JP2009515217A - 微細構造光ファイバとその製造方法 - Google Patents

Abstract

微細構造光ファイバおよび製造方法。ガラススートは堆積され、次に、光ファイバ内のクラッド領域を含有するボイドを形成する手段として使われ得る非周期的アレイボイドを生成するために、ガラス内で、固化ガスの一部を捉えるのに有効な条件下で、固化される。好ましくボイドを生成する固化ガスは、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄およびその混合ガスを含有する。

Description

本発明は、一般的に、光ファイバに関し、より詳細には、微細構造光ファイバおよび微細構造光ファイバの製造方法に関する。

ガラス物質からなる光ファイバは、２０年以上にわたり商業的に利用されている。このような光ファイバは、電気通信分野における飛躍的な前進を象徴しているが、代替光ファイバ設計の研究は、現在も続いている。代替となる光ファイバの有望な形態は、微細構造光ファイバである。微細構造光ファイバは、ファイバ軸に沿った長手方向に走る空孔すなわちボイドを具備している。空孔は一般に、空気または不活性ガスを含有するが、他の材料を含有してもよい。微細構造ファイバの大部分は、コアの周囲に位置する複数のホールを具備しており、そこで、空孔は、ファイバの長さに平行に比較的長距離（例えば、数１０メートル単位またはそれ以上）にわたり途切れることなく続いている。そして、空孔は一般には、光ファイバの全長に沿って伸長している。これらのクラッド空孔もまた、最も一般的には、光ファイバのコアの周囲に一定の間隔で、周期的な構造として配置される。言い換えれば、もし光ファイバの断面が、光ファイバの長さに沿っているなら、同一の単一な空孔が、原則的に他の構造と比較して、同じ周期的空孔構造において存在する。このような、微細構造ファイバの実施例は、米国特許第６，２４３，５２２号に記載されている微細構造ファイバを包含する。

微細構造光ファイバは、幅広い種類の特性を備え多岐にわたる用途において使用されるように設計され得る。例えば、固体ガラスおよびコアの周囲のクラッド領域に配置された複数の空孔を具備する微細構造光ファイバが製造されている。空孔の位置及びサイズは、大なる負の値から大なる正の値までの分散を有する微細構造光ファイバを生じるように設計することができる。例えば、このようなファイバは分散補償において有益であり得る。サイドコア微細構造光ファイバもまた、広範囲に亘る波長範囲でシングルモードであるように設計され得る。ほとんどの固体コア微細構造光ファイバは、全反射メカニズムによって光を導き、ホールの低い屈折率によって空孔が配列されたクラッド領域の実効屈折率を低下させているのである。

微細構造光ファイバは一般に、いわゆる「スタックアンドドロー法」により製造され、シリカロッド配列およびチューブは、プリフォームを形成するために最密配列に重ねられる。プリフォームは、従来の塔設備を使用してファイバに線引きされても良い。スタックアンドドロー法には、いくつかの欠点がある。ロッドまたはチューブで定義される何百もの非常に、薄い茎体の組み立ての不具合、同様に、円柱状の茎体を積み重ね、線引きする際の侵入空洞の存在する可能性は、水溶性および微粒子不純物の導入や、好ましくない界面、スターティングホールの再生あるいは変形の誘導により、ファイバの減衰に著しい影響を与え得る。さらに、比較的低生産性および高コストであるこの方法は、工業生産に適さない。

本発明の一つの特徴は、化学気相堆積法（ＣＶＤ）により光ファイバプリフォームを含有するスートを形成することにより生成される光ファイバの製造方法に関する。スートプリフォームは、プリフォーム中でガス状の雰囲気の一部を捉えるために有効な条件下で、プリフォームを取り囲むガス状の雰囲気中で固化される。その結果、固化したプリフォーム中で、非周期的に分散した空孔またはボイドの層になり、各々の空孔は、固化したガラスプリフォームの内部で、少なくとも捉えられ、固化した１つのガス領域に相当する。空孔を含有する固化されたプリフォームは、ひいては光ファイバの製造に使われる。固化ステップの間、光ファイバプリフォーム中で形成された少なくともいくつかの空孔の一部は、少なくとも、線引き光ファイバ中に留まっている。光ファイバのクラッドに相当する空孔含有領域を設計することにより、これらの結果として得られた光ファイバは、第１屈折率を含有するコア領域およびコアの屈折率よりも低い第２屈折率を具備するクラッド領域を共に示し製造され得る。低屈折率は、少なくともある程度、クラッド中の空孔の存在に起因する。本願明細書に開示されたもう１つの方法および付加的な方法は、それにより光ファイバの曲げ性能を向上させるためにクラッド領域を含有する空孔を与えるために使われ得る。例えば、本願明細書に開示されたファイバ設計および方法を使うことにより、２０ｄＢ／ターン以下、好ましくは１５ｄＢ／ターン以下、さらに好ましくは１０ｄＢ／ターン以下の１０ｍｍ回転軸を囲むように曲げた時、１５５０ｎｍにおいて減衰の増加を示す光ファイバを生みだすことが可能である。同様に、本願明細書に開示されたファイバ設計と方法を使うことにより、３ｄＢ／ターン以下、好ましくは１ｄＢ／ターン以下、さらに好ましくは０．５ｄＢ／ターン以下の１５５０ｎｍでの減衰増加を示す光ファイバを生み出すことが可能である。本願明細書に記述されている方法およびファイバデザインは、１５５０ｎｍにおいてシングルモードファイバおよびマルチモードファイバいずれにも役に立つ。

好ましくは、ボイドは、大部分、さらに好ましくは完全にボイド含有領域において、ボイドがコアを取り囲むようなファイバのクラッド中に位置する。いくつかの好ましい実施例において、ボイドは、光ファイバのコアから空間を開けたボイド含有領域に位置している。例えば、比較的薄い（例えば、４０ミクロン以下、好ましくは３０ミクロン以下）領域を含有するボイドのリングは、光ファイバのコアから間隔を開けることができるが、完全に光ファイバの外周まで及ぶことはできない。コアから離れ間隔を開けた領域を包含するボイドの間隔は１５５０ｎｍの光ファイバの減衰を低めるのに役立つであろう。薄いリングを使用することは、１５５０ｎｍでの光ファイバシングルモードの製造を容易にする。光ファイバは、光ファイバのコアおよびクラッドの屈折率を調節するためにも酸化ゲルマニウムまたはフッ素を含有しても良く、含有しなくても良いが、これらのドーパントは同様に加えなくても代わりのものを使用することもでき、ボイドは単独で光がファイバのコアの下方に導かれるように、コアに関するクラッドの屈折率を調節することができる。開示された固化技術を使うことにより、光ファイバ断面に空孔の非周期的配置を示す光ファイバが形成される。非周期的配置によって、光ファイバの断面を見る時、ボイドは、ファイバの一部を横断して不規則または非周期的に分布する。ファイバの長さに沿って異地点で観測される断面は、異なった断面空孔パターンを示す。すなわち、多様な断面は、微妙に異なる不規則に配向された空孔パターン、配置、およびサイズを含有する。これらの空孔は、光ファイバの長さ（すなわち、縦軸と平行）に沿って引き伸ばされるが、ファイバ全体の全長までは伸ばされない。完全に理論によって縛られるものではないが、空孔は、数メートル以下しか伸びず、多くの場合、ファイバの長さに沿って１メートル以下しか伸びない。

本願明細書に開示されたボイド生成固化技術を使用することにより、総ファイバボイド領域比率（すなわち、光ファイバの総面積領域によって分配されるボイドの総断面積領域×１００）が０．０１％以上、好ましくは０．０２５％以上、さらに好ましくは、０．０５％以上、よりこの好ましくは、０．１％より以上、最も好ましくは、約０．５％以上の割合を示すクラッド領域を具備する光ファイバを製造することが可能である。ファイバは、約１％以上の割合、実際に、約５および１０％以上の割合の総ボイド領域を具備しつつ形成される。しかしながら、ファイバの設計にもよるが、１以下および０．７以下の総ボイド領域比率でさえ、曲げ性能の向上に大きな影響を与える。好ましい実施形態において、前記ファイバにおける総ボイド領域比率は２０％以下、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下、そして最も好ましくは５％以下である。クラッド領域を含有するボイドはコアの相対的な屈折率を低下させることができ、このようにして、光ファイバのコアに沿って光を導くクラッド領域を形成する。適切なスート固化条件を選択することにより、以下の如く多様で有益な光ファイバデザインが得られる。例えば、伝達することが可能なその光の波長以下、かつ、好ましくは、ファイバに沿って伝達することができる光の波長の半分以下の波長になるために（例えば、電気通信システムを目的として１５５０ｎｍ以下）クラッド中で最大のボイドサイズを選択することにより、低減衰ファイバは、高価なドーパントを使用することなしに生成され得る。その結果、様々な用途において、少なくとも１５５０ｎｍ以下であり、好ましくは７７５ｎｍ以下、さらに好ましくは約３９０ｎｍ以下である光ファイバにとって、クラッド中で、最大の空孔サイズを示す光ファイバにおいて、空孔の９５％以上および好ましくは全空孔が形成されることが空孔にとって好ましい。同様に、ファイバ内にある空孔の平均径が、７０００ｎｍ以下、好ましくは２０００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５５０ｎｍ以下、最も好ましくは７７５ｎｍ以下であることが好ましく、ファイバの全平均径は、本願明細書に開示されている方法を使用することにより得られる。本願明細書に開示されている方法によって製造されるファイバは、１０００ｎｍの標準偏差の範囲内、好ましくは７５０ｎｍの標準偏差の範囲内、さらに好ましくは５００ｎｍの標準偏差の範囲内で、これらの平均径を一定の標準に達することが可能である。いくつかの実施例において、本願明細書に開示されたファイバは、５０００以下の空孔を有し、いくつかの実施例においては、１０００以下の空孔ならびにいくつかの実施例においては、既知の光ファイバの垂直の断面中での総ホール数は５００以下である。もちろん、最も好ましいファイバは、これらの特性の複合を示す。この様に、光ファイバの特に好ましい実施例の一つは、光ファイバ中に２００以下の空孔を示すであろう。空孔は、１５５０ｎｍ以下の最大直径と７７５ｎｍ以下の平均径を有する。有益であり曲げ抵抗性の光ファイバは、大きくおよびはるかに多くの空孔を使用することにより得られるであろう。空孔数、平均径、最大直径および空孔の総ボイド領域比率は、約８００倍の倍率の電子顕微鏡走査法およびＭｅｄｉａ ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｄ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡから入手可能なイメージプロのような画像解析ソフトウェアの助けを借りて全て計算することができる。

本発明のもう一つの特徴は、前記記載のプロセスを使用して製造可能である微細構造光ファイバに関する。第一屈折率を具備するコア領域およびコア領域の屈折率よりも低い第２屈折率を具備するクラッド領域を包含するこのような微細構造光ファイバの一つは、少なくとも部分的に、非周期的に配置されたボイドの存在に起因する。ファイバを通して伝達することが可能な光は、それにより一般にコア内部に保持される。ボイドは好ましくは１５５０ｎｍあるいはそれより小さい最大径を具備し、結果として得られる光ファイバは、少なくとも６００ｎｍおよび１５５０ｎｍ（さらに好ましくは１５５０ｎｍの波長）の間で、少なくとも１５５０ｎｍにおいて５００ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは２００ｄＢ／ｋｍ以下の一つの波長の減衰を示す。本願明細書では、明確にマルチモード減衰およびシングルモード減衰として設計されていなければ、もし、ファイバが、１５５０ｎｍにおいてマルチモード化されていればファイバのマルチモード減衰を意味し、もし、ファイバが、１５５０ｎｍにおいてシングルモード化されていればシングルモード減衰を意味する。本願明細書に開示されているボイド生産固化技術を使用することにより、０．５％以上、好ましくは約１％以上、さらに好ましくは、約５％以上、最も好ましくは、約１０％以上の領域的ボイド領域比率を示しクラッド領域を具備する光ファイバを製造することが可能である。特に、光ファイバのコアの距離が１０ミクロン以内のクラッド領域を具備するそのようなボイドを製造することが可能である。しかし一方、屈折率調節ドーパントは、本願明細書に開示されている技術を使用することにより省かれるであろう。好ましくは、少なくとも一つのゲルマニウムまたはフッ素またはドーパントを調整する相似の屈折率をとるものは光ファイバのクラッド領域に位置する非周期的に配置されたボイドと共に用いられる。しかしながら、ゲルマニウムおよびフッ素の使用は、決定的に重要な意味はなく、例えば、ファイバは必要に応じてゲルマニウムおよびフッ素のどちらも完全にまたは概ねなくてもよい。本願明細書で用いられているように、非周期的に配置されることにより、ボイドまたは空孔は非周期的である。すなわち、それらはファイバ構造内に非周期的に配置されている。しかし一方、本発明の方法は、他の個々のボイドに関して各々、個々のボイドの周期的な配置ができない。いくつかの他のタイプの微細構造ファイバの場合、本願明細書に開示されている方法は、光ファイバの半径分布内で様々な位置に大きいまたは小さい相対量の配置が可能である。例えば、本願明細書に開示された方法を使用することにより、ボイドの高領域的ボイド領域比率は、ファイバ内において他の領域と比較して光ファイバのコアを調節する領域に配置されうる。（例えば、ファイバのコア内または光ファイバのクラッド領域の外側）同様に、平均空孔サイズおよびボイド含有領域における空孔サイズ配置は、ファイバの半径方向および軸方向の両方において（すなわち長さに沿って）制御され得る。すなわち、空孔の一様な非周期的配列は、ファイバ内の領域に位置され得る。また、相対ボイド領域比率およびこの領域内における平均空孔サイズは、ファイバの長さに沿って常に維持される。しかし一方、ファイバは、任意で特定な直径に限定されていなく、ファイバの外径は７７５ミクロン以下が好ましく、３７５ミクロン以下がさらに好ましく、２００ミクロン以下が最も好ましい。

このようなファイバは、長距離、メトロネットワーク、アクセスネットワーク、構内およびデータコミュニケーションアプリケーション同様データセンタおよびビルあるいはモバイル（自動車、バス、電車、飛行機）アプリケーション（一般に６００ｎｍから１０００ｎｍ範囲）を持つコントロールエリアネットワークを具備する電気通信ネットワーク（一般的に８５０ｎｍ，１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍウィンドウ）に使われ得る。このような、電気通信ネットワークは、一般に、光ファイバに光学的に接続される送信機および受信機を具備する。すなわち、様々な用途において、光ファイバのクラッド内における最大の空孔サイズは、１５５０ｎｍ以下であり、好ましくは７７５ｎｍ以下でありさらに好ましくは３９０ｎｍ以下であるように形成されることは空孔にとって好ましい。

そのようなファイバは、紫外線として医療用のＩＲライトパイプ、イルミネーション、リソグラフィおよび工業用途に使われ得る。好ましいファイバのクラッドの一つは、好ましくはコアからの半径距離が１０ミクロン以内に位置されるクラッディング内において非周期的に配置された複数のボイド領域を包含する。そこで、このようなボイドは、ファイバの半径方向で縦方向のファイバ軸に対して垂直な断面で計測されるように、１５５０ｎｍまたは、それ以下、好ましくは７７５ｎｍまたはそれ以下の直径の最大値を具備する。他の好ましいファイバのクラッドは、コアから半径方向に２０ミクロン以内にありコアから間隔をあけたクラッドにおいて非周期的に配置された多数のボイドを包含する。そこで、ファイバの半径方向において計測されるのだが、このようなボイドは１５５０ｎｍまたはそれ以下、さらに好ましくは７７５ｎｍまたはそれ以下、最も好ましくは約３９０ｎｍ以下の最大の直径を具備する。さらにもう１つの好ましいファイバのクラッドはコアの外側エッジから半径方向に４０ミクロン以内のクラッド内において非周期的に配置されたボイド多数の領域を包含する。そこで、ファイバの半径方向において計測されるのだが、このようなボイドは１５５０ｎｍおよびそれ以下、さらに好ましくは７７５ｎｍおよびそれ以下、最も好ましくは約３９０ｎｍ以下の最大直径を有する。本願明細書に開示されている光ファイバは、従来技術において、既知の様々な光ファイバと比較して、多くの利点をもたらす。例えば、本願明細書に開示されているファイバは、既知の発明のファイバと比較して優れた曲げ抵抗を示すことができる。さらに、同時に優れたモード領域直径を示す。優れているという言葉によって、本願明細書に開示されている方法を使用することにより、１５５０ｎｍにおいてシングルモードであるファイバを製造することが可能であり、２０ｍｍ直径曲げひと巻き当たり１５５０ｎｍにおける減衰増加を０．５ｄＢより低くすることができる。さらに、同時に１５５０ｎｍにおいて１０ミクロン以上、さらに好ましくは１１ミクロン以上のモードフィールド直径を示す。このような、優れた曲げ性能は、これらのファイバを魅力的候補者にする。これらのファイバは、家に接続するファイバ、アクセスファイバ、家の中で接続されるファイバ用途およびファイバジャンパ（これらのファイバは一般的に各々のエンドにコネクタと共に光学システムおよびデバイスを接続するファイバ（１‐２０メートル））の短い部分に相応しい。例えば、本願明細書に開示されているファイバは、送信機、受信機、前記送信機および受信機に光学的に接続されるファイバを包含する光ファイバ電気通信システムに使用され得る。好ましくは、このような用途において（すなわち、電気通信システムにおいてファイバが送信機ファイバとして機能する時）、そのファイバは、エルビウムなどのような任意の活性成分を欠いている。

加えて、本願明細書に開示されているファイバは、高開口数を具備するように製造され得る。（例えば、０．２以上、好ましくは０．４以上、さらに好ましくは０．６以上の１５５０ｎｍにおける開口数）それは、他の光レーザー源に接続する能力を促進しファイバコネクターに対する耐性を増加させるであろう。そのようなファイバは、自動車の用途においても優れた候補者である。このような用途において、約１５５０ｎｍ以下、さらに好ましくは７７５ｎｍ以下、最も好ましくは約３９０ｎｍ以下の最大のボイドサイズを示すことが最も好ましい。

本願明細書に開示されているファイバは、比較的に低コストの製造プロセスを使って製造され得る。なぜなら、フッ素およびゲルマニウムなどのような高価なドーパントは必要に応じて使用を省くことができる。スタックアンドドロー製造プロセスもまた同様に省くことができる。本発明は、柔軟な散乱コントロール（ポジティブまたは、フラットおよびネガティブ）もできる。例えば、シグナル処理を目的とした高ポジティブ散乱（＞３０ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍ 波長１５５０ｎｍ）、または散乱補正に有益であるネガティブ散乱ファイバ（例えば、＜−２００ ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍ 波長 １５５０ｎｍ）を得ることができる。もう１つの方法として、本願明細書に開示されている方法は、曲げ耐性を増加させるために、一つ以上のゲルマニウム、リン、アルミニウム、イッテルビウム、フッ素または他の従来のファイバドーパントマテリアルと共にドープされるファイバのクラッドにボイドを簡単に加えるために使用され得る。他の代用となる実施例において、本願明細書に開示されている方法は、８００ｎｍ以下のカットオフ波長および１５５０ｎｍにおいて約０．０８以上の、さらに好ましくは約０．１０以上の開口数を具備するシリカコアファイバ（すなわち、コア内にゲルマニウムドーパントを有しないファイバ）を製造するために使用され得る。

本発明の更なる特徴及び利点は後述する詳細な説明に記載される。一部は当業者であれば直ちに明らかとなるであろうが、ここに添付した図面とともに、明細書及び特許請求の範囲に記載された発明を実施することによっても認識されるであろう。

前述の概要説明および次の詳細な説明も本発明の実施例を公開しており、クレームのように、本発明の原理および特製を理解するために、要約またはフレームワークを与えることを意図している。添付の図面は本発明のさらなる理解を提供することを意図し、本願明細書に組み込まれ構成される。図面は、本願発明の様々な実施例を例証しており、本発明の原理および実施を説明するために役立つ。

本発明の方法は、固化ガラスブランク中に閉じ込められた相当量のガスを生成するために効果的であるプリフォーム固化条件を利用する。 その結果、固化ガラス光ファイバプリフォーム中にボイドの形成が起こる。

外付け溶着法（ＯＶＤ）および気相軸付け法（ＶＡＤ）のような従来のスート堆積プロセスにより伝達光ファイバを製造する間、シリカおよびドープしたシリカ粒子は、加熱的に、フレームおよび堆積したスート中に発生する。ＯＶＤ法の場合には、シリカスートプリフォームは、円柱状のターゲットの軸に沿って移動式スート堆積フレームにより円柱状のターゲットロッドの外側に粒子の堆積により層ごとに形成される。このような、多孔性のスートプリフォームは、水および金属不純物を取り除くために、乾燥剤（例えば、塩素）とともに処理され、その次に１１００〜１５００℃の温度で、固化加熱炉内部で固化または焼結されボイド‐フリーガラスブランクに変化する。粘性フロー焼結に促進された表面エネルギーは、焼結の主要なメカニズムであり、結果、スートの微細孔の緻密化および閉口をもたらす。それにより固化ガラスプリフォームを形成する。焼結の最終段階の間、通気孔として、閉じ込められる固化において使用されるガスは、閉口される。もし、焼結温度において、ガラス内に閉じ込められたガスの溶解性および浸透性が高ければ、その場合、ガスは固化プロセスの間、ガラスから外にでて移動することができる。もう１つの方法として、ファイバ製造プロセスの固化段階後においてもまだ閉じ込められているガスは、ガラスプリフォームを通って外部へ移動するまでの期間ファイバプリフォームを保持することにより脱ガスされるであろう。その結果、プリフォーム内で１つ以上のボイドが孤立状態で放出される。線引きプロセスの間、光ファイバが、プリフォームから線引きされる時、これらのボイドは、ボイド‐フリーおよび本質的にボイド‐フリー光ファイバを残しながらクローズする。従来の伝送光ファイバを製造するために用いられる固化プロセスにおいて、最終目標は、光ファイバのクラッド領域およびコアの両方においてボイドから完全にフリーである光ファイバを得ることである。ヘリウムは、従来の光ファイバプリフォームの固化の間に雰囲気として頻繁に使用されるガスである。ヘリウムは、ガラス中で非常に、透過性があり、固化プロセスの間、スートプリフォームおよびガラスを容易に除去する。結果、固化後、ヘリウム中でガラスには微細孔ボイドがない。

本発明は、固化ガスブランクに閉じ込められている多量のガスを発生させるのに有効なプリフォーム固化条件を利用する。それにより、固化ガラス光ファイバプリフォーム中に、非周期的に配置されたボイドを形成する。これらのボイドを除去するステップを踏むよりも、結果として得られたプリフォームは、意図的にボイドと共に光ファイバを形成するために目的を持って使われる。特に、比較的低浸透性ガスおよび比較的高焼結率を利用することにより、空孔は、固化プロセスの間、固化ガラス中に閉じ込められ、本願明細書で使用される焼結または固化ガラスという用語は、ＯＶＤまたはＶＡＤプロセスのような化学的蒸着スート堆積プロセス後、スート固化ステップを経たガラスを表す。スート固化段階の間、高熱にさらされることにより緻密化ステップを経たスートは、それにより、開放気孔率を下げ（すなわち、高密度化ガラスにより包囲されていないスートの間のボイドまたは微細孔）また、完全に機密化したガラスを残す。（本発明において、いくつかの閉じた微細孔（すなわち、完全に緻密化したガラスに包囲されたボイドまたは微細孔）が明らかに残存しているけれども）。このようなスート固化ステップは、スート固化加熱炉において好ましく実施される。焼結率は焼結温度の上昇および固化加熱炉の焼結区間を通過したスートプリフォームの降下の増加により上げることができる。特定の焼結条件のもと、ガラスを得ることが可能であり、ガラス内で閉じ込められたガスの領域比は、プリフォームの全領域または体積の大部分を占める。

本発明の一つの好ましい実施例において、本願明細書に開示されているプロセスを使用した結果として得られた光ファイバ内に存在する非周期的に配置された空孔またはボイドは、光ファイバのクラッド内に位置する。このようなボイドは、屈折率を低下するために利用できる。空孔またはボイドの最大径が、ファイバ（例えば、１５５０ｎｍ以下、電気通信用途に利用される光ファイバ）の長さに沿って伝達される光の波長より小さくなるように固化パラメーターを設計することにより、ファイバは、特定の波長において情報を効果的に伝達することができる。

図１は、本発明に従って使用されるスート光ファイバプリフォーム製造方法を説明している。図１に図解されている実施例において、スートプリフォーム２は、回転軸またはバイトロッド２４を回転、または回転させないで平行移動する外側にシリカを含有するスート２２を堆積することにより形成される。このプロセスは、ＯＶＤ法または外部気相堆積プロセスとして知られている。回転軸２４は、好ましく先細にされる。スート２２は、ガス状態においてガラス前駆物質２８をバーナー２６のフレーム３０に投入することによりそれを酸化させるために形成される。例えばメタン（ＣＨ₄）などのような燃料３２および酸素などのような燃焼促進ガス３４は、炎３０を発生させるためにバーナー２６に投入され、発火される。Ｖで表示された質量流制御装置は、ガス状態において適量のシリカガラス前駆物質２８に相応しく化合したドーパント３６、燃料３２および燃焼促進ガス３４をバーナー２６に対して全て好ましく、測定する。ガラス前駆物質２８、３６は、一般に円筒形に成形されたスート領域２３を形成するためにフレーム３０中で酸化される。特に、ドーパント化合物３６は、必要に応じて、含有することが可能である。例えば、ゲルマニウム化合物は、屈折率として包含することが可能であり、ドーパントの増加（例えば、ファイバのコア内）、またはフッ素含有化合物は、屈折率（例えば、クラッド内およびファイバのボイド含有領域）を低下させ得る。

図２に示されているように、円筒状のスート領域２３を含有するスートプリフォーム２０は、固化ブランク３１（次の図３に示されている）を形成するために固化加熱炉２９内で固化され得る。固化の前に、図１に示されている回転軸２４は、空洞で、円筒状スートブランクプリフォームを形成するために取り除かれる。固化プロセスの間、スートプリフォーム２０は、例えば、ホールディングメカニズム２１により固化加熱炉の純石英炉管の内部でつり下げられる。好ましくは、固化プロセスの前に、プリフォーム２０は乾燥雰囲気にさらされる。例えば、適切な乾燥雰囲気は、約９５０℃から１２５０℃の間の温度において約９５％から９９％のヘリウムおよび１％から５％塩素ガスと約０．５から４．０時間の適切な乾燥時間範囲を含有するであろう。スートプリフォームは、例えば、その中にフッ素または他の光ファイバドーパントを含有するドーパントガスを使うことにより必要に応じてドープされ得る。例えば、フッ素でドープするために、四フッ化ケイ素および四フッ化メタンガスを使用することができる。このようなドーパントガスは、例えば、約９５０℃から１２５０℃で０．２５から４時間、従来のドープ温度を適用され得る。

好ましく、スート乾燥ステップの後に用いられる固化プロセスの間、加熱炉温度は上昇し、プリフォーム２０は、例えば、約１３９０℃から１５３５℃の間で固化プリフォームを形成するために適温で固化される。例えば、スートプリフォームは、好ましい乾燥温度（９５０℃〜１２５０℃）において保温される等温区間で保持され得る。その後、プリフォームは１℃／分以上を単位としてプリフォーム２０を生成させるのに十分な速度温度増加率において好ましい固化温度で保持された等温区間を経て駆動される。加熱炉の上方区間は、乾燥および不純物除去ステップを容易にするより低い温度で、保持され得る。より低い区間は、固化に適した一層高い温度に維持され得る。好ましい実施例の一つにおいて、スート含有プリフォームは、第一の降下速度において固化ホットゾーンを通過して下方送りされる。第一の降下速度よりも低い第二の降下速度で第二のホットゾーンを通過したプリフォームの降下がその次に続く。このような、固化技術は、プリフォーム焼結物の残りの部分を生じさせる前に、スートプリフォーム焼結物の外側の部分を形成する。その結果、促進されたガスの閉じ込めは、順に得られた固化ガラス中でボイドの形成および保持を容易にするであろう。例えば、プリフォームは、１５℃／分以上、好ましくは１７℃／分以上、次いで少なくとも約１２℃／分、好ましくは１４℃／分以上で加熱することにより十分にプリフォームを生成する第二降下速度固化温度合成があり、十分にプリフォーム温度上昇をもたらす第一速度でそのように適した固化温度（例えば、約１３９０℃以上）にさらされ得る。好ましくは、第一固化速度は、第二固化速度の加熱速度よりも早い、２℃／分以上、好ましくは、１０℃／分以上、さらに好ましくは、２０℃／分以上、最も好ましくは、５０℃／分以上の速度で温度上昇しながら、プリフォームの外側の部分の増加をもたらす。必要に応じて、より低速（例えば、１０℃／分以下）で加熱される第三固化工程または５またはそれ以上のさらなる追加固化工程も用いられ得る。もう１つの方法として、スートプリフォームは、温度が１５５０℃以上、好ましくは１７００℃以上、さらに好ましくは１７００℃以上、最も好ましくは１９００℃以上の加熱炉ホットゾーンを通過してスートプリフォームを駆動することにより、より多くのボイドを形成するために、さらに加速的に焼結され得る。もう１つの方法として、スートプリフォームは、スートと接触してオープンフレームまたはプラズマトーチを使用することにより加熱炉の外部をさらに加速的に焼結し得る。

固化ステップにおいて使用され得る好ましい焼結ガス（すなわち、焼結ステップの間、プリフォームを取り囲むガス）は、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化ケイ素、一酸化炭素、二酸化硫黄、クリプトンおよびその混合ガスから少なくとも1つのガスを包含するガスである。これらのガスは各々、本発明の方法に従ってボイドを形成するために適した固化温度またはそれ以下の温度で、シリカガラス中において比較的低い浸透性を示す。好ましくは、ガスを発生するこれらのボイドは、質量で５から１００％、好ましくは、質量で、約２０から１００％および、さらに好ましくは、質量で、約４０から１００％の量の組み合わせで単独で使用される。焼結ガス雰囲気の残存分は、例えば、ヘリウム、水素、デュートリウム、およびその混合ガスのように適した、希釈剤およびキャリアガスから成っている。本願明細書に記載されている実施例のいくつかは、例えば追加的なスートが、ボイド生成固化プロセス後に、得られたガラススートおよび茎体にＯＶＤ法により堆積されることが計画されている時、１０％以下の酸素、好ましくは５％以下の酸素、さらに好ましくは、本質的に酸素がない条件を用いる焼結ガスを使用することが好ましい。そうでなければ、ＯＶＤプロセスにおいて形成される水素が原因で、いくつかの種は、失われてしまうであろう。一般的に言えば、焼結ガスに使用されるガス（窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四塩化フッ素、一酸化炭素、二酸化硫黄、クリプトン、およびその混合ガス）を生成するボイドの量によって比率が大きくなればなるほど、結果として得られた固化ガラスにおいてボイドは、より大きくなり、より豊富になる。より好ましく、固化ステップの間、ボイドを形成するために使用される焼結ガスは、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素およびクリプトンおよびその混合ガスからなる群から選択された少なくとも１つのガスを包含する。これらのガスは全く孤立した形およびヘリウムのようなキャリアガスとともにこのようなガスの混合ガスとして利用され得る。特に好ましいイボイド生産ガスは、窒素である。候補は、窒素およびアルゴンが一緒にあるいは単独にボイドを生成する焼結ガスとして利用されるとき見つかる。窒素およびアルゴンは、焼結雰囲気中で、１０容量パーセント以上、好ましくは、３０容量パーセントさらに好ましくは５０容量パーセント、および最も好ましくは６５容量パーセント以上の容量で、ヘリウムのようなキャリアガスである焼結雰囲気の残留分と共に使用される。これらのガスは８５容量パーセント以上の濃度で十分に使用される。実際には、１００容量パーセント以下の窒素ガス、１００容量パーセント以下のアルゴンガスおよび１００容量パーセント以下の酸素ガスは、十分に利用されている。ボイドは、低浸透性ガス（例えば、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄）中で、不完全真空のもと（例えば、焼結雰囲気中で浸漬したプリフォームが約４０〜７５０Ｔｏｒｒの間の圧力である場所）、スートを焼結することにより生成され、本願明細書に開示されているボイド生成固化技術を使用することにより、０．５％以上、好ましくは１％以上、さらに好ましくは５％以上、最も好ましくは１０％以上のボイド領域的ボイド領域比率を具備するボイド含有領域を包含するクラッドを具備する光ファイバを製造することが可能である。領域的ボイド領域比率は、本願明細書で使用されているように、ボイド含有領域（光ファイバが光ファイバの軸に対して垂直に取られた断面で見られる時）×１００の総領域により分配されるボイド含有領域においてボイドの総領域を示し、ボイド含有領域は、ボイド含有領域の内側と外側の境界によって定義される。例えば、もし、ファイバの再深部の内端がファイバの中心軸から４ミクロンの半径配置を持ち、ファイバの最も外側のボイド外端が、中心軸から６０ミクロンの半径配置をもつなら、その時、ボイド含有領域のエリアは、おおよそ、１１３０９−５０＝１１２５９スクエアーミクロンである。このボイド含有領域に含まれるボイドの総断面積が１１００スクエアーミクロンなら、その時、ボイド含有領域のボイド領域比率は、９．８％である。

前記に記載されている好ましい焼結ガスを使用するとき、意図的に閉じ込められた少なくともいくつかの固化ガスにおいて、十分に生成される速度および温度においてプリフォームの下方送りを含有する固化プロセスを採用することが望ましい。これは、例えば、スートプリフォームの一部を少なくとも約１０℃／分、好ましくは約１２℃／分、さらに好ましくは約１４℃／分以上で加熱することにより起こり得る。本発明において好ましく用いられる焼結温度は、１１００℃以上、好ましくは１３００℃以上、さらに好ましくは１４００℃以上、最も好ましくは１４５０℃以上である。特に好ましい焼結温度の一例は、おおよそ１４９０℃である。

図３は、本発明において使用される茎体を線引きするために用いられるプロセスを図示している。例えば、このような実施例の一例において、スートプリフォームは、従来の固化技術（例えば、１００％ヘリウムの雰囲気において１３００℃より高い固化温度を使用して）を使って固化される前に、ボイドフリーコアプリフォームを形成するために、図１に関して上記に記述されるように、形成される。例えば、純粋なシリカコアファイバを製造するために使用されるファイバプリフォームの場合、コアプリフォームは、ドーパントを調整する顕著な屈折率なしに、比較的純粋なシリカから生成される。もう１つの方法として、純粋なゲルマニウムドープコアファイバを製造するために使われる光ファイバプリフォームの場合は、コアプリフォームは、ゲルマニアドープコア領域および随意に置換されたクラッドの一部（ドープされていないシリカクラッド）から成り得る。結果として得られた固化コアブランク３１は、茎体線引き加熱炉に配置され、縮小された外径を有する少なくとも１つの棒状の茎体断片３３が、その中から線引きされる。プリフォームブランク３１は、例えば、約１７００℃から２０００℃の間の温度に加熱される。コントロール３８は、適切な速度で茎体３３を線引きするために、二つの主車輪としてここに示されているテンションメカニズム４０に対して適切な制御信号によって茎体に供給される。このような方法で、例えば、１ｎｍから１６ｍｍの間の外径面積を具備する長さの茎体３を駆動することが可能である。この茎体は、下記に詳細に記載されているように、チューブ工程において、ロッド中で追加的なスート堆積およびロッドのままでターゲットあるいは回転軸２４として使われる。

１つの好ましい実施例において、図３に記載されているステップは、次に、本願明細書に開示されているボイド形成技術を使用することにより、固化される追加のスート堆積のためにターゲットおよび回転軸として使われ得る茎体ブランクを形成することに利用できる。このようにして、最終的に光ファイバのクラッドになる。例えば、このような実施例の一つは、完全に固化された、ボイドフリーガラスコア茎体は、図１に示されているスート堆積工程において、バイトロッド２４として使われ得る。ガラスコア茎体は、アンドープされたシリカである。その結果、得られた光ファイバは、コアが本質的に純粋なシリカから成るシリカコアファイバである。もう一つの方法として、茎体は、光ファイバのコア領域を伝達する光を共に形成する一つ以上のドープした領域から成る。スートがガラス茎体の上に堆積した後、外部スート領域１２０は、図４に図解されている固化加熱炉１２９内で完全に固化される。好ましくは、固化プロセスの間、前記記載のボイド形成固化プロセスは、図５に示されているように、ボイド含有固化光ファイバプリフォーム１５０を形成するために実施される。

上述したように、ボイド形成固化ステップにおいて使用される好ましいガスは、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄、クリプトン、およびその混合ガスからなる群から選択された少なくとも１つのガスを包含する。好ましくは、これらのボイド生成ガスは、５〜１００容量パーセント、好ましくは約２０〜１００容量パーセント、さらに好ましくは約４０〜１００容量パーセントの間の量の組み合わせ、または単独で用いられる。焼結ガス雰囲気の残留分は、例えばヘリウム、水素、デュートリウム、またはその混合ガスのようなキャリアガスおよび適切な希釈剤から成っている。一般的に言えば、焼結ガスに用いられるボイド生成ガス（窒素、アルゴン、二酸化炭素、クリプトン、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄）の割合が大きくなればなるほど、結果として得られた固化ガラスにおいてボイドは、より大きくなりより豊富になる。特に好ましいボイド生成ガスの一つが窒素である。窒素は、１０容量パーセント以上、好ましくは約３０容量パーセント以上、さらに好ましくは約５０容量パーセント以上、最も好ましくは約６５容量パーセント以上の量で、例えばヘリウムのようなキャリアガスである焼結雰囲気の残留分とともに好ましく用いられる。ボイドは低浸透性ガス（例えば、窒素、アルゴン、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄）中で、不完全真空下（例えば、焼結雰囲気が約４０〜７５０Ｔｏｒｒの間の圧力である）焼結したスートによっても生成することができる。そして、このような場合において、ヘリウムのような比較的高い浸透性のガスの使用は、不要である。本願明細書に開示されているボイド生成固化技術を使うことにより、光ファイバを製造することが可能であり、その光ファイバのクラッドは、０．５％以上、好ましくは約１％以上の領域的ボイド領域比率を有するボイド含有領域を包含する。これらの技術を使用することによって、約５％より大きく、さらに約１０％領域的ボイド領域比率よりも大きい値を得ることができる。領域的ボイド領域比率は、好ましくは、５０％以下であり、さらに好ましくは２０％以下である。最も好ましくは、空孔を有する領域は、ファイバの外側にオープンボイドまたは空孔があるようなクラッドの外端にまで及ばない。

本発明で用いられる焼結温度は、好ましくは１１００℃〜１５５０℃の間、さらに好ましくは１３００℃〜１５００℃の間、最も好ましくは、１３５０℃〜１５００℃の範囲である。好ましい焼結温度の一つは、おおよそ１４９０℃である。固化プロセス、固化加熱炉内温度、またはプリフォーム固化速度の間に用いられるガス状雰囲気は、スート堆積固化ステップの間、ガスが意図的にプリフォーム内に閉じ込められ、固化ガラス内にホールを形成するために選択される。ガスを含有するボイドは、ファイバ線引きプロセスの前、およびその前に、好ましく、完全にガスが除かれるというわけではない。その結果、ボイドは、ファイバが線引きされた後もファイバ中に留まる。様々なプロセスパラメーターは、ボイドのサイズを変化および制御するためにコントロールされ得る。例えば、温度上昇は、封入されたガスは温度上昇によって膨張するので、固化時間および温度の増加は、ボイドサイズを増加させることができる。同様に、ボイドのサイズおよび領域比率は、線引き条件に影響される。例えば、線引き加熱炉におけるより長いホットゾーンおよびより速い線引きスピードは、空孔の領域比率同様サイズを増加させる傾向がある。固化温度においてガラス中でのより高い浸透性があるガスの選択は、より小さいボイドを生じさせるであろう。焼結速度は、空孔サイズおよびホールの量に顕著な効果をもたらす。より速い焼結速度は、より多数のおよびより大きいボイドの形成をもたらす。しかしながら、あまりにも遅い焼結速度の使用は、ガスがガラスを通過して逃れる時間があるので、ボイドが形成されない。結果として、プリフォームおよび用いられる固化温度の降下率は、約１０℃／分より大きく、好ましくは、約１２℃／分より大きく、さらに好ましくは１４℃／分より速い速度で少なくともプリフォームの一部の加熱をもたらすのに十分であり、好ましく高い。一般的に言えば、より低いスート密度を有する光ファイバプリフォームは、より多くのボイドの形成をもたらす。しかしながら、個々の光ファイバプリフォームにおいて堆積したスートの密度は、所望の、より多くの空孔の配置（高領域的ボイド領域比率）によって変化する。例えば、第一高密度スート領域は、固化ガラス（例えば、純粋なシリカ）茎体上に直接、堆積される。その後に、第一の高密度スート領域より低い密度を具備するスートの第二領域が続く。本発明者は、これが、コア付近（すなわち、高密度すす領域）を形成するために高いボイド領域比率を生じさせることを発見した。スートを含有するシリカは、約０．１０ｇ／ｃｃから１．７ｇ／ｃｃの間、好ましくは約０．３０ｇ／ｃｃから１．０ｇ／ｃｃの間の体積密度を好ましく有する。この効果は、低およびゼロボイド含有領域および高ボイド含有領域の間を交互に配置する固化ボイド含有プリフォームを形成することもできる。そこでは、初期スート密度半径方向変化量は、少なくとも１００ミクロンの距離以上で３％以上である。このようなプリフォームは、例えば、ボイドフリーガラスおよびボイド含有ガラスの領域の間で交互に並ぶクラッド領域を具備する光ファイバを製造するために使用される。このような交互ボイド含有およびボイドフリー領域を具備するファイバは、ブラッグ格子としての有益な特性を示す。

図５において、上記記載の技術を使うことにより、複数個のボイドを包含するクラッド１５２によって囲まれているボイドフリーコア領域１５１を包含する光ファイバプリフォーム１５０が形成される。適切なサイズで十分な数のボイドとともにクラッド１５２中で、ボイド含有領域を形成することにより、クラッド１５２は、光ファイバプリフォームが光ファイバの中に線引きされた後、コア領域１５１に沿って光を導く光クラッドとして機能する。もう１つの方法として、ボイド含有領域は、光ファイバの曲げ性能を向上させるために用いられる。必要に応じて、光ファイバの中へプリフォームを線引きするより前に、追加のスートは、クラッド領域１５２および固化の全体を覆って堆積される。追加の堆積クラッド材料は、ボイドを含有するために、所望の通り堆積されたりされなかったりする。

このようなプリフォームから線引きされるファイバの一例は、図６に示されている。図６に示されるファイバは、シリカコアに沿って光を導くのに効果的であるために位置付けられているボイドを包含するクラッド領域により囲まれている純粋なシリカコア領域を包含する。このファイバは、比較的煩雑な実験用の製造設備によって製造されたものであるが、図６のファイバの基本モードは、１５５０ｎｍにおいて０．２８ｄＢ／ｋｍの減衰を示した。しかしながら、より適した設備を使うことにより、１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ／ｋｍより小さい減衰を確実に得ることが可能である。

もう１つの方法として、既に形成された茎体の上にスートを堆積するかわりに、上記記載のボイド形成プロセスは、図２に記載されているようにボイド含有領域を具備する固化ガラスのチューブを形成し得る。そして、そのチューブは、茎体をスリーブし得る。例えば、上記のプロセスは、取り外し可能な回転軸２４の上にスートプリフォームを形成する手段となり得る。その後、回転軸は取り外され、スートプリフォームは、その中にボイドを有する固化ガラスチューブを形成するために上記ように固化される。その中に、ボイドを含有する結果得られたチューブは、茎体３５をスリーブするために使われる。このようなスリーブ茎体は、例えば、チューブ製造技術において、図７および８に図示されているような従来のロッドを使用することにより製造可能である。択一的に、コア領域又はクラッドは、ゲルマニウムまたはフッ素などのような従来の屈折率調節ドーパントを調節する従来の屈折率と共にドープされ得る。しかしながら、図７において、純（すなわち、ゲルマニウムのようなドーパントの増加によって、実質的に屈折率からフリーな）シリカコア茎体３５は、ボイド含有クラッドスリーブ部分６５の中へ挿入される。図８において、コア茎体３５およびクラッドスリーブ部分６５は、適した温度で加熱され（例えば、約１３００〜１５００℃以上）、その次に、チューブ製造プロセスステップにおいて良く知られたロッドを使うことにより小さい直径を再び線引きする。それにより、本発明に従い、ボイド含有クラッド領域により囲まれている純粋なシリカコア領域を具備する光ファイバを線引きすることが可能な光ファイバプリフォームを形成する。

本願明細書に開示されている実施例のいずれにおいても、結果として得られる最終製品の固化光ファイバプリフォーム５０は、図９に示されているように、線引き加熱炉５２中で、プリフォームを配置することにより光ファイバ中へ線引きされる。その次に、従来の方法および装置を使うことにより、光ファイバを加熱および線引きする。ファイバ５４は、その次に、冷却チャンバ５５内で冷却され、非接触センサー５６により最終直径を計測される。一つ以上のコーティングは、従来の方法にもある通り、コーティング装置５８により塗布および加工される。線引きの間、ファイバ５４は、張力精度６０を通過し、張力は、プリフォーム５０からファイバ５４を線引きするために適用される。張力は、所定のセットポイントにおいてファイバの直径を維持するために、コントロール装置６１を経て制御される。最終的に、被覆されたファイバ５４は、フィードヘッド６２にファイバ保存スプール６４の上へよって巻かれる。

図３に記載されているコア茎体を形成するための、同様のプロセスは、もう１つの方法として、ボイド含有固化チューブを再線引きする手段として使われる。このような、再線引きプロセスは、チューブ内で含有ボイドのサイズを変化させる手段として使われる。例えば、ボイド含有プリフォームが再線引きされる時に生じる直径の減少が大きければ大きいほど、そのプリフォーム内にあるボイドのサイズはより小さくなる。

本願明細書に開示されているボイド生成固化技術を使うことにより、ファイバを通して伝達される光が通常、コア内部に保持されるようなコアの屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッディング領域と第一屈折率を有するコア領域とからなる光ファイバが構成される。それにより、上記ボイドは配置され、その結果、光ファイバのクラッドが形成される。ボイドのボイド領域比率は、実質的にはゼロではない。

本願明細書に開示されている技術を使うことにより、ファイバは、任意のボイドの最大サイズを製造されることができる。その領域では、光力の一部は８０％以上であり、電気通信自動車用途に関連する応用のために伝達される光の波長以下である。最大サイズをとることにより、光ファイバが垂直断面においてファイバの軸方向に沿って見られる時
任意で個々のボイドの最大直径を意味する。例えば、ファイバは、光パワーの一部が８０％以上、好ましくは光の力の一部が９０％以上である領域において上記ボイドの全ての最大サイズが製造され、ボイドの最大サイズは、５ミクロン以下であり、好ましくは２ミクロン以下であり、さらに好ましくは１ミクロン以下であり、最も好ましくは０．５ミクロン以下である。

本願明細書に開示されている技術を使うことにより、１％以上、好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％以上の領域的ボイド領域比率を示すボイド含有領域を具備するファイバが、製造される。

上記のプロセスは、一般的に、シリカコア光ファイバを製造することに限定されている。すなわち、比較的純粋なシリカコア領域を有するファイバは、クラッド領域を含有するボイドにより囲まれている。もう１つの方法として、ゲルマニウムおよびフッ素のような屈折率を調整するためのドーパントは、クラッドの屈折率に関連して、コアの屈折率を更に調節するために必要に応じて単独および一緒に、使用され得る。例えば、一つの好ましい実施例において、ゲルマニウムコア茎体は、スターターロッドとして使用される。その上では、追加のスートクラッド材料が、上記のようなＯＶＤ堆積技術を使うことにより堆積される。スートクラッド領域は、その次に、上記に記載されているように、ゲルマニウムがドープしたシリカコア領域の周りのボイド含有クラッド領域を形成するために固化される。屈折率を調節するためにドーパント含む他のもう一つの実施例において、シリカコア茎体は、スートクラッド領域に対するスターターロッドとして用いられる。しかしながら、ボイド生成固化プロセスの間、ボイド生成ドーパントガスに加えて、フッ素ドーパント源（例えば、四フッ化ケイ素ガス）が、フッ素と共に同時にボイド含有領域をドープするために提供される。このように、フッ素でドープされたボイド含有領域は、シリカコア領域の周りに形成される。

本発明は、次の実施例によりさらに詳細に説明されている。
工程１−コア茎体の作成：８ｍｍおよび１５ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体は、標準的なＯＶＤ処理により製造された。二酸化ケイ素スート（０．５ｇ／ｃｃ密度）は、まず、最初に、取り外し可能なバイトロッドの上に堆積された。次に、バイトロッドを取り除くことによって、得られたスートは、標準の固化（１０００℃において、３％の塩素を加えたヘリウム中で二時間乾燥）を利用して、固化された。続いて、透明のボイドフリー固化ガラスブランク中でスートを焼結するためにヘリウム単独の雰囲気中で６ｍｍ/分の降下レイト（３℃／分の加熱率に相当する）で１５００℃においてホットゾーンを通過して下方駆動された。その次に、ブランクは、中心線に対して、中心線空孔を閉じるために１９００℃で５００Ｔｏｒｒ以下（不完全真空）のもとで再線引きされ、８ｍｍおよび１５ｍｍの直径を具備するボイドフリー固化シリカコア茎体が生成された。特に断りのない限り、以下の各々の実施例において、ファイバが線引きされる時、ファイバは従来の被覆（すなわちアクリル酸をベースとした第一および第二の被覆）を使用して被覆された。

実施例１
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４８ｇ／ｃｃ）スートは、取り外し可能な酸化アルミニウムバイトロッドに対して外付け蒸着法プロセスを利用することにより、二酸化ケイ素スートブランク（すなわち、全長１メートル×１０ｍｍ直径の上に堆積することにより）から堆積された。アルミニウムバイトロッドは、取り外され、純粋な（ドープした）固化シリカから成る８ｍｍ直径のコアケイン(ｃａｎｅ)が、二酸化ケイ素スートブランク中に挿入された。次に、スートアセンブリにおいて、このロッドは次のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃において３％の塩素および９７％のヘリウムの雰囲気中で２時間乾燥された。その次に、１００％の窒素焼結雰囲気中で、１５００℃で、ホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分（おおよそ１６℃／分のプリフォームの温度において増加をもたらす）で下方駆動された。プリフォームアセンブリは、２５ｍｍ／分（おおよそ１２．５℃／分のプリフォームの加熱速度）でホットゾーンを通過して再下方駆動（すなわち、二回目）された。その次に、窒素が撒かれたオーバークラッドブランク中でスートを焼結するために、６ｍｍ／分（おおよそ３℃／分の加熱速度）で最終的に焼結された。第一の高降下レイトが、光ファイバプリフォームの外側をガラスで囲むために用いられた。それは、プリフォーム中のガスの閉じ込めを容易にする。次に、ブランクは、１０００℃に設定されたでオーブンで加熱されながら、アルゴンパージ内で２４時間静置された。

得られた光ファイバプリフォームは、２１００℃にセットされ全長約２．５４ｃｍのホットゾーンを具備する線引き加熱炉により、１ｍ／秒において１２５ミクロン直径の光ファイバの中に線引きされた。結果、得られた光ファイバの断面の端面のＳＥＭ解析は、約２２ミクロン直径固体シリカコアおよび０．５ミクロン（５００ｎｍ）の最大ホール直径および０．３ミクロン（３０ｎｍ）の平均径を持ち、０．０８ミクロンの標準偏差を持ち、３．５領域的ボイド領域比率（ホール含有領域×１００の領域により分配されるホールの領域）をそれぞれ示した。そして、おおよそ、３４００個の空孔を包含する時、完全なファイバの断面を横断した総数、約７９００個のホールが生成した。このファイバに対する光学特性は、マルチモード減衰として１５５０ｎｍにおいて２．２ｄＢ／ｋｍ、および基本モードに対しては１５５０ｎｍにおいて０．２８ｄＢ／ｋｍであった。

実施例２
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４７ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上にフレーム堆積された。次に、このアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、初め、１０００℃でヘリウムおよび３％の塩素から成る雰囲気中で二時間乾燥された。その次に、７０％の窒素および３０％のヘリウム（容量で）雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。その次に、窒素およびヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結させるために、２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し、６ｍｍ／分で最終的に焼結された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似の方法のもとで１２５ミクロンの直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、約２２ミクロンの直径固体シリカコアおよび４．５領域的ボイド領域比率窒素充填ボイドを含有するクラッドを示した平均直径０．４５ミクロンおよび０．０３ミクロン最少空孔直径および最大直径が１．１７ミクロンであり、０．１９ミクロンの標準偏差を示した。おおよそ２３００個の空孔を包含しており、完全なファイバの断面を横切っておおよそ８４００個の空孔が生成する。総ファイバボイド領域比率（光ファイバ断面積×１００の総領域によって分配される空孔の領域）は、約４．４％であった。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰として計測された時、１５５０ｎｍにおいて９．８ｄＢ／ｋｍであった。

実施例３
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４６ｇ／ｃｃ）スートは、ステップ１から全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上にフレーム堆積された。次にこのアセンブリは、次のように焼結された。アセンブリは、初め、３％の塩素ガス、ヘリウムの残留分からなる雰囲気中、１０００℃で乾燥された。次に、５０％窒素および５０％ヘリウム（質量で）雰囲気下で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して下方駆動された。その次に、アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンを通過して再下方駆動された。その後、アセンブリは、窒素およびヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために最終焼結として、６ｍｍ／分で同じホットゾーンを通過して再下方駆動された。ブランクは、プリフォームブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

得られた光ファイバプリフォームは、実施例１に類似した方法で、１２５ミクロンの直径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．４２ミクロンの平均直径および０．０３ミクロンの最少直径空孔および０．１４ミクロンの標準偏差を有する０．８０ミクロンの最大直径を有し、ファイバの断面積中に、総数、約５７００個の空孔を生成する２２ミクロン直径の固体シリカコアおよび２．６領域的ボイド領域比率（窒素）を含有するクラッドを示した。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰として計測される時、１５５０ｎｍにおいて１１．９ｄＢ／ｋｍであった。

実施例４
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４０ｇ／ｃｃ）は、ステップ１から全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上にフレーム堆積された。次に、このアセンブリは、次のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃でヘリウムおよび３％の塩素の雰囲気中で２時間乾燥された。次に、３０％の窒素および７０％のヘリウム（質量で）からなる雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分でアセンブリを下方駆動した。アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンおよび雰囲気を通過して再下方駆動された。その後、アセンブリは再び、最終焼結のために、６ｍｍ／分で、窒素/ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、同じホットゾーンおよび雰囲気を通過し駆動された。次に、ブランクは、ブランクからヘリウムを脱ガスするために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で２４時間静置された。

得られた光ファイバプリフォームは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径の光ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は，０．３７ミクロンの平均直径および０．０３ミクロンの最少直径空孔および０．１３ミクロンの標準偏差を持つ０．８９ミクロンの最大直径を持ち、ファイバの断面積中に、総数、約２１００個の空孔を生成する２２ミクロン直径の固体シリカコアおよび２．０領域的ボイド領域比率（窒素）を含有するクラッドを示した。総ファイバボイド領域比率（光ファイバ断面積×１００の総領域により分配されるホールの領域）は、約２．６％であった。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰として計測される時、１５５０ｎｍにおいて４．４ｄＢ／ｋｍであった。

実施例５
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．３８ｇ／ｃｃ）は、ステップ１から全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なコア茎体の上にフレーム堆積された。次に、このアセンブリは、次のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃でヘリウムおよび３％の塩素の雰囲気中で２時間乾燥された。次に、１５％の窒素および８５％のヘリウム（質量で）からなる雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分でアセンブリを下方駆動された。アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンおよび雰囲気を通過して再下方駆動された。その後、アセンブリは再び、最終焼結のために、６ｍｍ／分で、窒素/ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、同じホットゾーンおよび雰囲気を通過し駆動された。次に、ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で２４時間静置された。

得られた光ファイバプリフォームは、実施例１と類似した方法で、１２５ミクロン直径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．３７ミクロンの平均直径、０．３３ミクロンの最少直径、２２ミクロン直径の固体シリカコアおよび２．０領域的ボイド領域比率（窒素）を含有するクラッドを示した。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰として計測される時、１５５０ｎｍにおいて９．１ｄＢ／ｋｍであった。

実施例６
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．５ｇ／ｃｃ）は、全長１ｍ×１０ｍｍ直径の取り外し可能な酸化アルミニウムのバイトロッドの上に堆積された。スート堆積後、酸化アルミニウムバイトロッドは取り外された。次に、アセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えたものから成る雰囲気中で２時間乾燥された。次に、１００％窒素雰囲気中で１５００℃にセットされたホットゾーンを通過して、３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンおよび雰囲気を通過して再下方駆動された。その後、アセンブリは、再び、窒素／ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために６ｍｍ／分で最終焼結のために同じホットゾーンおよび雰囲気を通過して再下方駆動された。その次に、ブランクはヘリウムを除くために１０００℃にセットされたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で、２４時間静置された。ステップ１から得られる３ｍｍ純粋シリカコア茎体は、窒素が撒かれた二酸化ケイ素ガラスブランクの中心線の中へ挿入された。

次に、得られた光ファイバプリフォームは、線引きプロセスの間、コア茎体にクラッドを確保するためにブランクのトップから中心線に引っ張られる２５０Ｔｏｒｒ（真空）以下の状態で実施例１に類似した方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．３３ミクロンの平均直径、０．０３ミクロンの最少直径空孔、０．８２ミクロンの最大直径、及び０．１４ミクロンの標準偏差を有し、おおよそ４１００個の空孔を包含しながら、８ミクロン直径固体シリカコアおよびクラッド含有４．０領域的ボイド領域比率（窒素）を示した。この光ファイバの光学特性は、個々に８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて減衰は、個々に、４．８ｄＢ／ｋｍおよび４．５ｄＢ／ｋｍであり、１５５０ｎｍにおいて約１１ミクロンの直径および約８００ｎｍ以上で波長はシングルモードである。このファイバは、高い曲げ耐性を有した。１０ｍｍ直径の回転軸の周囲に巻かれる時、ひと巻き辺り、１５５０ｎｍにおいてほんの２〜８ｄＢの非常に低い減衰増加を有した。（標準の商業的に入手可能な二酸化ケイ素‐二酸化ゲルマニウム０．３５デルタステップは、同じ曲げ半径のために１５５０ｎｍにおいてひと巻き辺りおおよそ２５ｄＢ減衰デルタを具備する従来のシングルモードファイバを指数化方式にする。）本発明のボイド含有クラッドファイバは、１５５０ｎｍ（すなわち、回転軸周囲に巻かれるファイバの同じ長さ上で計測される直線−減衰で計測される減衰）において、ひと巻き当たり、４０以下、好ましくは３０以下、さらに好ましくは２０以下、最も好ましくは１０ｄＢの曲げ誘導減衰デルタ（すなわち、減衰増加）を示すように製造され得る。

実施例７
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．５ｇ／ｃｃ）は、全長１ｍ×８ｍｍ直径の茎体上にフレーム堆積された。茎体は、小さいぺデスタルと共にステップインデックスを具備し、ぺデスタルは、０ｍｍから１．３ｍｍ半径の０．３９%デルタステップ、茎体の中央から１．３ｍｍから２．３ｍｍ半径の０．０６％デルタぺデスタルおよび茎体の中央から２．３ｍｍから４ｍｍ半径の純粋なシリカである、二酸化炭素と共に二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア‐ぺデスタルは、工程1から茎体が製造されるプロセスに類似した方法で製造された。次に、アセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃で１００％大気雰囲気（質量で、〜７８％窒素＋〜２１％酸素＋〜１％アルゴン＋〜０．０３二酸化炭素）中で２時間保持された。次に、１００％大気雰囲気（質量で、〜７８％窒素＋〜２１％酸素＋〜１％アルゴン＋〜０．０３二酸化炭素）中で、エアー‐シード（〜７８％窒素＋〜２１％酸素＋〜１％アルゴン＋〜０．０３二酸化炭素）オーバークラッドブランクにスートを焼結するために、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して６ｍｍ／分でアセンブリを下方駆動する。ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で２４時間静置された。

得たれた光ファイバプリフォームは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、おおよそ２２ミクロン半径ボイド‐フリー固体コア茎体（前記コアケイン（ｃａｎｅ）において記載されているように、二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素を含有する）を示した。ボイド‐フリー固体コア茎体は、おおよそ３９ミクロン外半径ボイド含有クラッド領域およびホールのクラッド空孔に囲まれていた。空孔は、１２５ミクロンの外径（光ファイバの中央から計測された全半径距離）に囲まれた、０．２９ミクロンの平均直径、０．０３ミクロンの最少直径空孔および１．４ミクロンの最大直径と共に２．９領域的ボイド領域比率（大気（質量で、〜７８％窒素＋〜２１％酸素＋〜１％アルゴン＋〜０．０３二酸化炭素））を包含していた。そして、ファイバの断面において総数、約３５０個の空孔を生成した。比較的低い下方駆動および焼結速度のために、空孔は、ファイバの断面の約３９ミクロン半径距離に対して、２２ミクロンのファイバ中心線から半径距離に固化および伸長する間、二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア二酸化ケイ素クラッドコアケイン茎体に相当する領域の近傍に配置されていた。総ボイド領域比率（光ファイバ断面積×１００の総領域によって配置される空孔の領域）は、約０．１２％であった。このファイバの光学特性は、それぞれ８５０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて２．９４、１．５８および１．９ｄＢ／ｋｍであった。シングルモードファイバにスプライスされる時、基本モードに対して、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいては、それぞれ０．４２および０．２９ｄＢ／ｋｍであった。

実施例８
実施例２において製造される固化ブランクは、再線引き加熱炉において１９００℃で８ｍｍ茎体に再線引きされた。二酸化ケイ素（密度０．５４ｇ／ｃｃ）スートの７５０ｇのオーバークラッドは、全長１ｍ×８ｍｍ直径クラッドコア茎体（すなわち、純粋なシリカコア、実施例２において７０％の窒素と３０％のヘリウムから成る大気を経て生成されるエアラインクラッド）の上に堆積された。次に、このアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、初めに、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えたガスから成る雰囲気中で二時間乾燥された。次に、１００％ヘリウム雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して６ｍｍ／分で下方駆動された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で２４時間静置された。空孔含有クラッド領域の外側に配置されたオーバークラッドの一部は、空孔を含有しないボイドフリー固化ガラスであった。

ブランクは、実施例１に類似の方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．４５ミクロンの平均直径および０．０３ミクロンの最少直径空孔および１．２６ミクロンの最大直径を有し、おおよそ３００個の空孔を包含する２．９領域的ボイド領域比率（窒素）を含有するおおよそ１８ミクロン半径エアライン含有近接クラッド領域により囲まれた４ミクロン半径固化シリカコアを示した。エアライン含有クラッド領域の外側に配置されたオーバークラッドは、空孔（中心から計測される全半径距離）を含有しないボイドフリー固化ガラスであった。総ファイバボイド領域比率（光ファイバの断面積×１００の総領域によって配置されるホールの領域）は約３．４％であった。このファイバのマルチモード減衰は、１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ／ｋｍであった。

実施例９
７０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．５ｇ／ｃｃ）は、ステップ１から茎体を製造するために使われるプロセスに類似して、全長１ｍ×２２ｍｍ直径ステップインデックス（０．３５％デルタ、０．３３コア/クラッド直径比）二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア‐二酸化ケイ素クラッド茎体の上にフレーム堆積された。次に、このアセンブリは、次のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えた雰囲気中で乾燥され、次に、２％の一酸化炭素および９８％のヘリウム（質量で）から成る雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して、３２mm／分でアセンブリを下方駆動した。次に、アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンおよび焼結雰囲気を通過して再線引きされる。その後、アセンブリは、一酸化炭素/ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために６ｍｍ／分で最終焼結プロセスとして再び線引きされた。ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら、パージアルゴン中で２４時間静置された。

得られた光ファイバプリフォームは、実施例１と類似した方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．４１ミクロンを平均直径および０．０３ミクロンの最少直径、０．８４ミクロンの最大直径および０．２１ミクロンの標準偏差を有し、おおよそ１１００ホールを包含する２４ミクロン直径の固体コアおよび内部クラッド（８ミクロン直径二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア、２４ミクロン直径二酸化ケイ素内部クラッド）およびオーバークラッド含有１．８領域的ボイド領域比率を示した。このファイバの光学特性は、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ１．９５ｄＢ／ｋｍ,１．４４ｄＢ／ｋｍおよび０．７２ｄＢ／ｋｍであり、シングルモードファイバにスプライスされ、このファイバに対して基本モードで計測される時、それぞれ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて０．３０および０．４３ｄＢ／ｋｍであった。

実施例１０
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４ｇ／ｃｃ）は、全長１ｍ×１０ｍｍ直径の取り外し可能な酸化アルミニウムバイトロッドの上に堆積された。スート堆積後、酸化アルミニウムバイトロッドは取り外された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えたガスから成る雰囲気中で２時間乾燥され、次に、１００％四フッ化炭素中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、アセンブリは、２５ｍｍ／分で同じホットゾーンおよび雰囲気を通過して再下方駆動された。その後、アセンブリは、四フッ化炭素（および一酸化炭素または二酸化炭素を含有するシリカと一体となった四フッ化炭素ガス反応物）が撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結する前に、６ｍｍ／分で最終焼結として、同じホットゾーンおよび雰囲気中を通過して、再び下方駆動された。次に、ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

結果、得られた光ファイバプリフォームは、次に、実施例１と類似の方法で、中央のホールを開いた状態のままにするために中央線を保ち続ける８５０Ｔｏｒｒ以下の窒素のポジティブな背圧を除外し、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、コアおよび２．８領域的ボイド領域比率（四フッ化炭素/一酸化炭素/二酸化炭素）を含有するクラッドとして、２８ミクロン直径の空孔、０．６７ミクロンの平均径、０．１７ミクロンでの最少直径空孔および１．４ミクロンの最大直径を具備し、０．２６ミクロンの標準偏差を具備する１２５ミクロンのファイバを示し、おおよそ７００個の空孔を包含した。

実施例２において、製造された固化ブランクは、再線引き加熱炉内で、１９００℃で８ｍｍの茎体に線引きされた。７５０ｇの二酸化ケイ素（密度０．５６ｇ／ｃｃ）のオーバークラッドスートは、全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア、エアラインクラッド（実施例１７において１００％窒素を経由して製造される）の上に堆積された。次に、アセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えたガスからなる雰囲気中で２時間乾燥され、次に、１００％窒素（質量で）雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して、３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過して再下方駆動され、最終的に、窒素／ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、６ｍｍ／分で焼結された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で、２４時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似した方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ画像解析は、０．７０ミクロンの平均ホール直径を有し、おおよそ１１．６質量％のホール（窒素）を含有するおおよそ１６ミクロン外半径ボイド‐含有近接クラッド領域によって囲まれている約４ミクロン半径の固化シリカコア領域を示した。それらは、０．５４ミクロンの平均空孔直径を、４．７質量％ホール（窒素）、０．０３ミクロンにおける最少直径空孔、０．２３ミクロンの標準偏差を有する０．８７ミクロンの最大径、１２５ミクロンの外径（光ファイバの中心から計測される全半径距離）を有するボイド含有シリカ外端クラッドによって囲まれている。このようにして、ファイバの半径に関して異なるボイドの異なるレベルを実例説明することにより、その結果、異なる割合のボイドの異なるレベルでのインデックスプロファイルを得ることができる。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰で計測される時、１５５０ｎｍにおいて１７．４ｄＢ／ｋｍであった。

実施例１１
実施例２において、製造された固化ブランクは、再線引き加熱炉内で、1900℃で8mmの茎体に線引きされた。750gの二酸化ケイ素（密度0.56g/cc）のオーバークラッドスートは、全長１m×8mm直径の純粋なシリカコア、エアラインクラッド（実施例17において100％窒素を経由して製造される）の上に堆積された。次に、アセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、1000℃においてヘリウムに3％の塩素を加えたガスからなる雰囲気中で２時間乾燥され、次に、100％窒素（質量で）雰囲気中で1500℃に設定されたホットゾーンを通過して、32mm/分で下方駆動された。次に、25mm/分でホットゾーンを通過して再下方駆動され、最終的に、窒素/ヘリウムが撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、6mm/分で焼結された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために1000℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で、24時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似した方法で、125ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ画像解析は、0.70ミクロンの平均ホール直径を有し、おおよそ11.6質量％のホール（窒素）を含有するおおよそ16ミクロン外半径ボイド‐含有近接クラッド領域によって囲まれている約4ミクロン半径の固化シリカコア領域を示した。それらは、0.54ミクロンの平均空孔直径を、4.7質量％ホール（窒素）、0.03ミクロンにおける最少直径空孔、0.23ミクロンの標準偏差を有する0.87ミクロンの最大径、125ミクロンの外径（光ファイバの中心から計測される全半径距離）を有するボイド含有シリカ外端クラッドによって囲まれている。このようにして、ファイバの半径に関して異なるボイドの異なるレベルを実例説明することにより、その結果、異なる割合のボイドの異なるレベルでのインデックスプロファイルを得ることができる。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰で計測される時、1550nmにおいて17.4dB/Kmであった。

実施例１２
５００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４６ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×１５ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上に堆積された。次にこのアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えたガスからなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、７０％窒素および３０％の四フッ化ケイ素から成る雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過し３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、同じ雰囲気中で２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し再下方駆動された。最後に、ドープされたフッ素に窒素を加えた気体が撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、６ｍｍ／分、１００％窒素中で焼結された。ブランクは、１０００℃にセットされたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面の２００および５００倍の倍率における光学画像解析は、約８２ミクロン直径固体シリカコア、０．７３ミクロンの平均空孔直径、０．０３ミクロンにおける０．７３ミクロンの平均空孔直径、最少直径空孔、０．４０ミクロンの標準偏差を有する２．０ミクロンの最大直径および約１２００空孔を包含するクラッド含有約９．０質量％空孔（窒素）を示した。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰で計測される時、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ１６．１ｄＢ／ｋｍ、１４．５ｄＢ／ｋｍおよび１３．２ｄＢ／ｋｍを示した。光学曲げ特性は、ファイバが５ｍｍ半径を有する回転軸周囲で一回巻かれる時、８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、１．８５ｄＢおよび０．６７ｄＢの減衰増加を示した。ボイドなしのコントロールファイバは、以下のように製造された。四フッ化ケイ素にヘリウムを加えた雰囲気が、クラッド中で使用され、ボイドなしのファイバが生成された。このファイバの光学曲げ特性は、ファイバが５ｍｍ半径を有する回転軸の周囲で一回巻かれる時、それぞれ８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて８．０６ｄＢおよび９．３３ｄＢの減衰増加を示した。これらの結果は、クラッド内にボイドを包含するファイバの優れた曲げ特性を実証している。

実施例13
５００ｇの二酸化ケイ素（密度０．５３ｇ／ｃｃ）スートは、二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素グレイデッド屈折率（放物形のピークにおいて２％デルタ（Δ）屈折率（対シリカ））の全長１ｍ×１５ｍｍ直径固体ガラス茎体の上にフレーム堆積された。次に、このアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えた気体から成る雰囲気中で二時間乾燥された。次に、１００％窒素雰囲気中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、同じ雰囲気中で２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し再下方駆動された。最後に、窒素が撒かれたオーバークラッドブランクへスートを焼結するために、６ｍｍ／分、１００％窒素中で焼結された。ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面の２００および５００倍の倍率における光学画像解析は、約８１ミクロン直径固体ゲルマニウムドープシリカコアおよび０．４６ミクロンの直径の平均空孔直径、０．０４ミクロンでの最少直径空孔、０．１６ミクロンの標準偏差を有する０．９７ミクロンの最大直径および約１５００空孔を包含する３．５質量％空孔（窒素）を含有するクラッドを示した。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰で計測される時、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ３．３６、１．０９および０．８４ｄＢ／ｋｍであった。光学曲げ特性データは、ファイバが５ｍｍ半径を具備する回転軸の周囲に一回巻かれる時、８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて、それぞれ０．７０ｄＢおよび０．５５ｄＢ以下の値を示した。商業的に入手可能な６２．５ミクロンコア（放物形のピークにおいて二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素グレイデッド屈折率（２％デルタ（Δ）屈折率（対シリカ））、ボイドなしの１２５ミクロン直径コントロールファイバは、曲げ耐性を計測された。このコントロールファイバの光学曲げ特性は、ファイバが５ｍｍ半径を有する回転軸の周囲に一回巻かれる時８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて、それぞれ、１．１３ｄＢおよび１．２０ｄＢの減衰増加を示した。これらの結果は、クラッド内におけるボイドを包含するファイバの優れた曲げ特性を実証している。

実施例１４
１２００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４７ｇ／ｃｃ）スートは、二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素グレイデッド屈折率（放物形のピークにおいて２％デルタ（Δ）屈折率（対シリカ）の上にフレーム堆積された。次に、アセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、まず、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、１００％酸素雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、同じ雰囲気中で、２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し再下方駆動された。最後に、酸素が撒かれたオーバークラッドブランクへスートを焼結するために、６ｍｍ／分、１００％酸素中で焼結された。ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

ブランクは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径ファイバに線引きされた。このファイバの端面の２００および５００倍の倍率は、６２．５ミクロン直径固体シリカ‐ゲルマニウムコア、０．４５ミクロン直径の平均空孔直径、０．０３ミクロンの最少直径ホール、０．２１ミクロンの標準偏差を有する１．２ミクロンの最大直径および約４００空孔を包含する約９．０質量％空孔（酸素）を含有するクラッドを示した。このファイバの計測された減衰は、マルチモード減衰で計測される時、８５０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、３．００ｄＢ／ｋｍ、０．７４ｄＢ／ｋｍおよび０．４５ｄＢ／ｋｍであった。光学曲げ特性データは、ファイバが５ｍｍ半径を有する回転軸の周囲に一回巻かれる時、８５０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ０．０３ｄＢ以下および０．０１ｄＢ以下の減衰増加を示した。商業的に入手可能な６２．５ミクロンコア（二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素グレイデッド屈折率（放物形のピークにおいて２％デルタ（Δ）屈折率（対シリカ））、ボイドなしの１２５ミクロン直径コントロールファイバは、曲げ耐性を計測された。これらの結果は、クラッド内のボイドを含有するファイバの優れた曲げ特性を実証している。バンド幅計測（オーバーフィルローンチ）は、８５０ｎｍにおいて２０ＭＨｚ*ｋｍ、および１３００ｎｍにおいて５００ＭＨｚ*ｋｍであった。この実施例は、１５５０ｎｍにおいてマルチモードである光学光ファイバを例証している。ファイバは、第一屈折率を具備するコア領域および一般的には、コア内部に保持されているファイバを通して伝達される光のようなコア領域の屈折率より低い第二屈折率を具備するクラッドを示している。そこでは、クラッドは、非周期的に配置された複数個のボイドを包含するクラッド内において少なくとも1つの領域を包含している。これらのファイバは、１５５０ｎｍにおいて好ましくは、マルチモードであり、このファイバが５ｍｍ半径を具備する回転軸の周囲に一回巻かれる時、１５５０ｎｍにおいて、１ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．７５ｄＢ／ｋｍ以下およびさらに好ましくは、０．５ｄＢ／ｋｍ以下の減衰増加を示す。

実施例１５
実施例８に記載されている光ファイバプリフォームは、２０００℃にセットされた８"ロングホットゾーンを具備する加熱炉内で、３ｍ／秒で、１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。このファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．０３ミクロンにおける０．６３ミクロン直径の平均空孔直径、最少直径空孔、１．９ミクロンの最大直径および０．３２ミクロンの標準偏差を持つ８．５領域的ボイド領域比率（窒素充てん）を含有し、クラッド領域付近に含有する約１８ミクロン半径エアラインを示した。それらは、１２５ミクロン（全半径範囲は、光ファイバの中心から測られる）の外径を具備するボイド‐フリーの純粋なシリカ内部クラッドによって囲まれている。実施例８において線引きされたファイバは、０．４５ミクロンの平均直径を持つ２．９領域的ボイド領域比率（窒素）しか具備していない。このように、実施している線引き条件（より長いホットゾーンおよび、より早い線引きスピードの場合）は、空孔エア‐フィルフラクションおよび空孔直径を制御するための方法として使われ得る。クラッド領域を含有するエアラインの外側に配置されるオーバークラッド部分は、空孔を具備しないボイドフリー固化ガラスであった。

実施例１６
３０００ｇの二酸化ケイ素（密度０．５３ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上にフレーム堆積された。このアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、１００％アルゴン（質量で）中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し再下方駆動された。最後に、アルゴンが撒かれたオーバークラッドブランクへスートを焼結するために、６ｍｍ／分で、アルゴン中で焼結された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。ブランクは、実施例１と類似の方法で、１２５ミクロン直径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、約２２ミクロン直径固体シリカコアおよび０．０３ミクロンにおける０．３５ミクロン直径の平均空孔直径、最少直径空孔、０．８５ミクロンの最大直径および０．１５ミクロンの最少直径を有する約８．０領域的ボイド領域比率（アルゴン）を含有するクラッドを示した。このファイバの光学特性は、マルチモード減衰で計測される時、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ１．６５ ｄＢ／ｋｍおよび１．２０ｄＢ／ｋｍであった。

実施例１７
３０００ｇの二酸化ケイ素（０．５５ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×８ｍｍ直径の純粋なシリカコア茎体の上にフレーム堆積された。次にこのアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１００％窒素（質量で）雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、２５ｍｍ／分でホットゾーンを通過し再下方駆動された。最後に、窒素が撒かれたオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、６ｍｍ／分で焼結された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で、２４時間静置された。ブランクは、実施例１と類似の方法で１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、０．２２ミクロンの平均直径、０．０３ミクロンにおける最少直径および０．５０ミクロンの最大直径および０．０８ミクロンの標準偏差を持つ約２２ミクロン直径固体シリカコアおよび２．０領域的ボイド領域比率（窒素）を含有するクラッドを示した。このファイバの光学特性は、シングルモードファイバにスプライスされこのファイバの基本モードを計測する時、１５５０ｎｍにおいてマルチモード減衰および０．２８ｄＢ／ｋｍとして計測されるので、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ１．２８および０．８７であった。

実施例１８
４６００ｇの二酸化ケイ素（密度０．４２ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×１０ｍｍ直径グレイデッド屈折率（０．３５％デルタΔ、０．３３コア/クラッド直径比）二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素‐コア二酸化ケイ素クラッド茎体の上にフレーム堆積された。ステップ１から茎体を製造するために使われるステップに類似している。次に、このアセンブリは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、酸素が撒かれたオーバークラッドブランクへスートを焼結するために１００％酸素（質量で）雰囲気中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過し６ｍｍ／分で下方駆動された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。

光ファイバプリフォームは、２０００℃にセットされた８"ロングホットゾーンを具備する加熱炉内で、１８ｍ／秒で１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ブランクは、実施例１５に類似の方法で、１２５ミクロン直径ファイバに線引きされた。このファイバの端面のＳＥＭ解析は、約４ミクロン半径二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素中央コア領域を示した。中央コア領域は、約１２ミクロン外径ボイドフリー近接領域により囲まれており、ボイドフリー近接領域は、１２５ミクロン外径ボイドフリー純粋外端クラッドにより囲まれているクラッド領域を有する約１８ミクロン外径ボイドにより囲まれている。ボイド含有リング領域は、０．５３ミクロンの平均直径および０．１８ミクロンでの最少直径空孔および１．４ミクロンの最大直径を有し、ファイバ断面に総数、約８５個の空孔を生成する４．２％領域的領域比率空孔（質量で１００％酸素）を包含した。比較的低い速度の下方駆動および焼結速度のため、空孔は、固化およびファイバの断面を横切る約１８ミクロン半径距離に対して、１２ミクロンのファイバの中心線から半径距離に伸びる間、二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア‐二酸化ケイ素クラッドコア茎体に相当する領域の近傍に配置される。総ファイバボイド領域比率（光ファイバ断面積×１００の総領域によって分配される空孔の領域）は、約０．２１％であった。このファイバの光学特性は、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、０．３４ ｄＢ／ｋｍおよび０．２１ｄＢ／ｋｍであり、ファイバを表現するファイバカットオフは、１２３０ｎｍより上でシングルモードであった。それによって、１２３０ｎｍより上の波長においてシングルモードのファイバが製造された。このファイバの一部は、１０ｍｍ直径回転軸の周囲で曲げ特性が計測された。ファイバは、１５５０ｎｍにおいて０．７ｄＢ／ｋｍの減衰増加を示した。このように、１０ｍｍ直径回転軸５ｄＢ／ターン以下の減衰増加を示すことは、本願明細書に開示されている方法を使うことにより可能である。ファイバの同様の部分は、２０ｍｍ直径回転軸周囲で曲げ特性が計測され、ファイバは、１５５０ｎｍにおいて、約０．０８ｄＢ／ターンの減衰増加を示した。このように、２０ｍｍ直径回転軸周囲において１ｄＢ／ターン以下、好ましくは０．５ｄＢ／ターン以下の減衰増加を示すことは、本願明細書に記載の方法を使用することにより可能である。

実施例１９
２９０ｇの二酸化ケイ素（密度０．４７ｇ／ｃｃ）スートは、全長１ｍ×１０．４直径グレイデッド屈折率（０．３５％デルタ（Δ）、０．３３コア/クラッド直径比）二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア二酸化ケイ素クラッドコア茎体の上にＯＶＤ法により堆積され、スートシリカ領域によって交互に囲まれている固化シリカクラッド領域により囲まれている固化コア領域を包含するプリフォーム中に生成された。次に、このアセンブリのスートクラッドは、以下のように焼結される。アセンブリは、まず、最初に１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた気体から成る雰囲気中で２時間乾燥された。その次に、１００％酸素焼結雰囲気中で１４９０℃に設定されたホットゾーンを通過し２００ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間の、スートプリフォームの外側に対する約１００℃／分温度増加に相当する）で下方駆動された。プリフォームアセンブリは、１００ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間の、スートプリフォームの外側に対する約５０℃／分温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過し再下方駆動（すなわち、２回目）された。プリフォームアセンブリは、次に、５０ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間の、スートプリフォームの外側に対する約２５℃／分の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過して再下方駆動（すなわち、３回目）された。プリフォームアセンブリは、次に、２５ｍｍ／分（下方駆動の間の、スートプリフォームの外側に対する約１２．５℃の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過して再下方駆動（すなわち４回目）された。最後に、酸素が撒かれたオーバークラッドブランク中へスートを焼結するために、６ｍｍ／分（約３℃／分の加熱速度）で焼結された。ファーストシリーズの高い降下速度は、プリフォーム中でガスの封じ込めを促進する光ファイバプリフォームの外側をガラスで囲むために用いられた。次に、ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。次に、ブランクは、旋盤の後ろに置かれ、そこで、３６００ｇの追加の二酸化ケイ素（密度０．４２ｇ／ｃｃ）が、ＯＶＤ法により堆積された。次に、このアセンブリに使われるこのクラッドの（オーバークラッドと呼ばれるであろう）スートは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、ゲルマニウム含有ボイド‐フリーコア、シリカボイド‐フリー内部クラッド、シリカ酸素‐シードリング（すなわち、酸素を含有する空孔を持つシリカ）およびボイド‐フリーオーバークラッドブランクにスートを焼結するために、１００％ヘリウム（質量で）雰囲気中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過し６ｍｍ／分で下方駆動された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。光学ファイバプリフォームは、２０００℃に設定された８" ロングホットゾーンを具備する加熱炉中で２０ｍｅｔｅｒｓ／秒で、約１２５ミクロン直径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ解析は、１２５ミクロン（光ファイバの中心から計測される全ての半径範囲）の外径を有するボイド‐フリーの純粋なシリカ外端クラッドにより囲まれ１２ミクロン外半径ボイド‐フリー近接クラッド領域により囲まれる約４ミクロン半径の二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コアを示した。ボイド含有リング領域は、２．７％領域的領域比率空孔（質量で、１００％酸素）を包含していた。その領域では、０．３６ミクロンの平均直径、０．０５ミクロンでの最少直径空孔および０．８ミクロンの最大径を有し、ファイバの断面において総数、約１０５個の空孔が生成された。総ファイバボイド領域比率（光ファイバ断面積×１００の総領域により分配される空孔の領域）は、約０．１％であった。このファイバの光学特性は、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、０．３３ｎｍおよび０．１９ｄＢ／ｋｍ、また、ファイバのカットオフは、約１２５０ｎｍであった。それにより、ファイバは、１２５０ｎｍより上の波長においてシングルモードを形成する。このファイバの一部は、１０ｍｍ直径回転軸付近の曲げ耐性が計測され、ファイバは、１５５０ｎｍにおいて約０．２ｄＢ／ｋｍの減衰増加を示した。このように、１０ｍｍ直径回転軸付近での、１ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．５ｄＢ／ｋｍ以下の減衰増加を示している。このファイバの同じ部分は、２０ｍｍ直径マンドレル付近での曲げ耐性が計測され、ファイバは、１５５０ｎｍにおいて約０．０２ｄＢ／ターンの減衰増加を示した。このように、２０ｍｍ直径回転軸周囲の１ｄＢ／ターン以下、好ましくは、０．１ｄＢ／/ターン以下、さらに好ましくは０．０５ｄＢ／ターン以下減衰増加を示すことが可能である。

実施例２０
４５０ｇの二酸化ケイ素（密度０．３７ｇ／ｃｃ）スートは、完全に固化した全長１ｍ×２２ｍｍ直径グレイデッド屈折率（０．３５％デルタ（Δ）、０．３３コア／クラッド直径比）二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア‐二酸化ケイ素クラッドコア茎体の上にＯＶＤ法によって堆積され、それにより、スートシリカ領域により交互に囲まれる固化シリカクラッド領域により囲まれた固化コア領域を包含するプリフォーム中に生成された。次に、このアセンブリのスートクラッドは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃においてヘリウムに３％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で２時間乾燥された。次に、２００ｍｍ／分(下方駆動プロセスの間、１００％窒素焼結雰囲気中で１４９０℃に設定されたホットゾーンを通過して、スートプリフォームの外端に対する約１００℃／分の温度上昇に相当する)で下方駆動された。次に、プリフォームは、１００ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する５０℃／分の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過し再下方駆動（すなわち２回目）された。次に、プリフォームアセンブリは、２５ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する１２．５℃／分の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過し再下方駆動（すなわち、４回目）された。最後に、窒素が撒かれたオーバークラッド中へスートを焼結するために、６ｍｍ／分（約３℃／分の加熱速度）で焼結された。ファーストシリーズのより高い降下速度は、プリフォーム中でガスの封じ込めを促進する光ファイバプリフォームの外端をガラスで囲むために用いられた。次に、ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。ブランクは、次に、１９００℃で、再び線引き加熱炉で１３ｍｍ直径の茎体の中に再び線引きされた。前プロセスで得られた全長１ｍ、１３ｍｍ直径のケイン（ｃａｎｅ）は、次に、旋盤の後ろに置かれ、そこでは、４７００ｇの追加の二酸化ケイ素（密度０．３７ｇ／ｃｃ）スートが、ＯＶＤ法により堆積された。次に、このアセンブリに対してこのクラッド（オーバークラッドと称される）のスートは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、ヘリウムに３％の塩素を加えた気体から成る雰囲気中で、２時間乾燥された。その次に、ゲルマニウム含有ボイド‐フリーコア、シリカボイド‐フリー内部クラッド、シリカ窒素‐シードリング（すなわち、窒素を含有するホールを持つシリカ）およびボイド‐フリーオーバークラッドブランクへスートを焼結するために、１００％ヘリウム（質量で）中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過し、６ｍｍ／分で下方駆動された。ブランクは、ブランクからヘリウムを除くために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。光ファイバプリフォームは、２０００℃に設定された８"ロングホットゾーンを有する加熱炉内で、１０ｍｅｔｅｒｓ／秒で約１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面の光学顕微鏡画像は、約１２５ミクロン（光ファイバの中心から計測された全半径範囲）の外径を有するボイド‐フリーの純粋なシリカ外端クラッド、クラッド領域（約３ミクロンのリングの厚さ）を含有する１５ミクロン外半径および１２ミクロン外半径ボイド‐フリー近接クラッド領域により囲まれた約４ミクロン半径二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コアを示した。ボイド含有リング領域は、約３％領域％ホール（質量で、１００％窒素）を包含した。その領域は、約０．２ミクロンの平均径を有していた。総ファイバボイド領域比率（光ファイバの断面積の総領域×１００で分配されるホールの領域）は、約０．１％であった。このファイバの光学特性は、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、０．３４ ｄＢ／ｋｍおよび０．１９６ｄＢ／ｋｍであり、ファイバのカットオフは、１２９０nmであった。それにより、１２９０ｎｍより上の波長においてファイバのシングルモードが形成された。このファイバの一部は、１０ｍｍ直径回転軸周囲での曲げ性能が計測され、ファイバは、１５５０ｎｍにおいて、約０．１１の減衰増加を示した。このように、１０ｍｍ直径回転軸周囲で、１ｄＢ／ターン以下、好ましくは０．５ｄＢ／ターンの減衰増加を示した。このファイバの同じ部分の２０ｍｍ直径マンドレル周囲での曲げ性能として、１５５０ｎｍにおいて０．０１６ ｄＢ／ターンの減衰増加が計測された。このように、２０ｍｍ直径回転軸周囲において1 ｄＢ／ターン以下、好ましくは０．１ｄＢ／ターン以下、さらに好ましくは０．０５ｄＢ／ターン以下の減衰増加を示した。

実施例２１
１３０ｇの二酸化ケイ素（密度０．３７ｇ／ｃｃ）スートは、完全に固化した全長１ｍ×１０．５ｍｍ直径のグレイデッド屈折率（０．３５％デルタ（Δ）、０．３３コア／クラッド直径比）二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コア‐二酸化ケイ素クラッドコア茎体の上にＯＶＤ法により堆積された。それにより、スートシリカ領域により交互に囲まれた固化シリカクラッド領域により囲まれた固化コア領域を包含したプリフォームが生成された。次に、このアセンブリのスートクラッドは、以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた気体から成る雰囲気中で２時間乾燥された。次に、１００％アルゴン焼結雰囲気中で１４９０℃に設定されたホットゾーンを通過して２００ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する約５０℃／分の温度上昇に相当する）で下方駆動された。プリフォームアセンブリは、１００ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する約５０℃／分の温度上昇に相当する）で再び下方駆動（すなわち、２回目）された。次に、プリフォームアセンブリは、５０ｍｍ／分（下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する約２５℃／分の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過し再び下方駆動された（すなわち、３回目）。次に、プリフォームアセンブリは、２５ｍｍ／分の下方駆動プロセスの間、スートプリフォームの外端に対する約１２．５℃／分の温度上昇に相当する）でホットゾーンを通過し再び下方駆動された（すなわち、４回目）。最後に、アルゴン‐シードオーバークラッドブランクの中にスートを焼結するために、６ｍｍ／分（約３℃／分の加熱速度）で焼結された。ファーストシリーズのより高い降下レイトは、光ファイバプリフォームの外端をガラスで囲むために用いられ、それは、プリフォーム内でのガスの封じ込めを促進する。ブランクは、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながら２４時間静置された。次に、プリフォームは、旋盤の後ろに置かれ、そこでは、５００ｇの追加の二酸化ケイ素（密度０．４４ｇ／ｃｃ）スートがＯＶＤ法により堆積された。このアセンブリに対するクラッド（オーバークラッドと呼ばれるであろう）のスートは以下のように焼結された。アセンブリは、まず、最初に、ヘリウムに3％の塩素を加えた気体からなる雰囲気中で、１０００℃で２時間乾燥された。次に、ゲルマニウム含有ボイドフリーコア、シリカボイド‐フリー内部クラッド、シリカアルゴン‐シードリング（すなわち、アルゴンを含有するホールを有するシリカ）およびボイド‐フリーオーバークラッドブランクにスートを焼結するために１００％ヘリウム（質量で）中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して６ｍｍ／分で下方駆動された。ブランクは、ブランク中からヘリウムガスを除くために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。光ファイバプリフォームは、２０００℃に設定された８"ロングホットゾーンを有する加熱炉内で２０ｍｅｔｅｒｓ/秒で、約１２５ミクロン直径のファイバに線引きされた。ファイバの端面の光学顕微鏡画像は、約１２５ミクロン（光ファイバの中心から計測された全半径範囲）の外径を有するボイド‐フリーの純粋なシリカ外端クラッドにより囲まれている約４ミクロン半径二酸化ゲルマニウム‐二酸化ケイ素コアを示した。ボイド含有リング領域は、約０．３ミクロンの平均径を持つ領域を有するアルゴンを包含した。このファイバの特性は、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいてそれぞれ、０．３７ ｄＢ／ｋｍおよび０．２２６ｄＢ／ｋｍであり、ファイバのカットオフは、約１２７０ｎｍであった。このファイバの一部は、１０ｍｍ直径回転軸周囲での曲げ性能として、１５５０ｎｍにおいて約０．２７ｄＢ／ターンの減衰増加が計測された。このように、ファイバは、１０ｍｍ直径回転軸周囲において、１ｄＢ／ターン以下、好ましくは、０．５ｄＢ／ターン以下の減衰増加を示した。このファイバの同じ部分は、２０ｍｍ直径マンドレル周囲における曲げ性能として、１５５０ｎｍにおいて約０．０２６ｄＢ／ターンの減衰増加が計測された。このように、２０ｍｍ直径周囲において、１ｄＢ／ターン以下、好ましくは、０．１ｄＢ／ターン以下、さらに好ましくは０．０５ｄＢ／ターン以下の減衰増加を実証することが可能である。

比較実施例

ブランクは、実施例1と類似の方法で製造されるが、ヘリウムのみで焼結され製造された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃でヘリウムに３％の塩素を加えた雰囲気中で２時間乾燥され、次に、アセンブリは、１００％のヘリウムからなる雰囲気中で１５００℃に設定されたホットゾーンを通過して、３２ｍｍ／分で下方駆動された。次に、アセンブリは、同じホットゾーンおよび雰囲気中を２５ｍｍ／分で再び下方駆動され、その後、アセンブリは、６ｍｍ／分で最終焼結のために同じホットゾーンおよび雰囲気中を通過して再駆動された。予期した通り、シードを含有したクラッドガラスは検出されなかった。ブランクは、ヘリウムガスを脱ガスするために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で２４時間静置された。実施例１と類似の方法でブランクが１２５ミクロンのファイバに線引きされる時、空孔を含有しないファイバが検出された（これは、想定していた通りである。）全長２．４ｋｍのファイバは、カットバッグ法（１００ｄＢ／ｋｍ以上の減衰を示す）により計測されるように光を伝達しない。コアとクラッドの間には、屈折率コントラストがないのでこれは、予測されていた。
比較実施例
ブランクは、実施例1と類似の方法で製造されるが、ヘリウムのみで焼結された。アセンブリは、まず、最初に、１０００℃において、ヘリウムに３％の塩素を加えた雰囲気中で、２時間乾燥された。次に、１００％ヘリウムからなる雰囲気中で、１５００℃に設定されたホットゾーンを通過し、３２ｍｍ／分でアセンブリは下方駆動された。アセンブリは、次に、２５ｍｍ／分で同一のホットゾーンおよび雰囲気中を通過し、再び下方駆動された。その後、アセンブリは、再び、最終焼結のために６ｍｍ/分で駆動された。予期した通り、シードを含有しないクラッドガスが検出された。ブランクは、ヘリウムを脱ガスするために、１０００℃に設定されたオーブンで加熱されながらパージアルゴン中で、２４時間静置された。実施例１と類似の方法で、ブランクが１２５ミクロンのファイバに線引きされた時、空孔を含有しないファイバが発見された。（これは、想定していた通りである）２．４ｋｍの長さのファイバは、カットバック法（１００ｄＢ／ｋｍより大きい減衰を示す）により、計測されるように光を伝達しなかった。コアとクラッドの間に、屈折率コントラストがないので、これは予測されていた。

さまざまな改良品及び代替品が本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明においてなしえることは当業者であれば明らかであろう。すなわち、本発明は、ここに添付した特許請求の範囲及びそれらの均等の範囲において与えられる本発明の改良品及び代替品をカバーすることを意図している。

図１は、スートプリフォームを形成するためのＯＶＤ法を示す。 図２は、本発明に従い固化プロセスの断面の側面図を示す。 図３は、茎体を形成するために線引き行程を示す。 図４は、茎体に堆積するスートの固化を示す。 図５は、図４に示されている固化ステップに起因する完全に固化されたプリフォームを示す。 図６は、本発明の一つの実施例に従い製造されたファイバの顕微鏡写真を示す。 図７は、本発明の様々な方法で、使用されるチューブの製造プロセスにおけるロッドを示す。 図８は、本発明の様々な方法で、使用されるチューブの製造プロセスにおけるロッドを示す。 図９は、本発明の方法において使用され得る線引きプロセスと装置を示す。 図１０は、本発明の一つの実施例に従い製造されたファイバのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。

Claims (41)

1. 第一屈折率を具備するコア領域およびファイバを通して伝達することができる光が全体的にコア領域内部で保持されるようにコア領域の屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を包含する微細構造光ファイバであって、クラッドはその中に、非周期的に配置された複数個のボイドから成る少なくとも１つの領域を包含し、９５％以上のボイドが１５５０ｎｍおよびそれ以下の最大径を具備し、前記ファイバが、６００ｎｍから１５５０ｎｍの間で少なくとも１つの波長において５００ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を示す微細構造光ファイバ。
2. 前記ファイバ内の９５％以上のボイドが、７７５ｎｍまたはそれ以下の最大直径を具備する請求項１記載の微細構造光ファイバ。
3. 前記ファイバが、１５５０ｎｍにおいて２００ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を示す請求項１記載の微細構造光ファイバ。
4. 前記ファイバのクラッド内の完全なボイド含有領域が、約０．５％以上および約２０％以下の領域的ボイド領域比率を示す請求項３記載の微細構造光ファイバ。
5. 非周期的に分配された空孔を含有する前記領域が、直接コアに隣接していない請求項１記載の微細構造光ファイバ。
6. 約１０％以上の領域的ボイド領域比率を示す前記コアから１０ミクロン以内の距離にある前記ファイバのクラッドの少なくとも一部である請求項３記載の微細構造光ファイバ。
7. 前記コアが、ゲルマニウムを包含する請求項１記載の微細構造光ファイバ。
8. 前記コアが、ゲルマニウムを包含する請求項３記載の微細構造光ファイバ。
9. 前記ファイバが、２０ｄＢ／ターン以下である１０ｍｍ直径回転軸周囲で曲げられる時、１５５０ｎｍにおいて減衰増加を示す請求項７記載の微細構造光ファイバ。
10. 前記ボイドの最大径の各々が、３７５ｎｍ以下である請求項１記載の微細構造光ファイバ。
11. 前記クラッドが、非周期的に配置された複数個のボイドから成るクラッド内にボイド含有領域を包含し、前記ボイド含有領域内で、少なくとも９５％のボイドが１５５０ｎｍまたはそれ以下の最大径を具備し、ファイバが、０．０１％以上の総ファイバボイド領域比率を示す、第一屈折率を具備するコア領域およびファイバを通して伝達される光が一般的にコア領域内部で保持されるようなコア領域の屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を包含する微細構造光ファイバ。
12. 前記ファイバが、１０％以下の総ファイバボイド領域比率を示す請求項１１記載の微細構造光ファイバ。
13. 前記ファイバが１５５０ｎｍ以下の平均ファイバ直径を示し、前記ホールの標準偏差が１ミクロン以下である請求項１１記載の微細構造光ファイバ。
14. 前記ファイバが、２０ｄＢ／ターン以下である１０ｍｍ直径回転軸周囲で曲げられる時、１５５０ｎｍにおいて減衰増加を示す請求項１１記載の微細構造光ファイバ。
15. 前記ボイド含有領域が、前記コアから離れ間隔をあけて配置される請求項１２記載の微細構造光ファイバ。
16. 前記ボイド含有領域が、少なくとも２５個の空孔を包含し、前記ボイド含有領域において空孔の平均直径が２００ｎｍ以下である請求項１１記載の微細構造光ファイバ。
17. 前記ボイド含有領域が、少なくとも２５個の空孔を包含し、前記ボイド含有領域において、空孔の平均直径が、７７５ｎｍ以下である請求項１１記載の微細構造光ファイバ。
18. 前記クラッドが、コア領域を囲むクラッド内で１つの領域を包含し、約２０００ｎｍ以下の平均直径および約７５０以下の標準偏差からなり、前記ボイド含有領域が、前記ファイバのコア領域から離れて配置され、第一屈折率を具備するコア領域およびファイバを通して伝達される光が一般的にコア領域内部で保持されるようなコア領域の屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を包含する微細構造光ファイバ。
19. 前記空孔含有領域が、約２５から２００個の空孔を包含する請求項１８記載の微細構造光ファイバ。
20. 前記空孔含有領域において、空孔の平均径が７７５ｎｍ以下である請求項１８記載の微細構造光ファイバ。
21. 前記ファイバが、２０ｄＢ／ターン以下である１０ｍｍ直径回転軸周囲で曲げられる時１５５０ｎｍにおいて減衰増加を示す請求項１８記載の微細構造光ファイバ。
22. 前記ファイバが１５ｄＢ／ターン以下の１０ｍｍ直径回転軸周囲で曲げられる時、１５５０ｎｍにおいて減衰増加を示す請求項１８記載の微細構造光ファイバ。
23. ＣＶＤ工程によってスート含有光ファイバプリフォームを形成することを包含する光ファイバの製造方法；前記固化ステップの間、前記プリフォーム内で前記ガス状雰囲気の一部を捉えるのに効果的である条件下、ガス状の雰囲気中でプリフォームを含有する前記スート内でスートを固化し、それにより、前記プリフォーム内にボイドを具備する固化プリフォームを形成し、第一屈折率を具備するコア領域およびコアの屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を具備する光ファイバを製造するための製造工程において前記プリフォームが使用され、ファイバが断面から観測される時、前記クラッドが、総ファイバボイド領域比率を囲んでいる非周期的に配置されたボイドの領域を包含している。その割合は、０．０５％以上である。
24. 前記固化ステップが、１５００℃よりも高い加熱炉温度で前記スート含有プリフォームを固化し、１０℃以上の第１ランプ速度温度で前記プリフォームを加熱し、前記ガス状雰囲気は、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄およびそれらの混合ガスから成る群から選択された少なくとも一つのガスを包含し、固化ステップにおいて形成される前記ボイドが、前記ファイバ内で保持されるような前記プリフォームから光ファイバを線引きすることを包含する製造プロセスにおいて、前記プリフォームを使用する請求項２３記載の方法。
25. 前記固化ステップにおいて前記スート含有プリフォームが、前記ＣＶＤ工程によって堆積される追加のスートの上にある少なくとも一つのボイドフリーコア領域を包含し、前記固化ステップが、前記固化プリフォームのクラッド領域においてボイドを有する前記プリフォームを生成する請求項２３記載の方法。
26. 前記ボイドのそれぞれの最大断面直径は、１５５０ｎｍ以下である請求項２３記載の方法。
27. 前記スートプリフォームがチューブ状のプリフォームを包含しおよび前記固化プリフォームがチューブ状プリフォームを包含する請求項２４記載の方法。
28. ガラスコアロッドの外側にＣＶＤによりスートを堆積することを包含および固化ステップは、前記形成ステップ後に実施される請求項２３記載の方法。
29. 前記プリフォームを使用する前記工程は、さらに、光ファイバの中へ前記固化プリフォームを線引きすることを包含し、前記固化ステップの間に形成された前記ボイドは、前記線引き工程の間、保持および脱泡され、前記線引き工程後、ファイバ内に留まっている請求項２３記載の方法。
30. ガス状雰囲気が、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、四フッ化炭素、六フッ化エタン、クリプトンおよびその混合物から成る群から選択された少なくとも一つのガスを包含する請求項２３記載の方法。
31. ＣＶＤ工程によってスート含有光ファイバプリフォームを形成することを包含する光ファイバの製造方法；前記固化ステップの間、前記プリフォーム内で、前記ガス状雰囲気の一部を捉えるのに効果的な条件下で、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、四フッ化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄およびその混合ガスから成る群から選択された少なくとも１つのガスを包含するガス状雰囲気中で、スートプリフォームを固化し、それにより、前記固化プリフォーム内にボイドの形成をもたらし、第一屈折率を具備するコア領域およびファイバを通して伝達される光が、一般的にコア内部に保持されるようなコアの屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を具備する光ファイバを形成する製造工程において前記固化プリフォームを使用する。
32. 前記固化ステップは、約１５００℃以上の温度に対する前記プリフォームの第一露光および約１２℃／分以上の速度で温度上昇をしながら、前記プリフォームの少なくとも一部を生成するのに十分な固化加熱炉内のフィード率を包含する請求項３１記載の方法。
33. 約１４℃／分以上の速度で温度上昇しながら前記プリフォームを生成するのに十分な固化加熱炉内の温度および降下レイトで前記プリフォームを、まず、最初に露光することを包含する請求項３１記載の方法。
34. 前記固化ステップが、１３９０℃と同等およびそれ以上の温度で保持される加熱炉内でプリフォームを露光することを包含する請求項３３記載の方法。
35. 前記固化ステップは、さらに前記第一露光ステップ後、前記第一露光ステップにおける速度よりも低い、少なくとも２℃/分の速度で温度上昇しながら、前記プリフォームを生成するのに十分な固化加熱炉の温度およびフィード率で前記プリフォームを露光することを包含する請求項３２記載の方法。
36. 前記固化ステップは、さらに前記第一露光ステップ後、前記プリフォーム工程における速度よりも低い少なくとも２℃／分の速度で温度上昇しながら前記プリフォームを生成するのに十分な固化加熱炉の温度およびフィード率で前記プリフォームを露光することを包含する請求項３２記載の方法。
37. 前記雰囲気が、質量で８５％以上の量において、窒素、アルゴン、およびその組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つのガスを包含し、前記雰囲気の残りが少なくとも実質的にヘリウムで構成されている請求項３５記載の方法。
38. 前記雰囲気は、質量で６５％以上の量において窒素およびアルゴンを包含する請求項３１記載の方法。
39. 前記方法は、さらに、（１）ゲルマニウムでドープしたコア茎体の上に、前記スートを堆積することによりプリフォームを含有する前記スートを形成することあるいは、（２）前記固化工程により形成されたクラッド領域を含むボイド中へゲルマニウムでドープされたコア茎体を挿入することを包含する請求項３１記載の方法。
40. 非周期的に分配された空孔を含有する前記領域が直接、コアに近接していない請求項３１記載の方法。
41. 前記光ファイバは、第一屈折率を具備するコア領域およびファイバを通して伝達される光が、コア内部において一般に保持されるようなコア領域の屈折率よりも低い第二屈折率を具備するクラッド領域を具備するコア領域を包含し、クラッドは、非周期的に分配された複数個のボイドから成るクラッド内で少なくとも一つの領域を包含し、前記ファイバは、前記ファイバが１ｄＢ/ターン以下の５ｍｍ半径を具備する回転軸周囲で一回巻かれる時、１５５０ｎｍにおいてマルチモードであり１５５０ｎｍにおいて減衰増加を示す、１５５０ｎｍにおいてマルチモードである微細構造光ファイバ。

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