KR100782475B1 - 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 모재 - Google Patents
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Abstract
Description
더욱 상세하게는 코아용 수우트 퇴적체 중심에 게르마늄(GeCl4)를 도핑한 것과 도핑하지 않은 것 주위에 공기홀(air-hole : 공기가 유통되는 홀로 이하 “공기홀” 이라 함)을 2개 내지 6개를 순차 배열하여 약 200mm 길이로 천공하고 공기홀 안에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑(dopping)된 로드(rod)를 삽입하여 분산조절을 자유롭게 함으로써, 순수 실리카(pure silica)를 적용하여 광섬유를 길게 생산할 수 있는 분산 조절이 자유로운 광섬유용 모재의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정의 중간에 상기 유리화된 코아용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코어 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정과; 상기 천공되어진 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 1층 내지 3 층에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 공정; 상기 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정이 추가되어, 공기홀에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 광섬유로 인출하는 공정을 포함하여 구성하고, 굴절율이 0.1-5.0%이고, D/d 가 1.0-10.0 사이에 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+이산화게르마늄(GeO2)+금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정과; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4)가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 필요에 따라서는 코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정을 거치고, 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 광섬유로 인출하는 드로잉 공정으로 구성되는 통상의 VAD 공법에 의해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,
상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정 후에 유리화된 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 상기의 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하는 공정; 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체에 길이방향으로 특정크기와 개수로 공기홀을 천공하는 공정; 경우에 따라서는, 표면 가공한 코아용 수우트 퇴적체를 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정; 상기 천공되어진 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 1층 내지 3 층에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 공정; 삽입된 클래드용 유리봉을 설계된 외경으로 연신하는 공정이 더 추가되어, 공기 홀에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 광섬유용 모재를 만들고 가늘게 광섬유를 뽑아내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기홀에 삽입되는 로드에 첨가되는 플루오라이드(fluoride), 비스무스(bismuth), 알루미늄, 보론(Br), 이터븀(Yb), 세슘(Se)의 농도는 각각 1 - 20 몰%인 것이 바람직하다.
도 2에서 D는 클래드의 직경이고, d는 코아의 직경이다. 본 발명에서 공기홀(3)의 직경도 코아(5)의 직경의 범주로 간주한다. 따라서, 도면과 같이 d는 공기홀의 직경을 포함한 코아의 직경이다. 본 발명의 실시예에서 D/d(클래드 직경/코아의 직경)비는 1.0 ∼ 10.0 범위인 것이 바람직하다.
상기 공기홀에 삽입되는 유리막대(로드)에 도핑하는 금속으로는 어븀(Er)이 첨가된 로드 및 플루오라이드(fluoride), 비스무스(bismuth), 알루미늄, 보론(Br), 이터븀(Yb), 세슘(Se)중에서 선택된 금속으로 도핑된 로드인 것을 특징으로 한다.
상기 공기홀에 삽입되는 로드에 첨가되는 플루오라이드(fluoride), 비스무스(bismuth), 알루미늄, 보론(Br), 이터븀(Yb), 세슘(Se)의 농도는 각각 1 - 20 몰%인 것이 바람직하다.
특히, 3차 층에는 8~24개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 18도 ~ 180도의 범위로 하면서 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한다.
본 발명의 실시예로 상기 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 1차 층에는 2~6개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 2차 층에는 4~12개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 3차 층에는 8~24개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 18도 ~ 180도의 범위로 하면서 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또, 다른 실시예로 상기 유리화된 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 일정한 배열로 공기홀로 가공하는 공정에서 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고 1차 층에는 8개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 7~10mm이고 2차 층에는 16개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 7~20mm이고 3차 층에는 36개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 10도의 범위로 하면서 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고, 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하여 8각형 구조가 되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 유리화된 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 일정한 배열로 공기홀을 천공하는 공정에서 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 경우, 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고 1차 층에는 8개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 7~10mm이고 2차 층에는 16개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 7~20mm이고 3차 층에는 36개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 10도의 범위로 하면서 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고, 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하여 8각형 구조가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래의 VAD공법에 의해 굴절율이 0.1-5.0%이고, D/d(클래드 직경 /코아의 직경)가 1.0-10.0 사이에 있는 광섬유 모재를 제조하는 방법을 개량한 것이다.
상기 유리화된 코아용 수우트 퇴적체에 길이방향으로 특정크기와 개수로 공기홀을 천공하는 공정에서 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 2차 층에는 4~12개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 3차 층에는 8~24개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 18도 ~ 180도의 범위로 하면서 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 유리화된 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 일정한 배열로 공기홀로 가공하는 공정에서 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고 1차 층에는 8개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 7~10mm이고 2차 층에는 16개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 7~20mm이고 3차 층에는 36개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 10도의 범위로 하면서 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고, 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하여 8각형 구조가 되는 것을 특징으로 한다.
Claims (25)
- 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+ 이산화게르마늄(GeO2)+금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정과; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4)가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 필요에 따라서는 코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정을 거치고, 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 광섬유로 인출하는 드로잉 공정으로 구성되는 통상의 VAD 공법에 의해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,상기 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정의 중간에 상기 유리화된 코아용 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 코어 주위에 일정한 배열로 천공하는 공정과; 상기 천공되어진 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 1층 내지 3 층에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 공정; 상기 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정이 추가되어, 공기홀에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 광섬유로 인출하는 공정을 포함하여 구성하고, 굴절율이 0.1-5.0%이고, D/d 가 1.0-10.0 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 유리원료를 화염 가수분해 반응시켜 코아에는 이산화규소(SiO2)+ 이산화게르마늄(GeO2)+금속염화물(또는 불소화합물), 클래드에는 이산화규소(SiO2)+금속염화물(또는 불소화합물)을 증착시켜 다공질 유리미립자를 준비된 씨드로드에 퇴적시키는 공정과; 상기 씨드로드 위에 퇴적된 코아용 수우트 퇴적체를 Cl2(또는 SiCl4)가스와 금속염화물(또는 불소화합물)이 함유된 분위기의 로속에서 OH기를 제거하는 탈수공정과; 상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정과; 상기의 유리화된 코아용 수우트 퇴적체를 설계된 외경으로 연신하여 코아용 유리봉을 만드는 공정과; 필요에 따라서는 코아용 유리봉을 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정을 거치고, 상기의 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 광섬유로 인출하는 드로잉 공정으로 구성되는 통상의 VAD 공법에 의해 광섬유 모재를 제조하는 방법에 있어서,상기의 OH기가 제거된 코아용 수우트 퇴적체를 적절한 온도에서 소결하여 투명 유리화하는 공정 후에 유리화된 코아용 유리봉의 외주부에 다시 화염가수분해 반응을 시켜 클래드용 수우트를 퇴적시키는 공정과; 상기의 클래드용 수우트 퇴적체를 소결하는 공정; 유리화된 클래드용 수우트 퇴적체에 길이방향으로 특정크기와 개수로 공기홀을 천공하는 공정; 경우에 따라서는, 표면 가공한 코아용 수우트 퇴적체를 증류수와 불산 혼합물(0.5~10%)로 표면을 에칭(etching)하는 공정; 상기 천공되어진 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 1층 내지 3 층에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 공정; 삽입된 클래드용 유리봉을 설계된 외경으로 연신하는 공정이 더 추가되어, 공기 홀에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 광섬유용 모재를 만들고 가늘게 광섬유를 뽑아내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 유리화된 수우트 퇴적체의 코아에는 사염화 게르마늄(GeCl4)이 도핑된 것과 순수 실리카로만 된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 천공되어진 클래드용 수우트 퇴적체의 공기홀 1층 내지 3 층에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 공정에서 금속으로 도핑된 로드의 금속은 어븀, 게르마늄, 플루오라이드(fluoride), 비스무스(bismuth), 알루미늄, 보론(Br),게르마늄(Ge), 불소(F), 인(P), 이터븀(Yb), 세슘(Se) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유리화된 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 일정한 배열로 공기홀로 가공하는 공정에서 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 1차 층에는 2~6개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 2차 층에는 4~12개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 2~20mm이고 3차 층에는 8~24개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 18도 ~ 180도의 범위로 하면서 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유리화된 수우트 퇴적체에 특정크기와 개수로 일정한 배열로 공기홀로 가공하는 공정에서 유리화된 수우트 퇴적체의 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고 1차 층에는 8개의 공기홀을, 또는 코아를 중심으로 직경이 7~10mm이고 2차 층에는 16개의 공기홀을, 코아를 중심으로 직경이 7~20mm이고 3차 층에는 36개의 공기홀이 모재에 코아의 중심을 기준으로 하여 배치를 10도의 범위로 하면서 코아를 중심으로 직경이 7~30mm이고, 인접면 간격을 0.1 ~ 10.0mm로 가공하여 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입하여 8각형 구조가 되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 공기홀에 삽입되는 로드에 첨가되는 플루오라이드(fluoride), 비스무스(bismuth), 알루미늄, 보론(Br), 이터븀(Yb), 세슘(Se)의 농도가 각각 1 - 20 몰%인 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 1차층의 직경이 1.0~10mm이고, 2차층의 직경이 1.5~15mm이거나 또는 1차층과 2차층이 1.0~15mm로 동일한 직경을 가지고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 1차층의 직경이 1.5~15mm이고, 2차층의 직경이 1.0~10mm로 직경을 가지고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 1차층의 직경이 1.0~10mm이고, 2차층의 직경이 1.5~15mm이고, 3차층의 직경이 2.0~20mm이거나 또는 1차층과 2차층, 3차층이 1.0~20mm로 동일한 직경을 가지고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 1차층의 직경이 2.0~20mm이고, 2차층의 직경이 1.5~15mm이고 3차층의 직경이 1.0~10mm로 직경을 가지고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 제조된 광섬유가 파장 1400nm - 1625 nm에서 전송되는 광신호를 증폭하고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 천공 작업시 다이아몬드 드릴을 사용하여 길이 방향으로 코아와 평행하게 천공하여 금속으로 도핑된 로드를 삽입할 수 있는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천공 작업 후 작업 내부면의 이물질 및 먼지 제거를 위해 불산에 의한 에칭(etching)공정을 포함하고 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 삭제
- 상기 제 1항에 의하여 제조된 광섬유용 모재로 만든 광섬유가 1100nm파장에서 1625nm파장 사이에서 분산 특성이 0에서 10ps/nm/km 사이의 특성을 가지고, 특히 분산 기울기가 0~0.05ps/nm2.km 또는 0.05~0.10ps/nm2.km을 가지면서 1310nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이고, 1383nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이면서, 1310nm 파장대에서의 손실값보다 낮은 손실값을 가지는 것을 특징으로 하고, 1550nm에서의 손실이 0.3dB/km이하이며, 5mm bending 손실이 0.1dB/km이하인 것을 특징으로 하는 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재.
- 상기 제 2항에 의하여 제조된 광섬유용 모재로 만든 광섬유의 특징은 1100nm파장에서 1625nm파장 사이에서 분산 특성이 0에서 10ps/nm/km 사이의 특성을 가지고 특히 분산 기울기가 0~0.05ps/nm2.km 또는 0.05~0.10ps/nm2.km을 가지면서 1310nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이고, 1383nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이면서, 1310nm 파장대에서의 손실값보다 낮은 손실값을 가지는 것을 특징으로 하고, 1550nm에서의 손실이 0.3dB/km이하이며, 5mm bending 손실이 0.1dB/km이하인 것을 특징으로 하는 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재.
- 상기 제 3항에 의하여 제조된 광섬유용 모재로 만든 광섬유가 1100nm파장에서 1625nm파장 사이에서 분산 특성이 0에서 10ps/nm/km 사이의 특성을 가지고 특히 분산 기울기가 0~0.05ps/nm2.km 또는 0.05~0.10ps/nm2.km을 가지면서 1310nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이고, 1383nm에서의 손실이 0.4dB/km이하이면서, 1310nm 파장대에서의 손실값보다 낮은 손실값을 가지는 것을 특징으로 하고, 1550nm에서의 손실이 0.3dB/km이하이며, 5mm bending 손실이 0.1dB/km이하인 것을 특징으로 하는 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입한 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재.
- 삭제
- 상기 제 18항에 있어서, 1열 홀이 2개인 경우, H-parameter가 5×10-5이하이고, Beat length@633nm가 1.5m이하인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재.
- 상기 제 1항 내지 제3항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 1차층, 혹은 1차, 2차층, 또는 1차, 2차, 3차층에 굴절률을 제어 할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입할 때, 모두 동일한 금속으로 도핑된 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 상기 제 1항 내지 제3항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 1차층, 혹은 1차, 2차층, 또는 1차, 2차, 3차층에 굴절률을 제어할 수 있는 금속으로 도핑된 로드를 삽입할 때, 1차, 2차, 3차층을 열마다 Fluorine 또는 B2O3, SF6 등의 다른 굴절율을 지닌 로드를 삽입하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재의 제조 방법.
- 상기 제 1항 또는 제 2항에 의하여 제조된 광섬유를 DWDM(Dense WDM) 또는 CWDM(Coarse WDM)시스템에 이용하는 것을 특징으로 하는 광섬유용 모재.
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