JP2004026638A - 光ファイバプリフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのステップを付加してプリフォームどうしの直径のばらつきを減少する、光ファイバプリフォームの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、光ファイバプリフォームの製造方法の分野に関する。この製造方法は、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる線引き率で、プリフォームを線引きするステップを含む。あるいは、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる圧縮率で、プリフォームを圧縮するステップを含む。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバプリフォームの製造方法の分野に関する。光ファイバは、これらのプリフォームから、その後ファイバ引きすることにより得られる。本発明は、プリフォームの様々な製造方法、特に、ＯＶＰＯ法（外付け気相酸化法「ｏｕｔｓｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　ｏｘｙｄａｔｉｏｎ」）、ＶＡＤ法（気相軸付け法「ｖａｐｏｒ　ａｘｉａｌ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」）、ＣＶＤ法（化学気相成長法「ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」）に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術によれば、この方法のいずれかによって得られるプリフォームは、特にＣＶＤ法の場合、プリフォーム間で直径のばらつきが大きい。これは、ファイバ引きのときに複数の不都合を招く。ファイバ引きによる方法の場合、ファイバ引き炉に部分的にプリフォームを入れる。ファイバ引き炉の内側とファイバ引き炉の外側環境との間で気密性を保持するために、プリフォームの周囲に配置するパッキングが必要である。プリフォーム間の直径のばらつきが大きいと、異なる直径の複数セットのパッキングを使用して、プリフォーム間の直径のばらつき範囲の主要部分をカバーしなければならない。しかも、プリフォーム間の直径のばらつきが大きくなればなるほど、特に、加えられる熱量とファイバ引き速度との適合に関して、また特に、ファイバ引きによる方法の始動時ならびに終了時に、ファイバ引きの自動制御が複雑化する。さらに、プリフォーム間の直径のばらつきが大きくなるにつれて、ファイバ引き前に２個のプリフォームの端同士を溶接するための組み合わせがますます難しくなる。
【０００３】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１１５６０１８号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の不都合をなくすために、本発明は、１つのステップを付加することによってプリフォームの製造方法を変えることを提案する。前記ステップは、準備時に付加され、すなわち別のステップと同時に実施可能であるので、製造方法の全体時間を延長しない。前記ステップは、プリフォーム間の直径のばらつきを減少する線引き率および／または圧縮率を用いる、線引きステップまたは圧縮ステップであり、あるいは、圧縮ステップが後続するか、または圧縮ステップに先行する線引きステップである。かくして、互いに直径が同じ単一セットのパッキングで十分とすることができるので、プリフォームからファイバ引きを行う方法が非常に簡単になる。さらに、ファイバ引きの自動制御がずっと容易になる。こうした簡素化の一つ一つによって、使用されるファイバ引き方法の生産性を上げることができる。その上、２個のプリフォームの端同士を溶接によって組み合わせることも同様に容易になる。
【０００５】
欧州特許出願公開第１１５６０１８号明細書に記載された別の従来技術によれば、プリフォームに沿って線引き作業および／または圧縮作業を行い、プリフォームに沿って線引き率および／または圧縮率が変わるステップを使用することが知られている。このステップは、特に、同一プリフォームに沿って直径のばらつきを減らすことができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる線引き率で、プリフォームを線引きするステップを含む、光ファイバプリフォームの製造方法が提供される。
【０００７】
本発明によれば、また、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる圧縮率で、プリフォームを圧縮するステップを含む、光ファイバプリフォームの製造方法が提供される。
【０００８】
本発明によれば、さらに、プリフォームの圧縮ステップが後続するかまたは圧縮ステップに先行する線引きステップを含み、線引き率および圧縮率を互いに異なるものにして、結果として生じるプリフォームの線引き率または圧縮率がゼロでないようにし、各線引き率または圧縮率が、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる、光ファイバプリフォームの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明は、例として挙げられた以下の説明および添付図面により、いっそう理解され、他の特徴および長所が明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
線引きステップは、たとえば、プリフォームに沿って熱源を移動し、所定の瞬間にプリフォームのゾーンを加熱することからなる。プリフォームの端に線引き運動を与えることにより、プリフォームは加熱ゾーン域で線引きされ、直径が減少する。時間の経過につれて少しずつプリフォーム全体をこのように線引きすると、その結果として直径が減少する。熱源は、たとえばプラズマトーチか、または吹管である。圧縮ステップも同様に実施可能であるが、動きはプリフォームを圧縮するための圧縮であり、その場合、プリフォームの直径が増加する。
【００１１】
たとえば、一次プリフォームの予熱ステップと、一次プリフォームの周囲にオーバークラッディングを行って最終プリフォームを得るオーバークラッディングステップと、最終プリフォームの表面を洗浄するために殆ど熱を加えない艶出しステップとを連続的に含むオーバークラッディングステップを有するＣＶＤ法の場合、線引きステップまたは圧縮ステップは、たとえば準備時の予熱ステップ中か、または準備時のオーバークラッディングステップの開始時に実施可能である。これは、特に、直径の小さいプリフォームに有効である。あるいはまた、表面を洗浄する艶出しステップ直前に追加される非常に高温の艶出しステップ中に実施可能であり、この場合、線引きまたは圧縮ステップは、準備時には行われない。
【００１２】
たとえば一次プリフォームの製造ステップと、一次プリフォームから最終プリフォームを製造する後続ステップとを含む、他のプリフォーム製造方法の場合、線引きステップまたは圧縮ステップは、好適には、一次プリフォームの線引きステップまたは圧縮ステップであるが、しかし、最終プリフォームの線引きステップまたは圧縮ステップとしてもよい。製造方法において、プリフォームの直径がまだそれほど大きくないうちに、プリフォーム間の直径のばらつきをできるだけ早く修正すれば、いっそう有効である。プリフォーム製造方法が、線引きステップと圧縮ステップとを含む場合、線引きステップと圧縮ステップとの二つのステップは、好適には一次プリフォームの線引きステップおよび圧縮ステップである。
【００１３】
好適には、線引きステップおよび／または圧縮ステップのとき、プリフォームが水平位置にある。だが、前記プリフォームを垂直位置に置くこともできる。水平位置は、使用およびメンテナンスがずっと楽になるという長所を有する。各瞬間に加熱されるプリフォームのゾーンがそれほど広くなく、プリフォームの材料の粘性が高い場合、水平位置では、重力の作用によってプリフォームが変形するおそれが殆どない。何故なら、プリフォームは、加熱中回転しているからである。
【００１４】
本発明の第一の実施形態においては、光ファイバプリフォームの製造方法は、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる線引き率で、プリフォームを線引きするステップを含む。プリフォーム間の直径のばらつきを減らすことにより、プリフォームのファイバ引き方法を有利に画一化することができる。選択された線引き率は、プリフォームの全長で同じである。プリフォーム毎に、選択される線引き率は、各プリフォームの最初の直径が異なる限り異なる。すなわち、２個のプリフォームの一方が最初の直径、すなわち線引きステップ前の直径を有し、この直径が、他方のプリフォームの最初の直径よりも大きい場合である。最初の直径が大きいプリフォームの線引き率は、最初の直径が小さいプリフォームの線引き率より大きく選び、２個のプリフォームの最終直径が、好適には、互いにできるだけ近くなるようにし、さらには、殆ど同じにし、いずれにしても、対応する最初の直径ほどは違わないようにする。各プリフォームの最終直径、すなわち線引き後の直径は、最初の直径以下である。最初の直径と目指す最終直径とに応じて与えられるプリフォームの一定の線引き率は、線引き装置により簡単に自動計算できる。かくして、同一プリフォームに対して一定比率を有する線引きステップは、各プリフォームの均質な線引きを実現することを目的とし、線引き率は、プリフォームの最初の直径に応じてプリフォーム毎に変化し、前記プリフォームの最終直径、すなわち線引き後の直径のばらつきを減少するように選択される。プリフォームの直径は、一般に、プリフォームに沿って完全に一定ではないので、上記の最初の直径および最終直径は、平均直径である。実際には、一定比率の線引きは、プリフォームに沿って完全に均質ではないが、この線引きは、構成材料がある粘性を有するプリフォームに対して、前記プリフォームに沿った直径変化に対する平滑化効果を有し、さらに、付加的な結果として、同一プリフォームに対して、このプリフォームに沿った直径のばらつきを減少する。これは、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するという長所に加わる付加的な長所である。プリフォームに沿った直径変化があまりに大きいと、一方では、前記光ファイバの伝播パラメータに関する仕様を遵守しないために前記プリフォームから得られる光ファイバを破棄することになり、他方で、前記プリフォームのファイバ引き時に光ファイバが損傷するおそれがある。
【００１５】
本発明の第二の実施形態においては、光ファイバプリフォームの製造方法は、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる圧縮率で、プリフォームを圧縮するステップを含む。この圧縮ステップは、線引きステップと同様であるが、ここでは各プリフォームに対して、最初の直径が最終直径より小さい。
【００１６】
本発明の第一および第二の実施形態においては、各プリフォームは、線引きまたは圧縮され、本発明による方法で製造される全てのプリフォームは、その場合、好適には、全体が線引きされ、あるいは全体が圧縮されて、幾つかのプリフォームに対して、実際には実現が難しいほど低すぎる比率で線引きまたは圧縮を行うことを避けるようにする。そのため、有利には、プリフォームアセンブリの平均線引き率または平均圧縮率の値を十分に高く選択し、プリフォームの割合を５％の閾値以下に減少するようにする。このプリフォームに適用される線引き率または圧縮率は、製造方法で用いられる駆動システムが提供可能な最小比率以下である。また、あまりに高い線引き率を選択して、保持バーによる溶接のためにプリフォームの端を過度に変形するおそれがないようにする。有利には、プリフォームアセンブリの平均線引き率または圧縮率は、当該プリフォームの平均的な初期の長さの８％から２５％に含まれる。
【００１７】
本発明の第三の実施形態においては、光ファイバプリフォームの製造方法は、プリフォームの圧縮ステップが後続するか、または圧縮ステップに先行するプリフォームの線引きステップを含み、線引き率および圧縮率を互いに異なるものにして、結果として生じるプリフォームの線引き率または圧縮率がゼロでないようにし、各線引き率または圧縮率が、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少させるように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎にに変化しうる。最初に、同一プリフォームに対して一定比率の線引きステップを行い、次に、同一プリフォームに対して一定比率の圧縮ステップを行うか、あるいは、最初に、圧縮ステップを行い、次に線引きステップを行うといった、連続する組み合わせにより、線引き率が圧縮率より大きい場合、線引きの結果として生ずる比率が得られ、あるいは線引き率が圧縮率より小さい場合、圧縮の結果として生ずる比率が得られる。これらの比率は小さい。そうでない場合、線引きステップのみ、または圧縮ステップのみをそれぞれ用いて直接得ることは難しい。そのため、結果として生ずる小さい値の線引き値、または結果として生ずる小さい値の圧縮値を制御可能にし、このように得られるプリフォームの品質を向上させる。製造方法がプリフォームに沿った熱源の複数の連続パスを含むことができる場合、線引きステップおよび圧縮ステップは、異なるパスを経て連続して行われる。たとえば、約１６．５％の値で、一定の圧縮率によるプリフォームの圧縮ステップに続いて、約２０％の値で、一定の線引き率による同じプリフォームの線引きステップを行うと、結果として得られる線引き率は約３％の値となる。好適には、結果として得られる線引き率または圧縮率が、それぞれの線引き率および圧縮率よりも小さい。結果として生ずる線引き率または圧縮率は、有利には、製造方法で使用される駆動システムが提供可能な線引きまたは圧縮のそれぞれ最小率よりも小さい。プリフォームの最初の直径が小さく、線引き率および圧縮率が高い、第三の実施形態では、好適には、圧縮ステップが線引きステップに先行する。
【００１８】
圧縮と同様に線引きは、線引き率および圧縮率が過度にならない限り、前記線引きまたは前記圧縮を受けるプリフォームの光学特性に影響を与えるようには思われない。
【００１９】
第一の実施形態に対応し、すなわち線引きステップだけを含む本発明によるプリフォームの製造方法では、プリフォームのロットの直径が、直径や指数の特徴といった光幾何学的なパラメータを介して間接的に測定される。たとえば、ＭＣＶＤ法により製造されるステップインデックス型のプリフォームの場合、これは、コアゾーンと、クラッドゾーンと、管ゾーンとに対応する。このロットのプリフォームに線引きステップを行うと、線引き後の最終直径の平均値は、約９０ｍｍになる。最終プリフォームが実質的に得る直径は、最初の直径と、線引き装置が実際に適用した線引き率とにより、線引き装置から再計算される。本発明による方法で得られるこのプリフォームのロットを図１、２に曲線Ｂで示した。プリフォームの別のロットは、本発明による線引きステップを含まないこと以外は同じ方法により得られる。こうして得たプリフォームの試験ロットの平均直径は、約１００ｍｍである。プリフォームのこの試験ロットを図１、２に曲線Ａで示した。曲線Ａ、Ｂに対応する各ロットは、約６０個のプリフォームから構成されている。
【００２０】
図１は、本発明の第一の実施形態による製造方法を用いることによりプリフォーム間の直径のばらつきが減少することを明らかにする概略的なヒストグラムである。薄い色のヒストグラムＡは、試験ロットのプリフォーム、すなわち本発明による線引きを行わないで得たプリフォームの平均直径のばらつきを示す。灰色のヒストグラムＢは、本発明による線引きステップを含む方法によって得たプリフォームの平均直径のばらつきを示す。横座標において、値０は、各ロットの、プリフォームの平均直径の平均値である。横座標に記載した値は、これらの平均値に対する相対偏差をパーセントで示す。縦座標には、ヒストグラムの区切りで割合を示した。ヒストグラムＢは、広がっているヒストグラムＡよりも平均値０の周囲にずっと集まっているようにみえる。ところで、ヒストグラムが広がっていればいるほど、プリフォーム間の直径のばらつきが大きい。ヒストグラムＡとヒストグラムＢとの間で広がりの減少は大きく、これは、本発明による製造方法を用いて得られたプリフォーム間の平均直径のばらつきが減少することを反映している。
【００２１】
図２は、図１のヒストグラムから平滑化によって得られた曲線を概略的に示しており、本発明による製造方法の使用によりプリフォーム間の直径のばらつきが減少することを明らかにしている。曲線Ａは、試験ロットの、プリフォームの平均直径のばらつきを示す。曲線Ａは、ヒストグラムＡの平滑化により得られた。曲線Ｂは、本発明の方法により得られたプリフォームの平均直径のばらつきを示している。曲線Ｂは、ヒストグラムＢの平滑化により得られた。横座標において、値０は、各ロットのプリフォームの平均直径の平均値を示す。横座標に記載された値は、これらの平均値に対する相対偏差をパーセントで示している。縦座標には、プリフォームの平均直径の分布密度を示した。曲線Ｂは、広がっている曲線Ａよりも平均値０の周囲にずっと集まっているように見える。ところで、曲線が広がれば広がるほど、プリフォーム間の平均直径のばらつきが大きくなる。曲線Ａと曲線Ｂとの間の広がりの減少は大きく、これは、本発明による製造方法を用いて得られたプリフォーム間の平均直径のばらつきが減少することを反映している。曲線Ａと曲線Ｂとの間の標準偏差の減少は、約６０％に達する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法の使用によりプリフォーム間の平均直径のばらつきが減少することを明らかにする概略的なヒストグラムである。
【図２】図１のヒストグラムを平滑化して得られた曲線を示し、本発明による製造方法の使用によるプリフォーム間の平均直径のばらつきが減少することを明らかにする図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ　曲線

Claims (12)

1. 同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる線引き率で、プリフォームを線引きするステップを含む、光ファイバプリフォームの製造方法。
2. 同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる圧縮率で、前記プリフォームを圧縮するステップを含む、光ファイバプリフォームの製造方法。
3. 一次プリフォームの製造ステップと、前記一次プリフォームから最終プリフォームを製造する後続ステップとを含み、線引きステップまたは圧縮ステップが、前記一次プリフォームの線引きステップまたは圧縮ステップであることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
4. プリフォームアセンブリの平均線引き率または平均圧縮率の値を十分に高く選択し、プリフォームの割合を５％の閾値以下に減少するようにし、このプリフォームに適用される前記線引き率または圧縮率は、前記製造方法で用いられる駆動システムが提供可能な最小比率以下であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
5. 前記線引き率または圧縮率が、８％から２５％に含まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
6. 前記プリフォームの圧縮ステップが後続するか、または圧縮ステップに先行する前記プリフォームの線引きステップを含み、前記線引き率および圧縮率を互いに異なるものにして、結果として生じる前記プリフォームの前記線引き率または圧縮率がゼロにならないようにし、各線引き率または圧縮率が、同一プリフォームに対して一定に留まり、プリフォーム間の平均直径のばらつきを減少するように、プリフォームの平均直径に応じてプリフォーム毎に変化しうる、光ファイバプリフォームの製造方法。
7. 一次プリフォームの製造ステップと、前記一次プリフォームから最終プリフォームを製造する後続ステップとを含み、前記線引きステップおよび圧縮ステップが、それぞれ、一次プリフォームの線引きステップおよび圧縮ステップであることを特徴とする、請求項６に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
8. 結果として生じる前記線引き率または圧縮率が、各線引き率および圧縮率より低いことを特徴とする、請求項６または７に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
9. 結果として生ずる前記線引き率または圧縮率が、前記製造方法で用いられる駆動システムが提供可能な各最小線引き率および最小圧縮率以下であることを特徴とする、請求項８に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
10. 前記圧縮ステップが、前記線引きステップに先行することを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
11. 前記線引きステップおよび／または圧縮ステップ時に、前記プリフォームが水平位置にあることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
12. 前記プリフォームの前記線引きステップおよび／または圧縮ステップが、プラズマトーチによる前記プリフォームの加熱により行われることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。

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