KR20060130845A - 수정화학기상 증착을 이용한 광섬유 모재의 제조 방법 및이를 위한 장치 - Google Patents

수정화학기상 증착을 이용한 광섬유 모재의 제조 방법 및이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석영튜브의 구경제어가 가능한 수정화학기상증착법(MCVD)을 이용하여 균일하고 광특성이 우수한 대구경 광섬유 모재를 제조하는 방법 및 그에 따른 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광섬유 모재의 제조 방법은, 석영튜브의 내경변화에 따른 증착 불균일을 방지하도록 석영 튜브 내부에 압력을 가하여 석영 튜브 내경을 목표하는 크기로 유지한다. 또한, 본 발명에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조장치는, 석영튜브가 결속된 선반몸체와, 선반몸체에 연결되어 석영튜브 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급수단 및 가스공급로에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 가압수단을 포함한다.
대구경 광섬유 모재, 수정화학기상증착법(MCVD), 외경, 내경

Description

수정화학기상 증착을 이용한 광섬유 모재의 제조 방법 및 이를 위한 장치{Method for manufacturing a preform by MCVD and apparatus thereof}
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 아니된다.
도 1은 통상적인 MCVD공법에 따라 수행되는 클래드/코어 증착공정의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재의 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술 및 본 발명의 광섬유 모재 제조방법에 의한 증착공정시, 단위면적당 전체유량의 변화를 비교한 그래프.
도 4는 종래 기술 및 본 발명의 광섬유 모재 제조방법에 의한 증착공정시, 단위면적당 헬륨유량의 변화를 비교한 그래프.
도 5는 종래 기술 및 본 발명의 광섬유 모재 제조방법에 의한 증착공정시, 단위면적당 산소유량의 변화를 비교한 그래프.
본 발명은 광섬유 모재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수정화학기상증착법(Modified Chemical Vaper Deposition; MCVD)을 이용하여 증착 초기와 증착후기의 공정 균일성을 유지하고 불량을 저감할 수 있는 광섬유 모재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유 모재를 제조하기 위한 방법으로는, 크게 외부증착법과 내부증착법 두 가지로 나눌 수가 있다. 외부증착법은 다시 VAD(Vapour Phase Axial Deposition)법과 OVD(Outside Vapour Deposition)법으로 나뉘고, 내부증착법은 수정화학기상증착법(MCVD;Modified Chemical Vapour Deposition)이 대표적이다.
수정화학기상증착법은 중공상의 튜브 내부에 반응기체와 함께 캐리어 가스를 주입하고, 열원을 이용하여 모재를 가열하여 모재 내부에서 열산화 반응으로 인한 증착이 레이어 단위로 반복적으로 이루어지도록 하여 클래드 및 코어를 형성시키는 광섬유 모재 제조 공법이다.
도 1에는 MCVD공법의 주요 공정인 클래드/코어의 증착공정이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, MCVD 공법은 회전하는 석영튜브(10) 내부로 SiCl4, GeCl4, PoCl3 등의 원료가스(실선화살표 참조)를 산소와 함께 투입함과 아울러, 열영동(Thermophoresis)에 의해 튜브 내벽에 반응물(수트)이 증착되도록 석영튜브(10)의 길이방향(축방향)을 따라 열원(13)을 반복적으로 왕복이송시키면서 석영튜브(10)를 가열하여 클래드와 코어의 증착층(11)을 형성하는 방식으로 증착공정이 진행된다. 여기서, 수트가 생성되는 반응을 반응식으로 나타내면 다음과 같다.
SiCl4(g) + O2(g) → SiO2(s) + 2Cl2(g)
GeCl4(g) + O2(g) → GeO2(s) + 2Cl2(g)
여기서, 상기 원료가스의 반응에 따라 생성되는 SiO2입자는 클래드 및 코어의 직경을 결정하게 되며, GeO2입자는 굴절률을 조절하게 된다.
증착공정에 있어서, 석영튜브(10) 내에 투입되어 흐르는 원료가스는 가열되어 열원(13) 근처에 이르러 반응온도에 도달하고, 이때 열산화 반응으로 인하여 상대적으로 온도가 낮은 열원(13) 전방의 튜브 내벽에는 미세한 실리카 입자층(12)이 생성되고, 이것이 소결되어 코어/클래드의 증착층(11)을 형성하게 된다. 열원(13)이 석영튜브(10) 전체를 한번 이송함에 따라 한층의 입자증착층을 얻게 되는데, 이러한 과정을 수십번 반복하면서 각 층에 대하여 원하는 굴절률 분포를 갖도록 원료가스의 조성을 변화시키면 석영튜브(10) 내에 클래드 및 코어의 증착층(11)을 순차적으로 형성할 수 있다.
여기서, 수정화학기상증착 공법에서 입자가 증착되는 구동력은 열영동력에 의한 것으로, 열영동력이란, 온도가 낮아지는 방향으로 입자의 순이동을 발생시키는 힘을 말한다.(J. Colloid Interface Sci. 69, 138~147, 1970.) 이러한 열영동력에 의한 입자 증착은 원료가스의 흐름이 라미나 유동을 가질 때 가장 효율적인 것으로 알려져 있으며, 입자의 증착 효율은 입자가 형성되기 시작하는 온도와, 원료 가스가 증착되는 튜브내벽의 평형온도 사이의 관계로 구할 수 있다. 이 관계를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
증착효율 = 0.8 x (1-Te/Trxn)
여기서, Te는 튜브내벽과 반응가스가 열적으로 균형을 이루는 온도이고, Trxn은 투입되는 반응가스의 반응 온도이다.
광섬유 모재의 주된 원료인 실리콘 테트라 클로라이드(SiCl4)의 경우 1300℃ 이상에서 빠르게 산화되며 이 증착된 입자들을 유리화시키기 위해서는 1850℃ 이상의 온도가 필요하다. 이와 같이 고온에서 입자와 튜브간의 온도차이를 이용하는 경우, 가스 흐름 속도와 가스의 가열정도에 따라서 원료가스 입자들의 증착 균일도와 증착효율이 결정된다. 원료가스 입자들이 완전히 가열되기 위해서는 열적거리가 적절해야 하며, 이 열적거리는 전체 원료가스의 흐름과 원료가스의 열적 확산도에 따라 결정된다.
만약, 원료가스의 흐름 속도가 너무 높아 1300℃보다 낮은 온도에서 가열될 경우, 불완전 반응에 의해 증착효율이 감소된다. 즉, 사용되는 석영튜브가 증착이 진행됨에 따라 두께가 두꺼워지면 열원에서 공급되는 열이 충분히 석영튜브 내부로 전달되지 않아 불완전 반응 및 유리화에 의한 버블이 발생한다.
따라서 증착공정시, 석영튜브의 두께를 일정수준 이하로 유지하는 것이 중요하다. 그러므로, 수정화학기상증착(MCVD) 공법에서 균일한 광섬유 모재를 얻기 위해서는, 최적화된 석영튜브의 크기(내경, 외경 및 두께), 가스 흐름의 속도, 온도 등이 매층마다 동일한 조건으로 유지되어야 한다.
지금까지 수정화학기상증착 공법에서 균일한 입자의 증착조건을 유지하기 위하여 다양한 방법이 제안되었는데, 그 방법으로는 길이방향으로 석영 튜브 중심선에 레이저를 조사하거나(Morse et al., 1986, J. Lightwave Tech., 4, 151-155), 석영튜브 안에 고온의 봉을 삽입하는 방법(US. Pat. No. 4,263,032) 및 석영 튜브 외부에 카메라(CCD camera)를 설치하고 외경을 측정함으로써, 외경을 원하는 크기로 제어하는 방법 등이 알려져 있다.
그러나 최근, 광섬유 모재가 대형화 됨에 따라(특히, 멀티모드 광섬유 모재) 증착초기와 증착후기의 가스유동이 변화되어 석영 튜브 내경 및 외경에 불균일이 발생할 가능성이 높아졌다. 즉, 증착이 진행됨에 따라 입자 증착에 의하여 석영 튜브의 내경은 점점 작아지고, 가스흐름을 일정하게 유지하면 유속이 증가하여 불균일 구간이 생긴다. 또한, 상기한 현상이 심할 경우 가스 흐름의 전단응력(shear stress)에 의해 입자층의 퇴화로 인한 미세 버블이 발생할 수 있고 멀티모드의 경우 증착 불균일로 인하여 굴절률의 변형이 초래되고 고품질의 대역폭을 얻을 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 석영 튜브의 내경을 일정하게 유지함으로써, 대구경 광섬유 모재 제조시 증착 초기 및 증착 후이의 균일성을 유지할 수 있는 대구경 광섬유 모재의 제조방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 증착 공정중에 석영튜브의 내경이 일정하게 유지되는 증착방법을 이용하여 균일하고 우수한 광특성을 갖는 광섬유 모재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 광섬유 모재 제조방법은, 수정화학기상증착(MCVD)공법에 따라, 석영튜브 내부로 SiCl4, GeCl4 및 POCl3 을 포함하는 원료가스를 산소와 함께 투입함과 더불어 석영튜브의 길이방향으로 열원을 이동시켜 클래드/코어를 증착하는 공정을 포함하는 제조방법에 있어서, 상기 석영튜브의 내경 변화에 따른 증착 불균일을 방지하기 위하여 불활성 가스를 석영 튜브 내부로 주입하여 가압함으로써 석영 튜브의 내경을 목표하는 크기로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유 모재 제조 방법은, 예컨대 20~120rpm 정도의 속도로 회전하는 모재 석영튜브 내부로 SiCl4, GeCl4, POCl3 등의 원료가스를 산소와 함께 투입하고, 이와 더불어 상기 석영튜브의 길이방향을 따라 산소/수소 버너나 퍼니스, 플라즈마 토치에 해당하는 열원을 왕복이송시키면서 석영튜브의 외부를 가열하여 반복적으로 증착처리를 수행하는 과정을 거친다.
특히, 석영튜브 내부로 원료가스를 투입하는 공정에 있어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법은, 석영 튜브 내부에 증착이 진행됨에 따라 증착 초기로부터 증착 후반으로 가면서 석영 튜브 내경이 기하급수적으로 작아 지게 되므로, 이러한 내경의 변화를 방지하기 위하여 증착 공정 동안 내경은 일정하게 유지되고 외경은 점차적으로 증가하도록 불활성 가스를 주입하여 가압하는 방법을 이용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 모재의 제조장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 광섬유 모재의 제조장치는, 석영튜브가 결속된 선반몸체(100)와, 선반몸체(100)에 연결되어 석영튜브 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급수단(200) 및 가스공급로(210)에 연결되어 압력을 측정하고 석영튜브 내부로 불활성 가스를 공급하는 가압 수단(300)를 포함한다.
선반몸체(100)는 석영튜브(120), 석영튜브(120)의 양단부가 결속된 척(110) 및 석영튜브(120)의 길이방향으로 이동되는 열원(130)을 구비한다.
선반몸체(100)는 종래 기술과 유사한 것으로, 석영튜브(120) 내부로 SiCl4, GeCl4, POCl3 등의 반응가스가 O2 및 He과 함께 주입되며, 석영튜브(120)의 내벽면에 실리카 입자를 증착시키기 위해서 석영튜브(120)는 열원(130)에 의해 가열된다. 여기서, O2 는 캐리어 가스(carrier gas)로 사용되고, He은 반응가스들의 열적상태를 균일하게 하는 분위기 가스 및 반응 후 잔류하는 부산물 제거를 위한 플로우 가스(flow gas)로 사용된다. 이때, 열원(130)은 석영튜브(120)의 양단부 사이를 석영튜브(120)와 일정한 간격을 두고 이동하게 된다.
반응가스 공급수단(200)은, 선반몸체(100)에 연결되어 석영튜브(120) 내부로 반응가스를 공급하고, 이때, 반응가스가 석영튜브(120) 내부로 공급되도록 석영튜브(120)와 연통되는 가스공급로(210)를 더 구비한다.
반응가스 공급수단(200)으로부터 석영튜브(120) 내부로 공급되는 반응가스로는 SiCl4, GeCl4, POCl3 등의 기체가 있으며, 이러한 반응가스가 통과하는 가스공급로(210)의 재질은 스테인레스 스틸이 바람직하다.
가압 수단(300)은 석영튜브(120) 내부의 압력을 간접적으로 측정하고 그에 따라 석영튜브 내부를 가압하기 위한 수단으로서, 가스공급로(210)와 연통되도록 T자형으로 설치되는 산소가스 공급로(320)와 대기압만큼 공급되는 가스, 예컨대 산소와 반응가스의 압력차를 측정하는 압력측정수단(310) 및 측정된 석영튜브 내부의 압력에 따라 석영튜브 내부의 압력을 조절하는 질량유량계(MFC;Mass Flow Controller)(330)를 구비한다.
부가적으로, 본 실시예의 제조장치는, 증착이 진행되는 동안 석영튜브의 내경을 측정하는 튜브내경 측정수단(400)을 더 구비한다.
석영튜브(120) 내부의 압력을 측정하기 위해서는 어떤 설비나 압력 게이지를 석영튜브 내부로 삽입해야 하는데, 이렇게 하는 방법은 여러가지 문제점이 있으므로 간접적으로 석영튜브(120) 내부의 압력을 측정할 수 있도록 석영튜브(120) 외부에 압력측정 수단(310)을 설치한다.
본 발명에서, 석영튜브의 압력을 간접적으로 측정하기 때문에 실제 석영튜브의 압력과는 미세한 차이가 있을 수 있음은 물론이다. 그러나 이러한 차이는 반복적인 실험을 통한 실험데이터를 사용하여 최소화 한다.
반응가스가 공급되는 가스공급로(210)에 T자형으로 연결된 산소가스 공급로(320)가 연결되고 산소가스 공급로(320)의 끝단에는 압력을 측정할 수 있는 압력측정 수단(310)을 구비한다. 이때, 사용되는 압력측정 수단(310)은 유량의 변화에 따른 막의 흔들림을 감지하는 다이아프램(diaphram) 형태의 압력게이지가 바람직하다. 압력게이지의 내부는 배관의 내부와 연통되어 있어 기준이 되는 압력에 대해 상대적으로 변화되는 압력이 격막을 변화시켜 압력이 측정된다. 압력측정 수단(310)에서 석영튜브 내부의 압력이 측정되면, 그에 따라 석영튜브의 후단에 마련된 질량유량계(330)로부터 불활성 가스가 공급되어 석영튜브 내부의 압력을 조절한다.
또한, 가압수단(300)에 의해 석영튜브 내부의 압력을 제어하려면, 먼저 석영튜브 내경을 측정할 수 있는 튜브내경 측정수단(400)이 필요한데, 이에 간접적인 측정수단과 직접적인 측정수단이 있다.
간접적인 튜브내경 측정수단으로는, 목표하는 석영튜브 내경의 크기를 결정하고 동시에, 증착하고자 하는 증착층의 두께만큼 증가하는 석영튜브 외경의 크기를 결정하여 증착이 진행됨에 따라 실제 석영튜브의 외경을 레이저 또는 CCD카메라를 이용하여 측정하는 장치를 예로 들 수 있다. 즉, 실제 석영튜브 외경을 측정함으로써 간접적으로 석영튜브 내경을 측정하는 수단이다.
직접적인 튜브내경 측정수단으로는, 본 출원인에 의해 2005년 1월 13일자로 출원된 특허출원 제 2005-0003422호에 기재된 장치를 예로 들 수 있다. 즉, 이 장치에 의하면, 단면 직선상의 광빔을 투명한 튜브의 길이방향에 수직한 단면에 대하여 소정 각도로 기울여서 조사하면, 튜명한 튜브에 의해 단면 직선상의 광빔이 가려져서 형성되는 광빔 패턴과, 투명한 튜브를 통과하는 광빔이 튜브에 의해 굴절되어 형성되는 광빔 패턴이 형성된다. 이렇게 획득된 광빔의 패턴중 튜브에 의해 가려진 광빔 패턴으로부터 외경정보를 추출하고, 튜브에 의해 굴절되어 형성된 광빔 패턴으로부터 내경정보를 추출하여 연산함으로써 외경과 내경을 직접 얻는다.
여기서, 본 발명의 보다 근본적인 특징은 압력측정수단을 포함한 가압수단에 있고 튜브내경 측정수단은 부가적으로 포함할 수 있는 구성이므로 튜브내경 측정수단에 대한 상세한 설명은 생략한다. 요컨대, 튜브내경 측정수단은 직접 방식이든 간접 방식이든 불문하고, 기존에 알려진 수단을 본 발명에 부가적으로 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조방법은, 예컨대 20 ~ 120rpm 정도의 속도로 회전하는 모재 석영튜브 내부로 SiCl4, GeCl4, POCl3 등의 반응가스를 산소와 함께 투입하고, 이와 더불어 석영튜브(120)의 길이방향을 따라 열원(130)을 왕복이송시키면서 석영튜브(120)의 외부를 가열하여 반복적으로 증착처리를 수행한다.
특히, 석영튜브(120) 내부로 원료가스를 투입하는 공정에 있어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대구경 광섬유 모재의 제조방법은 석영튜브(120)의 내부의 압력을 목표 수준으로 제어하여, 내경의 변화없이 외경을 점차적으로 늘어나게 한다.
본 실시예에서는, 석영튜브 내경 측정수단(400)으로 간접적인 측정수단을 이용한다. 먼저, 목표하는 석영튜브의 내경을 결정하고, 석영튜브의 내경을 증착 공정이 진행됨에 따라 일정하게 유지하기 위해, 석영튜브 내부에 증착되는 증착 두께 만큼 석영튜브의 외경은 증가한다. 따라서, 목표하는 석영튜브의 외경이 동시에 결정되고 증착공정시, 실제 석영튜브의 외경을 레이저 또는 CCD 카메라를 이용하여 측정한다.
다음으로, 측정되는 실제 석영튜브의 외경을 목표하는 석영튜브의 외경과 비교하면서, 석영튜브 내부의 압력을 적절하게 조절한다.
석영튜브 내부의 압력을 목표수준으로 조절하는 방법은, 먼저, 가스공급로(210)를 통해 반응가스가 석영튜브(120) 내부로 공급될때, 동시에 다이아프램 형태 의 압력측정수단(310)에 산소를 공급한다. 공급된 산소가스는 산소가스 공급로(320)를 통과하여 가스 공급로(210)의 반응가스와 만나게 되고, 석영튜브(120) 내부로 공급되는 반응가스의 유량이 변하면 그 변화는 산소 가스를 통해 압력측정수단(310)에 전달된다.
상술한 바와 같이, 석영튜브(120) 내부의 압력은 석영튜브(120)에 공급되는 반응가스의 유량 변화를 감지함으로써 간접적으로 측정되고, 이러한 압력은 수학식 1과 같이 표현된다.
[수학식 1]
P[mmWC] = P2 - P1
여기서, P는 압력측정수단(310)에서 측정되는 압력이고, P2는 가스공급로(210)와 산소가스 공급로(320)의 연결지점에서의 압력이며, 그리고 P1은 공급되는 질소의 압력으로 대기압과 같다.
압력측정수단(310)에서 측정되는 압력(P)을 이용하여 석영튜브(120) 내부의 압력을 목표수준으로 제어하기 위해 질량유량계(330)로부터 질소가스를 석영튜브 내부로 공급하여 석영튜브(120) 내경의 변화를 방지함으로써 증착초기에서부터 증착후기까지 증착 공정이 이루어지는 동안 증착조건을 실질적으로 일정하게 유지한다.
한편, 본 발명의 보다 구체적인 실시예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상게하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있다. 단지, 다음의 실시예 는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.
본 발명에 의한 광섬유 모재 제조방법의 실시예는 다음과 같다.
<실시예 1>
외경 34mm, 내경 27mm의 석영튜브를 사용하여 광섬유 모재를 제조할 경우 종래의 방법과 같이 석영튜브의 외경을 34mm로 고정시키고, 증착 공정이 진행됨에 따라 석영튜브 내부에 반응가스들이 증착되면서 석영튜브의 내경은 초기의 27mm보다 줄어들어 최종적인 석영튜브의 두께는 11.5mm 가 되었다.
그러나, 외경 34mm, 내경 27mm의 석영튜브를 사용하여 광섬유 모재를 제조할 경우, 본 발명과 같이 석영튜브의 내경을 고정시키고, 증착 공정이 진행됨에 따라 석영튜브 내부에 증착되는 두께만큼 석영튜브의 외경을 증가시켰더니 최종적인 석영튜브의 두께는 9mm내외가 되었다. 즉, 본 발명과 같이 광섬유 모재를 제조하면, 증착이 진행됨에 따라 석영튜브의 두께가 크게 증가하지 않고 일정수준을 유지하므로 불완전 반응으로 인해 증착품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
<실시예 2>
외경 39mm, 내경 33mm의 석영튜브를 사용하여 광섬유 모재를 제조할 경우 종래의 방법과 같이 석영튜브의 외경을 고정시키는 방법과, 본 발명과 같이 석영튜브의 내경을 고정시키는 방법을 사용하여 광섬유 모재 제조시 중요인자인, 전체 가스흐름, 전체 가스흐름에서 헬륨의 비율, 그리고 단위면적당 산소유량의 변화를 각각 도 3 내지 도 5에 도시하였다.
도 3 내지 도 5의 횡축은 정규화된 증착층수를 나타낸다. 즉, 증착이 진행됨에 따라 증가하는 증착층의 두께를 증착이 완료된 상태의 전체두께로 나누어 표시한 것이다. 따라서, 증착이 진행됨에 따라 이 값은 증가하고 증착이 완료되면 1이 된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 종래의 방법과 같이 광섬유 모재를 제조할 경우, 증착 초기에서 증착 후기로 진행됨에 따라 전체 가스유량, 전체 가스흐름에서 헬륨의 비율, 그리고 단위면적당 산소유량은 심하게 변화되는 반면, 본 발명과 같이 광섬유 모재를 제조할 경우, 증착 초기에서 증착 후기로 진행됨에 따라 전체 가스유량, 전체 가스유량에서 헬륨의 비율 및 단위면적당 산소유량의 변화가 거의 없이 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 즉, 석영 튜브의 내경을 일정하게 유지하고 광섬유 모재를 제조하면 증착초기와 증착후기의 광섬유 모재 제조시, 증착조건의 변화가 거의 없어, 설계시 예상하던대로 광섬유 모재를 제조할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면 석영 튜브의 내경을 일정하게 유지하여 증착이 진행됨에 따라 발생할 수 있는 증착조건의 변화를 최소화 할 수 있다. 즉, 증착층에 따른 입자의 유속을 일정하게 유지할 수 있으며, 또한 증착층에 따른 유속 변화로 인한 불 균일 구간을 최소화 할 수 있다.
또한, 증착 초반과 후반의 광섬유 모재의 제조조건을 일정하게 유지함으로써 코어의 굴절률이 매층마다 일정하게 유지되어 굴절률 프로파일 제어가 용이하므로, 원하는 특성의 10기가 전송용 광섬유 모재를 얻을 수 있다.
또한, 석영 튜브의 내경을 일정하게 유지할 경우 동일 증착량 대비 외경을 일정하게 유지하는 것에 비해 튜브 두께의 증가는 30%정도 작다. 이러한 장점으로 인하여 광섬유 모재를 더 크게 만들기 위해 석영 튜브를 선정할 경우 선택의 폭이 넓어지고 일단 선택되어진 튜브를 이용하여 2배 정도의 큰 광섬유 모재 제조가 가능하므로, 대구경 광섬유 모재 제조시 수반되는 설비의 변경이나 자재 등의 변형을 최소화 시킬 수 있어 설비 투자비등의 절감을 기대할 수 있다.

Claims (5)

  1. 수정화학기상증착(MCVD) 공법에 따라, 석영튜브 내부로 원료가스를 산소와 함께 투입함과 더불어 석영튜브의 길이방향으로 열원을 이동시켜 클래드/코어를 증착하는 공정을 포함하는 광섬유 모재 제조방법에 있어서,
    상기 석영튜브의 내경변화에 따른 증착 불균일을 방지하도록, 상기 증착공정 중에 석영 튜브 내부에 압력을 가하여 상기 석영튜브의 내경을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 석영튜브의 내경을 일정하게 유지하는 방법은, 불활성 가스를 상기 석영튜브의 내부로 주입하여 가압하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 주입량은, 상기 증착공정 중에 상기 석영튜브 내부의 압력과 대기압과의 압력차를 측정하여 결정하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조방법.
  4. 수정화학기상증착 공법에 따라 석영튜브 내부에 클래드/코어를 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 장치에 있어서,
    석영튜브가 결속된 선반몸체;
    상기 선반몸체에 연결되어 가스공급로를 통하여 상기 석영튜브 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급수단; 및
    상기 가스공급로에 연결되어 불활성 가스를 공급함으로써 상기 석영튜브 내부에 압력을 가하여 상기 증착이 진행되는 동안 상기 석영튜브의 내경을 일정하게 유지하는 가압수단;을 포함하는 광섬유 모재의 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가압수단은,
    상기 가스공급로와 연통되는 산소 가스 공급로;
    상기 증착이 진행되는 동안 상기 석영튜브 내부의 압력을 측정하는 압력측정수단; 및
    상기 증착이 진행되는 동안 상기 석영튜브의 내경을 측정하는 내경측정 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재의 제조장치.
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