KR900004381B1 - 유리 광섬유의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

유리 광섬유의 제조방법

제 1 도와 제 2 도는 맨드릴에 유리질 그을음의 피복층을 연속적으로 피복시키는 경우를 도시한 도면,

제 3 도는 압밀 처리하기전 다공성 예비성형물의 단부의 부분 단면도,

제 4 도는 개구를 텅비게 하여서 개구의 양쪽 단부를 밀폐시킨 후의 압밀 유리 예비성형물의 부분 단면도,

제 5 도는 예비성형물로부터 로드(rod)를 연신하는 것을 도시한 개략도,

제 6 도는 중간 섬유에 유리 그을음 피층을 피복하는 것을 도시한 도면,

제 7 도는 통상적인 불꽃가수분해용 버어너의 부분 단면도,

제 8 도는 통상적인 조건하에서 맨드릴에 유리 입자의 첫번째 층을 피복하는 것을 도시한 개략도,

제 9 도는 본 발명의 방법에 따라 맨드릴에 그을음 입자의 첫번째 층을 피복하는 것을 도시한 개략도,

제 10 도는 맨드릴에 그을음 입자의 미세층을 피복하는 방법을 도시한 개략도,

제 11 도는 그을음 입자의 분산 흐름을 일으키는데 사용할 수 있는 변형된 불꽃 가수분해용 버어너의 부분단면도,

제 12 도와 제 13 도는 본 발명의 방법에 의한 서로 다른 실시형에 따라 형성된 광학 도파관 섬유의 스펙트럼감쇠 곡선(spectral attenuation curve)을 도시한 도면이다.

본 발명은 광학 도파관 섬유(Optical waveguide fiber)로 제조될 수 있는 그을음 예비성형물(sootpreform)을 제조하는 개량된 방법에 관한 것이다.

보통 몇가지 유리 제조방법, 특히 증기퇴적법(vapor deposition process)등을 광학 도파관 블랭크의 제조에 사용하여 왔다. 불꽃가수분해나 그외의 증기퇴적법으로 설명되는 이러한 방법에 있어서는 증기형태로된 다수의 성분들을 미리 결정된 양만큼 기체상 매질에 함유시킨 후에 불꽃으로 산화시켜서 그을음이라고 불리우는 유리입자를 형성하는데, 이 방법에서 균일한 첫번째 그을음 피복층이나 방사상 가변 성분(radiallyvarying composition)을 회전식 원통형 맨드릴이나 시동부재(starting member)의 표면에 도포한다. 첫번째 그을음 피복층을 퇴적시켜 코어(core)유리로 형성시킨 후에 그을음 성분을 변화시켜 유리 피층(claddingglass coating)을 형성한다. 현재까지는 보통 맨드릴을 제거하고 그을음 예비성형물을 소결하여 전체적으로 개구가 있는 압밀된 맑은 유리 드로오 블랭크(draw blank)를 형성하였으며 개구를 통하여 산을 흘러보내 어서 개구 성형 표면의 결점을 에칭(etching)하였다. 이렇게 하여 형성된 관상의 드로오 블랭크(tubulardraw blank)를 물질이 연신하기에 충분히 낮은 점도를 갖는 온도로 가열한 후 이 물질내에 있는 호울(hole)이 없어지도록 연신하여서 바람직한 면적을 갖는 섬유를 형성하였다. 유리 광학 도파관 섬유를 형성하기 위한 그러한 불꽃가수 분해법에서 사용되고 있는 여러가지 방법은 미합중국 특허 제 Re. 28,029호 ; 제3,711,262호; 제3,737,293호 ; 제3,823,995호 및 제3,826,560호에 기술되어 있는데, 이중 나중에 기술한 두개의 특허명세서에 굴절율이 변화하는 도파관의 형성에 관하여 기술되어 있다.

맨드릴을 제거하여 세로로 개구가 형성되는 압밀된 드로오 블랭크를 형성하는 방법을 실시함에 있어서 다음과 같은 문제점들이 나타나는데, 그 이유는 블랭크의 코어부위에 첨가된 도팬트(dopant)로 인하여 그 부위의 굴절율이 증가되고 그 부위의 팽창 계수가 피층 부위의 팽창 계수보다 더 크게 나타나기 때문이다. 그러므로 압밀 시킨후 블랭크를 냉각시킬때 중심 부위나 코어부위를 장력 상태에 놓는다. 맨드릴을 제거한 후에 나타나는 블랭크의 중심 부위에 있는 개구는 파열이 쉽게 일어나는 높은 장력하에서 자유표면의 형태로 존재한다. 또한 개구를 가지고 있는 예비성형물로부터 섬유를 연신하는 속도는 연신하는 동안에 개구가 밀폐되는 속도에 의하여 제한된다. 더군다나 개방된 예비 성형 개구의 표면이, 고온에서 섬유를 연신하는 동안에 오염될 수 있다.

위와 같은 문제접들을 해결하기 위한 해결책이 미합중국 특허 제4,251,251호(Blankenship)에 기술되어 있는데, 이 명세서에는 코어와 피층물질의 이미 결정된 상대점도로 인하여 압밀시키는 동안에 예비 성형 개구가 밀폐되는 것에 관해 기술되어 있다. 이 블랭켄쉽(Blankenship)특허 명세서에는 맨드릴을 제거하는 동안에 예비성형물이 손상되는 정도가 최소로 되도록 조심하여야만 한다고 기술되어 있다. 왜냐하면 이러한손상이 최종 압밀 드로오블랭크의 중심부위에서 시이드(seed)를 형성하는 결과를 초래할 수 있기 때문이다. 압밀시킨후, 개구 표면으로부터 이러한 공정을 하는 동안에 개구가 밀폐되는 결점을 제거할 수 없기 때문에 개구 표면에 나타나는 손상은 상기 방법을 실시함에 있어서, 특히 곤란한 문제를 일으킨다. 개구 표면상에 나타나는 손상의 정도는 맨드릴의 표면상에 탄소 그을음의 부드러운 절단층을 형성시킨후에 유리 그을음으로 예비 성형시키므로써 감소시킬 수 있다.

미합중국 특허 제4,298,365호에는 압밀시키는 동안에 그을음 예비 성형 개구를 더 쉽게 밀폐시키는 방법이 기술되어 있는데, 이 방법은 먼저 맨드릴 표면에 점도가 매우 낮은 유리 그을음의 얇은 층을 도포시킨후, 앞에서 설명한 블랭켄쉽 특허명세서에 기술되어 있는 방법에 따라, 얇은 층의 표면상에 첫번째와 두번째 유리 그을음 피복층을 퇴적시킨다음, 맨드릴을 제거하고 이 그을음 예비성형물을 고온에 주입하여 밀압시켜서 조밀한 유리 블랭크를 형성하는 것이다. 이때 압밀시키는 동안에 유리 표면 장력과 예비성형물의 내부와 외부의 상대 점도에 의하여 개구가 밀폐된다.

P₂O₅나 B₂O₃를 함유할 수도 있는 얇은 층이 맨드릴을 제거하므로써 나타나는 손상 부위를 덮어주고 최종유리 블랭크의 축에 형성된 시이드를 감소시켜 주거나 제거해 주기도 한다.

그러나 호울을 쉽게 밀폐시켜 주는 P₂O₅나 B₂O₃의 사용은 긴 파장에서의 감쇠량을 아주 적게 하는데는 불리하다. 코어를 갖고 있는 섬유는 P₂O₅나 B₂O₃와 관계가 없다. 즉 GeO₂-도우프된 실리카(GeO₂-doped Silica)로 이루어진 코어를 갖고 있는 섬유는 스펙트럼의 적외선 부위에서 손실량을 적게 작용하는데 바람직하다. GeO₂-SiO₂코어 부위를 가지고 있는 예비성형물에 있는 개구는 압밀하는 동안에 밀폐 되지 않는다.

그러므로 본 발명의 목적은 압밀하는 동안에 개구가 밀폐되는 것을 방지해 주는 점도를 갖고 있는 피층물질 및 코어로 형성된 개구-함유 광섬유의 예비성형물을 형성하는 개량된 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 맨드릴의 표면상에 유리 입자를 퇴적시켜주는 방법에 의하여 광 섬유를 제조하는 개량된 방법을 제공하는 것이다.

요약하면, 본 발명의 방법은 연신된 맨드릴의 외부 표면상에 유리 입자를 적어도 한층 피복시켜준후, 맨드릴을 제거하여 세로축 개구를 갖는 다공성 예비성형물을 형성시킨 다음, 이 다공성 예비성형물을 가열시켜 개구를 갖고 있는 연신된 압밀 유리 예비성형물을 형성시킨 후, 개구의 한쪽 단부를 밀폐시켜준 다음 개구를 진공상태로하여 다른쪽 단부도 밀폐시켜 주어서 만들어진 최종제품을 더 처리하기 위하여 즉시 다음단계로 보낼수도 있고 또는 개구의 벽이 오염될 위험이 없도록 저장해둘 수도 있는 단계들로 이루어진다.

결국, 압밀 단계에서는 개구의 벽면상에 불투명층이 나타나게 되는데, 이층은 에칭시켜서 제거할 수도 있다. 이 압밀 단계에서는 예비 성형 개구의 한쪽 단부에 모세관이 바람직하게 예비 성형된다. 개구로 흘러들어가는 건성기체는 먼저 모세관을 통하여 배출된다. 고온에서 압밀시켜 주어 모세관이 밀폐된 후에, 건성기체는 예비 성형 틈새(preform interstice)를 통하여 배출된다. 압밀 시킨후, 예비성형물의 밀폐된 단부를절단하여 개구를 통하여 에칭물(etchant)이 자유로이 흐르도록 한다. 에칭단계 다음에 세정 및 건조단계를 실시한다.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하면, 압밀하는 동안에 개구의 벽면상에 나타나는 불투명층의 형성을 방지하기 위한 방법으로 맨드릴상에 유리 입자들을 퇴적시킨다. 다공성 예비성형물은 통상적으로 회전 맨드릴을 향하여 유리 입자 흐름을 공급하므로써 형성되는데, 이 입자 흐름은 맨드릴에 대해 세로축으로 왕복운동한다. 맨드릴의 회전운동과 맨드릴에 대한 흐름의 왕복운동과의 연합작용으로 인하여 흐름이 나선상 축을따라 맨드릴에 퇴적되도록 한다. 입자들의 연속적인 퇴적으로 맨드릴상에 균일한 두께의 피복층이 형성된다. 맨드릴을 제거하여 관상의 다공성 유리 예비성형물을 형성하는데, 이 예비성형물은 압밀되어 관상의 유리물(glass article)로 형성된다. 본 발명의 또 다른 상세한 설명에 의하면, 먼저 유리입자들의 다수층을 퇴적된 유리 입자의 나선 형태가 명백히 나타나지 않을 정도로 충분히 낮은 퇴적 속도로 맨드릴의 표면상에 퇴적시킨 다음, 압밀 처리하는 동안에 개구-성형 표면이 불투명화 되지 않은 관상의 유리물을 형성한다.

앞에서 기술한 방법중 어느 한가지 방법에 따라 형성된 압밀 유리 예비성형물로부터 광학 도파관섬유를 형성하기 위하여, 예비성형물을 직접 광섬유로 연신하거나 또는 부가피층물질을 첨가할 수도 있는 직경이 큰 중간 섬유로 연신할 수도 있다. 이러한 방법에 있어서, 외표면의 압력에 비해 예비 성형 개구내의 입력이 낮은 것은 개구의 밀폐 공정을 도와주는 역할을 해준다.

각 도면들은 본 발명을 도시하여 설명한 것이며, 이 도면들에 도시한 부분들의 크기나 상대비율등을 나타내지 않은 것을 알아두어야 한다. 또한 본 발명은 본 명세서에서 기술한 상세한 설명, 도면 또는 실시예등과 상관 없이 단일 방식의 도파관과 다중 방식의 도파관 둘다를 명백히 고려하였다는 것을 알아두어야 한다. 본 발명은 또한 굴절율이 일정하거나 또는 굴절율이 변화하는 코어를 가지고 있는 광학 도파관을 고려하였다. 굴절율이 변화하는 광학 도파관의 경우에, 피층이 코어의 외부면이 될 수 있거나 또는 코어와 피층간의 내부 접촉면에서 굴절율이 단열 변화를 일으키는 그러한 정도에 의하여 인접한 코어 물질층보다 굴절율이 더 낮은층이 될 수도 있다.

다공성 예비성형물은 제 1 도와 제 2 도에서 도시한 방법에 따라 형성될 수도 있다. 미합중국 특허 제4,289,522호에 기술된 형태의 핸들(10)을 사용할 수 있는데, 이 핸들(10)은 그것의 한쪽단부에 그라운드 유리접합부(12)를 가지고 있는 튜우불러 부재이다. 끝이 점점 가늘어지는 맨드릴(20)의 직경이 큰 한쪽 단부는 핸들(10)을 통과하여 계속 연장되어 있으며 심(18)에 의하여 핸들에 안장되어 있다. 맨드릴의 양쪽단부는 화살표 방향으로 회전하고 작동하는 레이드(lathe)에 설착되어 있다. 그을음 예비성형물이 쉽게 제거되도록 탄소 그을음층으로 맨드릴을 형성할 수 있다.

연료기체와 산소 또는 공기를 출처(도시하지 않았음)로부터 버어너(24)에 공급한후, 이혼합물을 태워서 버어너로부터 불꽃이 방출되게 한다. 기체-증기 혼합물을 불꽃으로 산화시켜 맨드릴(20)으로 주입되는 그을음 흐름(26)을 형성한다. 기체-증기 혼합물을 버어너에 전달해주는 적절한 수단들은 해당 분야에 잘 알려져 있으며, 이러한 수단을 설명한 참조문헌으로는 미합중국 특허 제3,826,560호, 제4,148,621호 및 제4,173,305호를 들 수 있다. 한개 이상의 보조버어너(도시하지 않았음)를 사용하여 파열을 방지하기 위하여 퇴적시키는 동안에 그을음 예비성형물의 한쪽 단부나 양쪽 단부에 불꽃이 가하여지도록 할 수 있는데, 이러한 방법은 스템 인덱스와 변화 인덱스를 포함하고 있는 코어 인덱스 측면 형태를 제조하는데 사용할 수 있다. 적절한 버어너를 설명하자면, 미합중국 특허 제3,565,345호와 제4,165,223호를 참조하면된다. 그을음 퇴적장치(24)는 미합중국 특허 제3,957,474호에 기술되어 있는 바와 같은 노즐을 함유하고 있을 수도 있는데, 이 노즐은 레이저광선등과 같은 수단에 의해 가열되어 그을음 흐름을 형성하는 증기상 반응물을 방출시킨다.

퇴적장치(24)로서 사용할 수 있는 통상적인 불꽃가수분해용 버어너의 부분 단면도를 제 7 도에 도시하였다. 버어너 표면(78)상의 중심부위에 위치하고 있는 구멍(76)은 구멍(80),(82), 및 (84)의 집중링(concentric ring)으로 둘러 싸여져 있다. 구멍(76)으로 방출되는 반웅 화합물들은 구멍(82)로부터 방출되는 연료 기체와 산소에 의해 생성되는 불꽃으로 가열된다. 내부 쉬일드(innershield)로서 설명되는 산소흐름은 구멍(80)에서 방출되는데, 이 흐름은 버어너 표면에서 반응 화합물이 반응하는 것을 방지해준다. 외부쉬일드로 설명되는 산소 흐름은 구멍(84)에서 방출된다. 이러한 버어너 형태는 에이치.제이.몰트잔(H.J.Moltzan)에게 허여된 미합중국 특허 제3,698,936호에 기술되어 있는 것과 약간 유사한데, 이 몰트잔 특허명세서에 기술되어 있는 것에는 내부 쉬일드를 제공하기 위한 환상의 홈구멍은 있으나, 외부 쉬일드 구멍이 없다는 것이 상기 버어너 형태와의 차이점이다. 버어너에 있는 모든 구멍들은 몰트잔 특허명세서에 기술되어 있는 것과 유사한 방법으로 분기관(manifold)에 의해 충족된다.

버어너는 일반적으로 만족스럽게 높은 레이다운(laydown)속도와 효율을 제공하여 주는 반면에 표면(78)상에 그을음을 최소한으로 형성하는 그러한 조건하에서 작동한다. 그러한 조건하에서, 구멍(76),(80),(82)및 (84)에서 방출되는 가스와 반응물의 방출속도와 구멍의 축방향 뿐만 아니라 구멍의 위치와 크기등에 따라 초점이 잘 맞추어진 그을음 흐름을 버어너에서 맨드릴로 흘러보낸다. 또한 브랙키트(88)에 의해 표면(78)로부터 일정한 짧은 거리를 유지하고 있는 쉬일드(86)이 대기흐름으로부터 그을음 흐름을 보호하고 층류(層流)를 증가시킨다. 제 1 도를 다시 설명하면 먼저 실리카 그을음 층(16)을 맨드릴에 퇴적시켜 최종 압밀 유리 예비성형물의 개구 성형표면에 압축 층(compressive layer)을 형성할 수도 있다.

유리 그을음 피복층(22)를 층(16)상에 퇴적시킨다. 제 2 도에서 도시한 바와 같이, 두번째 그을음 피복층(28)을 첫번째 피복층(22)의 외표면상에 도포할 수도 있다. 각각의 피복층(22)와 (28)은 일반적으로 다수층으로 형성된다. 잘 알려져 있는 실시형에서는 피복층(28)의 굴절율을 불꽃(26)에서 생성된 그을음 조성물을 변화시켜 피복층(22)의 굴절율 보다 더 낮게 만드는데, 이와같은 것은 불꽃에 주입되는 도팬트 물질의 형태나 농도를 변화시키거나 또는 도팬트 물질을 사용하지 않으므로써 이루어질 수 있다. 맨드릴(20)을 다시 회전시키고 작동시켜서 균일하게 퇴적된 피복층(28)을 만든다. 다공성 예비성형물(30)은 첫번째 피복층(22)와 두번째 피복층(28)을 함유하고 있는 복합구조로 구성되어 있다.

광학도 파관의 제조에 있어서, 도파관의 코어물질과 피층 물질은 최소한의 빛 감쇠특성을 갖고 있는 유리로부터 제조되어야 하며, 비록 광학성 유리를 사용한다고 할지라도, 용융 실리카가 특히 적절한 유리이다. 구조적인 면과 그외의 실질적인 면에서, 코어 유리와 피층 유리가 서로 유사한 물리적 특성을 갖는 것이 바람직하다. 적절히 작동하게 하기 위하여 코어 유리가 피층 유리보다 더 높은 굴절율을 가져야만 하기 때문에 코어유리를 피층에서 사용한 유리와 똑같은 형태의 유리로 형성하는 것이 바람직하며, 이 유리의 굴절율을 약간 높이기 위하여 그외의 다른 물질을 소량 도우프시키는 것이 바람직하다. 예를들면, 피층 유리로서 순수한 용융 실리카를 사용한다면, 코어 유리는 이것의 굴절율을 증가시켜주는 물질로 도우프된 용융 실리카로 조성될 수 있다.

매우 적절한 물질들을 용융 실리카의 굴절율이 증가되도록 단독으로, 혹은 서로 혼합하여 도팬트로써 사용하여 왔다. 이러한 물질에는, 다음 것들로 그 범위가 한정되는 것은 아니지만, 산화티타늄, 산화탄탈, 산화알루미늄, 산화란타늄, 산화인산 및 산화게르마늄등이 포함된다. 게르마니아 도우프된 용융 실리카의 코어는 최종 섬유가 약 1600nm로 연장되는 낮은 손실 특성을 갖고 있기 때문에 섬유코어 물질로 사용하는 것이 좋다. 피층은 순수한 용융 실리카이거나 또는 피층의 굴절율을 코어의 굴절율 보다 더 낮게 만드는 그러한 양만큼의 산화물로 도우프한 실리카일 수도 있다. 피층이 순수한 용융 실리카의 굴절율보다 약간 더 낮은 굴절율을 갖고 또한 피층이 순수한 용융실리카보다 약간 더 높은 열팽창 계수를 갖도록 피층을 산화붕소와 같은 산화물로 도우프할 수 있으며, 이렇게 하므로써 코어물질과 피층물질의 팽창 계수 사이에 더 좋은 조화가 이루어진다.

예비성형물(30)을 형성하는데 필요한만큼의 입자상의 그을음 물질을 퇴적시킨후에, 맨드릴(20)을 핸들(10)을 통하여 밀어내므로써 조립체로부터 제거할 수도 있으며, 이로써 제 3 도에서 도시한 바와 같은 세로상의 개구(32)가 나타난다. 다음 조작 및 처리 단계를 위하여 인테그럴 핸들(10)을 지지하여 준다.

핸들의 그라운드 유리 접합부(10)를 암형의 보조 그라운드 유리 접합부재(complimentary female ground glass joint member)에 안장시키므로써 건성기체를 핸들(10)을 통하여 예비 성형개구내로 흘러보낼 수도 있으며 예비 성형틈새를 통하여 바깥으로 흘러보낼수도 있다. 건조 단계와 압밀 단계는 미합중국 특허 제4,125,388호의 방법에 따라 실시될 수 있으므로 이 특허명세서를 참조하였다. 이 명세서에서는 압밀 단계를 실시하기전 혹은 압밀 단계를 실시하는 동안에 건조시킬 수도 있다고 기술되어 있다.

건조시키는 것은, 제 3 도에 도시한 바와 같이, 핸들(10)의 반대편에 있는 다공성 예비 성형개구(32)의 한쪽 단부로 모세관의 짧은 단편(34)를 삽입시켜주므로써 용이하게 할 수 있다. 먼저 모세관(34)에 약간의 건성기체를 흘러보내어서 예비성형물의 중심부위로부터 물이 쏟아져 나오게 한다. 다공성 예비성형물을 압밀로(consolidation furnace)에 넣어주므로써 모세관의 구경이 밀폐되어 모든 건성 기체가 예비 성형 틈새를 통하여 흘러나오게 된다.

압밀 예비성형물의 개구-성형 표면에는 불투명층이 포함할수 있다. 조성물의 민감성으로 인하여 불투명층이 형성되는 경향이 있다. 예를들면, 통상적인 조건하에서 순수한 실리카층(16)을 퇴적시킨다면 불투명층이 형성된다. 하기에 상세히 설명될 본 발명의 한가지 실시형에 의해 불투명화 되지 않은 미세하고 균일한 순수한 실리카 퇴적층이 형성된다.

먼저, 실리카와 같은 그을음 조성물을 통상적인 그을음 퇴적법으로 도포시켜서 압밀 유리 예비성형물의 개구-성형 표면상에 불투명층이 형성된 본 발명의 실시형을 고려하여 보았다. 개구-성형 표면이 불투명하게 되는 경향은 먼저 그을음이 조밀한 점형태로 맨드릴상에 퇴적되는 제 8 도에 도시한 바와 같이, 맨드릴상에 백색나선상(90)이 형성되므로써 나타난다. 이 나선형태는 퇴적된 그을음의 밀도가 다양하다는 것을 나타내준다. 나선형태(90)은 버어너(24)에 대한 맨드릴(20)이 축방향으로 이동하고 회전함에 따라 초점을 맞춘 그을음 흐름(26)의 중심이 이동하므로써 나타나는 나선상 진로에 따라 형성된다. 뚜렷한 나선상 사이에 있는 부위(92)에 희박한 점 형태가 나타나는 것으로 설명되는 바와같이, 소량의 그을음 입자들이 그러한 부위에 아주 낮은 밀도로 퇴적된다. 맨드릴을 제거하여 예비성형 개구 표면을 형성하는 그을음층의 다양한 밀도가 그을음 예비성형물을 압밀시키는 동안에 불투명해지기 시작하는 불투명 부위의 원인이 된다.

압밀 예비성형물을 제 4 도에 도시하였다. 압밀된 후, 예비성형물의 전체 개구-성형 표면(42)은 서리가 내린듯한 백색의 형을 가지지만, 그외의 나머지 예비성형물은 투명하다. 만일 예비성형물에 그러한 불투명층이 존재한다면, 개구를 밀폐시키기 전에 이러한 층을 개구 성형 표면으로부터 제거하지 않는한 이러한 것으로부터 연신된 섬유에는 시이드가 함유된다. 불투명층이 제거되도록 개구표면을 바람직하게 에칭한 후 개구가 밀폐되기 전에 세정하고 건조시킨다. 만일 압밀하는 동안에 모세관이 개구의 밀폐된 단부를 갖는 다면, 에칭하기 전에 밀폐된 단부(44)를 절단하여야만 한다. 밀폐된 단부를 절단한 후 전체 예비성형물과 핸들을 통하여 개구(42)를 연장한다. 에칭시킨후 세정액과 건성기체를 개구를 통하여 흘러보낸후 예비성형 단부(44)에 있는 개구 부위를 다시 밀폐시킨 다음, 개구를 진공상태로 둔후 다른쪽 단부(48)을 가열하여 밀폐시킨다. 종래 기술 방법에서는 개구를 대기상태에서 개방된 채로 방치하여 두므로 노출된 개구표면이 OH-이온이나 또는 연신하는 동안에 고온에 주입되는 개구-성형 표면에 분산될 수 있는 그외의 흡착 불순물들에 의해 오염될 수 있었다. 그러나 본 발명에서는 개구(42)를 진공상태로 하여 밀폐시키기 때문에 이러한 방법으로 오염될 수 없다.

만일 코어 조성물이 압밀하는 동안에 불투명하게 되는 것이 아니라면, 개구 성형 표면(42)를 에칭시킬 필요가 없다. 만일 층(16)의 조성물이 15중량%의 P₂O₅, 6중량%의 GeO₂및 79중량%의 SiO₂로 이루어져 있다면, 개구표면(42)는 압밀하는 동안에 불투명하게 되지 않을 것이라고 생각된다. 피복층(22)의 조성물은 10중량%의 GeO₂와 90중량%의 SiO₂로 이루어 질 수 있으며 피층을 이루는 피복층(28) 및 (70)은 순수한 SiO₂로 이루어질 수 있다. 만일 이러한 조성물을 사용한다면, 개구(42)는 개방된 상태로 남아있을 수 있다. 그러므로 제 4 도에서 도시한 바와 같이, 압밀하는 동안에 예비 성형 개구(42)의 단부(44)가 밀폐된다면 개구는 밀폐된 상태로 남아 있을 수 있다. 이때 만일 마개(34)를 사용하지 않는다면, 전체개구는 개방된 상태로 있을 것이다. 가열법과 핀칭(pinching)법과 같은 방법에 의하여 압밀시킨 후에 단부(44)를 밀폐시켜야만 된다. 핸들(10)을 통해 개구를 진공상태로 만든후 다른 단부(48)을 가열하여 밀폐시킨다.

본 발명의 한 가지 실시형에 의하면, 통상적인 조건하에서 퇴적시킬 경우 불투명하게 되는 그을음 성분을 퇴적시켰다 할지라도, 예비 성형개구의 표면이 불투명화되는 것을 방지할 수 있다. 유리 그을음의 첫번째 다수층은 퇴적된 그을음의 나선상 형태가 명백히 나타나지 않을 정도의 충분히 낮은 퇴적속도로 맨드릴상에 퇴적된다. 이러한 목적으로 맨드릴을 따라 버어너를 한번 통과(pass)시키므로써 퇴적되는 그을음에 의해 형성된 유리 그을음 예비 성형 부위로서의 층을 형성한다. 이러한 실시형의 방법을 제 9 도에 도시하였는데, 이 도면에서는 맨드릴(20)을 따라 버어너(24)를 한번 통과시킨 결과로 유리 그을음이 거의 나타나지 않을 정도로 미세한 그을음 층(9)이 퇴적된다. 다수층을 퇴적시켜 미세 그을음 층을 연속적으로 형성한다. 하기 실시예에서 미세 그을음 층을 퇴적 시키기 위하여 실질적으로 버어너를 50회 이상 통과 시켰다고 할지라도, 이 통과되는 실질적인 횟수는 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 크게 변화할 수 있다. 예를들면, 처음에 퇴적된 미세 그을음층을 불투명화를 방지하기 위하여 필요한 최소 두께보다 더 두껍게 만들수도 있지만 이렇게 하면 단위시간당 퇴적 되는 유리의 양이 감소되므로 생산 비용이 증가하게 된다. 만일 미세 그을음층이 연속상으로 되도록 충분한 시간 동안 연속 퇴적시키지 않는 다면, 비연속 층상에 통상적으로 적용된 그을음 피복층은 불투명하게 될 수 있다.

나선상이 나타나지 않는 미세한 피복층(94)의 퇴적은 반응을 증기를 크게 감소된 유속으로 버어너에 공급하므로써 이루어진다. 구멍(76)에서 방출되는 반응물 증기 흐름의 높은 속도를 없애주므로써 나선상으로써 나타나는 충분한 밀도 변화를 가지는 그을음 피복층으로 퇴적될 수 없는 초점이 맞지 않는 그을음 흐름(96)이 방출되는 경향이 있다.

밀도가 균일한 미세한 그을음 층으로 퇴적 시키기 위하여, 그외의 많은 방법들을 사용할 수도 있다. 초점을 맞춘 그을음 흐름(98)을 제 10 도에 도시한 바와 같이 맨드릴의 하부(바람직하다)나 상부로 공급시킬 수 있다. 그을음 흐름(98)의 주된 부위가 맨드릴을 통과하도록 흘러보내어서 배기후드(100)으로 집결시킨다. 초점을 맞춘 흐름의 가장자리에 있는 그을음을 맨드릴에 퇴적시킨다. 부력 효과(buoyant effect)가 많은 그을음 입자들을 초점을 맞춘 흐름에서 위쪽으로 벗어나도록 한다. 미세 그을음층을 충분한 두께로 만든후 초점을 맞춘 그을음 흐름을 예비성형물의 나머지 부분에 효율적으로 퇴적 되도록 맨드릴에 공급할 수 있다.

미세 그을음 층으로 퇴적시키기 위한 또 다른 방법은 제 11 도에서 도시한 형태의 버어너를 사용하는 것이며, 제 7 도에서 도시한 것과 유사한 버어너의 구성 성분들을 프라임을 붙인 참고 번호로 표시하였다. 구멍(80'),(82') 및 (84')의 각각의 축은 구멍(76')의 축을 구부려서 만든 것이다. 구멍(80'), (82') 및 (84')로부터 방출되는 흐름들은 구멍(76')에서 방출되는 흐름으로부터 분기된 것이기 때문에 확산된 그을음 흐름이제 11 도에 도시한 버어너에 의해 생성된다. 초점을 맞추지 않은 그을음 흐름을 충분한 시간 동안 사용하여 연속층을 만든 후에 제 7 도에서 도시한 바와 같은 통상적인 버어너를 사용하여 예비성형률의 나머지 부분에 효율적으로 퇴적시킨다.

압밀 예비성형물을 성형하기 위한 여러가지 방법들을 상기에서 기술하였다. 어떤류의 그을음 조성물로는 압밀 예비성형물의 개구-성형 표면이 불투명하게 되지 않으며, 또 어떤류의 그을음 조성물은 통상적인 방법으로 퇴적시키면 불투명하게되는 경향이 있는데, 이 경우 퇴적된 그을음의 나선상 형태가 명백히 나타나지 않을 정도의 충분히 낮은 속도로 그을음의 첫번째 다수층을 퇴적시키므로써 불투명화 되는 것을 피할 수있다. 만일 개구-성형 표면에 불투명화가 일어난다면, 에칭에 의해 불투명층을 제거할 수 있다. 이러한 방법들을 사용하는 것과는 상관없이 불투명화되지 않으며, 또한 오염도 되지 않는 개구 성형 표면을 가지고있는 압밀 예비성형물을 제조할 수 있다.

압밀 예비성형물의 개구는, 모세관 마개(capillary plug)를 사용한다면, 제 4 도에서 도시한 바와 같이 단부(44)에서 밀폐될 것이다. 만일 마개를 사용하지 않는다면, 개구 전체는 개방된 채로 있게 될 것이다. 결국 압밀 시킨후 가열법이나 핀칭법과 같은 방법에 의하여 단부(44)가 밀폐된다. 핸들(10)을 통하여 개구를 진공 상태가 되도록한 다음, 다른 단부(48)을 가열시켜 밀폐되게 한다. 이렇게 만들어진 최종제품을 다음 처리단계를 기다리는 동안 개구-성형 벽이 오염되지 않도록 저장시킬 수 있다.

만일 최종 압밀 예비성형물을 직접 광학 도파관 섬유로 연신한다면, 개구내에 있는 낮은 압력이 개구의 밀폐를 도와줄 것이다. 또한 광학 도파관 섬유로 연신하기 전에 최종 예비성형물에 부가 피층물질을 도포할 수도 있다. 부가 피층물질을 도포하기 위하여 잘 알려져 있는 여러가지 방법을 이용할 수 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제3,775,075호에 기술되어 있는 불꽃 산화 방법에 의하여 부가시키거나 또는 압밀 예비성형물을 피층 물질 튜우브에 삽입시켜서 만든 복합체를 광학 도파관 섬유로 연신할 수 있다. 만일 부가 피층을 도포한다면, 먼저 압밀 예비성형물을 직경이 큰 중간섬유로 연신한 후에 부가피층을 도포하는 것이 바람직하다.

중간섬유를 연신하여 형성된 압밀 예비성형물의 팁을 예비성형물을 광섬유로 연신하기 위하여 주입되는 온도보다 약간 더 낮은 온도로 가열하는 통상적인 연신로내에서 중간섬유를 형성할 수 있다. 약 1900℃의 온도가 실리카의 함량이 높은 예비성형물을 위하여 적접하다. 중간섬유를 형성하기 위한 적절한 방법은 제 5 도에 도시하였다. 통상적인 연신로에 예비성형물(40)을 넣어서 이것의 팁을 저항 가열기(52)로 가열한다. 유리로드(54)를 예비성형물의 기부에 부착시킬 수도 있다. 코오드(60)을 로드(54)에 묶는다. 코오드(60)(60)을 모우터-드라이븐 캡스턴(62)에 감아 주므로써 중간섬유(56)가 적절한 속도로 연신되는데, 이때의 속도는 15 내지 23cm/분 정도인 것이 적절하다고 알려져 있다. 중간섬유가 연신될때, 개구의 압력이 대기압보다 비교적 낮기 때문에 개구가 쉽게 밀폐된다. 최종 섬유의 둥근 코어가 역효과를 일으킬 수도 있으므로 개구를 약간 편편하게 밀폐시킬 수 있다. 만일 중간섬유(56)의 코어와 피층의 비율이 충분히 높지 않다면, 그리고 만일 중간섬유를 단일 모우드나 다중 모우드 섬유의 형성시에·부가 피층이 첨가된 중간물로서 사용한다면, 최종 섬유의 코어는 둥근것에서 벗어나지 않을 것이다. 그을음 피층이 퇴적될 맨드릴로써 사용될 중간섬유의 직경은 4-10mm정도인 것이 바람직하다. 만일 예비성형물.(40)을 최종 섬유의 코어-피층 직경의비율이 충분히 높게 만들어진 광섬유로 직접 연신한다면, 둥근 코어가 만족스러울 것이라는 것에 주의하여야 한다.

중간섬유의 형성 단계가 포함된 두단계 방법으로 최종 드로오 블랭크를 형성하는 본 발명의 견지에서 볼때 압밀 예비성형물의 내부 코어부위는 낮은 장력을 갖는다. 예비성형물(40)의 코어직경과 피층 직경의 비율은 최종 섬유에 바람직한 코어 직경이 나타나도록 필요한 값보다 더 크다. 중간섬유(56)이 형성될때, 개구(42)는 파열이 일어나는 시기에 표면이 매장되므로써 밀폐된다.

중간섬유(56)을 그을음 피층의 부가 피복층으로 도포하는 한 실시형을 제 6 도에 도시하였다. 코어부위(66)와 피층 부위(68)로 이루어져 있는 중간섬유(56)을 피복층(70)이 버어너(72)에 의해 퇴적되는 출발부재로 사용한다. 일반적으로 피복층(70)은 중간섬유(56)의 피층부위(68)와 똑같은 물질로 형성된다.

최종 복합 예비성형물(74)을 압밀하여 고형 유리 드로오 블랭크로 형성한 후 광섬유로 연신하는 것이 좋다. 압밀 처리하는 동안, 복합 예비성형물(74)를 압밀 가스체 흐름을 통하여 로내에 점진적으로 삽입시킨다. 이 압밀 가스체에는 압밀되기 전에 그을음을 건조시키기에 충분한 양의 염소와 헬륨이 함유되어 있는것이 바람직하다. 보통 약 5부피%의 염소가 함유되어 있는 것이 충분하다. 만일 압밀 처리하는 동안에 염소를 사용하지 않는다면, 950nm와 1400nm에서 비교적 높은 감쇠율이 나타날 것이다.

[실시예 1]

이 실시에는 광학 도파관 섬유를 제조하기 위하여 사용할 수 있는 본 발명의 방법을 설명한 것이다. 특히 이 실시예는 압밀 예비성형물의 개구-성형 표면상에 있는 불투명층을 에칭시켜 제거한 본 발명의 실시형에 적합한 것이다.

미합중국 특허 제4,289,522호에 기술되어 있는 형태의 인테그랄핸들을 사용한다. 그을음 입자가 궁극적으로 퇴적될 중심부위가 약 5.5mm-6.5mm로 끝이 점점가는 알루미나 맨드릴을 핸들에 삽입시킨다. 맨드릴로부터 13.7cm 떨어진 위치에 버어너를 둔다. 액성 SiCl₄와 액성 GeCl₄를 각각 첫번째와 두번째 용기에 넣고 37℃로 유지시킨다. 맨드릴의 49cm 접합부위에 버어너를 25초동안 통과시킨다. 버어너를 3회 통과시키는 동안에 맨드릴 상에 탄소 입자들이 퇴적되도록 먼저 버어너를 지지한 아세틸렌 토오치를 사용한다. 산소가 1.4slpm의 속도로 첫번째 용기를 통하여 흘러나오는 동안에 섬유 버어너를 통과시켜 주어 약 1mm의 두께를 가지고 있는 실리카 그을음을 맨들릴상에 퇴적시킨다. 다음 58분 동안에 산소를 두번째 용기를 통하여0.3slpm의 속도로 발포시키는 반면에 첫번째 용기에 남아 있는 산소의 유동 속도를 변화시키지 않는다. 그러므로 10중량%의 GeO₂로 도우프된 SiO₂의 스텝-인덱스 코어부위는 약 12mm의 두께로 퇴적된다. 두번째 용기에서의 산소흐름을 정지시킨 반면에 첫번째 용기에서의 산소의 유동속도를 SiO₂그을음이 퇴적되어 외부 직경이 60mm인 그을음 예비성형물의 피층 부위를 형성하는 시간인 270분 동안 1.4slpm으로 한다.

레이드(lathe)로부터 그을음 예비성형물을 회수한 후, 이 성형물에서 맨드릴을 제거하여 한쪽 단부에 인테그릴 핸들이 남아있게 한다. 모세관의 짧은 단편을 핸들과 반대쪽에 있는 예비성형 개구의 단부에 삽입한다. 예비성형물을 건조시킴과 동시에 미합중국 특허 제4,125,388호에 기술되어 있는 방법으로 압밀시킨다. 5부피%의 염소와 나머지는 헬륨으로 이루어져 있는 건성 기체를 핸들을 통하여 예비 성형개구로 흘러 보낸다. 이러한 건성기체는 먼저 건성 반응에 의한 반응 생성물에 따른 수증기가 이동될때 모세관의 마개를 통과하여 흐르게 된다. 헬륨 플러싱 가스의 유동을 통하여 압밀로내에 있는 예비성형물이 감소되면 모세관의 개구가 밀폐되므로 예비성형물이 그래디언트 압밀에 공급된다.

압밀 예비성형물을 냉각시킨후, 개구가 예비성형물을 통하여 전체적으로 연장되도록 모세관의 마개를 포함하고 있는 팁을 제거한다. 이 예비성형물을 23℃로 유지되는 50% HF 욕조내에서 4시간 동안 산에칭 시키는데, 이때 4시간 동안에 욕조에 담갔다가 회수하는 것을 반복적으로 실시한다. 이 에칭 단계를 실시하는 동안에 예비성형물의 개구-성형 표면으로부터 매우 얇은 불투명한 SiO₂층이 제거된다. 이 예비성형물을 탈이온화된 물로 여과하여 세정한 다음, 실온에서 건조시킨다. 개구-성형표면에 소량의 물이 남아 있기 때문에 5부피 %의 염소와 95부피%의 헬륨으로 이루어진 건성기체 혼합물을 약 1.5psi로 핸들에 공급하여 개구를 통하여 흐르게 한다.

압밀 예비성형물을 즉시 레이드에 설착 시킨다음, 토오치를 핸들과 반대쪽에 있는 예비성형물의 단부를 향하게 된다. 연화된 유리를 핀치시켜 부위(44)에서 개구가 밀폐되도록 한다음 핸들을 통하여 개구를 진공상태가 되도록 한다. 작은 토오치로부터 방출되는 불꽃을 핸들의 중심부위로 향하게 하면서 개구를 재빨리 잡아당겨서 핀치부위(48)을 형성한다.

예비성형물을 도로오로내에 삽입한 다음, 여기에 코오드를 부착시킨다. 코오드를 약 15cm/분의 속도로 예비성형물의 아래쪽으로 끌어 내리는 동안 예비성형물의 저부팁을 약 1900℃로 가열한다. 최종 중간섬유의 직경은 약 5mm이다. 중간섬유를 약 3m의 길이로 연신시킨후 이것을 예비성형물과 단절시킨 후 절단하여길이가 약 89cm정도로 되도록 한다. 연신되지 않은 예비성형물의 코오드를 다시 부착시킨 다음 예비성형물의 나머지 부분을 연신하여 중간섬유로 만든다.

중간섬유의 각각의 부분들을 다음 처리 단계로 보낸다. 그을음 피층을 퇴적시키기 위하여 맨드릴로써 작용하는 레이드에 중간섬유 부분을 지지시킨다. 첫번째 용기를 통하여 1.6slpn의 속도로 산소를 흘러보내고 또한 버어너를 약 2cm/초의 속도로 중간 선유 주위를 선회하도록 한다. 외부 직경이 60mm인 SiO₂층이 퇴적될때까지 연속적으로 실시한다.

최대온도가 1450℃이고 로를 통하여 헬륨을 위쪽으로 흐르게 하므로써 압밀되는 압밀로 내에 최종 예비성형물을 점진적으로 첨가한다. 직경이 약 35mm인 최종 광학도 파관 예비성형물을 약 2100℃의 온도에 팀을 주입시키는 드로오로내에 첨가한다. 최종 스텝-인덱스, 단일-모우드 광학 도파관 섬유는 약 8μm의 코어직경과 125μm의 외부직경을 갖고 있다. 이러한 섬유의 스펙트럼 감쇠곡선을 제 12 도에 도시하였다. 약 950mm와 1400nm에서의 정점은 약 3ppm의 수분이 함유되어 있다는 것을 나타낸다.

[실시 예 2]

이 실시예는 압밀 예비성형물의 개구-성형 표면에 불투명화가 나타나지 않는 그러한 방법으로 최초로 형성된 실리카 그을음 층을 퇴적시키는 실시형에 관한 것이다.

그외의 특별한 설명이 없는 한 본 실시예의 상세한 부분은 실시예 1에서 설명한 것과 같다.

제 7 도에 도시한 형태의 버어너를 맨드릴로부터 13.7cm 떨어진 위치에 둔다. 전체 예비성형물을 퇴적시키는 동안 내부 쉬일드 구멍(80)과 외부 쉬일드 구멍(84)를 통하여 각각 2.5slpm과 3.0slpm의 속도로 산소를 흘러보낸다. 층(16)이 형성되는 동안, 구멍(82)를 통하여 메탄과 산소를 각각 6.5slpm과 5.2slpm의 속도로 흘러보낸다. 피복층(22)와 (28)이 형성되는 동안 구멍(82)를 통한 메탄과 산소의 유동 속도는 각각 5.8slpm과 4.1slpm이다.

먼저, 버어너가 통과하는 동안 맨드릴상에 탄소입자들이 퇴적되도록 버어너상에 지지된 아세틸렌 토오치를 사용한다. 첫번째 용기를 통하여 산소를 0.05slpm의 속도로 흘러보내어서 두께가 약 1mm인 팽창력이 낮은 실리카 그을음 층이 형성되는 시간인 30분동안 실리카 그을음을 맨드릴상에 퇴적시킨다.

다음 두시간 동안 두번째 용기를 통하여 0.3slpm의 속도로 산소를 발포시키며, 이때 첫번째 용기를 통한 산소의 유동속도를 1.4slpm으로 증가시킨다. 그러므로 10중량%의 GeO₂로 도우프된 SiO₂의 스텝-인덱스, 코어부위가 약 12mm의 두께로 퇴적된다. 두번째 용기를 통한 산소의 유동을 정지시킨 반면에 첫번째 용기를 통한 산소의 유동 속도를 SiO₂가 퇴적되어 그을음 예비성형물의 피층부위를 형성하고 이것의 외부직경이 70mm가 되도록 하는 시간인 270분 동안 1.4slpm으로 유지시킨다.

그을음 예비성형물을 레이드와 분리시킨후 이것으로부터 맨드릴을 제거한 다음 실시예 1에서 같이 예비성형물을 건조시키고 압밀 시킨다.

압밀 예비성형물을 레이드에 설착시킨 다음 핸들을 통하여 개구가 진공상태가 되도록한다. 작은 토오치로부터 나오는 불꽃을 핸들 부위 중심부위로 향하게 하면서 개구를 재빨리 잡아당겨 핀치부위(48)을 성형한다.

예비성형물을 중간섬유로 연신한 후, 실시예 1에서와 같이 각각 실리카 그을음으로 피복된 단면들로 절단한다. 최종 예비성형물을 압밀하여 코어 직경이 8μm인 섬유로 연신한다. 이러한 섬유의 스펙트럼 감쇠곡선을 제 13 도에 도시하였다. 약 950nm와 1400nm에서의 정점들은 약 3ppm의 수분 함량을 나타낸다. 1480nm에서의 감쇠율은 0.1 dB/km보다 적게 나타난다.

[실시 예 3-6]

다음 실시예들은 불꽃 가수분해 버어너에 유동되는 여러가지 반응물의 효과를 조사한 것에 관한 것이다. 그외의 다른 조건들은 실시예 2에서 기술한 바와 같으며 층(16)이 형성된 동안 SiCl₄저장소로 유동되는 산소 운반 기체를 4종류의 다른 수준으로 고정시키면서, 예비성형물 3-6을 형성한다.

예비성형물 3을 위한 산소 운반체의 유동 속도를 그을음이 효율적으로 퇴적되는 통상적인 유동 속도의 범위에 속하는 1.44lpm의 수준으로 고정시킨후, 앞에서 기술한 바와 같이 코어 피복층(22)와 (28) 및 그을음피층을 도포시킨다. 최종 예비성형물을 압밀시킨 결과 서리가 내린둣한 외형이 개구 전면에 걸쳐 나타나므로써 불투명화가 증명된다.

예비성형물 4가 형성되는 동안에 SiCl₄저장기로 유동되는 운반기체의 유동속도는 0.2lpm이며, 이때, 층(16)이 퇴적된다. 피복층(22)와 (28)이 퇴적되고 최종 그을음 예비성형물을 압밀시킨후 블랭크의 길이를 따라 나선상 불투명 형태가 나타난다.

예비성형물 5를 위한 산소 운반기체의 유동 속도를 층(16)이 퇴적되는 동안에 0.1lpm으로 고정시킨후 피복층(22)와 (28)을 퇴적시키고 그을음 예비성형물을 압밀시킨다. 개구-성형 표면을 따라 나선상으로 불투명층이 나타나지 않기 때문에 최종 압밀 예비성형물의 대부분을 광학 도파관 섬유를 제조하기 위하여 사용할 수 있다. 핸들과 반대쪽에 있는 개구-성형 표면에 불투명한 유기 층이 포함되어 있지만 다음 단계로 진행하기 전에 예비성형물 중 이러한 부위는 제거된다.

예비성형물 6을 형성하기 위하여, 층(16)이 형성되는 동안 SiCl₄저장소로 유동되는 운반기체의 유동속도를 0.02lpm으로 한다. 피복층(22)와 (28)을 퇴적시키고 최종 그을음 예비성형물을 압밀 시킨후 예비성형물의 개구-성형 표면에 불투명화가 나타나지 않는다. 그러므로 이러한 예비성형물은 광학 도파관 섬유로 형성하기에 적당하다.

앞에서 기술한 실시예들은 단순히 본 발명의 방법을 설명한 것이며 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고도 많은 변형을 가할 수 있다. 예를 들면, 본 발명세서에서 기술한 바람직한 실시형에서 전체 실리카 압축층(16)이 퇴적되는 동안에 그을음의 유동속도를 감소시킬 수 있다. 또한 최초로 성형된 부위의 두께가 불투명화 되는 것을 방지해주기에 충분하도록 만들어진, 즉 첫번째 미세 그을음 다수층에 의해 연속 피복층이 성형되어 만들어진 실리카층(16)의 첫번째 다수층만이 퇴적되는 동안에 그을음 유동속도를 감소시킬 수 있다.

미세 그을음 층의 효과, 즉 압밀 예비성형들의 개구-성형표면에 있는 불투명층을 제거시켜주는 효과는 SiO₂피복층에만 한정되는 것은 아니다. 순수한 실리카 뿐만 아니라 15 중량%의 GeO₂로 도우프된 실리카층이 불투명화를 방지하는데 효과적이다. 이러한 그을음 조성물들이 정상적인 속도로 퇴적되면, 압밀하는 동안에 불투명화가 일어난다.

Claims (17)

1. 거의 원통형 맨드릴을 설치하여 이 맨드릴을 회전시키고 ; 이 맨드릴을 향하여 유리 입자 스트림을 공급하고 ; 이 스트림을 맨드릴에 대해 세로축으로 왕복운동시켜서 맨드릴의 회전과 맨드릴에 대한 스트림의 왕복운동과의 연합작용에 의해 스트림을 상기 맨드릴에 나선형 통로를 따라 충돌시키고 상기 입자를 연속적으로 침착시켜 맨드릴상에 균일한 두께의 피복층을 형성시킨후 ; 상기 맨드릴을 제거하여 관상의 다공성 유리 예비성형물을 형성한 다음 ; 이 다공성 유리 예비성형물을 압밀시켜 개구를 갖는 관상유리 제품을 형성시키는 단계를 포함하는 고순도의 유리 제품을 형성하는 방법에 있어서, 개구의 한쪽 단부를 밀폐시키고, 이 개구를 진공상태로 한후 개구의 나머지 단부도 밀폐시킴을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 개구의 한쪽 단부를 밀폐시키기 전에 압밀 예비성형물의 개구 형성벽의 표면부를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 압밀 예비성형물을 가열해 주는 단계와 개구를 밀폐시키고 압밀 예비성형물의 직경이 감소되도록 연신하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 연신단계는 직경이 큰 섬유 중간물질의 연신을 포함함을 특징으로 하며, 중간섬유에 클래딩 물질을 첨가하고 생성된 복합제품을 연신시켜 광학도파관 섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 연신단계가 유리 입자를 침착시킬 수 있는 맨드릴로서 사용할 수 있는 충분한 두께를 지닌 중간섬유로 예비성형물을 연신하는 단계를 포함하고, 중간섬유의 적어도 한부분에 유리 입자 클래딩층을 침착시키고 이 유리 입자 클래딩 층을 압밀하며 생성된 예비성형물을 연신하여 광섬유를 형성시키는 단계들을 추가로 포함하는 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 가열단계중에 한쪽 단부를 밀폐시키고 제거단계 전에 밀폐된 단부를 절단하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 가열단계 전에 모세관을 개구의 한쪽 단부에 삽입하고(이 모세관은 가열단계중에 폐쇄된다), 개구의 나머지 단부로 건성기체를 흘러보내는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 추가로, 밀폐된 모세관을 함유하는 예비성형물의 단부를 절단하는 단계, 개구-성형 벽의 표면을 에칭시키고 세정하는 단계 및 개구를 통하여 건성 기체를 흘러보내는 단계를 포함하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 유리 입자 스트림을 공급하고 이동시키는 단계중에 다수의 유리 입자층을, 침착된 유리 입자의 나선 형태가 나타나지 않을 정도의 충분히 낮은 침착속도로 맨드릴의 표면부에 침착시켜서 관상 유리 제품의 개구 형성표면에 불투명화가 나타나지 않도록 하는 방법.
10. 거의 원통형 맨드릴을 설치하여 이 맨드릴을 회전시키고, 이 맨드릴을 향하여 유리 입자 스트림을 공급하고 ; 이 스트림을 맨드릴에 대해 종방향으로 왕복운동시켜 맨드릴의 회전과 맨드릴에 대한 스트림의 왕복운동과의 연합작용에 의해 스트림을 상기 맨드릴에 나선형 통로를 따라 충돌시키고 상기 입자를 연속 침착시켜 맨드릴 상에 균일한 두께의 피복층을 형성시킨후 ; 상기 맨드릴을 제거하여 관상의 다공성 유리 예비성형물을 형성한 다음 ; 이 다공성 유리 예비성형물을 압밀시켜 관상 유리 제품을 형성시키는 단계를 포함하는 고순도의 유리 제품을 형성하는 방법에 있어서, 다수의 첫번째 유리 입자층을, 침착된 유리 입자의 나선형태가 나타나지 않을 정도의 충분히 낮은 침착속도로 맨드릴의 표면부에 침착시켜서 관상 유리 제품의 개구성형 표면에 불투명화가 나타나지 않도록함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 압밀하는 동안에 개구의 한쪽 말단을 밀폐시키고, 추가로 개구를 진공상태로 하는단계 및 개구의 나머지 단부도 밀폐시키는 단계를 포함하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 압밀 예비성형물을 가열하고, 개구가 밀폐되고 압밀 예비성형물의 직경이 감소되도록 연신하여 직경이 큰 섬유 중간물질을 형성하며, 이 중간섬유에 클래딩 물질을 첨가하고 생성된 복합 제품을 연신하여 광학 도파관 섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
13. 예비성형물에 집중된 유리 입자 스프림을 공급시켜 통상의 방법으로 제 1 적용층을 침착시키는 경우 예비성형물의 개구-형성 표면이 압밀하는 동안 첫번째 도포총의 조성물이 불투명하게 되도록 하여, 맨드릴상에 유리 입자의 연속층을 침착시켜 하나 이상의 피복물을 형성시키고, 이 맨드릴을 제거한 후, 압밀 유리예비성형물을 형성시키기 위해 생성된 다공성 예비성형물을 가열하여 광섬유 예비성형물을 형성하는 방법에 있어서, 첫번째 층이 침착된 후 입자의 나선상 형태가 나타나지 않는 정도로 생성된 입자침착물이 미세하고, 분산 스트림에 의한 층의 침착이 적어도 맨드릴상에 연속층이 형성될 때까지 계속되도록, 맨드릴에 입자의 분산 스트림을 공급함으로써 다수의 첫번째 유리 입자층을 적용시킴을 특징으로 하는 방법.
14. 내부 부위의 굴절률 보다 더 낮은 굴절률을 지닌 외부 부위로 둘러싸인 내부 부위를 적어도 하나 함유하는 유리 튜우브를 포함하며, 상기 튜우브의 양말단은 튜우브 내에 있는 개구가 완전히 밀폐되도록 되어있으며, 개구 내부의 압력이 주위 압보다 낮으며 개구-형성 벽 표면은 불투명화가 나타나지 않는, 광섬유예비성형물.
15. 제 14 항에 있어서, 개구 형성벽 표면이 예비성형물의 내부 부위보다 더 낮은 열팽창 계수를 지닌 얇은 유리층을 포함하는 예비성형물.
16. 제 15 항에 있어서, 유리층이 실리카로 이루어진 예비성형물.
17. 제 16 항에 있어서, 예비성형물의 내부 부위가 게르마늄으로 도우핑된 실리카를 함유하는 예비성형물.

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