따라 국부적인 증착 증폭현상이 발생하여 증착굴곡이 생기는 문제점이 있다.When the preform is deposited by such a conventional flame generating means, as shown in FIG. 3, a spiral deposition band A is generated on the surface of the preform, and thus the deposition is performed by a local deposition amplification phenomenon as the preform is not uniformly deposited. There is a problem that bending occurs.
이와 같은 증착굴곡은 증착밀도의 차이로 인한 것이며 불균일한 증착은 증폭현상을 야기시켜서 증착속도 및 증착량 증착밀도를 제한하는 요인이 되며 최종 증착프리폼은 소결후 외경에 요철현상을 나타내게 된다. 상기와 같은 문제점들은 이 프리폼으로 제작되는 광섬유의 품질에 직접적인 영향을 주는 것으로 이를 억제시키기 위한 많은 연구와 개발이 이루어져오고 있다.The deposition flexure is due to the difference in deposition density. Uneven deposition causes amplification, which limits the deposition rate and deposition density, and the final deposition preform shows irregularities in the outer diameter after sintering. The above problems have a direct impact on the quality of the optical fiber manufactured by the preform, and many researches and developments have been made to suppress them.
즉, 외부증착공법으로 제조된 프리폼은 소결 과정에서 길이 및 외경의 변화가 20~30%에 이르므로 증착밀도가 길이방향으로 다르면 길이방향으로 모봉에 주는 영향이 달라지고 코어직경과 함수관계에 있는 광특성, 예를 들어, 코어직경에 민감한 차단파장 등의 광특성에 불량이 발생하는데, 나선형 증착띠와 같은 증착굴곡은 증착밀도의 차이에 의한 것으로서 광섬유 코어에 민감한 광특성의 불량을 일으키는 문제가 있다.In other words, the preform manufactured by the external vapor deposition method has a change in length and outer diameter of 20-30% during sintering process. Therefore, if the deposition density is different in the longitudinal direction, the effect on the woolen in the longitudinal direction is different and it has a functional relationship with the core diameter. Defects occur in optical properties such as the shielding wavelength, which is sensitive to the core diameter. Deposition bending, such as spiral deposition bands, is caused by a difference in deposition density. have.
특히, 상기와 같은 현상을 제거하기 위한 종래의 기술로써 코닝사의 죠지 E. 베커는 미국특허 제US 4,486,212인 Devitrification Resistance Flame Hydrolysis Process에서 초기 증착 속도를 매우 낮게함으로써 모봉에 증착이 균일하게 되도록 유도하는 것을 제안하였으나 이 방법에서도 초기 불균일 증착의 증폭현상을 억제한 것일 뿐이며 원천적으로 방지하지는 못하는 것으로 초기 증착후 발생하는 불균일 증착현상은 충분히 해결하지 못하는 문제가 있었다.In particular, as a conventional technique for removing such a phenomenon, Corning's George E. Becker induces the deposition to be uniform in the woolen yarn by making the initial deposition rate very low in the Devitrification Resistance Flame Hydrolysis Process of US Pat. No. 4,486,212. However, this method also suppresses the amplification phenomenon of the initial non-uniform deposition, and does not prevent the source inherently, and there is a problem that the non-uniform deposition phenomenon occurring after the initial deposition is not sufficiently solved.
또한, 초기 증착 속도를 매우 낮게 조절하는 것은 비록 초기 만이라고 해도 전체적인 생산소요시간을 지연시키게 되어 생산성을 저하시키는 문제가 있다.In addition, controlling the initial deposition rate very low, even if only the initial stage, delays the overall production time, there is a problem of lowering the productivity.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 광섬유 프리폼 형성을 위한 외부기상증착장치에서 나선형증착 패턴의 발생을 방지하고, 화염간 간섭이 최소인 위치로 프리폼을 실시간 이동시키도록 제어하여, 증착 불균일과 이로 인한 광특성의 불량을 최대한 억제할 수 있는 광섬유 프리폼 증착을 위한 외부기상증착장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to prevent the occurrence of the spiral deposition pattern in the external vapor deposition apparatus for forming the optical fiber preform, real-time preform to a position where the interference between the flames is minimal The present invention provides an external vapor deposition apparatus for depositing an optical fiber preform that can be controlled to be moved to suppress deposition unevenness and defects of optical characteristics thereof.
도 1은 일반적인 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a general optical fiber preform external vapor deposition apparatus.
도 2a는 종래 화염발생수단과 이 화염발생수단에서 발생하는 화염을 나타낸 도면이다.Figure 2a is a view showing a conventional flame generating means and the flame generated by the flame generating means.
도 2b는 도 2a의 화염발생수단에서 발생하는 화염의 평면을 나타낸 도면이다.Figure 2b is a view showing a plane of the flame generated in the flame generating means of Figure 2a.
도 2c는 도 2a 와 같은 화염의 X 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면이다.Figure 2c is a view showing the deposition density of the preform according to the X axis radius of the flame as shown in FIG.
도 2d는 도 2a 와 같은 화염 Y 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면이다.Figure 2d is a view showing the deposition density of the preform according to the flame Y axis radius as shown in FIG.
도 3은 종래 화염발생수단에 의해 나선형 증착띠가 발생함을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the spiral deposition band is generated by the conventional flame generating means.
도 4는 본 발명에 의한 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 나타낸 구성도이다.Figure 4 is a block diagram showing an optical vapor preform external vapor deposition apparatus according to the present invention.
도 5a는 본 발명에 의한 화염발생수단과 이 화염발생수단에서 발생하는 화염을 나타낸 도면이다.Figure 5a is a view showing the flame generating means and the flame generated by the flame generating means according to the present invention.
도 5b는 도 5a의 화염발생수단에서 발생하는 화염의 평면을 나타낸 도면이다.Figure 5b is a view showing a plane of the flame generated in the flame generating means of Figure 5a.
도 6은 본 발명에 의한 화염발생수단에서 프리폼을 향해 분사되는 화염의 정면도이다.6 is a front view of the flame sprayed toward the preform in the flame generating means according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 화염발생수단에서 프리폼을 향해 분사되는 화염의 측면도이다.7 is a side view of the flame sprayed toward the preform in the flame generating means according to the present invention.
도 8은 본 발명에 의한 화염발생수단으로 균일한 증착이 이루어지는 것을 설명하는 도면이다.8 is a view for explaining the uniform deposition by the flame generating means according to the present invention.
도 9는 도 5a에서 화염의 X 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면이다.9 is a view showing the deposition density of the preform according to the X axis radius of the flame in FIG.
도 10은 도 5a에서 화염의 Y 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면이다10 is a view showing the deposition density of the preform according to the Y axis radius of the flame in Figure 5a
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
1 : 모봉 2 : 프리폼1: woolen 2: preform
3 : 지지수단 14 : 화염분사수단3: support means 14: flame spray means
14a : 일자형 분사구 14b : 노즐14a: straight nozzle 14b: nozzle
15a : 거리측정센서 15b : 제어부15a: distance measuring sensor 15b: control unit
15c : 이송부15c: transfer section
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 모봉이 회전가능하게 양 단부를 지지하는 지지수단과, 상기 모봉의 일측에서 모봉을 향해 증착을 위한 화염을 분사하는 화염분사수단으로 이루어진 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에 있어서, 상기 화염분사수단은 화염이 모봉의 장축방향과 평행한 일자형으로 분사되도록 일자형 분사구를 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is an optical vapor preform external vapor deposition consisting of a support means for rotatably supporting both ends of the bristle, and flame spraying means for spraying the flame for deposition toward the bristle on one side of the bristle. In the apparatus, the flame spraying means is characterized in that it has a straight injection port so that the flame is sprayed in a straight line parallel to the long axis direction of the woolen rod.
한편, 프리폼 증착의 최적거리에서 증착되도록 화염과 모봉에 증착되는 프리폼의 거리를 일정하게 유지시켜주는 증착거리제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, characterized in that it further comprises a deposition distance control means for maintaining a constant distance of the preform deposited on the flame and the wool to be deposited at the optimum distance of the preform deposition.
또한, 상기 일자형 분사구는 화염이 모봉축에 대한 수직방향의 중심을 향해집중되도록 분사하는 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the straight injection port is characterized in that the flame is formed in a structure that is sprayed to be concentrated toward the center in the vertical direction with respect to the woolen shaft.
또한, 상기 증착거리제어수단은 프리폼의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 화염과 화염 사이에서 간섭이 발생하지 않는 화염과 프리폼 사이의 최적거리를 연산하고, 거리측정센서에 의해 측정되는 프리폼까지의 거리에 대한 신호를 입력받아 프리폼과 화염의 거리를 최적거리와 비교하여 그 차이를 실시간으로 제어하기 위한 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 프리폼을 이동시키는 이송부로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the deposition distance control means is a distance measuring sensor for measuring the distance of the preform, and calculates the optimum distance between the flame and the preform does not occur between the flame and the flame, and to the preform measured by the distance measuring sensor It is characterized by consisting of a control unit for receiving the signal for the distance and compares the distance between the preform and the flame with the optimum distance in real time and the movement of the preform under the control of the controller.
화염과 화염 사이에서 간섭이 발생하지 않는 화염과 프리폼 사이의 최적거리는 입력되는 연소가스 원료의 량으로부터 연산하도록 하는 것을 특징으로 한다.The optimum distance between the flame and the preform in which interference does not occur between the flame and the flame is characterized in that it is calculated from the input amount of the combustion gas raw material.
상기 거리측정센서는 적어도 2개 이상 설치하는 것을 특징으로 한다.At least two distance measuring sensors are installed.
또한, 상기 거리측정센서는 프리폼의 양단부 측에 설치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the distance measuring sensor is characterized in that installed on both ends of the preform.
상기 이송부는 양측 지지수단에 부착되어 지지수단을 각각 상하로 이송가능하게 하는 것을 특징으로 한다.The transfer part is attached to both support means, characterized in that for supporting the support means up and down respectively.
위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention made as described above are as follows.
화염분사수단에서 모봉의 장축과 평행한 일자형으로 화염이 분사될 뿐만 아니라 화염의 모양이 사다리꼴의 형상을 이루며, 화염과 프리폼 사이의 거리가 실시간으로 제어되면서 화염간 간섭이 없는 최적거리로 유지되도록 모봉과 프리폼을 이송시켜서 프리폼이 증착되는 부위에서 화염에 포함된 원료의 화학조성이 동일하게되므로 국부적인 증착량의 차이가 최소화되므로 균일한 증착이 이루어지는 것이다.The flame is sprayed in a straight line parallel to the long axis of the rod from the flame spraying means, and the shape of the flame forms a trapezoidal shape, and the distance between the flame and the preform is controlled in real time to maintain the optimum distance without the interference between the flames. Since the chemical composition of the raw material contained in the flame is the same at the site where the preform is deposited by transferring the rod and the preform, the difference in the local deposition amount is minimized, thereby achieving uniform deposition.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only and the same parts as in the conventional configuration using the same reference numerals and names.
도 4는 본 발명에 의한 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 전체적으로 나타낸 구성도로서, 모봉(1)과 프리폼(2)이 회전가능하게 양 단부를 지지하는 지지수단(3)과, 상기 모봉(1)을 향해 증착을 위한 화염을 분사하는 화염분사수단(14)으로 이루어진 광섬유 프리폼 외부기상증착장치(10)에서 화염분사수단(14)은 화염이 모봉(1)의 장축방향과 평행한 일자형으로 분사되도록 설계된 분사구(14a)를 구비한다.Figure 4 is a schematic view showing an optical vapor preform external vapor deposition apparatus according to the present invention, the support means (3) for supporting both ends rotatably the bristle (1) and the preform (2), the bristle (1) In the optical fiber preform external vapor deposition apparatus 10 including the flame spraying means 14 for spraying the flame for deposition toward the flame spraying means 14, the flame is sprayed in a straight line parallel to the long axis direction of the bristle 1. It has a designed injection hole 14a.
즉, 도 5a는 본 발명에 의한 화염분사수단(14)과 이 화염분사수단(14)에서 분사되는 화염을 나타낸 도면이며, 도 5b는 도 5a의 화염발생수단에서 발생하는 화염의 평면을 나타낸 도면으로 일자형 화염이 발생하도록 설계된 분사구(14a)로부터 화염이 일자형으로 분사되는 것을 알 수 있다.That is, Figure 5a is a view showing the flame spraying means 14 and the flame sprayed from the flame spraying means 14 according to the present invention, Figure 5b is a view showing a plane of the flame generated in the flame generating means of Figure 5a It can be seen that the flame is injected in a straight line from the injection hole 14a designed to generate a straight flame.
즉, 도 6은 본 발명에 의한 화염발생수단에서 프리폼을 향해 분사되는 화염의 정면도이다.That is, Figure 6 is a front view of the flame sprayed toward the preform in the flame generating means according to the present invention.
여기에서 화염이 모봉(1)과 프리폼(2)의 축방향으로 일자형으로 분사되는 것을 알 수 있으며 그 일자형 분사구(14a)의 양 단부에서는 축방향으로 다소 화염이 퍼져나가기 때문에 정면에서 볼 경우 화염이 역사다리꼴 형태가 되는 것을 알 수 있다. 즉, 프리폼(2)의 장축방향으로만 화염이 퍼지는 일자형 화염이 방사된다.Here it can be seen that the flame is sprayed in a straight line in the axial direction of the bar (1) and the preform (2), and the flame is spread in the axial direction at both ends of the straight injection port (14a) when viewed from the front It can be seen that it becomes a trapezoidal form. That is, the straight flame which radiates a flame only in the long axis direction of the preform 2 is radiated.
도 7은 본 발명에 의한 화염발생수단에서 프리폼을 향해 분사되는 화염의 측면도로서, 상기 화염분사수단(14)의 일자형 분사구(14a)는 화염이 모봉의 장축에 수직방향으로 집중되도록 분사하는 다수의 노즐(14b)을 그 내측에 설치하는 구조로 형성한 것을 도시한 것이다.7 is a side view of the flame sprayed toward the preform in the flame generating means according to the present invention, the linear injection port 14a of the flame spraying means 14 is a plurality of spraying so that the flame is concentrated in the vertical direction to the long axis of the rod; It shows that the nozzle 14b was formed in the structure provided inside it.
본 발명에서는 노즐(14b)를 통해 화염이 집중되도록 형성하였지만, 일자형 분사구(14a)의 형상과 구조에 따라서 화염이 집중되도록 할 수 도 있다.In the present invention, although the flame is formed to be concentrated through the nozzle 14b, the flame may be concentrated according to the shape and structure of the straight injection port 14a.
따라서, 화염을 상측에서 내려다보면 일자형이고, 정면에서 보면 역사다리꼴 형태를 이루며, 측면에서 보면 사다리꼴 형태를 이루게 한 것이다.Therefore, when looking down from the top of the flame is a straight line, when viewed from the front of the trapezoidal form, from the side to form a trapezoidal shape.
한편, 본 발명의 광섬유 프리폼 외부기상증착장치에는 프리폼 증착의 최적거리에서 증착되도록 화염과 모봉(1)에 증착되는 프리폼(2)의 거리를 일정하게 유지시켜주는 증착거리제어수단을 더 포함하여 형성한다.On the other hand, the optical fiber preform external vapor deposition apparatus of the present invention further comprises a deposition distance control means for maintaining a constant distance between the flame and the preform (2) deposited on the woolen bar 1 so as to be deposited at the optimum distance of preform deposition do.
상기 증착거리제어수단은 프리폼(2)의 거리를 측정하는 거리측정센서(15a)와, 화염과 화염 사이에서 간섭이 발생하지 않는 화염과 프리폼(2) 사이의 최적거리를 연산하고, 거리측정센서(15a)에 의해 측정되는 프리폼(2)까지의 거리에 대한 신호를 입력받아 프리폼(2)과 화염의 거리를 최적거리와 비교하여 그 차이를 실시간으로 제어하기 위한 제어부(15b)와, 상기 제어부(15b)의 제어에 따라 프리폼(2)을 이동시키는 이송부(15c)로 이루어지도록 한다.The deposition distance control means calculates the distance between the distance measuring sensor (15a) for measuring the distance of the preform (2), the optimum distance between the flame and the preform (2) does not occur between the flame and the flame, the distance measuring sensor A controller 15b for receiving a signal for the distance to the preform 2 measured by 15a, comparing the distance between the preform 2 and the flame with an optimum distance, and controlling the difference in real time; According to the control of (15b) it is made of a transfer unit (15c) for moving the preform (2).
상기 거리측정센서(15a)를 통해 프리폼(2)의 거리를 측정하여 프리폼(2)과 화염의 거리를 추정할 수 있게 된다. 이때 화염의 크기 및 거리에 대해서는 별도로 입력되는 연소가스 원료의 량으로부터 연산하여 추정되는 값을 적용한다.The distance between the preform 2 and the flame can be estimated by measuring the distance of the preform 2 through the distance sensor 15a. At this time, the size and distance of the flame are applied to the value estimated by calculating from the input of the combustion gas raw material input separately.
따라서, 상기 제어부(15b)에서는 거리측정센서(15a)에 의해 측정되는프리폼(2)까지의 거리에 대한 신호를 입력받아 프리폼(2)의 거리를 검출하고, 연소가스 원료의 량으로부터 화염의 크기를 산출하며 프리폼(2)과 화염 사이의 거리를 별도로 연산한 프리폼(2)과 화염사이의 최적거리와 비교하여 그 차이를 계속적으로 모니터링 할 수 있도록 하고, 그 차이에 대하여 최적거리로 프리폼(2)을 이송시키도록 상기 이송부(15c)에 실시간으로 제어신호를 송출한다.Accordingly, the controller 15b receives a signal for the distance to the preform 2 measured by the distance measuring sensor 15a, detects the distance of the preform 2, and measures the size of the flame from the amount of the raw material of the combustion gas. Comparing the distance between the preform (2) and the flame, and comparing the optimum distance between the preform (2) and the flame separately, the difference can be continuously monitored and the preform (2) as the optimum distance for the difference. ) To send the control signal to the transfer part 15c in real time.
이는 화염이 그 형태에 따라 온도와 분사되는 원료가스의 조성 차이가 발생하므로, 본 발명의 형상과 같은 화염에서도 소정 높이 이상에서는 화염간의 간섭현상이 발생하며 이를 최소화시키기 위해 상기 프리폼(2)에 일정한 화염이 분사되도록 그 프리폼(2)과 화염의 거리를 유지시키기 위한 것이다.This is because the difference between the temperature and the composition of the source gas is injected according to the shape of the flame, even in a flame such as the shape of the present invention occurs above the predetermined height interference between the flame occurs in the preform (2) to minimize this It is to maintain the distance between the preform (2) and the flame so that the flame is injected.
따라서, 제어부(15b)에서 입력되는 연소가스 원료의 량으로부터 화염의 크기를 연산하고 프리폼(2)의 거리와 비교하여 화염과 화염 사이에서 간섭이 발생하지 않는 화염과 프리폼(2) 사이의 최적거리를 연산하게 되는 것이다.Therefore, the size of the flame is calculated from the amount of combustion gas raw material input from the controller 15b, and the optimum distance between the flame and the preform 2 where no interference occurs between the flame and the flame is compared with the distance of the preform 2. Will be calculated.
상기 거리측정센서(15a)는 프리폼(2)의 양단부 측에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이는 프리폼(2)의 수평상태를 용이하게 검출할 수 있게 된다. 따라서, 적어도 2개 이상 설치하는 것이 바람직하다.The distance measuring sensor 15a is preferably provided at both end sides of the preform 2, respectively. This makes it possible to easily detect the horizontal state of the preform 2. Therefore, at least two or more are preferable.
한편, 상기 이송부(15c)는 양측 지지수단(3)에 부착하여 제어부(15b)로부터의 신호에 의해 양측에 설치되어 있는 지지수단(3)을 각각 상하로 이송가능하게 한다. 이 이송부(15c)는 정역회전이 용이한 모터를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the transfer part 15c is attached to both support means 3 to enable the transfer of the support means 3 provided on both sides up and down, respectively, by a signal from the controller 15b. It is preferable that this conveyance part 15c uses the motor which is easy to reverse rotation.
따라서, 본 발명의 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 사용하여 프리폼을 증착하게 되면, 화염분사수단(14)에서 모봉(1)의 장축과 평행한 일자형으로 화염이분사되며, 화염과 프리폼 사이의 거리가 실시간으로 제어되면서 최적거리로 유지되도록 모봉과 프리폼을 이송시켜서 프리폼이 증착되는 부위에서 화염에 포함된 원료의 화학조성이 동일하게되므로 국부적인 증착량의 차이가 최소화되어 균일한 증착이 이루어진다.Therefore, when the preform is deposited using the optical fiber preform external vapor deposition apparatus of the present invention, the flame is sprayed in a straight line parallel to the long axis of the bristle 1 in the flame spraying means 14, and the distance between the flame and the preform By moving the rod and preform to maintain the optimum distance while being controlled in real time, the chemical composition of the raw material contained in the flame is the same at the site where the preform is deposited, so that the difference in local deposition amount is minimized, resulting in uniform deposition.
도 8은 본 발명에 의한 화염발생수단으로 균일한 증착이 이루어지는 것을 설명하는 도면으로 프리폼(2)이 회전함에 따라 일정한 증착띠가 형성되면서 종래 보다 균일하게 증착이 이루어지는 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a view illustrating uniform deposition by the flame generating means according to the present invention. As the preform 2 rotates, a uniform deposition band is formed and it can be seen that the deposition is performed more uniformly than in the related art.
도 9a는 도 5a에서 화염의 X 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 도면이고, 도 9b는 도 5a에서 화염의 Y 축반경에 따른 프리폼의 증착밀도를 나타낸 것으로 증착밀도가 X축 반경방향으로 일정하며, Y축 반경방향으로는 사다리꼴 형태를 이루게 되는 것을 나타내고 있다. 이렇게 도 9a와 도 9b를 통해 알 수 있는 바와 같이 증착균일도가 증대되어 증착굴곡이 최소화됨을 알 수 있다.FIG. 9A illustrates the deposition density of the preform according to the X axis radius of the flame in FIG. 5A, and FIG. 9B illustrates the deposition density of the preform according to the Y axis radius of the flame in FIG. 5A. It is constant and shows that it becomes trapezoidal in the Y-axis radial direction. As can be seen from Figure 9a and 9b it can be seen that the deposition uniformity is increased to minimize the deposition bending.
즉, 외부증착공법으로 제조된 프리폼은 소결 과정에서 길이 및 외경의 변화가 20~30%에 이르므로 증착밀도가 길이방향으로 다르면 길이방향으로 모봉에 주는 영향이 달라지고 코어직경과 함수관계에 있는 광특성, 예를 들어, 코어직경에 민감한 차단파장 등의 광특성에 불량이 발생하는데, 나선형 증착굴곡은 증착밀도의 차이에 의한 것이므로 이를 억제하면 광섬유 외경불균일을 억제할 수 있을 뿐 아니라 광섬유 코어에 민감한 광특성의 불량 또한 방지 할 수 있다.In other words, the preform manufactured by the external vapor deposition method has a change in length and outer diameter of 20-30% during sintering process. Therefore, if the deposition density is different in the longitudinal direction, the effect on the woolen in the longitudinal direction is different and it has a functional relationship with the core diameter. Defects occur in optical properties, for example, optical properties such as a shielding wavelength sensitive to core diameter. Since spiral deposition bending is caused by a difference in deposition density, suppressing the optical fiber outer diameter nonuniformity can be suppressed as well. Defects of sensitive optical properties can also be prevented.
상기한 바와 같이 본 발명은 광섬유 프리폼 외부기상증착장치를 이용한 프리폼 증착시 화염을 프리폼의 장축방향을 따라 일자형으로 발생하도록 함으로써, 프리폼 표면에 길이방향으로 물결모양으로 발생하는 나선형 굴곡현상 및 국부적인 이상증착 현상을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 증착불균일로 인한 광섬유의 광특성저하를 효과적으로 억제 할 수 있어서 증착에 있어서의 변수제한이 완화될 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, when the preform is deposited using the optical preform external vapor deposition apparatus, the flame is generated in a straight line along the long axis direction of the preform, and the spiral bending phenomenon and the local abnormality occurring in the longitudinal direction on the surface of the preform There is an effect that can significantly reduce the deposition phenomenon, thereby can effectively suppress the optical properties of the optical fiber due to the deposition unevenness, there is an advantage that the variable limitation in the deposition can be relaxed.
또한 화염간 간섭이 없는 위치로 프리폼을 이동하도록 실시간으로 제어하여 프리폼이 항상 적정 위치에 위치하게 되어 표면굴곡현상의 방지를 극대화 할 수 있는 이점이 있다.In addition, by controlling in real time to move the preform to a position where there is no interference between the flames, the preform is always located in the proper position has the advantage of maximizing the prevention of surface bending phenomenon.
따라서, 광섬유 외경불균일을 억제하여 특성이 우수한 광섬유를 생산할 수 있는 광섬유프리폼 외부기상증착장치를 제공하게 되는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage to provide an optical fiber preform external vapor deposition apparatus that can suppress the optical fiber outer diameter unevenness to produce an excellent optical fiber.
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