KR20190070094A - 생산 수율이 향상된 광섬유 모재의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설치 대상영역에 수직하게 배치되고 자전하면서 상방으로 등속 이동하는 봉 형상의 코어라드 상에, 상기 코어라드의 측방에 상향 경사지게 배치되는 코어버너로부터 생성되는 코어수트를 증착시키고, 상기 코어버너의 상부에 상향 경사지게 배치되는 클래드버너로부터 생성되는 클래드수트를 상기 코어수트 상에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 코어수트와 상기 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 1 길이에 도달하는 경우, 상기 코어버너의 가동을 중단시키고, 상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 2 길이에 도달하는 경우, 상기 클래드버너의 가동을 중단시키는 제어부를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 제조되는 광섬유 모재 중 코어수트와 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 가용영역의 길이가 증가됨에 따라 광섬유 모재의 생산 수율이 크게 향상된다.
또한, 제조되는 광섬유 모재의 가용영역의 길이 증가에 따라 동일 생산량 대비 광섬유 모재의 제조 개수를 줄일 수 있으므로 공정 시간이 크게 단축되어 에너지가 절감될 뿐 아니라, 공정 시간의 단축에 따라 공정 시 발생되는 CO2 가스의 양도 줄일 수 있으므로 환경오염에 따른 피해를 줄일 수 있게 된다.

Description

생산 수율이 향상된 광섬유 모재의 제조방법{Method for producing optical fiber preform having improved productivity yield}
본 발명은 광섬유 모재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조되는 광섬유 모재의 가용영역의 길이를 증가시킴으로써, 광섬유 모재의 생산 수율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 광섬유 모재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유는 중간재인 원기둥 형상의 코어와, 상기 코어의 주변을 둘러싸는 클래드를 포함하며, 광신호의 전송 매체로서, 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼선이 없고 도청이 어려우며, 광섬유 하나로 복수의 통신 회선들을 동시에 수용할 수 있는 이점이 있다.
상기 광섬유는 중간재인 광섬유 모재를 고온에서 가열한 후 인출함으로써 제작되며, 상술한 광섬유 모재의 제작 방법으로는 내부 화학 기상 증착방법(modified chemical vapor deposition:MCVD), 기상 축 증착방법(vapor axial deposition:VAD)방법, 외부 기상 증착방법(Outside vapor deposition:OVD) 및 플라즈마 화학 기상 증착방법(plasma chemical vapor deposition:PCVD) 등이 있다.
도 1a 및 1b는 종래 기상 축 증착 방식의 광섬유 모재 증착장치를 이용하여 코어라드 상에 광섬유 모재를 증착하는 과정을 순차적으로 도시한 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기상 축 증착 방식의 광섬유 모재 증착장치(100)는 설치 대상영역에 수직하게 배치되고 자전하면서 상방으로 등속 이동하는 봉 형상의 코어라드(110)와, 코어라드(110)의 측방에 상향 경사지게 배치되고 외부로부터 제 1 원료물질(SiCl4) 및 제 2 원료물질(GeCl4)을 공급받아 화염 내에서 반응시켜 코어라드(110)의 외주면에 증착되는 코어수트(201)(SiO2+GeO2)를 생성하는 코어버너(120)와, 코어버너(120)의 상부에 상향 경사지게 배치되고 외부로부터 제 1 원료물질(SiCl4)을 공급받아 화염 내에서 반응시켜 코어수트(201)의 외주면에 클래드 수트(202)(SiO2)를 생성하는 클래드버너(130)를 포함한다.
한편, 종래 기상 축 증착 방식의 광섬유 모재 증착장치(100)를 통해 광섬유 모재(200)가 제조되는 과정을 살펴보면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 가동되는 코어버너(120)에 의해 생성되는 코어수트(201)(SiO2+GeO2)가 코어라드(110)의 하단부 외주면에 증착되며, 미리 설정된 시간 이후 가동되는 클래드버너(130)에 의해 생성되는 클래드수트(202)(SiO2)가 코어수트(201)(SiO2+GeO2)의 외주면에 증착되어 코어라드(110)의 하방으로 광섬유 모재(200)가 성장하게 된다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 코어라드(110) 상에 증착되는 광섬유 모재(200) 중 코어수트(201)(SiO2+GeO2)와 클래드수트(202)(SiO2)의 두께가 일정하게 형성되는 광섬유 모재(200)의 가용영역의 길이(d)가 미리 설정된 길이(ds)에 도달하게 되면, 코어버너(120)와 클래드버너(130)의 가동을 중단시키고 증착 작업을 완료하게 된다.
그러나, 위와 같은 종래 기상 축 증착 방식의 경우, 설치 대상영역에 수직하게 배치되고, 자전하면서 상방으로 등속이동하는 코어라드(110) 상에 코어수트(201)(SiO2+GeO2)와 클래트수트(202)(SiO2)를 증착시킴에 따라 증착 작업이 완료된 후, 제조되는 광섬유 모재(200)의 가용영역(A)의 하부영역(L)은 클래드수트(202)(SiO2)가 내측 방향으로 하향 만곡지게 형성됨과 아울러 코어수트(201)(SiO2+GeO2)가 하방으로 돌출 형성되게 된다.
한편, 광섬유 모재(200)의 가용영역의 하부영역(L)은 클래드수트(202)(SiO2)가 내측 방향으로 하향 만곡지게 형성됨에 따라 가용영역에 비해 클래드수트(202)(SiO2)의 직경이 감소된다.
이로 인해 클래드수트(202)(SiO2)의 직경을 코어수트(201)(SiO2+GeO2)의 직경으로 나눈값이 작아지게 되며, 이는 제조되는 광섬유의 차단 파장값을 증가시키는 요인으로 작용함에 따라 사용이 불가능하게 된다.
이에 따라 광섬유 모재(200)의 가용영역의 하부영역(L) 전체가 버려지므로 제조되는 광섬유 모재(200)의 수율이 현저하게 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제조되는 광섬유 모재 중 코어수트와 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 가용영역의 길이를 증가시킬 수 있도록 한 광섬유 모재의 제조방벙을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 설치 대상영역에 수직하게 배치되고 자전하면서 상방으로 등속 이동하는 봉 형상의 코어라드 상에, 상기 코어라드의 측방에 상향 경사지게 배치되는 코어버너로부터 생성되는 코어수트를 증착시키고, 상기 코어버너의 상부에 상향 경사지게 배치되는 클래드버너로부터 생성되는 클래드수트를 상기 코어수트 상에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 코어수트와 상기 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 1 길이에 도달하면, 상기 코어버너의 가동을 중단시키고, 상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 2 길이에 도달하면, 상기 클래드버너의 가동을 중단시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 수율이 향상된 광섬유 모재의 제조방법이 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 제조되는 광섬유 모재 중 코어수트와 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 가용영역의 길이가 증가됨에 따라 광섬유 모재의 생산 수율이 크게 향상된다.
또한, 제조되는 광섬유 모재의 가용영역의 길이 증가에 따라 동일 생산량 대비 광섬유 모재의 제조 개수를 줄일 수 있으므로 공정 시간이 크게 단축되어 에너지가 절감될 뿐 아니라, 공정 시간의 단축에 따라 공정 시 발생되는 CO2 가스의 양도 줄일 수 있으므로 환경오염에 따른 피해를 줄일 수 있게 된다.
도 1a 및 1b는 종래 기상 축 증착 방식의 광섬유 모재 증착장치를 이용하여 코어라드 상에 광섬유 모재를 증착하는 과정을 순차적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법을 구현하기 위한 광섬유 모재 증착장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법의 과정을 순차적으로 도시한 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 설명에 앞서 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법을 구현하기 위한 광섬유 모재 증착장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법을 구현하기 위한 광섬유 모재 증착장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법을 구현하기 위한 광섬유 모재 증착장치(1)는 코어라드(10), 코어버너(20), 클래드버너(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
코어라드(10)는 외부로부터 공급되는 제 1 원료물질(SiCl4) 및 제 2 원료물질(GeCl4)의 화염 반응에 의해 후술하는 코어버너(20)로부터 생성되는 코어수트(51)(SiO2+GeO2)와, 외부로부터 공급되는 제 1 원료물질(SiCl4)의 화염 반응에 의해 후술하는 클래드버너(30)로부터 생성되는 클래드수트(52)(SiO2)가 증착되는 영역을 제공하는 것으로서, 봉 형상으로서 설치 대상영역에 수직하게 배치되고, 증착 작업시 자전하면서 상방으로 등속 이동하게 된다.
여기서, 코어라드(10)는 유리 또는 카본 그래파이트(carbon graphite) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
코어버너(20)는 코어라드(10)의 측방에 상향 경사지게 배치되고, 외부로부터 연료가스와 제 1 원료물질(SiCl4) 및 제 2 원료물질(GeCl4)을 제공받아 화염을 생성함과 동시에 화염 내에서 제 1 원료물질(SiCl4) 및 제 2 원료물질(GeCl4)을 반응시켜 코어수트(51)(SiO2+GeO2)를 생성하며, 생성되는 코어수트(51)(SiO2+GeO2)를 코어라드(10) 상에 증착시키는 역할을 한다.
클래드버너(30)는 코어라드(10)의 측방 중 코어버너(20)의 상부에 상향 경사지게 배치되고, 외부로부터 연료가스와 제 1 원료물질(SiCl4)을 제공받아 화염을 생성함과 동시에 화염 내에서 제 1 원료물질(SiCl4)을 반응시켜 클래드수트(52)(SiO2)를 생성하며, 생성된 클래드수트(52)(SiO2)를 코어수트(51)(SiO2+GeO2) 상에 증착시키는 역할을 한다.
위와 같은 증착 과정을 거쳐 코어라드(10)의 하방으로 중앙에 코어수트(51)(SiO2+GeO2)와 코어수트(51)(SiO2+GeO2)의 외면을 감싸도록 형성되는 클래드수트(52)(SiO2)를 포함하는 광섬유 모재(50)가 제조된다.
제어부(40)는 광섬유 모재(50)의 증착이 진행되는 과정에서 코어수트(51)(SiO2+GeO2)와 클래드수트(52)(SiO2)의 두께가 일정하게 형성되는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)를 측정하고, 측정된 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 1 길이(Ds1)에 도달하는 경우, 코어버너(20)의 가동을 중단시키고, 측정된 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 2 길이(Ds2)에 도달하는 경우, 클래드 버너(30)를 가동을 중단시키는 역할을 한다.
여기서, 제어부(40)가 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)를 측정하는 방법은, 별도의 센서를 통해 상방으로 등속 이동하는 코어라드(10)의 상승길이를 측정하고, 측정된 코어라드(10)의 상승길이에 기초하여 제조되는 광섬유 모재(50)의 총 성장길이를 산출하고, 산출된 총 성장길이로부터 가용영역의 상부에 형성되는 상부영역의 길이와 가용영역의 하부에 형성되는 하부영역의 길이를 차감함으로써 이를 측정하게 된다.
여기서, 광섬유 모재(50)의 총 성장길이, 상부영역의 길이 및 하부영역의 길이는 반복적인 제조공정을 통해 코어라드(10)의 상승길이와 매칭시켜 룩업테이블 형태로 미리 저장된 데이터이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법의 과정을 순차적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조방법의 순차적인 과정을 살펴보면, 제어부(40)에 의해 코어버너(20) 및 클래드버너(30)가 가동되어 코어버너(20)에 의해 생성되는 코어수트(51)(SiO2+GeO2)가 코어라드(10) 상에 증착되고, 클래드버너(30)에 의해 생성되는 클래드수트(52)(SiO2)가 코어수트(51)(SiO2+GeO2) 상에 증착됨에 따라 도 3a에 도시된 바와 같이, 코어수트(51)(SiO2+GeO2)와 코어수트(51)(SiO2+GeO2)를 감싸는 클래드수트(52)(SiO2)를 포함하는 광섬유 모재(50)가 코어라드(10)의 하방으로 성장하게 된다.
한편, 제어부(40)는 코어수트(51)(SiO2+GeO2)와 클래드수트(52)(SiO2)의 두께가 일정하게 형성되는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 1 길이(Ds1)에 도달하는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 코어버너(20)의 가동을 중단시켜 코어수트(51)(SiO2+GeO2)의 공급을 중단하게 된다.
이 때, 제어부(40)는 코어라드(10)를 상방으로 지속적으로 등속 이동시킴과 아울러 클래드버너(30)를 지속적으로 가동시켜 가용영역의 하부에 형성되는 광섬유 모재(50)의 하부영역(L)에 하방으로 돌출 형성된 코어수트(51)(SiO2+GeO2) 상에 클래드수트(52)(SiO2)가 지속적으로 증착되도록 한다.
그리고, 제어부(40)는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 2 길이(Ds2)에 도달하는 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 클래드버너(30)의 가동을 중단시켜 클래드수트(52)(SiO2)의 공급을 중단시킴으로써, 광섬유 모재(50)의 증착 작업을 종료하게 된다.
위와 같이, 본 발명은 제조되는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 1 길이(Ds1)에 도달하는 경우, 코어버너(20)의 가동을 중단시키고, 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 2 길이(Ds2)에 도달하는 경우, 클래드버너(30)의 가동을 중단시켜 증착 작업이 종료됨에 따라 도 3b와 비교하여 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 미리 설정된 제 2 길이(Ds2)에서 미리 설정된 제 1 길이(Ds1)를 뺀 값인 D1만큼 증가하게 되고, 가용영역의 하부에 형성되는 하부영역의 길이(L) 또한, 도 3b와 비교하여 증가한 가용영역의 길이인 D1만큼 감소하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 제조되는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이(D)가 증가됨에 따라 광섬유 모재(50)의 생산 수율이 크게 향상된다.
또한, 제조되는 광섬유 모재(50)의 가용영역의 길이 증가에 따라 동일 생산량 대비 광섬유 모재(50)의 제조 개수를 줄일 수 있으므로 공정 시간이 크게 단축되어 에너지가 절감될 뿐 아니라, 공정 시간의 단축에 따라 공정 시 발생되는 CO2 가스의 양도 줄일 수 있으므로 환경오염에 따른 피해를 줄일 수 있게 된다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 광섬유 모재 증착장치 10 : 코어라드
20 : 코어버너 30 : 클래드버너
40 : 제어부 50 : 광섬유 모재
51 : 코어수트 52 : 클래드수트

Claims (1)

  1. 설치 대상영역에 수직하게 배치되고 자전하면서 상방으로 등속 이동하는 봉 형상의 코어라드 상에, 상기 코어라드의 측방에 상향 경사지게 배치되는 코어버너로부터 생성되는 코어수트를 증착시키고, 상기 코어버너의 상부에 상향 경사지게 배치되는 클래드버너로부터 생성되는 클래드수트를 상기 코어수트 상에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 코어수트와 상기 클래드수트의 두께가 일정하게 형성되는 상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 1 길이에 도달하는 경우, 상기 코어버너의 가동을 중단시키고,
    상기 광섬유 모재의 가용영역의 길이가 미리 설정된 제 2 길이에 도달하는 경우, 상기 클래드버너의 가동을 중단시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 수율이 향상된 광섬유 모재의 제조방법.
KR1020170170591A 2017-12-12 2017-12-12 생산 수율이 향상된 광섬유 모재의 제조방법 KR20190070094A (ko)

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