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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-04
(54)【発明の名称】光ファイバ形成装置
(51)【国際特許分類】
C03B 37/029 20060101AFI20230627BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20230627BHJP
【ＦＩ】
C03B37/029
G02B6/02 356A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022569204
(86)(22)【出願日】2021-05-12
(85)【翻訳文提出日】2023-01-12
(86)【国際出願番号】 US2021031893
(87)【国際公開番号】W WO2021231511
(87)【国際公開日】2021-11-18
(31)【優先権主張番号】63/025,522
(32)【優先日】2020-05-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(72)【発明者】
【氏名】アンダーソン，アーリング リチャード
(72)【発明者】
【氏名】ホフマン，タミー ミシェル
(72)【発明者】
【氏名】クラディアス，ニコラオス パンテリス
(72)【発明者】
【氏名】ムーア，ロバート クラーク
(72)【発明者】
【氏名】トーマス，クリストファー スコット
(57)【要約】
光ファイバ形成装置は、線引き炉であって、（ｉ）内面を有するマッフルと、（ｉｉ）マッフルの下方の軸線方向開口であって、マッフルの内面は、軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、軸線方向開口と、（ｉｉｉ）通路内への上側入口とを備える、線引き炉と、軸線方向開口の上方で線引き炉の通路内に延在する管であって、（ｉ）外面であって、マッフルの内面は、管の外面をマッフルの内面から分離する空間を伴って管の外面を取り囲む、外面と、（ｉｉ）管を通って延在する第２の通路を画定する内面と、（ｉｉｉ）管の第２の通路内への入口と、（ｉｖ）管の第２の通路からの出口とを有する管とを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光ファイバ形成装置であって、線引き炉であって、（ｉ）内面を有するマッフルと、（ｉｉ）該マッフルの下方の軸線方向開口であって、前記マッフルの前記内面は、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、軸線方向開口と、（ｉｉｉ）前記通路内への上側入口とを備える線引き炉と、
前記軸線方向開口の上方で前記線引き炉の前記通路内に延在する管であって、（ｉ）外面であって、前記マッフルの前記内面は、前記管の前記外面を前記マッフルの前記内面から分離する空間を伴って前記管の前記外面を取り囲む、外面と、（ｉｉ）前記管を通って延在する第２の通路を画定する内面と、（ｉｉｉ）前記管の前記第２の通路内への入口と、（ｉｖ）前記管の前記第２の通路からの出口とを有する管と
を備える、光ファイバ形成装置。
【請求項2】
前記線引き炉の前記通路内に配置された光ファイバ母材と、前記光ファイバ母材から線引きされ、前記管の前記第２の通路を通って延在する光ファイバと、
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第１の加熱要素と
をさらに備え、
不活性ガスが、前記線引き炉の前記上側入口を通って前記通路内に流入し、別々の流れを形成し、該流れのうちの１つの流れが、前記線引き炉の前記通路を通って前記マッフルの前記内面と前記管の前記外面との間の前記空間内に流入し、前記線引き炉の前記軸線方向開口から流出し、前記流れのうちの別の流れが、前記管の前記入口に流入し、前記管の前記第２の通路を通って前記管の前記出口から流出し、
前記不活性ガスは、アルゴンまたは窒素の１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含み、
前記管の前記入口は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍの内径を有する、
請求項１記載の光ファイバ形成装置。
【請求項3】
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、マッフルを備え、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置されたテーパ部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径と、前記テーパ部分の最大の半径よりも少なくとも２倍長い、前記軸線に対して平行な鉛直方向長さとを含むテーパ部分と、
前記テーパ部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、少なくとも７５ｃｍの長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分であって、該第２の真っ直ぐな部分の前記半径は、０．６３５ｃｍ～１．２７ｃｍである、第２の真っ直ぐな部分と
を備える、線引き炉。
【請求項4】
前記通路内に配置された光ファイバ母材と、前記光ファイバ母材から線引きされ、前記通路を通って前記軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバと、
前記マッフルの前記内面の前記テーパ部分よりも前記第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、前記通路への上側入口と、
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記光ファイバ母材の主体の上方の前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と
をさらに備え、
不活性ガスが、（ｉ）前記上側入口を通って前記通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、前記テーパ部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、前記第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、前記軸線方向開口から流出し、
前記不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、
請求項３記載の線引き炉。
【請求項5】
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定し、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置された狭幅部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径を含む狭幅部分と、
前記狭幅部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分と
を備える、マッフルと、
前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記第１の範囲の上方の前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と、
前記第２の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって１００℃～２００℃の温度に前記通路を加熱する第３の加熱要素と
を備える、線引き炉。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
本願は、米国特許法第１１９条のもと、２０２０年５月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／０２５５２２号明細書の優先権の利益を主張し、その内容が依拠され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
【技術分野】
【0002】
本開示は、光ファイバの技術分野に関する。
【背景技術】
【0003】
線引き炉を利用して、母材から光ファイバを線引きすることができる。線引き炉は、母材と、最初に線引きされた光ファイバとが配置される通路を含む。通路は、不活性ガスでパージされて、線引き炉の構成要素の酸化を引き起こしうる周囲空気が通路内に流入するのを防止する。不活性ガスは、これまで典型的にはヘリウムであった。しかしながら、ヘリウムは価格上昇しており、容易に再生可能ではない。アルゴンおよび窒素はヘリウムよりも安価で豊富であるため、アルゴンおよび窒素は両方ともヘリウムの代替品となる可能性がある。
【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、アルゴンを用いると、ヘリウムに比べて、線引きされた光ファイバの直径のばらつきが大きくなり、線引きされた光ファイバの直径が設計仕様の範囲を超えてしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、こういった問題に複数の方法で対処する。本開示は、こういった問題に、線引きされた光ファイバと、線引き炉内の不活性ガスに対する境界との間の距離を、（ｉ）線引きされた光ファイバが通過する線引き炉のマッフル内に挿入された管であって、線引きされた光ファイバを有する管と管の周りとの両方を通って不活性ガスが流れる管、（ｉｉ）テーパ全体にわたるマッフルの直径の減少よりも大きい距離にわたってマッフルの直径を徐々にテーパ付けること、または（ｉｉｉ）線引きされた光ファイバが通って延在するマッフルのより小さい直径部分を加熱すること、を介して減じることによって対処する。最初の２つの例のいずれにおいても、不活性ガス（アルゴンなど）の流れは、線引きされた光ファイバの直径のばらつきに大幅な影響を及ぼさないように十分に均一にされ、それにより、ばらつきが仕様の範囲内となり、ヘリウムを利用した場合の上述した直径と同様になることが可能となる。第３の例では、追加の熱により、線引きされた光ファイバを取り囲むより小さい直径部分における対流不安定性を抑制し、それにより、線引きされた光ファイバの直径のばらつきを設計仕様の範囲内にすることが可能となる。これらの解決手段により、ヘリウムの代わりに、アルゴンおよび窒素などの他の不活性ガスを利用することが可能となる。
【0006】
本開示の第１の態様によれば、光ファイバ形成装置は、（ａ）線引き炉であって、（ｉ）内面を有するマッフルと、（ｉｉ）マッフルの下方の軸線方向開口であって、マッフルの内面は、軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、軸線方向開口と、（ｉｉｉ）通路内への上側入口とを備える線引き炉と、（ｂ）軸線方向開口の上方で線引き炉の通路内に延在する管であって、（ｉ）外面であって、マッフルの内面は、管の外面をマッフルの内面から分離する空間を伴って管の外面を取り囲む、外面と、（ｉｉ）管を通って延在する第２の通路を画定する内面と、（ｉｉｉ）管の第２の通路内への入口と、（ｉｖ）管の第２の通路からの出口とを有する管とを備える。
【0007】
第２の態様によれば、管の入口の上方の線引き炉の通路の少なくとも一部を包囲する第１の範囲全体にわたって線引き炉の通路を加熱する第１の加熱要素と、第１の範囲の上方の線引き炉の通路の少なくとも一部を包囲する第２の範囲全体にわたって線引き炉の通路を加熱する第２の加熱要素とをさらに備える、第１の態様。
【0008】
第３の態様によれば、管の第２の通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって線引き炉の通路を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、第２の態様。
【0009】
第４の態様によれば、線引き炉の通路内に配置された光ファイバ母材と、光ファイバ母材から線引きされ、管の第２の通路を通って延在する光ファイバと、光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって線引き炉の通路を加熱する第１の加熱要素とをさらに備える、第１の態様。
【0010】
第５の態様によれば、光ファイバ母材の主体の上方の通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって線引き炉の通路を加熱する第２の加熱要素をさらに備える、第４の態様。
【0011】
第６の態様によれば、光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で管の出口を出て、管の出口を出た後、標準偏差（σ）が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、第４または第５の態様。
【0012】
第７の態様によれば、不活性ガスが、線引き炉の上側入口を通って通路内に流入し、別々の流れを形成し、流れのうちの１つの流れが、線引き炉の通路を通ってマッフルの内面と管の外面との間の空間内に流入し、線引き炉の軸線方向開口から流出し、流れのうちの別の流れが、管の入口に流入し、管の第２の通路を通って管の出口から流出する、第１から第６の態様までのいずれか１つの態様。
【0013】
第８の態様によれば、不活性ガスは、アルゴンまたは窒素の１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、第７の態様。
【0014】
第９の態様によれば、管の入口は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍの内径を有する、第１から第８の態様までのいずれか１つの態様。
【0015】
本開示の第１０の態様によれば、光ファイバ形成装置用の線引き炉は、マッフルであって、内面とマッフルの下方の軸線方向開口とを有し、マッフルの内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、マッフルを備え、内面は、（ａ）軸線からの半径が、軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、（ｂ）第１の真っ直ぐな部分と軸線方向開口との間に配置されたテーパ部分であって、第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して通路を狭める軸線からの半径と、テーパ部分の最大の半径よりも少なくとも２倍長い、軸線に対して平行な鉛直方向長さとを含むテーパ部分と、（ｃ）テーパ部分と軸線方向開口との間に配置され、軸線からの半径が、少なくとも７５ｃｍの長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分であって、第２の真っ直ぐな部分の半径は、０．６３５ｃｍ～１．２７ｃｍである、第２の真っ直ぐな部分とを備える。
【0016】
第１１の態様によれば、マッフルの内面のテーパ部分よりも第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、通路への上側入口をさらに備え、不活性ガスが、（ｉ）上側入口を通って通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、マッフルの内面の第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、テーパ部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、軸線方向開口から流出する、第１０の態様。
【0017】
第１２の態様によれば、不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、第１１の態様。
【0018】
第１３の態様によれば、通路内に配置された光ファイバ母材と、光ファイバ母材から線引きされ、通路を通って軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバとをさらに備える、第１０から第１２の態様までのいずれか１つの態様。
【0019】
第１４の態様によれば、光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって通路を加熱する第１の加熱要素と、光ファイバ母材の主体の上方の通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって通路を加熱する第２の加熱要素とをさらに備える、第１３の態様。
【0020】
第１５の態様によれば、マッフルの内面が画定する第２の真っ直ぐな部分によって画定される通路の一部を包囲する第３の範囲を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、第１４の態様。
【0021】
第１６の態様によれば、光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で軸線方向開口を出て、軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．６μｍ未満である直径を有する、第１３から第１５の態様までのいずれか１つの態様。
【0022】
本開示の第１７の態様によれば、光ファイバ形成装置用の線引き炉は、（ａ）マッフルであって、内面とマッフルの下方の軸線方向開口とを有し、マッフルの内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、軸線方向開口を通って延在する通路を画定し、内面は、（ｉ）軸線からの半径が、軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、（ｉｉ）第１の真っ直ぐな部分と軸線方向開口との間に配置された狭幅部分であって、第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して通路を狭める軸線からの半径を含む狭幅部分と、（ｉｉｉ）狭幅部分と軸線方向開口との間に配置され、軸線からの半径が、軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分とを備える、マッフルと、（ｂ）第１の真っ直ぐな部分によって画定される通路の一部を包囲する第１の範囲全体にわたって通路を加熱する第１の加熱要素と、（ｃ）第１の範囲の上方の第１の真っ直ぐな部分によって画定される通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって通路を加熱する第２の加熱要素と、（ｄ）第２の真っ直ぐな部分によって画定される通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって１００℃～２００℃の温度に通路を加熱する第３の加熱要素とを備える。
【0023】
第１８の態様によれば、通路内に配置された光ファイバ母材と、光ファイバ母材から線引きされ、通路を通って軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバとをさらに備え、第１の加熱要素が加熱する第１の範囲は、光ファイバ母材の先端を包囲し、第２の加熱要素が加熱する第２の範囲は、少なくとも部分的に光ファイバ母材の主体の上方にあり、第３の加熱要素が加熱する第３の範囲は、光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの一部を包囲する、第１７の態様。
【0024】
第１９の態様によれば、狭幅部分よりも第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、通路への上側入口をさらに備え、不活性ガスが、（ｉ）上側入口を通って通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、マッフルの内面の第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、マッフルの内面の狭幅部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、マッフルの内面の第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、軸線方向開口から流出し、不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、第１７または第１８の態様。
【0025】
第２０の態様によれば、光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で軸線方向開口を出て、軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの測定周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、第１８の態様。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】光ファイバ形成装置の一実施形態の概略立面図であり、通路を画定する内面を有するマッフルと、通路内に延在する管とを有する線引き炉を示し、光ファイバ母材から線引きされた光ファイバが管を通って延在している。
【図3】光ファイバ形成装置の別の実施形態の概略立面図であり、通路を画定するマッフルの内面の第１の真っ直ぐな部分、テーパ部分、次いで第２の真っ直ぐな部分、および通路を通って延在する線引きされた光ファイバを示す。
【図5】光ファイバ形成装置の別の実施形態の概略立面図であり、線引きされた光ファイバが通って延在するマッフルの内面の第２の真っ直ぐな部分によって画定される通路を包囲する範囲を加熱する加熱要素を示す。
【図6A】実施例１に関する、不活性ガスとしてのアルゴンがマッフルの内面と管の第２の通路とによって画定された通路を通って流れる管を有する図１の光ファイバ形成装置の計算流体力学シミュレーションによって生成された流れ関数等高線図であり、アルゴンの一方向下向きの流れと、光ファイバを乱す対流セルがないことを示す。
【図8】比較例１Ｂに関する、図１の、ただし、管を有さない光ファイバ形成装置についての流れ関数等高線図であり、不活性ガスとしてのヘリウムは対流セルを形成せず、したがって、通路の狭幅部の近くで光ファイバを乱すことがない。
【図9A】実施例１および比較例１Ａの両方についての温度変動のグラフであり、管を利用する実施例１の光ファイバ形成装置が、管を利用しない比較例１Ａの光ファイバ形成装置よりも、特に低い測定周波数で温度変動が少ないことを示す図である。
【図9B】実施例１および比較例１Ａの両方についての圧力変動のグラフであり、管を利用する実施例１の光ファイバ形成装置が、管を利用しない比較例１Ａの光ファイバ形成装置よりも、特に低い測定周波数で圧力変動が少ないことを示す図である。
【図11】実施例２および比較例２Ａについての測定周波数の関数としての平均直径からの標準偏差のグラフであり、実施例２（管を有する図１の光ファイバ形成装置）についての標準偏差が、全ての測定周波数（１０Ｈｚ、１Ｈｚ、および０．１Ｈｚ）にわたって０．０５μｍ未満であり、一方で、比較例２Ａ（管を有さない図１の光ファイバ形成装置）についての標準偏差が、その測定周波数全体にわたって約０．１５μｍ以上であったことを示す図である。
【図12】実施例３に関する、管を出る光ファイバの温度の関数としての、管を有する図１の光ファイバ形成装置を用いて形成された光ファイバの平均直径からの標準偏差のグラフであり、出口温度が上昇するにつれて標準偏差が増大することを示す図である。
【図13】管を有する図１の光ファイバ形成装置（実施例４）および管を有さない光ファイバ形成装置（比較例４Ａ）を用いて形成された光ファイバについての、平均直径からの標準偏差のグラフであり、両方とも、第２の加熱要素を作動させることなく、光ファイバ母材の概ね上方の通路内の第２の範囲を加熱しており、管を使用することで低い標準偏差が得られることを示す図である。
【図14A】実施例５に関する、テーパ部分と比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分とによって画定された通路を有する図３の光ファイバ形成装置の流れ関数等高線図であり、光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの近くに不活性ガスとしてのアルゴンの対流セルがないことを示す図である。
【図14C】図１４Ｂの線ＸＩＶＣで取られた通路内の位置の関数としての不活性ガスとしてのアルゴンの軸線方向速度のグラフであり、全て正の値であり、したがって光ファイバを乱す対流セルのない一方向の下向きの流れであることを示す図である。
【図15A】実施例５および比較例１Ａの両方についての温度変動のグラフであり、テーパ部分と比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分とによって画定された通路を利用する実施例５の光ファイバ形成装置が、比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分を利用しない比較例１Ａの光ファイバ形成装置よりも、特に低い測定周波数で温度変動が少ないことを示す図である。
【図15B】実施例５および比較例１Ａの両方についての圧力変動のグラフであり、テーパ部分と比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分とによって画定された通路を利用する実施例５の光ファイバ形成装置が、比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分を利用しない比較例１Ａの光ファイバ形成装置よりも、特に低い測定周波数で圧力変動が少ないことを示す図である。
【図16】実施例５に関する、テーパ部分と比較的小さい直径の第２の真っ直ぐな部分とによって画定された通路を有する図３の光ファイバ形成装置を用いて形成された光ファイバについての、平均直径からの偏差を時間の関数として示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
ここで図１～図２を参照すると、光ファイバ形成装置１０の一実施形態が示されている。光ファイバ形成装置１０は、線引き炉１２および張力調整ステーション１４を含む。線引き炉１２は、マッフル１６と、マッフル１６の下方の軸線方向開口１８とを含む。マッフル１６は内面２０を有する。内面２０は、軸線方向開口１８を通って延在する通路２２を画定する。線引き炉１２は、通路２２への上側入口２４をさらに含む。マッフル１６はさらに狭幅部２６を含み、通路２２の直径は、狭幅部２６が軸線方向開口１８に向かって進むにつれて狭くなる。
【0028】
光ファイバ形成装置１０は、管２８をさらに含む。管２８は線引き炉１２の通路２２内に延在する。したがって、管２８は、軸線方向開口１８と通路２２への上側入口２４との間に少なくとも部分的に配置される。図示の実施形態のような実施形態では、管２８は、軸線方向開口１８を貫通して延在する。他の実施形態では、管２８は、完全に通路２２内にあり、軸線方向開口１８を通って延在しない。いずれにしても、管２８の少なくとも一部は、通路２２内の軸線方向開口１８の上方に配置される。管２８は、狭幅部２６の上方に延在する。
【0029】
管２８は、外面３０と、管２８を通って延在する第２の通路３４を画定する内面３２と、管２８の第２の通路３４への入口３６と、管２８の第２の通路３４からの出口３８とを含む。管２８の入口３６は、線引き炉１２の通路２２内の狭幅部２６の上方に配置されている。出口３８は、線引き炉１２の通路２２内に配置される必要はないが、そのように配置することも可能である。マッフル１６の内面２０は、線引き炉１２の通路２２内に配置された管２８の一部に対して管２８の外面３０を取り囲む。空間４０により、管２８の外面３０はマッフル１６の内面２０から分離される。すなわち、管２８は線引き炉１２の通路２２内でマッフル１６に接触しない。
【0030】
線引き炉１２は、マッフル１６と熱連通している第１の加熱要素４２をさらに含む。第１の加熱要素４２は、管２８の入口３６の上方の線引き炉１２の通路２２の少なくとも一部を包囲する少なくとも第１の範囲４４全体にわたって線引き炉１２の通路２２を加熱する。光ファイバ形成装置１０の動作において、光ファイバ母材４６が線引き炉１２の通路２２内に配置される。第１の加熱要素４２は、十分に光ファイバ母材４６を加熱して光ファイバ母材４６の粘度を低下させ、光ファイバ４８を光ファイバ母材４６から線引きすることを可能にする。第１の加熱要素４２が加熱する第１の範囲４４は、光ファイバ母材４６の先端５０を包囲しており、該先端５０は、光ファイバ母材４６がそこから線引きされる光ファイバ４８に移行する場所である。実施形態では、第１の加熱要素４２は、第１の範囲４４を１７００℃～２０００℃、例えば１７００℃、１８００℃、１９００℃、もしくは２０００℃、またはこれらの値のいずれか２つを端点として有する任意の範囲の温度に加熱する。第１の範囲４４内の線引き炉１２の通路２２は、通路２２の残りの部分と比較して上昇した温度を有することができる。第１の範囲４４は、光ファイバ母材４６の主体５２をさらに包囲することができ、該主体５２は、先端５０の上方にあり、そこから先端５０が下降する。
【0031】
光ファイバ母材４６から線引きされた光ファイバ４８は、管２８の第２の通路３４を通って延在する。換言すると、光ファイバ母材４６から線引きされた光ファイバ４８は、管２８の入口３６内へと延在し、次いで、管２８の第２の通路３４を通り、次いで、管２８の出口３８から出る。実施形態では、管２８の入口３６に進入する光ファイバ４８は、１２５μｍを上回る直径を有する一方で、管２８の入口３６は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍの内径を有する。入口３６における管２８の内径が１．２７ｃｍよりも小さいと、光ファイバ４８が入口３６または管２８の内面３２に接触する可能性が高くなる。入口３６における管２８の内径が２．５４ｃｍより大きいと、管２８の内面３２と光ファイバ４８との間の距離が十分に大きくなり、不活性ガス５４の対流を引き起こし、したがって直径のばらつきに悪影響を及ぼす可能性がある。実施形態では、入口３６における管２８の内径は、管２８の入口３６に進入する光ファイバ４８の直径よりも１００～２００倍大きい。張力調整ステーション１４は光ファイバ４８と接触しており、光ファイバ４８を所望の張力に維持する。
【0032】
実施形態では、不活性ガス５４は、線引き炉１２の上側入口２４を通って線引き炉１２の通路２２内に流入する。次いで、不活性ガス５４は、別々の流れ、すなわち、内側流５６と外側流５８とを形成する。内側流５６は、管２８の入口３６に流入し、管２８の第２の通路３４を通って、管２８の出口３８から流出する。外側流５８は、線引き炉１２の通路２２を通って、マッフル１６の内面２０と管２８の外面３０との間の空間４０内に流入し、次いで線引き炉１２の軸線方向開口１８から流出する。
【0033】
実施形態では、不活性ガス５４は、アルゴンもしくは窒素、またはアルゴンと窒素との組み合わせを含む。実施形態では、不活性ガス５４は、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む。実施形態では、不活性ガス５４は、意図的に含まれるヘリウムを含まない。実施形態では、不活性ガス５４は、本質的に純粋なアルゴン（例えば、９９体積％を超えるアルゴン）を含む。
【0034】
実施形態では、管２８は、１つ以上の黒鉛、石英、およびステンレス鋼を含む。実施形態では、管２８はステンレス鋼である。
【0035】
実施形態では、光ファイバ形成装置１０は、第２の加熱要素６０をさらに含む。第２の加熱要素６０は、第１の加熱要素４２の鉛直方向上方に配置されている。第２の加熱要素６０は、第１の範囲４４の上方の線引き炉１２の通路２２の少なくとも一部を包囲する少なくとも第２の範囲６２全体にわたって線引き炉１２の通路２２を加熱する。第２の範囲６２は、光ファイバ母材４６の主体５２の上方の通路２２の一部を包囲する。実施形態では、第２の範囲６２は、光ファイバ母材４６を支持するブール６４を包囲する。
【0036】
実施形態では、光ファイバ形成装置１０は、第３の加熱要素６６をさらに含む。第３の加熱要素６６は、第１の加熱要素４２の鉛直方向下方に配置されている。第３の加熱要素６６は、管２８の第２の通路３４の一部を包囲する第３の範囲６８全体にわたって線引き炉１２の通路２２を加熱する。第３の範囲６８は、第１の範囲４４の鉛直方向下方に位置している。したがって、第３の加熱要素６６は、管２８の周りに配置された線引き炉１２の通路２２の一部と、管２８の第２の通路３４との両方を加熱する。
【0037】
実施形態では、光ファイバ形成装置１０は、冷却要素７０をさらに含む。冷却要素７０は、第１の加熱要素４２の鉛直方向下方に配置されている。冷却要素７０は、管２８の第２の通路３４の一部を包囲する第４の範囲７２全体にわたって線引き炉１２の通路２２を冷却する。第４の範囲７２は、第１の範囲４４の鉛直方向下方に位置している。冷却要素７０は、光ファイバ４８が管２８の第２の通路３４を通って張力調整ステーション１４に向かって通過するときに、光ファイバ母材４６から線引きされた光ファイバ４８を冷却する。
【0038】
以下の実施例でさらに示すように、線引き炉１２の通路２２の一部にわたって延在する管２８を含む光ファイバ形成装置１０は、その標準偏差が改善された許容可能な公差内にある直径を有する光ファイバ４８を製造する。実施形態では、光ファイバ４８は、少なくとも２０ｍ／ｓの速度で管２８の出口３８を出て、管２８の出口３８を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの周波数で０．１μｍ未満である直径を有する。実施形態では、光ファイバ４８は、少なくとも２０ｍ／ｓの速度で管２８の出口３８を出て、管２８の出口３８を出た後、標準偏差が０．０６Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの周波数で０．１μｍ未満である直径を有する。
【0039】
線引き炉１２の通路２２内の管２８の位置は調整可能である。この態様は多くの利点を提供する。管２８の入口３６は、光ファイバ母材４６の先端５０に比較的近接して延在させることができ、したがって、光ファイバ４８が冷却されている期間の大部分の間、不活性ガス５４の流れの乱れから光ファイバ４８を保護することができる。同様に、管２８の入口３６と管２８の出口３８との間の管２８の長さを所望に応じて調整して、光ファイバ４８が冷却されている間、不活性ガス５４または周囲空気の乱れから光ファイバ４８を保護することができる。一部の状況では、管２８の長さを、軸線方向開口１８を通って通路２２から外に延在するようなサイズにして、光ファイバ４８と周囲空気との間の温度差によって引き起こされる不安定な流れに曝される前に、光ファイバ４８を冷却するための追加の距離および時間を可能にすることが望ましい場合がある。
【0040】
ここで図３～図４を参照すると、別の実施形態の光ファイバ形成装置１０Ａが示されている。図１および図２に現れる番号と同じである図３および図４に現れる番号は、同様の要素を指す。光ファイバ形成装置１０Ａは、マッフル１６Ａと、マッフル１６Ａの下方の軸線方向開口１８とを有する線引き炉１２Ａを含む。マッフル１６Ａは内面２０Ａを有する。内面２０Ａは、軸線７４を中心としてセンタリングされた通路２２を画定する。通路２２は、軸線方向開口１８を通って周囲環境７６内に延在する。
【0041】
内面２０Ａは、第１の真っ直ぐな部分７８と、第１の真っ直ぐな部分７８の下方のテーパ部分８０と、テーパ部分８０の下方の第２の真っ直ぐな部分８２とを含む。換言すると、テーパ部分８０は、鉛直方向において第１の真っ直ぐな部分７８と第２の真っ直ぐな部分８２との間、および鉛直方向において第１の真っ直ぐな部分７８と軸線方向開口１８との間に配置されている。実施形態では、第１の真っ直ぐな部分７８は、光ファイバ母材４６を取り囲む。第１の真っ直ぐな部分７８は、軸線７４から半径８４を有する。半径８４は、軸線７４に対して平行な長さ８６に沿って一定（または少なくともほぼ一定、例えば製造公差が許容する限り一定）のままである。
【0042】
テーパ部分８０は、軸線７４からの半径８８を含み、該半径８８は、軸線方向開口１８に向かって減少し、それにより通路２２を狭める。テーパ部分８０は、テーパ部分８０の最大の半径８８よりも少なくとも２倍長い、軸線７４に対して平行な鉛直方向長さ９０を有する。実施形態では、テーパ部分８０は、勾配（すなわち、鉛直方向長さ９０に沿った位置の関数としての半径８８の変化率）が一定である。他の実施形態では、テーパ部分８０の勾配は不規則であり、すなわち、一定ではない。実施形態では、鉛直方向長さ９０は、少なくとも４０ｃｍ、例えば４０ｃｍ～８０ｃｍである。
【0043】
第２の真っ直ぐな部分８２は、鉛直方向において、テーパ部分８０と軸線方向開口１８との間に配置されている。第２の真っ直ぐな部分８２は、軸線７４からの半径９２を含む。半径９２は、長さ９４に沿って一定（または少なくともほぼ一定）のままである。長さ９４は少なくとも７５ｃｍである。実施形態では、長さ９４は、７５ｃｍ～２００ｃｍ、例えば７５ｃｍ～１５０ｃｍ、１００ｃｍ～１５０ｃｍ、および１２５ｃｍ～１５０ｃｍである。実施形態では、第２の真っ直ぐな部分８２の直径（すなわち、半径９２の２倍）は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍである。すなわち、実施形態では、第２の真っ直ぐな部分８２の半径９２は、０．６３５ｃｍ～１．２７ｃｍである。この場合も、直径が１．２７ｃｍより小さいと、光ファイバ４８に接触する危険がある。
【0044】
線引き炉１２Ａは、通路２２への上側入口２４をさらに含む。上側入口２４は、マッフル１６Ａの内面２０Ａのテーパ部分８０よりも第１の真っ直ぐな部分７８の近くに、例えば第１の真っ直ぐな部分７８の上方にまたは第１の真っ直ぐな部分７８を貫通して配置される。
【0045】
線引き炉１２Ａは、第１の加熱要素４２をさらに含む。第１の加熱要素４２は、テーパ部分８０の上方に配置された第１の範囲４４全体にわたって通路２２を加熱する。実施形態では、線引き炉１２Ａは、第２の加熱要素６０をさらに含む。第２の加熱要素６０は、第１の範囲４４の上方に配置された第２の範囲６２全体にわたって通路２２を加熱する。実施形態では、線引き炉１２Ａは、第３の加熱要素６６をさらに含む。第３の加熱要素６６は、マッフル１６Ａの内面２０Ａの第２の真っ直ぐな部分８２が画定する通路２２の一部を包囲する第３の範囲６８を加熱する。
【0046】
線引き炉１２Ａの動作中、不活性ガス５４は、（ｉ）上側入口２４を通って通路２２内に流入し、（ｉｉ）次いで、マッフル１６Ａの内面２０Ａの第１の真っ直ぐな部分７８に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、テーパ部分８０に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、第２の真っ直ぐな部分８２に沿って流れ、（ｖ）次いで、軸線方向開口１８から流出する。実施形態では、不活性ガス５４はアルゴンである。実施形態では、不活性ガス５４は窒素である。実施形態では、不活性ガス５４はアルゴンおよび窒素を含む。実施形態では、不活性ガス５４は、１体積％未満のヘリウムを含み、例えば意図的に添加されたヘリウムがなく、不活性ガス５４中のヘリウムは、偶発的な微量のみである。
【0047】
光ファイバ母材４６は、通路２２内に配置される。第１の加熱要素４２が加熱する第１の範囲４４は、光ファイバ母材４６の先端５０を包囲する。含まれる場合、第２の加熱要素６０が加熱する第２の範囲６２は、光ファイバ母材４６の主体５２の上方の通路２２の一部を包囲する。光ファイバ４８は光ファイバ母材４６から線引きされ、先端５０から下方へと延在する。光ファイバ４８は、通路２２を通って延在し、軸線方向開口１８から出て張力調整ステーション１４に至る。実施形態では、マッフル１６Ａの内面２０Ａの第２の真っ直ぐな部分８２が画定する通路２２に進入する光ファイバ４８は、１２５μｍより大きい直径を有する。
【0048】
以下の実施例でさらに示すように、テーパ部分８０および第２の真っ直ぐな部分８２が画定する通路２２を含む線引き炉１２Ａは、その標準偏差が改善された許容可能な公差内にある直径を有する光ファイバ４８を製造する。実施形態では、光ファイバ４８は、少なくとも２０ｍ／ｓの速度で軸線方向開口１８を出る。実施形態では、軸線方向開口１８を出た後の光ファイバ４８は、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの測定周波数において０．６μｍ未満である直径を有する。
【0049】
続いて、図５を参照すると、別の実施形態の光ファイバ形成装置１０Ｂが示されている。図１および図４に現れる番号と同じである図５に現れる番号は、同様の要素を指す。光ファイバ製造装置１０Ｂは、線引き炉１２を含む。線引き炉１２は、マッフル１６と、マッフル１６の下方の軸線方向開口１８とを含む。マッフル１６は内面２０を有する。マッフル１６の内面２０は、軸線７４を中心としてセンタリングされた、軸線方向開口１８を通って延在する通路２２を画定する。
【0050】
マッフル１６の内面２０は、第１の真っ直ぐな部分７８と、狭幅部分９６と、第２の真っ直ぐな部分９８とを含む。第１の真っ直ぐな部分７８は、軸線７４からの半径８４を有し、該半径８４は、軸線７４に対して平行な長さ８６に沿って少なくともほぼ一定のままである。狭幅部分９６は、鉛直方向において第１の真っ直ぐな部分７８と第２の真っ直ぐな部分９８との間に配置されており、鉛直方向において第１の真っ直ぐな部分７８と軸線方向開口１８との間に配置されている。狭幅部分９６は、軸線７４からの半径１００を含み、該半径１００は、第１の真っ直ぐな部分７８から離れるにつれて減少し、それにより通路２２を狭める。第２の真っ直ぐな部分９８は、狭幅部分９６の鉛直方向下方に配置されている。第２の真っ直ぐな部分９８は、狭幅部分９６と軸線方向開口１８との間に配置されている。第２の真っ直ぐな部分９８は、軸線７４からの半径１０２を有し、該半径１０２は、軸線７４に対して平行な長さ１０３に沿って少なくともほぼ一定のままである。
【0051】
線引き炉１２は、第１の加熱要素４２、第２の加熱要素６０、および第３の加熱要素６６をさらに含む。第１の加熱要素４２は、第１の真っ直ぐな部分７８によって画定される通路２２の一部を包囲する第１の範囲４４全体にわたって通路２２を加熱する。第２の加熱要素６０は、第１の範囲４４の上方の第１の真っ直ぐな部分７８によって画定される通路２２の一部を包囲する第２の範囲６２全体にわたって通路２２を加熱する。すなわち、第２の加熱要素６０は、第１の加熱要素４２の鉛直方向上方に配置されている。第３の加熱要素６６は、第２の真っ直ぐな部分９８によって画定される通路２２の一部を包囲する第３の範囲６８全体にわたって通路２２を加熱する。すなわち、第３の加熱要素６６は、第１の加熱要素４２の鉛直方向下方に配置されている。
【0052】
使用中、線引き炉１２は、通路２２内に配置された光ファイバ母材４６をさらに含む。第１の加熱要素４２が加熱する第１の範囲４４は、光ファイバ母材４６の先端５０を包囲する。第２の加熱要素６０が加熱する第２の範囲６２は、少なくとも部分的に光ファイバ母材４６の主体５２の上方にある。光ファイバ４８は、光ファイバ母材４６から線引きされ、通路２２を通って軸線方向開口１８から外向きに延在する。第３の加熱要素６６が加熱する第３の範囲６８は、光ファイバ母材４６から線引きされた光ファイバ４８の一部を包囲する。実施形態では、第３の加熱要素６６は、第３の範囲６８を１００℃～２００℃、例えば１２５℃～１７５℃、約１５０℃、または１５０℃の温度に加熱する。
【0053】
線引き炉１２は、通路２２への上側入口２４をさらに含む。上側入口２４は、マッフル１６の内面２０の狭幅部分９６よりもマッフル１６の内面２０の第１の真っ直ぐな部分７８の近くに配置されている。実施形態では、上側入口２４は、光ファイバ母材４６の主体５２の鉛直方向上方に配置される。不活性ガス５４は、（ｉ）上側入口２４を通って通路２２内に流入し、（ｉｉ）次いで、マッフル１６の内面２０の第１の真っ直ぐな部分７８に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、マッフル１６の内面２０の狭幅部分９６に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、マッフル１６の内面２０の第２の真っ直ぐな部分９８に沿って流れ、（ｖ）次いで、軸線方向開口１８から流出する。実施形態では、不活性ガス５４はアルゴンである。実施形態では、不活性ガスは窒素である。実施形態では、不活性ガス５４は、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上である。実施形態では、不活性ガス５４は、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含み、例えば、意図的に添加されたヘリウムを含まない。
【0054】
以下の例でより明らかになるように、第３の加熱要素６６を利用して第２の真っ直ぐな部分９８によって画定された通路２２を包囲する第３の範囲６８を加熱することにより、非ヘリウム不活性ガスを利用した場合に許容可能なばらつきを有する直径を有する光ファイバ４８が得られる。実施形態では、光ファイバ４８は、少なくとも２０ｍ／ｓの速度で軸線方向開口１８を出て、軸線方向開口１８を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの測定周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する。
【実施例】
【0055】
実施例１ならびに比較例１Ａおよび１Ｂ。これらの実施例では、計算流体力学シミュレーション（ANSYS Fluent v17.2、ANSYS, Inc.社、キャノンズバーグ、ペンシルバニア、米国）を利用して、種々のシナリオの流れ関数等高線図を作成した。実施例１では、管２８を有する光ファイバ形成装置１０を通って流れる不活性ガス５４としてのアルゴンについて、流れ関数等高線図を作成した。管２８は、３／４インチ（１．９０５ｃｍ）の内径を有し、グラファイトで形成されていると仮定した。この流れ関数等高線図を図６Ａおよび図６Ｂに再現し、不活性ガス５４としてのアルゴンの軸線方向速度プロファイルを図６Ｃに再現する。比較例１Ａでは、不活性ガス５４としてのアルゴンについて、同じ流れ関数等高線図を再び作成したが、ここでは管２８を有さない光ファイバ形成装置１０の変形形態を通って流した。この流れ関数等高線図を図７Ａとして再現する。比較例１Ｂについてのアルゴンの軸線方向速度プロファイルを図７Ｂに再現する。比較例１Ｂでは、同じ流れ関数等高線図が生成されたが、ここでは不活性ガス５４としてヘリウムを利用し、管２８を有さない光ファイバ形成装置１０の変形形態を通って流した。この流れ関数等高線図を図８として再現する。全てのシナリオにおいて、第１の加熱要素４２および第２の加熱要素６０の両方を作動させて、線引き炉１２の通路２２の第１の範囲４４および第２の範囲６２内の温度を上昇させた。
【0056】
比較例１Ｂでは、図８に再現された流れ関数等高線図は、通路２２が不活性ガス５４としてのヘリウムで充填されたときに、ヘリウムの一方向の一貫した流れが生じることを示している。換言すれば、ヘリウムを不活性ガス５４として利用した場合、明確な対流セル１０４は存在しない。しかしながら、比較例１Ａにおいて通路２２が不活性ガス５４としてのアルゴンで充填された場合、光ファイバ母材４６の先端５０の近くのマッフル１６の内面２０の近くと、光ファイバ４８の周りの通路２２の狭幅部２６の上方との両方に対流セル１０４が生成される。これらの対流セル１０４が図７Ａに示されている。具体的には、閉鎖した線は不活性ガス５４の循環を示す。図７Ａで特定された点線ＶＩＩＢにおけるアルゴンの軸線方向速度プロファイルを図７Ｂのグラフに示している。正の値は、軸線方向開口１８に向かう下向きの流れを示し、負の値は上向きの流れを示す。正の値および負の値の両方が存在することは、対流セル１０４を形成するアルゴンが循環することに対応する。
【0057】
理論に束縛されるものではないが、比較例１Ａについて図７Ａに示すような対流セル１０４は、光ファイバ母材４６の先端５０と通路２２の狭幅部２６との間の通路２２内の熱伝達に十分な影響を与え、光ファイバ４８の直径を著しく変化させると考えられる。アルゴンを不活性ガス５４として利用した場合、これらの対流セル１０４が生じる。しかしながら、比較例１Ｂおよび図８の流れ関数等高線図で示すように、ヘリウムを不活性ガス５４として利用した場合、かかる対流セル１０４は現れず、光ファイバ４８の直径のばらつきが回避される。理論に束縛されるものではないが、アルゴンと比較してヘリウムの比較的高い動粘度により、これらの対流セル１０４の生成が抑制されると考えられる。自然対流の無次元値である、いわゆるグラスホフ数（Ｇｒ）は、不活性ガス５４の動粘度と自然対流との間の関係を概念化するものである。グラスホフ数（Ｇｒ）は、以下の式によって定義される：
Ｇｒ＝ｇβＬｃ ３ΔＴ／ｖ２
式中、ｇは重力加速度であり、βは熱膨張係数であり、Ｌｃは特性長さであり（３乗されている）、ΔＴは温度差であり、ｖはガスの動粘度である。この式から明らかなように、アルゴンに対してヘリウムのように不活性ガス５４の動粘度が高い場合、グラスホフ数は低く、不活性ガス５４の対流が比較的低いことを意味する。他の全てが等しい場合、ヘリウム対アルゴン（または窒素）の動粘度（ｖ）の差は、グラスホフ数（Ｇｒ）の７０倍の差をもたらす。
Ｇｒ＝ｇβＬｃ ３ΔＴ／ｖ２
式中、ｇは重力加速度であり、βは熱膨張係数であり、Ｌｃは特性長さであり（３乗されている）、ΔＴは温度差であり、ｖはガスの動粘度である。この式から明らかなように、アルゴンに対してヘリウムのように不活性ガス５４の動粘度が高い場合、グラスホフ数は低く、不活性ガス５４の対流が比較的低いことを意味する。他の全てが等しい場合、ヘリウム対アルゴン（または窒素）の動粘度（ｖ）の差は、グラスホフ数（Ｇｒ）の７０倍の差をもたらす。
【0058】
しかし、管２８を実施例１のように利用した場合、不活性ガス５４としてのアルゴンは、光ファイバ４８に隣接する狭幅部２６のすぐ上に対流セル１０４を形成しない。図６Ａおよび図６Ｂは、比較例１Ａに関して図７Ａで明らかな狭幅部２６のすぐ上の対流セル１０４がないことを示している。図６Ｂの線ＶＩＣで取られた図６Ｃの軸線方向速度グラフは、管２８の第２の通路３４内と、マッフル１６の内面２０と管２８の外面３０との間の線引き炉１２の第１の通路２２内との両方のアルゴンの軸線方向速度について、全て正の値であり、これは一方向の下向きの流れであることを示している。管２８を設けることにより、光ファイバ母材４６から線引きされた光ファイバ４８の周りに一貫した一方向のガス流が生じ、これにより直径のばらつきが減少する。理論に束縛されるものではないが、グラスホフ数（Ｇｒ）の式に戻って参照すると、管２８によって特性長さＬｃの値が低減されて低いグラスホフ数（Ｇｒ）が得られ、これはより小さな対流を意味する。管２８は不活性ガス５４を２つの別々の流れ５６、５８に分割するので、２つの別々の特性長さＬｃの値を分析することができる。分析可能な第１の特性長さＬｃの値は、マッフル１６の内面２０と管２８の外面３０との間の空間４０の距離である。この第１の特性長さＬｃが大きい場合であっても、管２８は、マッフル１６の内面２０と管２８の外面３０との間に生成された如何なる対流セル１０４からも光ファイバ４８を隔離する。分析可能な第２の特性長さＬｃの値は、管２８の内面３２と管２８内の光ファイバ４８との間の距離である。この距離を意図的に小さく（例えば、管の内径が２．５４ｃｍ以下である場合）することで、第２の特性長さＬｃの値を限定している。換言すれば、アルゴンが不活性ガス５４である場合であっても、この距離は十分小さいため、対流セルは生成されない。いずれの状況においても、不活性ガス５４としてのアルゴンは、光ファイバ４８の直径のばらつきに悪影響を及ぼす対流セル１０４を生成しない。
【0059】
計算流体力学モデルにより、実施例１および比較例１Ａの温度変動データおよび圧力変動データをさらに付加的に生成した。このデータは、図９Ａ（温度変動）および図９Ｂ（圧力変動）にグラフ形式で再現されている。管２８を利用する実施例１の結果は、管２８を利用しない比較例１Ａと比較して、不活性ガス５４としてのアルゴンの温度および圧力の変動がはるかに少ない。管２８の使用に起因する温度および圧力の変動の低減により、光ファイバ４８の直径の変動が低減する。
【0060】
実施例２および比較例２Ａ。実施例２において、実際の光ファイバ４８は、通路２２内の管２８を利用する光ファイバ形成装置１０を用いて光ファイバ母材４６から線引きされた。第２の加熱要素６０を８００℃に設定した。管２８の内径は３／４インチ（１．９０５ｃｍ）であった。光ファイバ４８は２０ｍ／ｓの速度で線引きされた。不活性ガス５４は、本質的に純粋なアルゴン（約１００体積％のアルゴン）であった。比較例２Ａでは、管２８を利用しなかったが、他の全ての条件は実施例２と同じであった。
【0061】
時間の関数としての平均直径からの光ファイバ４８の直径の偏差を、実施例２および比較例２Ａの両方について測定した。結果を図１０Ａ（実施例２）および図１０Ｂ（比較例２Ａ）にグラフで示している。両方の場合の平均直径は１２５μｍであった。管２８を利用する実施例２では、直径の測定期間を通して、光ファイバ４８の平均直径からの光ファイバ４８の直径の偏差は、平均直径からいずれの方向にも０．２μｍ未満だけ変化した。対照的に、管２８を利用しなかった比較例２Ａでは、光ファイバ４８の直径の光ファイバ４８の平均直径からの偏差は、しばしば０．２μｍを超えて、時には０．６μｍを超えて変動した。したがって、管２８を利用する実施例２により、管２８を利用しない比較例２Ａよりも一貫した直径（すなわち、直径のばらつきが少ない）を有する光ファイバ４８が得られた。
【0062】
実施例２および比較例２Ａについての平均直径からの標準偏差を計算し、測定周波数の関数として図１１にグラフで示した。２０ｍ／ｓの線引き速度では、実施例２の光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差は、０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満であった。対照的に、比較例２Ａの光ファイバ４８についての平均直径からの標準偏差は、同じ範囲の周波数で約０．１５μｍ以上であった。
【0063】
実施例３。実施例３では、通路２２内の管２８を利用した光ファイバ形成装置１０を用いて、種々の線引き速度で光ファイバ母材４６から光ファイバ４８を線引きした。不活性ガス５４は、約１００％の窒素であった。第２の加熱要素６０および第１の加熱要素４２を作動させた。平均直径からの光ファイバ４８の直径の偏差は、１Ｈｚの周波数で測定した。次いで、平均直径からの標準偏差を計算した。さらに、管２８の出口３８における光ファイバ４８の温度を測定した。結果を図１２にグラフで示している。管２８の出口３８における光ファイバ４８の温度が上昇するにつれて、光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差が増大したことに留意されたい。それにもかかわらず、出口３８における光ファイバ４８の温度が１６５０℃以下であった場合、光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差は、典型的には０．０６μｍ以下であった。他の全てが等しい場合、線引き速度を低下させるか、または管２８を長くすることにより、出口３８における光ファイバ４８の温度が低下するため、光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差が減少する。
【0064】
実施例４および比較例４Ａ。実施例４では、管２８を有する光ファイバ形成装置１０を利用して、光ファイバ母材４６から光ファイバ４８を線引きした。本質的に純粋なアルゴンを不活性ガス５４として使用した。第１の加熱要素４２を作動させたが、第２の加熱要素６０は作動させなかった。比較例４Ａでは、同じ設定を利用したが、管２８は使用しなかった。両方の場合において、光ファイバ４８は２０ｍ／ｓの速度で線引きされた。光ファイバ４８の平均直径からの偏差は、０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、および１０Ｈｚの周波数で測定した。平均直径からの標準偏差を計算し、図１３にグラフで示した。全ての測定周波数にわたって、管２８を利用する実施例４は、管２８を利用しなかった比較例４Ａよりも、線引きされた光ファイバ４８についての平均直径からの標準偏差が小さかった。さらに、図１３の実施例４に関するデータを図１１の実施例２に関するデータと比較すると、管２８を利用しながら第２の加熱要素６０を作動させると、管２８を利用しながら第２の加熱要素６０を作動させない場合と比較して、光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差が小さくなることがわかる。
【0065】
実施例５。実施例５では、ここでも計算流体力学シミュレーションを利用して、通路２２がマッフル１６Ａの内面２０Ａのテーパ部分８０、次いで第２の真っ直ぐな部分８２によって画定された状態で光ファイバ形成装置１０Ａを通って流れる不活性ガス５４としてのアルゴンの流れ関数等高線図を作成した。第２の真っ直ぐな部分８２は、３／４インチ（１．９０５ｃｍ）の直径（半径９２の２倍）を有すると仮定した。第１の加熱要素４２および第２の加熱要素６０の両方を作動させて、通路２２の第１の範囲４４および第２の範囲６２内の温度を上昇させると仮定した。
【0066】
この流れ関数等高線図を図１４Ａおよび図１４Ｂに再現する。図示のように、テーパ部分８０から第２の真っ直ぐな部分８２への移行部には対流セル１０４が存在しない。むしろ、アルゴンは一貫して下向きに流れる。図１４Ｂの線ＸＩＶＣにおけるアルゴン流の軸線方向速度プロファイルが、図１４Ｃに再現されている。軸線方向速度プロファイルは正の値であり、一方向の下向きの流れであることを示している。実施例５では不活性ガス５４の全てが通路２２を通って流れるのに対して、実施例１では不活性ガス５４の流れが管２８内の内側流５６と管２８の外側の外側流５８とに分割されるので、実施例５の軸線方向速度の値は、管２８（図６Ｃ参照）を利用する実施例１の値よりも大きい。光ファイバ形成装置１０Ａから製造された光ファイバ４８は、通路２２の狭幅部２６の上方に対流セル１０４が生成される比較例１Ａ（図７Ａ～図７Ｂ）の光ファイバ形成装置から製造された光ファイバ４８と比較して、直径のばらつきが改善するはずである。
【0067】
さらに、計算流体力学モデルにより、実施例５対比較例１Ａの温度変動データおよび圧力変動データを生成した。このデータは、図１５Ａ（温度変動）および図１５Ｂ（圧力変動）にグラフ形式で再現されている。マッフル１６Ａの内面２０Ａのテーパ部分８０および第２の真っ直ぐな部分８２によって画定された通路２２を利用する実施例５の結果は、比較例１Ａと比較して、アルゴンの温度および圧力の変動がはるかに少ない。この温度および圧力の変動の減少により、光ファイバ４８の直径のばらつきが減少するはずである。
【0068】
理論に束縛されるものではないが、ここでも、光ファイバ形成装置１０Ａのこの実施形態の第２の真っ直ぐな部分８２によって画定される内面２０Ａの比較的小さい直径により、光ファイバ４８と内面２０Ａとの間の距離（すなわち、特性長さＬｃ）が、不活性ガス５４の対流を最小限に抑えるのに十分な程度に低減されると考えられる。したがって、第２の真っ直ぐな部分８２によって画定される内面２０Ａの比較的小さい直径により、光ファイバ４８の直径のばらつきに著しく悪影響を及ぼすことなく、アルゴンまたは窒素などのヘリウム以外の不活性ガス５４を利用することが可能となる。
【0069】
実施例６。実施例６において、実際の光ファイバ４８は、真っ直ぐな第２の部分８２によって画定された比較的小さい直径の内面２０Ａを利用する光ファイバ形成装置１０Ａを用いて、光ファイバ母材４６から線引きされた。第２の真っ直ぐな部分８２の内面２０Ａの直径は３／４インチ（１．９０５ｃｍ）であった。光ファイバ４８は２０ｍ／ｓの速度で線引きされた。不活性ガス５４は、本質的に純粋なアルゴン（約１００体積％のアルゴン）であった。第２の加熱要素６０を作動させた。
【0070】
時間の関数としての平均直径からの光ファイバ４８の直径の偏差を実施例６について測定した。結果を図１６にグラフで示している。直径の測定期間を通して、光ファイバ４８の直径の光ファイバの平均直径からの偏差は、平均直径からいずれの方向にも０．２μｍ未満だけ変化した。これは、真っ直ぐな第２の部分８２によって画定された比較的小さい直径の内面２０Ａを利用しなかった図１０Ｂの比較例２Ａと比較可能である。比較例２Ａでは、光ファイバ４８の直径の光ファイバ４８の平均直径からの偏差は、しばしば０．２μｍを超えて、時には０．６μｍを超えて変動した。したがって、真っ直ぐな第２の部分８２によって画定された比較的小さい直径の内面２０Ａを使用する実施例６により、比較例２Ａの光ファイバ４８と比較して、より一貫した直径（すなわち、直径のばらつきがより少ない）を有する光ファイバ４８が得られた。
【0071】
実施例６の光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差を計算した。結果を、測定周波数の関数として図１７にグラフで示している。実施例６の結果を比較例２Ａと比較する。グラフが示すように、実施例６の光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差は、全ての測定周波数（１０Ｈｚ、１Ｈｚおよび０．１Ｈｚ）について０．０６μｍ未満であった。対照的に、比較例２Ａについての光ファイバ４８の平均直径からの標準偏差は、その測定周波数について約０．１５μｍ以上であった。
【0072】
実施例７。実施例７では、光ファイバ４８は、マッフル１６の内面２０の第２の真っ直ぐな部分９８によって画定される通路２２の一部を包囲する第３の範囲６８全体にわたって通路２２を加熱する第３の加熱要素６６を有する光ファイバ形成装置１０Ｂを使用して線引きされた。第３の加熱要素６６を１５０℃の温度に設定した。光ファイバ４８は２０ｍ／ｓの速度で線引きされた。不活性ガス５４は１００％アルゴンであった。第１の加熱要素４２および第２の加熱要素６０をさらに作動させた。
【0073】
光ファイバ４８の平均直径からの直径の偏差を、種々の時間周波数（１０Ｈｚ、１Ｈｚ、および０．１Ｈｚ）で測定した。平均直径からの標準偏差を計算した。結果を図１８に示している。実施例７の結果を、グラフ上で比較例２Ａの結果と比較する。比較例２Ａでは、第３の加熱要素６６を使用しなかったが、その他の設定は実施例７と同じであった。図１８のグラフに示すように、第３の加熱要素６６を使用すると、第３の加熱要素６６を使用しない場合よりも、平均直径からの標準偏差がはるかに小さくなる。実施例７では、平均直径からの標準偏差は、全ての測定時間周波数にわたって０．０６μｍ未満であった。比較例２Ａでは、平均直径からの標準偏差は、同じ測定時間周波数で約０．１５μｍ以上であった。理論に束縛されるものではないが、第３の加熱要素６６を使用することにより、不活性ガス５４の動粘度が増大して、マッフル１６の内面２０の第２の真っ直ぐな部分９８によって画定される通路２２の一部における対流の不安定性が抑制されると考えられる。上記のグラスホフ数（Ｇｒ）の式を再び参照すると、ガスの動粘度（ｖ）が高いほど、グラスホフ数（Ｇｒ）は低くなる。
【0074】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0075】
実施形態１
光ファイバ形成装置であって、
線引き炉であって、（ｉ）内面を有するマッフルと、（ｉｉ）該マッフルの下方の軸線方向開口であって、前記マッフルの前記内面は、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、軸線方向開口と、（ｉｉｉ）前記通路内への上側入口とを備える線引き炉と、
前記軸線方向開口の上方で前記線引き炉の前記通路内に延在する管であって、（ｉ）外面であって、前記マッフルの前記内面は、前記管の前記外面を前記マッフルの前記内面から分離する空間を伴って前記管の前記外面を取り囲む、外面と、（ｉｉ）前記管を通って延在する第２の通路を画定する内面と、（ｉｉｉ）前記管の前記第２の通路内への入口と、（ｉｖ）前記管の前記第２の通路からの出口とを有する管と
を備える、光ファイバ形成装置。
光ファイバ形成装置であって、
線引き炉であって、（ｉ）内面を有するマッフルと、（ｉｉ）該マッフルの下方の軸線方向開口であって、前記マッフルの前記内面は、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、軸線方向開口と、（ｉｉｉ）前記通路内への上側入口とを備える線引き炉と、
前記軸線方向開口の上方で前記線引き炉の前記通路内に延在する管であって、（ｉ）外面であって、前記マッフルの前記内面は、前記管の前記外面を前記マッフルの前記内面から分離する空間を伴って前記管の前記外面を取り囲む、外面と、（ｉｉ）前記管を通って延在する第２の通路を画定する内面と、（ｉｉｉ）前記管の前記第２の通路内への入口と、（ｉｖ）前記管の前記第２の通路からの出口とを有する管と
を備える、光ファイバ形成装置。
【0076】
実施形態２
不活性ガスが、前記線引き炉の前記上側入口を通って前記通路内に流入し、別々の流れを形成し、該流れのうちの１つの流れが、前記線引き炉の前記通路を通って前記マッフルの前記内面と前記管の前記外面との間の前記空間内に流入し、前記線引き炉の前記軸線方向開口から流出し、前記流れのうちの別の流れが、前記管の前記入口に流入し、前記管の前記第２の通路を通って前記管の前記出口から流出する、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
不活性ガスが、前記線引き炉の前記上側入口を通って前記通路内に流入し、別々の流れを形成し、該流れのうちの１つの流れが、前記線引き炉の前記通路を通って前記マッフルの前記内面と前記管の前記外面との間の前記空間内に流入し、前記線引き炉の前記軸線方向開口から流出し、前記流れのうちの別の流れが、前記管の前記入口に流入し、前記管の前記第２の通路を通って前記管の前記出口から流出する、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
【0077】
実施形態３
前記不活性ガスは、アルゴンまたは窒素の１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、実施形態２記載の光ファイバ形成装置。
前記不活性ガスは、アルゴンまたは窒素の１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、実施形態２記載の光ファイバ形成装置。
【0078】
実施形態４
前記管の前記入口の上方の前記線引き炉の前記通路の少なくとも一部を包囲する第１の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記第１の範囲の上方の前記線引き炉の前記通路の少なくとも一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第２の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
前記管の前記入口の上方の前記線引き炉の前記通路の少なくとも一部を包囲する第１の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記第１の範囲の上方の前記線引き炉の前記通路の少なくとも一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第２の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
【0079】
実施形態５
前記線引き炉の前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記管の前記第２の通路を通って延在する光ファイバと、
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第１の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
前記線引き炉の前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記管の前記第２の通路を通って延在する光ファイバと、
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第１の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
【0080】
実施形態６
前記光ファイバ母材の主体の上方の前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第２の加熱要素をさらに備える、実施形態５記載の光ファイバ形成装置。
前記光ファイバ母材の主体の上方の前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第２の加熱要素をさらに備える、実施形態５記載の光ファイバ形成装置。
【0081】
実施形態７
前記管の前記第２の通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、実施形態６記載の光ファイバ形成装置。
前記管の前記第２の通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって前記線引き炉の前記通路を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、実施形態６記載の光ファイバ形成装置。
【0082】
実施形態８
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記管の前記出口を出て、前記管の前記出口を出た後、標準偏差（σ）が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態５記載の光ファイバ形成装置。
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記管の前記出口を出て、前記管の前記出口を出た後、標準偏差（σ）が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態５記載の光ファイバ形成装置。
【0083】
実施形態９
前記管の前記入口は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍの内径を有する、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
前記管の前記入口は、１．２７ｃｍ～２．５４ｃｍの内径を有する、実施形態１記載の光ファイバ形成装置。
【0084】
実施形態１０
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、
マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、マッフルを備え、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置されたテーパ部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径と、前記テーパ部分の最大の半径よりも少なくとも２倍長い、前記軸線に対して平行な鉛直方向長さとを含むテーパ部分と、
前記テーパ部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、少なくとも７５ｃｍの長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分であって、該第２の真っ直ぐな部分の前記半径は、０．６３５ｃｍ～１．２７ｃｍである、第２の真っ直ぐな部分と
を備える、線引き炉。
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、
マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定する、マッフルを備え、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置されたテーパ部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径と、前記テーパ部分の最大の半径よりも少なくとも２倍長い、前記軸線に対して平行な鉛直方向長さとを含むテーパ部分と、
前記テーパ部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、少なくとも７５ｃｍの長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分であって、該第２の真っ直ぐな部分の前記半径は、０．６３５ｃｍ～１．２７ｃｍである、第２の真っ直ぐな部分と
を備える、線引き炉。
【0085】
実施形態１１
前記マッフルの前記内面の前記テーパ部分よりも前記第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、前記通路への上側入口をさらに備え、
不活性ガスが、（ｉ）前記上側入口を通って前記通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、前記テーパ部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、前記第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、前記軸線方向開口から流出する、
実施形態１０記載の線引き炉。
前記マッフルの前記内面の前記テーパ部分よりも前記第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、前記通路への上側入口をさらに備え、
不活性ガスが、（ｉ）前記上側入口を通って前記通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、前記テーパ部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、前記第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、前記軸線方向開口から流出する、
実施形態１０記載の線引き炉。
【0086】
実施形態１２
前記不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、実施形態１１記載の線引き炉。
前記不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、実施形態１１記載の線引き炉。
【0087】
実施形態１３
前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記通路を通って前記軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバと
をさらに備える、実施形態１０記載の線引き炉。
前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記通路を通って前記軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバと
をさらに備える、実施形態１０記載の線引き炉。
【0088】
実施形態１４
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記光ファイバ母材の主体の上方の前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１３記載の線引き炉。
前記光ファイバ母材の先端を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記光ファイバ母材の主体の上方の前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と
をさらに備える、実施形態１３記載の線引き炉。
【0089】
実施形態１５
前記マッフルの前記内面が画定する前記第２の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第３の範囲を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、実施形態１４記載の線引き炉。
前記マッフルの前記内面が画定する前記第２の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第３の範囲を加熱する第３の加熱要素をさらに備える、実施形態１４記載の線引き炉。
【0090】
実施形態１６
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記軸線方向開口を出て、該軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態１３記載の線引き炉。
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記軸線方向開口を出て、該軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態１３記載の線引き炉。
【0091】
実施形態１７
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、
マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定し、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置された狭幅部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径を含む狭幅部分と、
前記狭幅部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分と
を備える、マッフルと、
前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記第１の範囲の上方の前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と、
前記第２の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって１００℃～２００℃の温度に前記通路を加熱する第３の加熱要素と
を備える、線引き炉。
光ファイバ形成装置用の線引き炉であって、
マッフルであって、内面と前記マッフルの下方の軸線方向開口とを有し、前記マッフルの前記内面は、軸線を中心としてセンタリングされた、前記軸線方向開口を通って延在する通路を画定し、前記内面は、
前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第１の真っ直ぐな部分と、
前記第１の真っ直ぐな部分と前記軸線方向開口との間に配置された狭幅部分であって、前記第１の真っ直ぐな部分から離れるにつれて減少して前記通路を狭める前記軸線からの半径を含む狭幅部分と、
前記狭幅部分と前記軸線方向開口との間に配置され、前記軸線からの半径が、前記軸線に対して平行な長さに沿って少なくともほぼ一定のままである第２の真っ直ぐな部分と
を備える、マッフルと、
前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第１の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第１の加熱要素と、
前記第１の範囲の上方の前記第１の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第２の範囲全体にわたって前記通路を加熱する第２の加熱要素と、
前記第２の真っ直ぐな部分によって画定される前記通路の一部を包囲する第３の範囲全体にわたって１００℃～２００℃の温度に前記通路を加熱する第３の加熱要素と
を備える、線引き炉。
【0092】
実施形態１８
前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記通路を通って前記軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバと
をさらに備え、
前記第１の加熱要素が加熱する前記第１の範囲は、前記光ファイバ母材の先端を包囲し、
前記第２の加熱要素が加熱する前記第２の範囲は、少なくとも部分的に前記光ファイバ母材の主体の上方にあり、
前記第３の加熱要素が加熱する前記第３の範囲は、前記光ファイバ母材から線引きされた前記光ファイバの一部を包囲する、
実施形態１７記載の線引き炉。
前記通路内に配置された光ファイバ母材と、
前記光ファイバ母材から線引きされ、前記通路を通って前記軸線方向開口から外向きに延在する光ファイバと
をさらに備え、
前記第１の加熱要素が加熱する前記第１の範囲は、前記光ファイバ母材の先端を包囲し、
前記第２の加熱要素が加熱する前記第２の範囲は、少なくとも部分的に前記光ファイバ母材の主体の上方にあり、
前記第３の加熱要素が加熱する前記第３の範囲は、前記光ファイバ母材から線引きされた前記光ファイバの一部を包囲する、
実施形態１７記載の線引き炉。
【0093】
実施形態１９
前記狭幅部分よりも前記第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、前記通路への上側入口をさらに備え、
不活性ガスが、（ｉ）前記上側入口を通って前記通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記狭幅部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、前記軸線方向開口から流出し、
前記不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、
実施形態１７記載の線引き炉。
前記狭幅部分よりも前記第１の真っ直ぐな部分の近くに配置された、前記通路への上側入口をさらに備え、
不活性ガスが、（ｉ）前記上側入口を通って前記通路内に流入し、（ｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第１の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｉｉｉ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記狭幅部分に沿って流れ、（ｉｖ）次いで、前記マッフルの前記内面の前記第２の真っ直ぐな部分に沿って流れ、（ｖ）次いで、前記軸線方向開口から流出し、
前記不活性ガスは、アルゴンおよび窒素のうちの１つ以上と、１体積％未満のヘリウムとを含む、
実施形態１７記載の線引き炉。
【0094】
実施形態２０
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記軸線方向開口を出て、該軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの測定周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態１８記載の線引き炉。
前記光ファイバは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で前記軸線方向開口を出て、該軸線方向開口を出た後、標準偏差が０．１Ｈｚ、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの測定周波数で０．０６μｍ未満である直径を有する、実施形態１８記載の線引き炉。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】