JPS61155226A - 光学導波路製造用プレフオームの形成方法 - Google Patents
光学導波路製造用プレフオームの形成方法Info
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- JPS61155226A JPS61155226A JP29029185A JP29029185A JPS61155226A JP S61155226 A JPS61155226 A JP S61155226A JP 29029185 A JP29029185 A JP 29029185A JP 29029185 A JP29029185 A JP 29029185A JP S61155226 A JPS61155226 A JP S61155226A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
発明の背景
本発明は、一般に誘電体導波管に関し、特に光学繊維を
線引きできるプレフォームの構成に有用な改良内側蒸着
方法に関する。 １９６０年代半ばから、ガラス光学ＩＩ Ｍｉについて
多くの研究開発が行われ、しかも長距離及び短距離の双
方にわたって情報伝送用通信産業において今や日常使用
される実用繊維がもたらされた。 ″ 繊維がその非常に高い情報搬送容量及び低伝送損失
の故に従来の金属ケーブルに勝る著しい利点を提供する
という認識によって、主として材料及び製造方法の開発
によるこの迅速な進歩が刺激された。これら繊維は、ま
たはるかにコンパクト、かつ軽量であり、この要因は製
造及び設置コストの低下に大きい経済的利点を与える。 構造的には、光学繊維は、一層低い屈折率のさや又はク
ラッド領域に囲まれた高屈折率の中央域又は屈折率が変
化する高い平均屈折率を有する細いガラスフィラメント
である。適当に配置されると、この種類のガラス構造に
よって、光放射が適切に繊維の一端に入射されて、！ｌ
ｉ雑の長さ・に沿って伝搬し、次いでその他端から出る
。 通信用光学繊維の性能は、主に光学損失又は減衰及び繊
維長に沿って伝搬する放射によって経験される分散によ
って決定される。損失は、吸収、散乱及び繊維屈折率及
び形状寸法の変動によって生じる。帯域幅の減少を生じ
る分散には二つの型がある。主に材料自体による分散の
一つの型は、波長による屈折率の変動であり、使方はモ
ード分散と呼ばれる。なぜならば、この型は光が繊維に
沿って伝搬する異なった伝送モードによって遭遇する光
路長の差によるからである。 長距離にわたって高いデータ率の伝送において銅線をベ
ースとする系と競合性の光学繊維については、この光学
繊維は低伝送損失を有し、しかも低信号ひずみを生成し
なければならない。このような高品質光学繊維を得るた
めに非常に純粋なガラスが必要である。なぜならば、鉄
又は銅のようなある種の不純物は減衰を著しく増大する
からである。多モード繊維による広帯域伝送については
、屈折率プロフィルを慎重に制御する必要がある。 単一モードｌ１ｔ１１については、重要な関係は、波長
の関数としての分散である。 これらの必要条件を満たすために、当業者は、光学繊維
をうまく製作できる種々の技術を開発した。これらの技
術は、概して適切なガラス前駆物質蒸気からのシリカを
ベースとするガラスの形成に基づいている。使用される
技術は、スート法（米国特許第３．７１１，２６２号及
び再発行特許第２８．０２９号明細書）、改良化学蒸着
法（ＣＶＤ法）（米国特許第４，２１７．０２７号−〇
− 明細書）及び気相軸付法（ＶＡＤ法）（米国特許第３．
９６６．４４．６号、第４．１３５．９０１号及び第４
．２２４．０４６号明細書）である。 これらの方法及びこれらの方法の改良の結果、光学繊維
は今や、スペクトルの光学領域のある部分において損失
２ｄｂ／１ｍ未満をもって通常、商業的方法において製
造される。 気相前駆物質からのスートの外部沈積によって繊維プレ
フォームを形成する芳法の著しい向上の１例は、固有ヒ
ドロキシルイオン（ＯＨ）含量を問題の波長領域におけ
る不当な吸収の問題を生じないだけ十分に低い水準に減
少させることである。 この改良の前には、低減衰の満足すべき繊維には、約２
．８ミクロンを中心とするＯＨの基礎伸縮振動の上音に
おける望ましくないＯＨ吸収の存在の故に、ヒドロキシ
ルイオン含量は、数ｐｐｍ未満を要することが分かった
。これらの上音は、１．４ミクロン及び９７０ｎｍ及び
７５０ｎｍにおける吸収を生じ、従ってガラス中におけ
る問題の伝送帯域を妨げる。すなわち、このような方法
においても存在するＯＨイオンは、低伝送損失を得る場
合は、最終繊維から除去されなければならなかった。 ＯＨイオンの除去は、はとんどの外付は方法における望
ましくない量のそのＯＨイオンの存ｉの故に、工業にと
って特に厄介な問題であった。この問題を解決するため
に、塩素を乾燥剤として市いて、米国特許第３，９３３
．４５４号明細書に示され、かつ記載された火炎加水分
解から製造されたプレフォームからのＯＨを除いた。ま
たフッ素は、米国特許第４，０６５，２８０号明細書に
示され、かつ記載された乾燥剤として及び例え１ｆ米国
特許第４．．４４１．７８８号明細書に示され、かつ記
載されたようにヒドロキシルイオン含量を減少するため
に繊維のドープ剤としても提案されている。更に、フッ
素はクラッド屈折率の低下に用いられている（米国特許
第４．０８２．４２６号明ｌｉｌ書）。 ０ＨＩｉ度の問題は、また改良化学蒸着法（ＭＣＶＤ）
の出現によって実質的に克服された。 なぜならば、ガラスは水素を有する化合物不存在下の気
相酸化によって形成されるからである。 伝送帯域幅を向上させるために、当業者は、多モードよ
りもむしろ単一モード繊維の使用を選ぶ。 なぜならば、単一モード繊維の使用によって、多モード
繊維に伝搬する種々のモードの間の光路長差により、パ
ルス広がりとして示される分散を除去されたからである
。 単一モード繊維の初期の製造は、コアが均一屈折率のも
のであり、クラッドは主として均一な一層低屈折率のも
のであるステップ屈折率型のものであった。若干の繊維
は、シリカコアを、例えばホウケイ酸ガラス、後にフル
オロケイ酸塩のドーピングされたクラッドと共に含み、
屈折率を減少した。 他の繊維は、例えば、ケイ酸ゲルマニアのコア及びシリ
カクラッドを含んだ。しかしながら、これらの計画には
、コア又はクラッドのいずれかに存在する沈積した純シ
リカの加工に必要な高温を要する。 後者の繊維は、ケイ酸ゲルマニアコア及びシリカクラッ
ドを含有した。コアのリンによって製造プロセスは簡単
になる。なぜならば、リンはシリカの融解温度を低下さ
せるからである。更に、繊維のホウ素の代わりにフッ素
を用いることによって、同様に１１ｉＮの屈折率が低下
し、しかも融解点が低下し、かつホウケイ酸ガラスに伴
う比較的低波長赤外吸収縁が避けられる。 当業界において行われた多くの革新にもパがねらず、優
れた製造方法を有効に用いて、低損失及び低分散を確保
することができ、この低損失及び低分散は、次いでレピ
ータ−間の長距離及び高電気通信容量ということになる
。更に、製造の容易さ及び効率及び低コスト材料の使Ｍ
は重要な事項である。従って、本発明の主な目的は、光
学ｍｍが線引きできるプレフォームの製造に用いる有効
な低温方法を提供することである。 本発明の他の目的は、一部明らかであり、しかも一部は
以下に明らかにされるであろう。本発明は、従って下記
の詳細な開示に例示された工程を含む。 発明の要約 本発明は、一般に、誘電体導波管の製造に関し、特に単
一モード光学ＩＩｉ紺に線引きするのに特に適当なプレ
フォームにおけるガラスのドーピングされた層を有効に
形成するための肉付法に関する。 この方法は、四塩化ケイ素又はガラス形成成分を含有す
る他の適当な化合物の気相混合物を適当なスタートチュ
ーブに流して、管を回転しながら、この気相混合物を移
動加熱帯域において酸素と反応させることによって、ま
ずスタートチューブの内面上に低温において、純Ｓ ｉ
Ｏ２スートの１層又はそれ以上からなる均質、かつ均
一な被覆を沈積することによって旋盤上において行われ
る。要すれば、スートは、塩素をもって脱水でき、次い
でドーピングなしに固結できる。あるいは、スートは、
不活性ガス及びその濃度が屈折率及び粘度の制御のため
に選ばれるフッ素のようなガラス変性ドープ剤を含有す
る気体混合物の存在下に団結される。 ドープ剤又はその濃度のいずれかを変化して、繊維コア
として働く内部被覆又は最終被覆が確実に高屈折率のも
のであり、しかもクラッドとして働くに適切な屈折率を
有する領域によって囲まれる以外は、後続の被覆を同様
に形成する。 最終被覆の形成後、管を旋盤上で適当に中実化するか、
又は除去して次いで内部構造を中実化できる。
線引きできるプレフォームの構成に有用な改良内側蒸着
方法に関する。 １９６０年代半ばから、ガラス光学ＩＩ Ｍｉについて
多くの研究開発が行われ、しかも長距離及び短距離の双
方にわたって情報伝送用通信産業において今や日常使用
される実用繊維がもたらされた。 ″ 繊維がその非常に高い情報搬送容量及び低伝送損失
の故に従来の金属ケーブルに勝る著しい利点を提供する
という認識によって、主として材料及び製造方法の開発
によるこの迅速な進歩が刺激された。これら繊維は、ま
たはるかにコンパクト、かつ軽量であり、この要因は製
造及び設置コストの低下に大きい経済的利点を与える。 構造的には、光学繊維は、一層低い屈折率のさや又はク
ラッド領域に囲まれた高屈折率の中央域又は屈折率が変
化する高い平均屈折率を有する細いガラスフィラメント
である。適当に配置されると、この種類のガラス構造に
よって、光放射が適切に繊維の一端に入射されて、！ｌ
ｉ雑の長さ・に沿って伝搬し、次いでその他端から出る
。 通信用光学繊維の性能は、主に光学損失又は減衰及び繊
維長に沿って伝搬する放射によって経験される分散によ
って決定される。損失は、吸収、散乱及び繊維屈折率及
び形状寸法の変動によって生じる。帯域幅の減少を生じ
る分散には二つの型がある。主に材料自体による分散の
一つの型は、波長による屈折率の変動であり、使方はモ
ード分散と呼ばれる。なぜならば、この型は光が繊維に
沿って伝搬する異なった伝送モードによって遭遇する光
路長の差によるからである。 長距離にわたって高いデータ率の伝送において銅線をベ
ースとする系と競合性の光学繊維については、この光学
繊維は低伝送損失を有し、しかも低信号ひずみを生成し
なければならない。このような高品質光学繊維を得るた
めに非常に純粋なガラスが必要である。なぜならば、鉄
又は銅のようなある種の不純物は減衰を著しく増大する
からである。多モード繊維による広帯域伝送については
、屈折率プロフィルを慎重に制御する必要がある。 単一モードｌ１ｔ１１については、重要な関係は、波長
の関数としての分散である。 これらの必要条件を満たすために、当業者は、光学繊維
をうまく製作できる種々の技術を開発した。これらの技
術は、概して適切なガラス前駆物質蒸気からのシリカを
ベースとするガラスの形成に基づいている。使用される
技術は、スート法（米国特許第３．７１１，２６２号及
び再発行特許第２８．０２９号明細書）、改良化学蒸着
法（ＣＶＤ法）（米国特許第４，２１７．０２７号−〇
− 明細書）及び気相軸付法（ＶＡＤ法）（米国特許第３．
９６６．４４．６号、第４．１３５．９０１号及び第４
．２２４．０４６号明細書）である。 これらの方法及びこれらの方法の改良の結果、光学繊維
は今や、スペクトルの光学領域のある部分において損失
２ｄｂ／１ｍ未満をもって通常、商業的方法において製
造される。 気相前駆物質からのスートの外部沈積によって繊維プレ
フォームを形成する芳法の著しい向上の１例は、固有ヒ
ドロキシルイオン（ＯＨ）含量を問題の波長領域におけ
る不当な吸収の問題を生じないだけ十分に低い水準に減
少させることである。 この改良の前には、低減衰の満足すべき繊維には、約２
．８ミクロンを中心とするＯＨの基礎伸縮振動の上音に
おける望ましくないＯＨ吸収の存在の故に、ヒドロキシ
ルイオン含量は、数ｐｐｍ未満を要することが分かった
。これらの上音は、１．４ミクロン及び９７０ｎｍ及び
７５０ｎｍにおける吸収を生じ、従ってガラス中におけ
る問題の伝送帯域を妨げる。すなわち、このような方法
においても存在するＯＨイオンは、低伝送損失を得る場
合は、最終繊維から除去されなければならなかった。 ＯＨイオンの除去は、はとんどの外付は方法における望
ましくない量のそのＯＨイオンの存ｉの故に、工業にと
って特に厄介な問題であった。この問題を解決するため
に、塩素を乾燥剤として市いて、米国特許第３，９３３
．４５４号明細書に示され、かつ記載された火炎加水分
解から製造されたプレフォームからのＯＨを除いた。ま
たフッ素は、米国特許第４，０６５，２８０号明細書に
示され、かつ記載された乾燥剤として及び例え１ｆ米国
特許第４．．４４１．７８８号明細書に示され、かつ記
載されたようにヒドロキシルイオン含量を減少するため
に繊維のドープ剤としても提案されている。更に、フッ
素はクラッド屈折率の低下に用いられている（米国特許
第４．０８２．４２６号明ｌｉｌ書）。 ０ＨＩｉ度の問題は、また改良化学蒸着法（ＭＣＶＤ）
の出現によって実質的に克服された。 なぜならば、ガラスは水素を有する化合物不存在下の気
相酸化によって形成されるからである。 伝送帯域幅を向上させるために、当業者は、多モードよ
りもむしろ単一モード繊維の使用を選ぶ。 なぜならば、単一モード繊維の使用によって、多モード
繊維に伝搬する種々のモードの間の光路長差により、パ
ルス広がりとして示される分散を除去されたからである
。 単一モード繊維の初期の製造は、コアが均一屈折率のも
のであり、クラッドは主として均一な一層低屈折率のも
のであるステップ屈折率型のものであった。若干の繊維
は、シリカコアを、例えばホウケイ酸ガラス、後にフル
オロケイ酸塩のドーピングされたクラッドと共に含み、
屈折率を減少した。 他の繊維は、例えば、ケイ酸ゲルマニアのコア及びシリ
カクラッドを含んだ。しかしながら、これらの計画には
、コア又はクラッドのいずれかに存在する沈積した純シ
リカの加工に必要な高温を要する。 後者の繊維は、ケイ酸ゲルマニアコア及びシリカクラッ
ドを含有した。コアのリンによって製造プロセスは簡単
になる。なぜならば、リンはシリカの融解温度を低下さ
せるからである。更に、繊維のホウ素の代わりにフッ素
を用いることによって、同様に１１ｉＮの屈折率が低下
し、しかも融解点が低下し、かつホウケイ酸ガラスに伴
う比較的低波長赤外吸収縁が避けられる。 当業界において行われた多くの革新にもパがねらず、優
れた製造方法を有効に用いて、低損失及び低分散を確保
することができ、この低損失及び低分散は、次いでレピ
ータ−間の長距離及び高電気通信容量ということになる
。更に、製造の容易さ及び効率及び低コスト材料の使Ｍ
は重要な事項である。従って、本発明の主な目的は、光
学ｍｍが線引きできるプレフォームの製造に用いる有効
な低温方法を提供することである。 本発明の他の目的は、一部明らかであり、しかも一部は
以下に明らかにされるであろう。本発明は、従って下記
の詳細な開示に例示された工程を含む。 発明の要約 本発明は、一般に、誘電体導波管の製造に関し、特に単
一モード光学ＩＩｉ紺に線引きするのに特に適当なプレ
フォームにおけるガラスのドーピングされた層を有効に
形成するための肉付法に関する。 この方法は、四塩化ケイ素又はガラス形成成分を含有す
る他の適当な化合物の気相混合物を適当なスタートチュ
ーブに流して、管を回転しながら、この気相混合物を移
動加熱帯域において酸素と反応させることによって、ま
ずスタートチューブの内面上に低温において、純Ｓ ｉ
Ｏ２スートの１層又はそれ以上からなる均質、かつ均
一な被覆を沈積することによって旋盤上において行われ
る。要すれば、スートは、塩素をもって脱水でき、次い
でドーピングなしに固結できる。あるいは、スートは、
不活性ガス及びその濃度が屈折率及び粘度の制御のため
に選ばれるフッ素のようなガラス変性ドープ剤を含有す
る気体混合物の存在下に団結される。 ドープ剤又はその濃度のいずれかを変化して、繊維コア
として働く内部被覆又は最終被覆が確実に高屈折率のも
のであり、しかもクラッドとして働くに適切な屈折率を
有する領域によって囲まれる以外は、後続の被覆を同様
に形成する。 最終被覆の形成後、管を旋盤上で適当に中実化するか、
又は除去して次いで内部構造を中実化できる。
本発明に特有と考えられる新規な特徴は、特に添付特許
請求の範囲に示されている。しかしながら、本発明自体
、特にその工程の順序及び関連装置は他の目的及びその
利点と共に、同様の数字が異なった図において用いられ
て同じ部分を示す添付図面に関して読ｌυだ場合に下記
の説明から最もよく理解される。ここで 第１図は、本発明の方法から製造されたプレフォームか
ら生成できるＩＩ構造の断面図であり、第２図は、本発
明の実施に適当な装置の正面図であり、かつ 第３図は、方法の種々の工程を図示するフローチャー１
〜である。 詳細な説明 本発明は、光学繊維、特に単一モステップ屈折型の光学
繊維に線引きできるプレフォームにガラス層を有効に形
成する方法を特徴とするが、グレード屈折率型繊維の製
造も可能である。 製造方法にお【プるように、構造、材料及び製造される
最終製品の性能の分析は方法の必要条件及び条件の理解
のために必要であり、この目的のために、本発明の方法
によって製造されたプレフォームから代表的に線引きさ
れる型の代表である単一モード光学繊維構造１０の断面
を図式的に示す第１図を今や参照する。見られるように
、繊維１ｏは、屈折率がまた均一であり、かつコア１２
のものより低い均一厚のクラッド層１４によって囲まれ
た均一屈折率のコア１２を含む。明らかなように、中実
化された出発管として存在する外層１６はクラッド１４
を囲む。 コア１２の半径、コア１２及びクラッド１４の屈折率及
び繊維が作動するように企図された波長は、ある範囲の
値を取り得るが、この範囲内の値は単一モード伝搬を支
配する下記の式、すなわち（式中、ａはコア半径であり
、λは波長であり、ｎｌ及びｎ２はコア及びクラッドの
屈折率であり、かつ２．４０５は、値が０次ベッセル関
数の第１次相である定数）によって既知のように関係が
ある。従って、これらのｍ維のパラメーターは、値の現
実的範囲から適当に選ぶことができるが、しかしながら
、式が示すように互に独立に選ぶことができない。代表
的には、コア半径は、１０マイクロメートル又はそれ以
下であり、開口数〜０．２内であり、かつ、λは低吸収
窓及び適当な光源が存在するスペクトルの可視及び近赤
外領域内にあるのが好ましい。単一モード伝搬を有しな
がら、他の繊維形状寸法は可能であるが、コアが非円形
になる場合、前記式は実際の挙動への近似になり、従っ
て、適切に処理されなければならない。 公称クラッド直径は、容認された工業的慣例によるのが
好ましく、従って範囲５０マイクロメートル〜１５０マ
イクロメートル内であろう。 繊維１０は、従来の方式で線引きされるが、実質的にヒ
ドロキシルイオンがなくしかも低粘度のコア及びクラッ
ドの両者を有するように記載された方式で製造されたプ
レフォームから線引きされるので、線引きは、特にコア
直径保持性が一層容易であり、しかも純Ｓ ｉ ０２に
必要なものよりも一層低温において起こり得る。 コア１２の組成は純融解シリカ又はそのヒドロキシルイ
オン含量を減少させ、しかもその粘度を低下させるフッ
素のようなガラス変性剤をもって軽くドーピングされた
融解シリカのいずれかであり得る。 クラッド１４の屈折率の一つの使用可能の範囲について
は、その材料組成はフッ素を範囲０．２モル％〜０．４
モル％内の基礎水準及び範囲０．８モル％〜１．６１モ
ル％の追加水準を含有する純融解シリカのものでもある
。ここで基礎水準はフッ素の同じ量をコア１２に添加し
、しかも屈折率を案内作用に必要な範凹内に減少させる
追加水準が存在する同じ理由の故である。 繊維１０が線引きできるプレフォームの製造に使用され
る方法は、ここで第２図及び第３図を参照して最も良く
理解できる。 第２図に示すにうに、適当な組成、好ましくはシリカの
スタートチューブ２０は、既知のしかも制御可能の方式
で回転用のガラス旋盤２２の同期チャック間に取り付け
られる。 チューブ２０下の旋盤２２の基礎上に正確な制御下にチ
ューブ２０の長さを前後に移動できる制御可能の火炎２
４を生成する熱源２３を移動可能に装着する。この様に
して、チューブ２ｏの外面を局所加熱する可動熱帯域を
提供し、一方管表面、管の形状寸法及び組成及び熱源２
３の特性をその燃料及び供給速度に関して火炎２４の相
対運動によって温度を設定できるチューブ２０内の熱帯
域を同時に提供する。 チューブ２０の左側は、入口として働くが、その右側は
排気出口２８に接続される。 入口側は、供給管２６に接続し、この供給管２６は次い
で回付供給装置系３０〜４０に接続する。供給装置４０
は、他のものも可能であるが少なくとも１種のガラス形
成前駆物質、好ましくは四塩化ケイ素（ＳｉＣｊ！４）
を包含する通常は液体の化合物を含有するため４２と接
続する。酸素を、供給管４４を経てための液体内容物を
通して吹き込み、酸素とガラス前駆物質を含有する化合
物の気相混合物を供給装置４０を経て利用できる。 気体は、残りの供給管３０〜３８に関する流量制御弁を
単に活性化することによって残りの供給管を経て管２６
に導入される。 すべての気体流量制御弁を閉じて、酸素及び四塩化ケイ
素を含む第１気相混合物を管２６に導入して、チューブ
２０の内部に制御された速痕で流す。 次いで、熱源２３がチューブ２０をトラバースし、しか
も管が回転すると、管２０の内部は熱源２３によって加
熱される。チューブ内の蒸気混合物は、温度が蒸気を反
応させてチューブ２０の内面上に均質な組成及び均一厚
さの純多孔性ガラス５１０２スートの１層又はそれ以上
の被覆を沈積するに十分高い、移動加熱帯域を通過する
まで、この様式で熱を加える。チューブ２０の外面で高
温計により測定した反応温度は範囲１．３２５℃〜１，
７００℃内であり、好ましくは範囲１．３２５℃〜１．
４００℃内であり、スタートチューブ２０が変形する温
度より低い。 このスート被覆の厚さは、固結時のその圧縮比、繊維の
極限寸法及びプレフォーム引落比によって決まり、しか
もこれらの要因を知り、既知の方式で確率できる。 ヒドロキシルイオン（ＯＨ）が、５１０２に存在すると
疑われる場合、塩素（Ｃ１２）はチューブ２０の内部を
流すことができ、ヒドロキシルイオンを除いて、５ｈｏ
２スートを脱水する。 次いで、気体形のガラス変性ドープ剤、好ましくはフッ
素含有気体を不活性気体、好ましくはヘリウム（Ｈｅ）
の形の希釈剤と共にチューブに導大して、ＳｉＯ２の細
孔にこの第２混合物を充てんする。 次いで、Ｓｉｏ２被覆を固結させ、チューブ２０（７）
温度を範囲１，４５０℃〜１，５５０℃内に上昇するこ
とによって純Ｓ ｉ Ｏ２のものと異なる屈折率を有す
る固体ガラス層を形成する。このことはガラス変性剤に
よって一層高温又は一層低温のいずれかによって異なっ
てもよいが、いずれの場合もチューブ２０が確実に変形
しないように注意すべきである。このことは、チューブ
２０が熱帯域に対して移動する速度を用いて行うことが
できる。 この固結層が、前記に論じた本発明者らのＩｌｉ紺の例
のように、フッ素化低屈折率クラッド層である場合、コ
アには高屈折率の第２固結層が必要であり、このことは
この目的に必要な方法を繰り返すことによって作製でき
る。例のＩ！紺については、ドーピング及び固結工程の
間に一層少ないフッ素が使用される。 後に、その２種の屈折率層を有するチューブ２０を、更
に一端から対向端まで進む熱処理によって適当に中実化
できる。 中実化されたプレフォームが一端できたならば、繊維は
通常の方法で線引きされる。 １個のドーピングした被覆のみが必要である。 例えばこのドーピングした被覆がクラッドとして働くに
十分な品質のスター１〜チューブ自体と共にコアとして
働く場合、管は、このドーピングした被覆を固結させた
直後に中実化でき、しかも繊維を直ちにあるいは旋盤を
外れた場合に管を中実化しながら線引きできる。 いずれにしても、チューブが中実化する温度は約２．０
００℃である。 スタートチューブ直径は、任意の適当な直径及び肉厚の
ものであり１ｑ１しかも内径１６ｍｍ×外径２０ｍｍの
シリカチューブは満足であることが分った。１，３５０
℃におけるスート沈積速度０．５ｇ／ｍｉｎが得られ、
これは運転条件について純融解シリカと同じである。一
般に、沈積速度はドープ剤の添加によって大きい影響を
受けない。 この方法についての主な利点は、その一層低い作業温度
であり、従ってスート沈積及びドーピング工程の間にス
タートチューブの中実化及び変形の可能性を除き、なお
スタートチューブからのＯＨ拡散の著しい減少、スート
沈積の一層高効率、関連する形状寸法及び材料の質量の
故に、一層低い容積流量及び加熱速度、スタートチュー
ブ又は固結炉管に相当するもののフッ素エツチングのな
いこと及び、炉にはエツチングによって炉管を頻繁に取
り替えなければならないＯＶＤ法のような固結層の必要
なしに、全工程を旋盤上で実施できる故に製造の利点及
び容易さである。 本発明の範囲から逸脱することなく、前記の方法を変化
できることは当業者に明らかである。従って、前記の記
載に含まれるか、あるいは添付図面に示されたすべての
事項は、例示的なものであり、しかも限定的意味ではな
いと意図されるものである。
請求の範囲に示されている。しかしながら、本発明自体
、特にその工程の順序及び関連装置は他の目的及びその
利点と共に、同様の数字が異なった図において用いられ
て同じ部分を示す添付図面に関して読ｌυだ場合に下記
の説明から最もよく理解される。ここで 第１図は、本発明の方法から製造されたプレフォームか
ら生成できるＩＩ構造の断面図であり、第２図は、本発
明の実施に適当な装置の正面図であり、かつ 第３図は、方法の種々の工程を図示するフローチャー１
〜である。 詳細な説明 本発明は、光学繊維、特に単一モステップ屈折型の光学
繊維に線引きできるプレフォームにガラス層を有効に形
成する方法を特徴とするが、グレード屈折率型繊維の製
造も可能である。 製造方法にお【プるように、構造、材料及び製造される
最終製品の性能の分析は方法の必要条件及び条件の理解
のために必要であり、この目的のために、本発明の方法
によって製造されたプレフォームから代表的に線引きさ
れる型の代表である単一モード光学繊維構造１０の断面
を図式的に示す第１図を今や参照する。見られるように
、繊維１ｏは、屈折率がまた均一であり、かつコア１２
のものより低い均一厚のクラッド層１４によって囲まれ
た均一屈折率のコア１２を含む。明らかなように、中実
化された出発管として存在する外層１６はクラッド１４
を囲む。 コア１２の半径、コア１２及びクラッド１４の屈折率及
び繊維が作動するように企図された波長は、ある範囲の
値を取り得るが、この範囲内の値は単一モード伝搬を支
配する下記の式、すなわち（式中、ａはコア半径であり
、λは波長であり、ｎｌ及びｎ２はコア及びクラッドの
屈折率であり、かつ２．４０５は、値が０次ベッセル関
数の第１次相である定数）によって既知のように関係が
ある。従って、これらのｍ維のパラメーターは、値の現
実的範囲から適当に選ぶことができるが、しかしながら
、式が示すように互に独立に選ぶことができない。代表
的には、コア半径は、１０マイクロメートル又はそれ以
下であり、開口数〜０．２内であり、かつ、λは低吸収
窓及び適当な光源が存在するスペクトルの可視及び近赤
外領域内にあるのが好ましい。単一モード伝搬を有しな
がら、他の繊維形状寸法は可能であるが、コアが非円形
になる場合、前記式は実際の挙動への近似になり、従っ
て、適切に処理されなければならない。 公称クラッド直径は、容認された工業的慣例によるのが
好ましく、従って範囲５０マイクロメートル〜１５０マ
イクロメートル内であろう。 繊維１０は、従来の方式で線引きされるが、実質的にヒ
ドロキシルイオンがなくしかも低粘度のコア及びクラッ
ドの両者を有するように記載された方式で製造されたプ
レフォームから線引きされるので、線引きは、特にコア
直径保持性が一層容易であり、しかも純Ｓ ｉ ０２に
必要なものよりも一層低温において起こり得る。 コア１２の組成は純融解シリカ又はそのヒドロキシルイ
オン含量を減少させ、しかもその粘度を低下させるフッ
素のようなガラス変性剤をもって軽くドーピングされた
融解シリカのいずれかであり得る。 クラッド１４の屈折率の一つの使用可能の範囲について
は、その材料組成はフッ素を範囲０．２モル％〜０．４
モル％内の基礎水準及び範囲０．８モル％〜１．６１モ
ル％の追加水準を含有する純融解シリカのものでもある
。ここで基礎水準はフッ素の同じ量をコア１２に添加し
、しかも屈折率を案内作用に必要な範凹内に減少させる
追加水準が存在する同じ理由の故である。 繊維１０が線引きできるプレフォームの製造に使用され
る方法は、ここで第２図及び第３図を参照して最も良く
理解できる。 第２図に示すにうに、適当な組成、好ましくはシリカの
スタートチューブ２０は、既知のしかも制御可能の方式
で回転用のガラス旋盤２２の同期チャック間に取り付け
られる。 チューブ２０下の旋盤２２の基礎上に正確な制御下にチ
ューブ２０の長さを前後に移動できる制御可能の火炎２
４を生成する熱源２３を移動可能に装着する。この様に
して、チューブ２ｏの外面を局所加熱する可動熱帯域を
提供し、一方管表面、管の形状寸法及び組成及び熱源２
３の特性をその燃料及び供給速度に関して火炎２４の相
対運動によって温度を設定できるチューブ２０内の熱帯
域を同時に提供する。 チューブ２０の左側は、入口として働くが、その右側は
排気出口２８に接続される。 入口側は、供給管２６に接続し、この供給管２６は次い
で回付供給装置系３０〜４０に接続する。供給装置４０
は、他のものも可能であるが少なくとも１種のガラス形
成前駆物質、好ましくは四塩化ケイ素（ＳｉＣｊ！４）
を包含する通常は液体の化合物を含有するため４２と接
続する。酸素を、供給管４４を経てための液体内容物を
通して吹き込み、酸素とガラス前駆物質を含有する化合
物の気相混合物を供給装置４０を経て利用できる。 気体は、残りの供給管３０〜３８に関する流量制御弁を
単に活性化することによって残りの供給管を経て管２６
に導入される。 すべての気体流量制御弁を閉じて、酸素及び四塩化ケイ
素を含む第１気相混合物を管２６に導入して、チューブ
２０の内部に制御された速痕で流す。 次いで、熱源２３がチューブ２０をトラバースし、しか
も管が回転すると、管２０の内部は熱源２３によって加
熱される。チューブ内の蒸気混合物は、温度が蒸気を反
応させてチューブ２０の内面上に均質な組成及び均一厚
さの純多孔性ガラス５１０２スートの１層又はそれ以上
の被覆を沈積するに十分高い、移動加熱帯域を通過する
まで、この様式で熱を加える。チューブ２０の外面で高
温計により測定した反応温度は範囲１．３２５℃〜１，
７００℃内であり、好ましくは範囲１．３２５℃〜１．
４００℃内であり、スタートチューブ２０が変形する温
度より低い。 このスート被覆の厚さは、固結時のその圧縮比、繊維の
極限寸法及びプレフォーム引落比によって決まり、しか
もこれらの要因を知り、既知の方式で確率できる。 ヒドロキシルイオン（ＯＨ）が、５１０２に存在すると
疑われる場合、塩素（Ｃ１２）はチューブ２０の内部を
流すことができ、ヒドロキシルイオンを除いて、５ｈｏ
２スートを脱水する。 次いで、気体形のガラス変性ドープ剤、好ましくはフッ
素含有気体を不活性気体、好ましくはヘリウム（Ｈｅ）
の形の希釈剤と共にチューブに導大して、ＳｉＯ２の細
孔にこの第２混合物を充てんする。 次いで、Ｓｉｏ２被覆を固結させ、チューブ２０（７）
温度を範囲１，４５０℃〜１，５５０℃内に上昇するこ
とによって純Ｓ ｉ Ｏ２のものと異なる屈折率を有す
る固体ガラス層を形成する。このことはガラス変性剤に
よって一層高温又は一層低温のいずれかによって異なっ
てもよいが、いずれの場合もチューブ２０が確実に変形
しないように注意すべきである。このことは、チューブ
２０が熱帯域に対して移動する速度を用いて行うことが
できる。 この固結層が、前記に論じた本発明者らのＩｌｉ紺の例
のように、フッ素化低屈折率クラッド層である場合、コ
アには高屈折率の第２固結層が必要であり、このことは
この目的に必要な方法を繰り返すことによって作製でき
る。例のＩ！紺については、ドーピング及び固結工程の
間に一層少ないフッ素が使用される。 後に、その２種の屈折率層を有するチューブ２０を、更
に一端から対向端まで進む熱処理によって適当に中実化
できる。 中実化されたプレフォームが一端できたならば、繊維は
通常の方法で線引きされる。 １個のドーピングした被覆のみが必要である。 例えばこのドーピングした被覆がクラッドとして働くに
十分な品質のスター１〜チューブ自体と共にコアとして
働く場合、管は、このドーピングした被覆を固結させた
直後に中実化でき、しかも繊維を直ちにあるいは旋盤を
外れた場合に管を中実化しながら線引きできる。 いずれにしても、チューブが中実化する温度は約２．０
００℃である。 スタートチューブ直径は、任意の適当な直径及び肉厚の
ものであり１ｑ１しかも内径１６ｍｍ×外径２０ｍｍの
シリカチューブは満足であることが分った。１，３５０
℃におけるスート沈積速度０．５ｇ／ｍｉｎが得られ、
これは運転条件について純融解シリカと同じである。一
般に、沈積速度はドープ剤の添加によって大きい影響を
受けない。 この方法についての主な利点は、その一層低い作業温度
であり、従ってスート沈積及びドーピング工程の間にス
タートチューブの中実化及び変形の可能性を除き、なお
スタートチューブからのＯＨ拡散の著しい減少、スート
沈積の一層高効率、関連する形状寸法及び材料の質量の
故に、一層低い容積流量及び加熱速度、スタートチュー
ブ又は固結炉管に相当するもののフッ素エツチングのな
いこと及び、炉にはエツチングによって炉管を頻繁に取
り替えなければならないＯＶＤ法のような固結層の必要
なしに、全工程を旋盤上で実施できる故に製造の利点及
び容易さである。 本発明の範囲から逸脱することなく、前記の方法を変化
できることは当業者に明らかである。従って、前記の記
載に含まれるか、あるいは添付図面に示されたすべての
事項は、例示的なものであり、しかも限定的意味ではな
いと意図されるものである。
第１図は、本発明の方法から製造されたプレフオームか
ら生成できる繊維構造の断面図である。 第２図は、本発明の実施に適当な装置の正面図であり、
かつ 第３図は、方法の種々の工程を図示するフローチャート
である。 １０：繊Ｎ １２：］ア １４：クラツド層 １６：外層 ２ｏニスタートチユーブ ２２ニガラス旋盤２３：熱源
２４：火炎 ２６：供給管 ２８：排気出口３０．３２．
３４：回付供給装置 ３６、 ３８． ４０． ４２ ：１こ め
４４：供給管
ら生成できる繊維構造の断面図である。 第２図は、本発明の実施に適当な装置の正面図であり、
かつ 第３図は、方法の種々の工程を図示するフローチャート
である。 １０：繊Ｎ １２：］ア １４：クラツド層 １６：外層 ２ｏニスタートチユーブ ２２ニガラス旋盤２３：熱源
２４：火炎 ２６：供給管 ２８：排気出口３０．３２．
３４：回付供給装置 ３６、 ３８． ４０． ４２ ：１こ め
４４：供給管
Claims (11)
- （１）ガラスのスタートチューブに、ガラス形成材料を
含有する第１気体を導入し、次いで前記チューブの少な
くとも内部を加熱して、その内面上に多孔性ガラススー
トの被覆を沈積することによつて、ガラス該スタートチ
ューブの内面上に少なくとも１個の多孔性ガラススート
の被覆を形成し、次いで、 少なくとも前記のスート被覆を加熱して、前記スート被
覆を固体ガラス層に固結させることを特徴とする光学導
波路製造用の屈折率変化ドープ剤を含有するガラス層を
有するプレフオームの形成方法。 - （２）前記チューブに、前記スート被覆の屈折率を変化
し得るドープ剤を含有する第２気体を導入して、前記ガ
ラススートの細孔を充てんし、次いで、 少なくとも前記スート被覆を加熱して、前記スート被覆
を、前記ドープ剤によつて変化された屈折率を有する固
体ガラス層に固結させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項の方法。 - （３）前記形成工程が、前記スタートチューブの内側上
に未ドーピングガラススート被覆を与えることを特徴と
する特許請求の範囲第２項の方法。 - （４）前記形成工程が、前記出発管の実質的に全内面上
に多孔性スートを形成して前記ドープ剤含有気体から生
じる任意のガラス侵食試薬を保護することを特徴とする
特許請求の範囲第２項の方法。 - （５）スタートチューブをその縦軸について支持し、 前記チューブの内部に、酸素及びガラス形成前駆物質を
含有する少なくとも１種の化合物を含む第１蒸気混合物
を流し、 前記チューブを加熱して、前記チューブの内側の前記第
１蒸気混合物を、温度が前記第１蒸気混合物を反応させ
て前記管の内面上に均質な組成及び均一な厚さの多孔性
ガラススートの被覆を沈積するのに十分高い移動加熱帯
域を通過させ、前記チューブの内側に、少なくとも１種
のガラス変性ドープ剤を含む第２蒸気混合物を導入して
前記スートの細孔に前記第２混合物を充てんし、次いで 前記スートを固結させて、前記第２気体混合物を前記ス
ート細孔の内部のものと比較して正差圧に保ちながら前
記チューブを加熱することによつて前記ガラス変性ドー
プ剤の不存在のものと異なる屈折率を有する固体ガラス
層を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項の
方法。 - （６）前記加熱工程が、前記管を回転させながら、熱源
を前記チューブの外部に沿つて縦方向に移動することを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項の方法。 - （７）前記スート被覆を脱水して、前記加熱工程後のそ
の水分を減少させる工程を特徴とする特許請求の範囲第
５項の方法。 - （８）前記ガラス形成前駆物質が四塩化ケイ素（ＳｉＣ
ｌ＿４）であることを特徴とする特許請求の範囲第５項
の方法。 - （９）前記ガラス変性ドープ剤がフッ素であることを特
徴とする特許請求の範囲第５項の方法。 - （１０）前記スート被覆の沈積前に、前記管の内側に純
二酸化ケイ素（ＳｉＯ＿２）の層を形成する工程を特徴
とする特許請求の範囲第５項の方法。 - （１１）前記チューブを中実化する工程を特徴とする特
許請求の範囲第５項の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68579084A | 1984-12-24 | 1984-12-24 | |
| US685790 | 1984-12-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155226A true JPS61155226A (ja) | 1986-07-14 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29029185A Pending JPS61155226A (ja) | 1984-12-24 | 1985-12-23 | 光学導波路製造用プレフオームの形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0185975A1 (ja) |
| JP (1) | JPS61155226A (ja) |
| DE (1) | DE185975T1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2650584B1 (fr) * | 1989-08-02 | 1993-12-17 | Cie Generale D Electricite | Procede de fabrication d'une fibre optique a gaine dopee |
| KR100521958B1 (ko) * | 2002-09-18 | 2005-10-14 | 엘에스전선 주식회사 | 수정화학기상증착법에 있어서 이중토치를 이용한 광섬유모재의 제조 방법 및 장치 |
| US20040112089A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-17 | Digiovanni David J. | Manufacture of optical fibers using enhanced doping |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2538313C3 (de) * | 1975-08-28 | 1981-11-05 | Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zur Herstellung eines Vorproduktes für die Erzeugung eines optischen, selbstfokussierenden Lichtleiters |
| FR2428618A1 (fr) * | 1978-06-16 | 1980-01-11 | Telecommunications Sa | Procede de fabrication d'une ebauche en vue de la realisation d'un guide de lumiere et ebauche obtenue selon le procede |
-
1985
- 1985-12-03 EP EP85115304A patent/EP0185975A1/en not_active Withdrawn
- 1985-12-03 DE DE1985115304 patent/DE185975T1/de active Pending
- 1985-12-23 JP JP29029185A patent/JPS61155226A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE185975T1 (de) | 1986-10-16 |
| EP0185975A1 (en) | 1986-07-02 |
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