JPH0258216B2 - - Google Patents

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JPH0258216B2
JPH0258216B2 JP51125576A JP12557676A JPH0258216B2 JP H0258216 B2 JPH0258216 B2 JP H0258216B2 JP 51125576 A JP51125576 A JP 51125576A JP 12557676 A JP12557676 A JP 12557676A JP H0258216 B2 JPH0258216 B2 JP H0258216B2
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burner
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    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は屈折率が軸方向の階段状に高度に分離
された光フアイバをそれから引抜くことができる
プレフオームの形成法に係るものである。
光通信には潜在的にもまたすでに実現されてい
るように多くの利点があるため、この分野の技術
の一層の開発に著るしい努力が払われた。光通信
の利点は基本的な考察により、ずつと以前から明
らかになつている。しかしこの技術が本格的に開
発されるようになつたのは、レーザーの発明以後
である。このことは可干渉性の光源と結びつい
て、光通信の効率が改善されたためであろう。
光通信システムが実現されるのは、なお遠い将
来であろうが、光伝送の利点だけは光伝送システ
ムの開発に相当の努力を払うことを十分保証して
いる。たとえば、可視光に伴う高周波数は、通常
の伝送システムで得られる帯域より著るしく帯域
を広げる。しかし、光を伝送しこの広くなつた帯
域を利用するためには、光信号を維持できる媒体
を開発しなければならない。基本的な電磁気論に
よると、屈折率n1の媒体を伝わる光は、もしn1が
n2より大きく、光線が境界とcos× -1n1／n2より小
さい角度をなすならば、屈折率n2の媒体との境界
を透過しない。そのような条件下において、光は
媒体n1中に含まれ、この媒体中を伝送される。こ
の基本的な原理は光通信線として使用するガラス
フアイバの開発を導いた。この開発において、克
服しなければならない重要な問題は、光損失が実
際の用途に対し十分小さなフアイバの開発であつ
た。短距離伝送には50db／Km以下の損失となる
ことが必要であり、一方長距離伝送にはKm当り数
dbないしはそれ以下の損失となることが必要で
ある。
現在のところ、ガラス蒸着フアイバ形成法が最
も経済的に可能性のある方法であることがわかつ
ているが、一方同時に低損失材質の発明が必要で
ある。二つの異なる形成工程が現在広い用途に考
えられている。“スート”蒸着法と修正された気
相化学蒸着法である。スート蒸着においては、気
体混合物を炎の中で加水分解し、ガラス生成前の
霧またはスート（soot）を形成する。たとえば、
気体は珪酸の塩化物、水素化物または他の化合物
とたとえばゲルマニウムのような所望のドーパン
トの中を通し、酸素をバブルさせることにより生
成する。バーナー中で還元することにより形成さ
れたガラススートは、必棒として働く回転してい
るガラス棒上に蒸着される。スートの蒸着は、心
棒に垂直な方向から行なわれ、バーナーは蒸着中
心棒の軸に平行に移動する。このようにして、一
定半径の連続した層が形成される。伝送特性を改
善するため、屈折率を半径方向に変化させるに
は、バーナーが順次通過する際、ドーパント濃度
を変化させることにより、同様に行なえばよい。
充分な量のスートが蒸着されたとき、プレフオー
ムはオーブン中で加熱され、スートを単一のガラ
ス体に固める。心棒は次に除去され、円筒状のプ
レフオームは空洞のない棒状につぶされ、炎、オ
ーブンあるいは当業者には周知のレーザー技術を
用いて、光フアイバとなるように引抜く。光プレ
フオームを形成するこの工程については米国特許
第3826560号および第3823195号に詳細に述べられ
ている。
ある種の用途においては、屈折率が軸方向に変
化した光フアイバを用いることが望ましい。エ
ス・デイー・パーソニツク（S.D.Personic）は
「ベル システム テクニカル ジヤーナル」
（Bell System Technical Journal）第50巻第３
号843〜859ページ（1971年３月）において、光フ
アイバ中を伝播した光信号のパルス幅はモード分
散によりフアイバの長さに比例して広がるが、効
率の良いモード結合を行なうとパルス幅の広がり
はフアイバ長の平方根にのみ比例すると述べてい
る。後に論議するように、そのようなフアイバは
改善された“モード変換”伝送特性を示す。“ス
ート”法においては、通常行なわれているよう
に、いずれの材料の変化も軸方向の分離の度合が
炎の広がりと霧の流れにより制限される。炎の幅
はセンチメートル程度であり、従つてこの方法で
は軸方向の屈折率の段差がミクロンの程度である
フアイバの形成は不可能である。
光フアイバを形成する第２の広く行なわれてい
る方法は、修正された化学気相蒸着法（MCVD）
である。この方法では、気体混合物がガラスチユ
ーブを通して方向づけられる。気体は上に述べた
ガラス生成前の通常のガラス原料を含む。環状の
ヒーターがチユーブの外側を囲み、チユーブをガ
ラス旋盤中で回転する間、一方の端から他方へ移
動させる。気体が加熱されている円筒の部分を通
過するとき、霧を形成し、それは下方へ流れチユ
ーブの内壁に着き、従つてガラスチユーブの内表
面上に融合し、それにより単一のガラス構造が形
成される。バーナーは棒を一定のあらかじめ決め
られた速度で移動し、必要な蒸着量に依存して多
くの経路を順次作る。十分な蒸着がチユーブ上に
行なわれたのち、チユーブは空洞のないプレフオ
ームにつぶされ、次にフアイバとなるように引抜
かれる。
MCVD工程において、屈折率の変化は円筒の
中心を流れ下る混合気体中のドーパント濃度を変
えることにより作られる。そのような場合、たと
えば屈折率の半径方向の変化はバーナー環の各経
路ごとにドーパント濃度を変えることにより作ら
れる。しかし、この方法において、軸方向の屈折
率段差を形成することは、円筒中に形成される霧
の拡散特性により制限される。この制限により軸
方向に生成されるであろう屈折率の段差の大きさ
の上限ができる。
縦方向に屈折率の段差を有する光フアイバ製造
法の上に述べた制限は、本発明に従い解決でき
る。すなわち、それからフアイバを引抜くプレフ
オームの形成を、プレフオームの軸に平行に行う
ことによる。このことはフアイバの形成をプレフ
オーム軸に垂直な方向に沿つて材料を蒸着するこ
とによつて行う従来の技術と異なる。従つて、本
発明に従うと、次の工程を特徴とする方法により
製造されたプレフオームから、改良された光フア
イバが得られる。すなわち、円盤上の基板をその
平坦な表面に本質的に垂直な軸の回りに回転する
工程および熱化学的に形成された霧状のガラス原
料を回転軸に本質的に平行に回転基板の平坦な表
面上に向ける工程である。形成されるプレフオー
ムに沿つて屈折率を変化させるため、霧状原料の
組成は時間の関数として変化させる。次に、材料
は加熱により固化され、通常の方法でフアイバを
引抜く。（例えば、この固化された部材を、それ
よりも低い屈折率を有するガラス管に挿入し、こ
のガラス管で被覆してクラツド材とし、その後フ
アイバを引抜く。） 円筒状の心棒を用いないことは本発明の利点で
ある。従つて、そのような心棒をフアイバ引抜き
工程の前に除去する必要はない。これに加えて、
蒸着により空洞のないプレフオームができ、従つ
て引抜く前にプレフオームを空洞のない状態につ
ぶす必要がない。そのようにつぶすことは現在の
スート蒸着およびMCVD工程両工程に必要であ
る。本方法の好ましい実施例では、屈折率が軸方
向に高度に分離され必要ならば屈折率の軸方向の
急激な段差を持つ光フアイバの製造が含まれる。
そのようなフアイバは光信号をより効果的に伝送
する効率の高いモード変換器として動作する。
第１図には、従来の技術による蒸着の形状が示
されている。ここで霧状物質４は回転している円
筒状心棒１上に蒸着される。霧状物質またはスー
トが加水分解バーナー７の炎６中に形成されてい
る。あらかじめ決められた回数の通過後、スート
材料２の層が最初の心棒上に推積する。次に、こ
の材料は加熱により固化され、心棒が除去され、
生じたものを空洞のない固体につぶし次に、フア
イバを引抜く。
本発明の具体的な実施例が第２図に示されてい
る。この図において、光フアイバ・プレフオーム
１３の製作が示されている。ここで、１２は平坦
な出発部材で、好ましくは棒１１により出発部材
の平坦面に垂直な軸の周囲で回転する。加水分解
バーナー１６は炎１５中のガラス素材の気体を燃
やし、これは出発部材中に蒸着される。本発明の
本質的な要素は、スート１４が半径方向ではな
く、軸方向に蒸着されることにあり、そのことが
図示されている。このことは、第２図に示される
ように、材料を第１図に示されるような垂直方向
ではなく、プレフオーム軸に沿つた方向から蒸着
することにより達成できる。第１図に示される従
来の技術とは異なり、本技術は心棒の除去および
フアイバ引抜き前にプレフオームをつぶすことを
必要としない。
スートの組成は材料の変化を実現するため時間
とともに変えても良く、それによつて図示される
ようにプレフオーム軸に沿つた屈折率の変化が生
じる。この工程の試験中約３時間で、本技術に従
つて６センチメートルのスート棒が完成した。蒸
着材料の組成を時間とともに変化させることを組
みあわせ、１秒当り約５ミクロンの蒸着速度で、
明確な差をもつ軸方向の段差ができる。これは第
１図に示される従来の技術による構造と比較する
必要がある。軸方向の変化をもたせようとする
と、スートパターンの物理的な大きさにより制限
される。パターンはセンチメートルの程度であ
り、従つて必要なミクロンの変化に対して約４桁
も大きい。
スート生成機構は、当業者には良く知られてお
り、先に述べた米国特許に述べられている。シリ
コン、ゲルマニウムまたは他のガラス形成材から
成る混合物２０は、容器２１中に置かれる。O2
のようなキヤリアガスは容器１９中に供給され、
混合物２０中をバブルさせる。バブル速度はバル
ブ１８または２２により制限される。本発明の実
施例に用いる典型的な混合物は、SiCl4であろう。
O2により運ばれたSiCl4はバルブ２２および導管
１７を経てバーナー中に供給される。第２図には
示されていない炎を維持する他の気体もバーナー
に供給される。炎およびその周辺で起る加水分解
は、SiCl4をSiO2に変え、これは第２図に示され
るように推積する。バーナー噴出装置は均一性を
増すのと同時に、スート流の幅を制御するように
設計すると良い。粒子のより均一な流れはより一
定に近い直径のプレフオームを生じる。プレフオ
ーム直径の著るしい変化は固化中に取り除いても
よく、一方直径の小さな変化は引抜き点における
プレフオームの温度を変えることによりフアイバ
を引抜く間に補正してもよい。
第２図に示されるように、プレフオームの軸方
向に明確な差をもつ屈折率の段差が得られること
は、この技術の特異な利点である。本技術はスー
ト蒸着工程に限定されるものではないが、軸方向
に屈折率の段差をもつプレフオームを製作するこ
とは、実際には、この工程において良くわかる。
スート１４の組成を変えるため、たとえば
GeCl4，TiCl3，BCl3あるいは他の適当なドーパ
ントのドーパント原料混合物２５を含むもう一つ
の容器２４をつけ加えてもよい。容器２７中に供
給されるキヤリアガスはバルブ２６を経て放出さ
れ、混合物中をバルブさせる。それによつてドー
パントは２３または２６における時間とともに変
化するバルブによりバーナー１６に供給される。
プレフオームの変化幅は２３または２６におけ
るバルブ動作の周期および１４における蒸着速度
により決まる。２３または２６においてバルブを
急速に閉じると、プレフオーム中には明確な差を
持つ段差が生じる。しかし、理論的には最終的な
フアイバ中の放射損は、階段が連続的で一方から
もう一方へ徐々に曲つているとき最小になること
がわかつている。この好ましい形状は、２３にお
けるドーパント流を徐々に変えることにより実現
される。やはり２２における流速と１４における
蒸着速度を同期させる。２２および２３における
相対的な流速は、ドーパントと所望の屈折率変化
に合わせて調整される。
装置には概略的に棒１１で示された手段が設け
られている。これはバーナー１６とプレフオーム
１３とを相対的に移動させるためのもので、これ
ら二つの間の距離はこれによつてたとえ蒸着中プ
レフオームの長さが増しても一定に保たれる。
プレフオームが十分な長さに成長した後、加熱
により固化すると、第３図に示されるような構体
３１ができる。この構体は、次に第４図に示され
るように、光フアイバ４１に引抜かれる。引抜き
工程は米国特許第3865584号に一般的に述べられ
ているように、加熱にレーザーを用いてもよい。
第４図に示されるように、フアイバは多数のモー
ドの光を透過し、それによつて上に述べたように
モード分散が最小になる。
本発明の具体的な実施例において、出発部材は
１分間40回転する棒にとりつけられた溶融石英板
である。ガラススートはプレフオームができるに
つれ、プレフオームから16センチメートルの距離
に保たれた加水分解バーナーを用いて石英板上に
蒸着される。
加水分解バーナーは同心円状の噴射から成る。
中心の噴射を通して酸素とガラス生成気体の混合
体が放出される。中心噴射は一連の内部遮蔽噴射
に囲まれており、これらは酸素を放出し、バーナ
ー上にガラスが堆積するのを防ぐ。内部遮蔽噴射
は一連の炎を出す気体を放射するバーナー噴射に
囲まれている。バーナー噴射は酸素を放出する外
部噴射に囲まれており、炎と粒子流を方向づける
ために用いられる。この例において中心噴射に対
する酸素流速は１分当り７リツタである。バーナ
ー噴射からの流れは毎分６リツタの流速の酸素流
と組み合わせた毎分８リツタのメタンである。内
部遮蔽噴射からの流れは毎分５リツタの酸素であ
る。中心噴射は四塩化シリコン（SiCl4）と四塩
化シリコンおよび四塩化ゲルマニウム（GeCl4）
の混合物を順次放出するが、これらはともに酸素
の流れによつて生じる。四塩化シリコンに対する
酸素流速は毎分15リツタで、一方混合物に対する
流速は、２リツタである。５ミクロンの二酸化シ
リコンの層とゲルマニウム・シリコン酸化物の層
が、約10秒毎に中心噴射からの流れの組成を変化
させることによつて順次形成される。
このようにして、長さ６ミリメートル、軸方向
の材料組成段差が５ミクロンであるガラススート
プレフオームが３時間で作られる。プレフオーム
の直径は炎の幅で決まり、この実施例では10ミリ
メートルである。
スート構体は平坦な出発部材にとりつけられた
棒によつて炉の中で維持され、He雰囲気中で１
時間1450℃に加熱される。これによつてスートは
ガラスに固化し、外径５ミリメートル、屈折率の
軸方向階段2.5ミクロンの３ミリメートルのプレ
フオームができる。次に、プレフオームは先に述
べた棒１１により、引抜き装置中にセツトされ、
フアイバとなるように引抜かれる。引抜き装置
は、2000℃に加熱された炉を含む。プレフオーム
は毎秒0.4ミリメートルの速度で炉中に供給され、
毎秒１メートルの速度でフアイバを引抜くと、直
径100ミクロン、屈折率の軸方向段差6.25ミリメ
ートルのフアイバができる。
本発明に従つて製造された光フアイバプレフオ
ームはその軸方向にミクロン単位の屈折率段差を
有しており、従つてこれから引抜かれた光フアイ
バは１〜10mmの軸方向の屈折率段差を有してい
る。従つて効率の良いモード結合を可能とし、こ
れによりモード分散を抑えることができる。
上の例は単に例として挙げたにすぎず、そこに
含まれるパラメータおよび技術は本発明の視点及
び精神の内で変えることができる。
以上本発明を要約すると次のようになる。
１ 光フアイバの形成法で、次の工程から成る。
50db／Km以下の光損失を有するガラスに固
化できる霧状ガラス生成原料を熱化学的に形成
する工程 その平坦な表面に本質的に垂直な軸の周りに
基盤部材を回転する工程 基盤表面に本質的に垂直な方向から回転して
いる平坦な基盤上へ該霧状原料流の軸を向ける
工程および その構造を光フアイバに引抜く工程である。
２ 前記第１項に記載された方法において、霧状
原料の組成は縦方向に段差をもつ光フアイバを
形成するため、蒸着中変化させることを特徴と
する方法。
３ 前記第２項に記載された方法において、光フ
アイバの段差は縦方向の大きさが１mmないし10
mmであることを特徴とする方法。
４ 前記第１項に記載された方法において、霧状
原料はSiO2であることを特徴とする方法。
５ 前記第２項に記載された方法において、霧状
原料はSiO2で、該縦方向段差を作るため、Ge
をドープすることを特徴とする方法。
６ 前記第１項に記載された方法において、霧状
原料は加水分解バーナーにより作られることを
特徴とする方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の技術による蒸着工程を表す図、
第２図は本発明にしたがう光フアイバプレフオー
ムの形成法を概略的に示す図、第３図は本発明に
したがい縦方向に段差をもつ光フアイバを表す
図、第４図は第３図に示されたプレフオームから
引張つたフアイバを表す図である。 主要部分の符号の説明、「特許請求の範囲」中
の用語 ｅ・ｇ・「発明の詳細な説明」中の用語 基盤部材 12 出発部材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 部材を軸の回りに回転させる工程と； バーナーの炎によつて形成された霧状原料を該
    回転している部材に向けて該霧状原料を収集し、
    該霧状原料を含む体部を形成する工程と； 該収集された霧状原料を固化して無孔質ガラス
    体を形成する工程と； 該無孔質体から光フアイバを引き抜く工程と； を含む光フアイバの形成方法において、 該霧状原料を該回転部材上に軸方向に収集する
    ことを特徴とする光フアイバの形成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 軸方向に屈折率の段差を有するプレフオームを
    作るため、該収集工程中該霧状原料の組成を変化
    させることを特徴とする光フアイバの形成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
    該バーナーは加水分解バーナーであることを特徴
    とする光フアイバの形成方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 加熱によつて該収集された霧状原料を単一のガ
    ラス体に固化することを特徴とする光フアイバの
    形成方法。
JP51125576A 1975-10-23 1976-10-21 Method of manufacturing optical fiber Granted JPS5254453A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/625,318 US3966446A (en) 1975-10-23 1975-10-23 Axial fabrication of optical fibers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5254453A JPS5254453A (en) 1977-05-02
JPH0258216B2 true JPH0258216B2 (ja) 1990-12-07

Family

ID=24505509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51125576A Granted JPS5254453A (en) 1975-10-23 1976-10-21 Method of manufacturing optical fiber

Country Status (9)

Country Link
US (1) US3966446A (ja)
JP (1) JPS5254453A (ja)
BE (1) BE847564A (ja)
CA (1) CA1071405A (ja)
DE (1) DE2647121C2 (ja)
FR (1) FR2328672A1 (ja)
GB (1) GB1554732A (ja)
IT (1) IT1069019B (ja)
NL (1) NL185141C (ja)

Cited By (1)

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