特表 2018-537385 光ファイバの製造方法、及び光ファイバ

(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】特表2018-537385(P2018-537385A)

(43)【公表日】2018年12月20日

(54)【発明の名称】光ファイバの製造方法、及び光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/027 20060101AFI20181122BHJP

   C03C 13/04 20060101ALI20181122BHJP

   C03C 25/106 20180101ALI20181122BHJP

   C03C 25/26 20180101ALI20181122BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20181122BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20181122BHJP

【ＦＩ】

   C03B37/027 A

   C03C13/04

   C03C25/106

   C03C25/26

   G02B6/02 356A

   G02B6/02 376A

   G02B6/44 321

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2018-521985(P2018-521985)

(86)(22)【出願日】2016年10月27日

(85)【翻訳文提出日】2018年6月27日

(86)【国際出願番号】US2016059033

(87)【国際公開番号】WO2017075161

(87)【国際公開日】20170504

(31)【優先権主張番号】62/248,376

(32)【優先日】2015年10月30日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA

(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】ビリングズ，ケネス デュアン

(72)【発明者】

【氏名】ブックバインダー，ダナ クレイグ

(72)【発明者】

【氏名】クルジンスキー，ポール アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ムーア，ロバート クラーク

(72)【発明者】

【氏名】タンドン，プシュカー

【テーマコード（参考）】

2H150

4G021

4G060

4G062

【Ｆターム（参考）】

2H150AB05

2H150AB18

2H150AB20

2H150AD03

2H150AD12

2H150AD17

2H150AD32

2H150AD36

2H150AE25

2H150AE28

2H150AH50

2H150BA32

2H150BB02

4G021HA05

4G060AA01

4G060AD22

4G060CB00

4G062AA06

4G062AA07

4G062LA03

4G062LA10

4G062LB03

4G062LB10

(57)【要約】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバの処理方法は、（ｉ）ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び、（ｉｉ）該延伸されたファイバを、ファイバの温度が１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満の平均冷却速度においてガス内で冷却する工程であって、該ガスが８００℃〜１５００℃の温度にあり、かつ、ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍ（気圧）の絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内の少なくとも１つの温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバの処理方法であって、
（ｉ）前記ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉ）前記ファイバを、該ファイバの温度が、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満の平均冷却速度においてガス内で冷却する工程であって、前記ガスが８００℃〜１５００℃の温度にあり、かつ、前記ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１５００℃の範囲内の少なくとも１つの温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む、方法。

【請求項2】

前記ガスの平均熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１５００℃の温度範囲内において、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下であり、
好ましくは、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下であるか、あるいは、８００℃〜１４５０℃の範囲内のすべての温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ガスが、（ｉ）１０００℃〜１３００℃の温度、及び、（ｉｉ）０．０２５〜１ａｔｍの絶対圧力にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

（ｉ）前記ガスが、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はそれらの混合物であり、前記延伸速度が３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒である、あるいは、（ｉｉ）前記ガスが、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はそれらの混合物であり、前記延伸速度が４０ｍ／秒〜１００ｍ／秒であり、かつ、前記ガス内で冷却する工程が、０．０２５〜１ａｔｍの絶対圧力において、１０００℃／秒〜４０００℃／秒の平均冷却速度で行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

（ｉ）前記入口温度が、前記別の温度より少なくとも１００℃、好ましくは少なくとも≧２００℃高い、及び／又は
（ｉｉ）前記ファイバを前記入口温度と前記別の温度との間で冷却する工程が、０．１秒を超える時間、好ましくは０．２秒を超える時間にわたって行われる、及び／又は
（ｉｉｉ）前記平均冷却速度が１４００℃／秒〜３０００℃／秒である
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記延伸速度が４０ｍ／秒〜１００ｍ／秒であり、前記平均冷却速度が１４００℃／秒〜３０００℃／秒であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ファイバを冷却する工程が、前記ファイバを、８００℃〜１３００℃の温度を有する処理領域に通す工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記ファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程をさらに含み、該第１の冷却速度で冷却する工程が、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲になり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲になり、かつ、入口温度≦Ｔ_２になるように、前記ファイバ温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へと低下させることを特徴とする、請求項１〜２又は６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

光ファイバの処理方法であって、
（ｉ）３０ｍ／秒を超える延伸速度で延伸される前記ファイバを提供する工程、
（ｉｉ）前記ファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程であって、該第１の冷却速度で冷却する工程が、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲になり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲になるように、ファイバ温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へと低下させる、工程、及び
（ｉｉｉ）前記ファイバを、８００℃〜１５００℃のガス温度において、５０００℃／秒未満の第２の冷却速度で、ガス内で冷却する工程であって、該第２の冷却速度で冷却する工程が、前記ファイバの温度を第３の温度Ｔ_３から第４の温度Ｔ_４へと低下させ、ここで、Ｔ_３≦Ｔ_２であり、前記第３の温度Ｔ_３が１５００℃〜１７００℃の範囲であり、前記第４の温度Ｔ_４が１２００℃〜１４００℃の範囲であり、かつ、前記ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む、方法。

【請求項10】

光ファイバの製造方法であって、
（ｉ）ファイバプリフォームを、その軟化点を上回る温度へと加熱する工程、
（ｉｉ）前記加熱されたプリフォームから前記光ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉｉ）前記光ファイバを２つの処理ステージに通す工程であって、
ａ．前記ファイバが、１８００℃〜２１００℃の温度で第１の処理ステージに入り、前記第１の処理ステージにおいて５０００℃／秒を超える平均冷却速度を被り、
ｂ．前記光ファイバが、１６００℃〜１８００℃の温度で前記第１の処理ステージから出て、
ｃ．前記光ファイバが、１５００℃〜１７００℃の温度で前記第１の処理ステージの下流の第２の処理ステージに入り、
ｉ．８００℃〜１５００℃の温度と、
ｉｉ．１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の熱伝導率κと
を有するガス又はガス混合物内で、前記第２の処理ステージにおいて５０００℃／秒未満の平均冷却速度を被り、かつ、
ｄ．前記光ファイバが、１２００℃〜１４００℃の温度で前記第２の処理ステージから出る
ように、２つの処理ステージに通す工程
を含む、方法。

【請求項11】

請求項１又は８〜１０のいずれか一項に記載の方法によって製造された光ファイバにおいて、
（ｉ）ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含む、シリカをベースとしたガラスコアであって、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０ＭＰａ〜１５ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する、ガラスコア、及び
（ｉｉ）前記コアを取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッド、並びに前記クラッドを取り囲むポリマーコーティング
を備えていることを特徴とする、光ファイバ。

【請求項12】

前記ファイバが、８．２μｍ〜９．５μｍの１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有することを特徴とする、請求項１１に記載の光ファイバ。

【請求項13】

ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含み、かつ、シリカをベースとしたクラッドで取り囲まれたガラスコアを備えた光ファイバであって、該光ファイバが、１４５０℃未満の仮想温度を有し、かつ、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有し、前記コアが、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、前記ファイバが、前記クラッドを取り囲む少なくとも１つのポリマーコーティングを有する、光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，３７６号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。

【技術分野】

【0002】

本開示は、概して、光ファイバの製造方法、及び光ファイバに関する。

【背景技術】

【0003】

光ファイバを生産するための製造方法は、典型的には、延伸加熱炉内で加熱されたガラスプリフォームから光ファイバを延伸する工程、該延伸されたファイバを冷却する工程、及びファイバが十分に冷却された後に該ファイバを被覆する工程を含む。ファイバ製造プロセスで使用されるプロセスパラメータは、延伸されたファイバの結果的に得られる性能特性に大きな影響を与える可能性がある。ガラス光ファイバの製造において、光学プリフォームは、ガラスの軟化点をはるかに上回る温度へと加熱され、次に、大きい延伸比（draw down ratios）で延伸されて、直径約１２５μｍのガラス光ファイバを形成する。高い延伸温度、大きい延伸比、及び速い延伸速度は、ファイバ直径の変動、ガラスマトリクス内の欠陥、レイリー散乱の増大、及び減衰の増加を生じうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

よって、ファイバの直径変動を最小限に抑え、ファイバの減衰を改善しつつ、高い延伸速度をもたらす光ファイバの製造方法を開発することは重要である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、光ファイバの製造方法を提供する。

【0006】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバを処理する方法は、
（ｉ）ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉ）該延伸されたファイバを、該ファイバの温度が１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満の平均冷却速度においてガス内で冷却する工程であって、ガスが８００℃〜１５００℃の温度にあり、ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍ（気圧）の絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内の少なくとも１つの温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程を含む。本明細書に開示される少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガスは、８００℃〜１５００℃の温度範囲内において、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の平均熱伝導率κ（すなわち、κ_平均＝κ_最大＋κ_最小）／２）を有する。本明細書に開示される少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガスは、８００℃〜１５００℃の温度範囲内のすべての温度について、１ａｔｍの絶対圧力において、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下（例えば、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下）の熱伝導率κを有する。幾つかの実施形態によれば、ガスの熱伝導率κは、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１４５０℃の範囲内のすべての温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である。幾つかの例示的な実施形態によれば、平均冷却速度は、１０００℃／秒〜４０００℃／秒である。幾つかの例示的な実施形態によれば、平均冷却速度は、１４００℃／秒〜３０００℃／秒である。幾つかの例示的な実施形態によれば、ガスは、（ｉ）１０００℃〜１３００℃の温度、及び（ｉｉ）０．０２５ａｔｍ〜１ａｔｍの絶対圧力にある。本明細書に記載される例示的な実施形態によれば、ファイバの延伸速度は３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒である。

【0007】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバの処理方法は、
（ｉ）ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉ）該延伸されたファイバを、該ファイバの温度が１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満（例えば、＞６０００℃／秒、又はさらには＞６５００℃／秒）の平均冷却速度において、ガス内で冷却する工程であって、ガスが８００℃〜１５００℃の温度にあり、ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む。幾つかの例示的な実施形態によれば、平均冷却速度は、１０００℃／秒〜４０００℃／秒である。幾つかの例示的な実施形態によれば、平均冷却速度は、１４００℃／秒〜３０００℃／秒である。

【0008】

少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、延伸されたファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程であって、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲になり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲になるように、ファイバ温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へと低下させる、工程と、次いで、それに続いて、延伸されたファイバを、上記ガス内において、５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程であって、上記入口温度がＴ_２以下である、工程とをさらに含む。

【0009】

幾つかの実施形態によれば、ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及び／又はＲｎ、若しくはそれらの混合物であり、延伸速度は３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒（例えば、３０〜８０ｍ／秒、又は４０〜８０ｍ／秒、又はそれらの間）である。幾つかの実施形態によれば、ガス内での冷却は、ファイバの温度を少なくとも１００℃低下させる（すなわち、少なくとも幾つかの実施形態によれば、入口温度から上記別の温度を減算すると≧１００℃である）。幾つかの実施形態によれば、ガス内において冷却する工程は、ファイバの温度を少なくとも２００℃低下させる。

【0010】

本明細書に記載される少なくとも幾つかの例示的な実施形態によれば、ガスの熱伝導率κは、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度において、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下であり、延伸されたファイバの冷却の間のガスの温度は、８００℃〜１５００℃（例えば、８００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃、又は１１００℃〜１２５０℃）である。幾つかの実施形態では、延伸されたファイバの冷却の間のガス又はガス混合物の温度は、１０００℃〜１３００℃である。幾つかの実施形態では、ガスの平均熱伝導率は、８００℃〜１４５０℃の範囲内のすべての温度において、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下であり、延伸されたファイバの冷却の間のガスの温度は、８００℃〜１５００℃（例えば、８００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃、又は１１００℃〜１２５０℃）である。

【0011】

本明細書に記載される少なくとも幾つかの例示的な実施形態によれば、
光ファイバの処理方法は、
（ｉ）第１の温度Ｔ_１の温度を有するファイバを提供する工程、
（ｉｉ）該ファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程であって、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲になり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲になるように、第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へとファイバ温度を低下させる、工程、及び
（ｉｉｉ）前記ファイバを、８００℃〜１５００℃のガス温度において、５０００℃／秒未満の第２の冷却速度において、ガス内で冷却する工程であって、該ファイバの温度を第３の温度Ｔ_３から第４の温度Ｔ_４へと低下させ、ここで、Ｔ_３≦Ｔ_２であり、第３の温度Ｔ_３が１５００℃〜１７００℃の範囲であり、第４の温度Ｔ_４が１２００℃〜１４００℃の範囲であり、かつ、ガスの熱伝導率κが、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む。

【0012】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、ガラスコア及びガラスクラッドを備えている。少なくとも幾つかの実施形態によれば、コアは、Ｇｅ、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つをドープされた、シリカをベースとしたコアである。少なくとも幾つかの実施形態によれば、ファイバは、８．２μｍ〜９．５μｍの１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤ、１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。少なくとも幾つかの実施形態によれば、コアは、シリカに対してアップドープされ、かつ、０．１％〜０．４５％（例えば、０．２５％〜０．４５％）のシリカに対する相対屈折率差を有する。少なくとも幾つかの実施形態によれば、ファイバコアは、約１０ＭＰａ〜約４０ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する。少なくとも幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、シリカをベースとしたクラッドで取り囲まれた、ＧｅＯ_２を含むガラスコアを備えており、該ファイバは、１４５０℃未満の仮想温度、及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。幾つかの実施形態によれば、ファイバの仮想温度は、１３００℃未満、又はさらには１２００℃未満である。

【0013】

少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の速度で延伸する工程、及び、該ファイバを５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含んでよく、ここで、該冷却する工程は、例えば、０．２５ａｔｍ、０．５ａｔｍ、又は０．７５ａｔｍの絶対圧力など、０．０２５ａｔｍ〜１ａｔｍの絶対圧力の範囲内にある圧力において、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１５００℃の全温度範囲にわたる熱伝導率を有するガス内において、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へとファイバの温度を低下させる。少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の速度で延伸する工程、及び、ファイバを５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含んでよく、ここで、該冷却は、１ａｔｍの絶対圧力で、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１４５０℃の全温度範囲にわたる熱伝導率を有するガス内において、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へとファイバの温度を低下させる。

【0014】

少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の速度で延伸する工程、及び、該ファイバを５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含んでよく、ここで、該冷却する工程は、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率を有するガス内において、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へとファイバの温度を低下させる。幾つかの実施形態では、ガスは、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率を有する。

【0015】

少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の速度で延伸する工程、及び、該ファイバを５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含んでよく、ここで、該冷却する工程は、１ａｔｍの絶対圧力で測定した場合に、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる最大熱伝導率を有するガス内において、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へとファイバの温度を低下させる。幾つかの実施形態では、ガスは、１ａｔｍの絶対圧力で測定した場合に、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ（例えば、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）の、８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる最大熱伝導率を有する。

【0016】

幾つかの実施形態によれば、ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及び／又はＲｎ、若しくはそれらの混合物である。幾つかの実施形態によれば、ファイバ延伸速度は、３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒（例えば、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒）である。幾つかの実施形態によれば、ガス内でのファイバの冷却は、ファイバの温度を少なくとも１００℃低下させる。少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガス内でのファイバの冷却は、ファイバの温度を少なくとも２００℃低下させる。幾つかの実施形態によれば、ファイバの冷却の間のガスの温度は、８００℃〜１５００℃（例えば、８００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃、又は１１００℃〜１２５０℃）である。幾つかの実施形態では、ファイバの冷却の間のガス又はガス混合物の温度は、１０００℃〜１３００℃である。

【0017】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバの処理方法は、
（ｉ）ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の速度で延伸する工程、及び、（ｉｉ）該延伸されたファイバを、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋである、８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率を有するガス又はガス混合物内において、ファイバの温度が１５００℃〜１７００℃の範囲の温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含む。幾つかの実施形態によれば、ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及び／又はＲｎ、若しくはそれらの混合物であり、延伸速度は３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒（例えば、４０ｍ／秒〜１００ｍ／秒、又は４０ｍ／秒〜８０ｍ／秒）である。幾つかの実施形態によれば、上記ガス内での冷却は、例えば１４００℃／秒〜３０００℃／秒、又は１４５０℃／秒〜２５００℃／秒、又は１４５０℃／秒〜２３００℃／秒、又は１６２５℃／秒〜２５００℃／秒など、１２００℃／秒〜５０００℃／秒、又は１３００℃／秒〜５０００℃／秒の冷却速度で行われる。

【0018】

幾つかの実施形態によれば、ファイバの冷却は、０．０８秒〜１秒にわたって行われる。幾つかの他の実施形態によれば、ファイバの冷却は、０．１秒を超える時間にわたって行われる。幾つかの他の実施形態によれば、ファイバの冷却は、０．２秒を超える時間にわたって行われる。幾つかの他の実施形態によれば、ファイバの冷却は、０．３秒を超える時間にわたって行われる。

【0019】

本方法は、ファイバプリフォームを、その軟化点を上回る温度へと加熱する工程、該加熱されたプリフォームからファイバを延伸する工程、及びファイバを２つの処理ステージに通す工程を含みうる。ファイバは、１８００℃〜２１００℃の温度で第１の処理ステージに入ってよく、該第１の処理ステージにおいて５０００℃／秒を超える平均冷却速度を被り、１６００℃〜１８００℃の温度で第１の処理ステージから出てよく、第２の処理ステージにおいて５０００℃／秒未満の平均冷却速度を被りうる。ファイバは、１５００℃〜１７００℃の温度で第１の処理ステージの下流の第２の処理ステージに入ってよく、１２００℃〜１４００℃の温度で第２の処理ステージから出てよい。本明細書に記載される例示的な実施形態によれば、第２のステージにおける平均ガス温度は、８００℃〜１５００℃（例えば、８００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃）である。本明細書に記載される他の例示的な実施形態によれば、第２のステージにおける平均ガス温度は１０００℃〜１３００℃である。

【0020】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバの製造方法は、
（ｉ）ファイバプリフォームを、その軟化点を上回る温度へと加熱する工程、
（ｉｉ）該加熱されたプリフォームから光ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉｉ）光ファイバを少なくとも２つの処理ステージに通す工程であって、
（ａ）該ファイバが、１８００℃〜２１００℃の温度で第１の処理ステージに入り、該第１の処理ステージにおいて５０００℃／秒を超える平均冷却速度を被り、
（ｂ）該光ファイバが、１６００℃〜１８００℃の温度で第１の処理ステージから出て、
（ｃ）該光ファイバが、１５００℃〜１７００℃の温度で、第１の処理ステージの下流の第２の処理ステージに入り、
ａ．８００℃〜１５００℃の温度、及び
ｂ．１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である熱伝導率κ
を有するガス又はガス混合物内で、第２の処理ステージにおいて５０００℃／秒未満の平均冷却速度を被り、かつ
（ｄ）該光ファイバが、１２００℃〜１４００℃の温度で、第２の処理ステージから出る
ように、少なくとも２つの処理ステージに通す工程
を含む。

【0021】

本方法はまた、流体軸受装置又はエアターン装置を用いてファイバを方向転換する工程も含みうる。方向変換は、略垂直方向から略水平方向へとファイバを方向変換することができる。別の実施形態では、方向変換は、垂直方向から反対の垂直方向へとファイバを方向変換することができる。方向変換は、ファイバが第２の処理ステージから出た後、又はファイバの表面温度が１０００℃未満へと冷却された後に、行われうる。

【0022】

本開示の実施形態は、光ファイバを延伸する工程、及び該光ファイバを本明細書に開示されるように冷却する工程をさらに含み、ここで、光ファイバは、
（ｉ）ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋのうちの少なくとも１つを含む、シリカをベースとしたガラスコアであって、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０ＭＰａ〜１５ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する、コア、
（ｉｉ）該コアを取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッド、及び
（ｉｉｉ）該クラッドを取り囲む、ポリマーコーティング
を備えている、シリカをベースとしたガラスファイバである。

【0023】

幾つかの実施形態によれば、コアは、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａ（例えば、１〜１０ＭＰａ、又は２〜１０ＭＰａ）の値の残留引張応力を有する少なくとも１つの領域を有する。幾つかの実施形態によれば、クラッドは、幾つかの実施形態では、例えば、１０ＭＰａ〜４０ＭＰａ、５〜２０ＭＰａ、１０〜２０ＭＰａ、又は８〜２０ＭＰａなど、５ＭＰａ〜４０ＭＰａの値の引張応力である、残留応力を有する少なくとも１つの領域を有する。

【0024】

幾つかの実施形態によれば、コアは、０．１％〜０．４５％、例えば０．２５％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有する。

【0025】

さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、本明細書及びその特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載される実施形態を実践することによって認識されよう。

【0026】

前述の概要及び後述する詳細な説明は、いずれも単なる例示であって、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。

【0027】

添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本開示の選択された態様の例証であり、その説明と併せて、本開示が採用する方法、生成物、及び組成物の原理及び動作を説明する役割を担う。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】ガラス加熱源及び２つの離間された処理ステージを有する、光ファイバ生産システムを示す図

【図2】ガラス加熱源及び２つの隣接した処理ステージを有する、光ファイバ生産システムを示す図

【図3】ガラス加熱源、２つの処理ステージ、幾つかのファイバ方向変換装置、コーティング装置、及び延伸機構を有する、光ファイバ生産システムを示す図

【図4】温度に対する幾つかのガスの動粘度を示すグラフ

【図5】大気圧における温度（℃）に対する幾つかのガスのガス熱伝導率κ（ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）を示すグラフ

【図6】１１００℃及び４２ｍ／秒のファイバ延伸速度におけるさまざまなガスについての計算した対流熱伝達率ｈ（ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ）を示すグラフ

【図7A】延伸加熱炉の出口開口からの時間の関数としての計算したファイバ冷却プロファイルを示すグラフ

【図7B】時間の関数（秒）としての例示的なファイバ温度プロファイル（℃）

【図7C】図７Ｂに対応し、かつ、時間の関数（秒）としての例示的なファイバの冷却速度を示すグラフ

【図7D】延伸加熱炉のファイバの出口から開始する時間の関数としての幾つかの例示的な温度プロファイルを示すグラフ

【図7E】図７Ｄのファイバに対応し、かつ、延伸加熱炉の出口開口からの時間の関数としての例示的なファイバ冷却速度（ｄＴ／ｄｔ）を示すグラフ

【図8】異なるガス流（ｓｌｐｍ）についての第２の処理ステージから出た後のファイバ温度を測定したグラフ。これらは、第２の処理ステージ内における４２ｍ／秒の延伸速度及び１１００℃の平均動作温度についてのデータである。

【図9】１３１０ｎｍで測定するファイバ減衰における、第２の処理ステージでのアルゴンの使用の影響を示すグラフ

【図10A】本明細書に記載される幾つかの例示的なファイバの実施形態についての概略的な断面図

【図10B】本明細書に記載される例示的な光ファイバの実施形態についての幾つかの屈折率プロファイルを概略的に示すグラフ

【図10C】図１０Ｂと同じ

【図10D】図１０Ｂと同じ

【図10E】図１０Ｂと同じ

【発明を実施するための形態】

【0029】

本開示はまた、光ファイバの製造及び処理方法についても記載する。ガスの熱伝導率κの単位は、本明細書に記載される特定の温度で提供されており、ｃａｌ／ｃｍ・秒・ケルビン（ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋとも称される）単位のものであることに留意されたい。

【0030】

ファイバが１７００℃〜１２００℃の温度範囲にある場合のファイバのより遅い冷却は、ガラス転移領域におけるガラス緩和の増大、ファイバの平均仮想温度の低下、及びファイバ減衰の低下を生じる。しかしながら、ファイバの延伸速度が＞３０ｍ／秒に増加するときに同じ長さＬのファイバ冷却ゾーンが与えられる場合（例えば、所与の長さの第２の加熱炉１１３′について）、この温度範囲内のファイバの冷却速度は大幅に増加し、それによって仮想温度が上昇し、ファイバ減衰が増加してしまう。これに対抗する１つの方法は、冷却装置の動作温度を上昇させることによってファイバの冷却速度を低下させることであるが、しかしながら、この選択肢は必ずしも実現可能とは限らない。我々は、ファイバを約１７００℃から約１２００〜１４００℃に冷却する間のファイバの冷却の遅延（ファイバの冷却速度の低下）が、後述するように、冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物を適切に選択することによって達成することができることを見出したが、これは、有利には、ファイバ減衰の改善をもたらすことができる。本明細書に開示される例示的な光ファイバの実施形態は、有利には、例えば、１５５０ｎｍの波長において、０．１７８ｄＢ／ｋｍ〜０．１８４ｄＢ／ｋｍ、又は０．１７９ｄＢ／ｋｍ〜０．１８１ｄＢ／ｋｍなど、１５５０ｎｍにおける＜０．１８４ｄＢ／ｋｍの低減衰の光信号を有する。幾つかの実施形態では、光ファイバは、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満（例えば、０．１５ｄＢ／ｋｍ〜０．１８ｄＢ／ｋｍ、又は０．１５ｄＢ／ｋｍ〜０．１７ｄＢ／ｋｍ）の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。

【0031】

幾つかの実施形態によれば、ファイバは、１３１０ｎｍにおいて０．３２４ｄＢ／ｋｍ未満の減衰、又はさらには１３１０ｎｍにおいて０．３１ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する。例えば、幾つかの実施形態については、減衰は、例えば、１３１０ｎｍにおいて０．２８ｄＢ／ｋｍ〜０．３２４ｄＢ／ｋｍ、又は１３１０ｎｍにおいて０．２９ｄＢ／ｋｍ〜０．３１ｄＢ／ｋｍ、又は１３１０ｎｍにおいて０．３０ｄＢ／ｋｍ〜０．３２４ｄＢ／ｋｍ、又は１３１０ｎｍにおいて０．３０ｄＢ／ｋｍ〜０．３２ｄＢ／ｋｍ、又は１３１０ｎｍにおいて０．３１ｄＢ／ｋｍ〜０．３２４ｄＢ／ｋｍである。

【0032】

本方法は、加熱されたガラス源からファイバを延伸する工程、及び、ファイバを、加熱されたガラス源の下流に位置付けられた２つの処理領域（例えば、２つの処理ステージ）における異なる速度での冷却に供する工程を含みうる。加熱されたガラス源は、延伸加熱炉内で加熱された光ファイバプリフォームでありうる。

【0033】

本明細書に記載される幾つかの実施形態によれば、ファイバは、１８００℃〜２１００℃の範囲の温度Ｔ_１で第１の処理領域（速い冷却領域）に入ってよく、例えば１６７５℃〜１８００℃の範囲など、１６００℃〜１８００℃の範囲のファイバ温度Ｔ_２で第１の処理領域から出ることができる。第１の処理領域におけるファイバの滞留時間（第１の処理領域の長さＬ１を、ファイバの延伸速度で除算した商として決定される）は、例えば、少なくとも０．００５秒、又は０．００５秒〜０．０５秒でありうる。本明細書で用いられる場合、特に明記しない限り、冷却速度とは、平均冷却速度のことを指し、これは、処理領域の入口及び出口におけるファイバ温度間の差異を、処理領域におけるファイバの滞留時間で除算した商として定められる。第１の処理領域の平均冷却速度は、例えば５０００℃／秒〜２００００℃／秒など、５０００℃／秒を超え、幾つかの実施形態では、５０００℃／秒〜１５０００℃／秒である。例えば、幾つかの実施形態では、第１の処理領域の平均冷却速度は、１２０００℃／秒〜１８０００℃／秒、又は１４０００℃／秒〜１６０００℃／秒（例えば、約１５０００℃／秒）である。幾つかの例示的な実施形態によれば、第１の処理領域におけるファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、空気又はＨｅである。第１の処理領域におけるファイバを取り囲むガス又はガス混合物の平均温度（第１の処理領域における動作可能温度）は、例えば、１７５℃〜５００℃、又は２００℃〜５００℃、又は例えば約３００℃である。

【0034】

第１の処理領域から出た後、ファイバは、１５００℃〜１７００℃の範囲の温度Ｔ_３で第２の処理領域に入り、１１００℃〜１４００℃の範囲、又は幾つかの実施形態では１２００℃〜１４００℃、例えば１２００℃〜１３００℃の範囲のファイバ温度Ｔ_４で第２の処理領域から出る。すなわち、第２の処理領域の入り口におけるファイバの温度は、１５００℃〜１７００℃の範囲であってよく、第２の処理領域の出口におけるファイバの温度は、１４００℃以下であり、又は１３００℃未満であってよく、又は約１２００℃〜１３００℃であってもよい。

【0035】

第２の処理領域におけるファイバの滞留時間（第２の処理領域の長さＬ２をファイバ延伸速度で除算した商として決定される）は、少なくとも０．０８秒、又は少なくとも０．１秒、又は少なくとも０．２秒、又はさらには少なくとも０．３秒であってよく、例えば、幾つかの実施形態では、０．０８秒〜１秒でありうる。幾つかの実施形態によれば、ファイバ延伸速度は、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲である。

【0036】

第２の処理領域（遅い冷却領域）におけるファイバの平均冷却速度は、５０００℃／秒未満、又は４０００℃／秒未満、又は３０００℃／秒未満、又は２０００℃／秒未満、又は１０００℃／秒〜４０００℃／秒、又は１０００℃／秒〜３０００℃／秒である。例えば、幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域におけるファイバの平均冷却速度は、１０００℃／秒〜４０００℃／秒、又は１０００℃／秒〜３０００℃／秒、又は１４００℃／秒〜３０００℃／秒、又は１０００℃／秒〜２０００℃／秒、若しくは、例えば、１３００℃／秒〜１７００℃／秒、又は１４００℃／秒〜１６００℃／秒である。第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガスの平均温度（本明細書では第２の処理領域の動作可能な温度範囲、又は動作温度範囲とも称される）は、例えば９００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃など、８００℃〜１５００℃でありうる。例えば、第２の処理領域は、加熱された加熱炉（本明細書では第２の加熱炉とも称される）の内部、又は徐冷装置（ＳＣＤ）であってよく、ファイバを取り囲むガスの平均温度は、加熱炉又はＳＣＤ内のガスの平均温度、又は第２の加熱炉又はＳＣＤの動作温度である。幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガスの平均温度は、８００℃〜１３００℃であり、好ましくは１０００℃〜１３００℃であり、幾つかの実施形態については、好ましくは１１００℃〜１２５０℃である。例示的な実施形態によれば、ファイバの延伸速度（本明細書では延伸速度とも称される）は、≧３０ｍ／秒であり、例えば３０〜１００ｍ／秒、４０〜８０ｍ／秒、又は５０〜８０ｍ／秒である。

【0037】

第１及び第２の処理領域は、ファイバをガス雰囲気内で冷却する工程を含みうる。例えば、第２の領域のガス雰囲気は、第２の処理領域の動作可能温度範囲にわたり、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・°Ｋ未満（すなわち、κ_平均＜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・秒・ケルビン）である平均熱伝導率κ_平均を有するガス又はガス混合物を含んでもよく、あるいは、実質的にそれらで構成されていてもよい。この温度範囲におけるガスの伝導率は、１気圧の絶対圧力において測定することができる（第２の処理領域の動作可能温度は、第２の処理領域で用いられるガス又はガス混合物の温度に対応する）。

【0038】

第２の処理領域から出る際に、ファイバは、第１又は第２の処理領域の平均冷却速度とは異なる平均冷却速度において、さらに冷却されてもよい。第２の処理領域から出る際のファイバの冷却は、第２の処理領域の出口におけるファイバの温度から、１２００℃未満の温度、好ましくは、１０００℃未満の温度、又は８００℃未満の温度、又は６００℃未満の温度、又は４００℃未満の温度、又は温度２００℃未満の温度、又は５０℃以下の温度へとファイバの温度をさらに低下させることができる。

【0039】

本方法を実施するためのシステムが、図１及び２に概略的に示されている。生産システム１０４は、加熱炉１１２を備えたガラス加熱源と、光ファイバプリフォーム１１０とを含む。プリフォーム１１０は、加熱炉１１２内で、その軟化点を上回る温度へと加熱され、延伸されて、ファイバ１０５を形成し、これが、上述の入口ファイバ温度Ｔ_１で第１の処理領域１１１（幾つかの実施形態では、例えば加熱炉である、処理ステージ１１１′に対応する）へと方向づけられ、上述の速度で冷却されて、上述の第１の処理領域１１１から出口温度Ｔ_２を有するファイバ１０７を生成する。ファイバ１０７は、上述の入口ファイバ温度Ｔ_３で第２の処理領域１１３（例えば管状加熱炉である、処理ステージ１１３′に対応する）に入り、上述の速度で冷却されて、上述の第２の処理領域１１３から出口温度Ｔ_４を有するファイバ１０９を生成する。互いに対しての、及び加熱炉１１２（プリフォーム加熱用の加熱炉）に対する処理領域１１１及び１１３の位置、並びに、該処理領域１１１及び１１３のサイズ又は通路の長さ（Ｌ１、Ｌ２）は、上述の入口温度、出口温度、滞留時間、及び／又は冷却速度に適合するように調整することができる。図２は、図１の変形であり、処理領域１１１及び１１３が、介在するスペースなしに互いに直接隣接している。

【0040】

ファイバは、第１の経路に沿って第１の処理領域内を通過してよく、第１の処理領域におけるファイバの冷却は、第１の経路に沿って生じうる。第１の経路は直線的でありうる。ファイバは、第２の経路に沿って第２の処理領域内を通過してよく、第２の処理領域でのファイバの冷却は、第２の経路に沿って生じうる。第２の経路は直線的でありうる。第２の経路は、第１の経路と同一直線上になくてもよい。

【0041】

ファイバは、任意選択的に、第２の処理領域から出た後に、１５０００℃／秒を超える速度で冷却されうる。ファイバは、第１の経路に沿って第１の処理領域及び第２の処理領域内を通過してよく、第１及び第２の処理領域におけるファイバの冷却は、第１の経路に沿って生じうる。ファイバは、第２の処理領域から出た後に１１００℃未満に冷却された後、第２の経路に沿って通過しうる。第２の経路は直線でありうる。第２の経路は、第１の経路と同一直線上でありうる。あるいは、第２の経路は、第１の経路と同一直線上になくてもよい。

【0042】

本開示に従う、処理領域１１１又は１１３に対応する処理ステージ１１１′又は１１３′は、例えば、予め選択されたファイバ延伸速度についての本開示に従う冷却速度及び滞留時間をもたらすように、温度、サイズ、並びに環境が調整された加熱炉又は加熱ゾーンでありうる。しかしながら、第１の処理領域１１１は、加熱炉を利用しなくてもよく、ファイバは、第２の処理領域１１３（例えば、加熱された加熱炉、若しくは、８００℃〜１５００℃の選択された温度範囲内の加熱されたガス又はガス混合物を含むことができる別の筐体）に入る前に、空気中で冷却されてもよい。光ファイバは、固体表面に接触することなく処理領域１１１、１１３内を通過することができ、かつ、放射又は導電プロセスを介して冷却することができる。ガスの特定は、ファイバからの熱伝達の速度又は効率に影響を与えるように、熱伝導率に基づいて選択することができる。第１の処理領域１１１で用いられるガスは、例えば、本明細書に記載される目的を達成するように、第２の処理領域１１３で用いられるガスよりも高い熱伝導率を有するように選択される。第１の処理領域１１１で用いられるガス又はガス混合物は、例えば、第１の処理領域１１１の動作可能温度範囲にわたり、空気の平均熱伝導率以上、又は空気の平均熱伝導率未満の平均熱伝導率を有しうる。上述のように、第２の処理領域１１３で用いられるガス又はガス混合物は、好ましくは、第２の処理領域１１３の動作可能温度範囲にわたり、空気の平均熱伝導率未満の平均熱伝導率κ_平均を有する。

【0043】

より速いファイバ延伸速度（＞３０ｍｍ／秒）では、ファイバが処理ステージ１１３′（より遅い冷却ステージ）において約１７００℃から約１２００℃へと冷却される場合、冷却速度の低下は、結果的に、より低いファイバ仮想温度及びより低いファイバ減衰をもたらす。我々は、ファイバ冷却の必要とされる遅延、及び／又は、ファイバ減衰の改善が、本明細書に記載されるように、第２の処理領域（処理ステージ１１３′）で用いられるガス又はガス混合物環境を適切に選択することによって達成することができることを見出した。

【0044】

＞３０ｍ／秒（例えば、３０〜８０ｍ／秒）の延伸速度における、約１７００〜約１２００℃の光ファイバの冷却速度（ｄＴ／ｄＬ）は、熱伝達の強制対流機構によって支配される。数学的には、これは、下記等式（１）で表され、３つのパラメータ：（ｉ）対流熱伝達率h、（ｉｉ）ファイバの熱含量、及び（ｉｉｉ）ファイバとその取り囲むガス環境との温度差、の積である。

【0045】

【数1】

【0046】

式中、Ｔはファイバ温度であり、Ｔ_∞はガス温度であり、Ｌは距離であり、ｈは対流熱伝達率であり、Ｖはファイバの延伸速度であり、ｐはファイバ密度であり、Ｃ_ｐｆはファイバ熱容量であり、ｒはファイバ半径（すなわち、コーティングされていないファイバの外径）である。

【0047】

ファイバ冷却速度は、前段落で述べたこれら個々のパラメータ（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれか１つを低下させることによって、低下させることができる。しかしながら、ファイバの熱含量の低減は、延伸速度の低下を必要とし、生産コストを増加させる。ファイバの延伸速度は、低下させるよりも、増加させることが望ましい。温度差の縮小は、処理ステージ１１３′（例えば、加熱炉）の温度設定点を、加熱炉に熱を供給するために用いられる抵抗素子の寿命が損なわれる限界値を上回る温度へと増加させることを必要としうる。この寿命の短縮により、装置の運転及び保守費用が跳ね上がる。よって、適切な熱伝達率を有するガス又はガス混合物を選択することは、第２の処理領域１１３におけるファイバ冷却速度を低下させるための最良の実践的な方法である。

【0048】

一定の延伸条件では、動粘度のガス特性及び、さらに重要なことには熱伝導率によって、熱伝達率が決定する。第２の処理領域１１３については、これらの特性は、室温ではなく、第２の処理領域１１３で用いられる動作温度で、若しくは、ファイバ温度Ｔと第２の処理領域１１３の温度Ｔ_∞との間の平均境界層温度で、評価されるべきである。一例として、ファイバ温度Ｔ_４が１２００℃であり（第２の処理領域からの出口において）、第２の処理領域１１３の平均動作温度が１１００℃であるならば、平均境界層温度は約１１５０℃である。したがって、この例示的な実施形態では、ガス特性に関連する温度は約１１５０℃である。ファイバ温度はファイバの表面の温度であり、例えば赤外線パイロメータなどの市販の装置で測定することができることに留意されたい。

【0049】

図４に示されるように、ヘリウムを除き、異なるガスの動粘度には、第２の処理領域１１３で用いられる温度範囲にわたり（又は平均境界層温度において）、ほんのわずかな差異しかない。すなわち、第２の処理領域１１３で用いられる温度範囲にわたり、ガス（Ｈｅを除く）の動粘度は空気のものに近く（図４）、よって、第２の処理領域１１３における遅いファイバ冷却のためのガスの選択についての主要な考慮事項ではない。我々は、第２の処理領域１１３で用いられる動作温度にわたる（若しくは、ファイバ温度Ｔと第２の処理領域１１３の温度Ｔ_∞との間の平均境界層温度における）熱伝導率が、Ｈｅ以外のガスについての熱伝達率の主要な決定要因であることを見出した。

【0050】

図５は、ある範囲の温度にわたるガス熱伝導率κを示している。遅いファイバの冷却にとって最良のガスは、８００℃〜１５００℃の範囲内の第２の処理領域１１３の動作温度範囲において（例えば、一又は複数の温度について）、最低の熱伝導率を有する。好ましくは、幾つかの実施形態では、ガラスを十分に速い速度で緩和することができると同時に、実質的に大量の緩和を生じさせることができるようにして、結果的により低いファイバ減衰を生じるように、第２の処理領域１１３における一又は複数の動作温度は、例えば１０００℃〜１３００℃など、８００℃〜１３００℃内に位置づけられる。好ましくは、動作温度は１０００℃〜１２５０℃である。我々は、１５００℃より高い温度では、ファイバの平均仮想ガラス温度が高くなり、結果的に、より高いファイバ減衰を生じることを見出した。第２の処理領域の動作温度は、結果的に得られるファイバが、非常に低い減衰（例えば、１５５０ｎｍで≦０．１８ｄＢ／ｋｍ、及び１３１０ｎｍで≦０．３２ｄＢ／ｋｍなど）を有することから、１３００℃以下であることが好ましい。幾つかの実施形態では、結果的に生じるファイバ減衰は、１３１０ｎｍで≦０．３１ｄＢ／ｋｍ、又は１３１０ｎｍで≦０．３０ｄＢ／ｋｍ、又はさらには、１３１０ｎｍで≦０．２９ｄＢ／ｋｍ（例えば、１３１０ｎｍにおいて０．２８〜０．２９ｄＢ／ｋｍ）である。第２の処理領域１１３で用いられる例示的なガスは、アルゴン、クリプトン、キセノン、及びラドンなど、８００℃〜１５００℃の温度において１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の平均熱伝導率（１気圧の絶対圧力において）を有する単原子「貴ガス」である。しかしながら、第２の処理領域における圧力は、例えば、０．２５〜１ａｔｍの絶対圧力でありうる。第２の処理ゾーンでの使用の候補となりうる別のガスは、ＳＦ_６である。熱伝導率は、ガス分子の断面直径及び分子質量の平方根に反比例し、また、ガスの比熱に比例する。さらには、所与の温度において、低熱伝導率のガスは、小さい比熱、大きい断面直径、及び大きい質量を有する。単原子分子であることから、貴ガスは、すべての温度にわたって一定の比熱値を有する。対照的に、空気、二酸化炭素、四塩化炭素、クロロベンゼン、及び六フッ化硫黄などの多原子ガスは、温度とともに増加する比熱を有する。比熱は、多原子ガスがエネルギーを分子内の原子間振動として貯蔵することから、増加する。この比熱の増加は、多原子の熱伝導率が、単原子ガスよりも温度とともに増加する理由を説明する。図５に示されるように、単原子ガスは、第２の処理領域１１３で用いられる動作温度において、多原子ガスをはるかに下回る熱伝導率を有する。

【0051】

第２の処理領域１１３内におけるガス熱伝導率の低下の影響が図６〜８に示されている。図６は、第２の処理領域１１３の４２ｍ／秒の延伸速度及び１１００℃の温度における、熱伝達率の約４０％の低下を示している。図８は、ファイバが空気の代わりにＡｒ中で冷却されると、第２の処理領域１１３からの出口ファイバ温度において、約１００℃の増加が測定されたことを示している。すなわち、ファイバは、第２の処理領域において空気の代わりにＡｒを使用すると、より遅く冷却された。

【0052】

第２の処理領域１１３において、より遅い冷却速度を適用する有益性が図９に示されている。図９は、１３１０ｎｍの減衰分布を示す実験データを示しており、対応する数値データは、空気の代わりにＡｒ中で冷却した場合に、５０ｍ／秒の延伸速度で延伸されたファイバについて、約０．００１６ｄＢ／ｋｍの平均減衰低下を示した（これらのファイバ実施形態については、第２の処理ステージ内の動作温度は１１６５℃であり、空気冷却されたファイバについての１３１０ｎｍにおけるメジアン減衰は約０．３２１９２ｄＢ／ｋｍであり、一方、Ａｒ中で冷却されたファイバについては、メジアン減衰は約０．３２０３７ｄＢ／ｋｍであった）。図９に示されるように、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下のガス熱伝導率κ_平均でのこの遅い冷却は、低損失ファイバの製造のための統計的分布に大きな利益をもたらしうる。加えて、このより遅い冷却能力を利用して、延伸速度を効果的に増加させ、さらには製造コストを削減することができる。

【0053】

本明細書に開示される実施形態によれば、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、８００℃〜１５００℃の温度範囲内の温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の平均熱伝導率κ_平均を有する。本明細書で論じられるように、所与の温度範囲にわたる平均熱伝導率κ_平均は、０．５×（所与の温度範囲にわたる最大熱伝導率−同一の所与の温度範囲にわたる最小熱伝導率）として定義される。幾つかの実施形態では、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、８００℃〜１５００℃の温度範囲内において、１．３×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下、又は１．２×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下、又は１．０×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下、又は０．９×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の平均熱伝導率κ_平均を有する。幾つかの実施形態では、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、８００℃〜１５００℃の温度範囲内の温度において、０．３×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．４×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの平均熱伝導率κ_平均を有する。

【0054】

幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、第２の処理領域の動作可能な温度範囲において、例えば、２．５×１０^−５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は０．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋなど、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の最大熱伝導率κを有することが好ましい。第２の処理領域で用いられるガス又はガス混合物は、好ましくは、例えば１３００℃未満の温度（例えば、９００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１３００℃、又は１１００℃〜１２７５℃）など、８００℃〜１５００℃の温度であるべきである。これは、より低いファイバ減衰を結果的に生じる、高い延伸速度（＞３０ｍ／秒、例えば＞４０ｍ／秒）でのガラスの急速な緩和の利点を提供する。幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、第２の処理領域の動作可能な温度範囲において、例えば、
２．５×１０^−５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ_平均≦１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は
０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ_平均≦１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は
０．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ_平均≦１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ
など、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の平均熱伝導率（κ_平均＝第２の処理領域の動作可能な温度範囲における（最大熱伝導率＋最小熱伝導率）／２）を有することが好ましい。

【0055】

例示的な実施形態の幾つかによれば、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物の１ａｔｍの絶対圧力における熱伝導率κは、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κａ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は≦κａ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋである。

【0056】

幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、８００℃〜１５００℃、又は９００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２５０℃、例えば約１２００℃である、平均境界層温度において、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下の熱伝導率κを有する。よって、幾つかの例示的な実施形態によれば、平均境界層温度が約１２００℃の場合、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、１２００℃において、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜約１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの熱伝導率κを有する。同様に、例示的な実施形態において、平均境界層温度が約１１００℃の場合、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、好ましくは、１１００℃において、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜約１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの熱伝導率κを有する。別の例として、平均境界層温度が約１０００℃の実施形態では、第２の処理領域における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物は、好ましくは、１０００℃において、約０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜約１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの熱伝導率κを有する。

【0057】

例示的な実施形態の幾つかによれば（平均境界層温度が８００〜１５００℃の範囲にある場合）、第２の処理領域１１３における冷却の間にファイバを取り囲むガス又はガス混合物の熱伝導率κは、例えば、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜約１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋなど、約０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜約１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋである（すなわち、これらの実施形態によれば、ガス又はガス混合物は、８００℃〜１５００℃の温度範囲内の平均境界層温度において、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ≦１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、又は０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ≦κ≦１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの熱伝導率値κを有する）。

【0058】

少なくとも幾つかの実施形態によれば、本方法は、ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒（例えば４０〜８０ｍ／秒）の速度で延伸する工程、及び該ファイバを、（第２の処理領域において）５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程を含み、該冷却する工程は、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率を有するガス内において、１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へとファイバの温度を低下させる。幾つかの実施形態では、ガスは、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率を有する。幾つかの実施形態によれば、ガスは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及び／又はＲｎ、若しくはそれらの混合物である。幾つかの実施形態によれば、ファイバ延伸速度は３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒である。幾つかの実施形態によれば、ガス内でのファイバの冷却は、ファイバの温度を少なくとも１００℃低下させる。少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガス内でのファイバの冷却は、ファイバの温度を少なくとも２００℃低下させる。幾つかの実施形態によれば、ファイバの冷却の間のガスの温度は、８００℃〜１５００℃（例えば、８００℃〜１３００℃、又は９００℃〜１２５０℃、又は１０００℃〜１２５０℃、又は１１００℃〜１２５０℃）である。幾つかの実施形態では、第２の処理領域におけるファイバの冷却の間のガス又はガス混合物の温度は、１０００℃〜１３００℃である。

【0059】

ファイバを５０００℃／秒未満の平均冷却速度で冷却する工程は、第２の冷却領域で行われることが好ましい。これらの実施形態では、第２の冷却領域に入る際のファイバの温度（入口温度Ｔ_３）は、１５００℃〜１７００℃の範囲であり、第２の冷却領域における冷却は、ファイバの温度を入口温度Ｔ_３から別の温度Ｔ_４へと低下させ、ここで、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満の８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率κ_平均を有するガス内において、１２００℃≦Ｔ_４≦１４００℃である。幾つかの実施形態では、ガスは、０．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋの８００℃〜１５００℃の温度範囲にわたる平均熱伝導率κ_平均を有し、該ガスの温度は８００℃〜１５００℃である。

【0060】

図５は、大気圧における幾つかのガスについての温度におけるガス熱伝導率（ｋ）の依存性を示している。

【0061】

図６は、１１００℃（第２の処理領域１１３の例示的な動作温度）及び４２ｍ／秒のファイバ延伸速度における、さまざまなガスについての計算された対流熱伝達率ｈを示している。値ｈは、第２の処理領域１１３に入る入口からの距離（すなわち、図６の実施形態では、例えば加熱炉２と称される、処理ステージ１１３′（本明細書では徐冷装置（ＳＣＤ）とも称される）に入る入口からの第２の処理領域内の距離（ｃｍ））に対してプロットされている。よって、第２の処理領域１１３は、例えば、ニクロムをベースとした加熱要素を備えた加熱炉（１２７５℃以下の好ましい動作温度範囲を有する）、若しくは、二ケイ化モリブデン加熱要素を有する（かつ、例えば＞１３００℃の温度で動作する）保持オーブン又は加熱炉でありうる、処理ステージ１１３′によってもたらされる。

【0062】

この例示的な実施形態では、第２の処理領域１１３の長さＬ２は８００ｃｍである。アルゴンについてのｈ値は、空気及び二酸化炭素のものよりも著しく低いことに留意されたい。第２の処理領域１１３の例示的な平均動作温度（一又は複数のガス温度）は、９００℃〜１５００℃（例えば、１０００℃〜１４００℃、又は１１００℃〜１３００℃、又は１１００℃〜１２５０℃）でありうることに留意されたい。少なくとも幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域１１３の動作温度における第２の処理領域１１３の中心（すなわち長さの中間）におけるガス又はガス混合物の熱伝達率ｈは、例えば６．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ未満、又は５．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ未満など、６．５×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ未満である。少なくとも幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域１１３の動作温度における第２の処理領域１１３の中心（すなわち、長さの中間）におけるガス又はガス混合物の熱伝達率ｈは、３．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ〜６．５×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ、又は３．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ〜６．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ、又は３．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋ〜５．０×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ^２・ｓ・Ｋである。

【0063】

図７Ａは、延伸加熱炉の出口開口からの第２の処理領域１１３内（処理ステージ１１３′内）における計算されたファイバ冷却プロファイル（時間に対するファイバ温度）を示している。グラフの第１の部分（時間０〜約０．０３秒）は、第１の処理領域におけるファイバ温度に対応し、グラフの第２の部分（約０．０３秒〜約０．２３秒の時間）は、第２の処理領域におけるファイバ温度に対応し、グラフの第３のセクション（時間＞０．２３秒）は、第２の処理領域を出た後のファイバ温度に対応することに留意されたい。この実施形態では、第２の処理領域１１３内の動作温度は１１００℃であり、ファイバ延伸速度は４２ｍ／秒であった。計算では、空気（層流）と比較して、アルゴン雰囲気内では、より遅い冷却速度が予測されることに留意されたい。アルゴン（Ａｒ）が用いられる場合、図７Ａに示されるように、この実施形態では、遅い冷却領域（すなわち、第２の処理領域）における平均冷却速度は、およそ１８００℃／秒である。幾つかの実施形態によれば、第２の処理領域１１３におけるファイバの平均冷却速度は、例えば、１４５０℃／秒〜２３００℃／秒、又は１６２５℃／秒〜２５００℃／秒など、１４５０℃／秒〜２５００℃／秒でありうる。例えば、図７Ａに示されるものと同様にＡｒで冷却する実施形態（Ａｒが第２の処理領域１１３で用いられる場合）では、４２ｍ／秒、及び第２の処理領域１１３内への１６７０℃の初期（入口）温度、及び第２の処理領域１１３内の０．１０９５秒の滞留時間で延伸されるファイバについて、冷却の平均速度（ΔＴ／Δｔ）は、約１４７４℃／秒である。これは、第２の処理領域１１３がＡｒを使用する場合と、代わりに空気を使用する比較例との同様の条件下での計算されたファイバの冷却速度を比較する、以下の表１に要約されている。

【0064】

【表1】

【0065】

表１のファイバの延伸速度は４２ｍ／秒である。

【0066】

図７Ａはまた、８００℃〜１５００℃の温度において、空気の熱伝導率の０．８倍及び０．４倍の第２の処理領域におけるガスの熱伝導率κを有するファイバについての計算された冷却プロファイルも示している。図７から分かるように、空気の対応する熱伝導率に対して２０％及び６０％のガスの熱伝導率の低下によって、ガラス緩和が生じる、対象とするファイバ温度範囲において、冷却速度の大幅な低下が生じる。

【0067】

図７Ｂは、実施形態（ｄ）についての加熱炉出口からの経過した時間の関数としてのファイバ温度プロファイルを示している：延伸速度５０ｍ／秒、第２の処理領域の温度＝１２００℃、第２の処理領域の位置が延伸加熱炉の１２６ｃｍ下流（加熱炉の出口開口から）にある。光ファイバは、約１６８０℃の温度で第２の処理領域１１３に入り、１３８０℃の温度で第２の処理領域から出るように計算される。これらの条件に付いての対応する冷却速度が図７Ｃに示されている。第２の処理領域における冷却速度は、１０００℃／秒〜４０００℃／秒である。

【0068】

図７Ｄは、図７Ｂに似ているが、異なる延伸速度（３５ｍ／秒〜８０ｍ／秒）で延伸された幾つかの例示的なファイバについての時間（加熱炉出口から経過した）の関数としての温度プロファイルを示している。第２の処理領域の入口もまた、延伸加熱炉の出口開口の１２６ｃｍ下流にある。第２の処理領域におけるモデル化された動作温度は、図に示されるように、１１００℃及び１２００℃であった。図７Ｄは、これらの例示的な実施形態において、ファイバがＡｒ中で冷却された場合、ファイバ温度は、約１６００℃〜約１７５０℃（入口温度Ｔ_３）、及び約１３００℃〜１４００℃（出口温度Ｔ_４）であり、これらの実施形態では、第２の処理領域の中間部分におけるファイバ温度は約１４００℃〜１５５０℃であったことを示している。

【0069】

図７Ｅは、図７Ｄのファイバに対応しており、図７Ｄでは曲線のフラット部分で示される、第２の処理領域１１３内におけるファイバ冷却速度（ｄＴ／ｄｔ）を示している（冷却は負のｄＴ／ｄｔ値で示されている）。より詳細には、図７Ｄのファイバの実施形態について、ｄＴ／ｄｔの絶対値範囲は、第２の処理領域にちょうど入ったファイバでは４０００℃／秒未満（すなわち、３０００℃／秒〜４０００℃／秒）であり、第２の処理領域の中間では５００℃／秒〜２０００℃／秒である。図７Ｅから、これらの実施形態において、ファイバは、第２の処理領域に入ると、より速い速度で冷えることがさらに示唆された。図７Ｅの例示的な実施形態における第２の処理領域（遅い冷却領域）の動作温度は１２００℃であり（すなわち、ガス温度は１２００℃であった）、ファイバ延伸速度は３５ｍ／秒〜８０ｍ／秒であった。

【0070】

図８は、ファイバが、処理ステージ１１３′内における異なるガス流に対する第２の処理領域１１３（すなわち、処理ステージ１１３′の出口開口）から出た後の測定されたファイバ温度を示している。これらのデータは、処理領域１１３内の４２ｍ／秒の延伸速度及び１１００℃の動作温度についてのものであり、プロットは、アルゴン及び比較例（空気）についてのデータを示している。アルゴンガス環境についてのファイバ温度データは、同じ処理ステージ１１３′内を同じ延伸速度で延伸されたファイバが、空気環境に供されたファイバよりも約１００℃熱いことを示しており、これは図７に示される計算データに合致していることに留意されたい。

【0071】

図９は、例示的なファイバの１３１０ｎｍの減衰における、第２の処理領域１１３（加熱炉又はステージ１１３′に対応する）内へのアルゴンの導入の影響を示している。より詳細には、データは、ＳＭＦ（シングルモードファイバ）についての、第２の処理ステージ１１３′の１１６５℃の動作温度、３／４インチ（約１．９１ｃｍ）の入口開口（ノズル開口直径）、及び加熱炉の出口の１８２ｃｍ下方の第２の処理ゾーンへの入口を伴う、５０ｍ／秒の延伸速度における、１回のランのものである。グラフの左側は、空気中で冷却されたファイバに対応し、グラフの右側は、アルゴン雰囲気下で冷却されたファイバについての減衰を示している（いずれも、同じ温度で保持された加熱炉ステージ１１３′内で冷却した）。ファイバデータはすべて、延伸の「牽引速度適格」条件下で生産された、点欠陥のない、１９ｋｍを超えるスプール長についてのものである。我々は、第２の処理領域１１３内においてアルゴン中で冷却された図９の光ファイバの実施形態が、それ以外は同様の条件下で、空気中で冷却された対照ファイバと比較して、１３１０ｎｍにおける減衰の約０．００１２ｄＢ／ｋｍの低下を示すことを見出した。

【0072】

上述のように、第１の処理領域１１１で用いられる平均ガス又はガス混合物の温度は、第２の処理領域１１３で用いられる平均ガス温度よりも低いことが好ましい。処理領域の温度がファイバの温度に近づくほど、冷却速度は遅くなる。例えば、第１の処理領域１１１は、２００℃〜５００℃の動作可能温度を有する処理ゾーンを備えた加熱炉１１１′を含みうるのに対し、第２の処理領域１１３は、８００℃〜１５００℃、好ましくは９００℃〜１３００℃、例えば１０００℃〜１３００℃の平均動作温度を有する処理ゾーンを備えた加熱炉１１３′を含みうる。

【0073】

第２の処理領域１１３における処理は、例えば３０〜８０ｍ／秒（例えば、４０ｍ／秒、５０ｍ／秒、６０ｍ／秒、７０ｍ／秒、８０ｍ／秒、又はそれらの間）など、３０ｍ／秒を超える延伸速度で、ファイバをガス雰囲気内に通す工程を含む。第２の処理領域１１３は、例えば、８００℃〜１５００℃、より好ましくは８００℃〜１３００℃の温度を有する加熱ゾーンを有する加熱炉を含みうる。ガス雰囲気は、第２の処理領域１１３の動作温度において、例えば１．２５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満、又はさらには１．０×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満など、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ未満（例えば、第２の処理領域１１３の動作温度において、０．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ〜１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）の熱伝導率を有するガスを含む、又は、実質的にそれらで構成されうる。本開示に従う冷却速度を達成するために、ガス雰囲気の温度を変動させて、第２の処理領域における冷却速度に影響を与えてもよい。第２の処理領域１１３におけるファイバの滞留時間は、１２００〜１４００℃の範囲、又は上述の他の範囲の出口温度をもたらすように調整してもよい。

【0074】

本方法は、第２の処理領域から出た後に光ファイバを方向転換する工程をさらに含みうる。方向変換は、ファイバを１つの処理経路から別の処理経路へと転向させる工程を含みうる。加熱されたガラス源（例えば、延伸加熱炉内の光ファイバプリフォーム）からのファイバの延伸は、垂直下方向に生じてもよく、ファイバは、第１の処理領域及び第２の処理領域を通じて略垂直方向に導かれうる。第２の処理領域の出口におけるファイバの方向変換は、水平方向などの非垂直方向におけるさらなる冷却又は処理を可能にしうる。第２の処理領域の出口におけるファイバの方向変換は、ファイバの方向を、そのファイバ通路に沿って複数回、変更する工程を包含してもよい。ファイバの方向変換は、生産設備の垂直スペースを増大する必要なしに有効処理経路長を増加させることから、有利である。ファイバの方向は、略水平から略垂直へと変更することもできる。

【0075】

ファイバの方向変換は、１つ以上の方向変換装置によって達成されうる。方向変換装置には、流体軸受装置及びエアターン装置が含まれる。流体軸受装置及びエアターン装置は、ファイバと物理的に接触することなくファイバの方向変換を達成することによって、ファイバの完全性を保つ。代わりに、方向変換は、加圧流体の力で達成される。ファイバは、流体軸受又はエアターン装置内に含まれた支持チャネルを通過する。流体軸受又はエアターン装置は円形であってよく、ファイバ支持チャネルは、装置の円周に沿って又は円周内に形成されうる。ファイバ支持チャネルの底部の溝又はオリフィスから供給される加圧流体は、物理的接触を防ぐためにチャネルの表面からファイバを遠ざける力を提供する。流体又は空気がファイバの周りを通過し、ファイバ支持チャネルから出ることから、それは、当技術分野で知られている原理に従うベルヌーイ効果によって、支持チャネルの中心にファイバを保持するように動作する圧力分布を生じる。結果として、ファイバは、ファイバ支持チャネルに適合し、ファイバ支持チャネルによって画成されたアーチ状の方向に案内されて、方向変換が達成される。ファイバの方向は、略垂直から略水平へと変更されうる。ファイバの方向は、９０°未満の角度、又は９０°の角度、又は９０°〜１８０°の角度、又は１８０°の角度で変更されうる。例示的な方向変換装置は、ここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第７，７３７，９７１号及び同第８，０７４，４７４号、並びに米国特許出願公開第２００９／０１５８７７９号の各明細書に記載されている。

【0076】

本方法においてファイバ方向変換を実行する場合、上述の２つの処理領域は、方向変換装置の上流、又は一連の方向変換装置の最初のものの上流に配置されうる。処理領域の上流配置により、制御された温度範囲内かつ上述の制御された冷却速度でのファイバの冷却が可能となる。

【0077】

ファイバの方向変換を達成するための装置が図３に概略的に示されている。光ファイバ生産システム１０８は、光ファイバプリフォーム１１０をその軟化点を上回る温度へと加熱するための加熱炉１１２を備えており、該光ファイバプリフォームは、延伸されてファイバ１０５を形成し、これが第１の処理領域１１１及び第２の処理領域１１３へと導かれて、図１に関して上述したファイバ１０９を形成する。第１の処理領域１１１及び第２の処理領域１１３は、上述の範囲に従ってファイバの温度を低下させるように構成される。第１の処理領域１１１を通るファイバの経路は直線的であり、第２の処理領域１１３を通るファイバの経路もまた直線的である。第１の処理領域１１１を通るファイバの直線的な経路は、第２の処理領域１１３を通るファイバの直線的な経路と同一直線上にある。ファイバ１０９は、一連１１８の方向変換装置１１６を通してさらに導かれ、垂直な経路からより水平に近い経路へと方向変換され、ファイバをコーティングユニット１２０に送給するためにより垂直に近い経路へと戻されて、コーティングされたファイバ１２１を形成する。ファイバを引っ張る力は、図１及び図２の生産システムにも存在しうる、延伸機構１２８によって供給される。方向変換装置１１６は、流体軸受装置又はエアターン装置でありうる。製造されたファイバは、必要な長さに切断されて、ファイバから分離され、さらに延伸されて、光ファイバ１０を形成する。

【実施例】

【0078】

上述の方法を利用して、幾つかの光ファイバを製造し、評価した。ファイバの仮想温度は低下し、光ファイバは改善された減衰を有する。

【0079】

本明細書に開示される実施形態のガラス光ファイバ１０は、Ｇｅ、Ｃｌ、及び／又はＫをドープされ、かつシリカ（ＳｉＯ_２）をベースとしたクラッド１２で取り囲まれた、シリカをベースとしたコア１を備えている。例えば、コアは、Ｇｅをドープされたシリカ、Ｃｌをドープされたシリカであってよく、あるいは、Ｇｅ及びＣｌの両方を含んでいてもよい。クラッド１２は、Ｆｌを含んでいても含んでいなくてもよく、Ｃｌを含んでいてもよい。幾つかの実施形態によれば、ファイバは、１４７５℃未満の平均仮想温度を有する。

【0080】

ファイバはコーティングされていてもよく、該コーティングされたファイバは、一次及び二次コーティング層で構成されていてもよい、クラッドを取り囲む、ポリマーをベースとしたコーティング１３（図示せず）を含む。

【0081】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバ１０は、
（ｉ）ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏ又はそれらの混合物を含む、シリカをベースとしたガラスコア１であって、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０ＭＰａ〜１５ＭＰａ（例えば、コアの少なくとも１つの領域において、０．１ＭＰａ〜１５ＭＰａ、又は１ＭＰａ〜１５ＭＰａ）の値の引張応力である残留応力を有する、ガラスコア１、
（ｉｉ）コアを取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッド１２、及び
（ｉｉｉ）クラッドを取り囲む、少なくとも１つのポリマーコーティング１３
を含みうる。

【0082】

幾つかの実施形態によれば、ファイバクラッドの少なくとも一部は、ファイバ減衰をさらに改善するように、５ＭＰａ〜４０ＭＰａの値、好ましくは３５ＭＰａ未満、さらに好ましくは、例えば５ＭＰａ〜２５ＭＰａ、又は５ＭＰａ〜２０ＭＰａなど、５ＭＰａ〜３０ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する。

【0083】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバ１０は、
（ｉ）ＧｅＯ_２を含む、シリカをベースとしたガラスコア１であって、０．２５％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０ＭＰａ〜１５ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する、ガラスコア１、
（ｉｉ）コア１を取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッド１２、及び
（ｉｉｉ）クラッド１２を取り囲む、ポリマーコーティング１３
を備えている。

【0084】

幾つかの実施形態では、クラッド１２は、シリカをベースとした内側クラッド部分（例えば、外側クラッド部分で取り囲まれた屈折率が低下した部分（depressed refractive index portion）２）を含む。内側クラッド部分は、例えば、Ｆｌをドープされたシリカでありうる。

【0085】

図１０Ａは、例示的な光ファイバ１０の一部の断面を概略的に示している。図１０Ａの実施形態に示されるように、ファイバ１０は、外径ｒ_１を有するコア１、並びに、外径ｒ_２を有する環状クラッド部分２と、該クラッド部分２を取り囲む外径ｒ_３を有する外側クラッド部分３とを含むクラッド１２を備えている。図１０Ｂ〜Ｅは、図１０Ａに対応する４つの例示的な光ファイバの実施形態についての幾つかの屈折率プロファイルを概略的に示している。図１０Ｂ〜１０Ｅに示されるように、コアは最大相対屈折率Δ_１ｍａｘ（純粋なシリカに対する）を有し、環状クラッド部分２は相対屈折率Δ_２（純粋なシリカに対する）を有し、外側クラッド部分は相対屈折率Δ_３（純粋なシリカに対する）を有している。図１０Ｂ〜１０Ｅに示される実施形態では、Δ_１ｍａｘ＞Δ_２及びΔ_２＜Δ_３、並びに、環状クラッド部分２（クラッドの屈折率が低下した部分又はモート）は、ファイバ減衰をさらに改善するように、５ＭＰａ〜４０ＭＰａの値、好ましくは３５ＭＰａ未満、さらに好ましくは５ＭＰａ〜３０ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する。

【0086】

例えば、ファイバ１０は、０ＭＰａ〜１５ＭＰａの値の引張応力下に保たれるコアと、５ＭＰａ〜４０ＭＰａ、又は１０ＭＰａ〜４０ＭＰａの値の引張応力を有しうる内側クラッド２とを有しうる。幾つかの実施形態では、内側クラッド２は、５ＭＰａ〜３５ＭＰａ、又は１０ＭＰａ〜３５ＭＰａ、又は５ＭＰａ〜２５ＭＰａ、５ＭＰａ〜２０ＭＰａの引張応力を有しうる。

【0087】

例えば、幾つかの例示的な実施形態によれば、ファイバコアの引張応力は、０ＭＰａ〜１３ＭＰａ、又は０ＭＰａ〜１０ＭＰａ、又は０ＭＰａ〜７ＭＰａ、又は０〜５ＭＰａでありうる。少なくとも幾つかの実施形態では、コアは、コアの領域の大部分を包含する、少なくとも、コアの外側（半径方向）半分の部分において、約０．１ＭＰａ〜約１３ＭＰａの引張応力下にある。少なくとも幾つかの実施形態では、ファイバの内側クラッド部分（環状クラッド部分２）は、３５ＭＰａ以下の値（例えば、５ＭＰａ〜３０ＭＰａ、又は５ＭＰａ〜２５ＭＰａ、又は１０ＭＰａ〜２０ＭＰａ）の引張応力である、最大残留応力を有する。我々は、内側クラッド部分が５〜２０ＭＰａの引張応力下にある場合に、ファイバ減衰がさらに改善されることを見出した。

【0088】

本明細書に従って調製されたシリカファイバの仮想温度は、１４５０℃未満、又は１４００℃未満、又は１３５０℃未満、又は１３００℃未満、又は１２５０℃未満、又は１２００℃未満、又は１１５０℃未満、又は１１００℃未満でありうる。

【0089】

仮想温度は、ガラス構造が平衡状態にある温度である。それは、例えば、D.L. Kim and M. Tomozawa, “Fictive Temperature of Silica Glass Fiber”に記載される方法を使用して、ＩＲ（赤外線）ビーム測定法によって測定することができる。本明細書で用いられる場合、光ファイバの仮想温度は、ファイバの径方向断面全体にわたるバルク仮想温度である（ファイバの断面は小さいため、ガラスファイバの断面の１回の測定で十分である）。

【0090】

１５５０ｎｍにおける、本明細書に従って調製されたシリカファイバ１０の減衰は、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１７ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１６ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１５ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１４ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１３ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１２ｄＢ／ｋｍ未満でありうる。ファイバの仮想温度は、第２の処理領域内を通過するファイバの冷却速度が増加するにつれて低下し、ファイバ減衰は、ファイバの仮想温度が低下するにつれて低下することに留意されたい。これは、より遅い冷却によって、ファイバのより完全な構造緩和が促進され、より低い仮想温度を有するファイバの生産につながることを理由とする。

【0091】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバ１０は、１３１０ｎｍの波長における８．２μｍ＜ＭＦＤ＜９．５μｍのモードフィールド径（ＭＦＤ）、＜１２６０ｎｍの２２メートルケーブルカットオフ、及び、１５５０ｎｍにおける＜０．１８３ｄＢ／ｋｍの減衰を有する。少なくとも幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、シリカをベースとしたクラッドで取り囲まれたＧｅＯ_２を含むガラスコアを備えており、該ファイバは、１４５０℃未満の仮想温度、及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。幾つかの実施形態によれば、ファイバの仮想温度は１３００℃未満、又はさらには１２００℃未満である。例えば、幾つかの実施形態によれば、ファイバの仮想温度は、９００℃〜１４００℃、又は９００℃〜１３００℃、又は９００℃〜１２５０℃でありうる。一実施形態において、ファイバは、１２５０℃未満の仮想温度、及び０．１３ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。例えば、一実施形態において、ファイバ１０は、１３５０℃未満の仮想温度、及び約０．１３ｄＢ／ｋｍの１５５０ｎｍにおける減衰を有する。例えば、一実施形態において、ファイバは、１２５０℃未満の仮想温度、及び約０．１３ｄＢ／ｋｍの１５５０ｎｍにおける減衰を有する。

【0092】

幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、１３１０ｎｍの波長における８．２μｍ＜ＭＦＤ＜９．５μｍのモードフィールド径（ＭＦＤ）、＜１２６０ｎｍの２２メートルケーブルカットオフ、及び１５５０ｎｍにおける＜０．１８３ｄＢ／ｋｍの減衰を有する。少なくとも幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、シリカをベースとしたクラッドで取り囲まれたＧｅＯ_２を含むガラスコアを備えており、該ファイバは、１４５０℃未満の仮想温度及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。幾つかの実施形態によれば、ファイバの仮想温度は、１３００℃未満、又はさらには１２００℃未満である。例えば、幾つかの実施形態によれば、ファイバの仮想温度は、９００℃〜１４００℃、又は９００℃〜１３００℃、又は９００℃〜１２５０℃でありうる。一実施形態において、ファイバは、１２５０℃未満の仮想温度、及び０．１３ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する。例えば、一実施形態において、ファイバは、１３５０℃未満の仮想温度、及び約０．１３ｄＢ／ｋｍの１５５０ｎｍにおける減衰を有する。例えば、一実施形態において、ファイバは、１２５０℃未満の仮想温度、及び約０．１３ｄＢ／ｋｍの１５５０ｎｍにおける減衰を有する。

【0093】

本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。本発明の精神及び本質を取り込む、開示される実施形態の修正、組合せ、部分組合せ、及び変形が当業者に想起されうることから、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内のすべてを包含すると解釈されるべきである。

【0094】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0095】

実施形態１
光ファイバの処理方法であって、
（ｉ）前記ファイバを、少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉ）前記ファイバを、該ファイバの温度が１５００℃〜１７００℃の範囲の入口温度から１２００℃〜１４００℃の範囲の別の温度へと低下するように、５０００℃／秒未満の平均冷却速度においてガス内で冷却する工程であって、前記ガスが８００℃〜１５００℃の温度にあり、かつ、前記ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内の少なくとも１つの温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む、方法。

【0096】

実施形態２
前記ガスの平均熱伝導率が、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１５００℃の温度範囲内において、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である
ことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0097】

実施形態３
前記ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力で、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である
ことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0098】

実施形態４
１ａｔｍの絶対圧力における前記ガスの熱伝導率κが、８００℃〜１４５０℃の範囲内のすべての温度について、１．５×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下であることを特徴とする、実施形態３に記載の方法。

【0099】

実施形態５
前記ガスが、（ｉ）１０００℃〜１３００℃の温度、及び、（ｉｉ）０．０２５〜１ａｔｍの絶対圧力にあることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0100】

実施形態６
前記ガスが、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はそれらの混合物であり、前記延伸速度が３０ｍ／秒〜１００ｍ／秒であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0101】

実施形態７
前記ガスが、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はそれらの混合物であり、前記延伸速度が４０ｍ／秒〜１００ｍ／秒であり、かつ、前記ガス内における前記冷却が、０．０２５〜１ａｔｍの絶対圧力において、１０００℃／秒〜４０００℃／秒の平均冷却速度で行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0102】

実施形態８
前記入口温度が、別の温度より少なくとも１００℃高いことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0103】

実施形態９
前記入口温度が、別の温度より少なくとも≧２００℃高いことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0104】

実施形態１０
前記延伸速度が４０ｍ／秒〜１００ｍ／秒であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0105】

実施形態１１
前記ファイバを前記入口温度と前記別の温度との間で冷却する工程が、０．１秒を超える時間にわたって行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0106】

実施形態１２
前記ファイバを前記入口温度と前記別の温度との間で冷却する工程が、０．２秒を超える時間にわたって行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0107】

実施形態１３
前記ファイバを前記入口温度と前記別の温度との間で冷却する工程が、０．３秒を超える時間にわたって行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0108】

実施形態１４
前記平均冷却速度が１４００℃／秒〜３０００℃／秒であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0109】

実施形態１５
前記ファイバを冷却する工程が、前記ファイバを、８００℃〜１３００℃の温度を有する処理領域に通す工程を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0110】

実施形態１６
前記ファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程をさらに含み、該第１の冷却速度で冷却する工程が、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲にあり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲にあり、かつ、前記入口温度≦Ｔ_２になるように、前記ファイバ温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へと低下させることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。

【0111】

実施形態１７
光ファイバの処理方法であって、
（ｉ）３０ｍ／秒を超える延伸速度で延伸される前記ファイバを提供する工程；
（ｉｉ）前記ファイバを、５０００℃／秒を超える第１の冷却速度で冷却する工程であって、該第１の冷却速度で冷却する工程が、Ｔ_２＜Ｔ_１になり、第１の温度Ｔ_１が１８００℃〜２１００℃の範囲になり、第２の温度Ｔ_２が１６００℃〜１８００℃の範囲になるように、ファイバ温度を第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へと低下させる、工程、及び
（ｉｉｉ）前記ファイバを、８００℃〜１５００℃のガス温度で、５０００℃／秒未満の第２の冷却速度において、ガス内で冷却する工程であって、該第２の冷却速度における冷却工程が、前記ファイバの温度を、第３の温度Ｔ_３から第４の温度Ｔ_４へと低下させ、ここで、Ｔ_３≦Ｔ_２であり、前記第３の温度Ｔ_３が１５００℃〜１７００℃の範囲であり、前記第４の温度Ｔ_４が１２００℃〜１４００℃の範囲であり、かつ、前記ガスの熱伝導率κが、１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である、工程
を含む、方法。

【0112】

実施形態１８
光ファイバの製造方法であって、
（ｉ）ファイバプリフォームを、その軟化点を上回る温度へと加熱する工程、
（ｉｉ）前記加熱されたプリフォームから前記光ファイバを少なくとも３０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程、及び
（ｉｉｉ）前記光ファイバを２つの処理ステージに通す工程であって、
ａ．前記ファイバが、１８００℃〜２１００℃の温度で第１の処理ステージに入り、前記第１の処理ステージにおいて５０００℃／秒を超える平均冷却速度を被り、
ｂ．前記光ファイバが、１６００℃〜１８００℃の温度で前記第１の処理ステージから出て、
ｃ．前記光ファイバが、１５００℃〜１７００℃の温度で前記第１の処理ステージの下流の第２の処理ステージに入り、
ｉ．８００℃〜１５００℃の温度と、
ｉｉ．１ａｔｍの絶対圧力において、８００℃〜１５００℃の範囲内のすべての温度について、１．６×１０^−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・Ｋ以下である熱伝導率κと
を有するガス又はガス混合物内で、前記第２の処理ステージにおいて５０００℃／秒未満の平均冷却速度を被り、かつ
ｄ．前記光ファイバが、１２００℃〜１４００℃の温度で前記第２の処理ステージから出る
ように、２つの処理ステージに通す工程
を含む、方法。

【0113】

実施形態１９
流体軸受装置又はエアターン装置を用いて、前記ファイバが第２の処理ステージから出た後に、前記ファイバを方向転換する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１８に記載の方法。

【0114】

実施形態２０
前記ファイバが、
（ｉ）ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含む、シリカをベースとしたガラスコアであって、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０ＭＰａ〜１５ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する、ガラスコア、及び
（ｉｉ）前記コアを取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッド、並びに前記クラッドを取り囲むポリマーコーティング
を備えていることを特徴とする、実施形態１８に記載の方法。

【0115】

実施形態２１
前記クラッドが、５ＭＰａ〜４０ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する少なくとも１つの領域を有することを特徴とする、実施形態１８に記載の方法。

【0116】

実施形態２２
実施形態１８に記載の方法によって製造された光ファイバにおいて、
（ｉ）ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含む、シリカをベースとしたガラスコアであって、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差を有し、０〜１５ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する、ガラスコア、
（ｉｉ）前記コアを取り囲む、シリカをベースとしたガラスクラッドであって、５ＭＰａ〜４０ＭＰａの値の引張応力である残留応力を有する少なくとも１つの領域を有する、ガラスクラッド、及び
（ｉｉｉ）前記クラッドを取り囲むポリマーコーティング
を備えている、光ファイバ。

【0117】

実施形態２３
８．２μｍ〜９．５μｍの１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、及び０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有することを特徴とする、実施形態１８に記載の光ファイバ。

【0118】

実施形態２４
ＧｅＯ_２、Ｃｌ、Ｋ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含み、かつ、シリカをベースとしたクラッドで取り囲まれたガラスコアを備えている光ファイバであって、１４５０℃未満の仮想温度を有し、かつ、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有する、光ファイバ。

【0119】

実施形態２５
前記コアが、０．１％〜０．４５％のシリカに対する相対屈折率差と、前記クラッドを取り囲む少なくとも１つのポリマーコーティングとを有することを特徴とする、実施形態２４に記載の光ファイバ。

【符号の説明】

【0120】

１ コア
２ 環状クラッド部分
３ 外側クラッド部分
１０ 光ファイバ
１０４ 生産システム
１０５，１０７，１０９ ファイバ
１０８ 光ファイバ生産システム
１１０ 光ファイバプリフォーム
１１１ 第１の処理領域
１１２ 加熱炉
１１３ 第２の処理領域
１１６ 方向変換装置
１１８ 一連の方向変換装置
１２０ コーティングユニット
１２１ コーティングされたファイバ
１２８ 延伸機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【国際調査報告】