JP2004226979A

JP2004226979A - 光ファイバーの処理に使用されたガスを再生するシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2004226979A
Application number: JP2004010525A
Authority: JP
Inventors: Gene K Weeks; ケー．ウイークスジェーン; Junjun Wu; ウージュンジュン; Ramdane Assas; アッサスラムダン; Kai H Chang; エッチ．チャンカイ; Siu-Ping Hong; ホンシウ−ピン
Original assignee: Furukawa Electric North America Inc
Current assignee: Furukawa Electric North America Inc
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US20040139766A1

Abstract

【課題】再生ガスを使用してファイバーのスプールを処理するシステムと方法を提供すること。
【解決手段】ファイバーのスプールが、処理ガスに露出するために密閉することのできるチャンバーの中に置かれる。チャンバーが閉じられて密閉されると、処理ガスが、ファイバーと反応する所定の圧力と温度でチャンバーの中にポンプで装入される。反応が完了すると、処理されたファイバーの取り出しを容易にするために、ガスはポンプでチャンバーから排出される。ガスは真空ポンプで排出することができ、圧縮されて再使用のために圧力容器に貯蔵される。この時点でガスを分析することができる。成分の濃度があまりにも低い場合、ガスは排出することができ、または再生できるように成分を豊富にすることができ、さもなければ貯蔵のために圧縮され、プロセスは繰り返される。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に光ファイバーの製造に関し、より詳細には、光ファイバーの処理に使用されたガスを再生するシステムおよび方法に関する。

情報信号を光パルスの形で光ファイバーを通して伝送する通信およびデータ伝送システムは今や一般的であり、光ファイバーは機械的導体の能力を大きく超えるその信号伝送能力のために、長距離電話およびデータ通信ネットワークにおける物理的な輸送媒体の選択肢となった。しかし、それらの利点にもかかわらず、長い、高収率の、エラーの無い光ファイバーを大量に生産するためには、それらの製造における困難さを克服しなければならない。それらの製造の課題の１つは、ファイバーの寿命を通じて経時損失の少ない、もしくは皆無の光ファイバーを経済的に生産することである。

一般に光ファイバーは、通常、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する保護ガラスクラッドで囲まれた、屈折力のあるガラスコアを有する固形ガラスロッドを含む光ファイバープリフォームの一部を、加熱および線引きすることによって製造される。次いでガラスファイバーは１種または複数の保護被覆材料層で被覆され、例えば照射によって硬化される。従来、光ファーバープリフォームを製造するには、修正化学気相成長（ＭＣＶＤ）、気相軸付け堆積（ＶＡＤ）、外部蒸着（ＯＶＤ）を含み、いくつかのプロセスが存在する。従来のＶＡＤおよびＯＶＤプロセスでは、ガラス粒子の層または「スート（ｓｏｏｔ）」が、出発ロッドのそれぞれ末端面または外部面に堆積される。次いで堆積したスート層は、例えば塩素またはフッ素含有大気中で乾燥または脱水され、焼結または固化されて固形のプリフォームコアロッドが形成される。

プリフォームコアロッドが形成されると、それから光ファイバーが直接線引きされ、または別法として、それから光ファイバーを線引きする前に、１層または複数の被覆層がその上に形成される。被覆層は、例えばプリフォームコアロッドの形成に用いられる技術と同じスート堆積技術によって、プリフォームコアロッドの上に形成される。別法として、被覆層はシリカベースのチューブまたはスリーブをプリフォームコアロッドの周りにつぶすことによって形成される。それらのプロセスは、一般に管内ロッド（Ｒｏｄ−Ｉｎ−Ｔｕｂｅ）（ＲＩＴ）プロセスと呼ばれる。例えば、参照して本明細書に組み込まれている米国特許第４，８２０，３２２号を参照されたい。

光ファイバーの伝送特性は、散乱、ファイバー折り曲げ、および吸収損失を含んで多くの要因によって変化する。吸収損失の一種は、ファイバーの寿命の間に生じる水素経時損失を含む、経時損失である。経時損失は、従来の光ファイバーが時を経ることによって伝送損失の増大を招く、望ましくない吸収損失の一種である。経時損失は、例えば、光ファイバーの寿命の間に、水素と光ファイバー中の様々な欠陥との間の化学反応によって惹起される。例えば、光ファイバー中のゲルマニウム（Ｇｅ）欠陥と光ファイバーを取り囲む環境に存在する痕跡量の水素との間の化学反応は、光ファイバーの寿命を通じてＧｅＯＨ損失の要因となる。

さらに、ファイバーの製造中に光ファイバーに導入されたシリコン（Ｓｉ）欠陥は、一般にファイバー中のＳｉＯＨおよびＳｉＨ損失を招き、これらは、Ｓｉ欠陥とファイバー（またはケーブル）の環境に存在する水素との間の長時間にわたる反応から同様に生じる。都合の悪いことに、ＳｉＯＨおよびＳｉＨ損失は、例えばＧｅＯＨ損失よりも大きく、ファイバーの寿命の間により早く生じる。例えば、ＳｉＯＨ経時損失は、１３８５ｎｍでしばしば約０．２１ｄＢ／ｋｍまでになり、それよりも大きくさえなる。実際に、Ｓｉ欠陥は多くのＳｉＯＨ損失および酸素リッチ欠陥（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥）の原因であると考えられている。Ｓｉ欠陥はファイバー中に捕捉され、ファイバーが時を経ると、Ｓｉ欠陥は水素原子と反応してＳｉＨ分子を形成し、これは１５３０ｎｍで吸収損失のピークを有することができる。

ファイバー製造環境における酸素化学量論的条件を改善することによって、時間とともに水素原子を誘引して結合し、水吸収損失または他の損失の増加要因となる分子を形成する、光ファイバープリフォームおよびそれから線引きされる光ファイバーの酸素リッチまたは酸素欠乏Ｓｉ欠陥の発生の可能性を低減させ、経時損失および他の損失を減少することができる。より詳細には、過剰の酸素原子をもたない環境が作られ、その環境は、形成されて引き続きシリカガラスに捕捉されるＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥の数を低減する。また、酸素が欠乏しない環境が作られ、その環境は、形成されるＳｉ−Ｓｉ欠陥の数を低減する。改善された酸素環境は、例えば、光ファイバーの製造プロセスの１つまたは複数の工程で化学量論的な酸素を調整することによって作られる。

酸素の化学量論的条件の改善は、製造中に光ファイバープリフォームのＳｉ欠陥が出現する可能性を低減するが、光ファイバーが光ファイバープリフォームから線引きされた後に、他の障害を低減する工程を実施できることが見出された。例えば、線引きされた光ファイバーを水素の同位元素である重水素に露出することによって、光ファイバーのＳｉ欠陥が水素と反応して水素経時損失が増加する可能性が低減されることが明らかになった。Ｓｉ欠陥が少ないほど、水素分子がＳｉと化学反応する機会が少ないので、光ファイバーの水素経時損失が低減される。既に線引きされたファイバーの室温での重水素処理は、ファイバー製造プロセス中に形成されたＳｉ欠陥との反応を求める。線引きされたファイバーに既に存在するＳｉ欠陥は、反応に関与しない場合に後続の水素経時損失を加速するものであるが、重水素と反応し、水素と結合可能な、したがって水素経時損失を招くＳｉ欠陥の量を減少する。

重水素は、２００２年１月２４日出願の米国特許出願公開第２００２００９０１８３号が示唆しているように、光ファイバーを製造した後、重水素に富む雰囲気に光ファイバーを浸漬することによって、光ファイバーを処理することに使用されてきており、その内容の全ては参照して本明細書に組み込まれている。浸漬の間に重水素は光ファイバーの中に拡散し、ドープしたシリカ材料の内部に、予め定めたレベルの溶解した重水素を有する光ファイバーを作る。これは、必要な重水素の量が光ファイバーに拡散し溶解するのに十分な所定時間、予め定めた温度と分圧で、光ファイバーを重水素ガスとともに圧力密閉チャンバー中に置くことによって達成することができる。光ファイバーは加工条件下で重水素に露出し、十分な量の重水素が光ファイバーの中に拡散して、後で重水素が活性なファイバーの欠陥部位で化学反応を開始し、それによって、これらの部位は後続の通常の水素との化学結合に対して反応性が無く、抵抗性をもつようになる。

一般に、シリカ含有ガラスへの重水素の拡散特性は水素のそれと類似しているので、重水素は比較的短時間に顕微鏡的距離まで拡散する。拡散重水素原子がＳｉ−Ｏ欠陥またはＳｉ欠陥などの反応性Ｓｉに遭遇すると、重水素原子はそれと反応してそれぞれＳｉＯＤまたはＳｉＤを形成し、その両方とも通信に用いられる７００〜１６００ｎｍの波長領域の十分外側に吸収損失を有する。したがって、光ファイバーを重水素に露出することによって、後続の水素との反応に使用可能なＳｉ欠陥の濃度を下げ、動作条件下におけるファイバーの水素経時損失の可能性および／または程度も低減する。

また、２００１年６月２６日に出願され、本出願の所有者に譲渡されている米国特許出願第０９／８９１，９０３号（本明細書では‘９０３出願）は、水素経時損失を最小にするために重水素を使用することを開示している。この処理プロセスでは、線引きプロセスが完了した後、光ファイバーを、密閉チャンバー内の圧力をかけた窒素ガス中で所定の濃度の重水素に露出する。’９０３出願は、線引きされた光ファイバーが０．０１気圧の重水素環境に室温で約６日間重水素に露出することができることを開示している。別法として、’９０３出願は、線引きされた光ファイバーが０．０５気圧の重水素環境に室温で約１．５日間重水素に露出することができることを示唆している。’９０３出願によれば、そのプリフォームを１種または複数の酸素改善雰囲気中で製造し、重水素に露出した光ファイバーは、伝送損失（１３８５ｎｍで）が０．３３ｄＢ／ｋｍ未満、その後増加する水素経時損失が０．０４ｄＢ／ｋｍ未満を示している。
米国特許第４，８２０，３２２号米国特許出願公開第２００２００９０１８３号米国特許出願第０９／８９１，９０３号

従来技術は、経時損失を最小にするために、光ファイバーの処理に重水素ガスを使用することを示唆しているが、光ファイバーを重水素に露出する従来技術の方法は、ファイバーの処理に使用した重水素ガスが処理後に放出されるので高価である。重水素ガスは高価なので、ガスを光ファイバーの処理に使用した後に排出する現在の実施は不経済である。したがって、ガスを製造プロセスに再使用できるように、光ファイバーの処理に使用された重水素ガスを再生するシステムおよび方法が必要とされる。

処理プロセスでは、ファイバーのスプールを処理ガスに露出するための密閉可能なチャンバー内に置く。チャンバーを閉じて密閉すると、ファイバーと反応する所定の温度と圧力で処理ガスをチャンバー内にポンプ装入する。処理ガスの濃度、圧力、温度および時間で定まる反応完了の後、処理されたファイバーの取り出しを容易にするために、ガスはチャンバーからポンプ排出される。ガスは真空ポンプで排出し、再使用のため圧力容器に圧縮して貯蔵することができる。この時点で、ガスの濃度の測定も行う。濃度レベルがあまりにも低い場合には、ガスは排出することができ、またはそれを再生できるように濃くすることができるが、それ以外は貯蔵のため圧縮する。

本発明の一態様では、光ファイバーの処理に使用したガスを再生する方法が開示される。方法は、光ファイバーを密閉チャンバー内に置く工程と、密閉チャンバー内の光ファイバーを貯蔵タンクから供給される処理ガスに露出する工程と、密閉チャンバーから処理ガスを排出する工程と、処理ガスを後続の光ファイバーに露出するために貯蔵タンクに貯蔵する工程とを含む。

本発明の一態様によれば、処理ガスを貯蔵する工程は、貯蔵タンクの中に高圧で処理ガスを貯蔵する工程を含む。本発明の他の態様によれば、処理ガスは重水素を含む。本発明のさらに他の態様によれば、方法は、光ファイバーを密閉チャンバーから取り出し、後続の光ファイバーを密閉チャンバーの中に置く工程も含む。

方法は、後続の光ファイバーを密閉チャンバーの中に置いた後、密閉チャンバー内の空気を排出する工程をさらに含むことができる。後続の光ファイバーを収容する密閉チャンバーは、処理ガスで充填することもできる。本発明の他の態様によれば、方法は、後続の光ファイバーを収容する密閉チャンバーに処理ガスを充填する工程の前に、処理ガスに新鮮なガスを加える工程を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、光ファイバーを処理ガスを用いて処理する方法が開示される。方法は、第１の光ファイバーを処理ガスに露出する工程と、処理ガスを貯蔵する工程と、後続の光ファイバーを貯蔵された処理ガスに露出する工程とを含む。

本発明の一態様によれば、方法は、処理ガスを貯蔵する前に処理ガスを圧縮する工程も含む。本発明の他の態様によれば、方法は、第１の光ファイバーと後続の光ファイバーを処理ガスに露出する前に、第１の光ファイバーと後続の光ファイバーをファイバー処理チャンバーの中に置く工程を含む。本発明のさらに他の態様によれば、方法は、処理ガスを取り除くために、ファイバー処理チャンバーをポンプで減圧する工程を含む。

また、方法は、処理ガスを、後続の光ファイバーにそれを露出する前に分析する工程を含むこともできる。さらに、方法は、後続の光ファイバーを処理ガスに露出する工程の前に、必要な処理ガスの濃度レベルを維持するために処理ガスに新鮮な処理ガスを補充する工程を含むことができる。さらに、方法は、処理ガスを貯蔵し、後続の光ファイバーを貯蔵された処理ガスに露出する工程を繰り返すことを含むことができる。

本発明のさらに他の実施形態によれば、処理ガスを用いて光ファイバーを処理するシステムが開示される。システムは、その中に光ファイバーが置かれて開放可能に密閉されたファイバー処理チャンバーを含み、ファイバー処理チャンバーは、その中に置かれた光ファイバーに露出させる処理ガスを受容するように運転可能である。また、システムは、引き続き光ファイバーに露出させる処理ガスを貯蔵するように運転可能な貯蔵タンクを含み、さらに、貯蔵タンクは、追加の光ファイバーに後で露出させるために、貯蔵された処理ガスをファイバー処理チャンバーに供給するように運転可能である。

本発明の一態様によれば、システムはまた、少なくとも１つの圧縮機を含み、少なくとも１つの圧縮機は、処理ガスをファイバー処理チャンバーから引き抜き、処理ガスを貯蔵タンクに供給するように運転可能である。本発明の他の態様によれば、システムは、引き続き光ファイバーに露出させる処理ガスをファイバー処理チャンバーから引き抜くように運転可能な、少なくとも１つのポンプを含むこともできる。システムはまた、追加の光ファイバーに後で露出させる前に、処理ガスを分析する少なくとも１つのガス分析器を含むこともできる。

本発明のさらに他の態様によれば、システムは少なくとも１つのガス分析器と連絡するプロセスコントローラーをさらに含むことができ、プロセスコントローラーは、追加の光ファイバーに露出させるためにファイバー処理チャンバーに供給する、貯蔵された処理ガスの量を調節するように運転可能である。さらに、プロセスコントローラーは、貯蔵された処理ガスと一緒に、追加の光ファイバーに露出させるためにファイバー処理チャンバーに供給する新鮮な処理ガスの注入供給量を調節するように運転可能である。

本発明を概括的に上記で説明したが、必ずしも尺度をもって描かれていない、付随する図面を参照する。

以下に、付随する図面を参照して本発明をより完全に説明するが、図面には本発明の全ての実施形態ではなく、そのいくつかが示されている。実際に、これらの発明は多くの異なる形で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に制限されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態はこの開示が法的な要求事項を満足するように提供されている。全体を通じて、同じ番号は同じ要素を表す。

図１は、システム１０によって再生可能な処理ガスを使用して、光ファイバーを処理するシステム１０を示しており、ガスは光ファイバーの処理に多数回使用することができる。本発明の好ましい実施形態によれば、システム１０は窒素中３〜５％の重水素の混合ガスを使用するが、当分野の通常の技術者であれば、システム１０が、光ファイバー用の事実上任意の種類の再生処理ガスを使用する光ファイバー処理の実施に用いることができることを認識するであろう。光ファイバーを処理ガスに露出するために、システム１０は、その中に光ファイバーを置いて密閉することのできる、ファイバー処理チャンバー１５を含む。ファイバー処理チャンバー１５は、光ファイバーを密閉し、それを高温高圧の処理ガスに露出することができるように運転可能であることが好ましい。本発明の一態様によれば、システム１０はまた、別の長さの光ファイバーを同時に処理するように、いくつかのファイバー処理チャンバー（図示されていない）を用いて実施することもできる。以下でより詳細に説明するように、システム１０は、再生ガスを用いて光ファイバーの処理を遂行するための、複数のバルブ、ポンプ、分析器、制御および相互接続パイプラインも含む。

システム１０を用いる処理手順の間に、光ファイバーはファイバー処理チャンバーの中に置かれ、チャンバー１５は手動または自動制御によってシステムの運転者によって密閉される。光ファイバーがチャンバー１５の中に置かれた後、チャンバー１５内の空気および／または残留ガス（例えば前回の処理からの）を取り除く。これは、バルブＪ２０、Ｋ２２、Ｚ３３、Ｘ２８を閉じ、バルブＹ３０を開くことによって達成され、その後、真空ポンプ１（ＶＰ１）３２が、チャンバー１５内の空気をチャンバーの導出パイプライン１７を経由して排出口３４から排出する。図１に示した各バルブ、Ｊ２０、Ｋ２２、Ａ２４、Ｃ２６、Ｘ２８、Ｙ３０、Ｚ３３、Ｆ３６、Ｇ３８、Ｈ４０、Ｉ４６、Ｂ５６、Ｄ６０、Ｅ６２、Ｌ６３は、圧力をかけた、および圧力をかけない空気とガスがそこに流れることを許し、防止するための、当分野の通常の技術者によく知られた従来のバルブである。同様に、ＶＰ１３２と真空ポンプ２（ＶＰ２）は、圧力をかけたおよび／または圧力をかけないチャンバーから、空気とガスを排出し、空気とガスをそこに装入するための、当分野の通常の技術者によく知られた従来のポンプである。システム１０がいくつかのファイバー処理チャンバーを使用して実施される場合、追加のファイバー処理チャンバー内の空気および／または残留ガスもまた、光ファイバーがその中に置かれて密閉された後に取り除くべきである。このように、導入ライン１８は、バルプＹ３０を備える導出ライン１７と同様に、追加のファイバー処理チャンバーからの１個または複数の導出ラインを表す。したがって、図１に示したファイバー処理チャンバーから空気を排出することに加えて、バルブＪ２０、Ｋ２２、Ｘ２８、Ｚ３３が閉じられ、バルブＹ３０が開かれると、ＶＰ１３２は、１個または複数のファイバー処理チャンバー内からの空気を、パイプライン１８および／またはパイプライン１７を経由して排出口３４から放出する。

好ましい実施形態によれば、ファイバー処理チャンバー１５は、光ファイバーがその中に置かれた後、絶対真空近くまでポンプで減圧される。ファイバー処理チャンバー１５を絶対真空近くまでポンプで減圧することによって、チャンバー１５が処理ガスを受容する前に、チャンバー１５中の汚染物の量が低減される。チャンバー１５がＶＰ１３２によって達成可能な真空度、例えば２８”Ｈｇなどの絶対真空に達すると、バルブＹ３０が閉じられる。チャンバー１５を処理ガスで充填するために、バルブＦ３６、Ｇ３８、Ｊ２０、Ｋ２２が開かれる。バルブＪ２０とＫ２２は、新しいおよび／または再生された処理ガスのチャンバー１５への供給を、ガス分析器ＧＡ１４４、プロセスコントローラー４３、質量流量制御バルブＭＦＣ１４８およびＭＦＣ２５０とともに制御する。詳細に以下に説明するように、新鮮なガス供給３９からの新しい処理ガスおよび／または再生ガス貯蔵タンク４７に貯蔵されている再生された処理ガスは、ファイバー処理チャンバー１５に処理ガスを供給するのに使用される。処理チャンバー１５を充填するための再生ガスを補充するために使用する新鮮なガスの容量は、プロセスコントローラー４３によって制御される。

システム１０を最初に使用する際、および新鮮な再生されていない処理ガスを使用して光ファイバーを最初に処理する前には、再生ガス貯蔵タンク４７は空であることが認識されよう。したがって、ファイバー処理チャンバー１５は新しい処理ガスで充填されなければならない。新鮮なガス供給３９は、ファイバー処理チャンバー１５を充填するのに使用される新しい処理ガスの供給ラインを表す。本発明の一態様によれば、ガス供給３９は、ファイバー処理チャンバーを、予め定めた温度と圧力で窒素中３〜５％の重水素の混合ガスなど、必要量のガスで最初に充填するのに使用される。本発明の他の態様によれば、ガス供給３９は、再生ガスが空になりまたは必要な濃度パラメーター以下に低下したときに、システム１０によって使用された再生ガスを補充するためにも用いられる。

ファイバー処理チャンバー１５に適切な容量と濃度レベルの処理ガスを十分充填するために、プロセスコントローラーはＧＡ１４４によって提供されるガス濃度測定値を頼りにする。ＧＡ１４４は、新鮮なガス供給３９および／または再生ガス貯蔵タンク４７から提供される再生ガス流４１からのガスのサンプルを受容するように運転可能である。バルブＨ４０およびＩ４６は、１度に一方ずつ開き、または閉じることができ、新鮮ガス流３９または再生ガス流３９からのサンプルガスを、ガス分析器ＧＡ１４４で分析することが可能になる。ＧＡ１４４分析器は再生ガス流４１から提供されたガスのサンプルを分析し、サンプルが光ファイバーを処理するのに適した混合ガスを適切に含んでいるかどうかを決定する。次いでＧＡ１４４はその測定の結果をプロセスコントローラー４３に伝達する。また、ＧＡ１４４は新鮮ガス供給３９によって提供されたガスのサンプルを分析し、その結果をプロセスコントローラー４３に伝達することもできる。

プロセスコントローラーは再生ガス貯蔵タンク４７の内部に配置された圧力送信器（図示されていない）からの圧力情報を受け取る。したがって再生ガス貯蔵タンク４７の圧力が予め定めた最低のタンク圧力、例えば１７５９ｇ／ｃｍ^２（２５ｐｓｉｇ）以上であれば、プロセスコントローラーはファイバー処理チャンバー１５の供給に使用するガスがタンク４７から入手可能であるか否かを決定することができる。

プロセスコントローラー４３は、ＧＡ１４４から提供されたガス分析結果および再生ガス貯蔵タンク４７内のガス圧力を、予めプログラムされた処理ガス濃度および圧力値と比較し、処理チャンバー１５を充填するのに必要な再生ガスおよび／または新鮮ガスの量を決定する。プロセスコントローラー４３は、処理チャンバーが再生ガス貯蔵タンク４７に貯蔵された再生ガスで全て充填されるべきか、新鮮ガス供給３９によって提供される新鮮ガスで全て充填されるべきか、または新鮮ガスと再生ガスの混合物で充填されるべきかを決定することができる。プロセスコントローラー４３は、システム１０で消費される新鮮な処理ガスの量すなわちコストを最小にするために、再生ガスを最大量用いて処理ガス濃度の最低レベルを満たすように予めプログラムされていることが好ましい。

新鮮ガス供給３９および再生貯蔵タンク４７によって提供されるガス量を制御するために、プロセスコントローラー４３はＭＦＣ１４８およびＭＦＣ２５０と電気的に連絡している。ＭＦＣ１４８およびＭＦＣ２５０は、新鮮ガス供給３９と再生貯蔵タンク４７それぞれからのガス流量比を制御する流量制御バルブであり、したがって、ファイバー処理チャンバー１５に提供された重水素（Ｄ２）濃度などのガス濃度を互いに制御するように運転する。ＭＦＣ１４８およびＭＦＣ２５０は、厳密に調節された導出ガスを送達するように運転可能であり、それらが受けるガス、温度および圧力に、運転の全範囲にわたって適合性がある。バルブＪ２０およびＫ２２は、プロセスコントローラーから閉じることを指示され、それによって、ファイバー処理チャンバー１５がその中の光ファイバーを処理するのに十分な圧力になった後、処理ガスの供給を停止する。圧力はファイバー処理チャンバー１５内の圧力送信器（図示されていない）によって測定され、プロセスコントローラー４３に伝達される。

本発明の一態様によれば、プロセスコントローラーは、予めプログラムされたＤ２濃度の値とＧＡ１４４および再生ガス貯蔵タンク４７内の圧力送信器から受け取った情報を用いて、ファイバー処理チャンバー１５をＤ２処理ガスで充填する。プロセスコントローラーは、３種のガス流量選択肢、

（１）ＧＡ１４４によるＤ２ガス濃度の分析がプロセス仕様の範囲内であり（例えば、ＧＡ１は、処理ガスが窒素中３〜５％重水素の混合ガスであると決定する）、再生ガス貯蔵タンク４７中のガス容量が、タンク４７中の圧力送信器で測定して十分である場合、バルブＦ３６とＪ２０を開き、バルブＫ２２を閉じ、したがってファイバー処理チャンバー１５を再生ガスのみで充填する。

（２）ＧＡ１４４によるＤ２ガス濃度の分析はプロセス仕様以下である（例えば、処理ガスが窒素中２％の重水素混合ガスを含む）が、新鮮なＤ２ガスを豊富にすれば使用可能である（例えば、汚染されていない）場合、バルブＦ３６、Ｊ２０およびＫ２２を開き、プロセスコントローラー４３によって流量コントローラーＭＦＣ１４８とＭＦＣ２５０の割合が定められて、プロセス仕様の範囲内の混合ガスを提供する。

（３）ＧＡ１４４によるＤ２ガス濃度の分析がプロセス仕様以下であり、新鮮なＤ２ガスを豊富にしても使用不可能である（例えば、Ｄ２レベルが極めて低い、または再生ガスが汚染されている）場合、バルブＦ３６を閉じ、バルブＫ２２とＧ３８を開いて、チャンバーを全て供給流３９からの新鮮なＤ２ガスで充填する。
を実行するように運転可能である。

処理チャンバー１５が、ファイバー処理チャンバー１５内の圧力送信器（図示されていない）で測定して、１０５６ｇ／ｃｍ^２（１５ｐｓｉｇ）などの運転圧まで充填された後、バルブＫ２２とＪ２０を閉じる。前述のように、システム１０は追加の処理チャンバーで実施することができる。したがって、１つまたは複数の導入パイプライン７４および７５を用いて、追加のチャンバーに新鮮ガスおよび／または再生ガスで充填することができる。

処理チャンバー１５内の光ファイバーが必要な時間処理ガスに露出された後、ファイバー処理チャンバー１５をガス圧縮機５２を用いて大気圧近くまでポンプ減圧することによって、ガス再生プロセスを開始する。これを実行するために、バルブＸ２８、Ｙ３０、およびＡ２４を閉じ、バルブＺ３３とＣ２６を開ける。ガスはチャンバー１５を出て、ガスを５６３０ｇ／ｃｍ^２（８０ｐｓｉｇ）で排出するように運転可能な従来のガス圧縮機である圧縮機５２に供給される。圧縮機５２を出るガスは、圧縮されたガスを冷却する熱交換機６８を通過する。

本発明の一態様によれば、サンプルガスの流れはＧＡ２５８に送られ、ＧＡ２５８はガスの構成を分析する。ＧＡ２５８は、ＧＡ１４４と同じように動作し、プロセスコントローラー４３と電気的に連絡している。より詳細には、ＧＡ２５８は圧縮された処理ガスのサンプルの濃度を測定し、圧縮された処理ガスが汚染されており、したがって追加の光ファイバーを処理するために使用するのが不適切であるかどうかを決定する。したがって、ＧＡ２５８は、使用不可能なまたは汚染された処理ガスを、それが再生ガス貯蔵タンク４７に貯蔵される前に識別する働きをする。ＧＡ２５８はガスの濃度、すなわちいかなる汚染物質のレベルもプロセスコントローラー４３に伝える。プロセスコントローラー４３は、ＧＡ２５８によって分析されたサンプルガス流の濃度を、許容できる、予め定めた処理ガスの濃度の値と比較する。プロセスコントローラー４３が、サンプルの濃度レベルがあまりにも低いと決定すると、バルブＤ６０を閉じて汚染されたガスが貯蔵タンク４７に入ることを防止し、バルブＥ６２を開いて、必要な濃度レベルが達成されるまで、または全ての許容できないガスが放出されるまで、汚染されたガスを排出口６４から放出する。ＧＡ２５８の使用は、それが汚染されたガスが再生ガス貯蔵タンク４７内に貯蔵されることを排除するので好ましいが、当分野の通常の技術者であれば、処理ガスを再生ガス貯蔵タンク４７に貯蔵する前に濃度レベルを分析することなく、システム１０を実施できることを認識するであろう。そのシナリオの場合でもやはり、ガス分析器によって許容できない、または汚染されていると識別された処理ガスを全て廃棄するための排出口がシステム（例えば、再生ガス貯蔵タンク４７とファイバー処理チャンバーの間）に存在しなければならない。

ガス圧縮機５２がファイバー処理チャンバー１５を大気圧近くまで空にした後、チャンバー１５の中に残っているいかなる処理ガスをも再生するために真空段が始動される。ここでも、システム１０がいくつかのファイバー処理チャンバーを使用して実施される場合、追加のチャンバーに真空段が適用される。同様に、導入ライン１９は、バルブＺ３３を備える導出ライン１７と同様の１つまたは複数の導出ラインを表す。これを達成するために、バルブＣ２６を閉じ、バルブＡ２４とＧ５６を開ける。次いでＶＰ２５４は、チャンバー１５内に残る処理ガスをチャンバーの導出パイプライン１７から熱交換機６６を経由してガス圧縮機５２に放出する。圧縮機５２を出るガスは他の熱交換機６８を通過する。上記で説明したプロセスと同様に、ガスサンプルはＧＡ２５８によって分析され、ＧＡ２５８は圧縮された処理ガスの濃度を測定し、ガスの濃度をプロセスコントローラー４３に伝える。プロセスコントローラーが、濃度レベルがあまりにも低いと決定すると、バルブＤ６０を閉じてバルブＥ６２を開け、必要な濃度レベルが達成されるまで汚染されたガスを排出口６４から放出する。

排出されずに回収されたガスは、再生ガス貯蔵タンク４７に入り、そこで将来追加の光ファイバーの処理に再使用するために圧力下で貯蔵される。チャンバー１５がＶＰ２５４を用いて減圧されると、チャンバー１５を開くのを容易にするために、チャンバー１５の真空が解除され、処理されたファイバーが取り出される。真空はバルブＺ３３とＹ３０を閉じ、バルブＸ２８を開くことによって解除される。ファイバーが取り出された後、新しい光ファイバーのバッチをチャンバー１５中に置き、チャンバー１５を密閉することができる。貯蔵された再生処理ガスが、必要なチャンバー圧力に到達するまで貯蔵タンク４７からチャンバー１５の中に放出されるとき、プロセス自体を繰り返す。

上述のシステムは本発明の好ましい実施形態であるが、追加の形態も可能であることが認識されよう。したがって、システムは本明細書に述べた同じまたは類似の機能を達成するために、追加の要素を含むことができる。さらに、当分野でよく知られている、ソフトウェアおよび／またはハードウェアを含む１つまたは複数の電気的制御を、上述のプロセスを制御するために使用することができることが認識されよう。例えば、プロセスコントローラー４３または類似のコントロール装置を使用して、例えば、バルブ、圧縮機、真空、流量コントローラーを含んで、図１のシステム１０内の各要素を制御することができ、それによってシステム１０を自動化することができる。したがって、上述の各工程はシステム１０の構成部品と連絡するコンピュータソフトウェアおよび／またはハードウェアによって実行することができる。このことによって、システム１０は、バルブなどの開け閉めを物理的に行う運転者なしに機械的作業で運転が可能となる。さらに、本発明の一態様によれば、システムはチャンバー内への光ファイバーの装填とチャンバーからの処理されたファイバーの取り出しの工程間が完全に自動化される。しかし、システムの運転者の方が自動化したシステム管理よりも優る。

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、本発明の一実施形態による、再生ガスを使用する光ファイバーの処理方法を示すブロックダイアグラムフロー図を示す。図２Ａに示すように、処理すべき光ファイバーはファイバー処理チャンバー（ブロック１００）の中に置かれ、密閉される。次いで真空ポンプが空気および／または処理ガスの残りを処理チャンバーから排出し、処理チャンバーを絶対真空近くまで減圧する（ブロック１０５）。処理チャンバーが絶対真空近くまで減圧された後、処理チャンバーは処理ガスを受容する準備ができる。再生ガス貯蔵タンクが十分な処理ガス、例えば１７５９ｇ／ｃｍ^２（２５ｐｓｉｇ）を含まない場合（ブロック１１０）、新しい処理ガスが新鮮ガス供給から処理チャンバーに供給される（ブロック１１５）。別法として、再生ガス貯蔵タンクが処理ガスを含む場合、ガス分析器が再生ガス貯蔵タンクからサンプルガスを受け取り、処理ガスの濃度を分析する（ブロック１２０）。例えば、処理ガスとして窒素中３〜５％の重水素の混合ガスを使用する場合、ガス分析器は処理ガス中の重水素と窒素のそれぞれのパーセントを測定するように運転可能である。この分析が行われると、ガス分析器は結果をプロセスコントローラーに伝える（ブロック１２０）。また、プロセスコントローラーは貯蔵タンク中の処理ガスの圧力レベルを示す測定値も受け取る（ブロック１２０）。処理ガスまたは処理ガス内の個々の成分の濃度の許容レベルもしくは範囲でプログラムされたプロセスコントローラーは、ガス分析器から伝えられた測定レベルが十分であるかどうかを決定する（ブロック１２５）。プロセスコントローラーはまた、貯蔵された処理ガスの圧力レベルが処理チャンバーに供給するのに十分であるかどうかも決定する（ブロック１２５）。処理ガスの濃度レベルは低いが、新鮮なガスで補充されれば十分であれば、プロセスコントローラーは、新鮮なガスとともに再生ガスを使用して処理チャンバーを充填し、濃度レベルを許容範囲にするように、１つまたは複数の流量コントローラーに指示する（ブロック１３０）。濃度レベルが低すぎ、新鮮なガスで補充しても不十分であれば、プロセスコントローラーは貯蔵タンクからのガス流を停止し、新鮮なＤ２ガスを処理チャンバーに供給する（ブロック１３０）。濃度レベルが許容できれば（ブロック１２５）、処理チャンバーは図２Ｂに示したように、再生ガス貯蔵タンクからの処理ガスを受容する（ブロック１３５）。

処理チャンバーが必要な温度と圧力の処理ガスで充填され、光ファイバーが必要時間処理された後（ブロック１４０）、ガス圧縮機は処理ガスを処理チャンバーからポンプで排出する（ブロック１４５）。圧縮機は処理チャンバーを大気圧力近くまでポンプで減圧するように運転可能であることが好ましい（ブロック１４５）。今使用された処理ガスは高圧、例えば５６３０ｇ／ｃｍ^２（８０ｐｓｉｇ）でガス圧縮機を出て、圧縮されたガスを冷却する１つまたは複数の熱交換機を通過する（ブロック１５０）。サンプルガス流はガス分析器にも送られ、分析器はブロック１２０に関して上述したことと同じようにして、ガスの濃度を分析する（ブロック１５０）。ガス分析器はガスの構成、またはガス内の１種または複数の要素の濃度をプロセスコントローラーに伝える。（ブロック１５５）。

必要な処理ガスの成分の濃度が低すぎれば、プロセスコントローラーは、排出口に、排出口を開けて必要な濃度レベルが達成されるまで処理ガスを放出させるか、または全てのガスを排出するよう指示することができる（ブロック１６５）。濃度レベルが許容できれば、またはガスの排出または放出によって達成されるならば、圧縮ガスは再生ガス貯蔵タンクに貯蔵される（ブロック１７０）。ガス圧縮機が処理チャンバーを大気圧近くまで空にした後、チャンバーの中に残るいかなるガスをも再使用するために、処理チャンバーは真空にされる（ブロック１７５）。本発明の一態様によれば、圧縮機と直列の真空ポンプはチャンバーを絶対真空近くまで空にする。ガスが真空を出た後、ガスは１つまたは複数の熱交換機、ガス圧縮機を通過し、サンプルがガス分析器に送られる（ブロック１８０）。次いで、ブロック１５５、１６０、１６５、および１７０に関して上述したプロセスが繰り返される（ブロック１８５、１９０、１９５、および２００）。ガスが再生ガス貯蔵タンクに貯蔵された後、処理チャンバーの真空が解除され（ブロック２０５）、処理された光ファイバーが処理チャンバーから取り出される（ブロック２０５）。次いでプロセスは、処理すべき新しい光ファイバーがファイバー処理チャンバー中に置かれるとき、それ自体を繰り返すことができる（ブロック２１５）。

これらの発明が関係し、前述の説明および関連図面に表された教示の利益を受ける当業者には、本明細書に記載した発明の多くの修正および他の実施形態が想起されよう。したがって、本発明は開示された具体的な実施形態に制限されるものではなく、修正および他の実施形態は付属の請求項の範囲に含まれることを意図していることを理解されたい。特定の用語が本明細書には使用されているが、それらは一般的な意味および説明のためにのみ使用され、制限の目的ではない。

本発明の一実施形態による、再生ガスを用いる光ファイバーの処理システムを示す図である。本発明の一実施形態による、再生ガスを用いる光ファイバーの処理方法を示すブロックダイアグラムフロー図である。本発明の一実施形態による、再生ガスを用いる光ファイバーの処理方法を示すブロックダイアグラムフロー図である。本発明の一実施形態による、再生ガスを用いる光ファイバーの処理方法を示すブロックダイアグラムフロー図である。本発明の一実施形態による、再生ガスを用いる光ファイバーの処理方法を示すブロックダイアグラムフロー図である。

Claims

密閉チャンバーの中で光ファイバーを処理するために使用されたガスを再生する方法であって、
前記密閉チャンバー内の前記光ファイバーを貯蔵タンクによって供給された処理ガスに露出すること、
前記処理ガスを前記密閉チャンバーから排出すること、
前記処理ガスを後続の光ファイバーに露出するために前記貯蔵タンクに貯蔵することとを含む方法。
前記処理ガスを貯蔵する工程が、処理ガスを高圧で貯蔵タンクに貯蔵する工程を含む請求項１に記載の方法。
前記処理ガスが重水素を含む請求項１に記載の方法。
前記光ファイバーを前記密閉チャンバーから取り出し、前記後続の光ファイバーを前記密閉チャンバー中に置く工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記後続の光ファイバーを前記密閉チャンバー中に置いた後、前記密閉チャンバー中の空気を排出する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
前記後続の光ファイバーを収容する前記密閉チャンバーを前記処理ガスで充填する工程をさらに含む請求項５に記載の方法。
前記後続の光ファイバーを収容する前記密閉チャンバーを前記処理ガスで充填する工程の前に、前記処理ガスに新鮮なガスを加える工程をさらに含む請求項５に記載の方法。
処理ガスを使用して光ファイバーを処理する方法であって、
第１の光ファイバーを処理ガスに露出すること、
前記処理ガスを貯蔵すること、
後続の光ファイバーを前記貯蔵された処理ガスに露出することとを含む方法。
前記処理ガスを貯蔵する前に、前記処理ガスを圧縮する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
前記第１の光ファイバーおよび前記後続の光ファイバーを前記処理ガスに露出する前に、前記第１の光ファイバーおよび前記後続の光ファイバーを前記ファイバー処理チャンバーの中に置く工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
前記処理ガスを取り除くために、前記ファイバー処理チャンバーをポンプで減圧する工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
前記処理ガスを、それが後続の光ファイバーに露出される前に分析する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
後続の光ファイバーを前記処理ガスに露出する工程の前に、前記処理ガスの必要な濃度レベルを維持するために、前記処理ガスに新鮮な処理ガスを補充する工程をさらに含む請求項１２に記載の方法。
前記処理ガスを貯蔵し、後続の光ファイバーを前記貯蔵された処理ガスに露出する工程を繰り返すことをさらに含む請求項８に記載の方法。
処理ガスを使用して光ファイバーを処理するシステムであって、
前記ファイバー処理チャンバーが、その中に置かれた前記光ファイバーを露出するための処理ガスを受容するように運転可能である、光ファイバーが置かれて開放可能に密閉されているファイバー処理チャンバーと、
前記貯蔵タンクが、後で追加の光ファイバーに露出するために、前記貯蔵された処理ガスをファイバー処理チャンバーに供給するようにさらに運転可能である、引き続き光ファイバーに露出される処理ガスを貯蔵するように運転可能な貯蔵タンクとを含むシステム。
少なくとも１つの圧縮機をさらに含み、前記少なくとも１つの圧縮機が、前記ファイバー処理チャンバーから前記処理ガスを引き抜き、前記処理ガスを前記貯蔵タンクに供給するように運転可能である請求項１５に記載のシステム。
引き続き光ファイバーに露出される処理ガスを、ファイバー処理チャンバーから引き抜くように運転可能な少なくとも１つのポンプをさらに含む請求項１５に記載のシステム。
後で追加の光ファイバーに露出する前に、前記処理ガスを分析する少なくとも１つの分析器をさらに含む請求項１５に記載のシステム。
前記少なくとも１つの分析器と連絡しているプロセスコントローラーをさらに含み、前記プロセスコントローラーが、追加の光ファイバーに露出するためにファイバー処理チャンバーに供給される前記貯蔵された処理ガスの量を調節するように運転可能である請求項１８に記載のシステム。
前記プロセスコントローラーが、追加の光ファイバーに露出するために、貯蔵された処理ガスとともにファイバー処理チャンバーに供給される新鮮な処理ガスの導入供給を調節するように運転可能である請求項１９に記載のシステム。