特許 7649868 光ファイバケーブル、並びに光ファイバケーブルを使用して超高電力を分配するシステム及び方法

(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】

(24)【登録日】2025-03-12

(45)【発行日】2025-03-21

(54)【発明の名称】光ファイバケーブル、並びに光ファイバケーブルを使用して超高電力を分配するシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/44 20060101AFI20250313BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20250313BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20250313BHJP

   H04B 10/80 20130101ALI20250313BHJP

   C03C 13/04 20060101ALI20250313BHJP

   H10F 30/20 20250101ALN20250313BHJP

【ＦＩ】

G02B6/44 396

G02B6/02 B

G02B6/02 376B

G02B6/42

H04B10/80 160

C03C13/04

H10F30/20

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2023544658

(86)(22)【出願日】2022-01-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-02

(86)【国際出願番号】 US2022013432

(87)【国際公開番号】W WO2022159782

(87)【国際公開日】2022-07-28

【審査請求日】2024-06-13

(31)【優先権主張番号】63/140,736

(32)【優先日】2021-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/266,144

(32)【優先日】2021-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523279947

【氏名又は名称】マクレオン リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100168871

【弁理士】

【氏名又は名称】岩上 健

(72)【発明者】

【氏名】マッケンナ エドワード

(72)【発明者】

【氏名】ウォレス ジェラルド レオン ジュニア

【審査官】奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１９８３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９８７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２４７４２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第６８１４２５８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭５５－１５６３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０８９１２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／４４

Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００－１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバ給電システムであって、
高出力レーザーエネルギーを放出するように構成されたレーザー光源と、
検出された光を電気エネルギーに変換し、前記電気エネルギーを電気負荷に供給するように構成された光検出器と、
光ファイバケーブルと、
電力制御ユニットと、
を備え、前記光ファイバケーブルは、
前記レーザー光源に結合された第１の端部と、
前記光検出器に結合された反対側の第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる長さと、
複数の光ファイバであって、各々の前記光ファイバは、前記光ファイバケーブルの長さに個別に延びる、前記複数の光ファイバと、
前記光ファイバの各々を取り囲み、前記光ファイバケーブルの長さに延びるように構成された熱フィラーと、を有し、
前記電力制御ユニットは、前記高出力レーザーエネルギーを伝送するために使用される前記光ファイバの数を前記電気負荷の電力要件に基づいて調整することによって、前記高出力レーザーエネルギーの出力を制御するように構成されている、
光ファイバ給電システム。

【請求項2】

前記レーザー光源は、約２．１μｍの波長で動作する１又は２以上のレーザーダイオードバーを含む、
請求項１に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項3】

前記光検出器は、少なくとも１つのフォトダイオード検出器を含む、
請求項１に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項4】

各光ファイバは、ＺｒＦ₄－ＢａＦ₂－ＬａＦ₃－ＡｌＦ₃－ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
請求項１に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項5】

前記光ファイバケーブルは、約１ギガワットのパワーを有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失で約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって伝送することができる、
請求項１に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項6】

前記光ファイバケーブルの前記第２の端部に結合されてデータ信号を送信するように構成された光送信機と、
前記光ファイバケーブルの前記第１の端部に結合されて前記データ信号を受け取るように構成された光受信機と、
をさらに備える、請求項１に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項7】

前記データ信号は、前記電気負荷の前記電力要件に関する情報を含む、
請求項６に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項8】

前記電力制御ユニットは、前記レーザー光源によって供給される電力量を前記データ信号に基づいて制御するようにさらに構成される、
請求項７に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項9】

前記電力制御ユニットは、前記電力要件が閾値電力量を超えた場合に前記レーザー光源をオフにするようにさらに構成される、
請求項８に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項10】

前記電力制御ユニットは、前記電力要件を満たすのに必要な前記複数の光ファイバの数を決定し、前記数の光ファイバを使用して前記レーザー光源から前記光検出器にレーザーエネルギーを供給するようにさらに構成される、
請求項８に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項11】

前記電力制御ユニットは、前記レーザー光源に電力を供給するように構成された外部電源に結合される、
請求項８に記載の光ファイバ給電システム。

【請求項12】

レーザー光源を有する送信ユニットと、光検出器を有する受信ユニットと、前記送信ユニットと前記受信ユニットとの間に結合された光ファイバケーブルと、を備えた光ファイバ給電システムにおける電力供給を管理する方法であって、光ファイバケーブルは複数の光ファイバを含み、各光ファイバは前記光ファイバケーブルの長さに延び且つ熱フィラーによって取り囲まれ、前記方法は、
前記光ファイバケーブルに含まれる一定数の前記光ファイバを使用して、前記送信ユニットから前記受信ユニットに高出力レーザーエネルギーを伝送するステップと、
前記光ファイバケーブルを使用して前記受信ユニットから前記送信ユニットに送信される、前記受信ユニットに結合された電気負荷の電力要件に関する情報を含むデータ信号をプロセッサにおいて受け取るステップと、
前記プロセッサを使用して、前記高出力レーザーエネルギーを伝送するために使用される前記光ファイバの数を前記電気負荷の前記電力要件に基づいて調整することによって、前記送信ユニットによって出力される前記高出力レーザーエネルギーを制御するステップと、
を含む、方法。

【請求項13】

前記送信ユニットによって出力される前記高出力レーザーエネルギーを制御するステップは、前記電気負荷の前記電力要件が、前記送信ユニットに結合された外部電源に関連する閾値電力量を超えている場合に、前記高出力レーザーエネルギーの伝送を中断させ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】

前記送信ユニットによって出力される前記高出力レーザーエネルギーを制御するステップは、前記レーザー光源によって出力されるパワーの量を前記電気負荷の前記電力要件に従って調整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15】

前記データ信号は、前記電気負荷への電力供給を確認する情報をさらに含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記データ信号は、前記受信ユニットに含まれる光送信機によって生成されて前記光ファイバケーブルを介して送信される光データ信号であり、前記データ信号を受け取る前記ステップは、前記送信ユニットに含まれる光受信機において前記光データ信号を受け取るステップを含み、前記方法は、前記光データ信号をデジタルデータ信号に変換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17】

各光ファイバは熱フィラーによって取り囲まれる、
請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記光検出器は、少なくとも１つのフォトダイオード検出器を含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項19】

前記光ファイバケーブルは、約１ギガワットのパワーを有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失で約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって伝送することができる、
請求項１２に記載の方法。

【請求項20】

前記レーザー光源は、約２．１μｍの波長で動作する１又は２以上のレーザーダイオードバーを含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項21】

各光ファイバは、ＺｒＦ₄－ＢａＦ₂－ＬａＦ₃－ＡｌＦ₃－ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に光ファイバに関し、具体的には、光ファイバケーブル、光ファイバケーブルを使用して又はこれらのケーブルを別様に使用して電力を分配するシステム、及びこのようなケーブルに含まれる光ファイバを改良（ｒｅｆｉｎｅ）するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電源から遠くに離れたエンドポイントに電力を伝送するために光ファイバケーブルを使用することができる。通常、「光ファイバ給電（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｆｉｂｅｒ）」という用語は、電源によって生成された電力がレーザー光源を使用して光パワー（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）に変換され、この光パワーが光ファイバケーブルを介して光検出器に伝送され、光検出器が光パワーを再び電力に変換して電気負荷に供給するシステムを意味する。一例として、典型的な光ファイバ給電システムは、レーザーダイオードと、シリカファイバで形成されたマルチモード光ファイバと、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）又はヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）などの材料で構成された光起電力セル又はその他の半導体デバイスとを含む。

【0003】

光ファイバ給電システムは、例えば電気的干渉、雷による停電、及び電気スパークで発火する爆発のリスクがほとんど又は全くないことを含む、典型的な電力システムに優る複数の利点をもたらす。また、光ファイバケーブルは、大幅に高い電力密度を有し、より高い温度に耐えることができ、電気ケーブルよりもはるかに軽量である。さらに、電線とは異なり、同じ光ファイバを使用して一方向に光パワーを送信し、例えば異なる波長又はチャネルを使用して他方向にデータを戻すこともできる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、シリカベースのファイバを利用する従来の光ファイバ給電システムは、伝送及び分配損失、送信側（すなわち、電気から光への変換）及び受信側（すなわち、光から電気への変換）の両方の変換効率、並びに伝送媒体自体における大量の減衰に見舞われ、従ってこのようなシステムの幅広い適用性が制限される。例えば、長距離（例えば、高架で８００キロメートル（ｋｍ）又は海面下で５０ｋｍ）にわたる高電力の伝送は、シリカベースのファイバの代わりに銅又はアルミニウムケーブルを使用する（電力又は電気高速路（ｐｏｗｅｒ ｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｈｉｇｈｗａｙ）としても知られている）高電圧直流（ＨＶＤＣ）送電システムを使用して達成される。それでも、交流（ＡＣ）からＨＶＤＣへの変換効率は６０％程度の低さであると考えられ、いくつかの既存の海底システムは６５％又はそれを上回る総電力損失に見舞われる。

【0005】

別の既知のタイプのファイバは、「ＺＢＬＡＮ」ファイバとしても知られているフッ化ジルコニウム－フッ化バリウム－フッ化ランタン－フッ化アルミニウム－フッ化ナトリウム（ＺｒＦ₄－ＢａＦ₂－ＬａＦ₃－ＡｌＦ₃－ＮａＦ）である。ＺＢＬＡＮは、標準的なシリカよりも優れた赤外線透過率及び大幅に低い損失プロファイルを有するタイプのフッ化物ガラスである。例えば、図１に示すように、標準的なシリカファイバは、１５５０ナノメートル（ｎｍ）において約０．２５ｄＢ／ｋｍの最小損失を有するのに対し、ＺＢＬＡＮファイバの理論的損失限界は、それよりも３桁低い約０．０００１ｄＢ／ｋｍである。しかしながら、多くの場合、ＺＢＬＡＮは、製造プロセス中に形成されて材料の透過率を阻害する恐れがある望ましくない不純物又は結晶子を含んでいるため、この損失限界は到達が困難である。

【0006】

具体的には、図２に示すように、ＺＢＬＡＮは、ＺＢＬＡＮファイバが固体ガラスから液体又は粘性状態に転移する温度（すなわち、ガラス転移温度Ｔ_g）と結晶化が発生する温度（結晶化温度Ｔ_x）との間の温度差が比較的小さい。このため、ＺＢＬＡＮの動作範囲は狭く、従って線引きプロセス（ｄｒａｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）中に比較的容易に結晶子が生じてしまう。ＺＢＬＡＮを単位重力（すなわち、地球上）ではなく無重力又は微小重力（すなわち、宇宙空間）で成長させることにより、微小重力条件時における対流過程の低減に起因して結晶子を抑制又は低減できることが示されている。しかしながら、微小重力条件でＺＢＬＡＮを製造する従来の技術は、例えば宇宙での移動又は地球上での廃鉱縦坑の使用を必要とするため極めて高コストであり、時間を要し、及び／又は大規模な実行が困難である。

【0007】

従って、当該技術分野では、超高電力を大幅に低い損失で長距離にわたって効率的に伝送できる光ファイバケーブル及び総合的光ファイバ給電システムが依然として必要とされている。

【0008】

本発明は、（１）超高出力レーザーエネルギーを大幅に低い損失で長距離にわたって伝送できる複数の個々のＺＢＬＡＮファイバを含む光ファイバケーブルと、（２）地球上で形成された微小重力環境内でファイバをアニーリングすることを含む、上記光ファイバから欠陥を除去する技術と、（３）光ファイバケーブルと、光ファイバケーブルの第１の端部に結合された超高出力レーザー光源と、光ファイバケーブルの第２の端部に結合されたフォトダイオード検出器とを含む光ファイバ給電システムとを提供するように構成されたシステム、方法及び装置によって、上述の及びその他の問題点を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

１つの例示的な実施形態は、ファイバコアと、ファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバ内の欠陥を除去するシステムであって、光ファイバの所与のセグメントをファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高くファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に内部で加熱するように構成された加熱チャンバを含むアニーリングユニットと、自由落下運動を使用してアニーリングユニットを高所から低所に移動させるように構成されるとともに、自由落下運動の第１の期間中に光ファイバのセグメントの第１の温度を維持するようにさらに構成された加熱チャンバとを備え、アニーリングユニットが、第２の期間中に、光ファイバセグメントを光ファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも低くガラス転移温度（Ｔ_g）よりも高い第２の温度に、光ファイバに関連する臨界冷却速度で冷却するように構成され、第２の期間の終了後に、アニーリングユニットが、光ファイバの後続のセグメントを加熱チャンバ内に移行させるようにさらに構成され、チャンバが、アニーリングユニットを低所から高所に移動させるようにさらに構成された、システムを提供する。

【0010】

別の例示的な実施形態は、１又は２以上のプロセッサを含むシステムのアニーリングユニット内に少なくとも部分的に配置された、ファイバコアとファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する方法であって、（ａ）１又は２以上のプロセッサを使用して、光ファイバの所与のセグメントをアニーリングユニットの加熱チャンバ内に配置するステップと、（ｂ）加熱チャンバ及び１又は２以上のプロセッサを使用して、所与のセグメントをファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高くファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に加熱するステップと、（ｃ）１又は２以上のプロセッサを使用して、自由落下運動を使用してアニーリングユニットを高所から低所に移動させるステップと、（ｄ）自由落下運動中に、加熱チャンバ及び１又は２以上のプロセッサを使用して、所与のセグメントを第１の期間にわたって第１の温度に維持するステップと、（ｅ）第２の期間中に、１又は２以上のプロセッサを使用して、所与のセグメントをファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも低くガラス転移温度（Ｔ_g）よりも高い第２の温度に、ファイバの臨界冷却速度で冷却するステップと、（ｆ）第２の期間後に、１又は２以上のプロセッサを使用してアニーリングユニットを低所から高所に移動させるステップと、（ｇ）１又は２以上のプロセッサを使用して、光ファイバの長さ全体が処理されるまで光ファイバの各後続のセグメントについてステップ（ａ）～（ｆ）を繰り返すステップと、を含む方法を提供する。

【0011】

さらに別の例示的な実施形態は、ファイバコアとファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバ内の欠陥を低減するシステムであって、光ファイバの所与のセグメントをファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高くファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に選択的に加熱するように構成された発熱体と、所与のセグメントを発熱体に隣接して選択的に固定するように構成されたクランピングシステムと、を含むアニーリングユニットと、アニーリングユニットを収容し、アニーリングユニットとアニーリングユニット内に固定された光ファイバの所与のセグメントとを第１の位置から第２の位置に第１の加速度で移動させるともに、アニーリングユニット及び所与のセグメントを第２の位置から第１の位置に第１の加速度よりも低い第２の加速度で移動させるように構成された加速チャンバとを備え、光ファイバの所与のセグメントが、第１の加速度である間に発熱体によって第１の期間にわたって第１の温度に加熱され、所与のセグメントが、第２の期間にわたって、ファイバに関連する臨界冷却速度でファイバの結晶化温度よりも低くガラス転移温度（Ｔ_g）よりも高い第２の温度に冷却され、クランピングシステムが、第２の期間後に光ファイバの所与のセグメントを解放して光ファイバの後続のセグメントを発熱体に隣接して固定するように構成された、システムを提供する。

【0012】

別の例示的な実施形態は、１又は２以上のプロセッサを含むシステムのアニーリングユニット内に少なくとも部分的に配置された、ファイバコアとファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する方法であって、（ａ）１又は２以上のプロセッサを使用して、光ファイバの所与のセグメントをアニーリングユニットの発熱体に隣接して固定するステップと、（ｂ）１又は２以上のプロセッサ及び発熱体を使用して、所与のセグメントをファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高くファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に加熱するステップと、（ｃ）１又は２以上のプロセッサを使用して、アニーリングユニットを第１の位置から第２の位置に第１の加速度で移動させるステップと、（ｄ）第１の加速度である間に、１又は２以上のプロセッサ及び発熱体を使用して、所与のセグメントの第１の温度を第１の期間にわたって維持するステップと、（ｅ）第２の期間中に、１又は２以上のプロセッサを使用して、所与のセグメントをファイバの結晶化温度よりも低くガラス転移温度（Ｔ_g）よりも高い第２の温度に、ファイバの臨界冷却速度で冷却するステップと、（ｆ）第２の期間後に、１又は２以上のプロセッサを使用して所与のファイバセグメントを解放するステップと、（ｇ）１又は２以上のプロセッサを使用して、アニーリングユニットを第１の加速度よりも遅い第２の加速度で第２の位置から第１の位置に移動させるステップと、（ｈ）１又は２以上のプロセッサを使用して、光ファイバの長さ全体が処理されるまで光ファイバの各後続のセグメントについてステップ（ａ）～（ｇ）を繰り返すステップと、を含む方法を提供する。

【0013】

さらに別の例示的な実施形態は、光ファイバ給電システムであって、高出力レーザーエネルギーを放出するように構成されたレーザー光源と、検出された光を電気エネルギーに変換するように構成された光検出器と、光ファイバケーブルとを備え、光ファイバケーブルが、レーザー光源に結合された第１の端部と、光検出器に結合された反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延びる長さと、それぞれがケーブルの長さに延びて、ファイバを取り囲む熱フィラーを有する、複数の光ファイバとを含む、光ファイバ給電システムを提供する。

【0014】

別の例示的な実施形態は、レーザー光源を有する送信ユニットと、光検出器を有する受信ユニットと、送信ユニットと受信ユニットとの間に結合された光ファイバケーブルとを備えた光ファイバ給電システムにおける電力供給の管理方法であって、光ファイバケーブルが複数の光ファイバを含み、各光ファイバが光ファイバケーブルの長さに延び、方法が、光ファイバケーブルに含まれる一定数の光ファイバを使用して、送信ユニットから受信ユニットに高出力レーザーエネルギーを伝送するステップと、光ファイバケーブルを使用して受信ユニットから送信ユニットに送信される、受信ユニットに結合された電気負荷の電力要件に関する情報を含むデータ信号をプロセッサにおいて受け取るステップと、プロセッサを使用して、レーザーエネルギーを伝送するために使用される光ファイバの数を電気負荷の電力要件に基づいて調整することにより、送信ユニットによって出力される高出力レーザーエネルギーを制御するステップと、を含む方法を提供する。

【0015】

さらに別の例示的な実施形態は、光ファイバケーブルであって、第１の端部と第２の端部との間に延びる長さと、中心冷却管と、ファイバコアとファイバコアの周囲に配置されたクラッドとをそれぞれが含む、冷却管の半径方向周囲に配置された複数の光ファイバと、外側保護カバーと、外側保護カバーと中心冷却管との間に配置されて光ファイバの各々を取り囲む内側熱フィラーとを備え、中心冷却管、外側保護カバー、内側熱フィラー及び複数の光ファイバがそれぞれケーブルの長さに延びる、光ファイバケーブルを提供する。

【0016】

理解されるように、本開示は添付の特許請求の範囲によって定められる。本明細書は実施形態の態様の要約であり、特許請求の範囲を限定するために使用すべきではない。当業者には、以下の図面及び詳細な説明を検討すれば明らかになるように、本明細書で説明する技術に従って他の実施も想定され、このような実施も本出願の範囲に含まれるように意図される。

【0017】

本発明をより良好に理解できるように、以下の図面に示す実施形態を参照することができる。本明細書で説明する新規特徴を強調して明確に示すように、図面内のコンポーネントは必ずしも縮尺通りではなく、関連する要素を省略していることも、或いはいくつかの事例では比率を誇張していることもある。また、当業で知られているように、システムコンポーネントは様々な形で配置することができる。さらに、図面では複数の図全体を通じて同様の参照番号が対応する部分を指定する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】シリカ及びＺＢＬＡＮの既知の予測損失プロファイルを示すグラフである。

【図2】ＺＢＬＡＮの結晶化温度及びガラス転移温度を示す既知の示差走査熱量計（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ：ＤＳＣ）の結果を示すグラフである。

【図3】いくつかの実施形態による、図３の光ファイバケーブルを含む例示的な光ファイバ給電システムを示す機能ブロック図である。

【図4】いくつかの実施形態による例示的な光ファイバケーブルの断面ビューを示す概略図である。

【図5】いくつかの実施形態による、光ファイバを改良するために使用される加速度プロファイルを示すグラフである。

【図6】いくつかの実施形態による、一定長の光ファイバから欠陥を除去する例示的な方法のフロー図である。

【図7A】いくつかの実施形態による、図６の方法を使用して光ファイバ内の欠陥を低減する例示的な改良システムの機能ブロック図である。

【図7B】いくつかの実施形態による、図７Ａの改良システムに含まれる例示的なアニーリングユニットの機能ブロック図である。

【図8】いくつかの実施形態による、一定長の光ファイバから欠陥を除去する別の例示的な方法のフロー図である。

【図9】いくつかの実施形態による、図８の方法を使用して光ファイバ内の欠陥を除去する例示的な改良システムの概略図である。

【図10A】いくつかの実施形態による、図９の改良システムに含まれる例示的なアニーリングユニットの正面透視ビューを示す概略図である。

【図10B】いくつかの実施形態による、図９の改良システムに含まれる例示的なアニーリングユニットの底面透視ビューを示す概略図である。

【図10C】いくつかの実施形態による、図９の改良システムに含まれる例示的なアニーリングユニットの上面ビューを示す概略図である。

【図11A】いくつかの実施形態による、図９の改良システム内に光ファイバを固定する例示的なクランピングシステムの概略図である。

【図11B】いくつかの実施形態による、図９の改良システム内に光ファイバを固定する例示的なクランピングシステムの概略図である。

【図12】いくつかの実施形態による別の例示的な光ファイバ給電システムの機能ブロック図である。

【図13】いくつかの実施形態による例示的な光パワー分配システムの機能ブロック図である。

【図14】いくつかの実施形態による、光ファイバ給電システムにおける例示的な送電管理方法のフロー図である。

【図15】いくつかの実施形態による、医療用途のために構成された別の例示的な光ファイバ給電システムの機能ブロック図である。

【図16】いくつかの実施形態による、図１５のシステムに含まれる例示的な光ファイバの断面ビューを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明は様々な形態で具現化することができるが、本開示は本発明の例示としてみなすべきであり、本発明を図示の特定の実施形態に限定することを意図するものではないとの理解の下で、図面にはいくつかの例示的かつ非限定的な実施形態を示し、以下ではこれらについて説明する。

【0020】

本出願では、離接語（ｄｉｓｊｕｎｃｔｉｖｅ）の使用は接続語を含むように意図される。定冠詞及び不定冠詞の使用は要素数の粒度（ｃａｒｄｉｎａｌｉｔｙ）を示すように意図するものではない。具体的には、「ｔｈｅ（英文定冠詞）」又は「ａ及びａｎ（英文不定冠詞）」を付した物体（ｏｂｊｅｃｔ）への言及は、考えられる複数のこのような物体のうちの１つを示すように意図される。

【0021】

以下の説明では、不要な詳述で本開示を曖昧にしないように、要素、回路及び機能をブロック図形式で示していることがある。また、様々なブロック間のブロック指定及びロジックの分割は特定の実施形態の例示である。さらに、当業者であれば、ブロック図に示す情報及び信号は様々な異なる１又は複数の技術を使用して表すことができると理解するであろう。例えば、図にはデータ、命令、信号又はコマンドを表していることがあるが、これらは電圧、電流、電磁波、磁場又は光場、或いはこれらの組み合わせを表すものでもあると理解されるであろう。また、いくつかの図面には、説明を明確にするために信号を１つの信号として表しているが、当業者であれば、この信号は複数の信号のバスを表すこともできると認識するであろう。本明細書に開示する実施形態に関連して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール及び回路は、１又は２以上のプロセッサを使用して実装又は実行することができる。当業者であれば十分に理解できるように、ブロック図における別々のプロセッサの開示は、本明細書に開示する機能又は論理シーケンスを実行する複数のプロセッサを示すことができ、或いは単一のプロセッサ上で実行される複数の機能又はシーケンスを表すことができる。

【0022】

本明細書で説明するシステム、方法及び装置は、ＺＢＬＡＮファイバを改良する技術を提供するとともに、改質されたＺＢＬＡＮファイバの複数のストランドで構成された、大量の電力を大幅に低い損失で非常に長い距離にわたって伝送できる光ファイバケーブルを提供する。また、電気－光変換ユニットに含まれる光源と光－電気変換ユニットに含まれる光検出器との間の伝送媒体として光ファイバケーブルを利用する光ファイバ給電システムも提供する。

【0023】

光ファイバ給電システムの用途は、光パワー分配システム及び医療又は外科用途を含む様々なものが想定される。実施形態は、超大容量の（例えば、小国に給電するのに十分な）光パワーを海底又は海中条件下で大陸間伝送するための連系線（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）として光ファイバケーブルを使用する光パワー分配システムを含む。例えば、光パワー分配システムは、海水位では１０００ｋｍほどの、又は海底では５０ｋｍほどの距離にわたって最大１ギガワットの電力を分配することができる。他の実施形態は、配電所間で配電網を介して電力を分配し、及び／又はイーサネット給電（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｅｔｈｅｒｎｅｔ：ＰＯＥ）用途において住宅及び商業環境の中継塔に給電を行い、及び／又は様々な自動車及び航空宇宙用途において電力を分配するために光ファイバケーブルを使用する光パワー分配システムを提供する。

【0024】

図３に、実施形態による、光源１０２と、光ファイバケーブル１０４と、光検出器１０６とを含む例示的な光ファイバ給電システム１００を示す。図示のように、光ファイバケーブル１０４は、光源１０２に結合された第１の端部１０８と、光検出器１０６に結合された反対側の第２の端部１１０と、第１の端部と第２の端部との間に延びる長さｘとを含む。実施形態では、光源１０２、光ファイバケーブル１０４及び光検出器１０６の各々を、変換効率を最大化し、パワー伝送距離を最大化し、挿入損失を最小化するように最適に構成することができる。光ファイバ給電システム１００は、例えば（例えば、図１３に示すような）商業用途、住宅用途又はその他の用途のための電力分配システム、及び（例えば、図１５に示すような）手術装置などの、２地点間での光パワーの伝送を必要とする様々な用途で使用することができる。

【0025】

光源１０２は、電気エネルギーを光エネルギーに変換して光エネルギーを放出できる１又は２以上のレーザーダイオード又はその他の半導体デバイスを含む。いくつかの実施形態では、光源１０２が、例えば図１２に示すような大規模電気－光変換ユニットの一部である。好ましい実施形態では、光源１０２が、超低閾値電流で超高出力レーザーエネルギーを放出できる高効率レーザー光源である。一例として、（本明細書では「レーザー光源」とも呼ぶ）光源１０２は、約２．１ミクロン（μｍ）の波長で動作する１又は２以上の高出力レーザーダイオードバー（例えば、ＧａＩｎＡｓＳｂ／ＡｌＧａＡｓＳｂダイオード）を含むことができる。別の例として、光源１０２内のレーザーダイオードは、約９８０ナノメートル（ｎｍ）の波長及び約４２０ワット（Ｗ）の出力電力を有するマルチエミッタマルチモードレーザーダイオード又はその他のいずれかの適切なレーザーダイオードであることができる。１つの実施形態では、光源１０２が、少なくとも約８５パーセントの変換効率と、少なくとも約１ギガワット（ＧＷ）のリンク当たりピーク電力供給量（ｐｅａｋ ｐｏｗｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｐｅｒ ｌｉｎｋ）とを有する。いくつかの実施形態では、光源７０２が、アレイ状に配置された複数のレーザーダイオード（例えば、ダイオードアレイ）を含む。このような事例では、光源１０２の総出力電力を変更又は制御するために、各ダイオードを個別に制御（例えば、オン又はオフ）することができる。光源１０２は、光源１０２の出力を安定化させる（例えば、レーザーエネルギーの変動を防ぐ）ように構成された１又は２以上のモニタダイオードをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、光源１０２のモニタダイオードが、光源１０２において光検出器１０６から受け取られた信号（例えば、光データ信号）をモニタし、これらの信号をプロセッサ（例えば、図７のプロセッサ７３０）に供給するようにさらに構成される。

【0026】

光検出器１０６は、レーザー光又はその他の光エネルギーを検出して検出光を電気エネルギーに変換できるフォトダイオード、光起電力セル、又はその他の半導体デバイスを含む。いくつかの実施形態では、光検出器１０６が、例えば図１２に示すような大規模光－電気変換ユニットの一部である。好ましい実施形態では、光検出器１０６が、１又は２以上の高効率フォトダイオード検出器（例えば、４接合ＩｎＧａＡｓ）を含む。１つの実施形態では、光検出器１０６が、少なくとも約８５パーセントの変換効率及び少なくとも約１ギガワット（ＧＷ）のリンク当たりピークパワー供給量を有するとともに、約１ワット（Ｗ）の連続パワー伝送量を有する。

【0027】

光ファイバケーブル１０４は、光源１０２から光検出器１０６に光パワーを運ぶ伝送媒体としての役割を果たすことができる。光ファイバケーブル１０４は、例えば図１３に示すように光パワーに加えてデータ信号を伝送するように構成することもできる。好ましい実施形態では、光ファイバケーブル１０４が、冷却された中心部と、ケーブルの長さに延びてＺｒＦ₄－ＢａＦ₂－ＬａＦ₃－ＡｌＦ₃－ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む各光ファイバを取り囲む熱アクリルフィラー（ｔｈｅｒｍａｌ ａｃｒｙｌｉｃ ｆｉｌｌｅｒ）とを有する、互いに束ねられた複数の光ファイバを含む超高出力ケーブルである。１つの実施形態では、光ファイバケーブル１０４が、少なくとも約１ギガワット（ＧＷ）の電力を有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失及び０．４ＧＷ／ｃｍ²の電力密度で少なくとも約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって伝送することができる。

【0028】

図４に、実施形態による例示的な光ファイバケーブル２００の断面図を示す。光ファイバケーブル２００は、光ファイバ給電システム１００に、又は本明細書で説明する他のシステムのうちのいずれかに光ファイバケーブル１０４として含めることができる。他の実施形態では、光ファイバケーブル２００を、光パワーの代わりに通信信号を長距離にわたって伝送するように構成することもできる。

【0029】

図示のように、光ファイバケーブル２００は、中心冷却管２０４の半径方向周囲に配置されて外側保護カバー２０６によって包まれた複数の光ファイバ２０２を含む。いくつかの実施形態によれば、光ファイバケーブル２００は、所望の電力容量及び伝送距離に応じて約５～１０本の範囲のファイバから選択されるいずれかの数のファイバ２０２を含むことができる。１つのこのような実施形態では、光ファイバケーブル２００が８つの光ファイバ２０２の束を含み、少なくとも約１ギガワット（ＧＷ）の電力を有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失及び０．４ＧＷ／ｃｍ²の電力密度で少なくとも約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって送信することができる。他の実施形態では、光ファイバケーブル２００が、超大容量パワー伝送ニーズに対応するために最大約８０００本の光ファイバ２０２を含む。

【0030】

複数のファイバ２０２を１つの光ファイバケーブル２００に束ねることにより、ケーブル２００を使用して、パワー伝送に使用されるファイバ２０２の数を単純に制御することによって、エンドポイント又はそこに結合された電気負荷への配電を変更することができる。このようにして、伝送される光パワーを電気負荷の分配ニーズに一時的に合わせることができる。

【0031】

冷却管２０４は、パワー伝送中に光ファイバ２０２によって発生する熱を中和し又は放散させることによってケーブル２００のパワー容量を高めるように構成される。例えば、冷却管２０４は、ケーブル２００の温度をＺＢＬＡＮファイバの熱膨張温度未満に保つとともに、ＺＢＬＡＮのガラス転移温度（例えば、摂氏約３１５度（℃））をはるかに下回る温度に保つように構成することができる。１つの実施形態例では、冷却管２０４が、ケーブル２００の全体的温度を１００℃未満に保持又は維持するように構成される。他の実施形態では、冷却管２０４を、ケーブル温度を異なる閾値温度又はそれ未満に維持するように構成することができる。

【0032】

実施形態によれば、冷却管２０４は、例えば空気又はその他の気体、或いは適切な油又はその他の液体などの好適な冷却物質又は冷却剤２０８で満たされた中空の内部を含む。例えば、冷却剤２０８は、直鎖デシルベンゼン又は分岐ノニルベンゼンなどの鉱油又はアルキラートを含むことができる。いくつかの実施形態では、冷却剤２０８が低温空気であり、低温空気が受動的に管２０４に行き渡ることを可能にするために、冷却管２０４の（例えば、ケーブル２００の両端の）２つの端部を開いた状態に保つことができる。他の実施形態では、冷却剤２０８が、ケーブル２００の１又は２以上の端部に（例えば、コネクタ内に）配置された冷却剤管理ポンプ（図示せず）を使用して能動的に管２０４全体に押しやられる低温空気又は液体である。物質２０８は、冷却特性を有することに加えて、冷却管２０４内に閾値量の圧力を維持することによって管２０４の機械的完全性を維持するように構成することもできる。必要とされる正確な圧力の量は、ケーブル２００に含まれるファイバ２０２の数、冷却剤２０８のタイプ、及びケーブル２００の使用環境（例えば、海面下又は地下）に応じて異なることができる。

【0033】

冷却管２０４自体は、アルミニウム、アクリル、又はその他の好適な材料で形成することができる。例えば、より厚い壁及び／又は高い機械的安定性が必要な場合（例えば、ケーブル２００が多くのファイバ２０２を含み、従って多くのパワーを伝送して多くの熱を生じる場合）には、冷却管２０４をアルミニウムで形成することができる。別の例として、より薄い壁でよい場合（例えば、ケーブル２００が少数のファイバ２０２を含み、従って伝送するパワーが少なく、発生する熱が少ない場合）には、冷却管２０４をアクリルで形成することができる。ケーブル２００が少量のパワーを伝送する実施形態では、冷却管２０４の直径を非常に小さくし、又は冷却管２０４を完全に除外することもできる。

【0034】

（「保護ジャケット」とも呼ばれる）外側保護カバー２０６は、ポリウレタン（ＰＵＲ）又はポリビニルクロリド（ＰＶＣ）で構成され、ファイバ２０２及び冷却管２０４を外部の物理的力及び化学的劣化から保護して隔離するように構成される。保護カバー２０６は、ケーブル２００の内部コンポーネントを包み込むハウジングも提供する。いくつかの実施形態では、外側保護カバー２０６が、カバー２０６を形成するように同心状に配置されて互いに接合された複数の材料層を含む。

【0035】

図４に示すように、光ファイバケーブル２００は、外側保護カバー２０６と中心冷却管２０４との間に配置されて光ファイバ２０２の各々を取り囲む内側熱フィラー２１０をさらに含む。実施形態では、熱フィラー２１０が、ケーブル２００の空間的又は機械的完全性を維持するとともに、ケーブル２００全体を通じて一貫した温度を維持するように構成される。例えば、熱フィラー２１０は、光ファイバ２０２の各々を完全に取り囲むことによって個々のファイバ２０２間を隔離し、又はこれらの間の接触を防ぐことにより、ファイバ２０２のうちの１つ又は２つ以上に熱の蓄積が存在する場合にホットスポットの形成を回避する。さらに、熱フィラー２１０は、可変断熱性及び構造的完全性をもたらすように複数の異なるサイズの孔で構成された多孔質構造を有することができる。これらの孔を空気流が流れると、フィラー２１０全体を通じて熱が伝わり又は移動し、従って特定のファイバ２０２の周囲に熱が蓄積されるのを抑え又は防ぐ。実施形態によれば、熱フィラー２１０は、アクリル（例えば、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ））又はその他の好適な材料で構成することができる。

【0036】

光ファイバケーブル２００は、第１の端部と第２の端部との間に延びる長さ（例えば、図３に示す長さｘ）を有し、中心冷却管２０４、外側保護カバー２０６、内側熱フィラー２１０及び複数の光ファイバ２０２の各々はこのケーブル２００の長さに延びる。従って、光ファイバ２０２の各々は、中心冷却管２０４と実質的に平行に延びることができ、外側保護カバー２０６は、冷却管２０４と同心状に整列することができる。

【0037】

実施形態によれば、各光ファイバ２０２は、ファイバコア２１２と、ファイバコア２１２の周囲に配置されたクラッド２１４とを有するマルチモードファイバである。ファイバコア２１２は、クラッド２１４の中心に配置してクラッド２１４に融合又は接合することができる。コア２１２は、微小重力環境内で線引きされたＺＢＬＡＮファイバを含み、ファイバ２０２の長さに沿ったパワー伝送を最適化するように選択された直径を有するステップインデックスファイバコア（ｓｔｅｐ ｉｎｄｅｘ ｆｉｂｅｒ ｃｏｒｅ）であることができる。いくつかの実施形態では、ファイバコア２１２が、約２００μｍ～約４００μｍの範囲から選択された直径を有する。他の実施形態では、ファイバコア２１２が、約３００μｍ～約５００μｍの範囲から選択された直径を有する。１つの実施形態例では、コア直径が約６００μｍである。

【0038】

クラッド２１４は、クラッド２１４とコア２１２との間の境界で全内部反射を引き起こすことによって光をファイバコア２１２内に閉じ込めるように構成することができる。実施形態では、クラッド２１４を、ＺＢＬＡＮファイバ材料と同様のものではあるが光学的に異なるフッ化物ガラス材料で形成することができる。例えば、クラッド２１４は、ファイバコア２１２の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で構成することができる。クラッド２１４の厚みは、コア直径、光ファイバ２０２にとって望ましい全径、ファイバ２０２を通じた光伝達を損なわずにクラッド２１４の厚みを最小化するこれらの２つの値間の最適な比率、及び／又はファイバ２０２全体にとって望ましい量の柔軟性に基づいて選択することができる。一例として、ファイバコア２１２が約４００μｍの直径を有する実施形態では、クラッド２１４（従って、ファイバ２０２全体）が約４６０μｍの直径を有することができる。また、コア直径が小さい実施形態では、クラッド直径も比例的に小さくすることができる。

【0039】

光ファイバケーブル２００の全径又は外側保護カバー２０６の直径は、各個々のファイバ２０２の直径、ケーブル２００に含まれるファイバ２０２の数、冷却管２０４及び熱フィラー２１０の直径、及び／又は外側保護カバー２０６の厚みに依存することができる。一例として、図示の実施形態では、光ファイバケーブル２００が、それぞれが約５００ミクロンの直径を有する８つのＺＢＬＡＮ光ファイバ２０２の束と、約５ミリメートル（ｍｍ）の直径を有する外側保護カバー２０６とを含む。

【0040】

ＺＢＬＡＮ光ファイバ２０２は、光ファイバケーブル２００の製造前に、例えば図６に示す方法３００及び／又は図８に示す方法５００などの１又は２以上のアニーリング法を使用して改良又は改質される。これらの方法は、ＺＢＬＡＮのコア及びクラッド内の散乱損失を生じる欠陥を除去又は低減することにより、ファイバ２０２をより長い伝送のために最適化するように構成される。さらに、相当量のＺＢＬＡＮファイバを改良するための従来の方法は、必要な低重力又は無重力環境を得るために宇宙（例えば、ＬＥＯ衛星又は国際宇宙ステーション内）への移動を必要とするが、本明細書で説明するアニーリング法は、地球から離れ又は航空機を使用することなく達成することができる。

【0041】

一般に、これらの方法は、例えば図４に示す光ファイバ２０２などの既製のＺＢＬＡＮファイバを非常に短いセグメントで処理してファイバ内の結晶及びその他の欠陥を除去し、従って既製のファイバを改善することを含む。実施形態によれば、このプロセスは、ＺＢＬＡＮのガラス転移温度（Ｔ_g）よりも十分に高く結晶化温度（Ｔ_x）よりも高いが溶融温度（Ｔ_m）よりも低い温度にファイバを加熱することを含む。例えば、ＺＢＬＡＮファイバが摂氏約２６０度（℃）のＴ_gと、約３５２℃のＴ_xと、約４５０℃のＴ_mとを有する実施形態では、このプロセス中にＺＢＬＡＮファイバを約３７０℃のアニーリング温度（Ｔ_a）に加熱することができる。プロセスは、ＺＢＬＡＮファイバをアニーリング温度で加熱しながら、自由落下環境又は微小重力環境を模倣するように所定の時間にわたって地球の重力加速度（例えば、９．８メートル毎秒毎秒（ｍ／ｓ²））に加速させることをさらに含む。次に、プロセスは、結晶化温度を下回る急冷温度（Ｔ_q）にファイバを急速に冷却又は急冷することを含む。いくつかの実施形態では、急冷温度がアニーリング温度を約１０～２０℃下回る。例えば、アニーリング温度が約３７０℃である実施形態では、急冷温度が約３５０℃であることができる。このプロセス中に新たな結晶子が導入されるのを避けるのに役立つように、冷却ステップはファイバが依然として自由落下状態にある間に開始され、従って重力が存在するようになる前にアニーリングステップが完了することを確実にする。

【0042】

ＺＢＬＡＮファイバを完全なものにするプロセスは、レーザーと光検出器との組み合わせ、或いはファイバの散乱プロファイル又は材料内の欠陥によって散乱した入射光の量をリアルタイムで測定できる他のデバイスを使用して現場でモニタすることができる。散乱プロファイルは、ＺＢＬＡＮファイバの結晶子割合を示し、従ってアニーリングプロセスの有効性を判定するために使用することができる。リアルタイムモニタリング結果によって高い結晶子割合が示された場合には、最適なファイバ損失指標が達成されるまで複数回のサイクルを通じてプロセスを繰り返すことができる。

【0043】

図５に、実施形態による、本明細書で説明する処理中のＺＢＬＡＮファイバの例示的な加速度プロファイル２５０を示す。図示のように、加速度プロファイル２５０は３つの期間にわたって変化する。第１の期間ｔ₁中には、ファイバがゼロ加速度（ａ＝０）から約９．８ｍ／ｓ²に等しい標準的な自由落下加速度又は重力（ｇ_o）による加速度に加速する。また、この第１の期間中には、ファイバが開始温度からアニーリング温度Ｔ_a（例えば、３７０℃）に加熱される。この第１の期間ｔ₁は、「立ち上げ（ｒａｍｐ ｕｐ）」期間と呼ぶこともできる。第２の期間ｔ₂中には、ファイバが重力加速度で移動し続ける。また、第２の期間中には、ファイバがアニーリング温度に加熱され続け、又は所定の時間長にわたってアニーリング温度に保持される。第３の期間ｔ₃中には、ファイバが減速して静止状態に戻る。また、第３の期間中には、ファイバが予め設定された時間長にわたって急冷温度Ｔ_qに冷却される。

【0044】

実施形態では、第２の期間ｔ₂が、ファイバを加熱するための第１の所定の時間長と、ファイバを冷却するための第２の所定の時間長とを含む。第１の時間長は、ファイバがアニーリングされる又はアニーリング温度に加熱される期間を含むので、ファイバのアニーリング期間と考えることができる。第２の時間長は、ファイバの冷却期間の一部を成す。この冷却期間は、第３の期間ｔ₃の少なくとも一部、すなわちファイバを急冷温度に冷却するのに必要な予め設定された時間長の少なくとも一部も含む。実施形態によれば、第２の時間長は、加速中に冷却期間が開始するように第２の期間ｔ₂の最後に位置する。これにより、ファイバ温度がアニーリング温度未満に低下した時に依然としてファイバが自由落下状態にあることが確実になり、従ってファイバが冷えている間に新たな結晶子が形成されることが防がれる。様々な実施形態では、第１の時間長が第２の時間長よりも長い。いくつかの実施形態では、アニーリング期間の長さ及び冷却期間の長さが実質的に等しい。

【0045】

３つの期間（ｔ₁、ｔ₂及びｔ₃）の各々の正確な時間長は、複数の因子に基づいて決定することができる。例えば、第１の期間は、ファイバの加速率、及びファイバの加熱に使用される要素の加熱速度に依存することができる。第２の期間は、自由落下加速度に加えて、加速（例えば、自由落下による降下）中にファイバが移動する距離、及びアニーリングすべきファイバの長さに依存することができる。第３の期間は、ＺＢＬＡＮファイバに関連する臨界冷却速度（ＣＣＲ）、及びファイバの減速率に依存することができる。一例として、いくつかの実施形態では、ＺＢＬＡＮファイバが４０℃／ｓの臨界冷却速度を有する。このような事例では、約１メートルのファイバ長に約３２０ミリ秒（ｍｓ）の第２の期間が必要と考えられ、第１及び第３の期間の方がはるかに短い（例えば、１００ｍｓ）。図５には、期間ｔ₁及びｔ₃をほぼ等しいように示しているが、他の事例では、これらの２つの期間が、例えば上述した因子に応じて変化し又は互いに異なることもできる。

【0046】

いくつかの実施形態では、第１の期間中にファイバが加速する加速率又は速さを、例えば所与の波長（例えば、６５０ナノメートル（ｎｍ））におけるファイバ長の散乱及び吸収レベルなどの、ＺＢＬＡＮファイバのいくつかの特性、並びにファイバを自由落下状態にし又はファイバを重力場内に別様に解放するために使用される機構（例えば、アクチュエータ）に基づいて決定することができる。同様に、第２の期間中にファイバが減速する減速率又は速さは、同じファイバ特性、及び摩擦力を加えてファイバの動きを減速させるために使用される機構（例えば、グリッパ又はブレーキ）に基づいて決定することができる。

【0047】

図６に、ファイバコアとファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する第１の例示的なプロセス又は方法３００を示す。実施形態では、光ファイバが、図４に示す光ファイバ２０２と同じもの又は実質的に同様のものであることができる。図７Ａには、一定長のＺＢＬＡＮファイバの欠陥を除去するように構成された例示的なファイバ改良システム（ｆｉｂｅｒ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）４００を示す。いくつかの実施形態では、システム４００を使用してプロセス３００を実行することができる。従って、以下の段落では、説明を容易にするためにプロセス３００をシステム４００に関連して説明する。しかしながら、他の実施形態では、ＺＢＬＡＮファイバのアニーリングが可能な他のシステム又はデバイスを使用してプロセス３００を実施することもできると理解されたい。

【0048】

最初に図７Ａを参照すると、実施形態によれば、ファイバ改良システム４００は、（「落下塔」とも呼ばれる）チャンバ又はタワー４０２と、タワー４０２内に移動可能に配置されて光ファイバ４０６の所与のセグメントを処理するように構成された１又は２以上のアニーリングユニット４０４とを含む。タワー４０２は、各アニーリングユニット４０４を所定の時間（例えば、図５に示す第２の期間）にわたって自由落下状態に置くことによって微小重力環境を模倣するように構成することができる。１つの実施形態例では、タワー４０２が約４４メートルの高さであり、約１０メートルの長さの光ファイバ４０６のセグメントを処理するために少なくとも３秒の自由落下状態を提供するように構成される。図７Ａには、アニーリングユニット４０４ａ及び４０４ｂを含むタワー４０２を示しているが、他の実施形態では、タワー４０２が１つのみの又は２つよりも多くのアニーリングユニット４０４を含むこともできると理解されたい。実施形態では、ファイバ改良システム４００が、タワー４０２、１又は２以上のアニーリングユニット４０４及び／又はシステム４００の他の様々なコンポーネントと通信し、本明細書で説明する技術に従って光ファイバ４０６を改良するためにプロセス３００を実行するように、又はシステム４００のコンポーネントを別様に制御するように構成された、１又は２以上のプロセッサをさらに含む。

【0049】

図７Ｂには、実施形態による例示的なアニーリングユニット４０４を示す。図示のように、光ファイバ４０６は、アニーリングユニット４０４内に配置されて、ユニット４０４がタワー４０２内で落下し又は解放された時に自由落下又は重力加速度を受けるように構成される。光ファイバ４０６は、ＺＢＬＡＮファイバコアと、ファイバコアの周囲に配置されたクラッドとを含み、図４に示す光ファイバ２０２と実質的に同様又は同一のものであることができる。図７Ｂには、アニーリングユニット４０４内に完全に収容された光ファイバ４０６を示しているが、他の実施形態では、アニーリングユニットを、光ファイバの一部が収容されて残り部分がアニーリングユニットの外部に配置されるように構成することもできる。

【0050】

再び図７Ａを参照すると、タワー４０２は、１又は２以上のアニーリングユニット４０４に結合されて、例えばアニーリングユニット４０４ａによって示すように各アニーリングユニット４０４を自由落下運動で高所から低所に移動させるように構成された、可動コンポーネント４０７をさらに含む。可動コンポーネント４０７は、例えばアニーリングユニット４０４ｂによって示すようにアニーリングユニット４０４を低所から高所に戻すようにさらに構成することができる。実施形態によれば、高所と低所との間の距離ｈは、所与の長さのＺＢＬＡＮファイバの改良を少なくとも１回引き起こすこと、或いは本明細書で説明するアニーリング及び冷却プロセス（例えば、図６に示す方法３００）の少なくとも１つのサイクルを完了させることができるほど十分に長く自由落下運動が続くことを確実にするように選択することができる。いくつかの実施形態では、距離ｈが、１度の落下内に複数回のアニーリングサイクルの完了を可能にするように選択される。各サイクルでの自由落下期間（例えば、第２の期間ｔ₂）に必要な時間（ミリ秒数）、並びに加速（又は立ち上げ）期間及び減速期間の長さ（例えば、第１及び第３の期間ｔ₁及びｔ₃）は、図５に示す加速度プロファイル２５０を使用して計算することができる。加速度プロファイル２５０は、１回のサイクル内で処理できるファイバの長さを決定することもできる。１つの例示的な実施形態では、距離ｈが約４４メートル（ｍ）であり、アニーリングユニット４０４はこの距離を移動するのに約３秒を要し、アニーリングユニット４０４は、この時間内に約１０メートルのファイバを処理する（例えば、１０ｍ／サイクル）ように構成される。

【0051】

いくつかの実施形態では、可動コンポーネント４０７が、１又は２以上の滑車４０８と、（単複の）滑車４０８に摺動可能に結合された１又は２以上のケーブル４１０とで構成される滑車システムを含む。各ケーブル４１０は、少なくとも１つのアニーリングユニット４０４に摺動可能に結合することができ、滑車システム４０７がユニット４０４を高所から低所に移動させてその後に高所に戻す際にユニット４０４の搬送及び支持を行うように構成することができる。

【0052】

例えば、図示の実施形態では、滑車システム４０７が、高所に又は高所に隣接して配置された第１の滑車４０８ａと、低所に又は低所に隣接して配置された第２の滑車４０８ｂとを含む。図示のように、ケーブル４１０は、滑車４０８ａ及び４０８ｂの周囲にループを形成することができる。滑車４０８ａ及び４０８ｂは、アニーリングユニット４０４を高所から低所に移動させる第１の方向、及びアニーリングユニット４０４を低所から高所に戻す第２の方向という２方向に回転するように構成することができる。滑車システム４０７は、アニーリングユニット４０４がケーブル４１０を低所に向けて下方に摺動する際にユニット４０４を自由落下状態に置くように構成することができる。例えば、ケーブル４１０は、ユニット４０４が低所に向かって移動する際にはアニーリングユニット４０４にゼロ又は最低限の摩擦力を付与するように構成することができる。低所に到達すると、滑車４０８ａ及び４０８ｂは共に第２の方向に回転して、ケーブル４１０及びケーブル４１０に取り付けられたアニーリングユニット４０４を同じ経路で高所に引き戻すことができる。

【0053】

他の実施形態では、滑車システム４０７が、それぞれが別々のアニーリングユニット４０４に結合された複数の独立した滑車システムを含むことができる。このような事例では、これらのアニーリングユニット４０４を別々のケーブル上で高所から低所に単独で落下させ、別々の滑車を使用して単独で高所に引き戻すことができる。可動コンポーネント４０７については、例えばアニーリングユニットを高所から低所に配置されたプラットフォーム上に落下させてプラットフォーム及びアニーリングユニットを再び高所に持ち上げるように構成されたリフトシステムを含む他の構成も想定される。

【0054】

実施形態では、タワー４０２が、可動コンポーネント４０７に結合されて可動コンポーネント４０７の移動及び／又は可動コンポーネント４０７に結合されたアニーリングユニット４０４の移動を制御するように構成されたブレーキシステム４１１をさらに含む。例えば、図示の実施形態では、ブレーキシステム４１１を滑車４０８及び／又はケーブル４１０のうちの１つ又は２つ以上に結合することができ、（単複の）滑車４０８の第１の方向への回転を止め、或いは第１の滑車４０８ａと第２の滑車４０８ｂとの間のケーブル４１０の移動を別様に防ぐことによって、アニーリングユニット４０４の自由落下加速を停止させるように構成することができる。一例として、ブレーキシステム４１１は、ケーブル４１０及び／又は１又は２以上の滑車４０８に結合された１又は２以上のブレーキ（図示せず）を含むことができ、停止動作が望ましい時にこれらのブレーキを作動させるように構成することができる。いくつかの事例では、ブレーキシステム４１１を使用して、アニーリングユニット４０４が第１の方向に移動している時には低所で停止させ、またアニーリングユニット４０４が第２の方向に移動している時には高所で停止させることができる。いくつかの実施形態では、ブレーキシステム４１１が、ブレーキを解除して滑車４０８が第１の方向に回転するように、及び／又はケーブル４１０が低所に向かって別様に自由に移動するようにすることによって、アニーリングユニット４０４の自由落下移動を開始するようにさらに構成される。

【0055】

図７Ｂに示すように、各アニーリングユニット４０４は、光ファイバ４０６を加熱する、又は具体的にはチャンバ４１２内に配置された光ファイバ４０６の所与のセグメント４０６ａを加熱する加熱チャンバ４１２を含む。アニーリングユニット４０４は、光ファイバ４０６の漸増部分（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｐｏｒｔｉｏｎｓ）を加熱チャンバ４１２に通して供給する１又は２以上のコンポーネントをさらに含む。具体的には、アニーリングユニット４０４は、未改質の又はアニーリング前の光ファイバ４０６の長さを保持又は保管して未改質の光ファイバ４０６を加熱チャンバ４１２内に供給するように構成された第１のスプール４１４を含む。また、アニーリングユニット４０４は、加熱チャンバ４１２から出た光ファイバ４０６の改質後のセグメントを含む改質後又はアニーリング後の光ファイバ４０６の長さを受け取って保管するように構成された第２のスプール４１６を含む。従って、最初は光ファイバ４０６の長さ全体を第１のスプール４１４上に保管しておいて、システム４００によって光ファイバ４０６がますます多く処理されるにつれてこの長さを徐々に第２のスプール４１６に移行させることができる。アニーリングユニット４０４は、第１のスプール４１４、加熱チャンバ４１２及び第２のスプール４１６間で光ファイバ４０６を導くのに役立つ１又は２以上の滑車又はリールを含むこともできる。実施形態によれば、加熱チャンバ４１２において受け取られる各セグメント４０６ａは、例えば約１０メートル（ｍ）などの実質的に均一な長さを有することができる。セグメント４０６ａの正確な長さは、自由落下に利用できる距離（例えば、図７Ａの距離ｈ）及び／又はアニーリングユニット４０４の物理的制約に依存することができる。

【0056】

実施形態によれば、加熱チャンバ４１２は、光ファイバ４０６から欠陥を除去するプロセスの一部として、光ファイバ４０６の所与のセグメント４０６ａを、ファイバコアの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高くファイバコアのガラス転移温度（Ｔ_g）よりもはるかに高いがファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に加熱するように構成される。このように、第１の温度は、ファイバコア及びクラッド内の結晶体を除去できるほど十分に高いがガラスを完全に溶融させるのを回避できるほど十分に低い温度であることができる。実施形態では、ＺＢＬＡＮファイバが、約２６０℃のガラス転移温度と、約３５２℃の結晶化温度と、約４５０℃の溶融温度とを有する。従って、第１の温度は、３５２℃～４５０℃の間のいずれかの値であることができる。１つの実施形態では、第１の温度が約３７０℃である。

【0057】

本明細書で説明するように、セグメント４０６ａは、アニーリングユニット４０４が自由落下状態にある間は第１の温度に留まる。例えば、加熱チャンバ４１２は、アニーリングユニット４０４が自由落下運動を開始する直前に所与のセグメント４０６ａを第１の温度に加熱するように構成することができ、この自由落下運動中に所与のセグメント４０６ａを加熱し続けて、第１のセグメント４０６ａを所定の時間（すなわち、アニーリング期間）にわたって第１の温度に保つことができる。実施形態によれば、所定の時間は、セグメント４０６ａの長さ、及び本明細書で説明するその他の因子に依存することができる。

【0058】

実施形態では、加熱チャンバ４１２が、特定の温度に正確に制御できる加熱コイル又は他のいずれかの好適な発熱体を含む。例えば、加熱チャンバ４１２は、入力値を使用して所望の温度に設定できるセラミック又は金属発熱体を含むことができる。１つの実施形態例では、発熱体が、十分に素早い発熱体の温度変化を保証する約０．８８８Ｊ／ｇ・℃の比熱容量を有する。

【0059】

いくつかの実施形態では、加熱チャンバ４１２が、発熱体のリアルタイム温度をモニタし、必要に応じて発熱体にその出力温度を調整させる熱電対又はその他のデバイスをさらに含む。例えば、熱電対は、発熱体に電気的に接続して、リアルタイム温度読み取り値が所望の温度値に比べてどうであるかに応じて発熱体にその出力温度を上昇又は低下させることができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、加熱チャンバ４１２が、これらの発熱体及び熱電対の動作を制御する独立したプロセッサをさらに含む。他の実施形態では、加熱チャンバ４１２がアニーリングユニット４０４のプロセッサ４１８に電気的に結合され、プロセッサ４１８が加熱チャンバ４１２の加熱機能を管理するように構成される。さらに他の実施形態では、本明細書で説明する動作を実行するシステム４００の１又は２以上の他のプロセッサに加熱チャンバ４１２を電気的に結合することができる。

【0061】

アニーリングユニット４０４は、欠陥除去プロセスにおける次のステップとして、加熱されたセグメント４０６ａを、結晶化温度（Ｔ_x）よりも低いがガラス転移温度（Ｔ_g）よりも高い第２の温度に急速に冷却又は急冷するようにさらに構成することができる。１つの実施形態例では、第２の温度が約３５０℃であり、又は第１の温度よりも約１０℃～２０℃低い。また、アニーリングユニット４０４は、加熱されたセグメント４０６ａを、冷却プロセスがどれほど長い時間を要するか（すなわち、冷却期間）を決定する、光ファイバに関連する臨界冷却速度で冷却するように構成することができる。実施形態では、ＺＢＬＡＮファイバの臨界冷却速度が４０℃／ｓである。このような事例では、約１０メートルの長さのファイバセグメント４０６ａの冷却に約２秒を要する。

【0062】

いくつかの実施形態では、ファイバセグメント４０６ａを加熱チャンバ４１２から出た時に冷却することができる。例えば、第２のスプール４１６は、加熱されたセグメント４０６ａが第２のスプール４１６に到達した時に第２の温度に冷えるように、光ファイバ４０６の所与のセグメント４０６ａを、臨界冷却速度とアニーリングユニット４０４の周囲温度とに基づいて選択された速度又は速さで加熱チャンバ４１２から引き出すように構成することができる。他の実施形態では、所与のファイバセグメント４０６ａを加熱チャンバ４１２内で第２の温度に冷却することができる。例えば、加熱されたセグメント４０６ａを急冷するために、加熱チャンバ４１２の温度を急速に第２の温度に低下させることができる。このような事例では、例えば発熱体に付与される電流の量を低減又は除去することによって発熱体を第２の温度に低下させることができる。

【0063】

図７Ｂに示すように、アニーリングユニット４０４は、例えば図６のプロセス３００に従ってアニーリングユニット４０４の１又は２以上の機能を制御するように構成された（本明細書では「プロセッサ４１８」とも呼ぶ）１又は２以上のプロセッサ４１８をさらに含む。他の実施形態では、１又は２以上のプロセッサ４１８をシステム４００の別のコンポーネントに含め、アニーリングユニット４０４及び／又はアニーリングユニット４０４に含まれるコンポーネントと通信してアニーリングユニット４０４の動作を制御するように構成することができる。

【0064】

いくつかの実施形態では、プロセッサ４１８が、加熱チャンバ４１２に電気的に結合されてチャンバ４１２内の発熱体の温度設定を制御する。例えば、プロセッサ４１８は、アニーリング中に温度設定を第１の温度に上昇させることができる。プロセッサ４１８は、加熱チャンバ４１２又はその内部に配置されたセンサ（例えば、熱電対）から受け取られた温度読み取り値に基づいて温度設定を上昇又は低下させるように構成することもできる。

【0065】

いくつかの実施形態では、プロセッサ４１８が、第１及び第２のスプール４１４及び４１６の回転速度及び回転方向を含むスプールの動きを制御するためにこれらのスプールに電気的に結合される。例えば、プロセッサ４１８は、チャンバ４１２から所与のセグメント４０６ａを引き出して光ファイバ４０６の後続のセグメント４０６ｂをチャンバ４１２内に引き込むために、第２のスプール４１６を第１の方向に回転させるように構成することができる。プロセッサ４１８は、例えば所与のセグメント４０６ａをさらなる処理のために加熱チャンバ４１２に戻さなければならない時には、光ファイバ４０６の移動方向を逆転させるために第１のスプール４１４を第１の方向とは逆の第２の方向に回転させるように構成することもできる。

【0066】

また、プロセッサ４１８は、第１及び／又は第２のスプール４１４及び４１６が回転する速さを制御し、従って光ファイバ４０６が加熱チャンバ４１２に出入りする速度又は速さを制御するように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２のスプール４１６の回転速度が、加熱されたセグメント４０６ａがチャンバ４１２から出た時にセグメント４０６ａが光ファイバに関連する臨界冷却速度で第２の温度まで急速に冷えるように選択される。例えば、加熱されたセグメント４０６ａが１メートルの長さを有し、スプールのスプールサイズ又は円周も約１メートルである場合には、スプール４１４、４１６を、毎秒１メートルのファイバ（又は１つのファイバセグメント４０６ａ）を加熱チャンバ４１２に供給するために毎秒１回転の速さ又は速度で回転するように構成することができる。このような実施形態では、アニーリングユニット４０４を、毎秒１メートルのファイバを処理するように構成することができる。理解されるように、回転速度は、より大きな（例えば、１０メートルの長さの）ファイバのセグメントに対応するように必要に応じて調整することができる。

【0067】

様々な実施形態では、アニーリングユニット４０４が、最適な結果を得るためにさらなる処理が必要であるかどうかを判定するために所与のセグメント４０６ａのアニーリング後解析（ｐｏｓｔ－ａｎｎｅａｌｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ）を行う。具体的には、アニーリングユニット４０４は、冷却ステップの完了後にセグメント４０６ａの散乱プロファイルをモニタ又は測定する１又は２以上のレーザー又はその他のセンサをさらに含む。測定情報は、リアルタイム解析のためにプロセッサ４１８に提供することができる。プロセッサ４１８は、アニーリングしたセグメント４０６ａのファイバ損失値を測定情報に基づいて決定し、この測定値をメモリに記憶されたファイバ損失閾値と比較するように構成することができる。閾値が満たされない場合には、プロセッサ４１８を、例えば第２のスプール４１６を第２の方向（例えば、時計回り方向）に回転させて所与のセグメント４０６ａを逆方向に移動させることによってセグメント４０６ａをさらなる処理のために加熱チャンバ４１２に戻すように構成することができる。

【0068】

具体的には、レーザー（例えば、６３２ナノメートル（ｎｍ）レーザー）を、冷却プロセスがどこで行われるかに応じて、ファイバセグメント４０６ａが加熱チャンバ４１２から出た後又はチャンバ４１２の内部に存在している間にセグメント４０６ａの方に光を向けるように構成することができる。レーザーは、加熱チャンバ４１２内又はアニーリングユニット４０４の別の位置に適切に位置することができる。アニーリングユニット４０４は光検出器を含むこともでき、この光検出器は、ファイバセグメント４０６ａがレーザーと光検出器との間を通過するように、又はこれら２つのデバイス間に確立された見通し線を横切るようにレーザーに対向して配置される。光検出器は、ファイバセグメント４０６ａを通過した光を受け取って、検出されたレーザー電力又はレーザー光の量を表す出力（例えば、電流値）を生成するように構成することができる。例えば、光検出器は、結晶体によって散乱しない又はファイバガラスを真っ直ぐに通過できる赤色光（例えば、６５０ｎｍ）の量を測定するように構成することができる。

【0069】

プロセッサ４１８は、光検出器に電気的に結合されて、光検出器出力を閾値又は予測電流量と比較するように構成することができる。測定量が低すぎる場合、プロセッサ４１８は、ファイバセグメント４０６ａを加熱チャンバ４１２内に戻して再び処理することができる。いくつかの実施形態では、アニーリング及び冷却プロセスを、所与の光波長にとって最適な散乱係数又はその他のファイバ損失指標（例えば、６５０ｎｍにおいてキロメートル当たり０．１デシベル（ｄＢ／ｋｍ））が達成されるまで繰り返すことができる。

【0070】

次に、再び図６を参照して、システム４００のコンポーネントを参照しながらプロセス３００について説明する。実施形態では、プロセス３００を、例えばプロセッサ４１８を含むシステム４００の１又は２以上のプロセッサを使用して実施することができる。図示のように、プロセス３００はブロック３０２から開始して、光ファイバの所与のセグメント（例えば、ファイバセグメント４０６ａ）を処理又は改良のためにアニーリングユニット（例えば、アニーリングユニット４０４）の加熱チャンバ（例えば、加熱チャンバ４１２）内に配置し又は位置付ける。ファイバセグメントは、アニーリング前のファイバを保持するスプール（例えば、スプール４１４）を加熱チャンバに向けて第１の方向に回転させることによって加熱チャンバ内に移動させることができる。ブロック３０４において、ファイバセグメントを、光ファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高いがファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に加熱する。例えば、第１の温度は、約３７０℃、又は３５２℃～４５０℃の間の他のいずれかの値であることができる。

【0071】

ブロック３０６において、アニーリングユニット内のファイバセグメントが地球の重力加速度（例えば、９．８ｍ／ｓ²）で加速するように、自由落下運動を使用してアニーリングユニットを高所から低所に落下又は移動させる。自由落下運動は、アニーリングユニットに結合された可動コンポーネント（例えば、滑車システム４０７）の動きを制御することによって達成することができる。また、可動コンポーネントは、自由落下運動を最小時間（例えば、３秒）にわたって維持するように構成することができる。ブロック３０８において、この自由落下運動中の第１の期間にわたってファイバセグメントの温度を第１の温度に維持する。（本明細書では、この第１の期間を「アニーリング期間」とも呼ぶ。）

【0072】

ブロック３１０において、ファイバセグメントを（本明細書では「冷却期間」とも呼ぶ）第２の期間にわたって第２の温度に冷却する。第２の温度は、結晶化温度（Ｔ_x）を下回るがガラス転移温度（Ｔ_g）を上回る温度であることができる。１つの実施形態例では、第２の温度が約３５０℃であり、又は第１の温度よりも約１０℃～２０℃低い。第２の期間が終了すると、第１の処理サイクルが完了したものとみなすことができる。

【0073】

実施形態によれば、第２の期間は、ファイバセグメントが自由落下運動している間に開始し、自由落下運動の停止後又はファイバセグメントが減速している間（例えば、図５の第３の期間ｔ₃内）に終了することができる。従って、自由落下に割り当てられた時間は、ファイバセグメントの加熱と、少なくとも部分的に冷却とに費やすことができる。いくつかの実施形態では、第１の期間が第２の期間に実質的に等しい。他の実施形態では、第２の期間が第１の期間よりも長いことができる。理解されるように、第１の期間の正確な長さは、ファイバセグメントの物理的長さ、及び本明細書で説明するその他の因子に基づいて決定することができる。

【0074】

ブロック３１２において、可動コンポーネントを使用してアニーリングユニットを低所から高所に移動させる。ブロック３１４において、アニーリングユニットの１又は２以上のプロセッサ（例えば、プロセッサ４１８）が、処理されたファイバセグメントがユニットのメモリに記憶されたファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定する。ブロック３１４における判定が「いいえ」である（すなわち、閾値を満たしていない）場合、プロセス３００はブロック３０４に戻って再びファイバセグメントを処理し始める（すなわち、ブロック３０４～３１４を繰り返す）。ブロック３１４における判定が「はい」である（すなわち、閾値を満たしている又は超えている）場合、プロセス３００はブロック３１６に進む。

【0075】

ブロック３１６において、１又は２以上のプロセッサは、アニーリング前のファイバスプール（例えば、第１のスプール４１４）内に後続のファイバセグメントが残っているかどうかを判定する。ブロック３１６における判定が「いいえ」である場合、プロセス３００は終了する。ブロック３１６における判定が「はい」である場合、プロセス３００はブロック３０２に戻って次のファイバセグメントを処理し始める。従って、プロセス３００は、アニーリング前のファイバの長さ全体が十分に改善されるまで、又はターゲットファイバ損失閾値（例えば、６５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ／ｋｍ未満）が満たされるまで何度でも繰り返すことができる。

【0076】

図８に、実施形態による、ファイバコアとその周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する第２の例示的な方法又はプロセス５００を示す。一例として、この光ファイバは図４に示す光ファイバ２０２と同一又は同様のものであることができる。図９には、一定長のＺＢＬＡＮファイバ内の欠陥を除去するように構成された別の例示的なファイバ改良システム６００を示す。いくつかの実施形態では、システム６００を使用してプロセス５００を実行することができる。従って、以下の段落では、説明を容易にするためにプロセス５００をシステム６００に関連して説明する。しかしながら、他の実施形態では、ＺＢＬＡＮファイバのアニーリングが可能な他のシステム又はデバイスを使用してプロセス５００を実施することもできると理解されたい。

【0077】

最初に図９を参照すると、実施形態によれば、ファイバ改良システム６００は、加速チャンバ６０２と、チャンバ６０２内に移動可能に配置されて所与の長さの光ファイバ６０６を処理するように構成されたアニーリングユニット６０４とを含む。光ファイバ６０６は、ＺＢＬＡＮファイバコアと、ファイバコアの周囲に配置されたクラッドとを含み、図４に示す光ファイバ２０２と実質的に同様又は同一のものである。加速チャンバ６０２は、（「スピンドル」とも呼ばれる）アニーリングユニット６０４を所定の時間（例えば、図５に示す第２の期間ｔ₂）にわたって自由落下状態に置くことによって微小重力環境を模倣するように構成することができる。１つの実施形態例では、加速チャンバ６０２が約０．５メートルの高さであり、約３インチの長さの光ファイバ６０６のセグメントを処理するために約３２０ミリ秒の自由落下を提供するように構成される。

【0078】

図９に示すように、アニーリングユニット６０４は、光ファイバ６０６を受け取るための中心開口部を含む概ね円筒形を有する。また、アニーリングユニット６０４は、本明細書で図１１に関してさらに詳細に説明するように中心開口部内に互いに隣接して配置されたクランピングシステム６０８及び加熱チャンバ６１２を含む。実施形態では、クランピングシステム６０８を、加速チャンバ６０２を通じてアニーリングユニット６０４が自由落下する際に加熱チャンバ６１２の中空内部６１３内で光ファイバ６０６の所与のセグメント６０６ａを把持又は保持するように構成することができる。クランピングシステム６０８は、セグメント６０６ａが十分に処理（アニーリング及び急冷）されると処理済みセグメント６０６ａを解放し、光ファイバの新たな又は次のセグメントを処理のために把持するように構成することができる。この解放及び把持動作は、例えばアニーリングユニット６０４が加速チャンバ６０２の最上位又は開始位置に戻った時、アニーリングユニット６０４が最上位に到達した後、或いはアニーリングユニット６０４が依然としてチャンバ６０２の最低位に存在している間などの、いずれかの適切な時点又はいずれかの適切な加速チャンバ６０２の位置において行うことができる。このように、アニーリングユニット６０４の各落下及び自由落下加速を使用して光ファイバ６０６をセグメント毎に処理することができる。

【0079】

図示のように、システム６００は、アニーリング前の光ファイバ６０６の長さを保持又は保管するように構成された第１のスプール６１４と、アニーリング後の光ファイバ６０６の長さを保持又は保管するように構成された第２のスプール６１６とをさらに含む。本明細書でさらに詳細に説明するように、システム６００は、例えば加速チャンバ６０２、アニーリングユニット６０４、加熱チャンバ６１２、クランピングシステム６０８及び／又はスプール６１４、６１６などのシステム６００の１又は２以上のコンポーネントの動作を制御するように構成された（本明細書では「プロセッサ６１８」とも呼ぶ）１又は２以上のプロセッサ６１８も含む。いくつかの実施形態では、１又は２以上のプロセッサ６１８が、本明細書で説明する技術に従って光ファイバ６０６を改良するために図８に示すプロセス５００を実行し、又はシステム６００のコンポーネントを別様に制御するように構成される。

【0080】

図示のように、第１のスプール６１４は加速チャンバ６０２の入口に隣接して配置することができ、第２のスプール６１６は加速チャンバ６０２の出口に隣接して配置することができる。動作中には、光ファイバ６０６が処理後に第１のスプール６１４から加速チャンバ６０２を通じて第２のスプール６１６上に移動できるように、第１のスプール６１４を第１の方向に回転させることができる。図示のように、ファイバ６０６は、内部にアニーリングユニット６０４及び加熱チャンバ６１２が配置されたチャンバ６０２全体を通過する。いくつかの事例では、例えばファイバ６０６のセグメントを本明細書で説明するように再処理し又はさらに改良しなければならない場合に加速チャンバ６０２を通じて光ファイバ６０６を逆方向に移動させるために、第２のスプール６１６及び／又は第１のスプール６１４を第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることができる。

【0081】

図１０Ａ～図１０Ｃをさらに参照すると、アニーリングユニット６０４は、ユニット６０４の上端６１５と下端６１７との間に延びる概ね環状の外壁６１９を有するとともに、加熱チャンバ６１２とクランピングシステム６０８とを収容するように構成された開口部中心（ｏｐｅｎ ｃｅｎｔｅｒ）６２０を有する。いくつかの実施形態では、上端６１５と下端６１７との間の距離ｙが約３インチである。他の実施形態では、アニーリングユニット６０４が、例えば加速チャンバ６０２の高さ及び／又は所与のサイクル内に処理すべき光ファイバ６０６の長さに応じてさらに長い又は短いものであることもできる。図示してはいないが、加熱チャンバ６１２は、アニーリングユニット６０４の開口部上端６１５、開口部下端６１７及び／又は外壁６１９のうちの少なくとも１つに結合することができる。

【0082】

加熱チャンバ６１２は、光ファイバ６０６がアニーリングユニット６０４を通過する際に、中空内部６１３を通じて光ファイバ６０６を受け取るように構成することができる。中空内部６１３は、ファイバセグメントをチャンバ６１２内に受け取る開口部上端と、ファイバセグメントがチャンバ６１２から出ることができる開口部下端とによって定めることができる。加熱チャンバ６１２は、所望の温度に正確に制御できる加熱コイル又はその他の好適な発熱体をさらに含む。発熱体は、中空内部６１３を形成するように、或いは加熱チャンバ６１２内に配置されたファイバセグメント６０６ａを別様に取り囲むように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、発熱体の壁が中空内部６１３を形成するように、発熱体を環状に配置することができる。

【0083】

いくつかの実施形態では、加熱チャンバ６１２がセラミック発熱体を含む。他の実施形態では、加熱チャンバ６１２が金属発熱体を含む。１つの実施形態例では、発熱体が、発熱体の素早い温度変化を保証する約０．８８８Ｊ／ｇ・℃の比熱容量を有するように構成される。加熱チャンバ６１２は、図７Ｂの加熱チャンバ４１２と同様に、光ファイバ６０６の所与のセグメントを光ファイバ６０６の結晶化温度よりも高くファイバ６０６の溶融温度よりも低い第１の温度に加熱するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１の温度が約３７０℃である。

【0084】

いくつかの実施形態では、アニーリングユニット６０４の外壁６１９が、開口部上端６１５から開口部下端６１７に延び、壁６１９の全周に沿って実質的に均等に分散し、図１０Ａ～図１０Ｃに示すようなバスケット状の外見をアニーリングユニット６０４に与える、複数の長手方向開口部６２２を含む。（説明を容易にするために、図９には平面を有する外壁６１９を示している。）各開口部６２２の正確な幅は、外壁６１９の円周、及び所望の開口部６２２の数、又は外壁６１９の所望の中実構造対空間比に依存することができる。いくつかの実施形態では、加熱チャンバ６１２も部分的に開いた（又は非中実）構造を有することができる。アニーリングユニット６０４及び／又は加熱チャンバ６１２の開口壁は、プロセス５００の冷却部分の最中にアニーリングユニット６０４を通る空気流がファイバ６０６の加熱されたセグメントを急冷するのに役立つことを可能にするように構成することができる。このような期間中には、加熱チャンバ６１２を、所与のファイバセグメント６０６ａがもはや第１の温度に加熱されないように発熱体をオフにするよう構成することができる。いくつかの実施形態では、アニーリングユニット６０４が自由落下し続けている時にアニーリングユニット６０４及び／又は加熱チャンバ６１２の開口部６２２を通過する空気が、ファイバセグメント６０６ａを結晶化温度よりも低いがガラス転移温度よりも高い第２の温度に急速に冷却するのに十分なものであることができる。例えば、第２の温度は約３５０℃であることができ、又は第１の温度よりも約１０℃～２０℃低いことができる。他の実施形態では、アニーリングユニット６０４を、このような急速冷却目的でアニーリングユニット６０４及び／又は加熱チャンバ６１２の開口壁を好適なガス又は液体が流れることを可能にするように構成することができる。

【0085】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、例示的なクランピングシステム６０８をより良好に示すためにアニーリングユニット６０４及び加熱チャンバ６１２の壁を取り外いたアニーリングユニット６０４の内部の部分的拡大図である。図示のように、クランピングシステム６０８は、互いに向かい合って（又は加熱チャンバ６１２の両側に）かつ加熱チャンバ６１２の中空内部６１３に隣接して配置された２つの可動コンポーネント６２４を含む。２つのコンポーネント６２４は、外壁６１９及び／又は加熱チャンバ６１２に枢動可能に結合されて、図１１Ａに示す非作動位置と図１１Ｂに示す作動位置との間で移動するように構成される。また、図示のように、２つの可動コンポーネント６２４は、加熱チャンバ６１２内に配置されたファイバセグメント６０６ａに隣接して配置され、作動位置にある時にはファイバセグメント６０６ａの両側に係合し又は両側を圧迫し、非作動位置にある時にはファイバセグメント６０６ａを非接触状態にしておくように構成される。

【0086】

実施形態によれば、（「アクチュエータ」とも呼ばれる）各可動コンポーネント６２４は、作動位置に移動した時点でファイバセグメント６０６ａに係合する把持部分６２６を含む。いくつかの事例では、各把持部分６２６が、可動コンポーネント６２４が損傷を与えることなくファイバ６０６を圧迫することを可能にするパッド、クッション、又はその他の好適なコンポーネントを含む。把持部分６２６は、クランピングシステム６０８が作動している間にセグメント６０６ａを加熱チャンバ６１２内に維持又は保持するのに十分な摩擦力をファイバセグメント６０６ａに加えるように構成することができる。例えば、いくつかの事例では、第１のスプール６１４及び／又は第２のスプール６１６が、ファイバ６０６を第２のスプール６１６に向けて継続的に引っ張るのに十分な下向きの力を光ファイバ６０６に加えることができる。このような事例では、把持部分６２６が、例えばこの下向きの力に打ち勝つのに十分な摩擦力を全体として加えることによって、或いはファイバ６０６が第２のスプール６１６に向かって移動又は摺動するのを別様に防ぐことによって、この下向きの力に対抗するように構成されなければならない。このように、所与のファイバセグメント６０６ａを加熱チャンバ６１２内に固定（又は捕捉）して、作動位置にある間に処理できるようにすることができる。

【0087】

対照的に、クランピングシステム６０８が非作動位置又は休止位置にある時には、把持部分６２６がファイバセグメント６０６ａから一定距離だけ離れて配置されてファイバセグメント６０６ａとの接触を避けるように、コンポーネント６２４が互いに及びファイバ６０６に対して実質的に平行に配置される。このような休止位置では、ファイバ６０６が、加熱チャンバ６１２及びアニーリングユニット６０４の残り部分を通じて自由に移動する。

【0088】

いくつかの実施形態では、（「グリッパー」又は「ストッパー」とも呼ばれる）把持部分６２６が各可動コンポーネント６２４の下端又はその付近に配置される。例えば、図１１Ａでは、コンポーネント６２４が把持部分６２６で終端している。このような事例では、例えば図１１Ｂに示すように各コンポーネント６２４の下端を内向きに押圧し又は動かすことによって作動位置を達成することができる。他の実施形態では、把持部分６２６を各可動コンポーネント６２４の上端又はその付近に配置することができ、この場合は各コンポーネント６２４の上端を内向きに押圧することによって把持部分６２６を作動させることができる。処理中に光ファイバ６０６のセグメントを把持してファイバセグメントを加熱チャンバ６１２内に保持する他のタイプのデバイスも想定される。

【0089】

実施形態では、クランピングシステム６０８を、各自由落下サイクル中、すなわちアニーリングユニット６０４が加速チャンバ６０２の上部からチャンバ６０２の底部に移動する際に、１つのファイバセグメント６０６ａ上に留まるように構成することができる。クランピングシステム６０８は、底部に到達した時点で所与のファイバセグメント６０６ａを解放してファイバ６０６の第２の又は次のセグメントを把持するように構成することができる。例えば、加熱チャンバ６１２が一度に３インチのファイバを処理するように構成されている場合には、クランピングシステム６０８を、ファイバ６０６を３インチ間隔で把持又はクランプするように構成することができる。このように、システム６００を使用して光ファイバ６０６の長さ全体を入念に処理し又は改良することができる。

【0090】

実施形態では、プロセッサ６１８を、アニーリングユニット４０４、加速チャンバ４０２、スプール６１４及び６１６、及び／又はシステム６００の他のコンポーネントの１又は２以上の機能を制御するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ６１８が、第１及び第２のスプール６１４及び６１６に電気的に結合されて、スプールの回転速度及び方向を含む移動又は回転をスプール４１４及び４１６のプロセッサ制御と同様に制御する。いくつかの実施形態では、プロセッサ６１８を、可動コンポーネント６２４の作動位置と非作動位置との間の移動を制御するためにクランピングシステム６０８に電気的に結合することができる。

【0091】

プロセッサ６１８は、加熱チャンバ６１２内の発熱体の温度設定を制御するためにチャンバ６１２に電気的に結合することもできる。例えば、プロセッサ６１８は、アニーリング中に発熱体の温度を第１の温度に設定することができ、自由落下中に第１の温度を維持するために、例えばチャンバ４１２内のセンサ（例えば、熱電対）からのリアルタイム温度読み取り値に基づいて、必要に応じてこの温度を上昇又は低下させることができる。

【0092】

いくつかの実施形態では、プロセッサ６１８を、処理サイクルの開始時又はチャンバ６０２の上端におけるアニーリングユニット６０４の解放と、サイクルの終了時又はチャンバ６０２の下端への到達時におけるアニーリングユニット６０４の減速及び停止とを制御するために加速チャンバ６０２に電気的に結合することができる。例えば、加速チャンバ６０２は、アニーリングユニット６０４を加速チャンバ６０２内で上下に移動させることができる無摩擦軌道（図示せず）又はその他のデバイスと、軌道に沿ったアニーリングユニット６０４の移動を停止できるブレーキシステム（図示せず）とを含むことができる。このような事例では、プロセッサ６１８を、チャンバ６０２の底部においてアニーリングユニット６０４の動きを停止させるためにブレーキシステムに電気的に結合するとともに、アニーリングユニット６０４をユニット６０４の底部に向かう第１の方向及びユニット６０４の上部に向かう第２の反対方向に移動させるために軌道システムに電気的に結合することができる。加速チャンバ６０２内でアニーリングユニット６０４を移動させる他のデバイス又はシステムも想定される。

【0093】

いくつかの実施形態では、システム６００が、最適な結果を得るためにさらなる処理が必要であるかどうかを判定するために処理済みセグメント６０６ａのアニーリング後解析を行う１又は２以上のコンポーネントをさらに含む。このような事例では、システム６００が、アニーリングユニット４０４に含まれているものと同様の１又は２以上のレーザー及び光検出器を含むことができる。さらに、プロセッサ６１８は、プロセッサ４１８と同様にこれらのコンポーネントに電気的に結合して、（冷却プロセスの完了後の）処理済みセグメント６０６ａの散乱プロファイルをモニタ又は測定し、測定情報に基づいて処理済みセグメント６０６ａのファイバ損失値をリアルタイムで決定するように構成することができる。プロセッサ６１８は、決定されたファイバ損失値をファイバ損失閾値と比較し、閾値が満たされていない場合には、ファイバセグメント６０６ａをさらなる処理のために加速チャンバ６０２に戻すことができる。１つの実施形態例では、プロセッサ６１８が、所与の光波長にとって最適な散乱係数又はその他のファイバ損失指標（例えば、約６５０ｎｍにおいてキロメートル当たり０．１デシベル（ｄＢ／ｋｍ））が達成されるまでアニーリング及び冷却プロセスを繰り返すことができる。

【0094】

次に、再び図８を参照して、システム６００のコンポーネントを参照しながらプロセス５００について説明する。プロセス５００は、システム６００に含まれる、例えばプロセッサ６１８を含む１又は２以上のプロセッサを使用して実行することができる。図示のように、プロセス５００は、ブロック５０２から開始して、光ファイバのセグメント（例えば、ファイバセグメント６０６ａ）をアニーリングユニット（例えば、アニーリングユニット６０４）内に固定する。具体的には、加熱チャンバに隣接して配置されたクランピングシステム（例えば、クランピングシステム６０８）を使用して、ファイバセグメントをアニーリングユニットの加熱チャンバ（例えば、加熱チャンバ６１２）内に、又はこの加熱チャンバの発熱体に隣接して固定することができる。クランピングシステムは、各処理サイクル（例えば、アニーリング及び冷却）のために均一な長さ（例えば、３インチ）のファイバセグメントを固定又は把持するように構成することができる。ブロック５０４において、ファイバセグメントを光ファイバの結晶化温度（Ｔ_x）よりも高いがファイバの溶融温度（Ｔ_m）よりも低い第１の温度に加熱する。例えば、第１の温度は、約３７０℃、又は３５２℃～４５０℃の間の他のいずれかの値であることができる。

【0095】

ブロック５０６において、アニーリングユニットを加速チャンバ（例えば、加速チャンバ６０２）の第１の位置又は開始位置から同じチャンバの第２の位置又は終了位置に重力加速度（例えば、９．８ｍ／ｓ²）で又は自由落下運動を使用して落下又は移動させる。実施形態では、加速チャンバ６０２が、最小時間（例えば、３２０ミリ秒）にわたって自由落下運動を維持するように構成される。ブロック５０８において、この自由落下運動中の第１の期間にわたってファイバセグメントの温度を第１の温度に維持する。ブロック５１０において、ファイバセグメントを第２の期間にわたって第２の温度に冷却する。第２の温度は、結晶化温度（Ｔ_x）を下回るがガラス転移温度（Ｔ_g）を上回る温度であることができる。１つの実施形態例では、第２の温度が約３５０℃であり、又は第１の温度よりも約１０℃～２０℃低い。第２の期間が終了すると、ファイバ処理サイクルが完了したものとみなすことができる。

【0096】

実施形態によれば、（本明細書では「冷却期間」とも呼ぶ）第２の期間は、ファイバセグメントが自由落下運動している間に開始するが、自由落下運動の停止後又はファイバセグメントが減速している間（例えば、図５の第３の期間ｔ₃内）に終了することができる。従って、自由落下に割り当てられた時間は、ファイバセグメントの加熱と、少なくとも部分的に冷却とに費やすことができる。いくつかの実施形態では、第１の期間及び第２の期間が実質的に等しい長さであることができる。他の実施形態では、第２の期間が第１の期間よりも長いことができる。理解されるように、第１の期間の正確な長さは、ファイバセグメントの物理的長さ、及び本明細書で説明するその他の因子に依存する。

【0097】

ブロック５１２において、アニーリングユニットを加速チャンバ６０２の第２の位置からチャンバ６０２の第１の位置に戻す。ブロック５１４において、システム６００の１又は２以上のプロセッサ（例えば、プロセッサ６１８）が、処理されたファイバセグメントがユニットのメモリに記憶されたファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定する。ブロック５１４における判定が「いいえ」である（すなわち、閾値を満たしていない）場合、プロセス５００はブロック５０４に戻って再びファイバセグメントを処理し始める（すなわち、ブロック５０４～５１４を繰り返す）。ブロック５１４における判定が「はい」である（すなわち、閾値を満たしている又は超えている）場合、プロセス５００はブロック５１６に進む。

【0098】

ブロック５１６において、１又は２以上のプロセッサは、アニーリング前のファイバスプール（例えば、第１のスプール６１４）内に後続のファイバセグメントが残っているかどうかを判定する。ブロック５１６における判定が「いいえ」である場合、プロセス５００は終了する。ブロック５１６における判定が「はい」である場合、プロセス５００はブロック５１８に進み、処理済みのファイバセグメントをアニーリングユニットの加熱チャンバから解放する。例えば、１又は２以上のプロセッサは、クランピングシステムにファイバの把持を解放させ、又は非作動状態に移行させることができる。プロセス５００は、ブロック５１８からブロック５０２に戻って次のファイバセグメントを処理し始める。従って、プロセス５００は、アニーリング前のファイバの長さ全体が十分に改善されるまで、又はターゲットファイバ損失閾値（例えば、６５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ／ｋｍ未満）が満たされるまで何度でも繰り返すことができる。

【0099】

実施形態では、プロセス３００及び５００の各々を、例えばプロセッサ４１８などの、メモリに記憶されたソフトウェアを実行する少なくとも１つのデータプロセッサ、及び図７Ｂに示すアニーリングユニット４０４に含まれるメモリ（図示せず）によって、或いは図９に示す加速チャンバ６０２に含まれるプロセッサ６１８及びメモリ（図示せず）によって少なくとも部分的に実施することができる。プロセッサ４１８／６１８は、所与のプロセス３００／５００の動作を実行するために、システム４００／６００の１又は２以上の他のコンポーネントとそれぞれ相互作用することができる。プロセッサ４１８／６１８は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、（マイクロチップ又はチップセットの形態の）半導体ベースのマイクロプロセッサ又は別のタイプのマイクロプロセッサなどの、メモリから検索されたソフトウェア命令を実行するいずれかの適切なハードウェアデバイスであることができる。

【0100】

各プロセッサ４１８／６１８は、例えば揮発性記憶素子（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどのＲＡＭ））、不揮発性記憶素子（例えば、ＲＯＭ、ハードドライブ、テープ及びＣＤ－ＲＯＭなど）、又はこれらのいずれかの組み合わせなどの、ソフトウェア命令を記憶するのに適したいずれかの適切なメモリデバイスであることができるメモリに通信的に結合される。さらに、メモリは、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光学記憶媒体及び／又はその他のタイプの記憶媒体を組み込むことができる。いくつかの実施形態では、メモリが、本明細書で説明して図５及び図８に示す方法のうちの１つ又は２つ以上の全部又は一部を実装する非一時的コンピュータ可読媒体を含む。メモリは、例えばプロセッサ４１８／６１８が本明細書に開示する原理（例えば、プロセス３００／５００）を実行するために実行できる１又は２以上のソフトウェアアプリケーションなどの、実行すべき命令セットを含む１又は２以上の実行可能コンピュータプログラム又はソフトウェアモジュールを記憶することができる。実行可能プログラムは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせで実行することができる。

【0101】

図１２に、実施形態による例示的な光ファイバ給電システム７００を示す。システム７００のコンポーネントは、図３に示す光ファイバ給電システム１００と同様であることができる。例えば、システム７００は、図３の光源１０２と実質的に同様の光源７０２と、図３の光ファイバケーブル１０４と実質的に同様の光ファイバケーブル７０４と、図３の光検出器１０６と実質的に同様の光検出器７０６とを含む。いくつかの実施形態では、光ファイバケーブル７０４が、ケーブル１０４と同様に、光源７０２に結合された第１の端部７０８と、光検出器７０６に結合された第２の端部７１０と、ケーブル７０４の長さ、すなわち第１の端部７０８と第２の端部７１０との間の全長に延びる、例えば図４に示すＺＢＬＡＮ光ファイバ２０２と実質的に同様の複数の光ファイバとを有することができる。簡潔にするために、光検出器７０６、（「レーザー光源」とも呼ばれる）光源７０２及び光ファイバケーブル７０４については、これらの類似性に照らしてここでは詳細に説明しない。

【0102】

実施形態では、光ファイバ給電システム７００を、それぞれが光－電気コンバータに接続された又はこのような光－電気コンバータを含む様々な負荷に電力を供給する光ファイバネットワーク内で使用することができ、又はこのような光ファイバネットワークに含めることができる。例えば、光ファイバネットワークは、工業用途では様々な機械及び設備で、或いは住宅用途又は商業用途では標準的な壁コンセントを使用して給電される様々な電子機器及びその他のデバイスで終端することができる。このようなネットワークの一例は、図１３に示す光パワー分配システム８００とすることができる。

【0103】

いくつかの実施形態では、光ファイバケーブル７０４を、それぞれの光ファイバカプラ又はコネクタ７１２及び７１４と、光ファイバスプライス７１６及び７１７（例えば、機械的スプライス、融着スプライス、又は他のいずれかの好適なタイプのスプライシングデバイス）とを介して光源７０２及び／又は光検出器７０６に結合することができる。例えば、図１２に示すように、ケーブル７０４の第１の端部７０８は、光ファイバケーブル７０４と同様の第２の光ファイバケーブル７１３を介して第１のコネクタ７１２に接続できる第１のスプライス７１６に結合することができる。第１のコネクタ７１２は光源７０２にも結合されて、光源７０２から光ファイバケーブル７１３及び／又は７０４に光エネルギー又は光パワーを受け渡し又は伝送するように構成される。同様に、ケーブル７０４の第２の端部７１０は、光ファイバケーブル７０４と同様の第３の光ファイバケーブル７１５を介して第２のコネクタ７１４に接続できる第２のスプライス７１７に結合することができる。第２のコネクタ７１４は光検出器７０６にも結合されて、光ファイバケーブル７１５及び／又は７０４を介して受け取られた光パワーを光検出器７０６に受け渡すように構成される。理解されるように、光ファイバ給電システム７００を介して電力を供給するためにより多くの光ファイバケーブルが互いに接合されている場合には、さらなるスプライス７１６を含めることもできる。

【0104】

図１２に示すように、光源７０２は、（本明細書では電気－光（「Ｅ－Ｏ」）変換ユニットとも呼ぶ）送信ユニット７１８に含まれて、（図１の光源１０２と同様に）光ファイバケーブル７０４を介した伝送のために電気エネルギーを光エネルギー（例えば、高出力レーザーエネルギー）に変換するように構成される。実施形態では、電気エネルギーが、送信ユニット７１８に結合された外部電源（例えば、ＤＣ電源、ＡＣ電源など）から受け取られる電力である。送信ユニット７１８は、電源（又はその他の電力入力）から受け取られた電力信号を使用して光源７０２（例えば、レーザーダイオード）の動作を駆動する、電源と光源７０２との間に結合されたドライバ７２０（例えば、レーザーダイオードドライバ）も含む。いくつかの実施形態では、送信ユニット７１８を、送信ユニット７１８と外部電源との間の仲介装置としての役割を果たす外部制御デバイス（例えば、図１３に示す電力制御ユニット８３６）に結合することができる。このような事例では、外部制御デバイスが、送信ユニット７１８に供給されている電力の量を管理するとともに、例えば図１４の方法９００に従ってユニット７１８の他の動作面を制御することができる。

【0105】

図１２に示すように、光検出器７０６は（本明細書では光－電気（「Ｏ－Ｅ」）変換ユニットとも呼ぶ）受信ユニット７２２に含まれて、光ファイバケーブル７０４を介して受け取られた光エネルギー（又はパワー）を電気エネルギー（又は電力）に変換するように構成される。実施形態では、（例えば、図１３に示すように）この電気エネルギーが、受信ユニット７２２に結合された１又は２以上の電気負荷への給電に使用される。

【0106】

実施形態では、受信ユニット７２２が、送信ユニット７１８との間に結合された同じ光ファイバケーブル７０４を介して送信ユニット７１８に制御信号、ステータス信号、フィードバック信号及び／又はその他のデータ信号を送信するようにも構成される。このようなデータ信号に含まれる情報は、（例えば、図１３に関して説明するように）受信ユニット７２２に結合された１又は２以上の電気負荷から、又は複数の電気負荷に結合された制御ユニット（図示せず）から受け取ることができる。このような実施形態では、光ファイバケーブル７０４が、ケーブル７０４全体を介した、或いはケーブル７０４に含まれる個々のファイバのうちの１つ又は２つ以上を介した双方向光信号送信を可能にする１又は２以上の光サーキュレータ（図示せず）を含むことができ、又はこのような光サーキュレータに結合することができる。

【0107】

図示のように、受信ユニット７２２は、受け取った情報に基づいて１又は２以上のデジタルデータ信号を生成するように構成された第１のプロセッサ７２４（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は同様のもの）をさらに含むことができる。受信ユニット７２２は、第１のプロセッサ７２４及び光ファイバケーブル７０４に結合された光送信機７２６を含むこともできる。光送信機７２６は、デジタルデータ信号を、光データ信号又は光ファイバケーブル７０４を介して送信できる他の信号に変換するように構成することができる。光送信機７２６は、送信ユニット７１８への送信のために光データ信号を光ファイバケーブル７０４に供給するようにさらに構成することができる。光送信機７２６は、レーザーダイオード（又はダイオードレーザー）、又は光ファイバケーブル７０４を介して光データ信号を送信できる他のいずれかの光学デバイスであることができる。いくつかの実施形態では、光送信機７２６が、光検出器７０６のフォトダイオードパッケージに含まれるレーザーダイオードである。

【0108】

同様に、送信ユニット７１８は、光ファイバケーブル７０４及び同様に送信ユニット７１８に含まれる第２のプロセッサ７３０（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は同様のもの）に結合された光受信機７２８をさらに含むことができる。光受信機７２８は、光ファイバケーブル７０４を介して送信された光データ信号を受け取り、受け取った信号を再びデジタル形態に変換するように構成することができる。光受信機７２８は、レーザーダイオード７０２の光キャビティを光データ信号についてモニタすることができるフォトダイオード又はその他の光学デバイスであることができる。いくつかの実施形態では、光受信機７２８が、光源７０２のレーザーダイオードパッケージに組み込まれたモニタダイオードである。光受信機７２８は、例えば図１３に関して説明するような処理のために第２のプロセッサ７３０にデジタルデータ信号を供給することができる。実施形態では、第２のプロセッサ７３０が、光データ信号から抽出されたデータを、例えば（例えば、図１３に示すような）外部電源のコントローラ又は制御ユニットなどの外部デバイスに供給することができる。

【0109】

次に、図１３に、実施形態による、（例えば、図４に示すような）本明細書で説明する光ファイバケーブルを、高出力レーザーエネルギーの形態の光パワーを複数の位置又は負荷に伝送する伝送線として使用する例示的な光パワー分配システム８００を示す。光パワー分配システム８００は、例えば航空機内、自動車内又は住居内を含むいずれかの工業、商業、住宅又は個人環境において、長距離にわたって（例えば、大陸間、国家間、都市間などで）、及び／又は配電にリスクを伴う恐れがある高度に不安定なエリアで電力を分配するために使用することができる。

【0110】

実施形態では、光パワー分配システム８００が、それぞれが図１２に示す光ファイバ給電システム７００と実質的に同様のものであるｎ個の光ファイバ給電システム８０１を含むことができる。例えば、図１３に示すように、システム８００は、複数の電気－光（「Ｅ－Ｏ」）変換ユニット８１８と、複数の光－電気（「Ｏ－Ｅ」）変換ユニット８２０と、複数の光ファイバケーブル８０４とを含むことができ、各Ｅ－Ｏユニット８１８は図１２の送信ユニット７１８と実質的に同様のものであり、各Ｏ－Ｅユニット８２２は図１２の受信ユニット７２２と実質的に同様のものであり、各光ファイバケーブル８０４は図１２の光ファイバケーブル７０４と実質的に同様のものである。さらに、各Ｅ－Ｏユニット８１８は、対応する光ファイバケーブル８０４を介してＯ－Ｅユニット８２２のそれぞれのＯ－Ｅユニット８２２に結合することができ、光ファイバ給電システム７００の場合と同様にこのケーブル８０４を介してそれぞれのＯ－Ｅユニット８２２に光パワー（「ＯＰＰ」）を送信するように構成することができる。簡潔にするために、Ｅ－Ｏユニット８１８、Ｏ－Ｅユニット８２２及び光ファイバケーブル８０４については図１２との類似性を考慮してここでは詳細に説明しない。

【0111】

図１３に示すように、各光ファイバ給電システム８０１は、複数の電気負荷８３２のそれぞれの電気負荷８３２及び共通電源８３４に結合することができる。また、複数のＥ－Ｏユニット８１８の各々は、電源８３４に電気的に接続された電力制御ユニット８３６（又は電力コントローラ）に結合することができる。電源８３４は、電気負荷８３２を支援できるほど十分な電力を生成できるいずれかのタイプの電源（例えば、ＤＣ又はＡＣ）又は他のいずれかのデバイスであることができる。（「マスター電力制御ユニット」とも呼ばれる）電力制御ユニット８３６は、電源８３４によって生成された電力のＥ－Ｏユニット８１８への分配又は送信を管理し、本明細書で説明するような電力分配システム８００の他の様々な態様を制御することができる。図１３には、電力を生成する単一の電源８３４と、これに結合された単一の電力制御ユニット８３６とを示しているが、他の実施形態では、システム８００が、複数のＥ－Ｏユニット８１８に結合された複数の電源及び／又は複数の制御ユニットを含むこともできる。

【0112】

実施形態によれば、電力制御ユニット８３６は、電源８３４の（例えば、オン又はオフ、生成される電力量の増加又は減少などの）動作を制御し、及び／又は各Ｅ－Ｏユニット８１８の（例えば、オン又はオフなどの）動作を制御し、及び／又は個々のＥ－Ｏユニット８１８への電力分配を管理し、及び／又は電力分配システム８００の他の態様を制御するように構成することができる。いくつかの事例では、電力制御ユニット８３６が、生成された電力を全てのＥ－Ｏユニット８１８間で均等に分配することによって電力分配を管理する。他の事例では、電力制御ユニット８３６が、Ｅ－Ｏユニット８１８間における生成された電力の分配を、各Ｅ－Ｏユニット８１８に結合された電気負荷８３２に基づいて最適化するように構成される。

【0113】

例えば、電力制御ユニット８３６は、所与のＯ－Ｅユニット８２２に分配される光パワーを、対応する電気負荷８３２（すなわち、Ｏ－Ｅユニット８２２に電気的に接続された負荷８３２）の電力定格又は電力要件、或いは負荷８３２から受け取られたその他のステータス情報に従って調整又は制御することができる。このような事例では、電力制御ユニット８３６が、電気負荷８３２によって提供されるデータに基づいて各電気負荷８３２の電力要件を決定し、これに従って各対応するＥ－Ｏユニット８１８によって出力される光パワーの１又は２以上の特性を、対応する電気負荷８３２において最終的に受け取られる電力が負荷８３２の電力要件に一致又は適合するように制御する。

【0114】

電気負荷８３２は、例えば住居又は建造物、電子デバイス、発電所、車両及びその他を含む、電力を必要とするいずれかのタイプのデバイス又はシステムであることができる。各電気負荷８３２は、有線接続（例えば、電気ケーブル又は同様のもの）又は無線接続（例えば、無線送電システム）を使用してそれぞれのＯ－Ｅユニット８２２に電気的に結合することができる。実施形態では、各電気負荷８３２を、例えば同じ有線又は無線接続、或いはデータ送信のための別のリンク又は接続を使用して、この負荷８３２に接続されたＯ－Ｅユニット８２２にデータを送信するように構成することができる。データは、電力供給の管理に関するステータス情報、接続情報、電力要件情報、及び／又は他のいずれかの情報を含むことができる。ステータス情報は、例えば電気負荷８３２の力率（又は皮相電力に対する有効電力の比率）、負荷８３２のエネルギー効率を示す電力利用率又はその他の測定値、及び負荷８３２の動作又は状態に関する他のいずれかの情報を含むことができる。接続情報は、例えば負荷８３２がＯ－Ｅユニット８２２に接続されている旨及び／又はＯ－Ｅユニット８２２から電力を受け取っている旨の接続バリデータ（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｉｄａｔｏｒ）又はその他の指示、並びに負荷８３２とＯ－Ｅユニット８２２との間の電気的接続に関する他の情報を含むことができる。電力要件情報は、例えば電気負荷８３２の電力定格、或いは負荷８３２を動作させ又は別様に支援するのに必要な電力量、及び負荷８３２の電力関連ニーズに関する他の情報を含むことができる。

【0115】

図１２をさらに参照すると、Ｏ－Ｅユニット８２２は、電気負荷８３２によって提供されたデータを受け取り、ユニット８２２に含まれる個々のプロセッサ（例えば、図１２のプロセッサ７２４）又はその他のコンピュータデバイスを使用して、受け取ったデータを処理するように構成することができる。Ｏ－Ｅプロセッサは、受け取ったデータに基づいてデータ信号（又はデジタルデータ信号）を生成し、Ｅ－Ｏユニット８１８にデータを送信する光送信機（例えば、図１２の光送信機７２６）にデータ信号を供給するようにさらに構成することができる。図１２に関して説明したように、光送信機は、デジタルデータ信号を、図１３に示すような光ファイバケーブル８０４を介した送信に適した（本明細書では光ステータス信号（「ＯＳＳ」）とも呼ぶ）光データ信号に変換することができる。

【0116】

実施形態では、電力制御ユニット８３６を、Ｅ－Ｏユニット８１８から受け取られた各データ信号（「ＯＳＳ」）を解析して、各電気負荷８３２に供給される光パワーがこの負荷８３２の電力要件を満たしているかどうかを判定し、或いはシステム８００のいずれかの電力又は負荷制限ニーズ（ｐｏｗｅｒ ｏｒ ｌｏａｄ ｓｈｅｄｄｉｎｇ ｎｅｅｄｓ）を識別するように構成することができる。例えば、所与の電気負荷８３２が現在供給されている光パワー（「ＯＰＰ」）よりも多くの光パワーを必要とする場合、電力制御ユニット８３６は、対応するＯ－Ｅユニット８２２に光パワーを伝送するために使用されている光ファイバケーブル８０４内の光ファイバの数を増やすことによってこのＯ－Ｅユニット８２２にさらなる光パワーを供給できるかどうかを判定することができる。これに加えて又は代えて、電力制御ユニット８３６は、負荷８３２が利用できる総電力量を増やすために、電源８３４が対応するＥ－Ｏユニット８１８にさらに多くの生成された電力を供給できるかどうかを判定することもできる。他の事例では、電力制御ユニット８３６が、負荷８３２に供給される電力量を増やすために、Ｅ－Ｏユニット８１８の他の特性及び／又はＥ－Ｏユニット８１８から伝送される光パワーを制御又は調整することができる。いずれの場合にも、さらなる電力が利用可能である場合、電力制御ユニット８３６は、必要に応じて各電気負荷８３２に確実にさらなる電力が供給されるようにＥ－Ｏユニット８１８及び／又は電源８３４を制御することができる。

【0117】

例えば、光ファイバケーブル８０４の全ての光ファイバが既に使用中であり、電源８３４が既に最大容量で動作しているためさらなる電力が利用可能でない場合、電力制御ユニット８３６は、電源８３４が所与の電気負荷８３２の電力要件に対応できないと判定し、この結果、対応するＥ－Ｏユニット８１８とＯ－Ｅユニット８２２との間の光リンクを終了させることができる。例えば、電力制御ユニット８３６は、対応するＥ－Ｏユニット８１８に含まれる光源をオフにし、或いはＥ－Ｏユニット８１８に結合された光ファイバケーブル８０４を介した光パワーの伝送を停止することができる。

【0118】

いくつかの実施形態では、電力制御ユニット８３６を、負荷８３２が必要とする電力量が供給中の電力量よりも少ない場合にも、本明細書で説明する技術と同様の技術を使用するように構成することができる。例えば、電力制御ユニット８３６は、使用されている光ファイバの数を減少させ、電源８３４によってＥ－Ｏユニット８１８のレーザー光源に供給されている生成された電力の量を低減し、Ｅ－Ｏユニット８１８によって出力されている光パワーの量を低減し、及び／又はＥ－Ｏユニット８１８及び／又は光ファイバケーブル８０４の１又は２以上の他の特性を制御することができる。

【0119】

従って、システム８００は、各負荷８３２の電力要件を適合させることによって送電網の非効率性を回避するが、本明細書で図１４の方法９００に関してさらに説明するような電力制限技術も使用して電荷蓄積を防ぎ、Ｏ－Ｅ／Ｅ－Ｏインフラの効率的利用を確実にするように構成することができる。

【0120】

電力制御ユニット８３６は、例えば処理デバイス（又はプロセッサ）及びメモリデバイスなどの、本明細書で説明する動作を実行する１又は２以上の適切なハードウェアデバイスを含むことができる。プロセッサは、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、（マイクロチップ又はチップセットの形態の）半導体ベースのマイクロプロセッサ又は別のタイプのマイクロプロセッサなどの、メモリデバイスから検索されたソフトウェア命令を実行するいずれかの適切なハードウェアデバイスであることができる。

【0121】

メモリデバイスは、例えば揮発性記憶素子（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどのＲＡＭ））、不揮発性記憶素子（例えば、ＲＯＭ、ハードドライブ、テープ及びＣＤ－ＲＯＭなど）、又はこれらのいずれかの組み合わせなどの、ソフトウェア命令を記憶するのに適したいずれかの適切なメモリデバイスであることができる。さらに、メモリデバイスは、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光学記憶媒体及び／又はその他のタイプの記憶媒体を組み込むことができる。いくつかの実施形態では、メモリが、本明細書で説明して図１４に示す方法のうちの１つ又は２つ以上の全部又は一部を実装する非一時的コンピュータ可読媒体を含む。メモリは、例えばプロセッサが本明細書に開示する原理（例えば、プロセス９００）を実行するために実行できる１又は２以上のソフトウェアアプリケーションなどの、実行すべき命令セットを含む１又は２以上の実行可能コンピュータプログラム又はソフトウェアモジュールを記憶することができる。実行可能プログラムは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせで実行することができる。

【0122】

図１４に、実施形態による、レーザー光源を有する送信ユニットと、光検出器を有する受信ユニットと、これらのユニット間に結合された光ファイバケーブルとを含む光ファイバ給電システムにおける例示的な電力供給管理プロセス又は方法９００を示す。いくつかの実施形態では、光ファイバ給電システムが、例えば図１２に示す光ファイバ給電システム７００などの、本明細書で説明する光ファイバ給電システムのうちのいずれかと実質的に同様のものであることができる。いくつかの実施形態では、光ファイバ給電システムが、例えば図１３に示す光パワー分配システム８００などの光パワー分配システムであることができ、或いは（例えば、図１３の光ファイバ給電システム８０１と同様の）より大規模な光パワー分配システムの一部を成すことができる。

【0123】

方法９００は、光ファイバ給電システムの１又は２以上の電子デバイス又はコンポーネントが単独で実行することも、或いは１又は２以上の他の電子デバイスと組み合わせて実行することもできる。これらのデバイスは、例えば図１３に示す電力制御ユニット８３６、図１２に示す送信ユニット７１８、及び／又は図１２に示す受信ユニット７２２を含むことができる。方法９００の機能は、デバイスのメモリに記憶されたソフトウェアアプリケーションを実行するデバイスのプロセッサ（例えば、電力制御ユニット８３６のプロセッサ及び／又は図１２のプロセッサ７２４及び７３０）によって少なくとも部分的に実施することができる。いくつかの実施形態では、アプリケーションが、デバイスのプロセッサが実行できる、非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラムであることができる。（単複の）電子デバイスは、方法９００の動作をさらに実行するために、１又は２以上の内部デバイス（例えば、送信ユニットのレーザー光源７０２及び光受信機７２８、受信ユニット７２２の光検出器７０６及び光送信機７２６など）を採用するだけでなく、例えば外部電源（例えば、図１３の電源８３４）及び外部電気負荷（例えば、図１３の電気負荷８３２）などの、電子デバイスに結合された１又は２以上の外部デバイス又はコンポーネントと相互作用又は連動することもできる。いくつかの実施形態では、光パワー分配システム８００に含まれる各光ファイバ給電システム８０１における電力供給を管理するために、方法９００を電力制御ユニット８３６が実行することができる。

【0124】

図１４に示すように、方法９０２は、光ファイバケーブルに含まれる第１の数のｎ本の光ファイバを使用して送信ユニットから受信ユニットに高出力レーザーエネルギーを伝送することを含むステップ９０２から開始することができる。実施形態では、光ファイバケーブルが、それぞれが光ファイバケーブルの長さに延びて熱フィラーによって取り囲まれた複数の光ファイバを含む。例えば、光ファイバケーブルは、図４に示す光ファイバケーブル２００と実質的に同様のものであることができ、約１ギガワットの電力を有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失で約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって伝送できる光ファイバ２０２又は他のいずれかの光ファイバケーブルで構成することができる。このような実施形態では、送信ユニットが、光ファイバケーブル内の全部の、一部の、又は他のいずれかの数の光ファイバを使用して受信ユニットに光パワーを伝送することができる。いくつかの実施形態では、送信ユニットが、予め設定された値（例えば、１つのファイバ、ファイバの５０％など）に基づいて選択された第１の数の光ファイバを最初に使用するように構成される。他の実施形態では、システムのユーザ又はオペレータが光ファイバの第１の数を選択することができる。

【0125】

方法９００のステップ９０４は、高出力レーザーエネルギーの伝送に使用される光ファイバケーブルと同じ光ファイバケーブルを使用して受信ユニットから送信ユニットに送信された、受信ユニットに結合された電気負荷の電力要件に関する情報を含むデータ信号をプロセッサにおいて受け取ることを含む。電力要件情報は、例えば電気負荷の電力定格、又は電気負荷を動作させるのに必要な電力量を示す他のものを含むことができる。いくつかの実施形態では、データ信号が、例えば電気負荷への電力供給を裏付ける接続情報、電気負荷の力率又は電力利用率を示すステータス情報、或いは負荷によって使用されている又は負荷において受け取られている電力量を示す他のもの、電気負荷及び／又は受信ユニットからのメッセージを含むフィードバック情報、及び／又は本明細書で説明するその他の情報などの追加情報を含むこともできる。

【0126】

実施形態によれば、データ信号は、受信ユニットに含まれる光送信機（例えば、図１２の光送信機７２６）によって生成されて光ファイバケーブルを介して送信される光データ信号である。このような実施形態では、ステップ９０４が、送信ユニットに含まれる光受信機（例えば、図１２の光受信機７２８）において光データ信号を受け取ることをさらに含む。ステップ９０６において、例えば光受信機（例えば、モニタダイオード）を使用して光データ信号をデジタルデータ信号に変換してプロセッサに供給する。

【0127】

実施形態では、方法９００が、プロセッサを使用してデータ信号を解析し、この解析に基づいて、送信ユニットによって出力される高出力レーザーエネルギーを制御することをさらに含む。例えば、データ信号が電気負荷の電力要件情報を含む場合、方法９００は、送信ユニットによって出力される高出力レーザーエネルギーを電気負荷の電力要件に基づいて制御することを含む。様々な実施形態では、方法９００が、高出力レーザーエネルギー出力を制御するために、送信ユニット及び／又は光ファイバケーブルの１又は２以上の特性を調整又は制御することを含む。

【0128】

具体的には、データ信号の解析は、ステップ９０８において、データ信号に含まれる電力要件情報を識別し、データ信号に含まれる電力要件が閾値電力量を超えているかどうかを判定することを含むことができる。いくつかの実施形態では、閾値電力量が、例えば外部電源が生成できる最大電力量、又は外部電源の他の閾値などの、送信ユニットに結合された外部電源（例えば、図１３の電源８３４）に関連するものであることができる。他の実施形態では、閾値電力量が、例えばレーザーが出力できる最大光パワー量、光源の他の閾値などの、送信ユニットの光源（例えば、レーザー光源）に関連するものであることができる。さらに他の実施形態では、閾値電力量が、例えばケーブルがその長さ全体にわたって搬送できる最大電力量、又は光ファイバケーブルの他の閾値など、光ファイバケーブルに関連するものであることができる。光ファイバ給電システムに関連する他の閾値量も想定される。

【0129】

ステップ９０８における判定が肯定的なものであり、すなわち電気負荷の電力要件が閾値電力量を超えている場合、方法９００は、送信ユニットからの高出力レーザーエネルギーの送信を中断させることによって、送信ユニットによって送信される高出力レーザーエネルギー出力を制御することを含むステップ９１０に進む。すなわち、光ファイバ給電システムは、電気負荷の動作に必要な電力が利用可能な電力量よりも大きい場合、光源の動作を中断させ、又は光ファイバケーブルを介した光パワーの供給を別様に停止する。

【0130】

ステップ９０８における判定が否定である場合、すなわち電力要件が閾値を超えていない場合、方法９００は、送信ユニットが出力している又は受信ユニットが受け取っている高出力レーザーエネルギーが電気負荷の電力要件を満たしているかどうかを判定することを含むステップ９１２に進む。例えば、プロセッサは、受信ユニットによって検出された光パワーの量を電気負荷の動作に必要な電力量と比較して、受信側にギャップ又は不足があるかどうかを判定することができる。ステップ９１２における判定が肯定的なものであり、すなわち電気負荷の電力要件が満たされている場合、方法９００は終了することができる。

【0131】

一方で、ステップ９１２における判定が否定である場合、すなわち受け取られたレーザーエネルギーが電力要件を満たしていない場合、方法９００は、送信ユニットによって出力される高出力レーザーエネルギーを電力要件が満たされるように制御又は調整し、或いは対応する電気負荷のニーズを満たすように別様にレーザー出力を調整することを含むことができる。送信ユニットのレーザーエネルギー出力を調整する正確な方法は、例えば電気負荷の電力要件、光ファイバケーブルに含まれる総光ファイバ数、レーザー光源の電力特性、及び各ファイバの最大電力容量を含む様々な因子に応じて異なる。

【0132】

いくつかの実施形態では、ステップ９１４において、光ファイバケーブルを介して伝送されている光パワー（ＯＰＰ）の形態を制御するように、送信ユニットからのレーザーエネルギーの伝送に使用される光ファイバの数を電気負荷の電力要件に基づいて調整することによって、上記調整を達成することができる。例えば、いくつかの事例では、送信ユニットが、最初にレーザーエネルギーの送信に使用された光ファイバの第１の数を、第１の数よりも多い光ファイバの第２の数に増加させることができる。他の事例では、送信ユニットが、受信側に伝送されている光パワーの量を低減するために、使用されている光ファイバの数を第１の数よりも少ない第３の数に減少させることができる。従って、ステップ９１４は、プロセッサを使用して、電気負荷の電力要件を満たすのに必要な光ファイバの数を決定すること、及び受信ユニットへの光パワー伝送に決定された光ファイバの数を使用するように送信ユニット（又は送信ユニットに含まれるレーザー光源）に命令することをさらに含むことができる。

【0133】

いくつかの事例では、ステップ９１６におけるレーザーエネルギー出力の調整を、光ファイバの数だけでなく、各光ファイバを介して送信されるパワーの量も調整することによって達成することができる。一例として、最初は第１の数のファイバ内の各光ファイバをファイバの最大パワー容量（例えば、約１０キロワット（ｋＷ））の約７５％で動作させることができる。さらに多くの電力が必要な場合には、これらのファイバのうちの１つ又は２つ以上をさらに高い容量（例えば、８０％）で動作させ、或いは電力要件を満たすのに必要な容量までに限ってさらなるファイバを使用することができる。同様に、少ない電力しか必要ない場合には、１又は２以上のファイバを介して伝送される光パワーの量を制御又は減少させることによって総電力出力を低減することができる。

【0134】

いくつかの事例では、ステップ９１６におけるレーザーエネルギー出力又は光パワーの形態の調整を、レーザー光源によって出力される電力の量を電気負荷の電力要件に従って調整することによって達成することができる。例えば、受信ユニットに伝送される光パワーの量を増加させるために、レーザー光源の電力設定又は送信ユニット全体の光パワー変換設定を第１の設定から第２の設定に増加させ又は調整することができる。別の例として、レーザー光源が複数のレーザーダイオードで構成されたダイオードアレイである実施形態では、光パワーを出力するために使用されているレーザーダイオードの数を制御することによってレーザー光源のレーザーエネルギー出力を調整することができる。例えば、送信ユニットを、電気負荷の電力要件を満たすのに必要な電力の量に応じてアレイ内のレーザーダイオードのうちの１つ又は２つ以上をオン又はオフにするように構成することができる。

【0135】

いくつかの事例では、ステップ９１４及び９１６の組み合わせを使用して電気負荷の電力要件を満たすことができる。例えば、光ファイバケーブル内の全ての光ファイバを使用しても電気負荷の電力要件が満たされない場合には、レーザー光源によって出力される光パワーの量を各ファイバの最大パワー容量まで増加させることもできる。いくつかの事例では、レーザー光源によって出力される光パワーの量を増加させるとともに、レーザーエネルギーの送信に使用される光ファイバの数を第１のファイバ数から光ファイバケーブルに含まれる総光ファイバ数に等しい第２のファイバ数に増加させることにより、送信ユニットによって出力される高出力レーザーエネルギーが電気負荷の電力要件に基づいて制御又は調整される。

【0136】

いくつかの実施形態では、例えば（例えば、日中の）ピーク負荷要求又は光ファイバ給電システムの他の一時的ニーズを満たすために、送信ユニットによって出力されるレーザーエネルギーを一時的に又は設定期間のみにわたって調整することができる。例えば、ステップ９１４は、使用される光ファイバの数を第１の時点（）に第１の数から第２の数まで増加させ、第２の時点に又は設定期間の経過後に光ファイバの数を再び第１の数に減少させることをさらに含むことができる。同様に、ステップ９１６は、レーザー光源によって出力されている光パワーの量を第１の時点で第１の設定から第２の設定に増加させ、レーザー光源によって出力されている光パワーの量を減少させるために第２の時点で又は一定期間の経過後に再び第１の設定に戻すことをさらに含むことができる。理解されるように、光ファイバケーブルを介して伝送されている光パワーの形態を一時的に調整する他の技術を使用することもできる。

【0137】

図１５に、実施形態による、医療用途での使用に適するように構成された例示的な光ファイバ給電システム１０００を示す。いくつかの実施形態では、光ファイバ給電システム１０００を、大規模な手術を伴わずに人体内の腫瘍又はその他の望ましくない物体を除去又は切除するために使用することができる。一例として、光ファイバ給電システム１００は、レーザー誘起温熱療法、特定の腫瘍（例えば、原発性及び続発性悪性肺腫瘍及び同様のもの）の経皮的レーザーアブレーション、並びにその他の適切な医療処置（例えば、尿管結石除去など）に使用することができる。光ファイバ給電システム１０００は、本明細書で説明する他の光ファイバ給電システムと同様に、たとえ受信側、又はこの事例では実行中の特定の医療処置のニーズが処置全体を通じて変化する場合でも、これらのニーズに従ってそのレーザーエネルギー出力を調整することができる。例えば、システム１０００は、患者の体内の望ましくない物体を切除又は排除するために使用される場合、レーザー治療に反応して物体のサイズ及び／又は形状が変化するにつれてレーザーエネルギー出力の１又は２以上の特性を調整するように構成することができる。この結果、光ファイバ給電システム１０００は、既存のレーザー誘起温熱療法などよりも効率的かつ正確なアブレーション法を提供することができる。

【0138】

図１５に示すように、システム１０００は、図３に示す光源１０２と同様の、超高出力レーザーエネルギーを放出する光源１００２（又はレーザー光源）を含む。システム１０００は、第１の端部がレーザー光源１００２に結合された少なくとも１つの光ファイバ１００４をさらに含む。アブレーション手順中には、除去又は切除すべき物体１００８に隣接する患者１００６の体部に少なくとも１つの光ファイバ１００４の第２の端部を挿入することができる。光ファイバ１００４は、レーザー光源１００２から物体１００８に向けて高出力レーザーエネルギーを導く伝送線としての役割を果たすことができる。処置が完了すると、光ファイバ１００４の全部又は一部を患者の身体から取り出して廃棄することができる。

【0139】

一般に、光ファイバ１００４を介して放出されるレーザーエネルギーは、特定の物体１００８のアブレーションを達成するように調整又は最適化することができる。例えば、レーザー光源１００２によって出力される高出力レーザーエネルギーは、切除すべき物体１０４２に応じて約２～３マイクロメートル（μｍ）の波長又はその他の適切な波長を有するように構成することができる。例えば、この波長は、腫瘍アブレーションでは２．１μｍに、尿管結石のアブレーションでは２．０μｍに設定することができる。いくつかの実施形態では、レーザー光源１００２を、医療処置及び／又は物体１００８のタイプに応じた特定のレートでレーザーエネルギーのパルスを放出するように構成することができる。例えば、レーザー光源１００２は、尿管結石の粉砕時には５０ヘルツ（Ｈｚ）の繰り返し率でレーザーエネルギーのパルスを送信するように構成することができる。また、レーザー光源１００２は、特定の医療用途に応じて特定量のパワー（例えば、１パルス当たり約１ジュール（Ｊ）のパルス出力）を有する光エネルギーのパルスを送信するように構成することができる。

【0140】

実施形態では、物体１００８の特定のタイプだけでなくアブレーションが行われるにつれて変化する物体１００８の物理的構造にも従って高出力レーザーエネルギーを調整するために、アブレーション手順中にレーザーエネルギー出力が調整される。例えば、物体１００８のサイズが小さくなるにつれて、及び／又は物体１００８が複数の小片に分裂するにつれて、物体１００８に向けられているレーザーエネルギーの強度を低減することができる。実施形態では、このような調整を、例えばレーザー光源１００２によって出力されるレーザーエネルギーの出力レベルなどの、レーザーエネルギー出力の１又は２以上の特徴又は特性を制御することによって達成することができる。いくつかの事例では、このような調整を、最初に処置の開始前に、例えば物体１００８の初期サイズ及び／又は初期形状に関する情報に基づいて行い、処置中に物体１００８又はその残り部分に関するステータス情報又はフィードバック情報に基づいて行い続けることができる。

【0141】

この目的のために、光ファイバ給電システム１０００は、患者１００６の体内の第１の光ファイバ１００４と同じ位置又はその付近に（すなわち、物体１００８に隣接して）配置された遠位端を有する第２の光ファイバ１０１２に結合された分光計１０１０をさらに含む。第２の光ファイバ１０１２は、物体１００８の位置で検出された光エネルギーを分光計１０１０に戻すように構成することができる。実施形態では、第２の光ファイバ１０１２が、図４に示す光ファイバ２０２のうちの１つと実質的に同様のものであることができる。分光計１０１０は、戻り光（又は光パルス）の様々な特性を分析又は測定し、この分析に基づいて物体１００８又はその他の入射物体の状態を決定できる、近赤外（又は「ＮＴＲ」）分光計又はその他の光学分光デバイスであることができる。例えば、分光計１０１０は、最初のレーザーエネルギーの付与後に、戻り光の強度を測定し、戻りパルスのスペクトルシグネチャ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を分析して、レーザーエネルギー出力が物体１００８を完全に切除したか、それとも物体１００８の一部しか切除しなかったか、及び／又は物体１００８を複数の小片に分裂させてしまったかを判定することができる。分光計１０１０は、戻りパルスのシグネチャを分析して物体１００８の残りの断片のサイズを決定することもできる。いくつかの事例では、分光計１０１０が、各戻りパルスのシグネチャを識別してこれらのシグネチャを以前に取得された物体１００８のシグネチャ又はその他の先行情報と比較することによって戻り光を分析し、元々の物体１００８が残っている場合にはどれほど多くが残っているかを判定するように構成される。分光計１０１０は、組織形態及び吸収特性を含む戻りパルスのシグネチャをモニタして、アブレーション手順の有効性又は完全性を評価することもできる。理解されるように、分光計１０１０は、これらの判定を行うために、戻りパルスに含まれる異なる色の光及び戻りパルスのスペクトル構造を識別して分析することができる。

【0142】

光ファイバ給電システム１０００は、分光計１０１２によって決定されたステータス情報に基づいてレーザーエネルギー出力の少なくとも１つの特性を調整する制御ユニット１０１４をさらに含む。実施形態では、制御ユニット１０１４が、物体１００８に向けられたレーザーエネルギーの強度に影響を及ぼすことができる光ファイバ給電システム１０００の１又は２以上の特性を制御することができる。例えば、制御ユニット１０１４は、光源１００２から放出される光パワー又は光エネルギーの量を調整するように構成することができる。別の例として、制御ユニット１０１４は、物体１００８に入射するレーザーエネルギーパルスの形状を調整し、或いはレーザーエネルギーを患者１００６に向けて伝送するために使用される図１６に関して本明細書で説明するような光ファイバ１００４の１又は２以上の特性を別様に変化させ又はこのような特性に影響を及ぼすように構成することができる。

【0143】

図１５に示すように、いくつかの実施形態では、制御ユニット１０１４が、有線又は無線接続を介して分光計１０１２及びレーザー光源１００２の両方と通信するスタンドアローン型コンピュータデバイスである。他の実施形態では、制御ユニット１０１４が、分光計１０１２に含まれるマイクロコントローラ又は同様のものであることができ、この場合、分光計１０１２はレーザー光源１００２と通信することができる。理解されるように、それにもかかわらず、制御ユニット１０１４は、本明細書で説明する動作を実行する（例えば、図１２に示す受信ユニット７２２のものと同様の）プロセッサ及びメモリを含むことができる。

【0144】

さらに、図１６には、図１５の光ファイバ給電システム１０００に含まれる光ファイバ１００４の断面図を示す。実施形態では、光ファイバ１００４を、光ファイバ１００４を介して供給されているレーザーエネルギーのパルス形状及び／又はその他の特性の制御を可能にするように構成することができる。図示のように、光ファイバ１００４は、図４に示して本明細書で説明したファイバコア２１２と実質的に同様のものであることができるＺＢＬＡＮコア１０１６を含む。光ファイバ１００４は、ＺＢＬＡＮコア１０１６の周囲に配置されたクラッド１０１８をさらに含む。クラッド１０１８は、図４のクラッド２１４と同様にコア１０１６に融合又は接合することができる。光ファイバケーブル１００４は、ＺＢＬＡＮファイバコア１０１６及びクラッド１０１８を保護して隔離するように構成された保護コーティング１０２０をさらに含む。コーティング１０２０は、ポリビニルフルオリド（「ＰＶＦ」）又はその他の好適なポリマーで構成することができる。

【0145】

実施形態では、クラッド１０１８及びコーティング１０２０を、光ファイバ１００４のコア１０１６を通じて伝播するレーザーエネルギーの１又は２以上の特性の特定の制御又は調整を可能にするように構成することができる。例えば、クラッド１０１８は、物体１００８に向かうレーザーエネルギーの伝播を案内又は誘導するように構成された周期的構造を有することができる。コーティング１０２０は、例えば図１５の制御ユニット１０１４がクラッド１０１８に付与する電場などの電場によって刺激された時にサイズ又は形状が変化できる電気活性高分子であることができる。電場に反応してコーティング１０２０が膨張及び／又は収縮するにつれて、周期的構造のクラッド１０１８の周期も変化する。これに対応して、コア１０１６を通じて伝播するレーザーエネルギーのパルス形状及び各光パルスの振幅又は強度が変化し、従って光ファイバ１００４を通過できる光のタイプが制御される。実施形態では、制御ユニット１０１４を、物体１００８に入射するレーザーエネルギーのパルス形状及び強度レベルが必要に応じて又は物体１００８の現状（例えば、残りの断片の数及びサイズなど）に従って調整されるように、クラッド１０１８に特定の電場を付与するように構成することができる。

【0146】

いくつかの実施形態では、光ファイバ給電システム１０００に含まれる光源１００２のタイプを特定の医療処置に応じて変更又は修正することができる。例えば、尿管結石の粉砕には、このような外科的処置では標準的なＨｏ：ＹＡＧレーザーを使用することができる。

【0147】

いくつかの実施形態では、図６、図８及び図１４などの図におけるプロセス記述又はブロックが、プロセスにおいて特定の論理機能又は論理ステップを実装するための１又は２以上の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメント又は部分を表すことができる。当業者であれば理解するように、本明細書で説明した実施形態の範囲には、関与する機能に応じて実質的に同時に又は逆順で機能を実行することを含む、図示又は説明したものとは違う順序で機能を実行できる別のいずれかの実施が含まれる。

【0148】

上述した実施形態、とりわけいずれかの「好ましい」実施形態は、本発明の原理を明確に理解できるように示したものにすぎない可能な実施例であることを強調しておく。上述した（単複の）実施形態には、本明細書で説明した技術の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく多くの変更及び修正を行うことができる。本明細書では、このような修正は全て本開示の範囲に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されるように意図される。
本発明は、以下の態様を含む。
［１］
光ファイバケーブルであって、
第１の端部と第２の端部との間に延びる長さと、
中心冷却管と、
ファイバコアと前記ファイバコアの周囲に配置されたクラッドとをそれぞれが含む、前記冷却管の半径方向周囲に配置された複数の光ファイバと、
外側保護カバーと、
前記外側保護カバーと前記中心冷却管との間に配置されて前記光ファイバの各々を取り囲む内側熱フィラーと、
を備え、
前記中心冷却管、前記外側保護カバー、前記内側熱フィラー及び前記複数の光ファイバは、それぞれ前記ケーブルの前記長さに延びる、
光ファイバケーブル。
［２］
各光ファイバは、ＺｒＦ ₄ －ＢａＦ ₂ －ＬａＦ ₃ －ＡｌＦ ₃ －ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［３］
前記熱フィラーはアクリルで構成される、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［４］
前記冷却管は、前記ケーブルの温度を閾値温度未満に保つように構成された冷却物質を含む、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［５］
前記冷却物質は空気である、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［６］
各ファイバコアは、約３００マイクロメートル（μｍ）～約５００μｍの範囲から選択された半径を有する、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［７］
前記ケーブルは、約１ギガワットのパワーを有するレーザーエネルギーを約０．１デシベル（ｄＢ）の損失で約１０００キロメートル（ｋｍ）の距離にわたって送信することができる、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［８］
前記レーザーエネルギーは、約２．１μｍの波長を有する、
［７］に記載の光ファイバケーブル。
［９］
前記長さは少なくとも約５０ｋｍである、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［１０］
前記複数の光ファイバは、約８０００本の光ファイバを含む、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［１１］
前記クラッドは、前記ファイバコア内に光を閉じ込めるように構成される、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［１２］
前記クラッドは、前記ファイバコアよりも低い屈折率を有するフッ化物ガラス材料で形成される、
［１１］に記載の光ファイバケーブル。
［１３］
各光ファイバは、前記ファイバコア内の欠陥の数を低減するように構成されたアニーリング法を使用して改良される、
［１］に記載の光ファイバケーブル。
［１４］
前記アニーリング法は、
前記光ファイバを、前記光ファイバの結晶化温度（Ｔ _x ）よりも高く前記光ファイバの溶融温度（Ｔ _m ）よりも低い第１の温度に加熱するステップと、
前記光ファイバが前記第１の温度にある間に前記光ファイバを第１の位置から第２の位置に第１の加速度で移動させるステップと、
前記光ファイバを、前記光ファイバの前記結晶化温度よりも低くガラス転移温度（Ｔ _g ）よりも高い第２の温度に、前記光ファイバに関連する臨界冷却速度で冷却するステップと、
を含む、［１３］に記載の光ファイバケーブル。
［１５］
前記第１の加速度は重力加速度である、
［１４］に記載の光ファイバケーブル。
［１６］
前記ガラス転移温度は約２６０℃であり、前記結晶化温度は約３５２℃であり、前記溶融温度は約４５０℃である、
［１４］に記載の光ファイバケーブル。
［１７］
ファイバコアと、前記ファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバ内の欠陥を除去するシステムであって、
前記光ファイバの所与のセグメントを前記光ファイバの結晶化温度（Ｔ _x ）よりも高く前記光ファイバの溶融温度（Ｔ _m ）よりも低い第１の温度に内部で加熱するように構成された加熱チャンバを含むアニーリングユニットと、
自由落下運動を使用して前記アニーリングユニットを高所から低所に移動させるように構成されるとともに、前記自由落下運動の第１の期間中に前記光ファイバのセグメントの前記第１の温度を維持するようにさらに構成された加熱チャンバと、
を備え、
前記アニーリングユニットは、第２の期間中に、前記光ファイバのセグメントを前記光ファイバの前記結晶化温度（Ｔ _x ）よりも低くガラス転移温度（Ｔ _g ）よりも高い第２の温度に、前記光ファイバに関連する臨界冷却速度で冷却するように構成され、
前記第２の期間の終了後、前記アニーリングユニットは、前記光ファイバの後続のセグメントを前記加熱チャンバ内に移行させるようにさらに構成され、前記ハウジングは、前記アニーリングユニットを前記低所から前記高所に移動させるようにさらに構成される、
システム。
［１８］
前記アニーリングユニットは、前記光ファイバを前記加熱チャンバ内に供給するように構成された第１のスプールと、前記加熱チャンバから出た前記光ファイバを受け取るように構成された第２のスプールとをさらに含む、
［１７］に記載のシステム。
［１９］
前記アニーリングユニットは、前記チャンバ前記所与のセグメントをから引き出して前記後続のセグメントを前記チャンバ内に引き込むために前記第２のスプールを第１の方向に回転させるように構成された１又は２以上のプロセッサをさらに含む、
［１８］に記載のシステム。
［２０］
前記第２の期間は、前記自由落下運動中において前記第１の期間の終了後に開始する、
［１９］に記載のシステム。
［２１］
前記１又は２以上のプロセッサは、
前記光ファイバの所与のセグメントが冷却後にファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定し、
前記閾値が満たされていない場合、前記所与のセグメントをさらなる加熱のために前記加熱チャンバに戻すために、前記第２のスプールを前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させる、
ようにさらに構成される、［１９］に記載のシステム。
［２２］
前記光ファイバは、ＺｒＦ ₄ －ＢａＦ ₂ －ＬａＦ ₃ －ＡｌＦ ₃ －ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
［１７］に記載のシステム。
［２３］
前記光ファイバの各セグメントは少なくとも約１０メートルの実質的に均一な長さを有し、前記高所と前記低所との間の距離は少なくとも約４４メートルであり、前記自由落下運動は約３秒にわたって続く、
［１７］に記載のシステム。
［２４］
前記臨界冷却速度は、毎秒約摂氏４０度（℃）である、
［１７］に記載のシステム。
［２５］
前記ガラス転移温度は約２６０℃であり、前記結晶化温度は約３５２℃であり、前記溶融温度は約４５０℃である、
［１７］に記載のシステム。
［２６］
１又は２以上のプロセッサを含むシステムのアニーリングユニット内に少なくとも部分的に配置された、ファイバコアと前記ファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する方法であって、
（ａ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの所与のセグメントを前記アニーリングユニットの加熱チャンバ内に配置するステップと、
（ｂ）前記加熱チャンバ及び前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記所与のセグメントを前記光ファイバの結晶化温度（Ｔ _x ）よりも高く前記光ファイバの溶融温度（Ｔ _m ）よりも低い第１の温度に加熱するステップと、
（ｃ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、自由落下運動を使用して前記アニーリングユニットを高所から低所に移動させるステップと、
（ｄ）前記自由落下運動中に、前記加熱チャンバ及び前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記所与のセグメントを第１の期間にわたって前記第１の温度に維持するステップと、
（ｅ）第２の期間中に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記所与のセグメントを前記光ファイバの前記結晶化温度（Ｔ _x ）よりも低くガラス転移温度（Ｔ _g ）よりも高い第２の温度に、前記光ファイバの臨界冷却速度で冷却するステップと、
（ｆ）前記第２の期間後に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して前記アニーリングユニットを前記低所から前記高所に移動させるステップと、
（ｇ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの長さ全体が処理されるまで前記光ファイバの各後続のセグメントについてステップ（ａ）～（ｆ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
［２７］
前記所与のセグメントを冷却するステップは、前記臨界冷却速度に基づいて選択された速さで前記第１のセグメントを前記加熱チャンバから引き出すステップを含み、前記光ファイバの所与のセグメントは、前記加熱チャンバから出た時点で前記第２の温度に冷える、
［２６］に記載の方法。
［２８］
前記所与のセグメントが引き出されると、前記光ファイバの後続のセグメントが前記加熱チャンバに引き込まれる、
［２７］に記載の方法。
［２９］
ステップ（ｇ）の前に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの所与のセグメントがファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定するステップと、
前記閾値が満たされていない場合、前記所与のセグメントをさらなる加熱のために前記加熱チャンバに戻すために、前記１又は２以上のプロセッサを使用して前記第２のスプールを前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転させるステップと、
をさらに含む［２６］に記載の方法。
［３０］
前記さらなる加熱を行うために、前記所与のセグメントに対してステップ（ｂ）～（ｆ）を繰り返すステップをさらに含む、
［２９］に記載の方法。
［３１］
前記第２の期間は、前記自由落下運動中において前記第１の期間の終了後に開始する、
［２６］に記載の方法。
［３２］
前記光ファイバの各セグメントは、少なくとも約１０メートルの実質的に均一な長さを有し、前記高所から前記低所までの距離は少なくとも約４４メートルであり、前記自由落下運動は約３秒にわたって続く、
［２６］に記載の方法。
［３３］
前記光ファイバは、ＺｒＦ ₄ －ＢａＦ ₂ －ＬａＦ ₃ －ＡｌＦ ₃ －ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
［２６］に記載の方法。
［３４］
前記臨界冷却速度は、少なくとも毎秒約摂氏４０度（℃）である、
［２６］に記載の方法。
［３５］
前記ガラス転移温度は約２６０℃であり、前記結晶化温度は約３５２℃であり、前記溶融温度は約４５０℃である、
［２６］に記載の方法。
［３６］
ファイバコアと前記ファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバ内の欠陥を低減するシステムであって、
前記光ファイバの所与のセグメントを前記光ファイバの結晶化温度（Ｔ _x ）よりも高く前記光ファイバの溶融温度（Ｔ _m ）よりも低い第１の温度に選択的に加熱するように構成された発熱体と、前記所与のセグメントを前記発熱体に隣接して選択的に固定するように構成されたクランピングシステムと、を含むアニーリングユニットと、
前記アニーリングユニットを収容し、前記アニーリングユニットと前記アニーリングユニット内に固定された前記光ファイバの所与のセグメントとを第１の位置から第２の位置に第１の加速度で移動させるともに、前記アニーリングユニット及び前記所与のセグメントを前記第２の位置から前記第１の位置に前記第１の加速度よりも低い第２の加速度で移動させるように構成された加速チャンバと、
を備え、
前記光ファイバの所与のセグメントは、前記第１の加速度である間に前記発熱体によって第１の期間にわたって前記第１の温度に加熱され、
前記所与のセグメントは、第２の期間にわたって、前記光ファイバに関連する臨界冷却速度で前記光ファイバの前記結晶化温度よりも低くガラス転移温度（Ｔ _g ）よりも高い第２の温度に冷却され、
前記クランピングシステムは、前記第２の期間後に前記光ファイバの所与のセグメントを解放し、前記光ファイバの後続のセグメントを前記発熱体に隣接して固定するように構成される、
システム。
［３７］
前記光ファイバを前記加速チャンバ内に供給するように構成された第１のスプールと、前記加速チャンバから出た前記光ファイバを受け取るように構成された第２のスプールとをさらに備える、
［３６］に記載のシステム。
［３８］
前記加速チャンバは、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記アニーリングユニットの移動を制御するとともに、前記クランピングシステム及び前記クランピングシステムに含まれる前記加熱システムの動作を制御するように構成された１又は２以上のプロセッサを含む、
［３７］に記載のシステム。
［３９］
前記１又は２以上のプロセッサは、
前記光ファイバの前記所与のセグメントを解放する前に、前記所与のセグメントがファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定し、
前記閾値が満たされていない場合、前記所与のセグメントを前記第１の温度に加熱しながら前記アニーリングユニットを前記第１の位置から前記第２の位置に前記第１の加速度で移動させることを繰り返す、
ようにさらに構成される、［３８］に記載のシステム。
［４０］
前記アニーリングユニットは、前記アニーリングユニットの長さに沿って延びて、前記第２の期間中に前記所与のセグメントを冷却する空気流が前記ユニットを通過することを可能にするように構成された複数の開口部を含む、
［３６］に記載のシステム。
［４１］
前記発熱体は、前記アニーリングユニットの中心に配置されたコイルであり、前記光ファイバは前記コイルの中心を貫通する、
［３６］に記載のシステム。
［４２］
前記クランピングシステムは、前記発熱体の両側に隣接して配置されて、前記光ファイバの所与のセグメントを前記発熱体に隣接して固定する第１の位置と、前記セグメントを解放する第２の位置との間で移動するように構成された２つのアクチュエータを含み、各アクチュエータは、前記クランピングシステムが前記第１の位置にある時に前記光ファイバを圧迫するように構成された把持部分において終端する、
［４１］に記載のシステム。
［４３］
前記第２の期間は、前記第１の加速度である間において前記第１の期間の終了後に開始する、
［３６］に記載のシステム。
［４４］
前記光ファイバは、ＺｒＦ ₄ －ＢａＦ ₂ －ＬａＦ ₃ －ＡｌＦ ₃ －ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
［３６］に記載のシステム。
［４５］
前記光ファイバの各セグメントは、約３インチの実質的に均一な長さを有する、
［３６］に記載のシステム。
［４６］
前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離は少なくとも約０．５メートルであり、前記アニーリングユニットは、前記第１の加速度である間に前記第１の位置から前記第２の位置に約３２０ミリ秒で移動する、
［３６］に記載のシステム。
［４７］
前記臨界冷却速度は、少なくとも毎秒約摂氏４０度（℃）である、
［３６］に記載のシステム。
［４８］
前記ガラス転移温度は約２６０℃であり、前記結晶化温度は約３５２℃であり、前記溶融温度は約４５０℃である、
［３６］に記載のシステム。
［４９］
１又は２以上のプロセッサを含むシステムのアニーリングユニット内に少なくとも部分的に配置された、ファイバコアと前記ファイバコアの周囲のクラッドとを含む一定長の光ファイバから欠陥を除去する方法であって、
（ａ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの所与のセグメントを前記アニーリングユニットの発熱体に隣接して固定するステップと、
（ｂ）前記１又は２以上のプロセッサ及び前記発熱体を使用して、前記所与のセグメントを前記光ファイバの結晶化温度（Ｔ _x ）よりも高く前記光ファイバの溶融温度（Ｔ _m ）よりも低い第１の温度に加熱するステップと、
（ｃ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記アニーリングユニットを第１の位置から第２の位置に第１の加速度で移動させるステップと、
（ｄ）前記加速度である間に、前記１又は２以上のプロセッサ及び前記発熱体を使用して、前記所与のセグメントの前記第１の温度を第１の期間にわたって維持するステップと、
（ｅ）第２の期間中に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記所与のセグメントを前記光ファイバの前記結晶化温度よりも低くガラス転移温度（Ｔ _g ）よりも高い第２の温度に、前記光ファイバの臨界冷却速度で冷却するステップと、
（ｆ）前記第２の期間後に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して前記所与のファイバセグメントを解放するステップと、
（ｇ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記アニーリングユニットを前記第１の加速度よりも遅い第２の加速度で前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるステップと、
（ｈ）前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの長さ全体が処理されるまで前記光ファイバの各後続のセグメントについてステップ（ａ）～（ｇ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
［５０］
ステップ（ｆ）の前に、前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記光ファイバの所与のセグメントがファイバ損失閾値を満たしているかどうかを判定するステップと、
前記閾値が満たされていない場合、前記１又は２以上のプロセッサを使用して、前記所与のセグメントについてステップ（ｂ）～（ｅ）を繰り返すステップと、
をさらに含む、［４９］に記載の方法。
［５１］
ステップ（ａ）は、前記所与のセグメントを前記アニーリングユニットのクランピングシステムに固定するステップを含み、ステップ（ｆ）は、前記所与のセグメントを前記クランピングシステムから解放するステップを含む、
［４９］に記載の方法。
［５２］
前記第２の期間は、前記第１の加速度である間において前記第１の期間の終了後に開始する、
［４９］に記載の方法。
［５３］
前記光ファイバの各セグメントは、約３インチの実質的に均一な長さを有する、
［４９］に記載の方法。
［５４］
前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離は少なくとも約０．５メートルであり、前記アニーリングユニットは、前記第１の加速度である間に前記第１の位置から前記第２の位置に約３２０ミリ秒で移動する、
［４９］に記載の方法。
［５５］
前記光ファイバは、ＺｒＦ ₄ －ＢａＦ ₂ －ＬａＦ ₃ －ＡｌＦ ₃ －ＮａＦ（ＺＢＬＡＮ）を含む、
［４９］に記載の方法。
［５６］
前記臨界冷却速度は、少なくとも毎秒約摂氏４０度（℃）である、
［４９］に記載の方法。
［５７］
前記ガラス転移温度は約２６０℃であり、前記結晶化温度は約３５２℃であり、前記溶融温度は約４５０℃である、
［４９］に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】