KR910009137B1 - 광섬유 결합기를 인발하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

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Description

광섬유 결합기를 인발하기 위한 장치 및 그 방법

제1도는 심축에 유리 수트(soot)로 코팅한 경우를 나타낸 도면.

제2도는 강화된 보울의 단면도.

제3도는 피복된 광섬유 프리폼(preform)봉들의 어셈블리.

제4도는 결합기 프리폼의 손잡이부의 부분단면도.

제5도는 프리폼의 축방향에 대해 수직방향으로 절단한 횡단면도.

제6도는 결합기 프로폼으로부터 결합기 유닛들을 형성하기 위한 장치.

제7도는 제6도의 선(7-7)을 따라 절단한 횡단면도.

제8도는 결합기 프리폼으로 부터 결합기 유닛들을 형성하기 위한 대안의 장치.

제9도는 섬유의 단부를 노출시키기 위해 매트릭스 유리의 일부분을 제거하기 위한 식각 기술을 나타낸 도면.

제10도는 제8도의 식각 기술처리후의 결합기 유닛을 나타낸 도면.

제11도는 본 발명에 따라 형성된 결합기를 나타낸 도면.

본 발명은 광섬유 결합기에 관한 것으로 특히, 저렴한 가격의 광 섬유 결합기 형성방법 및 그 장치에 관한 것이다.

어떤 유형의 광섬유 시스템들은 한개의 섬유에서 전파된 광의 일부분이 적어도 한개 이상의 섬유들에 결합되는 결합기를 요구한다.

다수 코아 장치에서 밀접하게 간격진 코아들간에 결합이 발생한다는 것은 이미 공지된바 있다. 결합효율은 코아 분리가 감소함에 따라 증가한다. 이러한 원리에 근거를 둔 결합기들이 많이 개발되어 왔다.

다모드와 단모드 결합기들은 여러 섬유들을 길이방향으로 나란히 위치시키는 동작과 섬유들을 고정시켜 코아들간의 간극을 감쇠시키기 위해 크래딩을 함께 융합시키는 동작에 의해 형성된다. 상기 결합은 미합중국 특허 제4,426,215호에 기술된 바와같이 섬유들을 융합된 길이를 따라 신장시키고 회전시키므로써 회전될 수 있다. 또한 코아간 거리를 줄이기 위해, 크래딩의 일부분은 미합중국 톡허 제4,449,781호에 기술된 바와같이 식각 혹은 그라인딩 공정에 의해 때때로 제거된다. 이러한 처리들은 노동력이 많이 요구되고, 결합기 형성후에 기설정된 결합 특성들이 항상 나타나지 않는 결점이 있다. 상기 후자의 경우는 결합된 코어 섹션들이 선형으로 유지되는 어떤 단일모드 결합기 제조시에 특히 발생한다.

미합중국 특허 제4,799,949호에는 하기의 제조방법이 기술되어있다. 우선, 코아 유리의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 매트릭스 유리를 통해 신장된 간격진 유리코아를 여러개 갖는 결합기 프리폼을 마련한다.

여러 유닛으로 절단될 유리봉을 형성하기 위해 상기 결합기 프리폼을 가열시키고 신장시킨다. 각 유니트의 중앙부에 열을 파하고 동시에 가열된 중앙 영역을 안쪽으로 늘리기 위해 잡아당긴다. 결합기에 상호접속 섬유들을 제공하기 위한 여러기술이 공지된바 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 저렴한 가격의 광결합기 형성 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 광결합기의 중앙부를 가늘게 하는 단편적인 동작을 제거한 광결합기 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 하기의 공정을 거치는 광섬유 결합기 제조방법에 관한 것이다. 우선, 코아 유리의 굴절율보다 작은 굴절율은 갖는 매트릭스 유리를 거쳐 길이방향으로 신장된 간격진 유리코아를 여러개 갖는 결합기 프리폼을 마련한다. 상기 프리폼으로부터 기설정된 지름이 큰 영역과 지름이 작은 영역을 갖는 봉을 인발한다.

유리코아들은 지름이 작은 영역에서의 코아 지름 및 코아 상호간의 간격이 1개 코아에서 다른 코아에 광을 결합시키기에 적합한 지름 및 간격으로 구성된다. 하지만, 지름이 큰 영역에서의 유리코아들의 지름 및 코아간 간격은 1개 코아에서 다른 코아에 광을 결합시키기에 적합하지 않다. 그리고, 개별 결합기 유닛을 형성하기 위해 상기 봉을 절단한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 인발 단계는 프리폼의 일단부를 가열하는 단계와, 제1속도로 상기 봉을 잡아당기는 제1인장수단에 상기 예비적인 봉을 통과시키므로서 지름이 큰 영역의 지름과 동일한 지름을 갖는 봉을 상기 가열된 일단부로부터 인장하는 단계를 구비한다. 상기 방법은 제2인장 수단에 예비적인 봉을 통과시키는 단계와 상기 봉이 제1 및 제2인장수단 사이를 통과할때 상기 예비적인 봉을 간헐적으로 가열하는 단계도 구비한다. 상기 봉이 제1 및 제2인장수단 사이 통과시 상기 봉이 가열되지 않을때 상기 제2인장수단은 제1인장수단과 동일한 속도로 상기 봉을 잡아당기고, 상기 봉이 가열될때는 상기 제2인장수단은 제1인장수단의 속도보다 빠른 속도로 상기 봉을 잡아당긴다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 인발단계는 프리폼의 일단부를 가열하는 단계, 상기 프리픔의 일단부로부터 봉을 잡아당기는 단계 및 봉을 잡아당기는 속도를 가변하는 단계를 구비한다. 상기 봉을 잡아당기는 속도를 가변하는 단계는 봉의 인발속도를 가변시키기 위해 프로그램된 단일 인장수단에 상기 봉을 통과시키는 단계를 구비할 수도 있다. 이와는 달리 적어도 2개의 인장수단이 사용될 수도 있으며, 상기 인장수단은 봉을 따라 이격되고, 둘중의 한 인장수단은 지름이 큰 영역과 항상 접촉해 있다.

본 방법에 따르면, 매트릭스 유리로 된 보울의 길이방향축을 따라 나란히 신장된 다수의 코아들을 가진 결합기 프리폼이 필요하다. 결합기 프리폼을 형성하는 양호한 방법은 전기한 출원에 기재되어 있다. 상기 방법에서는 축을 갖는 신장된 보울이 우선 마련된다. 소정의 용매에 비교적 쉽게 용해되는 유리로 구성되는 보울은 증기 침전, 용융 혹은 그와 유사한 적당한 기술에 의해 형성될 수도 있다. 만약 보울이 고체 유리를 형성하는 용융 혹은 다른 기술에 의해 형성되면, 길이방향을 따라 구멍을 뚫어야 한다. 구멍을 뚫는 공정에 의해 야기된 거친 표면은 다음 공정 이전에 매끄럽게 처리되어야 한다.

제1도에는 신장된 보울형성 방법이 도시되어 있다. 미합중국 특허 제4,289,522호에 기재된 유형의 핸들(10)이 사용될 수도 있다. 핸들(10)은 관형부재로서 그 한쪽 단부에 바탕 유리 접합부(12)를 갖는다. 끝이 뾰족한 심축(14)의 한쪽단부(지름이 큰쪽)는 핸들(10)을 거쳐 연장되고, 쐐기(13)에 의해 고정된다. 심축의 나머지 단부는 선반에 장착되어, 상기 선반에서 심축이 화살표 방향으로 이송되고 회전된다. 심축은 싱축위에 침전된 유리 수트 프리폼의 제거를 용이하게 하기 위해서 탄소 수트로 우선 도포될 수도 있다. 개스와 증기와의 혼합물은 유리 수트 스트림(16)이 심축(14)을 향하도록 버너(15)의 플레임내에서 산화된다. 파손을 방지하기 위해 침전하는 동안 수트-프리폼의 한쪽 또는 양쪽 단부에 풀레임이 향하도록 1개 이상의 보조 버너들(도시하지 않았음)이 사용될 수도 있다. 심축(14)이 버너(15)에 대해 회전되고 이송되는 동안, 여러수트 층들이 상기 심축위에 침전되어 수트 프리폼(17)을 형성한다.

특정한 수트 물질이 수트 프리폼(17) 형성시에 요구된 치수까지 침전된후 심축(14)은 핸들(10)을 잡아당기므로써 상기 조립체들로 부터 제거될 수도 있으며, 이로인해 길이방향의 긴 개구가 남게된다.

핸들(10)의 바탕 유리 접합부는 나머지 보족적 바탕 유리 접합부에 고정된다. 이로인해 헬륨과 같은 개스가 프리폼을 강화하기 바로 전에 그리고 강화하는 동안 핸들, 프리폼 개구 및 프리폼틈을 거쳐 흐를수도 있다. 상기 핸들의 반대편에 있는 수트 프리폼 개구의 일단부가 프리폼 강화시에 폐쇄되는 경향이 있기 때문에, 규토 모세관(22)의 일부가 상기 개구내에 삽입된다. 상기 규토 모세관은 유리 프리폼보다 점성이 훨씬 크기때문에, 상기 모세관의 개구는 제2도에 도시한 바와같이 강화 온도에서 개방상태로 있게 된다. 그러므로, 보울(21)의 나머지 개구(20)도 개방상태로 있게 된다.

상기 개구(20)의 표면을 매끄럽게 하기위해, 개스 페이즈 에칭이 채택될 수 있다. 이것은 C₂F₆, SF₆혹은 그와 유사한 불소 함유 개스를 상기 개구내로 흐르게 함으로써 이루어진다.

다수의 광섬유 프리폼들은 외부 증기 침전과 같은 적당한 처리(미합중국 특허 번호 제4,486,212호와 제4,224,046호를 참조)에 의해 형성된다. 광섬유 프리폼들은 코아보다는 굴절율이 낮은 크래딩 유리층으로 둘러싸인 유리코아를 구비한다. 상기 크래딩 유리는 소정의 용매에서 비교적 용해되지 않는 유리로 구성된다. 이광섬유 프리폼은 합성 결합기에서 요구되는 것이 어떤것이든 단일모드 혹은 다모드 광섬유들로 인발될 수 있도록 상기 코아 반지름과 크래딩 반지름을 갖는다. 상기 광섬유 프리폼들은 소정의 용매에서 충분히 용해되는 유리로 덮히거나 피복된다. 광섬유 프리폼들은 상기 유리로 덮히기전에 신장될 수도 있다. 덮힌 유리는 제1도에 도시된 바와같은 수트 침전 기술에 의해 공급될 수 있고, 그후에 합성물은 강화되고 선택적으로 신장되어 그 반지름을 줄인다. 신장된 봉은 보울(21)의 길이와 대략 같은 길이를 갖는 피복된 섬유 프리폼을 구성하는 섹션들 각각에 제공된다. 제3도에 있어서, 피복된 섬유 프리폼 봉들(26,27)은 나란히 놓여 그 두단부가 가열되고 꼬여 신장되므로 그 두봉들이 서로 단단히 고정된다. 나란히 놓인 봉들의 일단부는 보울(21)의 개구(20)의 반지름보다 약간 큰 반지름을 갖는 손잡이(29)를 형성할 수 있도록 가열된다.

융합된 봉들(26,27)은 제2도의 보울(21)의 윗쪽에 삽입된다. 손잡이(29)는 제4도에 도시된 바와같이 보울(21)의 윗쪽에 봉들이 매달리게 한다. 피복된 섬유 프로폼들(26,27)은 제5도의 확대 단면도에 매우 상세히 도시되어 있다. 봉들(26,27)과 개구(20)의 벽사이에는 봉들이 쉽게 삽입될 수 있도록 약간의 간격이 존재할 수도 있다. 피복된 섬유 프리폼 봉들 각각은 코아(34), 소정의 용매에서 응해되지 않도록 하는 크래딩(35) 및 상기 용매에 쉽게 용해되는 외부 유리 코팅(36)을 구비한다.

제4도와 제5도의 합성물을 신장된 다수 코아 결합봉에서 신장시키는 것은 제6도에 대략적으로 도시되어 있다. 프리폼(21′)은 다수 코아 결합 봉(43)을 형성하기 위해, 노(41)에서 트랙터들(40)에 의해 신장된다. 진공 연결부(44)는 핸들(10)에서 바탕 유리 접합부에 부착될 수도 있다. 봉(43)은 링모양의 비너(45)를 거치고, 회전속도가 기설정된 프로그램에 따라 가변하는 두번째 트랙터들(46)에 의해 구속된다. 개스와 산소는 소오스(47)에서 밸브(48)를 거쳐 흐른다. 버너(45)는 전자식 발호 수단(48)에 의해 발화된다. 따라서, 버너(45)는 순간적으로 온.오프 될 수 있다.

봉(43)을 신장시키기 위해 종래의 노가 사용될 수도 있다. 트랙터들(40)의 회전율은 제어 봉(43)의 지름이 합성 결합기의 최대 지름으로 고정되도록 한다. 예를들면, 지름이 큰 영역(50)의 지름은 봉(43)의 지름과 동일하다. 상기 영역(50)은 버너(48)를 소화함으로써 형성되므로, 버너(45)는 꺼진다. 상기 영역(50)이 형성되는 동안 트랙터들(46)은 트랙터들(40)과 똑같은 속도로 회전한다.

네크 영역(지름이 작은 영역)(51)의 형성은 다음과 같다. 점(a)이 버너(45)에 인접했을때, 밸브(48)가 개방되어 발화수단(49)이 플레임을 발화시킨다. 트랙터들(46)의 회전은 가속화되고, 이로인해 봉(43)의 일부분이 버너(45)내에서 가늘게 된다. 트랙터들(46)의 회전 가속화는 점(b)이 버너에 인접할때까지 계속되므로 중간영역이 형성된다. 예컨대, 중간영역에서 원추형 테이퍼를 형성할 수 있도록 트랙터(46)에서의 신장류는 선형으로 변할 수도 있다. 트랙터들(46)의 회전속도는 점(c)이 버너(45)에 인접할때가지 일정하다. 따라서, 네크 영역(51)의 형성이 완료된다. 네크 영역이 형성된후, 트랙터들(46)의 속도는 점(d)이 버너(45)에 인접할때까지 감소한다. 상기 점(d)이 버너(45)에 인접할때, 상기 버너를 소화되고, 트랙터들(46)은 트랙터들(40)과 동일한 속도로 다시 회전한다.

네크 영역(51)을 형성하는 동안 실행될 여러동작들은 프로그램머블 제어기(63)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 발화 수단(49), 밸브(48) 및 모터 속도 제어장치(64)는 상기 프로그램머블 제어기(63)에 의해 모두 제어될수 있다. 더우기, 네크 영역(51)의 지름을 기설정된 범위내로 유지시키기 위해서는 지름 측정장치(65)를 상기 버너(45)의 바로 아래 위치시킬 수도 있다. 상기 모터 속도 제어장치(64)의 출력신호는 프로그램머블 제어기(63)에 결합되어, 모터 속도 제어장치(64)에 귀환될 출력의 조절을 가능하게 한다.

트랙터들(46)은 네크 영역의 윤곽뿐만 아니라 지름이 큰 영역도 뒤따를수 있도록 스프링 하중식 일수도 있다. 상기와는 달리 트랙터들(46)은 지름이 큰 영역들만 구속할 수 있도록 기설정된 고정거리로 이격될 수도 있다. 후자의 경우에 있어서, 지름이 큰 영역(50)의 길이는 트랙터들(46)이 네크 영역과 중간 영역 형성동안 지름이 큰 영역을 구속할 수 있도록, 네크 영역(51)의 길이에다 중간영역 길이를 더한 길이보다 최소한 커야 한다.

수직테이블(53)과 같은 수단은 네크 봉(43′)이, 화살표(54) 방향으로 이동할때 수직 방향으로부터 소정의 방향으로 일탈되는 것을 방지한다. 경화된 날개깃(56)은 네크 봉(43′)을 향해 이동될때 지름이 큰 영역(50)의 중간지점을 금으로 표시하고 자국을 낸다. 상기 표시 공정은 트랙터들(46) 바로 아래에서 수행되고, 상기 네크 봉이 날개깃(56)에 접촉되었을때 네크 봉(43′)의 수평이동을 방지하는 역활을 한다. 다른 방법으로는 수직 테이블(53)을 상기 날개깃(56)의 인접 위치까지 연장시키는 방법이 있다. 새긴 금(57)이 수직 테이블(53)의 일단부에 도달했을때, 해머(59)는 네크봉(43′)에 새겨진 금 바로 아래에 충격을 가해서 상기 봉으로부터 결합기 유닛(61)을 부러뜨린다. 레이저와 같은 다른 수단이 사용되어 금이 새겨진 봉에 온도 충격을 가해서 상기 봉을 부러뜨리거나 금이 새겨져 있지 않은 봉을 점화시킬수 있다. 그러면, 푹신한 표면을 가진 이동 벨트와 같은 수단을 사용해서 떨어지는 결합기 유닛을 받도록 할 수도 있다.

제7도에는 봉(43)의 횡단면이 도시되어 있다. 섬유 프리폼들은 크래딩 유리층으로 덮여진 신장된 유리코아를 각기 갖는 광도파관들(26′,27′)을 형성하기 위해 신장된다. 제5도에 도시된 코팅(36)을 이루는 유리는 피복된 섬유 프리폼 봉들과 매트릭스 유리(21′)사이에 존재하는 개방된 간격을 채우는 유리질 영역을 형성하기 위해 병합된다. 매트릭스 유리(21′)의 인접 영역은 진공때문에 유리질 영역(38)에 대해 안쪽으로 당겨진다. 만약 유리질 영역(38)이 광도파관들(26′,27′)의 크래딩을 형성하는 영역보다 더 부드러우면, 유리질 영역(38)은 신장동작중 매트릭스 유리(21″)가 안쪽으로 압착하는 만큼 변형되기 쉽지만 딱딱한 유리광도파관들(26′,27′)의 형상은 변형되지 않는다. 매트릭스 유리(21″)와 유리질 영역(38)은 둘다 소정의 용매에 쉽게 용해되는 유리질이다. 유리질 영역(38)과 매트릭스 유리(21″)는 동일한 조성물로 형성될 수도 있고 아니면, 상기 유리질 영역(38)이 매트릭스 유리(21″)의 굴절율 보다는 큰 굴절율을 갖는 유리로 형성될 수도 있다. 상기 두 유리질 영역간의 경계는 참조번호(37)로 도시되어 있다.

상기한 특허 출원에서 언급했듯이, 매트릭스 유리와 피복된 섬유 프리폼 봉들은 간극이 완전히 제거된 결합봉을 형성하기 위해 상기 결합봉을 낮은 온도의 진공속에서 천천히 인발하거나 신장시킬 수 있다. 예컨대, 규토 성분을 많이 함유한 유리를 사용하면, 약 1950℃ 혹은 그 이상의 인발 온도에서 신장 동작중의 간극이 폐쇄되게 된다. 하지만, 인발온도가 약 1850℃이면, 광도파관이 서로 인접하는 영역에서 간극이 남게된다.

간극에 관계없이 봉을 형성하는데 필요한 온도는 매트릭스 유리와 광섬유 프리폼 봉들을 피복하는 유리와의 합성물에 의존한다. 제7도의 합성기는 두 섬유만을 포함하지만, 더 많은 수의 섬유를 포함할 수도 있다.

한 코아에서 보급된 광은 코아들이 서로 밀접하게 위치해서 지름이 축소되는 네크 영역(51)내의 다른 코아들에 결합시키기 때문에 이렇게 형성된 결합기 유닛(61)은 섬유 도파관 결합기로서의 기능을 갖는다. 상기 네크 영역(51)으로 부터 나온 광은 한 코아에서 다른 코아까지 전달될 수 없다. 왜냐하면, 코아들이 결합 거리보다 훨씬 긴 거리만큼 분리되어 있기때문이다.

만약 버너(45)에서 가늘게 된 결합기 유닛이 간극을 내포하게 된다면, 이러한 간극들은 네크 영역 형성중에 결합영역에서 제거된다.

결합기 유닛을 성형하는 결합기의 다른 실예가 제8도에 도시되어 있다. 이 방식에서는 제6도의 버너(45)가 생략된다. 프리폼(21′)은 프리폼 루트(69)가 비교적 가파르게 경사져서 짧은 시간동안만 고온 영역을 갖게되는 노(68)에 위치하게 된다. 상기 경사가 가파른 루트는 광범위한 지름변동을 갖는 봉을 인발하는데 양호하다. 노(68) 바로 아래에 위치하는 지름측정장치(70)의 출력신호는 프로그램머블 큰트롤러(80)에 결합된다. 콘트롤러의 출력신호는 봉(71)의 인발속도를 제어하기 위해 트랙터 수단에 입력된다. 봉(71)은 지름이 큰 영역(72)를 형성할때는 비교적 낮은 속도로 인발된다. 인발된 봉의 속도는 중간영역(73)을 형성하기 위해서는 비교적 빠른 속도까지 선형으로 증가될 수도 있으며, 상기 인발 속도는 네크 영역(74)을 인발할때까지 비교적 빠른 속도를 유지한다. 그리고 중간 영역(75)을 형성하기 위해 인발속도가 감소되고, 상기 인발속도는 지름이 큰 영역(72)를 형성하기 위해 비교적 일정한 속도를 유지한다. 개별 유닛은 제6도의 관련 설명에서 기술한 바와같은 복수 지름 봉(71)으로 부터 절단될 수 있다.

제8도에 도시된 인발 수단은 제1트랙터 세트(76)와 제2트랙터 세트(77)를 구비하고, 상기 각 트랙터 세트는 모터 속도 제어장치(78,79)에 의해 각기 제어된다. 지름이 큰 영역(72)의 길이는 네크 영역(74)의 길이와 중간 영역들(73,75)의 길이를 합한 것보다도 길다. 트랙터들(76,77)은 봉(71)을 따라 위치하게 되므로, 트랙터 세트들중 한 세트는 지름이 큰 영역과 항상 접촉한다. 상기 실시예에 있어서, 트랙터 한 세트가 네크 영역 혹은 중간 영역에 인접했을때, 상기 트랙터 한 세트는 단지 그위에 걸리게 할뿐이고, 나머지 트랙터 한 세트는 적당한 속도로 상기 봉을 잡아당긴다.

제8도의 실시예에 많은 변경이 가해질 수도 있다. 만약 트랙터 세트(76)만이 사용되었다면, 트랙터들이 봉(71)에 일정하게 접촉할 수 있도록 화살표(67)방향으로 스프링이 걸릴 수도 있다. 상기 트랙터가 중간 영역들(73,75)을 따라 이동하는 동안 봉(71)의 축방향에 대해 수직방향으로 이동될때, 그 회전 속도는 봉(71)에 대한 인발속도를 얻을 수 있도록 조절될 수 있다.

어떤 유형의 결합기에 있어서는 결합된 코아들의 꼬임부를 유도하기 위해 인발하는 동안 프리폼을 적어도 지름이 작은 영역을 회전시키므로서 결합을 증강시킬 수도 있다. 또한, 결합 영역에서 부품음과 같은 지름 혼란이 트랙터들의 회전속도를 적당히 조절하는 것에 의해서 유도될 수 있다.

제9도에는 산성용액과 같은 적당한 용액(86)에 두 섬유 유닛(81)의 네크부 일단부가 담긴 상태가 도시되어 있다. 산은 매트릭스물질(82)을 식각하거나 용해하므로 섬유 단부들(83,94)이 제10도에 도시한 바와같이 단면(85)으로 부터 돌출된다. 만약 식각된 유닛이 간극들을 포함한다면 총 식각 시간은 산이 간극을 통해 흐르기 때문에 줄어든다. 만약 간극들이 존재하지 않으면 유닛의 외표면으로부터 안쪽으로 식각이 방사상으로 진행하고, 식각될 마지막 영역은 섬유들간의 영역이 된다. 유닛(81)의 길이는 섬유들(83,84)을 돌출시키기에 충분해야 한다. 유닛(81)의 길이 즉 산에 침전된 길이가 그 유닛의 반지름 보다는 훨씬 크기 때문에, 섬유들이 에칭에 의해 적당히 짧아지기 전에 섬유들(83,84)로부터 크래딩 물질을 용해시키기 위해 상기 산은 안쪽으로 방사방향으로 식각한다.

그리고 유닛(81)의 나머지 단부는 섬유들(83,84)의 반대 단부들을 형성하기 위해 산에 침전된다. 따라서 제11도에 도시된 바와같은 결합기(87)가 형성된다. 상기 결합기에서 돌출되는 섬유들은 다른 섬유들에 융합되거나 혹은 컨넥터 어셈블리들에 끼워진다. 제3도의 섬유 프리폼 봉의 원래 지름과 그 크기의 감소가 제6도의 신장 동작중에 발생하는데, 결합기(87)에서 돌출되는 섬유들의 지름이 그 위에 접속될 섬유들의 지름과 동일해질 때까지 감소할 수 있다.

상기 전술한 바와같이 형성된 광결합기는 다음의 치수를 갖을 수도 있다. 지름이 큰 영역(50)(제6도)은 지름이 3mm이고, 네크 영역(51)의 지름은 0.75mm이다. 네크 영역(51)의 길이는 5cm이고, 중간 영역의 길이는 약 1cm이다. 뾰족해지는 영역의 각도는 약 6도이다. 지름이 큰 영역의 길이는 12cm이다. 식각후의 섬유들(73,74)(제10도)의 길이는 약 100m이다.

반사성 스타 결합기도 본 발명의 방법에 따라 제조될 수 있다. 광섬유들은 한쪽 단부에서만 돌출된다. 반대쪽의 단면은 그라운드이고, 결합기 축에 수직면에 대해 연마된다. 은과 같은 반사면은 연마된 단면위에 놓여진다. 연마된 단면은 지름이 큰 영역 혹은 지름이 작은 영역위에 위치할 수도 있다. 스타 결합기는 지름이 큰 영역, 중간 영역 및 지름이 작은 영역을 구비할 수로 있고 반사면은 지름이 작은 영역의 일단부위에 위치할 수 있다. 이와는 달리, 스타결합기는 지름이 큰 두영역, 두 중간 영역 및 지름이 작은 영역을 구비하고, 반사면은 지름이 큰 영역의 일단부위에 위치할 수도 있다.

매트릭스 물질의 굴절율은 섬유 크래딩의 굴절율과 같거나 작아야 한다. 제5도를 참조하면, 섬유 크래딩(35)은 융합된 순수 규토로 구성되어야 한다. 왜냐하면 보울(21)과 코팅(36)이 많은 량의 산화물로 도우프된 SiO₂로 구성될 수 있어 유리질이 규토보다 용이하게 용해되고, 많은 량의 산화물이 규토의 굴절율보다 같거나 혹은 작은 굴절율을 제공하도록 결합되기 때문이다. 산화물의 적당한 조합은 SiO₂-B₂O₃-GeO₂와 SiO₂-B₂O₃-TiO₂이다. 이같은 3성분의 두 유리는 규토보다는 HF산에 의한 침해가 훨씬 용이하다. 그 일예로써, SiO₂의 굴절율을 일치시키기 위한 적합한 구성은 11중량% B₂O₃, 6,1중량% GeO₂및 82.9중량% SiO₂이다.

제조된 결합기에 있어서, 결합기 섬유들간에 존재하는 유리의 식각가능 두께는 약 10㎛이다. 결합기 섬유들간에 존재하는 유리의 식각가능 최소 두께는 가능한 빨리 섬유들을 분리시키기 위해 섬유들간에 식각용액이 흐르도록 하기 위해서 필요하다. 하지만, 결합을 추진하기 위해 섬유들을 매우 밀접한 관계로 유지하기 위해서도 필요하다는 것을 알 수 있다.

결합기를 구성하는 유리의 광 감쇠비는 긴 섬유를 구성하는 유리의 광 감쇠비만큼 위험하지 않다. 왜냐하면 결합거리는 단지 약 60mm일 뿐이고 섬유들간의 유리영역(48)의 두께는 결합 영역에서의 2㎛만큼 작을 수도 있기 때문이다.

단일의 결합기 유닛의 식각이 전술한 바와같이 행해지기 때문에 다수의 유닛들은 훨씬 경제적인 생성을 위해 동일한 용액기에서 동시에 식각될 수 있다.

본 발명이 단일모드 혹은 다모드 결합기를 만드는데 사용될 수 있다는 사실을 이해할 수 있을 것이다. 결합기내의 코아들의 굴절율 프로파일은 결합기에 결합될 섬유들의 프로파일과 동일할 수도 있다, 대부분의 다모드 섬유들은 대역폭을 낙관할 수 있도록 약 2.0정도의 α값을 갖는다. 결합기 코아의 α간은 결합을 강화시키고 겹치는 손실을 최소로 하기 위해 약 2 내지 10사이에 존재할 수도 있다.

Claims (12)

1. 유리코아의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 유리 매트릭스를 통해 길이방향으로 신장된 간격진 다수의 유리코아를 구비한 결합기를 제공하는 단계와, 상기 프리폼으로 부터 지름이 큰 영역과 상기 큰 지름보다 지름이 작은 영역을 교대로 갖는 봉을 인발하는데, 지름이 작은 영역에서의 상기 유리코아들은 상기 코아중 하나에 전파되어온 빛을 인접코어에 결합하는 지름 및 코아 상호간 간격을 가지는 것이며, 지름이 큰 영역에서의 유리코아들은 상기 코아들중 하나에 전파된 빛을 인접 코아에 결합하지 않은 지름과 코아상호간 간격을 갖도록 하는 인발단계 및 결합기 유닛을 형성하기 위해 지름이 큰 영역을 따라 상기 봉을 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인발 단계는 상기 프리폼의 일단부를 가열하는 단계와, 예비적인 봉을 제1속도로 잡아당기기 위한 제1인장 수단에 통과시키고, 상기 예비적인 봉을 제2인장수단에 통과시키고 그리고 상기 예비적인 봉이 제1인장수단과 제2인장수단간을 통과할때 상기 예비적인 봉을 간헐적으로 가열해서, 상기 지름이 큰 영역의 지름과 동일하고 실제로 균일한 지름을 갖는 예비적인 봉을 상기 가열된 프리폼의 일단부로 부터 잡아당기는 단계를 구비하고, 상기 제2인장수단은 상기 봉이 제1 및 제2인장수단간을 통과시에 가열되지 않을때는 상기 제1인장수단과 동일한 속도로 상기 봉을 잡아당기고, 상기 봉이 제1 및 제2인장수단간을 통과시에 가열될때는 상기 제1인장수단 보다 빠른 속도로 상기 봉을 잡아당기는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 인발단계는 상기 프리폼의 일단부를 가열하는 단계와 상기 프리폼의 일단부로 부터 봉을 잡아당기는 단계 및 상기 봉을 잡아당기는 속도를 가변하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 봉을 잡아당기는 단계는 계속해서 상기 봉에 접촉될 수 있도록 스프링이 걸려진 트랙터 한 세트에 상기 봉을 통과시키는 단계와 상기 트랙터의 회전속도를 가변하는 단체를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 봉을 잡아당기는 단계는 상기 봉을 따라 이격되어 위치하고 그중 한 세트의 트랙터가 지름이 큰 영역에 항상 접촉되는 적어도 두 세트의 트랙터에 상기 봉을 통과시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 봉을 절단하는 단계는 지름이 큰 영역에 금을 새기는 단계와 상기 봉으로 부터 결합기 유닛을 분리시키기 위해 새겨진 금에 충격을 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
7. 소정의 용매에 잘 용해되지 않고 코아 유리보다 굴절율이 작은 크래딩 유리층에 의해 둘러싸인 유리코아를 구비한 광섬유 프리폼 다수개와 소정의 용매에서 용해되는 매트리스 유리로 형성되는 결합기 프리폼을 제공하는 단계와, 상기 결합기 프리폼의 단부를 가열하는 단계와, 예비적인 봉을 제1속도로 즉 균일한 속도로 잡아당기는 제1인장 수단에 상기 예비적인 봉을 통과시키므로써 상기 프로폼의 가열 영역으로부터 소정의 지름을 갖는 예비적인 봉을 인발하는 단계와, 간헐적으로 상기 제1속도와 똑같은 속도로 그리고 어떤 기간동안에는 제1속도보다 빠른 속도(제2속도)로 가변하는 가변속도로 상기 봉을 잡아당기는 제2인장수단에 상기 봉을 통과시키는 단계와, 상기 제1 및 제2인장수단간의 어떤 위치에서 상기 예비적인 봉의 일부분을 상기 제2인장 수단이 제2속도로 상기 봉을 잡아당기는 동안만 가열해서, 지름이 작은 영역을 형성하고, 상기 지름이 작은 영역에서의 유리코아들은 1개 코아에서 다른 코아로 광을 결합시키기에 적합한 지름과 코아 상호간 간격을 갖고, 지름이 큰 영역에서의 상기 유리코아들은 1개 코아에서 다른 코아로 광을 결합시키기에 적합하지 않은 지름과 코아 상호간 간격을 갖도록하는 가열단계 및 결합기 유닛들을 형성하기 위해 상기 봉을 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 봉을 절단하는 단계는 지름이 큰 영역에 금을 새기는 단계와, 상기봉으로 부터 결합기 유닛을 분리시키기 위해 새겨진 금에 충격을 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.
9. 유리코아의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 매트릭스 유리를 통해 길이방향으로 신장된 간격진 유리코아 다수개를 구비한 신장된 결합기 프로폼을 공급하는 수단과, 상기 프리폼으로부터 지름이 큰 영역과 지름이 작은 영역을 교대로 갖는 봉을 인발해서, 지름이 작은 영역에서의 유리코아들은 1개 코아에서 다른 코아에 광을 결합시키기에 적합한 지름 및 코아 상호간 간격을 갖고, 지름이 큰 영역에서의 상기 유리코아들은 1개 코아들에서 다른 코아에 광을 결합시키기에 적합하지 않은 지름과 코아 상호간 간격을 갖도록 하는 인발수단 및 상기 봉으로부터 유닛을 절단해 내는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 인발수단은 상기 프리폼의 일단부를 가열하는 수단, 상기 프리폼의 가열된 일단부로 부터 상기 예비적인 봉을 잡아당겨 비교적 일정한 지름을 갖도록 하는 제1신장수단, 상기 예비적인 봉을 가변속도로 잡아당기는 제2인장수단 및 상기 봉의 일부분을 간헐적으로 가열시키기 위해 제1 및 제2인장수단간에 위치한 가열수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 인발수단은 상기 프리폼의 일단부를 가열하는 수단과 지름이 큰 영역을 형성할때는 제1속도로, 지름이 작은 영역을 형성할때는 제1속도 보다 빠른 제2속도로, 상기 지름이 큰 영역과 지름이 작은 영역 사이의 중간 영역을 형성할때는 제1속도에서 제2속도로 증가시키고 그리고 상기 제2속도에서 제1속도로 감소시키는 속도로 상기 프리폼으로 부터 가변지름을 갖는 봉을 잡아당기는 인장수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 결합기 제공단계는 상기 유리 매트릭스를 통해 길이 방향으로 연장된 다수의 섬유 프리폼 봉들을 구비한 결합기 프리폼을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 프리폼 봉의 각각은 상기 코어의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 클래딩 유리층으로 둘러싸인 유리코아로 이루어지고, 상기 매트릭스유리의 굴절율은 상기 플래딩유리의 굴절율보다 낮은 것을 특징으로 하는 광섬유 결합기 형성방법.

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