KR20040034947A

KR20040034947A - 외부기상증착법을 이용한 광섬유 프리폼의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040034947A
Application number: KR1020020063605A
Authority: KR
Inventors: 이봉훈; 박찬용
Original assignee: 엘지전선 주식회사
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-04-29
Also published as: JP2005528318A; CN1606534A; KR100507622B1; US20050005648A1; AU2003265095A1; CN100371275C; WO2004035495A1

Abstract

본 발명에 따른 OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치는 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경변화에 따른 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 제어하여, 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 또는 외경방향으로 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법을 포함한다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치는 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경 변화에 따른 프리폼 표면 일 지점에 닿는 연소가스의 공급량을 계산하고, 상기 연속가스 공급량의 변화에 따라 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 조절하여 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 또는 외경방향으로 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법을 포함한다.

Description

외부기상증착법을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치{Method and apparatus for deposited particle control in fabrication of optical fiber preform in OVD}

본 발명은 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착입자 제어방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부기상증착법(Outside Vapor Deposition;이하 OVD)에 있어서 슈트가 모재에 증착하는 과정을 제어하여 프리폼에 발생하기 쉬운 균열, 스노우볼, 불완전 유리화를 억제하고, 나아가 소결시간을 단축할 수 있는 OVD을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 광섬유 프리폼 제조에 일반적으로 사용되고 있는 공법으로는 크게 MCVD(Modified Chemical Deposition), OVD, VAD(Vaper phase Axis Deposition), PCVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)등이 있으며, 이 중 OVD공법은 증착률이 높고 광섬유모재를 크게 만들 수 있는 장점이 있어 널리 쓰이고 있다.

상기 OVD공법을 도 1을 참조해서 설명하면, 먼저 버너(1)에서 분사된 연료가스인 H₂, CH₄등이 산소와 연소하여 SiCl₄, GeCl₄등의 염화물을 생성한다. 이 염화물은 SiO₂, GeO₂등의 슈트입자(3)로 변환되어 회전하는 모봉(2)에 증착된다. 광섬유 모재를 생성하는 주입자인 SiO₂는 전구체인 염화물 SiCl₄가 연료가스와 산소의 연소 생성물인 H₂O 와 가수분해 반응을 거쳐 만들어지거나, 1100℃ 이상의 온도에서운반기체 O₂와 직접적인 산화반응을 거쳐 약 0.1㎛ 정도 크기의 슈트로 형성되며, 그 화학반응은 다음과 같다.

SiCl₄+ 2H₂O ----> SiO₂+ 4HCl(가수분해 반응)

SiCl₄+2O₂----> SiO₂+ 2Cl₂(산화 반응)

이때, 굴절율 조절을 위해 첨가되는 GeCl₂도 상기와 같은 가수분해 및 산화 반응으로 생성되어 모봉(2)에 증착된다. 상기 슈트입자 SiO₂, GeO₂의 증착에 관한 메커니즘은 열영동현상(thermophoresis)으로 설명된다. 열영동현상이란 미세한 입자가 온도구배가 있는 기체 중에 있을 때 그 입자와 기체 분자와의 운동량 교환으로 입자가 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상을 말하며 그 수학식은 다음과 같이 알려져 있다.

상기 수학식 1에 따르면, 온도구배가 입자부착에 큰 영향을 미치는 원인임을 알 수 있다. OVD공법은 상기의 열영동현상을 이용하여 산화 및 가수분해 반응으로 생성된 슈트입자 SiO₂, GeO₂가 버너(3)에서 분출되는 고온의 가스와 같이 움직이다가 상기 모봉(2)의 주위를 지나면서 온도구배에 의해 모봉에 증착되고, 적층되도록함으로서 프리폼(4)을 형성한다.

일반적으로, 상기와 같은 공정을 진행시키기 위해서는 반응이 잘 일어나도록 연소가스로서 산소와 수소를 원활히 공급해 주어야 한다. 하지만, 종래에는 증착에 따라 외경이 커지면서 발생하는 프리폼의 표면 회전 속도 증가 및 프리폼의 체적 증가에 대응해서 프리폼의 온도가 적정한 수준을 유지하도록 충분한 열유량을 공급할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 화염 내에서 입자가 성장하는데 충분한 시간을 제공할 수 없었다. 나아가, 소결 공정에서는 입자들간의 결합으로 부피 및 길이가 20 ~30% 정도 수축하고, 외경도 10 ~30%가량 수축하는 변화가 일어나기 때문에 이러한 과정에서 발생하는 다수의 불순물 예컨대, 수산화 이온(OH-), 공기 기포 등을 제거하는 별도의 과정이 필요하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공정의 진행에 따라 버너의 위치를 이동시키면서 버너와 프리폼의 거리를 일정하게 유지시키는 방법이 미국특허 제 US4731103호에 개시되어 있다.

도 2는 버너의 화염 통과 시간에 따른 SiO₂입자의 크기를 나타낸 그래프로서 이를 참조하면, 버너에서 기체상태로 분사되는 SiCl₄가 화염 내부를 통과하면서 점점 큰 SiO₂입자로 성장함을 알 수 있다. 높은 품질의 광섬유 프리폼을 얻기 위해서는 적절한 크기의 입자가 증착되는 것이 바람직하지만, 상기 미국특허와 같이 공정의 진행에 따라 버너의 위치를 이동시키면서 버너와 프리폼의 거리를 일정하게 유지시키는 방법은 생성 입자의 크기를 제어할 수는 있지만 열유량 부족으로 인한 슈트입자 증착밀도의 불균형은 해결할 수 없다.

예컨대, 도 3a 내지 도 3d는 종래기술의 프리폼 반경 변화에 따른 증착밀도와 증착입자를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 도 3a와 같이 버너의 상하조절을 하지 않았을 경우 프리폼은 반경이 증가함에 따라 프리폼에 증착되는 입자의 크기가 점점 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 프리폼에 증착되는 슈트 증착밀도는 도 3b와 같이 반경이 증가함에 따라 낮아지게 된다. 도 3c는 프리폼의 반경이 증가함에 따라 프리폼과 버너의 거리를 일정하게 유지한 상기 특허의 결과를 나타낸 도면으로, 증착입자의 크기는 일정하지만 반경이 커질수록 프리폼의 표면이동속도가 빨라지므로 이 역시 슈트의 증착밀도는 도 3d에서 보는 바와 같이 낮아지게 된다.

도 4는 외경 증가에 따라 증착밀도가 낮아질 때의 소결 공정에 있어서, 프리폼 내부에 발생하는 반경 방향의 온도 구배 및 소결 속도 분포를 나타낸다. 소결 공정은 별도의 소결로에서 실시하기 때문에 프리폼은 표면부터 가열되기 시작한다. 따라서, 프리폼 내부의 온도를 충분히 균일하게 상승시키기 위해서는 프리폼을 낮은 온도부터 시작하여 천천히 장시간 가열하여야 하며, 이로 인해 프리폼 제조 시간이 길어지게 된다. 또한, 반경 방향으로의 밀도 감소에 의해 소결 속도는 도 4에서와 같이 프리폼 바깥쪽이 훨씬 빠르게 되며 이는 프리폼의 불완전 소결을 일으키고, 프리폼 내·외부의 수축 차이로 인한 균열 발생의 원인이 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 예로서, 프리폼 외경 증가에 따른 프리폼 표면 단위 면적당의 열유량 부족에 대해 연료가스인 수소 및 산소의 유량을 증가시켜 부족한 열유량을 보충하는 방법이 제안된 바 있다. 하지만, 열유량의 증가에 따른 화염온도의 증가는 입자 성장 및 증착 특성을 변화시키기 때문에 프리폼에 증착하는 슈트입자를 제어하는 데 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, OVD공법을 이용한 SiO₂슈트입자를 모봉에 증착시키는 과정에 있어서 프리폼 외경의 변화에 따라 프리폼의 회전속도 및 수평 이송속도, 연소가스로 사용되는 수소와 산소의 공급량, 버너와 프리폼 간의 거리를 실시간 제어하여 증착 밀도와 실리카 입자의 크기를 변화 시킴으로서, 프리폼 대형화에 따라 발생하는 균열, 스노우볼, 불완전 유리화를 억제함과 동시에, 소결 시간의 감소를 통해 프리폼 제조 시간을 단축시킬 수 있는 증착 입자 제어방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 일반적인 외부기상증착공정을 이용한 프리폼 제조 장치를 나타내는 개략도이다.

도 2는 일반적인 화염 통과시간에 따른 화염 내의 SiO₂슈트 입자크기의 성장을 나타내는 그래프이다.

도 3a 내지 도 3d는 종래 기술에 의한 반경증가에 따른 증착밀도 및 증착입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4는 종래 기술에 의한 프리폼 소결시 프리폼 내부 온도구배 및 소결속도를 나타내는 그래프이다.

도5a 내지 도 5c는 일반적인 수팅공정에서 프리폼의 표면 일 지점의 궤적속도를 나타내는 도면이다.

도 6은 일반적인 버너 열량증가에 따른 표면온도의 변화를 나타낸 도면이다.

도 7은 일반적인 프리폼 체적증가에 따른 표면온도의 변화를 나타낸 도면이다.

도 8는 본 발명에 따른 증착입자의 제어장치를 나타내는 개략도이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 증차입자의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따라 균일한 증착밀도를 가지는 프리폼의 반경변화에 따른 증착밀도 및 증착입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 11은 본 발명에 따라 균일한 증착밀도를 가지는 프리폼의 소결시 반경에 따른 프리폼의 내부 온도구배 및 소결속도를 나타내는 그래프이다.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 또 다른 실시예로 외경증가에 따라 증착밀도가 증가하는 프리폼의 반경변화에 따른 증착밀도 및 증착입자 크기의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예로 외경증가에 따라 증착밀도가 증가하는 프리폼의 소결시 반경에 따른 프리폼의 내부 온도구배 및 소결속도를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 간단한 설명>

10:모봉 11: 프리폼 20:센서

30:연료·산소 유량흐름제어기 32: 버너 40:프리폼 회전 장치

41:버너 수평 이송장치 42:버너 상하 이송장치 50:공정제어 장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치는 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경변화에 따른 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 제어하여, 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 또는 외경방향으로 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법을 포함한다.

바람직하게, OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 프리폼 회전장치, 버너 수평이송장치, 버너 상하이송장치로 증착입자를 제어하는 방법에 있어서 초기설정값인 프리폼의 외경, 회전각속도, 수평 이송속도 및 버너의 연소가스 공급량을 입력하는 단계, 상기 초기설정값의 외경, 회전각속도, 수평 이동속도를 이용하여 초기 궤적속도를 계산하는 단계, 공정 진행에 따른 외경변화를 측정하는 단계, 상기 외경변화에 따른 궤적속도를 계산하는 단계, 상기 궤적속도와 초기 궤적속도를 비교하는 단계, 비교 후 상기 궤적속도를 초기 궤적속도로 제어하기 필요한 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도를 계산하는 단계 및 상기 계산된 값을 각각의 상기 회전장치와 수평 이송장치로 전달하여 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치는 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경 변화에 따른 프리폼 표면의 일 지점에 닿는 연소가스의 공급량을 계산하고, 상기 연속가스 공급량의 변화에 따라 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 조절하여 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 또는 외경방향으로 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법을 포함한다.

바람직하게, OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 프리폼 회전장치, 버너 수평이송장치, 버너 상하이송장치로 증착입자를 제어하는 방법에 있어서 초기설정값의 프리폼의 외경, 회전각속도, 수평 이송속도 및 버너의 연소가스 공급량을 입력하는 단계, 공정 진행에 따른 외경변화를 측정하는 단계, 상기 외경변화에 따른 연소가스의 공급량을 계산하는 단계, 상기 계산된 연소가스 공급량을 유량흐름제어기로 전송하여 연소가스의 공급량을 변경하는 단계, 상기 변경된 연소가스 공급량에 따라 필요한 프리폼의 궤적속도를 계산하는 단계, 상기 궤적속도에 대응하는 프리폼의 회전속도 및 버너 수평 이송속도를 계산하는 단계 및 상기 계산된 값들을 각각 상기 회전장치와 수평 이송장치로 전달하여 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 외경변화에 관계없이 균일한 증착밀도를 가지는 프리폼 제조를 위해 프리폼의 회전속도, 수평 이송속도 및 연소가스 공급량을 동시에 조절하도록 하여 실리카 입자의 성장 메카니즘을 제어하는 방식을 사용하였다. 이때, 적용되는 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도 및 연소가스 공급량을 결정하는 방법은 하기와 같이 계산된다.

먼저, 프리폼의 회전속도 및 수평 이송속도의 제어에 대해 살펴본다. 도 5a는 OVD공법의 프리폼 제조시 프리폼(11)의 일 지점(A)에 있어서 수평 이송속도(v)와 회전각속도(ω)를 나타낸 것이다. 도 5b는 프리폼(11) 표면의 일 지점(A)이 상기 버너(32) 인근에서 회전하며 만드는 나선형 궤적을 나타내고, 도 5c는 상기 프리폼(11) 표면 일 지점(A)의 속도 벡터를 나타낸다. 즉, 나선운동하는 프리폼의 표면 일 지점의 이동속도인 궤적 속도(V)는 프리폼 반경(R)에 대해 다음의 수학식 2와 같이 주어진다.

상기 수학식 2에 있어서 프리폼의 수평 이송속도(v)와 회전각속도(ω)가 일정하다면, 프리폼(11)의 외경의 증가에 의해 프리폼 일 지점(A)의 속도는 점점 빨라지게 되며 프리폼의 체적도 반경 R의 자승에 비례하여 커지게 된다. 또한, 동일한 열유량을 상기 프리폼(11)에 가하는 경우에는 단위 표면적당 열유량이 공정초기에 비해 부족하게 되어 프리폼 일 지점(A)의 온도는 공정 진행에 따라 점점 낮아지게 된다.

단위시간당 열유량이 일정하게 고정된 경우의 공정 시작점에서의 모봉(10)의 반경을 R_o, 프리폼(11)과 버너(32)의 상대 수평이송속도를 v_o, 프리폼 회전각속도를 ω_o라고 가정한다. 그리고, 공정 중의 임의의 제어 시점 t에서 프리폼(11)의 반경을 R_t, 수평이송속도를 v_t, 회전각속도를 ω_t라고 하면, 공정 시작점부터 단위시간당 버너(32)를 지나가는 프리폼 표면의 초기 궤적속도(V_o)와 공정중 궤적속도(V_t)는 하기의 수학식 3 및 수학식 4와 같다.

상기 수학식 3, 4과 같이 버너의 열량 변화를 고려하지 않는다면, 상기 궤적속도(V_o, V_t)를 이용하여 공정 중에 외경(R)의 변화에 따라 프리폼의 회전각속도(ω) 및 수평 이송속도(v)를 제어하면 프리폼 표면의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 그러나, 외경(R) 증가에 따라 프리폼(11)의 체적은 프리폼 반경의 자승에 비례하여 증가하므로 버너(32)의 열량 증가가 없는 경우에 일정한 프리폼 표면 온도를 유지하거나 증가시키기 위해서는 공정이 진행함에 따라 프리폼 표면의 속도가 점진적으로 작아져야 한다.

따라서, 체적과 열용량이 동일하다면 프리폼 표면 일 지점(A)의 온도는 단위시간당 단위열량을 지나가는 프리폼의 면적에 의해 결정되어진다. 즉, 프리폼 표면의 온도는 다음 수학식 5와 같은 비례관계를 갖는다.

여기서 h_t는 임의의 시점 t에서의 버너 열유량을 나타내며, V_t는 각각의 공정 중 상기 수학식 4에 의해 정의된 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도이다. 상기 H(h_t)는 버너 열량(h_t)이 프리폼 온도에 미치는 영향을 나타내는 함수로서, h_t2> h_t1라면 H(h_t2) > H(h_t2)의 관계를 만족하는 단일증가 함수이다.

하지만, 프리폼의 반경 증가에 의해 프리폼 체적과 열용량은 증가하기 때문에 동일한 열량을 같은 면적에 같은 시간동안 가하여도 체적과 열용량이 작은 프리폼에 비해 표면 온도는 낮아진다. 따라서, 프리폼 표면의 온도는 프리폼 체적, 단위시간당 단위열량을 지나가는 프리폼 면적에 의해 다음 수학식 6과 같은 비례관계를 갖게 된다.

여기서 L(R_t)는 프리폼 체적에 의한 영향을 나타내며 프리폼 반경의 함수이고, R_t> R_o경우에 L(R_t) > L(R_o) 의 관계를 만족하는 단일증가 함수이다.

도 6은 프리폼 체적이 동일한 경우에 버너열량 증가에 따른 프리폼 표면온도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도면의 각 곡선은 열유량 함수 H(h_t)를 나타내며 체적이 동일할 때, 버너열량이 증가하면 프리폼의 표면온도가 증가함을 나타낸다. 또한, 프리폼의 체적이 증가할수록 표면온도가 감소함을 알 수 있다.

도 7는 열유량이 동일한 경우에 프리폼 체적 증가에 따른 프리폼 표면온도의 변화를 나타낸 그래프로서, 도면의 각 곡선은 체적 함수 L(R_t)이다. 열유량이 동일할 때 프리폼의 체적이 증가할 수록 프리폼의 표면온도가 감소함을 알 수 있으며,열유량이 증가할 수록 표면온도가 증가함을 알 수 있다.

상기 수학식 6을 이용하여 공정이 진행함에 따라 공정 초기와 동일한 프리폼 표면 온도를 유지하기 위해서는 공정 중 임의의 시점 t에서 프리폼 회전 속도 Rω_t와 프리폼 수평 이송속도 v_t로 결정되는 프리폼 표면의 궤적속도 V_t는 다음 수학식 7을 만족해야 한다.

이고, 결과적으로 임의의 시점 t에 있어서 궤적속도 V_t는 다음의 수학식 8을 만족하게 된다.

상기 보정 함수인 H(h_t)와 L(R_t)는 각각의 제품 및 공정 조건에 따라 개별적으로 구해지기 때문에 일반적인 식의 형태를 제시할 수 없으나, 하기의 값 범위를 가지는 것이 바람직하다.

그러면, 본 발명의 일 실시예로서 슈트입자가 프리폼에 균일한 증착밀도를 가지도록 상기의 수학식을 이용하여 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도를 제어하는 동작을 살펴보자.

도 8는 본 발명에 따른 프리폼 제조에 있어서 증착입자 제어장치를 나타낸 도면이다. 이를 참조하여 설명하면, 본 장치는 프리폼을 증착하기 위한 석영 재질의 모봉(10), 상기 모봉(10)에 인접하게 설치되어 프리폼(11)에 실리카입자를 증착시키기 위하여 연료가스와 산소가스를 공급하는 고온의 플라즈마 버너(32), 상기 모봉에 슈트입자들이 균일하게 증착되도록 상기 버너(32)에 인접하게 설치되어 모봉을 회전시키기 위한 프리폼 회전장치(40), 슈트입자들이 모봉(10)의 길이방향으로 균일하게 증착되도록 모봉(10) 또는 버너(32)를 수평방향으로 이동시키는 수평 이송장치(41), 상기 버너(32)를 상하방향으로 이동시켜 프리폼(11)에 증착되는 슈트입자의 크기를 조절하기 위한 버너 상하 이송장치(42), 상기 버너(32)에 공급되는 연료·산소가스의 유량을 제어하기 위한 유량흐름제어기(30), 상기 모봉에 증착되면서 반경이 증가하는 프리폼(11)의 외경을 측정하기 위한 센서(20) 및 상기 센서(20)에 의해 측정된 외경에 따라 프리폼의 회전속도, 버너의 수평 이송속도, 연소가스의 공급량 및 버너와 프리폼의 간격을 계산하고 그 값을 출력하는 공정제어장치(50)를 포함한다.

여기서, 상기 센서(20)는 발광소자와 수광소자를 프리폼의 양단부에 대향되도록 설치하여 외경 변화를 측정하도록 하며, 상기 프리폼 회전장치(40), 버너 수평이송장치(41) 및 버너 상하 이송장치(42)는 입력신호에 따라 위치를 이동시키도록 하는 스텝모터 또는 서버모터가 채용될 수 있다.

도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 프리폼 제조공정의 증착입자 제어방법을 나타내는 흐름도로서 이를 참조하여 상기 도 8의 장치들을 설명한다.

도 9a는 본 발명의 일 실시예로서, 슈트입자의 증착밀도를 외경 변화에 관계없이 균일하게 유지하기 위하여 프리폼의 회전속도와 버너의 수평 이송속도를 이용하여 궤적속도를 제어하는 것을 보여준다. 여기서, 상기 버너(32)와 프리폼(11)의 간격은 증착입자의 크기를 제어하기 위한 것으로 후술한다.

먼저, 공정제어장치(50)에 초기 설정값을 입력한다(단계 S100). 상기 초기 설정값에는 프리폼의 외경(R₀), 회전각속도(ω₀), 수평 이송속도(v₀) 및 연소가스 공급량(H₀)의 초기값이 포함된다.

초기값의 설정에 따라 상기 공정제어장치(50)는 프리폼의 회전속도(Rω₀)와 수평 이송속도(v₀)를 이용하여 초기 궤적속도(V₀)를 계산하고 저장한다(단계 S110). 초기 궤적속도(V₀)는 프리폼 표면의 일 지점이 이동하는 이송속도를 나타낸 것으로서, 이를 구하기 위해서는 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도를 상기 수학식 3에 대입하여 연산한다.

공정이 진행됨에 따라 상기 센서(20)는 프리폼(11)의 외경변화를 감지하고, 공정제어장치(50)로 현재의 외경신호를 전달한다(단계 S120).

상기 외경신호를 입력받는 공정제어장치(50)는 지속적으로 외경변화 값을 전달받고, 그에 따른 프리폼의 현재 궤적속도(V_f)를 계산한다(단계 S130). 공정이 진행됨에 따라 프리폼의 외경(R)은 점진적으로 증가하기 때문에 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도는 증가하게 되며, 결과적으로 공정 중의 프리폼 궤적속도는 증가하게 된다. 증가되는 프리폼의 궤적속도(V_f)는 상기 수학식 4을 이용하여 계산할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 외경증가에 따라 변하는 프리폼의 체적과 열유량의 보정 함수값을 대입할 수 있는 상기 수학식 8을 이용하여 현재의 궤적속도(V_f)를 계산한다.

외경 변화에 따른 공정 중의 궤적속도를 계산하면, 공정제어장치(50)는 현재의 궤적속도(V_f) 값과 초기의 궤적속도(V₀)을 비교한다(단계 S140). 예컨대, 본 발명은 슈트입자의 증착밀도를 균일하도록 하기 위한 것이므로, 균일한 증착밀도를 가지기 위해서는 프리폼의 표면온도가 일정해야 한다. 이를 위해 본 실시예에서는 프리폼의 표면온도를 일정하게 유지하기 위한 조건으로서, 외경 증가에 따라 프리폼의 궤적속도를 일정하게 유지하는 방법을 이용한다.

따라서, 공정제어장치(50)는 단계 S140의 궤적속도를 비교 후, 현재의 궤적속도(V_f)를 초기 궤적속도로 유지하기 위해 필요한 프리폼의 회전속도(Rω_f) 및 수평 이송속도(v_f)를 계산한다(단계 S150). 상기 궤적속도는 상기 수학식 3, 4 및 8과 같이 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도의 조합이므로, 두 속도를 조절하여 궤적속도를 일정하게 유지시킨다. 결과적으로, 프리폼의 궤적속도는 프리폼의 외경이 증가함에 따라 지속적으로 빨라지게 되므로 본 실시예에서는 프리폼의 회전속도와 버너의 수평 이송속도를 감속시킴으로서 궤적속도를 일정하게 유지할 수 있다.

이후 상기 공정제어장치(50)는 계산된 값에 근거하여 각 장치에 제어신호를 전달한다(단계 S160). 즉, 계산된 값 중 프리폼의 회전속도 제어값은 프리폼 회전장치(40)로, 수평 이송속도 제어값은 버너의 수평 이송장치(41)로 각각 전달되며, 각 장치는 상기 제어값에 따라 명령을 수행한다.

상기의 과정은 외경이 목표값에 이를 때까지 연속해서 실시된다.

도 9b는 본 발명의 또 다른 일 실시예로서 프리폼에 슈트입자의 증착밀도가 균일하게 유지되도록 변화하는 연소가스의 공급량에 따라 궤적속도를 제어하는 것이다. 여기서, 상기 버너와 프리폼의 간격은 증착입자의 크기를 제어하기 위한 것으로 나중에 서술한다.

이를 위해 상기 본 발명의 일 실시예와 같이 초기 설정값인 프리폼의 외경(R₀), 회전각속도(ω₀), 수평 이송속도(v₀) 및 연소가스 공급량(H₀)을 설정하고 저장한다(단계 S200).

공정이 진행됨에 따라 상기 센서(20)는 프리폼(11)의 외경변화를 감지하고, 공정제어장치(50)로 현재의 외경신호를 전달한다(단계 S210).

공정제어장치(50)는 지속적으로 외경변화 값을 전달받고, 외경값에 근거하여현재의 연소가스의 공급량(H_f)을 계산한다(단계 S220). 이때 연소가스 공급량은 프리폼의 표면에 닿는 열유량을 뜻하는 것으로, 현재 필요한 연소가스 공급량(H_f)은 프리폼의 외경(R), 프리폼 궤적속도(V₀, V_f), 프리폼의 체적 변화(L(R)), 초기 연소가스 공급량(H₀)을 상기 수학식 8에 대입하여 계산한다.

연소가스의 공급량이 계산되면 공정제어장치(50)는 상기 연소가스 공급량의 계산값을 상기 유량흐름제어기(30)에 전달하게 되며, 유량흐름제어기(30)는 공정제어장치(50)로부터 전달된 값에 따라서 연소가스 공급량을 변경하게 된다(단계 S230).

프리폼의 표면온도는 연소가스 공급량뿐만 아니라 프리폼의 궤적속도에 의해서도 변화되므로, 공정제어장치(50)는 변경된 연소가스 공급량과 프리폼 외경을 고려하여 현재 필요한 프리폼의 궤적속도(V_f)를 계산한다(단계 S240). 즉, 상기 수학식 8에 대입하여 초기 연소가스 공급량(H(h₀))과 현재 변경된 연소가스 공급량(H(h_f))의 함수값을 구하고, 현재의 프리폼 궤적속도(V_f)를 계산한다. 이때, 본 발명의 또 다른 실시예로서 현재 계산된 프로폼의 궤적속도(V_f)를 프리폼의 상기 단계 S240에서 계산된 궤적속도보다 느리게 설정하면, 프리폼에 증착하는 슈트입자의 증착밀도는 외경방향으로 증가하게 된다. 이 일 실시예를 하기의 실시예 2에 나타내었다.

다시 공정으로 돌아가면, 공정제어장치(50)는 상기 단계 S240에서 계산된 궤적속도에 대응하는 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도를 계산한다(단계 S250). 프리폼의 궤적속도는 프리폼의 회전속도와 수평 이송속도의 조합이므로, 두 속도를 상기 수학식 3 또는 4에 대입하여 외경(R) 변화에 따라 적합하게 회전속도(Rω)와 수평 이송속도(v)를 계산한다.

상기 공정제어장치(50)는 계산된 값들에 근거하여 각 장치에 제어신호를 전달한다(단계 S260). 즉, 계산된 값 중 프리폼의 회전속도 제어값은 프리폼 회전장치(40)로, 수평 이송속도 제어값은 버너의 수평 이송장치(41)로 각각 전달되며, 각 장치는 상기 제어값에 따라 명령을 수행한다.

본 발명에 따르면 상기와 같이 프리폼(11)의 회전속도(Rω) 및 수평이동속도(v)를 제어함과 동시에 프리폼(11)과 버너(32)의 간격을 제어하여 프리폼의 외경변화에 따른 입자크기를 유지한다. 이를 위해, 프리폼의 외경을 검측하고, 그에 따른 초기 프리폼과 버너의 간격을 그대로 유지하도록 상기 공정제어장치(50)를 이용하여 제어한다.

상기 제어 단계를 자세히 설명하면, 프리폼과 버너의 간격을 초기 설정값으로 설정한다. 공정이 시작되면 센서(20)를 통해 프리폼의 외경 변화를 검측하고, 검측된 값들은 공정제어장치(50)로 입력된다. 공정제어장치는 입력되는 외경변화값에 따라 초기 설정된 프리폼과 버너의 간격을 유지하는데 필요한 거리 변화값을 계산한다. 계산된 값은 버너 상하 이송장치(42)로 전달되고, 버너 상하 이송장치(42)는 입력된 거리만큼 버너(32)의 위치를 이격시키게 된다.

프리폼의 제조 공정 중에 프리폼(11)과 버너(32)의 간격을 조절하지 않게 되면 프리폼에 증착하는 슈트입자 예컨대, SiO₂의 크기는 점점 작아지게 된다. 상술한 바와 같이 산소와 적절히 반응할 경우 슈트입자의 크기는 약 0.2 ~ 0.25㎛이다. 하지만, 프리폼의 외경 증가에 따라 프리폼(11)과 버너(32)의 간격이 일정하게 유지되지 않으면 외경이 증가할 수록 프리폼에 증착되는 슈트입자의 직경은 작아지게 되며, 이는 프리폼의 증착밀도 감소로 이어진다. 그 예를 상기 도 3a 내지 도 3d에 도시하였으며, 반경증가에 따라 증착밀도 감소가 소결에 미치는 영향을 도 4에 나타내었다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제어방법에 따른 증착 밀도가 반경 방향으로 균일한 경우의 프리폼을 나타낸다. 도 10a는 본 발명에 따라 궤적속도를 유지했지만, 프리폼과 버너의 간격을 조절하지 않은 경우이다. 반경이 증가함에 따라 프리폼에 증착되는 슈트입자 크기는 점점 작아지게 되지만, 도 10b와 같이 증착밀도는 종래발명과 달리 크게 감소하지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 10c는 본 발명에 따라 궤적속도를 유지하고, 프리폼과 버너의 간격을 일정하게 조절한 상태를 나타낸다. 그 결과 도 10d와 같이 반경이 증가해도 프리폼에 증착되는 슈트입자 크기는 일정하게 유지될뿐만 아니라, 증착밀도도 거의 균일하게 유지됨을 알 수 있다.

나아가, 본 발명에 따라 외경증가에 따라 슈트입자의 증착밀도가 일정하게 유지된 경우의 프리폼 소결시 프리폼의 반경방향 온도구배 및 소결 속도는 도 11과같이 변화하게 된다. 예컨대, 프리폼의 내외부 온도구배는 외부 열원과 프리폼 크기 등에 많은 영향을 받기 때문에 증착밀도 및 입자크기를 제어해도 크게 바뀌지 않지만, 소결속도는 종래기술에 의한 도 4의 결과에 비해 좀더 균일해지게 된다.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 프리폼의 외경증가에 따라 증착밀도가 반경 방향으로 증가하도록 열유량을 증가시킨 조건을 나타낸 도면이다. 도 12a는 궤적속도를 유지했지만, 프리폼과 버너의 간격을 조절하지 않은 경우이다. 반경이 증가함에 따라 프리폼에 증착되는 슈트입자 크기는 점점 작아지게 되지만, 도 12b와 같이 열유량 증가에 따라 증착밀도는 반경이 커질수록 증가됨을 알 수 있다. 또한, 도 12c는 궤적속도를 유지하고, 프리폼과 버너의 간격을 일정하게 조절한 상태를 나타낸다. 그 결과 12d와 같이 반경이 증가하면서 프리폼에 증착되는 슈트입자 크기는 일정하게 유지되며, 열유량 증가에 의해 반경이 켜질수록 증착밀도가 증가함을 알 수 있다.

반경 증가에 따라 슈트입자의 증착밀도가 증가한 프리폼을 소결할 경우에 프리폼의 반경방향 온도구배 및 소결 속도는 도 13과 같이 변화하게 된다. 즉, 소결로의 내벽에서 발생하는 외부열원에 의해 프리폼의 내외부 온도구배는 바뀌지 않지만, 소결속도는 반경방향으로 균일해지게 된다. 따라서, 프리폼 내외부의 온도를 균일하게 하기 위해 소모되는 공정시간을 대폭 단축할 수 있으며, 균일한 소결 속도로 인하여 소결 중 균열발생 현상, 불완전 유리화 등의 단점을 극복할 수 있다.

그러면, 본 발명에 따른 OVD를 이용한 증착입자의 제어방법을 실시예를 통해살펴본다.

[실시예 1]

상기 제어방법의 실제 적용 예로서 프리폼의 직경을 30% 증가시키기 위해 버너의 열유량은 일정하게 유지시키며, 입자크기를 균일하게 하기위해 프리폼과 버너 간격은 공정중 일정하게 유지하는 경우의 공정조건을 얻을 수 있다. 즉, 공급되는 열유량에 대해 반경증가에 따른 궤적속도(V_f)를 구할 수 있으며, 이때 프리폼 회전방향 속도 R_tω_t와 수평이송 속도 v_t의 비율은 공정의 특성에 따라 적절하게 정해진다.

초기공정변수	공정변수 제어함수값	제어 공정변수
R₀	10 mm	R_t	13 mm	R_t	13 mm
v₀	50 mm/sec	L(R₀)/L(R_t)=L(10)/L(13)	0.8	v_t	40 mm/sec
ω₀	3 rad/sec	L(R₀)/L(R_t)=L(10)/L(13)	0.8	ω_t	1.84 rad/sec
V₀	58.3 mm/sec	H(h_t)/H(h₀)	1	V_t	46.64 mm/sec
h₀	1,000 J/sec	H(h_t)/H(h₀)	1
버너위치		-3 mm 수직이동

상기 실시예 1에서와 같이 초기의 공정조건을 그대로 유지한 상태로 직경을 늘릴경우, 반경증가에 따른 궤적속도를 상기 수학식 8을 이용해 연산함으로서 증착밀도가 균일한 프리폼을 제조할 수 있다. 상기 표 1에 따르면, 버너로부터 공급되는 열유량은 1,000 J/sec로 일정하지만, 궤적속도가 58.6 m/sec에서 46.64 m/sec로 변화된 것을 알 수 있다. 본 발명에 따르면 궤적속도는 일정하게 유지되어야 하지만, 실제로는 반경증가에 따라 체적도 변하기 때문에 체적의 보정값 0.8에 의해 궤적속도가 초기 궤적속도보다 감소하게 된다.

[실시예 2]

본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 실시예 1의 상태에서 다음과 같이 연료가스의 열유량을 20% 높여서 프리폼의 증착밀도를 높일 수 있다. 이때의 공정조건은 하기의 표 2와 같다.

초기공정변수	공정변수 제어함수값	제어 공정변수
R₀	10 mm	R_t	13 mm	R_t	13 mm
v₀	50 mm/sec	L(R₀)/L(R_t)=L(10)/L(13)	0.8	v_t	40 mm/sec
ω₀	3 rad/sec	L(R₀)/L(R_t)=L(10)/L(13)	0.8	ω_t	1.84 rad/sec
V₀	58.3 mm/sec	H(h_t)/H(h₀)	1.2	V_t	46.64 mm/sec
h₀	1,000 J/sec	H(h_t)/H(h₀)	1.2	h_t	1,200 J/sec
버너위치		-3 mm 수직이동

상기 실시예 1보다 공급되는 연료가스의 열유량을 20% 높임으로서 증착밀도를 균일하게 했을 경우보다 반경증가에 따른 프리폼의 증착밀도는 높아지게 된다. 예컨대, 반경증가에 따른 궤적속도를 상기 수학식 8을 이용해 구하면 실제로는 58.3 ×0.8 ×1.2 ≒ 55.97 m/sec이다. 하지만, 궤적속도를 상기 실시예 1의 경우와 같이 유지하고 열유량을 증가시킬 경우에는 프리폼의 내부보다 외부의 증착밀도를 높일 수 있으며, 그에 따라 소결공정에서 소결속도를 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 OVD를 이용한 광섬유 프리폼 제조에 있어서 증착 입자 제어방법 및 장치에 따르면, 프리폼이 성장함에 따라 입자형성 및 증착밀도를 결정하는 중요한 인자인 프리폼 회전속도, 버너의 수평이송 속도, 연소가스 열유량 등을 제어하여 증착입자 밀도를 균일하게 또는 증가시켜서 프리폼의 소결 속도를 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 증착입자의 밀도 제어와 더불어 프리폼과 버너의 간격을 조절함으로서 반경방향의 입자크기를 제어할 수 있기 때문에, 프로폼의 소결 속도 증가 외에도 소결 공정시 발생할 수 있는 불완전 소결과 균열발생을 방지할 수 있다.

Claims

OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 증착 입자 제어방법에 있어서,

프리폼의 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경변화에 따른 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 제어하여, 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 하거나 또는 외경방향으로 점점 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.
OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 증착 입자 제어방법에 있어서,

프리폼의 외경을 지속적으로 측정하고, 상기 외경 변화에 따른 프리폼 표면 일 지점에 닿는 연소가스의 공급량을 계산하고, 상기 연속가스 공급량의 변화에 따라 프리폼 표면 일 지점의 궤적속도를 조절하여 프리폼에 증착되는 슈트입자의 증착밀도가 외경에 관계없이 일정하도록 하거나 또는 외경방향으로 점점 증가하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법
OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 프리폼 회전장치, 버너 수평이송장치, 버너 상하이송장치로 증착입자를 제어하는 방법에 있어서,

초기설정값인 프리폼의 외경(R₀), 회전각속도(ω₀), 수평 이송속도(v₀) 및 버너의 연소가스 공급량(H₀)을 입력하는 단계;

상기 초기설정값의 외경, 회전각속도, 수평 이동속도를 이용하여 초기 궤적속도(V₀)를 계산하는 단계;

공정 진행에 따른 외경(R)변화를 측정하는 단계;

상기 외경변화에 따른 궤적속도(V_f)를 계산하는 단계;

상기 궤적속도(V_f)와 초기 궤적속도(V₀)를 비교하는 단계;

비교 후, 상기 궤적속도(V_f)를 초기 궤적속도(V₀)로 제어하기에 필요한 프리폼의 회전속도 및 수평 이송속도를 계산하는 단계;

상기 계산된 값을 각각의 상기 회전장치와 수평 이송장치로 전달하여 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.
제 3항에 있어서,

상기 프리폼의 외경변화에 따라 상기 프리폼과 버너의 간격은 상기 버너 상하 이송장치를 이용하여 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 궤적속도의 변화는 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.

[수학식 7]

V_t:임의점 t에서의 궤적속도 V₀:시작점의 궤적속도

ω_t:임의점 t에서의 프리폼 회전각속도 ω₀:시작점의 프리폼 회전각속도

v_t:임의점 t에서의 프리폼 수평이송속도 v₀:시작점의 프리폼 수평이송속도

R : 프리폼의 외경

H(h_t) : 열유량 함수

L(R_t) : 체적변화량 함수
OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조시 프리폼 회전장치, 버너 수평이송장치, 버너 상하이송장치로 증착입자를 제어하는 방법에 있어서,

초기설정값 프리폼의 외경(R₀), 회전각속도(ω₀), 수평 이송속도(v₀) 및 버너의 연소가스 공급량(H₀)을 입력하는 단계;

공정 진행에 따른 외경(R)변화를 측정하는 단계;

상기 외경변화에 따른 연소가스의 공급량(H_f)을 계산하는 단계;

상기 계산된 연소가스 공급량을 유량흐름제어기로 전송하여, 연소가스의 공급량을 변경하는 단계;

상기 변경된 연소가스 공급량에 따라 필요한 프리폼의 궤적속도(V_f)를 계산하는 단계;

상기 궤적속도에 대응하는 프리폼의 회전속도(Rω_f) 및 버너 수평 이송속도 (v_f)를 계산하는 단계;및

상기 계산된 값(ω_f, v_f)들을 각각 상기 회전장치와 수평 이송장치로 전달하여 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.
제 6항에 있어서,

상기 프리폼의 외경변화에 따라 상기 프리폼과 버너의 간격은 상기 버너 상하이송장치를 이용하여 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 궤적속도 및 연소가스 공급량의 변화는 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어방법.

[수학식 7]

V_t:임의점 t에서의 궤적속도 V₀:시작점의 궤적속도

ω_t:임의점 t에서의 프리폼 회전각속도 ω₀:시작점의 프리폼 회전각속도

v_t:임의점 t에서의 프리폼 수평이송속도 v₀:시작점의 프리폼 수평이송속도

R : 프리폼의 외경

H(h_t) : 열유량 함수

L(R_t) : 체적변화량 함수
OVD공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조의 증착입자 제어장치에 있어서,

프리폼을 증착하기 위한 모봉;

상기 모봉에 프리폼을 증착시키기 위한 연료가스와 산소가스를 공급하는 버너;

상기 프리폼을 회전시키기 위한 프리폼 회전장치;

상기 버너 수평 이송장치;

상기 버너에 연결되어 연료 및 산소가스의 유량을 조절하기 위한 유량흐름제어기;

상기 프리폼의 외경을 측정하기 위한 센서;및

슈트입자의 프리폼 증착밀도를 공정 중에 일정하게 유지시키거나 또는 증가하도록 하기 위해 상기 센서에 의해 측정된 외경에 따라 상기 프리폼 회전장치, 수평 이송장치 및 유량흐름제어기를 제어하는 공정제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어장치.
제 9항에 있어서,

상기 공정제어장치는 초기 설정값인 외경, 회전각속도, 수평 이송속도 및 연소가스 공급량을 입력받고, 초기 설정값에 따라 초기 궤적속도를 계산하며, 공정 중 외경변화에 따른 궤적속도를 계산한 후 초기 궤적속도와 비교하여, 궤적속도가 초기 궤적속도로 유지되도록 상기 프리폼 회전장치, 수평 이송장치에 수행명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어장치.
제 9항에 있어서,

상기 공정제어장치는 초기 설정값의 외경, 회전각속도, 수평 이송속도 및 연소가스 공급량을 입력받아 공정 중 외경변화에 따른 연소가스의 공급량을 계산하고, 상기 계산된 연소가스 공급량을 유량흐름제어기로 전송하여 연소가스의 공급량을 변경하며, 상기 변경된 연소가스 공급량에 따라 필요한 프리폼의 궤적속도의 계산 및 상기 궤적속도에 대응하는 프리폼의 회전속도 및 버너 수평 이송속도를 계산하고, 상기 계산된 값들을 각각의 회전장치와 수평 이송장치로 전달하여 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어장치.
제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 프리폼에 증착되는 슈트입자의 크기가 일정하도록 프리폼과 버너의 간격을 조절하기 위한 버너 상하이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어장치.
제 12항에 있어서,

상기 궤적속도 변화는 다음의 수학식 7을 만족하는 것을 특징으로 하는 증착입자 제어장치.

[수학식 7]

V_t:임의점 t에서의 궤적속도 V₀:시작점의 궤적속도

ω_t:임의점 t에서의 프리폼 회전각속도 ω₀:시작점의 프리폼 회전각속도

v_t:임의점 t에서의 프리폼 수평이송속도 v₀:시작점의 프리폼 수평이송속도

R : 프리폼의 외경

H(h_t) : 열유량 함수

L(R_t) : 체적변화량 함수