特許 6042563 光ファイバ母材および光ファイバを製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6042563

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】光ファイバ母材および光ファイバを製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/012 20060101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   C03B37/012 A

【請求項の数】25

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-550456(P2015-550456)

(86)(22)【出願日】2013年12月16日

(65)【公表番号】特表2016-507457(P2016-507457A)

(43)【公表日】2016年3月10日

(86)【国際出願番号】US2013075339

(87)【国際公開番号】WO2014105478

(87)【国際公開日】20140703

【審査請求日】2015年6月25日

(31)【優先権主張番号】13/726,906

(32)【優先日】2012年12月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507332918

【氏名又は名称】ヘレーウス クヴァルツグラース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｒａｅｕｓ Ｑｕａｒｚｇｌａｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

(73)【特許権者】

【識別番号】515174489

【氏名又は名称】ヘレーウス テネーヴォ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＨＥＲＡＥＵＳ ＴＥＮＥＶＯ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100165940

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 令子

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ジョージズ リヴォン ファッタル

(72)【発明者】

【氏名】オリヴァー ガンツ

(72)【発明者】

【氏名】カイ チャン

【審査官】 宮崎 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１５４２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１６２４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０１６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３８２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／１０１４５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２０６４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ３７／００−３７／１６

Ｇ０２Ｂ６／０２−６／０３６，

６／１０，６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法であって、
（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、
（ｂ）前記ガラスコアロッドを前記ガラス管に挿入して組立体を形成するステップと、
（ｃ）前記組立体を加熱して、前記ガラス管を前記ガラスコアロッド上で崩壊させてそこに接着させるステップと、
（ｄ）前記組立体の少なくとも一部の加熱中に、前記ガラスコアロッドと前記ガラス管との間の第１の界面間隙を処理するステップと、
を含み、
前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、
（ｉ）前記第１の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、
（ｉｉ）前記第１の界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって前記第１の界面間隙の圧力を上昇させるステップと、
（ｉｉｉ）前記所定時間が経過した後、前記第１の界面間隙内に真空圧を再確立するステップと、
によって行われる、
を含む方法。

【請求項2】

前記酸素富化空気は、３０％〜５０％の酸素を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記酸素富化空気は、４０％の酸素を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記組立体の全長がゾーンごとに加熱され、前記加熱は、前記組立体の第１の前端部で開始され、前記組立体の反対側の第２の後端部で終了する、
請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記組立体の加熱前に、前記組立体の前記第１の前端部を密封するステップと、前記第１の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、をさらに含む、
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、前記組立体の前記第１の前端部近傍の前記組立体の一部の加熱中に行われる、
請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記組立体の一部の加熱中に行われる、
請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは繰り返される、
請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記酸素富化空気は、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して１０秒〜５分間流される、
請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記酸素富化空気は、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して３０秒〜３分間流される、
請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記酸素富化空気は、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して３分間流される、
請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記組立体の周囲にガラスジャケットを提供して第２の界面間隙を形成するステップと、前記組立体およびガラスジャケットを加熱して前記ガラスジャケットを前記組立体上で崩壊させてそこに接着させるステップと、をさらに含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項13】

（ｉ）前記第２の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、
（ｉｉ）前記第２の界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって前記第２の界面間隙の圧力を上昇させるステップと、
（ｉｉｉ）前記所定時間が経過した後、前記第２の界面間隙内に真空圧を再確立するステップと、
によって、加熱中に前記第２の界面間隙を処理するステップをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法であって、
（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、
（ｂ）前記ガラスコアロッドを前記ガラス管に挿入して、第１の前端部および反対側の第２の後端部を有する組立体を形成するステップと、
（ｃ）前記組立体の前記第１の前端部で始まる前記組立体の長さを加熱することによって、前記ガラス管を前記ガラスコアロッド上で崩壊させるステップと、
（ｄ）前記ガラス管が前記ガラスコアロッド上で崩壊する間に、前記ガラスコアロッドと前記ガラス管との間の第１の界面間隙を処理するステップと、
を含み、
前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、
（ｉ）前記ガラス管が前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記ガラスコアロッド上で崩壊する間に、前記第１の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、
（ｉｉ）前記ガラス管が前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記ガラスコアロッド上で崩壊する間に、前記第１の界面間隙を通して、酸化ガスまたは還元ガスである処理ガスを所定時間流すことによって前記第１の界面間隙の圧力を上昇させるステップと、
（ｉｉｉ）前記ガラス管が前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記ガラスコアロッド上で崩壊する間に、前記第１の界面間隙内に真空圧を再確立するステップと、
によって行われる、
方法。

【請求項15】

前記組立体の前記長さの加熱前に、前記組立体の前記第１の前端部を密封するステップと、前記第１の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、をさらに含む、
請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の界面間隙内に真空圧が確立されると、前記第１の界面間隙内に存在するガスが除去される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは繰り返される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項18】

前記処理ガスは、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して１０秒〜３分間流される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項19】

前記処理ガスは、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して３０秒〜２分間流される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項20】

前記処理ガスは、前記第１の界面間隙の圧力が０ミリバールゲージに達した後、前記第１の界面間隙を通して１分間流される、
請求項１４に記載の方法。

【請求項21】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記組立体の前記長さの半分の加熱中に行われる、
請求項１４に記載の方法。

【請求項22】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記組立体の前記長さの４分の１の加熱中に行われる、
請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記第１の界面間隙を処理する前記ステップは、前記組立体の前記第２の後端部近傍の前記組立体の前記長さの３分の１の加熱中に行われる、
請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記組立体の周囲にガラスジャケットを提供して第２の界面間隙を形成するステップと、前記組立体およびガラスジャケットを加熱して前記ガラスジャケットを前記組立体上で崩壊させてそこに接着させるステップと、をさらに含む、
請求項１４に記載の方法。

【請求項25】

（ｉ）前記第２の界面間隙内に真空圧を確立するステップと、
（ｉｉ）前記第２の界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって前記第２の界面間隙の圧力を上昇させるステップと、
（ｉｉｉ）前記所定時間が経過した後、前記第２の界面間隙内に真空圧を再度確立するステップと、
によって、加熱中に前記第２の界面間隙を処理するステップをさらに含む、
請求項２４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

光ファイバは、光を透過するファイバである。光ファイバは、典型的には、炉内で光ファイバ母材を加熱して軟化させ、次いで、その光ファイバ母材を所望のファイバの太さに線引きすることによって作製される。光ファイバ母材は、典型的には、外側クラッド体によって囲まれたコアロッドを含む。現在、そのような光ファイバ母材および母材の個々の部品を製造するために、いくつかの従来のシステムおよび方法が存在する。

【0002】

コアロッドを形成するための従来の方法は、気相軸蒸着法（ＶＡＤ）、外部蒸着法（ＯＶＤ）、改良された化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）、およびプラズマ化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）を含む。次いで、外側クラッド体を、ＯＶＤ等によってコアロッドの外表面上に直接形成してもよいか、または独立して形成してもよい。

【0003】

外側クラッド体を形成するための従来の方法は以下の通りである：出発材料、典型的には、四塩化ケイ素および／または二酸化ケイ素粒子等のシリコン化合物を、ＯＶＤによりマンドレルまたは基板上に蒸着してスート堆積体を形成する。所望の堆積体のサイズに達するまで堆積を続ける。堆積が完了した後、マンドレルまたは基板を除去する。次いで、スート堆積体を脱水し、その後、加熱炉内でガラス化し、貫通孔が延在する石英ガラスシリンダを形成する。最終的に、石英ガラスシリンダを、シリンダの内表面および外表面の研磨等の何らかの様式の機械加工に供してもよい。そのような石英ガラスシリンダは、典型的には、約２００ｍｍの外径および約３メートルの長さを有する。

【0004】

次いで、石英ガラスシリンダを、光ファイバ母材を形成するためのコアロッドと一体化された外側クラッド体として使用してもよい。光ファイバ母材を形成する従来の方法は、ロッドインチューブ（ＲＩＴ）法およびロッドインシリンダ（ＲＩＣ）法を含む。ＲＩＴ法では、前述のように形成された石英ガラスシリンダを、典型的には、直径約６０〜９０ｍｍおよび長さ約１〜２メートルの複数の外側クラッド管に線引きし、その後コアロッドと一体化する。ＲＩＣ法では、石英ガラスシリンダを、コアロッドと一体化される外側クラッドシリンダとして使用する。どちらの方法も、石英ガラスシリンダまたは管にコアロッドを挿入することを含むため、これらは技術的観点からは同一である。これらの方法の主な違いは、外側クラッドシリンダのサイズに対する外側クラッド管のサイズの違いのみである。

【0005】

ＲＩＴ法およびオフラインＲＩＣ法では、コアロッドを外側クラッド管またはシリンダに挿入し、十分に高い温度までアセンブリを加熱して外側クラッド管またはシリンダをコアロッド上で崩壊させてそこに接着させ、それによって光ファイバ母材を得る。オフラインＲＩＣ法では、光ファイバ母材を形成するために、外側クラッドシリンダがコアロッド上で崩壊する間にアセンブリも延伸する。次いで、光ファイバの形成のために、得られた母材を線引きタワーに送る。オンラインＲＩＣ法では、コアロッドを外側クラッドシリンダに挿入し、十分に高い温度までアセンブリを加熱して外側クラッドシリンダをコアロッド上で崩壊させてそこに接着させることで光母材を得、得られた母材を線引きタワーで直ちに線引きして光ファイバを得る。

【0006】

典型的には、これらの方法で製造される光ファイバ母材は、約５０〜２１０ｍｍの外径および約１，０００〜３，０００ｍｍの平均長さを有する。典型的には、これらの方法で製造される光ファイバは、約９０〜１２５μｍの外径および約１，０００〜１０，０００ｋｍの平均長さを有する。

【0007】

しかしながら、従来のＲＩＴおよびＲＩＣ法では、ボイド、エアラインおよび気泡等の不整、ならびに種々の異物等の汚染物質を含まない母材またはファイバを製造することは困難である。典型的には、そのような不整および汚染物質は、コアロッドと外側クラッド管／シリンダとの間の界面に存在する。そのような不整および汚染物質は、最終的には、得られた光ファイバの種々の特性に、例えば、減衰および光散乱損失の増加等の悪影響を及ぼす。したがって、汚染物質、不純物、および原子欠陥を含まない光ファイバ母材および光ファイバを製造するための改善されたＲＩＴおよびＲＩＣシステムおよび方法を提供することが有益である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の好ましい一実施形態は、（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、（ｂ）ガラスコアロッドをガラス管に挿入して組立体を形成するステップと、（ｃ）組立体を加熱して、ガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させてそこに接着させるステップと、（ｄ）組立体の少なくとも一部の加熱中に、ガラスコアロッドとガラス管との間の界面間隙を処理するステップとを含む、光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法を対象とする。界面間隙の処理は、（ｉ）界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）所定時間が経過した後、界面間隙内に真空圧を再確立することとを含む。

【0009】

本発明の別の好ましい実施形態は、（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、（ｂ）ガラスコアロッドをガラス管に挿入して組立体を形成するステップとを含む、光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法に関する。組立体は、第１の前端部および反対側の第２の後端部を有する。方法は、（ｃ）組立体の第１の前端部で始まる組立体の長さを加熱することによって、ガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させることと、（ｄ）ガラス管がガラスコアロッド上で崩壊する間に、ガラスコアロッドとガラス管との間の界面間隙を処理することをさらに含む。界面間隙の処理は、（ｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、界面間隙を通して処理ガスを所定時間流すことによって界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、界面間隙内に真空圧を再確立することとを含む。

【0010】

単独でまたは組み合わせて実施され得る本発明の有利な改善点は、従属請求項に記載される。光ファイバ母材または光ファイバの文脈に記載される特徴および詳細は、方法に関しても適用され、また逆の場合も同様である。

【0011】

要約すると、以下の実施形態は、本発明の範囲において特に好ましいものとして提案される：

【0012】

実施形態１：光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法であって、（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、（ｂ）ガラスコアロッドをガラス管に挿入して組立体を形成するステップと、（ｃ）組立体を加熱して、ガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させてそこに接着させるステップと、（ｄ）（ｉ）第１の界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって第１の界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）所定時間が経過した後、第１の界面間隙内に真空圧を再確立することと、によって、組立体の少なくとも一部の加熱中に、ガラスコアロッドとガラス管との間の第１の界面間隙を処理するステップと、を含む、方法。

【0013】

実施形態２：酸素富化空気は、約３０％〜約５０％の酸素を含むことを特徴とする、上記実施形態による方法。

【0014】

実施形態３：酸素富化空気は、約４０％の酸素を含むことを特徴とする、上記２つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0015】

実施形態４：組立体の全長がゾーンごとに加熱され、加熱は、組立体の第１の前端部で開始され、組立体の反対側の第２の後端部で終了することを特徴とする、上記３つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0016】

実施形態５：方法は、組立体の加熱前に、組立体の前端部を密封することと、第１の界面間隙内に真空圧を確立することと、をさらに含むことを特徴とする、上記４つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0017】

実施形態６：第１の界面間隙の処理は、組立体の第１の前端部近傍の組立体の一部の加熱中に行われることを特徴とする、上記５つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0018】

実施形態７：第１の界面間隙の処理は、組立体の第２の後端部近傍の組立体の一部の加熱中に行われることを特徴とする、上記６つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0019】

実施形態８：方法は、第１の界面間隙を処理するステップを繰り返すことをさらに含むことを特徴とする、上記７つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0020】

実施形態９：酸素富化空気は、第１の界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約１０秒〜約５分間流されることを特徴とする、上記８つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0021】

実施形態１０：酸素富化空気は、第１の界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約３０秒〜約３分間流されることを特徴とする、上記９つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0022】

実施形態１１：酸素富化空気は、第１の界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約３分間流されることを特徴とする、上記１０個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0023】

実施形態１２：方法は、組立体の周囲にガラスジャケットを提供して第２の界面間隙を形成することと、組立体およびガラスジャケットを加熱してガラスジャケットを組立体上で崩壊させてそこに接着させることと、をさらに含むことを特徴とする、上記１１個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0024】

実施形態１３：方法は、（ｉ）第２の界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって第２の界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）所定時間が経過した後、第２の界面間隙内に真空圧を再確立することと、によって、加熱中に第２の界面間隙を処理することをさらに含むことを特徴とする、上記１２個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0025】

実施形態１４：光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法であって、（ａ）ガラス管およびガラスコアロッドを提供するステップと、（ｂ）ガラスコアロッドをガラス管に挿入して組立体を形成するステップであって、組立体は、第１の前端部および反対側の第２の後端部を有する、ステップと、（ｃ）組立体の第１の前端部で始まる組立体の長さを加熱することによって、ガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させるステップと、（ｄ）（ｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、第１の界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、界面間隙を通して処理ガスを所定時間流すことによって第１の界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）ガラス管が組立体の第２の後端部近傍のガラスコアロッド上で崩壊する間に、第１の界面間隙内に真空圧を再確立することと、によって、ガラス管がガラスコアロッド上で崩壊する間に、ガラスコアロッドとガラス管との間の第１の界面間隙を処理するステップと、を含む、方法。

【0026】

実施形態１５：方法は、組立体の長さの加熱前に、組立体の第１の前端部を密封することと、第１の界面間隙内に真空圧を確立することと、をさらに含むことを特徴とする、上記実施形態による方法。

【0027】

実施形態１６：第１の界面間隙内に真空圧が確立されると、界面間隙内に存在するガスが除去されることを特徴とする、上記２つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0028】

実施形態１７：処理ガスは、空気、乾燥空気、酸素富化空気、純粋な窒素と酸素の混合物、純粋な酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、アンモニア、ならびに硫化水素のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、上記３つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0029】

実施形態１８：方法は、第１の界面間隙を処理するステップを繰り返すことをさらに含むことを特徴とする、上記４つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0030】

実施形態１９：処理ガスは、界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約１０秒〜約３分間流されることを特徴とする、上記５つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0031】

実施形態２０：処理ガスは、界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約３０秒〜約２分間流されることを特徴とする、上記６つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0032】

実施形態２１：処理ガスは、界面間隙の圧力が約０ミリバールゲージに達した後、第１の界面間隙を通して約１分間流されることを特徴とする、上記７つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0033】

実施形態２２：第１の界面間隙を処理するステップは、組立体の第２の後端部近傍の組立体の長さの半分の加熱中に行われることを特徴とする、上記８つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0034】

実施形態２３：第１の界面間隙を処理するステップは、組立体の第２の後端部近傍の組立体の長さの４分の１の加熱中に行われることを特徴とする、上記９つの実施形態のいずれか１つによる方法。

【0035】

実施形態２４：第１の界面間隙を処理するステップは、組立体の第２の後端部近傍の組立体の長さの３分の１の加熱中に行われることを特徴とする、上記１０個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0036】

実施形態２５：方法は、組立体の周囲にガラスジャケットを提供して第２の界面間隙を形成することと、組立体およびガラスジャケットを加熱してガラスジャケットを組立体上で崩壊させてそこに接着させることと、をさらに含むことを特徴とする、上記１１個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0037】

実施形態２６：方法は、（ｉ）第２の界面間隙内に真空圧を確立することと、（ｉｉ）界面間隙を通して酸素富化空気を所定時間流すことによって第２の界面間隙の圧力を上昇させることと、（ｉｉｉ）所定時間が経過した後、第２の界面間隙内に真空圧を再確立することと、によって、加熱中に第２の界面間隙を処理することをさらに含むことを特徴とする、上記１２個の実施形態のいずれか１つによる方法。

【0038】

上記概要、および以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と一緒に読むことによってよりよく理解されるであろう。例示の目的で、現在好ましい実施形態を図面で示す。しかしながら、デバイスおよび方法は、図示される正確な配置および手段に限定されないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の一実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するためのシステムの部分断面図である。

【図2A】本発明の一実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するために使用される組立体の断面図である。

【図2B】本発明の一実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するために使用されるジャケットによって囲まれた組立体の断面図である。

【図3】本発明の一実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するためのシステムの一部の概略図である。

【図4】本発明の一実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するための処理ステップのグラフ表示である。

【図5】本発明の別の実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するための処理ステップのグラフ表示である。

【図6】本発明の別の実施形態による光ファイバ母材または光ファイバを製造するための処理ステップのグラフ表示である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

本発明は、光ファイバ母材または光ファイバを製造するためのシステムおよび方法に関する。当業者は、以下に記載するシステムおよび方法から製造される母材が、光ファイバの製造以外の種々の他の目的のために利用され得ることを理解するであろう。より具体的には、本発明は、望ましくない不整、視覚的欠陥、汚染物質、金属不純物、原子欠陥等を実質的に含まない光ファイバ母材または光ファイバを製造する方法に関する。本発明はまた、母材から線引きされる光ファイバの減衰の低減ももたらす。

【0041】

本出願の文脈において、「約」または「およそ」という用語は、記載または請求される値の＋５％の変動、より好ましくは記載または請求される値の＋２％の変動、最も好ましくは正確に記載または請求される値を意味することを理解されたい。

【0042】

本発明の処理プロセスは、従来の光ファイバ母材または光ファイバ製造方法に適用され得るため、典型的な母材／ファイバの製造について図１および２を参照して記載する。しかしながら、当業者は、本発明の処理プロセスが他の母材／ファイバ製造方法にも適合し得ることを理解するであろう。

【0043】

図１を参照すると、光ファイバ母材を製造するため、または代替として光ファイバを直接製造するためのシステム１０が示される。システム１０は、約１，５００℃〜約２，３００℃の温度まで加熱することができる垂直に配置された線引きタワー２０、加熱要素３２、およびガス供給システム４０を含む（図３を参照）。図２を参照すると、線引きプロセスにおいて、コアロッド１２が外側クラッド体１４に挿入される。コアロッド１２は、略円筒状構成の中実ロッドであることが好ましい。外側クラッド体１４は、外側クラッド体１４の中心を通って形成される孔１６を有する外側クラッドシリンダ（ＲＩＣ法の場合）または外側クラッド管（ＲＩＴ法の場合）であることが好ましい。

【0044】

前述のように、ＲＩＣ法およびＲＩＴ法は、本質的に、技術的観点からは同一である。したがって、本システムおよび方法の説明における利便性および簡便性のために、外側クラッド体１４は、オフラインＲＩＣシステムおよび方法において光ファイバ母材２８を作製するために、もしくはオンラインＲＩＣシステムおよび方法において光ファイバ２８’を作製するために使用されるシリンダであってもよいか、またはＲＩＴシステムおよび方法において光ファイバ母材２８を作製するために使用される管であってもよいという理解の下に、外側クラッド体１４は、これ以降外側クラッド管１４と称される。

【0045】

外側クラッド管１４は、好ましくはガラス管であり、より好ましくは石英ガラス管である。ガラス管１４は、純粋な石英ガラスまたは石英ガラス複合材でできていてもよい。好ましくは、ガラス管１４は、純粋な石英ガラスでできている。コアロッド１２は、好ましくはガラスロッドであり、より好ましくは、均一なまたは複雑な半径方向の屈折率プロファイルを有する純粋な石英ガラスである。

【0046】

図１〜２を参照すると、コアガラスロッド１２が石英ガラス管１４の孔１６内に挿入されて組立体１８が形成され、光ファイバ母材２８または光ファイバ２８’を形成するために加熱に供される。組立体１８は、略円筒状構成または略管状構成であり、組立体の第１の端部または上端部１８ａから組立体の第２の端部または下端部１８ｂまで延在する長さＬを有する。また、非常に小さな第１の間隙３０が、コアロッド１２と外側クラッド管１４との間、より具体的には、コアガラスロッド１２の外面と外側クラッドガラス管１４の内面との間の界面に残存している（図２を参照）。第１の界面間隙３０のサイズは、コアロッド１２および外側クラッド管１４の相対的なサイズに依存して変化し得るが、典型的には最大約６ｍｍである。好ましくは、第１の界面間隙３０は、間隙の圧力を連続的または断続的に監視するための圧力センサ（図示せず）を装備する。

【0047】

一実施形態において、外側クラッドガラス管１４の外面とジャケット６２の内面との間に第２の界面間隙６４が形成されるように、組立体１８を囲うための薄壁ジャケット６２が提供される。ジャケットは、好ましくはガラス管であり、より好ましくは石英ガラス管である。ジャケットは、純粋な石英ガラスまたは石英ガラス複合材でできていてもよい。好ましくは、ジャケットは、純粋な石英ガラスでできている。

【0048】

光ファイバ母材２８または光ファイバ２８’を製造するための方法（すなわち、ＲＩＣまたはＲＩＴプロセス）は、組立体１８を線引きタワー２０に連続的に供給することと、その中で組立体をゾーンごとに加熱することとを含む。製造方法のために、より具体的には線引きタワー２０を通る組立体の進行のために、組立体が線引きタワーを通って下方向に進行するように、組立体の下端部１８ｂが前端部であり、組立体の上端部１８ａが後端部である。しかしながら、反対の構成および進行もまた可能であることを理解されたい。すなわち、代替の実施形態では、組立体が線引きタワーを通って上方向に進行するように、組立体の上端部１８ａが前端部であり、下端部１８ｂが後端部である。

【0049】

一実施形態において、母材２８または光ファイバ２８’を製造するために、組立体１８は、垂直に配向された旋盤等の垂直に配向された線引きタワー２０に供給される（図１を参照）。当業者は、装置が後に記載するような加熱要素を装備している限り、いずれの従来の垂直に配向された線引き装置が光ファイバ母材または光ファイバの形成のために使用されてもよいことを理解するであろう。

【0050】

図１〜２Ｂを参照すると、組立体１８は、好ましくは、線引きタワー２０の上方開口端部２２に進入し、結果として得られる母材２８または光ファイバ２８’は、線引きタワー２０の反対側の下方開口端部２４から排出する。より具体的には、組立体１８の下端部１８ｂは、ＲＩＴ、オフラインＲＩＣまたはオンラインＲＩＣ母材／ファイバ製造プロセスの開始時に、線引きタワー２０の上方開口端部２２に安定な様式で位置することが好ましく、母材２８またはファイバ２８’は、溶融変形により下方開口端部２４から連続的に線引きされ、任意選択的に、線引きプロセスの間に重力によって引っ張られる。製造方法は、組立体１８の上端部１８ａが母材２８またはファイバ２８’として線引きタワー２０から排出された時に完了する。線引きタワー２０は、好ましくは、母材／ファイバの動きを抑制するための複数の制御輪２７を含む（図１を参照）。

【0051】

組立体１８が、線引きタワー２０の上方開口端部２２から下方開口端部２４に向かって進行すると、コアロッド１２および外側クラッド管１４が、加熱要素３２によって該２つの構成要素を軟化および融合させてモノリシック体を形成するのに十分な所定の温度まで加熱される。加熱要素３２は、好ましくは、略管状構成であり、線引きタワーの加熱ゾーン２６を形成するために線引きタワーの中または周囲に位置する。

【0052】

線引きプロセスまたは工程の開始時に、組立体１８が線引きタワー２０を通って降下して加熱ゾーン２６に接近すると、組立体の下端部（すなわち、前端部）１８ｂが加熱され始める。組立体１８の下端部１８ｂが加熱ゾーン２６に接近して第１の温度に達すると、外側クラッドガラス管１４およびコアロッド１２が軟化し始め、軟化した外側クラッドガラス管１４がコアロッド１２上で崩壊し始めるため、第１の界面間隙３０のサイズが縮小される（図１を参照）。薄壁ジャケット６２が存在する場合、第２の界面間隙６４のサイズも同様に縮小される（図２Ｂを参照）。好ましくは、コアロッド１２上での外側クラッド管１４の軟化および崩壊は、約１，６００℃〜２，２００℃の温度で起こる。より好ましくは、コアロッド１２上での外側クラッド管１４の軟化および崩壊は、約１，６００℃〜１，７００℃の温度で起こる。しかしながら、当業者は、実行時間および処理能力等の他の要因も、いつ外側クラッド管１４がコアロッド１２上で崩壊し始めるかに影響を及ぼすことを理解するであろう。

【0053】

一実施形態において、線引きプロセス／工程の初期段階で、組立体１８の下端部１８ｂの軟化した領域の一部が開始片または落下片（図示せず）を形成し始めることが好ましい。後に、組立体１８の下端部１８ｂを密封するために、開始片または落下片をつまんで閉じる。

【0054】

組立体１８が線引きタワー２０を通って進行し続けると、組立体の下端部１８ｂが続いて加熱ゾーン２６に進入する。加熱ゾーン２６において、下端部１８ｂが第１の温度よりも高い第２の温度まで加熱され、その時点で、崩壊した外側クラッドガラス管１４の軟化したガラスがコアロッド１２の軟化したガラスに接着し始める。そのため、線引きタワー２０の加熱ゾーン２６内で、コアロッド１２および外側クラッドガラス管１４が一緒に融合して母材２８またはファイバ２８’を形成し始める。好ましくは、軟化して崩壊した外側クラッド管１４の軟化したコアロッド１２への接着は、約１，６００℃〜２，２００℃で起こる。より好ましくは、軟化して崩壊した外側クラッド管１４の軟化したコアロッド１２への接着は、約１，８００℃〜２，２００℃で起こる。しかしながら、当業者は、実行時間および処理能力等の他の要因も、崩壊した外側クラッド管がコアロッドに接着し始める段階に影響することを理解するであろう。

【0055】

組立体１８の全長Ｌが線引きタワー２０を通って進行するにつれて、組立体のあらゆる部分が、このゾーンごとの様式で加熱される。具体的には、線引きプロセス／工程の間に、外側クラッドガラス管１４の連続する部分が加熱ゾーン２６に接近して第１の温度まで加熱されると、これらの部分が連続的に加熱され、コアガラスロッド１２の対応する部分上で崩壊する。続いて、外側クラッドガラス管１４およびコアロッド１２のこれらの連続する部分が加熱ゾーン２６に進入し、第２のより高い温度まで加熱されると、軟化して崩壊した外側クラッドガラス管および軟化したガラスコアロッドが互いに接着して一緒に融合し、母材２８を連続的に形成する。

【0056】

本発明の実施形態によれば、外側クラッド管１４の一部がコアガラスロッド１２上で崩壊すると、コアロッド１２と外側クラッド管１４との間の界面間隙３０（または外側クラッド管１４と薄壁ジャケット６２との間の界面間隙６４）に存在する界面の気泡およびエアライン等の有機および無機汚染物質ならびに欠陥の存在を排除または低減するために、組立体１８が処理プロセスに供されることが好ましい。処理プロセスは、線引きプロセス／工程を通して連続的に、または線引きプロセス／工程の選択された段階にのみ、界面間隙３０、６４の一方または両方の圧力を循環させることを含む。より具体的には、以下により詳細に記載されるように、界面間隙３０、６４の一方または両方からガスを排出させるために断続的に真空を引く（すなわち、圧力を低下させる）こと、および１種以上のガスを界面間隙に提供する（すなわち、圧力を上昇させる）ことによって、外側クラッド管１４がコアロッド１２上で崩壊する間、線引きプロセスを通して何回も繰り返してまたは連続的に界面間隙の圧力を循環させる。

【0057】

次に、処理プロセスの特定のステップおよびこれらのステップを行うために使用される機器について詳細に記載する。単純にするために、以下の説明は、コアロッド１２と外側クラッド管１４との間の第１の界面間隙３０の処理のみに言及する。しかしながら、当業者は、組立体１８を囲むために薄壁ジャケット６２が提供される状況において、同じ処理プロセスが、外側クラッド管１４と薄壁ジャケット６２との間の第２の界面間隙６４の処理にも用いられ得ることを理解するであろう。

【0058】

図１を参照すると、組立体１８の上端部１８ａは、ハンドル３４に固定されるかまたは取り付けられることが好ましい。ハンドル３４は、組立体１８の上端部１８ａを完全に覆うために十分なサイズであることが好ましい。一実施形態において、ハンドル３４は、好ましくは、環状断面形状、および組立体１８の直径以上の直径を有する。より具体的には、使用において、組立体１８の上端部１８ａは、ハンドル３４によって完全に閉鎖されているかまたは覆われている。当業者は、例示のためにこれ以降はハンドルという用語が使用されるが、蓋、カバープラグ、カラー、エンドキャップ等の任意の適切な記述用語が、ハンドル様構成要素を特定する目的で用いられてもよいことを理解するであろう。

【0059】

ハンドル３４は、ハンドルの本体を通って延在する開口部または孔３６を含む。好ましくは、孔３６は、ハンドル３４の幾何学的中心に概ね位置する。しかしながら、当業者は、孔３６が、ハンドル３４の本体内のいずれの位置（界面間隙３０と略整列する位置等）に位置してもよいことを理解するであろう。孔が組立体１８からのガスの供給および排出のためのポートとしての役割を果たすように、ガスアダプター３８は、ハンドル３４の孔３６に固定されることが好ましい。

【0060】

ガスアダプター３８は、好ましくは、ハンドル３４の孔３６にまたはその中に密封係合される。一実施形態において、アダプターとハンドルとの間の十分な密封性を確保するために、ガスアダプター３８の外周とハンドル３４の孔３６の内周との間にガスケット（図示せず）が配置されることが好ましい。ガスケットの使用もまた、不要なガスが孔３６を通って界面間隙３０に進入できないこと、および望ましくないガスが孔を通って界面間隙から排出できないことを確実にする。ガスケットは、高温耐熱材料Ｔｅｆｌｏｎ等の、高温に耐えられるように構成されるゴムでできていることが好ましい。

【0061】

ガスアダプター３８は、好ましくは、１種以上のガスを組立体１８に供給するのを促進するように、また組立体における真空の印加を促進するように構成される。より具体的には、線引きプロセス／工程を通じてある特定の期間に、ガスアダプター３８は、組立体１８のコアロッド１２と外側クラッド管１４との間の界面間隙３０に１種以上のガスが供給されることを可能にする一方で、プロセスを通じて他の期間には、ガスアダプターは、界面間隙への真空の印加、およびその中に存在するあらゆるガスの排出を可能にする。

【0062】

図３を参照すると、ガスアダプター３８は、ガス供給システム４０の一部である。より具体的には、一実施形態において、ガス供給システム４０は、ガスアダプター３８に接続された主要ガスライン４２を含む。好ましくは、主要ガスライン４２は、複数の接続および装着された可撓性または剛性のホース、チューブ、またはパイプを備える。主要ガスライン４２のホース、チューブ、および／またはパイプは、各々、耐食性材料でできていることが好ましい。好ましい実施形態において、主要ガスライン４２は、複数の相互接続および装着されたシリコーンゴムホースおよびステンレススチールパイプを備える。しかし、当業者は、主要ガスライン４２が単一の一体形成型パイプラインを備えてもよいことを理解するであろう。好ましくは、主要ガスライン４２の一端は、ガスアダプター３８に密封接続される。

【0063】

図３を参照すると、主要ガスライン４２は、好ましくは少なくとも２つの異なるガス源に接続され、それによって供給される。一実施形態において、主要ガスライン４２は、パージガスの第１の源４４および処理ガスの第２の源４６によって供給される。好ましくは、パージガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン、またはそれらの混合物等の、少なくとも１種の実質的に不活性なガスである。パージガスは、一方の端はパージガス源に接続され、他方の端は主要ガスラインに接続されたパージガスライン５２を介して、第１の源４４から主要ガスライン４２に供給されることが好ましい。

【0064】

処理ガスは、本明細書により完全に記載されるように、酸化ガスまたは還元ガスであることが好ましい。処理ガスは、一方の端は処理ガス源に接続され、他方の端は主要ガスラインに接続された処理ガスライン５４を介して、第２の源４６から主要ガスライン４２に供給されることが好ましい。主要ガスライン４２と同様に、パージガスライン５２および処理ガスライン５４は、各々、複数の相互接続および装着された可撓性および剛性のホース、チューブ、またはパイプを備えることが好ましいが、各ラインが単一の一体形成型パイプラインを備えてもよいことを理解されたい。

【0065】

ガス供給システム４０は、好ましくは、一方の端が真空ポンプ等の真空源５０に接続され、他方の端が主要ガスライン４２に接続された排出ライン４８も備える。真空源５０は、主要ガスライン４２および排出ライン４８を介して、組立体１８の界面間隙３０に存在するあらゆるガスの排出を促進する。

【0066】

一実施形態において、単一ポート、より具体的にはハンドル３４に形成された孔３６を介して、組立体１８にガスを供給することができ、かつそこから排出することができるように、パージガス供給ライン５２、処理ガス供給ライン５４、および排出ライン４８は、ガスマニホールドシステムを介して主要ガスライン４２に接続されることが好ましい。

【0067】

別の実施形態において、主要ガス／排出パイプラインの一方の端が真空源５０に接続され、主要ガス／排出パイプラインの反対側の端がガスアダプター３８に接続されるように、主要ガスライン４２および排出ライン４８は、同じパイプラインである。そのような構成において、パージガス供給ライン５２および処理ガス供給ライン５４は、ガスマニホールドシステムを介して主要ガス／排出ラインに接続され、ハンドル３４に形成された孔３６を介して組立体１８にガスを供給することができ、またそこから排出することができる。

【0068】

好ましくは、排出ライン４８、パージガス供給ライン５２、および処理ガス供給ライン５４に、各々、流量調節弁５６が設けられる。より好ましくは、ライン４８、５２、５４の各々に、流量調節のためのソレノイド弁５６が設けられる。圧力ゲージ５８は、好ましくは、主要ガスライン４２上に設けられ、界面間隙３０の圧力を監視する圧力センサと動作可能に連通している。そのため、界面間隙３０に設けられた圧力センサを使用してガス圧の変動を測定し、次いで、測定値に基づいてガスを供給することによってガス供給が得られることが好ましい。また少なくともパージガス供給ライン５２および処理ガス供給ライン５４は、各々、ガスの流量を測定および調節するために、フィルタ膜６０と、マスフローコントローラまたは単にニードル弁等の流量計とを備えることが好ましい。

【0069】

ガス供給システム４０の各構成要素は、好ましくは中央コントローラ（図示せず）によって動作可能に制御される。より具体的には、パージガス供給ライン５２、処理ガス供給ライン５４、および排出ライン４８の動作は、コントローラによって制御される。しかしながら、当業者は、界面間隙３０の圧力測定値を監視している操作者によってガス供給システム４０が手動で制御されてもよいことを理解するであろう。

【0070】

処理プロセスの一実施形態において、組立体１８が線引きタワー２０を通って進行し始める前に、組立体１８の下端部１８ｂの一部が密封される。次いで、スプーンまたはカバー（図示せず）がハンドル３４上に提供され、組立体が線引きタワーに導入される前に組立体に真空が印加される。

【0071】

別の実施形態において、加熱前にそのような密封された部分は形成されない。代わりに、タワー２０内での加熱中に下方前端部１８ｂを密封するために、組立体１８の開始片または落下片をつまんで閉じる。しかしながら、下方前端部１８ｂを密封するために組立体１８の開始片または落下片をつまんで閉じる前に、パージガスの正の流れが、パージガス源４４からパージガス供給ライン５２および主要ガスライン４２を通って界面間隙３０に任意選択的に供給される。線引きプロセス／工程の初期段階におけるこの任意選択的なステップにおいて、排出ライン４８および処理ガス供給ライン５４の調節弁は閉鎖位置にあり、パージガス供給ライン５２の調節弁は開放位置にある。

【0072】

パージガスは、所定の流量および所定の圧力で界面間隙３０に供給されることが好ましい。好ましくは、パージガスは、組立体１８によって発生される最大約２０ミリバールのシステム背圧または上部圧力で、１分当たり最大約１０リットルの流量で供給される。より好ましくは、パージガスは、最大約１０ミリバールのシステム背圧で１分当たり約１〜５リットルの流量で供給される。最も好ましくは、パージガスは、約３ミリバールのシステム背圧で１分間約１．５リットルの流量で供給される。好ましい実施形態において、パージガスは窒素である。

【0073】

開始片／落下片をつまみ取った後、組立体１８の下方前端部１８ｂが密封され、パージガスが界面間隙３０を通って流れ、界面間隙の圧力が上昇し始める。一旦、界面間隙の圧力が第１の圧力設定点に達すると、コントローラが、パージ流調節モードから真空調節モードに切り替わる。より具体的には、一旦、間隙３０内の圧力が約２０〜４０ミリバール、より好ましくは約２５ミリバールに達すると、コントローラは、パージガスの供給が停止されるように、パージガス供給ライン５２の調節バルブに開放位置から閉鎖位置に切り替わるよう指示する。

【0074】

略同時に、コントローラは、主要ガスライン４２の調節弁に開放位置に切り替わるよう指示し、また真空源５０には動作を開始するよう指示し、それによって真空を引き、図４および５でＰ_２として示される第２の圧力設定点に達するまで界面間隙３０内の圧力を低下させる。第２の圧力設定点は、所定の負の（真空）圧力である。

【0075】

この初期真空が、界面間隙３０内に存在する全てのガス、およびハンドル３４のヘッドスペース内に存在するあらゆるガスを、主要ガスライン４２および排出ライン４８を介して間隙から排出させるかまたは吸い出させる。線引きプロセスのこの段階で界面間隙３０内に初期真空圧を確立することも、特に、加熱要素３２に接近している組立体の領域において、組立体１８のコアロッド１２上での外側クラッド管１４の崩壊を促進する。

【0076】

したがって、最初に界面間隙を通してパージガスを流し、それによって界面間隙の圧力を上昇させ、その後、界面間隙上で真空を引き、それによって界面間隙の圧力を低下させ、パージガスおよびあらゆる反応産物を界面間隙から排出または放出することによって、処理プロセスが開始する。しかしながら、当業者は、界面間隙３０にパージガスを供給するステップは任意選択的であることを理解するであろう。

【0077】

したがって、一実施形態において、組立体１８の下方前端部１８ｂが一旦密封されてから初期真空を引き、それによって界面間隙３０の圧力を所定の公称真空圧（すなわち、第２の圧力設定点Ｐ_２）まで低下させ、その中に存在するあらゆるガスを排出または放出させることによって、処理プロセスが開始する。図４〜６を参照すると、第２の圧力設定点Ｐ_２は、好ましくは約−８００〜−９５０ミリバール、より好ましくは約−９００〜−９３０ミリバール、最も好ましくは約−９３０ミリバール（絶対値で約８０〜９０ミリバール）またはそれ以下の公称真空圧である。

【0078】

所望の真空圧に達すると、コントローラが真空調節モードから処理流調節モードに切り替わり、間隙内の圧力を上昇させるために処理ガスが界面間隙３０を通って流され、その中に存在する汚染物質と反応する（図４〜６）。処理流調節モードでは、排出ライン４８の調節弁が閉鎖位置に切り替わり、真空源５０は好ましくは動作を停止し、パージガス供給ライン５２の調節弁は閉鎖位置に留まり、処理ガス供給ライン５４の調節弁が開放位置に切り替わる。

【0079】

一実施形態において、処理ガスは、標準空気、乾燥空気、酸素富化空気、純粋な窒素と酸素の混合物、純粋な酸素、またはそれらの混合物等の酸化ガスである。別の実施形態において、処理ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水素富化ガス（メタン、アンモニア、および硫化水素等）、またはそれらの組み合わせ等の還元ガスである。

【0080】

酸化ガスは、有機汚染物質と反応してその燃焼を引き起こすため、酸化ガスは、界面間隙３０内に望ましくない有機汚染物質が存在する場合に、処理ガスとして使用するのに特に有用である。酸化ガスおよび還元ガスのどちらも、Ｆｅ^２＋、Ｃｕ^２＋、およびＮｉ^２＋等々の望ましくない酸化状態で界面間隙３０内に存在する金属不純物または原子種の酸化状態に変化をもたらすために処理ガスとして使用するのに特に有用である。

【0081】

一実施形態において、処理ガスは、標準空気または酸素であることが好ましい。別の実施形態において、処理ガスは、約３０％〜５０％、より好ましくは約４０％の酸素含有量の酸素富化空気であることが好ましい。別の実施形態において、処理ガスは、一酸化炭素であることが好ましい。

【0082】

外側クラッド管１４が加熱されてコアロッド１２上で崩壊すると、処理ガスが、組立体１８、より具体的には界面間隙３０に供給される。よって、処理ガスは、コアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する間、界面間隙３０を通って流れる。

【0083】

処理ガスが界面間隙３０に供給されると、界面間隙の圧力が、第２の圧力設定点Ｐ_２の真空圧（好ましくは約−９３０ミリバール）から第３の設定点Ｐ_３に向かって上昇し始める（図４〜６を参照）。処理ガスは、好ましくは、第３の圧力設定点Ｐ_３に達するまで所定の流量で界面間隙を通して流される。汚染物質の酸化／還元は、典型的には、約−９００ミリバールの圧力に達した時に始まる。

【0084】

好ましくは、処理ガスは、界面間隙の圧力が約−１０〜５ミリバールに達するまで、１分当たり最大約２０リットルの流量で供給される。より好ましくは、処理ガスは、界面間隙の圧力が約−５〜５ミリバールに達するまで、１分当たり約１〜１０リットルの流量で供給される。最も好ましくは、処理ガスは、界面間隙の圧力が第３の圧力設定点Ｐ_３の約０ミリバール（ゲージ）に達するまで、１分当たり約１〜１０リットルの流量で供給される。約０ミリバールまたは約０ミリバールゲージは、大気圧と等しいかまたは同等であることを理解されたい。

【0085】

一旦、界面間隙３０の圧力が第３の圧力設定点Ｐ_３（好ましくは約０ミリバール）に達すると、処理ガスの流量は、界面間隙の圧力が０ミリバールで保持されるよう調節されることが好ましい。処理ガスは、所定の期間、そのような調節された流量で供給され続ける。

【0086】

一実施形態において、界面間隙の圧力が約０ミリバールに達した後、処理ガスは、約１０秒〜約５分間、より好ましくは約３０秒〜約３分間、最も好ましくは約３分間、調節された流量で界面間隙３０に供給されることが好ましい。別の実施形態において、界面間隙の圧力が約０ミリバールに達した後、処理ガスは、比較的より短い期間、好ましくは約１０秒〜約３分間、より好ましくは約３０秒〜約２分間、最も好ましくは約１分間、界面間隙に供給されることが好ましい。

【0087】

処理ガスの供給のための所定の期間が経過した後（すなわち、汚染物質の望ましい酸化または還元の程度が達成されてから）、コントローラは、処理流調節モードから真空調節モードに切り替わり、処理ガスの供給が停止され、真空源５０は、界面間隙３０の圧力を低下させるための動作を開始し、その中で真空圧を再確立する。真空はまた、処理ガスと有機汚染物質との反応によって発生した燃焼ガス等の、界面間隙３０内に存在する全てのガスを、主要ガスライン４２および排出ライン４８を介して間隙から排出させるかまたは吸い出させる。

【0088】

よって、処理プロセスは、界面間隙３０からガスを排出させるために断続的に真空を引く（すなわち、圧力を低下させる）こと、処理ガスを界面間隙に提供する（すなわち、圧力を上昇させる）こと、真空圧を再確立して界面間隙から反応産物を排出するために真空を引く（すなわち、圧力を低下させる）こと等によって、界面間隙の圧力を循環させることを含む。一実施形態において、真空圧が最初に再確立されると、処理プロセスが完了し、組立体１８から母材２８またはファイバ２８’への線引きが真空下で継続する。

【0089】

別の実施形態において、所望の真空圧が初めて再確立されると、界面間隙の圧力の循環が繰り返される。具体的には、コントローラが処理流調節モードに切り替わり、処理ガスが前述のパラメータで界面間隙３０を通して流される。次いで、処理ガスの供給のための所定の期間が経過した後、コントローラは、再び真空調節モードに切り替わり、２回目の所望の真空圧を再確立する。次いで、コントローラは、さらなる処理のために処理流調節モードに切り替わってもよいか、または真空調節モードに留まって、処理プロセスが完了したことおよび組立体１８の線引きが真空下で継続するべきであることを示してもよい。

【0090】

一実施形態において、処理プロセス（すなわち、界面間隙の圧力の循環）は、落下片が形成されてつまみ取られた後、線引きプロセス／工程の初期段階に行われる。好ましくは、線引きプロセス／工程の初期段階は、組立体１８の最初の半分が線引きタワー２０の加熱ゾーン２６に近接してそこを通過する線引きプロセス／工程の時点に対応する。処理ガスは、組立体１８の全長Ｌに沿って界面間隙３０を通って流れるが、母材中の気泡または線引きされたファイバ中のエアライン等の視覚的欠陥は、線引きプロセス／工程の初期に多く見られる傾向があるため、線引きプロセス／工程の初期に界面間隙の圧力を循環させることによって著しく改善された光ファイバ母材または光ファイバがもたらされることが分かった。

【0091】

より具体的には、そのような実施形態において、界面間隙の圧力の循環は、下端部および前端部１８ｂ近傍の組立体の長さＬの半分の加熱中に行われることが好ましい。すなわち、下端部および前端部１８ｂ近傍の組立体の長さＬの半分以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させることが好ましい。より好ましくは、下端部および前端部１８ｂ近傍の組立体１８の長さＬの３分の１以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させる。最も好ましくは、下端部および前端部１８ｂ近傍の組立体１８の長さＬの４分の１以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させる。

【0092】

別の実施形態において、処理プロセス（すなわち、界面間隙の圧力の循環）は、線引きプロセス／工程の最終段階中に行われる。好ましくは、線引きプロセス／工程の最終段階は、組立体１８の第２の半分が線引きタワー２０の加熱ゾーン２６に近接してそこを通過する線引きプロセス／工程の時点に対応する。この場合も同様に、処理ガスは、組立体１８の残りの長さＬ全体に沿って界面間隙３０を通って流れる。しかしながら、望ましくない酸化状態に存在する金属不純物または原子欠陥は、線引きプロセス／工程の最後に顕著になる傾向があるため、線引きプロセス／工程の最終段階に向けて界面間隙の圧力を循環させることも、著しく改善された光ファイバ母材または光ファイバをもたらすことが分かった。

【0093】

より具体的には、そのような実施形態において、界面間隙の圧力の循環は、上端部および前端部１８ａ近傍の組立体１８の長さＬの第２の半分の加熱中に行われることが好ましい。すなわち、上端部および前端部１８ａ近傍の組立体の長さＬの半分以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させることが好ましい。より好ましくは、より好ましくは、上端部および前端部１８ａ近傍の組立体１８の長さＬの３分の１以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させる。最も好ましくは、上端部および前端部１８ａ近傍の組立体１８の長さＬの４分の１以内のコアロッド１２上で外側クラッド管１４が崩壊する製造工程の段階中に界面間隙の圧力を循環させる。

【0094】

別の実施形態において、界面間隙の圧力の循環は、線引きプロセス／工程の初期段階で行われ、次いで、線引きプロセス／工程の最終段階で再び行われる。別の実施形態において、ガスを排出させるために断続的に真空を引く（すなわち、圧力を低下させる）こと、処理ガスを提供する（すなわち、圧力を上昇させる）こと、反応産物を排出するために真空を引く（すなわち、圧力を低下させる）こと等によって、外側クラッド管１４がコアロッド１２上で崩壊する間、線引きプロセスを通して何回も繰り返してまたは連続的に界面間隙３０の圧力を循環させる。

【0095】

これらの実施形態のいずれの場合も、当業者は、使用される特定の酸化／還元ガスの反応動力学、および界面間隙３０内に存在する特定の種類の汚染物質に依存して、界面間隙３０に処理ガスを通過させる期間が変化し得ることを理解するであろう。また、処理ガスの流量は、使用される特定の種類の処理ガス、および界面間隙３０の全体的なサイズに依存することも理解されたい。処理ガス流の期間は、崩壊プロセスに干渉しないように、コアロッド１２を支持するのに十分な真空を維持するように、そしてコアロッド１２の形状が確実に維持されるように、十分に制限されなければならないことをさらに理解されたい。

【実施例】

【0096】

実施例１
図４にグラフで示す線引きプロセス／工程に従って、光ファイバ母材を作製した。出発組立体は、純粋な石英ガラスでできた外側クラッド管の中に挿入された、ゲルマニウムおよびフッ素をドープした純粋な石英ガラスでできたコアロッドを含んでいた。次いで、線引きタワーを通して組立体を連続的に供給し、その中でゾーンごとに加熱して、外側クラッドガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させてそこに接着させた。

【0097】

プロセス／工程の初めに、界面間隙の圧力を約０ミリバールゲージの圧力に維持し、約１３分後に、開始片／落下片をつまみ取って下方前端部１８ｂを密封した。次いで、界面間隙の圧力が上昇し始めたため、コントローラは、真空源５０に動作を開始するよう指示した。続いて、界面間隙の圧力を図４でＰ_２として示される約−９３０ミリバールの公称真空圧まで低下させるために初期真空を引いた。−９３０ミリバールに達すると、コントローラが処理流調節モードに切り替わり、処理ガス、具体的には酸素含有量約４０％の酸素富化空気を、界面間隙３０を通して流した。処理ガスの流れが、間隙の圧力の上昇を引き起こした。一旦、界面間隙の圧力が、図４でＰ_３として示される約０ミリバールゲージに達してから、この界面間隙の圧力を維持するように処理ガスの流れを調節し、調節された流量で約３分間、界面間隙を通して処理ガスを流した。３分が経過した後、処理ステップを繰り返した。

【0098】

具体的には、界面間隙の圧力を約−９３０ミリバールまで低下させるために再び真空を引き、次いで、再び界面間隙を通して処理ガスを流して圧力を約０ミリバールまで上昇させ、約０ミリバールの界面間隙の圧力を維持するように処理ガスの流れを調節し、調節された流量で約３分間、界面間隙３０を通して処理ガスを流し、最後に、再び真空を引いて、線引きプロセス／工程の期間約−９５０ミリバールの真空圧を再確立した。

【0099】

実施例２
図５にグラフで示す線引きプロセス／工程に従って、光ファイバ母材を作製した。出発組立体は、実施例１で使用したものと同じであった。次いで、線引きタワーを通して組立体を連続的に供給し、その中でゾーンごとに加熱して、外側クラッドガラス管をガラスコアロッド上で崩壊させてそこに接着させた。

【0100】

線引きプロセス／工程の最終段階中、具体的には、組立体１８の後端部１８ａ近傍の組立体の一部が加熱される段階中に、処理プロセスを行った。処理プロセスの前に、組立体の形状を維持するために、約−９５０ミリバールの真空圧で光ファイバ母材の形成（すなわち、組立体の前端部に向かって）を行った。

【0101】

処理プロセスを開始するために、コントローラが真空調節モードから処理流調節モードに切り替わり、処理ガス、具体的には標準空気を界面間隙３０を通して流し、界面間隙の圧力を約０ミリバールの設定点Ｐ_３まで上昇させた。次いで、０ミリバールの界面間隙の圧力を維持するように処理ガスの流れを調節し、調節された流量で約１分間、界面間隙を通して処理ガスを流した。１分が経過した後、真空を引いて界面間隙の圧力を約−９３０ミリバールの設定点Ｐ_２まで低下させた。次いで、処理ステップを繰り返した。

【0102】

具体的には、界面間隙を通して再び処理ガスを流して界面間隙の圧力を循環させて約０ミリバールまで戻し、０ミリバールの界面間隙の圧力を維持するように処理ガスの流速を再び調節し、調節された流量で約１分間、界面間隙を通して処理ガスを流し、再び真空を引いた。界面間隙を約−９３０ミリバールの公称真空圧で約１０分間維持し、再び界面間隙を通して処理ガスを流すことにより約０ミリバールまで上昇させ、最終的に、線引きプロセス／工程の残りでは約−９５０ミリバールの真空圧まで低下させた。

【0103】

実施例３
図６にグラフで示す線引きプロセス／工程に従って、光ファイバ母材を作製した。線引きプロセスは、本質的に、実施例１および２に記載したプロセスの組み合わせであった。具体的には、線引きプロセス／工程の初期段階（すなわち、組立体の前端部に近接する組立体の部分が加熱されて崩壊する段階の間）に組立体の処理を行い、次いで、線引きプロセス／工程の最終段階（すなわち、組立体の後端部近傍の組立体の部分が加熱された崩壊する段階の間）に再び処理を行った。使用した処理ガスは、標準空気であった。

【0104】

処理プロセスの全ての実施形態において、望ましくない有機および無機汚染物質が除去され、界面の気泡、エアライン、異物の混入、界面部分の白濁等の視覚的欠陥および不純物、ならびに汚染物質によって引き起こされる他の欠陥が、得られた母材２８において低減されるかまたは防止された。処理プロセスの全ての実施形態において、得られた光ファイバにおけるそのような欠陥および不純物によって引き起こされる減衰もまた、低減された。

【0105】

当業者は、前述の実施形態に、その広義の発明概念から逸脱することなく変更が行われ得ることを理解するであろう。したがって、本発明は、開示される特定の発明に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の主旨および範囲内の変形例を包含することが意図されることを理解されたい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】