KR100991925B1 - 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 인선 방법 및 장치 - Google Patents

광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 인선 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 인선 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 광섬유의 인선 공정시, 광섬유 모재에 인가되는 장력을 조절하여 광섬유의 굴절률을 보정하는 방법은 상기 광섬유 모재의 길이 방향으로 분포된 굴절률을 측정하는 단계; 상기 측정된 굴절률을 이용하여 상기 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 인선 장력을 연산하는 단계; 및 상기 연산된 인선 장력을 적용하여 상기 광섬유 모재를 인선하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 인선 공정에서 굴절률이 보상된 다중 모드 광섬유는 길이 방향으로 굴절률이 균일하게 분포되어 초고속 전송 및 장거리 전송에 이용될 수 있다.
굴절률, 인선, 다항식, 장력, 다중 모드 광섬유

Description

광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 인선 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING REFRACTIVE INDEX OF OPTICAL FIBER PREFORM}
본 발명은 광섬유 모재(preform)의 인선 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증착 공정 또는 붕괴 공정에서 변형된 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 인선 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유를 제조하는 방법은 광섬유 모재(preform)를 형성하는 공정과 상기 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 공정으로 구분된다.
상기 광섬유 모재를 제조하는 방법으로는 수정화학기상증착(Modified Chemical Vapor Deposition, 이하 "MCVD"), 기상축증착(Vapor Phase Axial Deposition, 이하 "VAD"), 외부기상증착(Outside Vapor Deposition, 이하 "OVD") 공법 등이 있다.
MCVD 공법은 석영 튜브를 회전시키면서 가스 공급 장치를 통해 석영 튜브 내부로 SiCl4, GeCl4 등의 원료가스를 산소가스와 함께 주입하고, 석영 튜브의 외벽을 산소-수소 버너와 같은 이동 열원을 이용하여 수차례 반복 가열하여 석영 튜브 내 벽에 수트(soot)의 증착이 레이어 단위로 반복적으로 이루어지도록 한다. 상기 증착이 완료되면 석영 튜브 외벽은 증착 온도 이상으로 수차례 왕복 가열된다. 이에 따라, 석영 튜브는 내·외벽의 압력 차이 및 표면 장력이 유발되어 내·외경이 줄어들게 되고, 붕괴 공정이 완료된 시점에는 인선 가능한 광섬유 모재봉(Preform rod)이 된다.
VAD 공법은, 회전하는 석영봉의 하단에 분사된 SiCl4, GeCl4 등의 원료가스를 산수-수소 버너와 같은 열원으로 가열하여 화염 가수분해를 유발시켜 수트(soot) 입자들을 석영봉 하단에 증착한다. 또한, 상기 석영봉은 축 방향으로 상승되고, 이에 따라 수트 입자가 석영봉 하단에 성장되어 다공질 광섬유 모재가 형성된다. 그리고 상기 다공질 모재는 소결 및 투명 유리화되어 광섬유 모재봉이 된다.
OVD 공법은, 회전하고 있는 석영봉 표면에 SiCl4, GeCl4 등의 원료가스를 분사하고, 석영봉 표면을 산소-수소 버너와 같은 이동 열원을 이용하여 수차례 반복 가열하여 화염 가수분해 반응을 유발시켜, 석영봉 외벽에 수트(soot)의 증착이 레이어 단위로 반복적으로 이루어지게하여 증착층을 형성한다. 그리고 증착층에서 상기 석영봉을 제거하고, 상기 증착층 외벽을 이동 열원을 통해 수차례 왕복 가열하여(즉, 붕괴하여) 인선 가능한 광섬유 모재봉을 형성한다.
상술한 공법 등에 의해 광섬유 모재가 제조되면, 이를 가열 및 용융하여 미세 직경의 광섬유로 인선한다.
한편, 광섬유 모재를 형성하는 공정에서 석영 튜브 내부에 주입되는(또는 석영봉에 분사되는) 원료 가스를 제어하여, 코어 중심부의 굴절률이 높고 코어 바깥 방향으로 갈수록 굴절률이 낮은 언덕형 굴절률 분포를 갖는 다중 모드 광섬유가 제조될 수 있다.
도 1은 다중 모드 광섬유의 굴절률 프로파일을 나타내는 도면으로서, 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포는 하기 수학식 1을 통해 예측할 수 있다.
Figure 112008016212206-pat00001
a : 코어의 반경
r : 코어 중심으로부터의 임의의 거리
n(r) : 반경 r에서의 굴절률
Δ : 코어와 클래드의 상대 굴절률 차이
α : 굴절률 변화의 기울기
상기 수학식 1에서 α가 1인 경우 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포는 삼각형 형태로 나타나게 되고, α가 무한대인 경우 단일 모드 광섬유와 같은 계단형 굴절률 분포를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, α값에 따라 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포가 달라지고, 굴절률 분포는 다중 모드 광섬유의 대역폭을 결정한다.
한편, 코어와 클래드의 상대 굴절률 차이는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008016212206-pat00002
여기서, ncore는 코어의 굴절률을 나타내고, nclad는 클래드의 굴절률을 나타낸다.
1Gbit 이상의 다중 모드 광섬유의 대역폭 및 전송거리는 광섬유 모드간 시간 지연차(DMD: Differential Mode Delay)에 의해서 결정되고, 상기 모드간 시간 지연차는 다중 모드 광섬유의 굴절률 차(Δ)에 따라 결정된다. 따라서, 굴절률 차(Δ)의 제어를 통해 다중 모드 광섬유의 대역폭 및 전송 거리를 향상시킬 수 있으며, 상기 굴절률 차(Δ)는 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포에 의해 결정된다.
도 2는 다중 모드 광섬유 제조시, 요구되는 광섬유 모재의 굴절률 분포를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 최적화된 α값을 지닌 다중 모드 광섬유 모재는 언덕형 굴절률을 가지게 된다. 이런 언덕형 굴절률 분포를 가진 다중 모드 광섬유는 코어 내부로 진행되는 각 모드들의 진행 속도가 일정하게 된다.
그러나 다중 모드 광섬유 모재를 형성하는 공정에서, 도 2의 굴절률 분포와 동일한 다중 모드 광섬유 모재를 제조하는 것은 불가능하다고 할 수 있다. 그 이유는, 다중 모재 광섬유 모재가 도 2의 굴절률 분포가 되도록 원료 가스 양, 증착 온도, 붕괴 온도 등을 제어하기 힘들 뿐 아니라, 증착시 수트 입자가 석영 튜브(또는 석영봉)에 균일하게 퇴적되지 않아 다중 모드 광섬유 모재의 굴절률이 변형되기 때문이다.
일례로, MCVD 공법에서 석영 튜브가 가열되면, 가열 지점과 비가열 지점의 온도차에 따른 응력(stress)이 발생하고, 이로 인해 석영 튜브의 특정 부위가 휘어져 석영 튜브 내부에 수트 입자가 균일하게 퇴적되지 않는다. 한편, VAD 및 OVD 공법에서 증착이 진행되면, 회전에 의한 원심력에 따라 석영봉의 무게 중심이 중심축으로부터 이탈되어 특정 퇴적면(즉, 열원과 인접한 퇴적면)에 수트 입자들이 상대적으로 많이 퇴적된다. 또한, VAD와 OVD는 석영봉 외부에 수트 입자들을 증착하므로, 불순물이 수트 퇴적면에 유입될 수 있다.
상기와 같은 문제점으로 인해, 다중 모드 광섬유는 의도한 굴절률과 다른 굴절률 분포를 가지게 된다.
한편, 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포는 인선 공정에서의 장력에 따라 변할 수도 있다.
도 3은 광섬유 인선 공정시 다중 모드 광섬유에 인가되는 응력 분포를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광섬유 모재는 반경 방향에 따라 점성이 다르고, 이에 따라 서로 다른 응력이 분포하게 되어, 인선 공정시 광섬유 모재에 인가되는 응력은 코어 중심부(r=0)로부터 이격된 거리에 따라 달라진다. 따라서, 상기 광섬유 모재에 일정 장력을 적용하여 인발하게 되면, 반경 방향에 따라 서로 다른 응력이 작용하여 다중 모드 광섬유의 굴절률은 변형될 수 있다.
하지만, 종래의 다중 모드 광섬유를 제조하는 공정에서는 증착시 주입되는(또는 분사되는) 원료 가스 양, 증착 온도의 조절을 통한 굴절률 제어에만 집중할 뿐, 인선 공정의 장력에 대한 연구가 부족하였다. 일례로, 다중 모드 광섬유 모재의 굴절률 분포가 도 2와 유사하게 형성되더라도, 인선 공정시 인가되는 장력에 의해 굴절률은 변형될 수 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 변형된 다중 모드 광섬유 모재의 굴절률 분포를 인선 공정에서 보정하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른, 광섬유의 인선 공정시, 광섬유 모재에 인가되는 장력을 조절하여 광섬유의 굴절률을 보정하는 방법은, (a) 상기 광섬유 모재의 길이 방향으로 분포된 굴절률을 측정하는 단계; (b) 상기 측정된 굴절률을 이용하여 상기 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 인선 장력을 연산하는 단계; 및 (c) 상기 연산된 인선 장력을 적용하여 상기 광섬유 모재를 인선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 단계 (b)에서 하기 수학식 3에 근거하여 상기 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 인선 장력을 연산할 수 있다.
( 수학식 3 )
Tension(g) = -1142.1α3 + 5717.4α2 -9640.4α + 5763.9
(여기서, α : 광섬유 모재의 굴절률)
바람직하게, 상기 (c) 단계에서 상기 광섬유 모재의 가열 온도 및 인선 속도를 조절하여 상기 인선 장력을 조절한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 광섬유 모재의 굴절률 분포를 보정하기 위한 인선 장력을 산출하는 방법은, (a) 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 굴절률 분포를 측정하는 단계; (b) 상기 광섬유 모재를 인선하면서 길이 방향에 따른 인선 장력을 측정하는 단계; (c) 인선된 광섬유의 길이 방향에 따른 굴절률 분포를 측정하고, 이렇게 측정된 굴절률 분포가 미리 결정된 기준 굴절률 분포에 부합되는지 여부를 확인하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 측정 굴절률 분포가 기준 굴절률 분포에 부합되는 경우, 상기 (a) 단계에서 측정된 광섬유 모재의 굴절률 분포에 대응되도록 상기 (b) 단계에서 측정된 인선 장력 정보를 저장하는 단계; (e) 복수의 광섬유 모재에 대해 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복함으로써 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 굴절률과 인선 장력에 대한 매칭 테이블을 생성하는 단계; 및 (f) 상기 매칭 테이블을 이용하여 광섬유 모재의 굴절률과 인선 장력에 대한 함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 측면에 따른, 광섬유 모재로부터 인선되는 광섬유의 굴절률을 보정하는 장치는, 광섬유 모재를 가열하여 용융하는 인선 열원; 광섬유 모재를 인출하는 턴 풀리(turn pulley); 및 광섬유 모재의 길이 방향으로 측정된 굴절률을 이용하여 길이 방향에 따른 보정 장력을 연산하고, 이렇게 연산된 보정 장력에 부합되도록 상기 인선 열원의 가열 온도 및 상기 턴 풀리의 인출 속도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 인선 공정에서 굴절률이 보상된 다중 모드 광섬유는 길이 방향으로 굴절률이 균일하게 분포되어 초고속 전송 및 장거리 전송에 이용될 수 있다.
특히, 본 발명은 최종 제작된 다중 모드 광섬유의 양품률을 개선하여 광섬유 공정비를 절감시킨다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 광섬유 인선 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 인선 장치는, 광섬유 모재(420)를 지지하는 지지부(410), 광섬유 모재(420)를 가열하여 인발하는 인선 열원(430), 상기 인발된 광섬유(440)를 코팅하는 코팅부(450), 상기 코팅된 광섬유를 경화시키는 경화부(460), 상기 코팅된 광섬유를 잡아당겨 이동 방향을 변경하는 턴 풀리(470, turn pulley), 상기 코팅된 광섬유를 권취하는 권취기(480) 및 인선 공정을 전체적으로 제어하는 제어부(490)를 포함한다.
상기 제어부(490)는 인선 공정에 참여하는 각 구성 요소들을 제어하며, 광섬유 모재(420)에 적용되는 장력을 제어한다. 이때, 제어부(490)는 보정 테이블의 데이터를 근거로 도출된 다항식에 기초하여 장력을 제어하며, 상기 보정 테이블에는 광섬유 모재(420)의 굴절률과 상기 굴절률을 보정하기 위한 장력 정보가 저장된다.
한편, 인선 열원(430)의 가열 온도가 낮아지거나 턴 풀리(470)의 인출 속도가 빨라지면 광섬유 모재(420)에 인가되는 장력 값이 높아진다. 반면, 인선 열원(430)의 가열 온도가 높아지거나 턴 풀리(470)의 인출 속도가 느려지면 광섬유 모재(420)에 인가되는 장력 값은 낮아진다. 이를 통해, 제어부(490)는 상기 인선 열원(430)의 가열 온도 및 턴 풀리(470)의 인출 속도(즉, 회전 속도)를 조절하여, 광섬유 모재(420)에 적용되는 장력을 제어한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 다중 모드 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 방법을 상세히 설명한다.
도 5는 제어부에서 장력 적용시 사용되는 다항식을 도출하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(490)는 광섬유 모재(420)가 인선되기 이전에, 상기 모재(420)의 길이 방향을 따라 분포된 굴절률을 측정한다(S501). 이어서, 제어부(490)는 턴 풀리(470) 및 인선 열원(430)를 작동시켜 다중 모드 광섬유 모재(420)로부터 광섬유를 인발하되, 상기 모재(420)의 길이 방향(즉, 굴절률 분포)을 따라 특정 장력을 적용한다(S503). 이때, 제어부(490)는 턴 풀리(470)의 회전 속도 및 인선 열원(430)의 가열 온도를 조절하여 상기 모재(420)를 인발하는 장력을 제어하고, 또한 인발중인 광섬유 모재(420)의 굴절률(즉, 인발 이전의 굴절률), 부가된 장력 및 인발된 광섬유(440)의 길이(mm)를 매핑하여 저장한다.
광섬유(440)의 인선 공정이 완료되면, 제어부(490)는 광섬유(440)의 길이 방향을 따라 굴절률 분포를 측정하여, 측정된 굴절률이 기준 굴절률과 부합되는지를 판단한다(S505). 상기 기준 굴절률은 증착시 요구되는 굴절률 프로파일일 수 있으며, 관리자에 의해 설정되어 제어부(490)에 저장된다.
기준 굴절률에 부합되면, 제어부(490)는 인발 이전 단계의 광섬유 모재(420)의 굴절률과 이 굴절률을 보정한 장력 값을 보정 테이블에 저장한다(S507). 즉, 제어부(490)는 인선된 광섬유(440)의 굴절률 분포를 길이 방향으로 측정하여 상기 굴절률이 기준 굴절률에 부합되면, 상기 길이 정보를 기초로 기 저장된 매핑 정보에서 인발 이전의 광섬유 모재(420) 굴절률 및 부가된 장력을 추출하여 보정 테이블에 저장한다.
그리고 제어부(490)는 보정 테이블의 축적된 데이터를 근거로, 인선 장력이 적용되는 다항식을 도출한다(S509).
한편, 상기 다항식을 더 정확하게 도출하기 위해, 도 5의 방법을 수차례 반복하여 보정 테이블에 축적되는 데이터 양을 증가시키는 것이 바람직하다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제어부(490)에 저장된 보정 테이블을 나타내는 도면이다.
굴절률 장력(g)
1.66 291
1.67 290
1.68 289
1.70 287
1.72 285
1.75 282
1.78 278
1.80 275
1.82 272
1.83 270
1.84 267
표 1을 참조하면, 제어부(490)는 상기 보정 테이블에 기초하여, 굴절률(α)에 따른 장력 값(Tension(g))의 변화를 산출하는 아래의 수학식 3을 도출한다.
Tension(g) = -1142.1α3 + 5717.4α2 - 9640.4α + 5763.9
α : 광섬유 모재의 굴절률
제어부(490)는 상기 수학식 3에 근거하여 인선 공정을 위한 광섬유 모재(420)의 굴절률에 따른 장력을 산출하고, 이렇게 산출된 장력이 광섬유 모재(420)에 적용될 수 있도록 턴 풀리(470)의 인출 속도(즉, 회전 속도)와 인선 열 원(430)의 가열 온도를 조절한다. 즉, 제어부(490)는 인선 공정이 시작되기 전, 광섬유 모재(420)의 길이 방향에 따른 굴절률 분포를 측정하고, 이렇게 측정된 굴절률을 상기 수학식 3에 대입하여 상기 광섬유 모재(420)의 길이 방향에 따른 보정 장력을 산출하고, 이 보정 장력이 상기 광섬유 모재(420)에 적용될 수 있도록 인선 열원(430)의 가열 온도와 턴 풀리(470)의 인출 속도를 조절한다.
한편, 제어부(490)는 턴 풀리(470)의 인출 속도는 일정하게 유지시키고 인선 열원(430)의 가열 온도만을 조절하여, 광섬유 모재(420)의 길이 방향에 따른 보정 장력을 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어부(490)는 턴 풀리(470)의 인출 속도를 일정하게 유지시키되 1.66의 굴절률을 갖는 광섬유 모재(420)를 인선할 때, 291(g)의 보정 장력을 적용하기 위해서 인선 열원(430)의 가열 온도를 2000℃로 조절한다고 하자. 이후, 제어부(490)는 상기 광섬유 모재(420)에 291(g)을 상회하는 보정 장력을 적용하기 위해서 인선 열원(430)의 가열 온도를 2000℃ 보다 낮게 제어하고, 291(g) 하회하는 보정 장력을 적용하기 위해서 인선 열원(430)의 가열 온도를 2000℃ 보다 높게 제어한다.
또한, 제어부(490)는 인선 열원(430)의 가열 온도를 일정하게 유지시키고 턴 풀리(470)의 인출 속도만을 조절하여 광섬유 모재(420)의 길이 방향에 따른 보정 장력을 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어부(490)는 인선 열원(430)의 가열 온도는 일정하게 유지시키되, 굴절률 1.66을 가진 광섬유 모재(420)의 부위를 인선할 때, 291(g)의 보정 장력을 적용하기 위해, 턴 풀리(470)의 인출 속도를 1500 M/Min으로 조절한다고 하자. 이후, 제어부(490)는 상기 광섬유 모재(420)에 291(g)를 상회하 는 보정 장력을 적용하기 위해서 턴 풀리(470)의 인출 속도를 1500 M/Min 보다 빠르게 제어하고, 291(g) 하회하는 보정 장력을 적용하기 위해서 턴 풀리(470)의 인출 속도를 1500 M/Min 보다 느리게 제어한다.
한편, 광섬유를 잡아당겨 코팅부(450) 및 경화부(460)로 진입하게 하는 역할은 턴 풀리(470)뿐만 아니라 권취기(480)에서도 수행할 수 있다. 이렇게 권취기(480)가 광섬유(440)를 인출하는 경우, 제어부(490)는 권취기(480)의 인출 속도(즉, 회전 속도)와 인선 열원(430)의 가열 온도를 조절하여 상기 보정 장력을 제어한다.
도 6은 수학식 3에 따른 보정 장력이 적용된 다중 모드 광섬유의 굴절률 변화를 나타내는 도면이다.
610은 다중 모드 광섬유 모재(420)의 굴절률 분포를 나타내고, 620은 상기 다중 모드 광섬유 모재(420)에 적용된 장력을 나타내며, 630은 상기 장력으로 인해 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포가 변화된 상태를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 인발 이전의 다중 모드 광섬유 모재의 굴절률(610) 분포가 인선 장력(620)으로 인해 보정되고, 이에 따라 최종 제작된 다중 모드 광섬유의 굴절률 분포(630)가 균일해짐을 알 수 있다.
도 7은 종래의 다중 모드 광섬유와 본 발명에 따라 제작된 다중 모드 광섬유의 대역폭 차이를 나타내는 도면으로서, 종래에 비해 인선 공정에서 굴절률이 보정된 다중 모드 광섬유의 대역폭이 더 높게 나타남을 알 수 있다.
도 8은 종래의 다중 모드 광섬유와 본 발명에 따라 제작된 다중 모드 광섬유 의 전송 품질에 대한 측정 수율을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 종래의 광섬유와 본 발명에 따른 굴절률이 보정된 다중 모드 광섬유에 10Gbit급의 전송 특성을 측정해 본 결과, 본 발명에 따른 다중 모드 광섬유의 측정 수율이 종래의 광섬유에 비해 더 높게 측정됨을 알 수 있다.
상술한 실시예를 통해서, 인선 공정 이전에 광섬유 모재(420)의 굴절률이 변형되더라도, 인선 공정에서 굴절률에 따른 보정 장력을 적용시킴으로써 최종 제작된 광섬유(440)의 굴절률은 정상적으로 보정될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제작된 다중 모드 광섬유(440)는 10Gbit급의 초고속 전송에 이용될 수 있으며, 양품률이 개선되어 광섬유 공정비를 절감시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 다중 모드 광섬유의 굴절률 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 2는 다중 모드 광섬유 제조시, 요구되는 광섬유 모재의 굴절률 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 광섬유 인선 공정시 다중 모드 광섬유에 인가되는 응력 분포를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유 모재의 굴절률을 보정하는 광섬유 인선 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 제어부에서 장력 적용시 사용되는 다항식을 도출하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 수학식 3에 따른 보정 장력이 적용된 다중 모드 광섬유의 굴절률 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 종래의 다중 모드 광섬유와 본 발명에 따라 제작된 다중 모드 광섬유의 대역폭 차이를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 다중 모드 광섬유와 본 발명에 따라 제작된 다중 모드 광섬유의 전송 품질에 대한 측정 수율을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
410 : 지지부 420 : 광섬유 모재
430 : 인선 열원 440 : 광섬유
450 : 코팅부 460 : 경화부
470 : 턴 풀리 480 : 권취기
490 : 제어부

Claims (7)

  1. 광섬유 모재의 굴절률 분포를 보정하기 위한 인선 장력을 산출하여 광섬유의 굴절률을 보정하는 방법으로서,
    (a) 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 굴절률 분포를 측정하는 단계;
    (b) 상기 광섬유 모재를 인선하면서 길이 방향에 따른 인선 장력을 측정하는 단계;
    (c) 인선된 광섬유의 길이 방향에 따른 굴절률 분포를 측정하고, 이렇게 측정된 굴절률 분포가 미리 결정된 기준 굴절률 분포에 부합되는지 여부를 확인하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 측정 굴절률 분포가 기준 굴절률 분포에 부합되는 경우, 상기 (a) 단계에서 측정된 광섬유 모재의 굴절률 분포에 대응되도록 상기 (b) 단계에서 측정된 인선 장력 정보를 저장하는 단계;
    (e) 복수의 광섬유 모재에 대해 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복함으로써 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 굴절률과 인선 장력에 대한 매칭 테이블을 생성하는 단계; 및
    (f) 상기 매칭 테이블을 이용하여 광섬유 모재의 굴절률과 인선 장력에 대한 함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 인선 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계의 함수가 아래의 수학식 4로 정의되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 인선 방법.
    ( 수학식 4 )
    Tension(g) = -1142.1α3 + 5717.4α2 -9640.4α + 5763.9
    (여기서, α : 광섬유 모재의 굴절률)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에,
    (g) 인선 공정에 투입되는 제2광섬유 모재의 길이 방향으로 분포된 굴절률을 측정하는 단계;
    (h) 상기 산출된 함수와 측정된 제2광섬유 모재의 굴절률을 이용하여 상기 제2광섬유 모재의 길이 방향에 따른 인선 장력을 연산하는 단계; 및
    (i) 상기 연산된 인선 장력을 적용하여 상기 제2광섬유 모재를 인선하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 인선 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (i) 단계에서, 상기 광섬유 모재의 가열 온도 및 인선 속도를 조절하는 것에 의해 인선 장력을 조절하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 인선 방법.
  5. 삭제
  6. 광섬유 모재로부터 인선되는 광섬유의 굴절률을 보정하는 장치로서,
    광섬유 모재를 가열하여 용융하는 인선 열원;
    광섬유 모재를 인출하는 턴 풀리(turn pulley); 및
    인선 이전의 각 광섬유 모재의 길이 방향에 따른 굴절률 분포 및 각 광섬유 모재를 인선할 때 적용한 길이 방향에 따른 인선 장력을 측정하고, 인선된 각 광섬유의 길이 방항에 따른 굴절률 분포를 측정하여 상기 굴절률 분포가 미리 결정된 기준 굴절률 분포에 부합되면 인선 이전에 측정된 해당 광섬유 모재의 굴절률 분포와 이 광섬유 모재에 적용된 장력 정보를 매칭 테이블에 저장하고, 상기 매칭 테이블을 이용하여 광섬유 모재의 굴절률과 인선 장력에 대한 함수를 산출하여, 타 광섬유 모재의 인선시 상기 함수를 토대로 보정 장력을 연산하고 상기 보정 장력에 부합되도록 상기 인선 열원의 가열온도와 상기 턴 풀리의 인출 속도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유의 굴절률을 보정하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보정 장력은 아래의 수학식 5에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 광섬유의 굴절률을 보정하는 장치.
    ( 수학식 5 )
    Tension(g) = -1142.1α3 + 5717.4α2 -9640.4α + 5763.9
    (여기서, α : 광섬유 모재의 굴절률)
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