(57)【要約】【課題】【解決手段】  本発明では変形された化学的蒸着（ＭＣＶＤ）方法によって光繊維母材を形成するために蒸着工程を遂行できる光繊維母材製造装置において、主加熱源位置検出センサー８００、前記主加熱源位置検出センサー８００に有線または無線方式で連結される補助支持装置作動制御部１０００及び前記補助支持装置作動制御部１０００に有線または無線方式で連結される補助支持装置１１００を含む光繊維母材製造装置及びこれを用いた光繊維母材製造方法が開示される。本発明は、円チューブ１００を補助支持して円チューブ１００の有効長さを減少させることにより、円チューブ１００の撓みを最小化し、特に、始端部の撓みを大幅減少させることにより、蒸着効率を高めながらも高品質の光繊維母材を製造することができ、また、大型光繊維母材の製造時、円チューブ１００の長さによる制限を克服することができる。
2005520776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形された化学的蒸着方法によって光繊維母材を形成するために蒸着工程を遂行する光繊維母材製造装置において、
（ａ）円チューブ（１００）を加熱する主加熱源（５００）の位置を検出する主加熱源位置検出センサー（８００）；
（ｂ）前記主加熱源位置検出センサー（８００）に有線または無線方式で連結される補助支持装置作動制御部（１０００）；及び
（ｃ）前記補助支持装置作動制御部（１０００）に有線または無線方式で電気的に連結され、前記円チューブ（１００）を支持する補助支持装置（１１００）を含むことを特徴とする光繊維母材製造装置。
【請求項２】
前記補助支持装置作動制御部（１０００）は、
前記補助支持装置（１１００）の円チューブ（１００）の支持位置を制御する支持位置制御センサー（９００）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項３】
前記補助支持装置（１１００）は、
前記円チューブ（１００）を支持する円チューブ補助支持部（１４００）；
前記円チューブ補助支持部（１４００）が取り付けられ、前記補助支持装置作動制御部（１０００）から制御信号を受けて前記円チューブ補助支持部（１４００）を前記円チューブ（１００）の軸線方向に対して垂直方向に移動させる垂直移動手段；及び
前記垂直移動手段が取り付けられ、前記補助支持装置作動制御部（１０００）から制御信号を受けて前記円チューブ補助支持部（１４００）が取り付けられた前記垂直移動手段を前記円チューブ（１００）の軸線方向に移動させる移動手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項４】
前記移動手段は、
前記駆動手段の駆動軸（２２００）に締め付けられたピニオン軸（２４００）と、前記ピニオン軸（２４００）に装着されるピニオン（２３００）が開設された移送台（１９００）；及び
旋盤（４００）に開設され、前記ピニオン（２３００）と噛み合うラックが形成されたガイド（１８００）を含むことを特徴とする請求項３に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項５】
前記移動手段は、
駆動手段を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項６】
前記円チューブ補助支持部（１４００）は、
前記円チューブ（１００）と接触して前記円チューブ（１００）を補助支持するロール（１２００）；及び
前記ロール（１２００）の下部で前記ロール（１２００）を支持するロール支持部（１３００）を含むことを特徴とする請求項３に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項７】
前記垂直移動手段は、
空圧シリンダー（１５００）であることを特徴とする請求項３に記載の光繊維母材製造装置。
【請求項８】
変形された化学的蒸着方法によって光繊維母材を形成するために蒸着工程を遂行できる光繊維母材製造方法において、
主加熱源（５００）が円チューブ（１００）の始端部から終端部まで加熱する段階Ｓ１；
補助支持装置（１１００）を設定された支持位置まで移動Ｓ５させて前記円チューブ（１００）を補助支持する段階Ｓ６；及び
前記補助支持装置１１００が原位置にリターンする段階Ｓ７を含むことを特徴とする光繊維母材製造方法。
【請求項９】
前記Ｓ６段階の支持位置は、
前記円チューブ（１００）の規格、蒸着時間及び粘性度によって設定されることを特徴とする請求項８に記載の光繊維母材製造方法。
【請求項１０】
前記Ｓ６段階は、
前記主加熱源（５００）が加熱を始めた後、前記円チューブ（１００）に伝達された熱量が前記円チューブ（１００）の全体に渡って一定になる時間の間、補助支持されるようにすることを特徴とする請求項８または９に記載の光繊維母材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形された化学的蒸着（ＭＣＶＤ．Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程による光繊維母材（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ｐｒｅｆｏｒｍ）を製作する技術に関し、特に、円チューブ（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｔｕｂｅ，  ｑｕａｒｔｚ）の撓みを最小とする光繊維母材製造装置及びこれを用いた光繊維母材製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、光繊維母材（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ｐｒｅｆｏｒｍ）は変形された化学的蒸着法、外部気相蒸着法（ＯＶＤ．Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、或いは、石英棒の端に直接母材を成長させる気相軸蒸着法（ＶＡＤ．Ｖａｐｏｒ  ａｘｉａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などによって製作される。
【０００３】
その中でも広く用いられる変形された化学的蒸着方法では、高純度石英管の内部に屈折率の相違したコアー層とクラッド層とを蒸着して光繊維母材を形成する。ここで、上記屈折率は蒸着物の組成比を調節することにより調節される。即ち、コアー層とクラッド層との屈折率は、コアー層とクラッド層との蒸着に用いられる組成物において、ＳｉＯ２に対するＧｅＯ２の蒸着速度を異なるように調節することにより調節される。
【０００４】
上記組成物は、通常、移送ガスによって石英管の内部へ供給され、ガストーチなどの熱源を使用して石英管の外面を１３００〜１７００℃に加熱しながら蒸着が進行される。この高温で形成されたガス形態の反応物はスート形態のＳｉＯ２及びＧｅＯ２を形成する。上記スート形態のＳｉＯ２及びＧｅＯ２は石英管の軸方向に移動しながら熱泳動（Ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によって石英管の壁面にその一部が蒸着され、残りはスート排出チューブを介して外部へ排出される。上記スート形態の物質が蒸着された石英管は、円柱形態の母材棒を形成させる凝縮（Ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ）工程と、これを仕上げるクロージング（Ｃｌｏｓｉｎｇ）工程とを経ることにより、光繊維母材として製造される。ここで、上記光繊維母材を形成するために用いられる石英管を円チューブという。
【０００５】
近来、蒸着工程では水平旋盤（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｌａｔｈｅ）が用いられる趨勢にあり、上記水平旋盤を用いる蒸着工程で製造された１次母材は垂直旋盤（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｌａｔｈｅ）で凝縮工程及びクロージング工程を経ることにより、光繊維母材として製造される。
【０００６】
図１は変形された化学的蒸着方法による蒸着工程を遂行するための従来の光繊維母材製造装置の概略図である。
【０００７】
図面に示したように、従来の光繊維母材製造装置は、円チューブ１０、円チューブ１０の両端を支持するチャック（ｃｈｕｃｋ）２０、それぞれのチャック２０を支持する支持部３０、支持部３０を自分の上面に固定する旋盤４０、旋盤４０上で上記支持部間に設けられ、上記円チューブ１０を加熱する主加熱源５０、旋盤の外部に設けられ、円チューブ１０の一端にガスを供給するガス供給装置６０及び旋盤の外部に設けられ、円チューブの他端と連結されるスート排出チューブから排出されたスートを集めるスート集塵装置から構成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように構成される従来の光繊維母材製造装置による光繊維母材製造方法は、高い温度で蒸着工程を遂行するため、円チューブ１０の機械的な剛性と粘性とを減少させる。母材製造工程では蒸着を均一にし、円チューブ１０の外径を均一にしなければならないと共に、円チューブ１０の半径方向変形を最小としなければならないが、上記の従来の技術によって製造される光繊維母材は弾性変形（Ｅｌａｓｔｉｃ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と粘性変形（Ｖｉｓｃｏｕｓ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）とを同時に持つことになる。即ち、最終的に製造される円チューブ１０は弾性変形量と蒸着時間及び粘性変形量に比例して撓む。
【０００９】
図２は従来の光繊維母材の製造装置によって製造された円チューブ１０の撓み現象を説明するために示す概略図であって、円チューブ１０が蒸着工程を数回繰り返して遂行される場合に、その円チューブはもっと大きく撓むことになる。
【００１０】
一方、大量生産のために、円チューブ１０の長さを長くし、蒸着温度を高め、蒸着工程の時間を長くすれば、円チューブ１０の撓み現象はもっと激しく表れる。従って、このような円チューブ１０の撓みが過度になると、光繊維母材の製造自体が不可能であったり、製造される場合にも製造された光繊維母材はその機能を適切に発揮できない。
【００１１】
本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、変形された化学的蒸着方法の蒸着工程で主加熱源が円チューブを加熱すると、一定の時間の間、加熱された円チューブを補助支持して円チューブの撓みを防止する光繊維母材製造装置及びこれを用いた光繊維母材製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような目的を達成するために、変形された化学的蒸着方法による蒸着工程を遂行する光繊維母材製造装置において、主加熱源位置検出センサー（８００）、前記主加熱源位置検出センサー（８００）に有線または無線方式で電気的に連結された補助支持装置作動制御部（１０００）及び前記補助支持装置作動制御部（１０００）に有線または無線方式で電気的に連結された補助支持装置（１１００）を含む光繊維母材製造装置を提供する。
【００１３】
上記のような目的を達成するために本発明はまた、変形された化学的蒸着方法による光繊維母材を形成するために蒸着工程を遂行できる光繊維母材製造方法において、主加熱源（５００）が円チューブ（１００）の始端部から加熱を始める段階Ｓ１、補助支持装置（１１００）を設定された支持位置まで移動Ｓ５させて円チューブ（１００）を補助支持する段階Ｓ６及び補助支持装置（１１００）が原位置にリターンする段階Ｓ７を含む光繊維母材製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による光繊維母材製造装置及びこれを用いた光繊維母材製造方法について詳しく説明する。
【００１５】
図３は本発明の一実施形態による光繊維母材製造装置の概略図であって、図４は円チューブを支持する状態を示した本発明の一実施形態による光繊維母材製造装置の概略図である。
【００１６】
図３に図示されたように、本発明による光繊維母材製造装置は、旋盤に設けられて円チューブに熱を加える主加熱源と、上記旋盤の一側に固定的に設けられたり、上記旋盤から所定の距離を置いて設けられ、上記主加熱源の位置を検出する主加熱源位置検出センサー８００と、上記旋盤上に設けられ、上記円チューブを支持する補助支持装置１１００と、上記旋盤の外部に設けられ、上記主加熱源位置検出センサー８００から出力される位置信号を有線または無線方式で入力されて上記補助支持装置１１００を制御する補助支持装置作動制御部１０００とを含む。ここで、上記補助支持装置１１００は、補助支持装置作動制御部１０００から有線または無線方式で出力される制御信号を入力されて予め設定された支持位置まで移動する。
【００１７】
図４に図示されたように、補助支持装置１１００は、円チューブ補助支持部１４００、上記円チューブ補助支持部１４００が取り付けられ、上記補助支持装置作動制御部１０００から出力される制御信号を入力されて円チューブ１００の軸線方向に対して垂直に上記円チューブ補助支持部１４００を移動させる垂直移動手段及び上記垂直移動手段が取り付けられ、上記補助支持装置作動制御部１０００から出力される制御信号を入力されて上記垂直移動手段を円チューブ１００の軸線方向に移動させる移動手段から構成される。
【００１８】
上記円チューブ補助支持部１４００は、円チューブ１００と接触して円チューブ１００を支持する一対のロール１２００と、上記ロール１２００が装着されるロール支持部１３００とから構成される。ここで、上記ロール支持部１３００は回動アーム１５００に取り付けられて所定の角度範囲で回動される。
【００１９】
本発明の実施形態において、上記垂直移動手段は空圧シリンダー１７００によって具現されたが、上記空圧シリンダーと同じような機能をする種々の手段によって具現されることができる。
【００２０】
空圧シリンダー１７００は補助支持装置作動制御部１０００と有線または無線方式で連結されて電気的な制御信号を受け、受信された制御信号によりピストン１６００を上昇させてピストン１６００にヒンジ固定された回動アーム１５００を連動する。
【００２１】
移動手段は、駆動軸２２００に締め付けられたピニオン軸２４００及び上記ピニオン軸２４００に装着されるピニオン２３００が開設された移送台１９００及び上記ピニオン２３００と噛み合うように旋盤４００に設けられた、ラックが形成されたガイド１８００から構成される。ここで、上記駆動軸２２００はピニオン２３００を駆動させる。
【００２２】
望ましくは、本発明の移送手段は駆動手段を更に含む。
【００２３】
上記駆動手段は補助支持装置作動制御部１０００と有線または無線で連結されて回転量が制御されるモーターから構成される。モーターは定速モーター２０００、精密制御が可能なサーボモーター、またはステッピングモーターなどによって具現されることができるが、上記のような機能をするために他のモーターによって具現されることもできる。
【００２４】
補助支持装置作動制御部１０００は、支持位置制御センサー９００に有線または無線方式で連結されており、かつ、位置検出センサー８００から主加熱源５００の位置信号を入力される第１の入力部、支持位置制御センサー９００から出力された補助支持装置１１００の支持位置到達信号を入力される第２の入力部、補助支持装置１１００に内蔵されたモーター及び空圧シリンダー１７００の作動を制御するマイクロプロセッサ及び上記マイクロプロセッサから出力される作動制御信号を出力する出力部から構成される。ここで、上記支持位置制御センサー９００は旋盤上で設定された支持位置に固定されたり、上記旋盤から所定の距離離れて設けられ、補助支持装置１１００が設定された支持位置に至ると、補助支持装置１１００の位置を検出して位置信号を第１の入力部に伝達する。
【００２５】
マイクロプロセッサは補助支持装置１１００が、主加熱源５００が円チューブ１００を加熱し、上記円チューブ１００の任意の部分に伝達された熱量が上記円チューブ１００の全体に渡って一定になる、予め設定された時間の間のみ円チューブ１００を支持する。
【００２６】
本発明の一実施形態による補助支持装置１１００は、円チューブ１００が支持される支持点間の間隔である有効長さ、円チューブ１００の形状、熱源に露出される時間などの円チューブ１００の変形に影響を与える因子の中で、一番大きな影響を与える円チューブ１００の有効長さを減少させることにより、始端部の粘性が低く、剪断力が大きく作用する部分での撓みを大幅減少させることができる。理論的には、自重を受ける梁の場合、梁の終端から発生する変形量は、その梁の長さの４自乗に比例するため、本発明の一実施形態による補助支持装置は長さ減少分の４自乗だけ減少させることができる。
【００２７】
上記のように構成された本発明の一実施形態による母材製造装置の動作を窺ってみれば、次の通りである。
【００２８】
図４及び図５に図示されたように、第１の入力部が主加熱源５００の位置信号を受信したら、マイクロプロセッサが定速モーター２０００を駆動して補助支持装置１１００を移動させる。第２の入力部が補助支持装置１１００の支持位置への到達信号を入力されたら、マイクロプロセッサが補助支持装置１１００の移動を留め、空圧シリンダー１７００のピストン１６００を上昇させる制御をする。ピストン１６００が上昇したら、回動アーム１５００が連動し、その結果、円チューブ補助支持部１４００が上昇して円チューブ１００を補助支持する。
【００２９】
本実施形態の変形例として定速モーター２０００を使用せず、図４及び図５に示されたピニオン軸２４００と連結された回転機２１００を回転させることにより、補助支持装置１１００を手動で移動させることができる。
【００３０】
一方、本発明の一実施形態による、光繊維母材を形成する光繊維母材製造方法を図面と共にもっと詳しく説明すれば、次の通りである。
【００３１】
図６は本発明の光繊維母材製造方法の第１の実施形態による主加熱源と補助支持装置との作動を示す順序図である。
【００３２】
主加熱源５００が円チューブに対して加熱が始まる始端部から加熱が終わる終端部まで円チューブを加熱するＳ１。そうすると、上記円チューブ１００は加熱後、所定の時間が経過して始めて円チューブ１００の全体に渡って熱が均等に分布され、その加熱温度が一定以上になると撓み始める。この時、円チューブ１００の始端部に位置する位置検出センサー８００が主加熱源の位置を確認しＳ２、位置信号を補助支持装置作動制御部１０００へ伝送すると、上記補助支持装置作動制御部１０００は上記補助支持装置１１００を出発Ｓ３させ、予め設定された支持位置まで移動Ｓ４させる。
【００３３】
その次に、上記補助支持装置は、主加熱源５００が円チューブを加熱し始めた以後から、タイマーを用いて円チューブ１００の任意の部分に伝達された熱量が円チューブ１００のすべての部分に渡って伝達され、その温度が一定になる時間の間、円チューブを支持Ｓ５した後、原位置に戻るようにするＳ６。
【００３４】
従って、本発明の第1の実施形態による光繊維母材製造方法は、始端部の撓みのない光繊維母材を製造することができる。
【００３５】
一方、上記主加熱源の動作方法によって光繊維母材は、図７に示したように製造されることができる。
【００３６】
図７は本発明の光繊維母材製造方法の第２の実施形態による主加熱源と補助支持装置との作動を示す順序図であって、図６の段階Ｓ１と段階Ｓ２との間に主加熱源が円チューブをさらに加熱する段階が含まれることができる。即ち、第２の実施形態による上記光繊維母材製造方法は、主加熱源５００が、加熱が始まる部分である始端部から加熱が終わる部分である終端部まで円チューブ１００を加熱しＳ１０、以後、主加熱源５００が終端部から始端部に加熱無しにリターンＳ２０すると、円チューブ１００の始端部位置で旋盤４００に装着された位置検出センサー８００が主加熱源５００の位置を確認するＳ３０。上記位置検出センサー８００から出力された主加熱源５００の位置信号を受信すると、補助支持作動制御部１０００は補助支持装置を出発させＳ４０、補助支持装置作動制御部１０００は支持位置制御センサー９００から補助支持装置１１００の位置信号を受信し、受信された位置信号に基づいて補助支持装置１１００を支持位置まで移動させるＳ５０。
【００３７】
補助支持装置１１００が、支持位置制御センサー９００が設けられた支持位置まで移動されたら、主加熱源５００が加熱し始めた後、タイマーを用いて円チューブ１００の任意の部分に伝達された熱量が円チューブ１００のすべての部分に渡って一定になる時間の間、補助支持装置１１００が円チューブ１００を支持するＳ６０。上記所定の時間が経過したら、補助支持装置１１００は元のところに戻ってくるＳ７０。更に、主加熱源５００が円チューブ１００の始端部から終端部まで加熱しＳ１０、終端部から始端部へ戻りながらＳ２０、上記の過程が繰り返される。
【００３８】
ここで、支持位置は円チューブ１００の規格、蒸着時間及び粘性度を考慮して設定される。
【００３９】
従って、本発明の第２の実施形態による光繊維母材方法は、撓みのない光繊維母材を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の光繊維母材製造装置及びこれを用いた光繊維製造方法は、円チューブ１００を補助支持して円チューブ１００の有効長さを減少させることにより、円チューブ１００の撓みを最小化する。特に、始端部から円チューブの撓みを大きく減少させることにより、高い蒸着効率を達成すると共に、高品質の光繊維母材を製造することができ、大型光繊維母材の製造も可能なようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の光繊維母材製造装置を示した概略図。
【図２】従来の光繊維母材製造装置によって製造される円チューブの撓み現象を示す概略図。
【図３】本発明の一実施形態による光繊維母材製造装置の概略図。
【図４】円チューブを支持する状態を示した本発明の一実施形態による光繊維母材製造装置の概略図。
【図５】本発明の一実施形態による光繊維母材製造装置で補助支持装置のピストンが下降したことを示す概略図。
【図６】本発明の光繊維母材製造方法の第１の実施形態による主加熱源と補助支持装置との作動を示す順序図。
【図７】本発明の光繊維母材製造方法の第２の実施形態による主加熱源と補助支持装置との作動を示す順序図。
【図１】
2005520776.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005520776.tif 000009
【国際調査報告】
2005520776.tif 000010
2005520776.tif 000011