JP2685543B2 - 光ファイバ・プリフォームの作成方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は２つの隣接した層間に屈折率の急激な変化が
存在する光ファイバを作成する方法に関する。
存在する光ファイバを作成する方法に関する。
２つの異なる層間、例えばコアとそれに隣接した層と
の間に屈折率の急激な変化を有するファイバは内付け気
相沈積法（IVD法）によって作成されている。このIVD法
では、反応物がガラス基体チューブ中を流れ、その間に
移動ホットゾーンがその反応物の流れの方向に上記チュ
ーブを反復してパスする。そのホットゾーン内で発生さ
れたガラス粒子が下流に移行して上記チューブ上に沈積
する。これらの粒子は上記ホットゾーンの各パス時に融
合（consolideted）または融着（fused）されてガラス
層を形成する。このようにしてコア層から隣接クラッド
層へのドパントの拡散が最少限に抑えられる。
の間に屈折率の急激な変化を有するファイバは内付け気
相沈積法（IVD法）によって作成されている。このIVD法
では、反応物がガラス基体チューブ中を流れ、その間に
移動ホットゾーンがその反応物の流れの方向に上記チュ
ーブを反復してパスする。そのホットゾーン内で発生さ
れたガラス粒子が下流に移行して上記チューブ上に沈積
する。これらの粒子は上記ホットゾーンの各パス時に融
合（consolideted）または融着（fused）されてガラス
層を形成する。このようにしてコア層から隣接クラッド
層へのドパントの拡散が最少限に抑えられる。
外付け気相沈積法（OVD法）では、スートと呼ばれる
ガラス粒子が出発部材に対して横方向または軸方向に送
られ、IVD法よりも速い沈積速度と大きいプリフォーム
サイズが得られる。コアとクラッドを有するファイバは
コアガラス粒子クラッドガラス粒子の円筒状のプリフォ
ームを沈積させ、延伸されてファイバとなされうる延伸
母材を形成するようにそのプリフォームを融合固化させ
ることによって通常形成される。融合固化工程時に、多
孔質プリフォームのコア部分からのドーパントは気孔を
通ってクラッド部分に移動し、コアの側縁部にドーパン
ト欠乏領域を形成し、そして隣接したクラッドにはそれ
に対応したドーパント濃度の高い領域を形成する。この
ようにして生じたコア・クラッド境界面はある種の用途
にとっては十分に急激でない。
ガラス粒子が出発部材に対して横方向または軸方向に送
られ、IVD法よりも速い沈積速度と大きいプリフォーム
サイズが得られる。コアとクラッドを有するファイバは
コアガラス粒子クラッドガラス粒子の円筒状のプリフォ
ームを沈積させ、延伸されてファイバとなされうる延伸
母材を形成するようにそのプリフォームを融合固化させ
ることによって通常形成される。融合固化工程時に、多
孔質プリフォームのコア部分からのドーパントは気孔を
通ってクラッド部分に移動し、コアの側縁部にドーパン
ト欠乏領域を形成し、そして隣接したクラッドにはそれ
に対応したドーパント濃度の高い領域を形成する。この
ようにして生じたコア・クラッド境界面はある種の用途
にとっては十分に急激でない。
従って、本発明は、外付け気相沈積法を利用し、ドー
パント・レベルに急激な変化を有する、従って２つの隣
接領域間に急激な屈折率変化を有する光ファイバを作成
する方法を提供することを目的とする。
パント・レベルに急激な変化を有する、従って２つの隣
接領域間に急激な屈折率変化を有する光ファイバを作成
する方法を提供することを目的とする。
本発明の方法は、基材ガラスと少なくとも１つのドー
パントを含む組成を有し、そのドーパントの濃度が内部
の許容レベルから表面領域の非許容レベルまで変化する
ガラスロッドを作成することを含む。このロッドは例え
ばマンドレル上にガラス粒子を沈積させ、そのマンドレ
ルを除去し、そしてその結果得られた多孔質物体を融合
固化させて非多孔質のロッドを形成することによって作
成されうる。その融合固化工程時におけるドーパントの
外方拡散（out−diffusion）が許容しえないドーパント
欠乏領域を形成する。上記ロッドの表面領域は好ましく
はそのロッドをエッチング液に浸漬することによって除
去される。
パントを含む組成を有し、そのドーパントの濃度が内部
の許容レベルから表面領域の非許容レベルまで変化する
ガラスロッドを作成することを含む。このロッドは例え
ばマンドレル上にガラス粒子を沈積させ、そのマンドレ
ルを除去し、そしてその結果得られた多孔質物体を融合
固化させて非多孔質のロッドを形成することによって作
成されうる。その融合固化工程時におけるドーパントの
外方拡散（out−diffusion）が許容しえないドーパント
欠乏領域を形成する。上記ロッドの表面領域は好ましく
はそのロッドをエッチング液に浸漬することによって除
去される。
その表面領域を除去して後に、上記ロッドにガラスの
層が添着される。このガラス層の組成はロッドの組成と
は異なっており、それは、例えば、ロッドより低い屈折
率を有するクラッドガラスでありうる。クラッドガラス
を添着する前に、ロッドは細長いコア・ベイド・ロッド
を形成するために加熱され、延伸されうる。クラッドガ
ラスはコア・ベイト・ロッドの表面上にクラッドガラス
粒子の複数の層を浸漬させ、そしてその結果得られた構
体を加熱してクラッドガラス粒子を融合固化することに
よって添着されうる。クラッドガラス粒子の少なくとも
第１の層の密度は少なくとも0.5g/ccでなければなら
ず、好ましくは0.6g/ccと0.7g/ccの間である。最初に添
着される粒子層の密度は、その層を添着する直前にロッ
ドに炎を向けることによって増加されうる。
層が添着される。このガラス層の組成はロッドの組成と
は異なっており、それは、例えば、ロッドより低い屈折
率を有するクラッドガラスでありうる。クラッドガラス
を添着する前に、ロッドは細長いコア・ベイド・ロッド
を形成するために加熱され、延伸されうる。クラッドガ
ラスはコア・ベイト・ロッドの表面上にクラッドガラス
粒子の複数の層を浸漬させ、そしてその結果得られた構
体を加熱してクラッドガラス粒子を融合固化することに
よって添着されうる。クラッドガラス粒子の少なくとも
第１の層の密度は少なくとも0.5g/ccでなければなら
ず、好ましくは0.6g/ccと0.7g/ccの間である。最初に添
着される粒子層の密度は、その層を添着する直前にロッ
ドに炎を向けることによって増加されうる。
ここに開示された特定の実施例はステップインデック
ス型ファイバに関するが、本発明は、２つの隣接領域間
に急峻な屈折率勾配が存在する他の型式の光ファイバを
製造するためにも用いられうる。
ス型ファイバに関するが、本発明は、２つの隣接領域間
に急峻な屈折率勾配が存在する他の型式の光ファイバを
製造するためにも用いられうる。
以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよ
う。
う。
OVD法を実施するための装置が第１図に示されてい
る。ハンドル10は一端部に研磨されたガラスジョイント
12を有する管状部材である。テーパをつけられたマンド
レル20の大径端部はハンドル10を貫通してそれにシム18
によって固着されている。マンドレルの端部は旋盤に装
着され、それによりマンドレルが矢印で示されているよ
うに回転運動と直径往復運動をさせられる。
る。ハンドル10は一端部に研磨されたガラスジョイント
12を有する管状部材である。テーパをつけられたマンド
レル20の大径端部はハンドル10を貫通してそれにシム18
によって固着されている。マンドレルの端部は旋盤に装
着され、それによりマンドレルが矢印で示されているよ
うに回転運動と直径往復運動をさせられる。
燃料ガスと酵素の混合物が燃焼されて炎を生じ、この
炎がバーナ24から放出される。ガス・蒸気混合物が炎内
で酸化されてガラス・スート流26を形成し、これがマン
ドレル20の方へ送られる。適当なスート沈積用バーナが
米国特許第4486212号に開示されており、そのバーナで
は、バーナ・フェースにおける中央のオリフィスがオリ
フィスの３つのリングによって包囲されている。反応物
成分は中央のオリフィスから出て来て、オリフィスの中
間リングから放出された燃料ガスと酵素によって生じた
炎からの熱を受ける。インナーシールドと呼ばれる酸の
流れがオリフィスの内側リングから出て来てバーナ・フ
ェースにおける反応物成分の反応を阻止する。アウター
シールドと呼ばれる酸素の流れがオリフィスの外側リン
グから出て来る。
炎がバーナ24から放出される。ガス・蒸気混合物が炎内
で酸化されてガラス・スート流26を形成し、これがマン
ドレル20の方へ送られる。適当なスート沈積用バーナが
米国特許第4486212号に開示されており、そのバーナで
は、バーナ・フェースにおける中央のオリフィスがオリ
フィスの３つのリングによって包囲されている。反応物
成分は中央のオリフィスから出て来て、オリフィスの中
間リングから放出された燃料ガスと酵素によって生じた
炎からの熱を受ける。インナーシールドと呼ばれる酸の
流れがオリフィスの内側リングから出て来てバーナ・フ
ェースにおける反応物成分の反応を阻止する。アウター
シールドと呼ばれる酸素の流れがオリフィスの外側リン
グから出て来る。
補助バーナ25、27および29は直線リボンバーナであ
り、沈積時にスートプリフォームの破断を防止するよう
にそれの端部に向けて炎を送るために用いられうる。補
助端部バーナについては第４図に関してさらに詳細に説
明する。
り、沈積時にスートプリフォームの破断を防止するよう
にそれの端部に向けて炎を送るために用いられうる。補
助端部バーナについては第４図に関してさらに詳細に説
明する。
従来のステップインデックス型ファイバを作成するた
めには、バーナ24が、予め定められた組成を有するスー
トの流れ26を発生しながら、マンドレル20に対して多数
回のパス（パス）を行う。コアスートの被覆16を形成す
るのに十分な数の層が沈積された後に、スート流26の組
成が屈折率の低いものに変更される。例えば、そのコア
ガラス組成はSiO2のような基材ガラスと、GeO2、P2O5、
TiO2、Al2O3等のような屈折率増加ドーパントよりなり
うる。ゲルマニア・シリケート・コアガラスは低い損失
と高いΔ値を与えるので、下記の説明ではこのようなガ
ラスについて述べる。クラッドガラス組成は、SiO2また
は被覆16より屈折率の低いドープされたシリカガラスを
与えうる１つ以上のドーパントをドープされたSiO2より
なりうる。フッ素またはB2O3は、シリカの屈折率を低下
させコアに使用する屈折率増加ドーパントの割合（百分
率）を低くすることができるので、クラッドガラス・ド
ーパントとして用いられることが多い。このような屈折
率低下クラッドが、コアに隣接して形成された場合に
は、屈折率低下クラッドより若干大きい屈折率を有する
外側クラッド層がその屈折率低下クラッドから半径方向
外方に形成されることが多い。
めには、バーナ24が、予め定められた組成を有するスー
トの流れ26を発生しながら、マンドレル20に対して多数
回のパス（パス）を行う。コアスートの被覆16を形成す
るのに十分な数の層が沈積された後に、スート流26の組
成が屈折率の低いものに変更される。例えば、そのコア
ガラス組成はSiO2のような基材ガラスと、GeO2、P2O5、
TiO2、Al2O3等のような屈折率増加ドーパントよりなり
うる。ゲルマニア・シリケート・コアガラスは低い損失
と高いΔ値を与えるので、下記の説明ではこのようなガ
ラスについて述べる。クラッドガラス組成は、SiO2また
は被覆16より屈折率の低いドープされたシリカガラスを
与えうる１つ以上のドーパントをドープされたSiO2より
なりうる。フッ素またはB2O3は、シリカの屈折率を低下
させコアに使用する屈折率増加ドーパントの割合（百分
率）を低くすることができるので、クラッドガラス・ド
ーパントとして用いられることが多い。このような屈折
率低下クラッドが、コアに隣接して形成された場合に
は、屈折率低下クラッドより若干大きい屈折率を有する
外側クラッド層がその屈折率低下クラッドから半径方向
外方に形成されることが多い。
クラッド被覆22が十分な厚さに形成されて後に、この
ようにして形成された多孔質ガラスプリフォームがマン
ドレル20から除去され、ガラス粒子を融合固化ないしは
融着するために高温に付され、それによって非多孔質の
物体となされる。この従来方法の融合固化工程時に、ド
ーパントがある程度だけコア被覆16の外側部分からクラ
ッド被覆22の隣接内側部分に拡散する。このドーパント
移動はプリフォームを乾燥するために塩素を用いること
によってある程度多くなるが、それは融合固化雰囲気に
塩素が存在しない場合にも生ずる。このように融合固化
された母材からファイバが線引きされる場合には、第２
図に示されているファイバの屈折率分布22はドーパント
の移動に基因して半径aoおよびCi間のＳ字形分布に従
う。コア・クラッド境界における理想的なステップ分布
が破線34および36で示されている。後で除去される一時
的なベイトロッド上にスートが沈積されるOVD法によっ
て多孔質ファイバプリフォームが形成される場合には、
そのベイトロッドを除去することによって形成された穴
の表面からのドーパントの外方拡散により、aiより小さ
い半径における屈折率がniより小さい値に減少される。
多孔質ファイバプリフォームが軸づけ気相沈積法によっ
て形成される場合には、屈折率分布にこのような急激な
中心線低下が生ずることはない。
ようにして形成された多孔質ガラスプリフォームがマン
ドレル20から除去され、ガラス粒子を融合固化ないしは
融着するために高温に付され、それによって非多孔質の
物体となされる。この従来方法の融合固化工程時に、ド
ーパントがある程度だけコア被覆16の外側部分からクラ
ッド被覆22の隣接内側部分に拡散する。このドーパント
移動はプリフォームを乾燥するために塩素を用いること
によってある程度多くなるが、それは融合固化雰囲気に
塩素が存在しない場合にも生ずる。このように融合固化
された母材からファイバが線引きされる場合には、第２
図に示されているファイバの屈折率分布22はドーパント
の移動に基因して半径aoおよびCi間のＳ字形分布に従
う。コア・クラッド境界における理想的なステップ分布
が破線34および36で示されている。後で除去される一時
的なベイトロッド上にスートが沈積されるOVD法によっ
て多孔質ファイバプリフォームが形成される場合には、
そのベイトロッドを除去することによって形成された穴
の表面からのドーパントの外方拡散により、aiより小さ
い半径における屈折率がniより小さい値に減少される。
多孔質ファイバプリフォームが軸づけ気相沈積法によっ
て形成される場合には、屈折率分布にこのような急激な
中心線低下が生ずることはない。
本発明によれば、多孔質のコアプリフォームが沈積さ
れ、融合固化される。それのaoより大きい半径における
外側部分はクラッドスートを沈積する工程の前に除去さ
れる。除去されるべきコアガラスの量は電子マイクロプ
ローブによってまたは光学手段によって融合固化したコ
アプリフォームを分析することによって決定されうる。
同一のドーパント濃度分布を有する多数のプリフォーム
が作成されるべき場合には、それらのそれぞれについて
ドーパント分布が決定される必要はない。むしろ、１個
または数個のプリフォームだけが分析され、他のプリフ
ォームも同様の深さのドーパント欠乏領域を有するもの
とされる。
れ、融合固化される。それのaoより大きい半径における
外側部分はクラッドスートを沈積する工程の前に除去さ
れる。除去されるべきコアガラスの量は電子マイクロプ
ローブによってまたは光学手段によって融合固化したコ
アプリフォームを分析することによって決定されうる。
同一のドーパント濃度分布を有する多数のプリフォーム
が作成されるべき場合には、それらのそれぞれについて
ドーパント分布が決定される必要はない。むしろ、１個
または数個のプリフォームだけが分析され、他のプリフ
ォームも同様の深さのドーパント欠乏領域を有するもの
とされる。
高シリカ含有コアプリフォームのドーパント欠乏域を
除去する好ましい方法は室温における50％HF水溶液のよ
うな適当なエッチャントに浸漬することである。コアプ
リフォームの寸法と重量および欠乏深さがわかれば、除
去すべきガラスの重量を計算するのに都合がよい。コア
プリフォームの重量がその計算された量だけ減少したと
きに、エッチングが中止される。コア融合固化工程の後
には、マンドレルを除去して形成された穴が残る。半径
aoとａの間の領域が除去されるのと同時に半径aiまでの
コア領域が除去されうるが、上記穴を形成している面は
その穴にSF6のような気相エッチャントを流すことによ
ってより平滑になされうる。その気相エッチャントはハ
ンドル10の内表面をもエッチングするので、それを保護
するためにハンドルに管状のインサートを配置する必要
がありうる。上記穴がエッチングされて後に、その穴の
端部は、コアプリフォームを液体エッチャントまたコア
ガラスが溶解しうる溶液に浸漬する前に、栓をされる。
除去する好ましい方法は室温における50％HF水溶液のよ
うな適当なエッチャントに浸漬することである。コアプ
リフォームの寸法と重量および欠乏深さがわかれば、除
去すべきガラスの重量を計算するのに都合がよい。コア
プリフォームの重量がその計算された量だけ減少したと
きに、エッチングが中止される。コア融合固化工程の後
には、マンドレルを除去して形成された穴が残る。半径
aoとａの間の領域が除去されるのと同時に半径aiまでの
コア領域が除去されうるが、上記穴を形成している面は
その穴にSF6のような気相エッチャントを流すことによ
ってより平滑になされうる。その気相エッチャントはハ
ンドル10の内表面をもエッチングするので、それを保護
するためにハンドルに管状のインサートを配置する必要
がありうる。上記穴がエッチングされて後に、その穴の
端部は、コアプリフォームを液体エッチャントまたコア
ガラスが溶解しうる溶液に浸漬する前に、栓をされる。
このようにして除去されるガラスの量、すなわちエッ
チングの程度は、コアガラスの組成、融合固化前のスー
トの密度、融合固化条件等の多数の要因に依存する。さ
らに、欠乏領域の深さは、米国特許4165223号に教示さ
れているように欠乏が生ずるスートプリフォームの領域
に所要量により多いドーパントを含むスートを沈積させ
ることによって減少されうる。
チングの程度は、コアガラスの組成、融合固化前のスー
トの密度、融合固化条件等の多数の要因に依存する。さ
らに、欠乏領域の深さは、米国特許4165223号に教示さ
れているように欠乏が生ずるスートプリフォームの領域
に所要量により多いドーパントを含むスートを沈積させ
ることによって減少されうる。
融合固化され、エッチングされたコアプリフォームの
外径、得られるファイバの所望のコア・クラッド直径比
のような要因に依存して、コアプリフォームは、その上
にクラッドスートを沈積させる前に、それの直径を減少
させるために延伸されうる。コアプリフォームが延伸さ
れない場合には、クラッドスート沈積工程のあいだ、ハ
ンドル10はこのコアプリフォームに固着されたままであ
りうる。
外径、得られるファイバの所望のコア・クラッド直径比
のような要因に依存して、コアプリフォームは、その上
にクラッドスートを沈積させる前に、それの直径を減少
させるために延伸されうる。コアプリフォームが延伸さ
れない場合には、クラッドスート沈積工程のあいだ、ハ
ンドル10はこのコアプリフォームに固着されたままであ
りうる。
コアプリフォームは従来の延伸用炉内で延伸されう
る。その炉内で、コアプリフォームの先端が、そのプリ
フォームがそれからファイバを線引きするために付され
る温度より若干低い温度に加熱される。高シリカ含有量
のドープされたシリカ・プリフォームの場合には約1950
〜2000℃の温度が適している。延伸されたコア・ベイト
・ロッドを形成するのに適した装置が第３図に示されて
おり、コアプリフォーム40が延伸用炉内に装着され、そ
れの先端部を抵抗ヒータ42によって加熱される。ハンド
ルに真空のコネクタ50が装着され、プリフォームの孔が
脱気される。モータで駆動されるトラクタ52が、プリフ
ォーム40の底部に付着されたガラスロッド44を最初に引
張る。事実上、ロッド46が係合される。そのロッドが延
伸されるにつれて、上記孔は、その中の圧力が周囲の圧
力に比して低いので容易に閉塞する。ロッド46の直径
は、爾後の高温処理時にそのロッドの反りを防止するた
めに少なくとも8mmであることが好ましい。延伸された
ロッド46の直径は走査レーザビームおよび光検知器のア
レイによって測定されうる。直径測定手段からのフィー
ドバック信号は、ヒータ42内へのプリフォームの下方送
り速度、ヒータ42の温度、トラクタ52によるロッド46の
引張速度のようなパラメータを制御するために用いられ
うる。
る。その炉内で、コアプリフォームの先端が、そのプリ
フォームがそれからファイバを線引きするために付され
る温度より若干低い温度に加熱される。高シリカ含有量
のドープされたシリカ・プリフォームの場合には約1950
〜2000℃の温度が適している。延伸されたコア・ベイト
・ロッドを形成するのに適した装置が第３図に示されて
おり、コアプリフォーム40が延伸用炉内に装着され、そ
れの先端部を抵抗ヒータ42によって加熱される。ハンド
ルに真空のコネクタ50が装着され、プリフォームの孔が
脱気される。モータで駆動されるトラクタ52が、プリフ
ォーム40の底部に付着されたガラスロッド44を最初に引
張る。事実上、ロッド46が係合される。そのロッドが延
伸されるにつれて、上記孔は、その中の圧力が周囲の圧
力に比して低いので容易に閉塞する。ロッド46の直径
は、爾後の高温処理時にそのロッドの反りを防止するた
めに少なくとも8mmであることが好ましい。延伸された
ロッド46の直径は走査レーザビームおよび光検知器のア
レイによって測定されうる。直径測定手段からのフィー
ドバック信号は、ヒータ42内へのプリフォームの下方送
り速度、ヒータ42の温度、トラクタ52によるロッド46の
引張速度のようなパラメータを制御するために用いられ
うる。
ロッド46は複数のコア・ベイト・ロッドを形成するた
めに切断され、それらのコア・ベイト・ロッドにはそれ
ぞれハンドル設けられる。例えば、ベイト・ロッドより
直径の大きいシリカ・ロッドがそのベイト・ロッドに軸
線方向に融着されうる。シリカ・ハンドルはスート・ク
ラッド・ベイト・ロッドを融合固化用炉内に懸下しうる
突起または凹部のような手段を具備している。
めに切断され、それらのコア・ベイト・ロッドにはそれ
ぞれハンドル設けられる。例えば、ベイト・ロッドより
直径の大きいシリカ・ロッドがそのベイト・ロッドに軸
線方向に融着されうる。シリカ・ハンドルはスート・ク
ラッド・ベイト・ロッドを融合固化用炉内に懸下しうる
突起または凹部のような手段を具備している。
第４図に示された装置はクラッド・ガラススートを沈
積させるために用いられうる。コアガラス・ベイトロッ
ド54は爾後の処理操作で支持の目的のために用いられる
ハンドル56に装着される。これらのハンドルおよびベイ
トロッドは旋盤に取付けられ、それによってスート生成
火炎加水分解バーナ54に対して回転および往復運動をな
され、従ってそのバーナが螺旋状通路に沿ってベイトロ
ッド上にスートを沈積させうる。下記の実施例で用いら
れているように「バーナ・パス」（burnerpass）という
用語はバーナ58がロッド54に沿って１つの方向に移動す
ることを意味する。バーナがロッド54に沿って反対の方
向に再び移動するときに他のパスが生ずる。両方のパス
時にガラススートが沈積されうる。ハンドル端バーナ60
は炎をハンドル56に向ける。ベイトロッド54の反対側端
部はテールストック端バーナ64によって加熱される。ク
ラッドスート被覆の披着開始時に、端バーナ炎がベイト
ロッドが弓なりに弯曲するのを防止するために比較的低
い。被着の終りには、バーナ60および64からの炎は、プ
リフォームの全長に沿って伝播しうる亀裂の開始を回避
するように端部スートを非常に硬い状態に保持するため
に比較的高い。ベイトロッド54に沿ってバーナ58が約15
〜20回パスしてスートを沈積した後で、端バーナ炎はそ
れらの最大値に増加されうる。クラッドスート被覆は融
合固化時に長手方向ならびに半径方向に収縮する。クラ
ッドスートが約0.5g/ccより小さい密度でベイトロッド5
4上に沈積された場合には、ベイトロッドの表面に対す
るスート粒子の接着力は、スート被覆が融合固化時に長
手方向に収縮する場合にそのスート被覆をベイトロッド
に合致させるのには十分でない。従って、融合固化が進
むにつれて、ベイトロッドがスートプリフォームの上方
領域から突出することになりうる。この突出によってベ
イトロッドに隣接したスート層が渦状のパターンで変形
され、この渦状パターンの両側に空所が残ることになり
うる。直径6mm、長さ62cmのベイトロッドに低いスート
密度（約0.3g/cc）を有する純粋シリカスートの厚さ3.1
cmの被覆を設ける工程では、ベイトロッドの突出は約4.
25インチであり、融合固化時におけるスート被覆の軸線
方向寸法の全変化にほぼ等しかった。0.47g/ccの平均ス
ート密度では、ベイトロッドの突出は約0.25インチまで
減少された。ベイトロッド突出は少なくとも最初のクラ
ッドスート層が少なくとも0.5g/ccの密度で沈積させ、
他の層を最初のパス時の密度と同一密度かあるいはそれ
から徐々に減少する密度で沈積させることによって完全
に除去されうる。最初のスート層の密度は約0.6〜0.7g/
ccの範囲であることが好ましい。
積させるために用いられうる。コアガラス・ベイトロッ
ド54は爾後の処理操作で支持の目的のために用いられる
ハンドル56に装着される。これらのハンドルおよびベイ
トロッドは旋盤に取付けられ、それによってスート生成
火炎加水分解バーナ54に対して回転および往復運動をな
され、従ってそのバーナが螺旋状通路に沿ってベイトロ
ッド上にスートを沈積させうる。下記の実施例で用いら
れているように「バーナ・パス」（burnerpass）という
用語はバーナ58がロッド54に沿って１つの方向に移動す
ることを意味する。バーナがロッド54に沿って反対の方
向に再び移動するときに他のパスが生ずる。両方のパス
時にガラススートが沈積されうる。ハンドル端バーナ60
は炎をハンドル56に向ける。ベイトロッド54の反対側端
部はテールストック端バーナ64によって加熱される。ク
ラッドスート被覆の披着開始時に、端バーナ炎がベイト
ロッドが弓なりに弯曲するのを防止するために比較的低
い。被着の終りには、バーナ60および64からの炎は、プ
リフォームの全長に沿って伝播しうる亀裂の開始を回避
するように端部スートを非常に硬い状態に保持するため
に比較的高い。ベイトロッド54に沿ってバーナ58が約15
〜20回パスしてスートを沈積した後で、端バーナ炎はそ
れらの最大値に増加されうる。クラッドスート被覆は融
合固化時に長手方向ならびに半径方向に収縮する。クラ
ッドスートが約0.5g/ccより小さい密度でベイトロッド5
4上に沈積された場合には、ベイトロッドの表面に対す
るスート粒子の接着力は、スート被覆が融合固化時に長
手方向に収縮する場合にそのスート被覆をベイトロッド
に合致させるのには十分でない。従って、融合固化が進
むにつれて、ベイトロッドがスートプリフォームの上方
領域から突出することになりうる。この突出によってベ
イトロッドに隣接したスート層が渦状のパターンで変形
され、この渦状パターンの両側に空所が残ることになり
うる。直径6mm、長さ62cmのベイトロッドに低いスート
密度（約0.3g/cc）を有する純粋シリカスートの厚さ3.1
cmの被覆を設ける工程では、ベイトロッドの突出は約4.
25インチであり、融合固化時におけるスート被覆の軸線
方向寸法の全変化にほぼ等しかった。0.47g/ccの平均ス
ート密度では、ベイトロッドの突出は約0.25インチまで
減少された。ベイトロッド突出は少なくとも最初のクラ
ッドスート層が少なくとも0.5g/ccの密度で沈積させ、
他の層を最初のパス時の密度と同一密度かあるいはそれ
から徐々に減少する密度で沈積させることによって完全
に除去されうる。最初のスート層の密度は約0.6〜0.7g/
ccの範囲であることが好ましい。
ベイトロッド／スート被覆境界面に十分に高いスート
密度を得るためにはベイトロッド54はその上に最初のク
ラッドスート被覆を沈積させる前に予め加熱されなけれ
ばならない。ベイトロッドがクラッドスート沈積の前に
バーナ58を数回パスさせることによって予め加熱された
としても、クラッドスート被着の最初のパスではそのベ
イトロッドは比較的冷いので、最初に添着されたクラッ
ドスートの密度が低下する傾向がある。そのために、ク
ラッドスートの最初の層を沈積させるときには補助バー
ナ66が用いられる。ベイトロッド上にスートが沈積され
る前に、バーナ58にスート形成用反応物を供給すること
なしにバーナ58および66からの炎をベイトロッドに沿っ
て移動させるのが有利である。この予備加熱工程時に、
ベイトロッドの表面に浸漬したであろう不純物は発揮さ
れる。クラッドスートの最初の層の添着時に、補助バー
ナ66がスート沈積バーナ58と一緒にベイトロッドに沿っ
て移動し、その場合、バーナ66の炎はバーナ58のそれと
連続していることが好ましい。このようにして、ベイト
ロッドはスート沈積の直前に加熱される。クラッドスー
ト密度の増加によってプリフォームの割れが最少限に抑
えられ、融合固化時にベイトロッド突出によって生ずる
境界面シードが防止され、そしてコア・クラッド境界面
における螺旋状のパターンを形成する被覆に関連したシ
ードが除去される。
密度を得るためにはベイトロッド54はその上に最初のク
ラッドスート被覆を沈積させる前に予め加熱されなけれ
ばならない。ベイトロッドがクラッドスート沈積の前に
バーナ58を数回パスさせることによって予め加熱された
としても、クラッドスート被着の最初のパスではそのベ
イトロッドは比較的冷いので、最初に添着されたクラッ
ドスートの密度が低下する傾向がある。そのために、ク
ラッドスートの最初の層を沈積させるときには補助バー
ナ66が用いられる。ベイトロッド上にスートが沈積され
る前に、バーナ58にスート形成用反応物を供給すること
なしにバーナ58および66からの炎をベイトロッドに沿っ
て移動させるのが有利である。この予備加熱工程時に、
ベイトロッドの表面に浸漬したであろう不純物は発揮さ
れる。クラッドスートの最初の層の添着時に、補助バー
ナ66がスート沈積バーナ58と一緒にベイトロッドに沿っ
て移動し、その場合、バーナ66の炎はバーナ58のそれと
連続していることが好ましい。このようにして、ベイト
ロッドはスート沈積の直前に加熱される。クラッドスー
ト密度の増加によってプリフォームの割れが最少限に抑
えられ、融合固化時にベイトロッド突出によって生ずる
境界面シードが防止され、そしてコア・クラッド境界面
における螺旋状のパターンを形成する被覆に関連したシ
ードが除去される。
ドーパントを含有したコアガラスの温度がシリカの温
度より低いので、補助バーナ炎によって発生された熱に
よってベイトロッドが弓なりに弯曲されうる。この問題
は8mm以上の直径を有するコア・ベイトロッドを用いる
ことによって緩和されうる。
度より低いので、補助バーナ炎によって発生された熱に
よってベイトロッドが弓なりに弯曲されうる。この問題
は8mm以上の直径を有するコア・ベイトロッドを用いる
ことによって緩和されうる。
フッ素をドープされたまたはB2O3をドープされたシリ
カ・クラッドスートを用いると、クラッドスートの軟化
点温度が低下し、スート密度が改善されるので、有利で
ある。このスートはより低い温度で融合固化し、かつベ
イトロッド上の表面凹凸により容易に順応する。これら
のドーパントはまたシリカの屈折率を低下させるので、
コアのドーパント含有量はファイバにおける所望のコア
・クラッド間の屈折率差を得るためにはそれに対応して
減少されうる。コア・ベイトロッドにおけるドーパント
の割合（百分率）が低いと、それの軟化点温度が高くな
り、従って、バーナ58、60、64および66からの熱を受け
た場合に弓なりに弯曲すること（bowing）に対する抵抗
力が強くなる。
カ・クラッドスートを用いると、クラッドスートの軟化
点温度が低下し、スート密度が改善されるので、有利で
ある。このスートはより低い温度で融合固化し、かつベ
イトロッド上の表面凹凸により容易に順応する。これら
のドーパントはまたシリカの屈折率を低下させるので、
コアのドーパント含有量はファイバにおける所望のコア
・クラッド間の屈折率差を得るためにはそれに対応して
減少されうる。コア・ベイトロッドにおけるドーパント
の割合（百分率）が低いと、それの軟化点温度が高くな
り、従って、バーナ58、60、64および66からの熱を受け
た場合に弓なりに弯曲すること（bowing）に対する抵抗
力が強くなる。
第５図は本発明の方法を用いた幾つかのファイバ作成
工程を示すフローチャートである。「ファースト・オー
バークラッド」（first overclad）という用語は屈折率
低下クラッドを形成するためのフッ素をドープされたシ
リカの沈積を意味し、「セカンド・オーバークラッド」
（second overclad）はフッ素含有量のパーセンテージ
の少ないシリカ・クラッドスートの沈積を意味する。も
し所望されれば、両方のオーバークラッド組成は同一で
ありうる。Ｂ′という径路で示された最も直接的な手法
は融合固化されかつエッチングされたコア母材を延伸さ
せることを含んでおらず、クラッドスートの単一の被覆
を添着し、クラッドスートを融合固化させ、そして光フ
ァイバを形成するためにこのように融合固化されたプリ
フォームを延伸することを必要とするだけである。これ
はコア・クラッド直径比の小さいファイバを作成するた
めには実用的な方法ではないかも知れない。径路Ａ′の
方法も単一のクラッドを有するファイバを作成する。
工程を示すフローチャートである。「ファースト・オー
バークラッド」（first overclad）という用語は屈折率
低下クラッドを形成するためのフッ素をドープされたシ
リカの沈積を意味し、「セカンド・オーバークラッド」
（second overclad）はフッ素含有量のパーセンテージ
の少ないシリカ・クラッドスートの沈積を意味する。も
し所望されれば、両方のオーバークラッド組成は同一で
ありうる。Ｂ′という径路で示された最も直接的な手法
は融合固化されかつエッチングされたコア母材を延伸さ
せることを含んでおらず、クラッドスートの単一の被覆
を添着し、クラッドスートを融合固化させ、そして光フ
ァイバを形成するためにこのように融合固化されたプリ
フォームを延伸することを必要とするだけである。これ
はコア・クラッド直径比の小さいファイバを作成するた
めには実用的な方法ではないかも知れない。径路Ａ′の
方法も単一のクラッドを有するファイバを作成する。
径路Ａは好ましい方法を示している。このエッチング
工程は融合固化されたコアの表面上にある程度のエッチ
・ピット（etch pits）を生ずる。径路Ａの方法では、
延伸工程時にガラスを軟化させることによってエッチ・
ピットが平滑化され、クラッドスートを設けられるため
のより理想的な表面を与える。しかし、高温延伸工程で
は、延伸されたコアロッドの表面またはその近傍におい
てある程度のゲルマニアが還元されて揮発性の一酸化ゲ
ルマニウムGeOとなされる。これによって、ファイバ線
引き工程時に境界面シードが形成されることになりう
る。
工程は融合固化されたコアの表面上にある程度のエッチ
・ピット（etch pits）を生ずる。径路Ａの方法では、
延伸工程時にガラスを軟化させることによってエッチ・
ピットが平滑化され、クラッドスートを設けられるため
のより理想的な表面を与える。しかし、高温延伸工程で
は、延伸されたコアロッドの表面またはその近傍におい
てある程度のゲルマニアが還元されて揮発性の一酸化ゲ
ルマニウムGeOとなされる。これによって、ファイバ線
引き工程時に境界面シードが形成されることになりう
る。
径路Ｂの方法の利点は、コアロッドが高温延伸工程に
付される時点より前に、そのコアロッドの表面がゲルマ
ニアを含まないシリカの層で不活性化（passivated）さ
れることである。上記延伸工程の前にコアとクラッドの
間にシードのない境界面を形成することによって、その
境界面にGeO誘導シードが形成される傾向が大幅に軽減
される。この方の難点はエッチングされたコアロッドの
表面がエッチ・ピットを含んでいるためにオーバークラ
ッドされるのには理想的な表面でない点である。
付される時点より前に、そのコアロッドの表面がゲルマ
ニアを含まないシリカの層で不活性化（passivated）さ
れることである。上記延伸工程の前にコアとクラッドの
間にシードのない境界面を形成することによって、その
境界面にGeO誘導シードが形成される傾向が大幅に軽減
される。この方の難点はエッチングされたコアロッドの
表面がエッチ・ピットを含んでいるためにオーバークラ
ッドされるのには理想的な表面でない点である。
どちらの方法が用いられたかに関係なく、第一の問題
点は、得られるファイバのコア・クラッド境界面にシー
ドが形成される点である。境界面シードが生長しうる工
程の要点は高温延伸作業である。しかしながら、延伸温
度でガラスにシードを形成するためには、延伸作業の前
に少なくとも顕微鏡のスケールでシードがすでに存在し
ていなければならない。ここに記述されている方法はこ
のような顕微鏡的シードの形成を最小限に抑える。
点は、得られるファイバのコア・クラッド境界面にシー
ドが形成される点である。境界面シードが生長しうる工
程の要点は高温延伸作業である。しかしながら、延伸温
度でガラスにシードを形成するためには、延伸作業の前
に少なくとも顕微鏡のスケールでシードがすでに存在し
ていなければならない。ここに記述されている方法はこ
のような顕微鏡的シードの形成を最小限に抑える。
下記の実施例ＡおよびＢは第５図の径路ＡおよびＢの
方法に従って光ファイバを作成する方法に関する。これ
らの両方法に共通の工程、すなわち多孔質コアプリフォ
ームを沈積させ、そのプリフォームを融合固化させ、そ
してその融合固化されたプリフォームをエッチングする
工程について最初に説明する。
方法に従って光ファイバを作成する方法に関する。これ
らの両方法に共通の工程、すなわち多孔質コアプリフォ
ームを沈積させ、そのプリフォームを融合固化させ、そ
してその融合固化されたプリフォームをエッチングする
工程について最初に説明する。
コア・プリフォーム沈積 コアスート・プリフォームは第１図に示された装置に
よって形成される。6.4mmから4.7mmまでテーパした外径
を有する長さ107cmのアルミナ・マンドレルの大径端部
が中空の一体的ハンドル内に挿入される。マンドレル
は、バーナが2cm/秒の速度で移動してガラススートを沈
積する前に最初の２回のバーナ・パスのあいだに加熱さ
れる。その後におけるガラススート沈積時には移動速度
は1.1cm/秒となる。バーナ24のヒューム・ライン（fume
line）に対するGeCl4の流量はパス開始時には0.026モ
ル／分であり、中間では0.016モル／分、終りでは0.024
モル／分である。SiCl4の流量はパスの開始時には0.014
モル／分、中間で0.123モル／分、終りに0.116モル／分
である。これによって多孔質のGeO2をドープされたSiO2
スートプリフォームが形成され、このスートプリフォー
ムのGeO2濃度は、第６図に示されており、内表面および
外表面において最大となる。第６図においてrmはマンド
レルの半径、r0はプリフォームの半径である。パス時
に、バーナ24に供給される天然ガスおよび燃焼酸素は６
／分から13／分までおよび5.81／分から13／分
までそれぞれ徐々に増加し、アウターシールド酸素は４
／分から５／分まで変化する。インナーシールド、
アウターシールドおよびヒューム・ラインのための酸素
流はそれぞれ2.5／分、５／分および2.5／分であ
る。最初の100回のパスのあいだに、接合端バーナに対
する天然ガスおよび酸素の流れはそれぞれ1.235／分
から1.805／分までおよび0.95／分から1.425／分
まで変化する。左端バーナ25に対する天然ガスおよび酵
素の流量はそれぞれ1.0／分および0.8／分から1.8
／分および1.5／分まで増加する。右端バーナ29に
対する天然ガスおよび酵素の流量はそれぞれ0.6／分
および0.4／分から1.3／分および1.0／分まで増
加する。コアプリフォームを形成するためには合計500
回のパスが用いられる。
よって形成される。6.4mmから4.7mmまでテーパした外径
を有する長さ107cmのアルミナ・マンドレルの大径端部
が中空の一体的ハンドル内に挿入される。マンドレル
は、バーナが2cm/秒の速度で移動してガラススートを沈
積する前に最初の２回のバーナ・パスのあいだに加熱さ
れる。その後におけるガラススート沈積時には移動速度
は1.1cm/秒となる。バーナ24のヒューム・ライン（fume
line）に対するGeCl4の流量はパス開始時には0.026モ
ル／分であり、中間では0.016モル／分、終りでは0.024
モル／分である。SiCl4の流量はパスの開始時には0.014
モル／分、中間で0.123モル／分、終りに0.116モル／分
である。これによって多孔質のGeO2をドープされたSiO2
スートプリフォームが形成され、このスートプリフォー
ムのGeO2濃度は、第６図に示されており、内表面および
外表面において最大となる。第６図においてrmはマンド
レルの半径、r0はプリフォームの半径である。パス時
に、バーナ24に供給される天然ガスおよび燃焼酸素は６
／分から13／分までおよび5.81／分から13／分
までそれぞれ徐々に増加し、アウターシールド酸素は４
／分から５／分まで変化する。インナーシールド、
アウターシールドおよびヒューム・ラインのための酸素
流はそれぞれ2.5／分、５／分および2.5／分であ
る。最初の100回のパスのあいだに、接合端バーナに対
する天然ガスおよび酸素の流れはそれぞれ1.235／分
から1.805／分までおよび0.95／分から1.425／分
まで変化する。左端バーナ25に対する天然ガスおよび酵
素の流量はそれぞれ1.0／分および0.8／分から1.8
／分および1.5／分まで増加する。右端バーナ29に
対する天然ガスおよび酵素の流量はそれぞれ0.6／分
および0.4／分から1.3／分および1.0／分まで増
加する。コアプリフォームを形成するためには合計500
回のパスが用いられる。
コア融合固化 マンドレルが除去され、そして最高温度が1400℃の融
合固化用炉内に管状のコアスートプリフォームが0.4cm/
分の速度で挿入される。ヘリウム、塩素および酸素がそ
れぞれ２／分、50cc/分および75cc/分でハンドルを通
りプリフォームの孔に流入する。ヘリウムは炉マッフル
を通って20／分の速度で上方に流動する。融合固化工
程によってプリフォームの内表面および外表面にドーパ
ント欠乏領域が形成され、融合固化されたプリフォーム
の内側および外側領域の屈折率分布は第２図における半
径aiまでおよび半径aoおよびでci間の領域に類似したも
のとなる。
合固化用炉内に管状のコアスートプリフォームが0.4cm/
分の速度で挿入される。ヘリウム、塩素および酸素がそ
れぞれ２／分、50cc/分および75cc/分でハンドルを通
りプリフォームの孔に流入する。ヘリウムは炉マッフル
を通って20／分の速度で上方に流動する。融合固化工
程によってプリフォームの内表面および外表面にドーパ
ント欠乏領域が形成され、融合固化されたプリフォーム
の内側および外側領域の屈折率分布は第２図における半
径aiまでおよび半径aoおよびでci間の領域に類似したも
のとなる。
エッチング 各コアプリフォームは内側および外側のドーパント欠
乏領域の深さを決定するために分析される。複数の同様
のプリフォームが作成されている場合には、最初のもの
だけが分析されればよい。多孔質プリフォームが融合固
化される前に内側ドーパント欠乏領域がわかっている場
合には、そのプリフォームが融合固化用炉から除去され
る前に内側領域が気相エッチングによって除去されう
る。
乏領域の深さを決定するために分析される。複数の同様
のプリフォームが作成されている場合には、最初のもの
だけが分析されればよい。多孔質プリフォームが融合固
化される前に内側ドーパント欠乏領域がわかっている場
合には、そのプリフォームが融合固化用炉から除去され
る前に内側領域が気相エッチングによって除去されう
る。
上記融合固化されたプリフォームにおける内側ドーパ
ント欠乏領域を除去するためには、次の処理が用いられ
る。融合固化されたコアプリフォームが融合固化用炉の
入口開口部まで回収されて後に、ヘリウム、酸素および
SF6がそれぞれ350cc/分、110cc/分および75cc/分の流量
でハンドルおよびプリフォーム孔を通じて流される。コ
アプリフォームが再び0.5cm/分の下方向送り速度で炉の
ホットゾーンに沿って移動し、その間に、中央のGeO欠
乏領域が気相エッチャントSF6によって除去される。
ント欠乏領域を除去するためには、次の処理が用いられ
る。融合固化されたコアプリフォームが融合固化用炉の
入口開口部まで回収されて後に、ヘリウム、酸素および
SF6がそれぞれ350cc/分、110cc/分および75cc/分の流量
でハンドルおよびプリフォーム孔を通じて流される。コ
アプリフォームが再び0.5cm/分の下方向送り速度で炉の
ホットゾーンに沿って移動し、その間に、中央のGeO欠
乏領域が気相エッチャントSF6によって除去される。
この実施例の方法に従って形成されたコアプリフォー
ムにおける外側のドーパント欠乏領域の厚味は通常約5m
mである。半径が約25mm、重さが約1700gのコアプリフォ
ームでは、ドーパント欠乏領域の重さは約600gである。
従ってコアプリフォームはその予め定められた量のガラ
スを除去するようになされたエッチング処理に付され
る。
ムにおける外側のドーパント欠乏領域の厚味は通常約5m
mである。半径が約25mm、重さが約1700gのコアプリフォ
ームでは、ドーパント欠乏領域の重さは約600gである。
従ってコアプリフォームはその予め定められた量のガラ
スを除去するようになされたエッチング処理に付され
る。
第７図を参照すると、ハンドル72と反対側の融合固化
されたプリフォームの先端部が孔を閉塞するために炎加
工される。円筒容器74は、コアプリフォーム70全体が酸
に浸漬されうるのに十分なだけ深く、かつ容器74の直径
はプリフォーム70と容器74の間に少なくとも1cmの間隔
が存在するような値である。この容器には室温（約20〜
25℃）に保持された50％フッ化水素酸76が入っている。
この酸76中で約24時間処理した後に、プリフォームが取
り出され、重さを測定される。その後で、予め定められ
たすなわち1100gの最終重量に達するまでプリフォーム
の重さが周期的に測定される。プリフォームから600gを
エッチングするのに約48時間が必要とされ、次にそのプ
リフォームは脱イオン水で水洗いされそして乾燥され
る。
されたプリフォームの先端部が孔を閉塞するために炎加
工される。円筒容器74は、コアプリフォーム70全体が酸
に浸漬されうるのに十分なだけ深く、かつ容器74の直径
はプリフォーム70と容器74の間に少なくとも1cmの間隔
が存在するような値である。この容器には室温（約20〜
25℃）に保持された50％フッ化水素酸76が入っている。
この酸76中で約24時間処理した後に、プリフォームが取
り出され、重さを測定される。その後で、予め定められ
たすなわち1100gの最終重量に達するまでプリフォーム
の重さが周期的に測定される。プリフォームから600gを
エッチングするのに約48時間が必要とされ、次にそのプ
リフォームは脱イオン水で水洗いされそして乾燥され
る。
実施例 Ａ Ａ−延伸 エッチングされ融合固化されたコアプリフォームがジ
ルコニア・マッフルを有する炉内に挿入され、そのマッ
フルの最高温度は約1950℃に保持される。プリフォーム
の下方送り速度は約7.5mm/分である。延伸テンション約
10インチ・ポンドであり、直径10mmのロッドを延伸する
ための延伸速度は約28mm/分である。
ルコニア・マッフルを有する炉内に挿入され、そのマッ
フルの最高温度は約1950℃に保持される。プリフォーム
の下方送り速度は約7.5mm/分である。延伸テンション約
10インチ・ポンドであり、直径10mmのロッドを延伸する
ための延伸速度は約28mm/分である。
Ａ−ファースト・オーバークラッド コア・ベイトロッドの長さ626cmの片が延伸されたロ
ッドから切り取られ、それに形成されたシリカ・ハンド
ル軸線方向に融着される。ベイトロッドは、第４図に示
された形式の沈積装置に取付けられ、そしてフッ素をド
ープされたSiO2スートの被覆が次の手法に従ってコア・
ベイトロッドに添着される。
ッドから切り取られ、それに形成されたシリカ・ハンド
ル軸線方向に融着される。ベイトロッドは、第４図に示
された形式の沈積装置に取付けられ、そしてフッ素をド
ープされたSiO2スートの被覆が次の手法に従ってコア・
ベイトロッドに添着される。
スート沈積に先立って、天然ガスと酸素がそれぞれ4.
1／分および4.7／分の流量で補助バーナ66に供給さ
れる。ベイトロッド予備加熱工程時におけるバーナ58へ
のガスと酵素の流量はそれぞれ４／分および３／分
であって（予め混合されて）炎オリフィスに送られ、こ
の場合、インナーシールド酸素１／分、アウターシー
ルド酸素0.5／分、そしてヒューム・ライン酸素１
／分である。バーナ58および66はこの予備加熱工程時に
ベイトロッドに沿って４回パスする。
1／分および4.7／分の流量で補助バーナ66に供給さ
れる。ベイトロッド予備加熱工程時におけるバーナ58へ
のガスと酵素の流量はそれぞれ４／分および３／分
であって（予め混合されて）炎オリフィスに送られ、こ
の場合、インナーシールド酸素１／分、アウターシー
ルド酸素0.5／分、そしてヒューム・ライン酸素１
／分である。バーナ58および66はこの予備加熱工程時に
ベイトロッドに沿って４回パスする。
スート沈積時に、バーナ66への上記流れは最初のバー
ナ・パスのあいだ継続し、その後で停止する。スート沈
積時に、ベイトロッドは所要のスートが沈積されるまで
約30回火炎加水分解バーナ58に沿って移動する。バーナ
58へのSiCl4の流量はパス１およびパス25のあいだで0.0
7モル／分から0.077モル／分まで直接的に増加し、その
後一定となる。最初の25回のパスのあいだに、天然ガス
流が6.65／分と9.20／分の間で変化し、そして燃焼
酸素流れが5.88／分と8.14／分の間で変化し、その
後、これらの流れは一定となる。インナーシールド・オ
リフィスとヒューム・ラインの両方への酸素の流れは2.
5／分から2.75／分まで変化し、その後一定とな
る。アウターシールド酸素はパスの全体にわたって5.0
／分の速度で流れる。
ナ・パスのあいだ継続し、その後で停止する。スート沈
積時に、ベイトロッドは所要のスートが沈積されるまで
約30回火炎加水分解バーナ58に沿って移動する。バーナ
58へのSiCl4の流量はパス１およびパス25のあいだで0.0
7モル／分から0.077モル／分まで直接的に増加し、その
後一定となる。最初の25回のパスのあいだに、天然ガス
流が6.65／分と9.20／分の間で変化し、そして燃焼
酸素流れが5.88／分と8.14／分の間で変化し、その
後、これらの流れは一定となる。インナーシールド・オ
リフィスとヒューム・ラインの両方への酸素の流れは2.
5／分から2.75／分まで変化し、その後一定とな
る。アウターシールド酸素はパスの全体にわたって5.0
／分の速度で流れる。
最初の16回のバーナ・パス時には、左端バーナ60およ
び右端バーナ64に対する天然ガスの流量はそれぞれ1.1
／分および0.75／分であり、かつこれらのバーナに
対する酸素の流量はそれぞれ0.9／分および0.06／
分である。このパスの残部に対しては、バーナ60および
64に対する天然ガスの流量はそれぞれ1.5／分および
1.1／分であり、これらのバーナに対する酸素の流量
はそれぞれ1.2／分および0.8／分である。バーナ移
動速度は0.3cm/秒であり、かつベイトロッドの回転速度
は2.5rpsである。スート沈積工程はコンピュータ制御さ
れ、ベイトロッドおよび沈積されるSiO2のスートの重量
はオンライン重量計によってモニタされる。添着された
スートの重量が約60gに達すると、パス工程が終了され
る。
び右端バーナ64に対する天然ガスの流量はそれぞれ1.1
／分および0.75／分であり、かつこれらのバーナに
対する酸素の流量はそれぞれ0.9／分および0.06／
分である。このパスの残部に対しては、バーナ60および
64に対する天然ガスの流量はそれぞれ1.5／分および
1.1／分であり、これらのバーナに対する酸素の流量
はそれぞれ1.2／分および0.8／分である。バーナ移
動速度は0.3cm/秒であり、かつベイトロッドの回転速度
は2.5rpsである。スート沈積工程はコンピュータ制御さ
れ、ベイトロッドおよび沈積されるSiO2のスートの重量
はオンライン重量計によってモニタされる。添着された
スートの重量が約60gに達すると、パス工程が終了され
る。
Ａ−ファースト・オーバークラッド融合固化 オーバークラッドされたプリフォームが0.4cm/分の速
度で融合固化用炉内に挿入される。この場合、炉の最高
温度は1400℃である。融合固化工程時に、次のガス、す
なわち約20／分のヘリウム、200cc/分の塩素および約
３／分のSiF4がマッフルを流れる。融合化されたスー
トは約0.4〜0.5重量％のＦをドープされたSiO2を含有し
ている。
度で融合固化用炉内に挿入される。この場合、炉の最高
温度は1400℃である。融合固化工程時に、次のガス、す
なわち約20／分のヘリウム、200cc/分の塩素および約
３／分のSiF4がマッフルを流れる。融合化されたスー
トは約0.4〜0.5重量％のＦをドープされたSiO2を含有し
ている。
セカンド・オーバークラッド 0.2〜0.3重量％のＦをドープされたSiO2スートの層が
第４図に示された形式の旋盤におけるオーバークラッド
・プリフォーム上に沈積される。バーナ58および66は
「Ａ−ファースト・オーバークラッド」という標題で上
述した条件のもとでのスート沈積に先立ってオーバーク
ラッド・プリフォームを予備加熱するためにそのオーバ
ークラッド・プリフォームに関して４回のパスを行う。
バーナ66はスート沈積の最初のパスの後でオフされる。
このセカンド・オーバクラッド工程時には、SiCl4流量
と端バーナ60および64に対する天然ガスと酸素の流れは
上述した「Ａ−ファースト・オーバークラッド」工程の
場合と同一である。このセカンド・オーバークラッド工
程は98回のバーナ・パスを必要とし、その時間のあい
だ、バーナ58に対する流量は、C2F6が0.3／分、天然
ガスが7.0／分、燃焼酸素が6.9／分、インナーシー
ルド酸素が2.5／分、アウターシールド酸素が2.51
／分、そしてヒューム・ライン酸素が2.5／分であ
る。
第４図に示された形式の旋盤におけるオーバークラッド
・プリフォーム上に沈積される。バーナ58および66は
「Ａ−ファースト・オーバークラッド」という標題で上
述した条件のもとでのスート沈積に先立ってオーバーク
ラッド・プリフォームを予備加熱するためにそのオーバ
ークラッド・プリフォームに関して４回のパスを行う。
バーナ66はスート沈積の最初のパスの後でオフされる。
このセカンド・オーバクラッド工程時には、SiCl4流量
と端バーナ60および64に対する天然ガスと酸素の流れは
上述した「Ａ−ファースト・オーバークラッド」工程の
場合と同一である。このセカンド・オーバークラッド工
程は98回のバーナ・パスを必要とし、その時間のあい
だ、バーナ58に対する流量は、C2F6が0.3／分、天然
ガスが7.0／分、燃焼酸素が6.9／分、インナーシー
ルド酸素が2.5／分、アウターシールド酸素が2.51
／分、そしてヒューム・ライン酸素が2.5／分であ
る。
セカンド・オーバークラッド融合固化 このようにして得られたプリフォームが、SiF4を用い
ない点を除き上記「Ａ−ファースト・オーバークラッド
融合固化」処理と同様の条件で融合固化される。このよ
うにして形成された外側クラッド層の組成は0.2〜0.3重
量％のＦをドープされたSiO2である。
ない点を除き上記「Ａ−ファースト・オーバークラッド
融合固化」処理と同様の条件で融合固化される。このよ
うにして形成された外側クラッド層の組成は0.2〜0.3重
量％のＦをドープされたSiO2である。
線引き このようにして融合固化されたプリフォームが線引き
用炉に装着され、このプリフォームの下端部2100℃に加
熱される。直径125μｍの光ファイバが約1.25m/秒の速
度で線引きされる。
用炉に装着され、このプリフォームの下端部2100℃に加
熱される。直径125μｍの光ファイバが約1.25m/秒の速
度で線引きされる。
実施例 Ｂ コアプリフォームが実施例Ａにおいて述べたように沈
積され、融合固化され、そしてエッチングされる。
積され、融合固化され、そしてエッチングされる。
Ｂ−ファースト・オーバークラッド エッチングされたプリフォームが第４図に示された形
式の沈積装置に取付けられる。コア・ベイトロッドを加
熱するための最初の20回のバーナ・パスのあいだに、天
然ガスと酸素が4.1／分および4.7／分の流量でバー
ナ66に供給される。ベイトロッドの予備加熱工程時にお
けるバーナの移動速度は3.0cm/秒であり、ベイトロッド
の回転速度は2.5rpsである。第21番目のパスにおいて、
バーナの移動速度は0.3cm/秒まで低下する。バーナ58に
対するガスおよび反応物の流量は、燃焼天然ガス9.2
／分、燃焼酸素が5.0／分、インナーシールド酸素が
2.5／分、アウターシールド酸素が5.0／分、ヒュー
ム・ライン酸素が2.5／分である。スート生成反応物
はSiCl4およびC2F6である。バーナ58に対するSiCl4の流
量は第21番目のパスにおける0.07モル／分から第45番目
における0.077モル／分まで直線的に変化し、その後で
は一定となる。端バーナ60および64への天然ガスと酸素
の流量は「Ａ−ファースト・オーバークラッド」の場合
と同じである。合計で90回のパスがなされた。
式の沈積装置に取付けられる。コア・ベイトロッドを加
熱するための最初の20回のバーナ・パスのあいだに、天
然ガスと酸素が4.1／分および4.7／分の流量でバー
ナ66に供給される。ベイトロッドの予備加熱工程時にお
けるバーナの移動速度は3.0cm/秒であり、ベイトロッド
の回転速度は2.5rpsである。第21番目のパスにおいて、
バーナの移動速度は0.3cm/秒まで低下する。バーナ58に
対するガスおよび反応物の流量は、燃焼天然ガス9.2
／分、燃焼酸素が5.0／分、インナーシールド酸素が
2.5／分、アウターシールド酸素が5.0／分、ヒュー
ム・ライン酸素が2.5／分である。スート生成反応物
はSiCl4およびC2F6である。バーナ58に対するSiCl4の流
量は第21番目のパスにおける0.07モル／分から第45番目
における0.077モル／分まで直線的に変化し、その後で
は一定となる。端バーナ60および64への天然ガスと酸素
の流量は「Ａ−ファースト・オーバークラッド」の場合
と同じである。合計で90回のパスがなされた。
Ｂ−ファースト・オーバークラッド融合固化およびＢ−
延伸 これらの工程は「Ａ−ファースト・オーバークラッ
ド」および「Ａ−延伸」工程と同一である。
延伸 これらの工程は「Ａ−ファースト・オーバークラッ
ド」および「Ａ−延伸」工程と同一である。
このようにして得られたプリフォームは「セカンド・
オーバークラッド」、「セカンド・オーバークラッド融
合固化」および実施例Ａで説明した「線引き」に付され
る。
オーバークラッド」、「セカンド・オーバークラッド融
合固化」および実施例Ａで説明した「線引き」に付され
る。
結果 実施例ＡおよびＢの方法によって作成されたファイバ
は1300nmにおいて減衰が0.9dB/kmより小さかった。これ
らの２つの方法の場合の典型的な回折近フィールド分布
が第８図に示されている。コア直径は50μｍであり、減
少されたクラッド直径は60μｍであり、そして外径は12
5μｍである。コア・クラッド境界面における耳80はそ
の境界面における屈折率の急激な変化を示すものであっ
て、これはファイバの真の屈折率分布を表すものではな
い。実施例ＡおよびＢに従って作成された延伸母材はそ
れぞれ合計12kmの光ファイバを作成することができる。
各プリフォーム当りのシードの数は比較的小さく保持さ
れるので、比較的長いシードなしファイバが線引きされ
うる。通常は各プリフォームから1.0kmより大きい長さ
を有する５〜10本の光ファイバが線引きされうる。実施
例ＡおよびＢの方法によって作成された最も長いファイ
バはそれぞれ10kmおよび3.1kmである。
は1300nmにおいて減衰が0.9dB/kmより小さかった。これ
らの２つの方法の場合の典型的な回折近フィールド分布
が第８図に示されている。コア直径は50μｍであり、減
少されたクラッド直径は60μｍであり、そして外径は12
5μｍである。コア・クラッド境界面における耳80はそ
の境界面における屈折率の急激な変化を示すものであっ
て、これはファイバの真の屈折率分布を表すものではな
い。実施例ＡおよびＢに従って作成された延伸母材はそ
れぞれ合計12kmの光ファイバを作成することができる。
各プリフォーム当りのシードの数は比較的小さく保持さ
れるので、比較的長いシードなしファイバが線引きされ
うる。通常は各プリフォームから1.0kmより大きい長さ
を有する５〜10本の光ファイバが線引きされうる。実施
例ＡおよびＢの方法によって作成された最も長いファイ
バはそれぞれ10kmおよび3.1kmである。
第１図はガラススートの一連の被覆をマンドレルに添着
している場合を示す図、第２図はステップインデックス
型光ファイバの屈折率分布を示す図、第３図はベイトロ
ッドを作成するためにプリフォームを延伸している状態
を示す概略図、第４図はベイトロッドを被覆するための
装置を示す図、第５図は本発明に従って実施されうる複
数の方法を示すフローチャート、第６図はスートプリフ
ォームのGeO2濃度分布を示す図、第７図は本発明のエッ
チング工程を示す図、第８図は本発明に従って作成され
た光ファイバの回折近フィールド分布を示す図である。 図面において、10はハンドル、16はコアスートの被覆、
20はマンドレル、22はクラッド被覆、24はバーナ、25、
27、29は補助バーナ、26はスート流、40はコアプリフォ
ーム、42はヒータ、44はガラスロッド、46は延伸された
ロッド、52はトラクタ、54はコアガラス・ベイトロッ
ド、56はハンドル、58、60、64、66はバーナ、70はコア
プリフォーム、74は容器、76はフッ化水素酸をそれぞれ
示す。
している場合を示す図、第２図はステップインデックス
型光ファイバの屈折率分布を示す図、第３図はベイトロ
ッドを作成するためにプリフォームを延伸している状態
を示す概略図、第４図はベイトロッドを被覆するための
装置を示す図、第５図は本発明に従って実施されうる複
数の方法を示すフローチャート、第６図はスートプリフ
ォームのGeO2濃度分布を示す図、第７図は本発明のエッ
チング工程を示す図、第８図は本発明に従って作成され
た光ファイバの回折近フィールド分布を示す図である。 図面において、10はハンドル、16はコアスートの被覆、
20はマンドレル、22はクラッド被覆、24はバーナ、25、
27、29は補助バーナ、26はスート流、40はコアプリフォ
ーム、42はヒータ、44はガラスロッド、46は延伸された
ロッド、52はトラクタ、54はコアガラス・ベイトロッ
ド、56はハンドル、58、60、64、66はバーナ、70はコア
プリフォーム、74は容器、76はフッ化水素酸をそれぞれ
示す。
Claims (13)
- 【請求項１】光ファイバのプリフォームを作成する方法
において、 基材ガラスと少なくとも１つのドーパントを含む組成を
有し、前記ドーパントの濃度が内部における許容レベル
から表面層における非許容レベルまで半径方向に変化す
るガラスロッドを形成し、 前記表面層を除去し、 その後で、前記ロッドとは異なる組成を有するガラスの
層を前記ロッドに添着させることよりなる光ファイバ・
プリフォームの作成方法。 - 【請求項２】前記表面層を除去する工程が前記ロッドを
エッチャントに浸漬することによりなる請求項１の方
法。 - 【請求項３】前記ロッドにガラス層を添着させる工程の
前に、前記ロッドが延伸されて細長いコア・ベイトロッ
ドを形成する請求項２の方法。 - 【請求項４】前記ガラス層を添着させる工程が、前記細
長いコア・ベイトロッド上に複数のガラス粒子層を添着
させかつこのようにして得られた構体を加熱して前記ガ
ラス粒子を融合固化させ、前記ガラス層を形成する請求
項３の方法。 - 【請求項５】前記沈積工程が前記ガラス粒子層のうちの
少なくとも最初のものを、少なくとも0.5g/ccの密度を
もって沈積させることによりなる請求項４の方法。 - 【請求項６】前記沈積工程が、前記ベイトロッドに前記
最初のガラス粒子層を添着させる直前にそのベイトロッ
ドの表面に加熱炎を送ることによりなる請求項５の方
法。 - 【請求項７】前記添着工程は前記ガラス粒子を含む火炎
加水分解バーナ炎を前記ベイトロッドの表面に送り、前
記ベイトロッドに前記最初のガラス粒子層を添着させる
直前にそのベイトロッドの表面に加熱炎を送ることより
なり、前記火炎加水分解バーナ炎が前記加熱炎に連続し
ている請求項５の方法。 - 【請求項８】前記ガラスの層を添着する工程が、前記細
長いコア・ベイトロッド上に複数のガラス粒子層を添着
し、その結果得られた構体を加熱して前記ガラス粒子を
融合固化させ前記ガラス層を形成することによりなり、
前記ガラス粒子は基材ガラスとそれの軟化点を低下させ
るドーパントで形成され、前記ガラス粒子を融合固化さ
せるための加熱工程時に、前記粒子が流動して前記コア
・ベイトロッドにおける表面凹凸を充填するようになさ
れた請求項３の方法。 - 【請求項９】前記ガラスロッドおよび前記ガラス層の複
合体を延伸して直径を減寸されたベイトロッドを形成
し、さらにこの直径を減寸されたベイトロッドに第２の
ガラス層を添着する工程を含む請求項２の方法。 - 【請求項１０】前記クラッドガラスを添着する工程が前
記エッチングされたロッド上に複数のガラス粒子層を沈
積させ、その結果得られた構体を加熱して前記ガラス粒
子を融合固化させることによりなる請求項２の方法。 - 【請求項１１】前記沈積工程が前記ガラス粒子の層のう
ちの最初のものを、少なくとも0.5g/ccの密度をもって
沈積させることよりなる請求項10の方法。 - 【請求項１２】前記沈積工程が前記ベイトロッドに前記
ガラス粒子の最初の層を添着する直前にこのベイトロッ
ドの表面に加熱炎を送ることよりなる請求項11の方法。 - 【請求項１３】前記沈積工程が、前記ガラス粒子を含む
火炎加水分解バーナ炎を前記ベイトロッドの表面に送
り、前記ベイトロッドに前記最初のガラス粒子層を添着
させる直前にこのベイトロッドの表面に加熱フレームを
送ることよりなり、前記火炎加水分解バーナ炎が前記加
熱炎と連続している請求項11の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/081,755 US4810276A (en) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | Forming optical fiber having abrupt index change |
| CA000581722A CA1338067C (en) | 1987-08-05 | 1988-10-31 | Forming optical fiber having abrupt index change |
| EP88310450A EP0367871A1 (en) | 1987-08-05 | 1988-11-07 | Method of making an optical fiber preform |
| JP63282660A JP2685543B2 (ja) | 1987-08-05 | 1988-11-10 | 光ファイバ・プリフォームの作成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/081,755 US4810276A (en) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | Forming optical fiber having abrupt index change |
| CA000581722A CA1338067C (en) | 1987-08-05 | 1988-10-31 | Forming optical fiber having abrupt index change |
| JP63282660A JP2685543B2 (ja) | 1987-08-05 | 1988-11-10 | 光ファイバ・プリフォームの作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137742A JPH02137742A (ja) | 1990-05-28 |
| JP2685543B2 true JP2685543B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=27168094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282660A Expired - Fee Related JP2685543B2 (ja) | 1987-08-05 | 1988-11-10 | 光ファイバ・プリフォームの作成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4810276A (ja) |
| EP (1) | EP0367871A1 (ja) |
| JP (1) | JP2685543B2 (ja) |
| CA (1) | CA1338067C (ja) |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2610040B2 (ja) * | 1988-11-18 | 1997-05-14 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法 |
| US5152818A (en) * | 1990-11-09 | 1992-10-06 | Corning Incorporated | Method of making polarization retaining fiber |
| JPH04260630A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ用母材の製造方法 |
| US5356449A (en) * | 1993-05-24 | 1994-10-18 | At&T Bell Laboratories | Vad process improvements |
| CA2125508C (en) * | 1993-06-16 | 2004-06-08 | Shinji Ishikawa | Process for producing glass preform for optical fiber |
| SE511083C2 (sv) * | 1995-12-06 | 1999-08-02 | Sumitomo Electric Industries | Förfarande för att förlänga glasförform |
| CA2267916A1 (en) * | 1996-10-25 | 1998-05-07 | Corning Incorporated | Apparatus and method for reducing break sources in drawn fibers |
| DE19649935C2 (de) * | 1996-12-02 | 1999-09-16 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung von Quarzglaskörpern |
| CN1367764A (zh) * | 1998-05-29 | 2002-09-04 | 康宁股份有限公司 | 玻璃预制棒的制造方法 |
| EP1010672A1 (en) | 1998-12-17 | 2000-06-21 | PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. | Method and apparatus for forming an optical fiber preform by combustionless hydrolysis |
| KR100322135B1 (ko) | 1999-03-11 | 2002-02-04 | 윤종용 | 잔류 기계적 스트레스를 최대화하는 광섬유 및 이를 이용한 광섬유 격자 제작방법 |
| US7574875B2 (en) | 1999-09-29 | 2009-08-18 | Fibre Ottiche Sud - F.O.S. S.P.A. | Method for vapour deposition on an elongated substrate |
| AU3163001A (en) * | 1999-12-29 | 2001-07-16 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Apparatus and method for applying traction to an elongate element produced by fusing a preform of glass material and usable in a process for producing an optical fibre |
| DE10012227C1 (de) * | 2000-03-14 | 2001-05-10 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers |
| US6444133B1 (en) * | 2000-04-28 | 2002-09-03 | Corning Incorporated | Method of making photonic band gap fibers |
| WO2002036510A2 (en) * | 2000-11-01 | 2002-05-10 | Corning Incorporated | Method of manufacturing an optical fiber preform |
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| JP2002326834A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバコア母材及び光ファイバ母材の製造方法 |
| US6789401B1 (en) * | 2001-06-28 | 2004-09-14 | Asi/Silica Machinery, Llc | Particle deposition system and method |
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