광섬유의 제조

 

 광섬유를 만드는 방법은 주로 먼저 모재(母材:preform)라고 하는 지름 1cm 내외의 봉을 광섬유의 구조와 동일하게 만든 다음, 이것을 고열로 녹여 늘여서 광섬유를 완성하는 방법을 쓴다.

⑴ 모재의 제작:적절한 부착대(흑연·사기의 봉이나 고순도 석영관)를 축방향으로 회전시키면서 그 내부(MCVD법)나 외부(OVD법:outside vapor phase deposition)에 불꽃 가수분해 반응에 의해 게르마늄·붕소·인 등이 합성된 산화규소층을 수십 회에 걸쳐 부착시킨 다음, 1700℃ 이상의 높은 온도의 불꽃으로 서서히 가열하여 수축시키면 모재가 완성된다. 이때 게르마늄 등 원소의 포함량을 조절하면 모재의 굴절률 분포를 임의로 조절할 수 있게 된다. 광섬유의 손실 등 광학적 특성이 거의 이 과정에서 결정되므로 매우 주의깊게 진행된다. 이 밖에 석영막대 끝에 직접 모재를 성장시키는 VAD(vapor phase axial deposition)법도 있다.

⑵ 연선(延線)과정:모재를 2,000℃ 이상의 고온으로 국부적으로 가열하여 가늘게 뽑으면 광섬유가 된다. 열원(熱源)으로서는 주로 전기저항로·고주파유도로·이산화탄소레이저 등이 사용된다. 이 과정은 불순물에 의해 광섬유 표면이 오염되어 강도가 저하되지 않도록 정결한 분위기가 필요하며, 기계적 강도의 보존과 취급의 편의를 위하여 뽑는 즉시 1차피복을 한다. 그 재료로 화학적으로 안정되고 수분의 침투를 막을 수 있는 실리콘수지·에폭시아크릴레이트·래커·우레탄·EVA 등이 사용된다. 광섬유의 바깥지름은 이 과정에서 약 1μm의 오차 이내로 균일하게 조정된다.