JPH046653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は光導波路フアイバの製造方法に関する
ものである。 過去10年間に光導波路フアイバは大幅に改良さ
れた。非常に低損失のフアイバは、きわめて純粋
な物質を生ずる化学蒸気沈積（CVD）法により
一般に形成されている。その方法では、一時的な
マンドレルの外表面上にガラス層を沈積させるこ
とにより、またはクラツド材料の少なくとも一部
分を後で構成することになるチユーブの内表面上
に沈積させることにより、あるいはそれらの方法
の組合せによつて光導波路用プリフオームが形成
されうる。次に、CVD法のこれら２つの実施例
について簡単に説明しよう。 内付け気相酸化法と呼ばれるCVD法の１つの
実施例では、反応物蒸気が酸化媒体と一緒に、円
筒状中空基体中を流動せしめられる。その基体と
その内部に入つている蒸気混合物は、その基体に
対して長手方向に移動する加熱源によつて加熱さ
れ、基体内に移動ホツト・ゾーンが形成される。
そのホツト・ゾーン内に生成される粒状材料の懸
濁が下流に移行し、そこでそれの少なくとも一部
分が基体の内表面上に休止し、そこで溶融されて
連続したガラス状の沈積物となる。最終的に得ら
れる光導波路フアイバのクラツドおよび／または
コア材料として用いられるのに適した層が沈積せ
しめられた後で、ガラス管の温度は、そのガラス
管をつぶすように全体的に上昇せしめられる。こ
のようにして得られた引抜き用素材が公知の方法
で引抜かれて、所望の直径を有する光導波路フア
イバが形成される。 CVD法の他の実施例では、反応物の蒸気が炎
内に導入され、そこで酸化されてガラス粒状物質
またはすすとなされ、そのすすがマンドレルに向
つて送られる。ガラスすすの被覆を形成するいわ
ゆる火炎加水分解法または外づけ気相酸化法につ
いては、米国特許第3737292号、第3823995号、第
3884550号、第3957474号および第4135901号に詳
細に記載されている。ステツプ・インデクス型光
導波路フアイバを形成するためには、第１の被覆
の外周面上に、その第１の被覆よりも屈折率の低
い第２の被覆が添着される。グラジエント・イン
デクス型フアイバを形成するためには、米国特許
第3823995号に教示されているようにそれぞれ漸
次的に屈折率が低くなる複数の被覆が出発部材に
添着される。グラジエント・インデクス型フアイ
バにはクラツド材料の被覆も設けられうる。マン
ドレル上にそれらの複数の被覆が形成されて後
に、マンドレルは一般に除去され、そしてその結
果得られた管状のプリフオームが融合緻密化用炉
内に徐々に挿入され、その場合、その炉の温度
は、ガラスすすの粒子を溶融させそれによつてす
すプリフオームを融合緻密化させて粒界の存在し
ない稠密なガラス物体とするのに十分なだけ高く
なされる。米国特許第3957474号に記載されてい
る外付け気相酸化法の１つの実施例では、出発ロ
ツドが最終的に得られるフアイバのコアを形成す
る。沈積されたクラツドすすはコア・ロツドの表
面上で融合緻密化される。このようにして得られ
る融合緻密化された素材が引抜かれて光導波路フ
アイバとなされる。 光導波路プリフオームを形成するCVD法は、
減衰の非常に小さい光導波路フアイバを得ること
ができるが、比較的高価である。内付け気相酸化
法によつて形成されうるプリフオームの寸法は比
較的制限される。円筒状中空基体チユーブの長さ
は、反応温度に加熱されるときに２個の分離した
チヤツク間に支持されうる長さに限定される。そ
の方法では、基体チユーブの直径も制限される。 プリフオームの寸法を大きくするかあるいはプ
リフオームを形成しつつそのプリフオームからフ
アイバを連続的に引抜くことによつてフアイバの
製作費は軽減されうる。これらの製作費軽減のた
めの手法はいずれも、フアイバの単位長当りのプ
リフオーム取扱いおよび処理工数を少なくする。 外付け気相酸化法も製作費を軽減するように容
易に修正されうる。初期の段階では、プリフオー
ムはそれの直径を大きくすることによつてより大
きいものとなされていた。それを実現するため
に、初期の段階では、すすプリフオームに沿つて
長手方向にバーナを移動させ、そのプリフオーム
にそれの半径を大きくする付加的な層を添着せし
めることが行なわれていた。その後に、１または
それ以上のバーナまたは他のすす沈積用ノズルを
出発部材に軸線を向けて配置する軸方向（axial）
手法が開発された。沈積されるすす層の厚さが大
きくなるにともなつて、出発部材はバーナから離
れる方向に移動する。軸方向気相酸化法について
は米国特許第3966446号、第4017288号、第
4135901号、第4224046号および第4231774号に記
載されている。 コアを軸方向気相酸化によつて形成し、クラツ
ド層を半径方向内方に向けられたガラスすす流に
よつてコア上に同時に沈積させるハイブリツド法
が米国特許第3957474号および第4062665号に記載
されている。コアは、形成されると、それを形成
したバーナまたはノズルから除去される。クラツ
ドは静止したバーナまたはノズルによつて沈積せ
しめられる。 気相酸化法によつて光導波路フアイバを形成す
る実質的に連続した方法が米国特許第4230472号、
英国特許出願第GB2023127A号および1980年６月
２日に出願された米国特許出願第155422号に記載
されている。 上記米国特許第4230472号によれば、実質的に
連続のコア部材が長手方向に往復移動せしめら
れ、その間に、そのコア部材に粒状物質の付着被
覆が同時に添着せしめられ、実質的に均一な厚さ
を有する連続しておりかつ実質的に均質な付着被
覆が形成される。そのようにして形成された複合
体がそれに添着されている付着被覆を焼結または
融合緻密化するために同時にまたは爾後に加熱さ
れ、それよつて中まで密な素材が形成され、その
素材はそれの材料の延伸温度に加熱され、そして
延伸されて断面積を減少せしめられ、実質的に連
続した光導波路が形成されうる。その場合、コア
部材は得られた光導波路のコアを形成し、融合緻
密化された被覆はクラツドを形成する。付着被覆
は中まで密な素材を形成するために焼結または融
合緻密化され、その後で別の作業で引抜かれるか
あるいは連続した作業の一部分として爾後に引抜
かれうる。あるいは、上記複合体を一回だけ加熱
して、焼結または融合緻密化工程の直後に光導波
路を引抜くようにしてもよい。 上記英国特許出願第GB2023127A号によれば、
裸のフアイバ・コアが加熱されたガラス・ロツド
から引抜かれる。ガラスの微粒子を蒸気沈積せし
めることによつてフアイバ・コア上にクラツドが
形成されるのであるが、その場合、ガラスの微粒
子は融合緻密化されたガラス被覆を形成するため
に後に加熱される。 上記米国特許出願第155422号には、光導波路プ
リフオームに適した物品を形成する実質的に連続
の方法が教示されている。そのプリフオームは、
出発部材またはベイトを準備し、その出発部材の
外表面に粒状材料を添着せしめてその上に被覆を
形成することによつて作成される。その被覆は長
手方向に往復移動せしめられ、その間に、その被
覆に付加的な粒状材料が同時に添着せしめられて
プリフオーム体を形成され、然る後、そのプリフ
オーム体が長手方向に往復移動せしめられる。プ
リフオームが長手方向に往復運動せしめられかつ
それの端部に付加的な粒状材料が添着せしめられ
るあいだに、出発部材がプリフオーム体から連続
的に除去され、そのプリフオーム体に長手方向の
穴が形成される。このようにして形成されたプリ
フオームは爾後加熱され、融合緻密化され、そし
て引抜かれて光導波路フアイバとなされうる。 上述したCVD法における沈積速度を決定する
場合の重要かつおそらく制限的な要因はすす粒子
がずい伴せしめられるガス流の温度に関係してい
る。この点については、「ジヤーナル・オブ・ア
プライド・フイジツクス」（Journal of Applied
Physics）第50巻、第９号、1979年９月、第5676
〜5681頁におけるピー・ジー・シムキンス他（P.
G.Simkins et al.）による「サーモホレシス：
ザ・マス・トランスフアー・メカニズム・イン・
モデイフアイド・ケミカル・ベイパ・デポジシヨ
ン」（Thermophoresis：The Mass Transfer
Mechanism in Modified Chemical Vapor
Deposition）と題する論文を参照されたい。サー
モホレシスはすす粒子をガス流の熱い部分から冷
たい部分に向つて駆動する。プリフオームの表面
は周囲のガス流よりも通常冷たいから、サーモホ
レシスの作用はすす粒子をプリフオームの表面に
向つて駆動する傾向がある。１つの表面が周囲の
ガス流とほぼ同じ程度に熱い場合には、温度勾配
は小さい。従つて、サーモホレシス効果は最小と
なり、かつ沈積速度は低くなる。しかしながら、
プリフオームの表面温度が低い場合には、大きい
熱勾配に基因するサーモホレシス効果により沈積
速度が比較的高くなる。 上述の従来技術では、バーナはプリフオーム上
の１つの位置に連続的に向けられている。従つ
て、プリフオームの表面が熱くなり、プリフオー
ムの表面とすすを含むガス流との間の小さい温度
勾配によつて沈積速度が制限される。 従つて、本発明は光導波路プリフオームを作成
するための気相酸化法の沈積効率を改善すること
を目的とするものである。 簡単に述べると、本発明の方法は次のようなも
のである。バーナのような手段がガラス粒状材料
の流れを円筒状コア部材の横方向表面に向けて送
り、その表面上に第１の被覆を形成せしめる。そ
のコア部材には回転運動が与えられるとともに、
バーナに関して１つの方向の長手方向運動が与え
られる。さらに、バーナにはコア部材の長さの一
部分に関しての振動運動が与えられる。コア部材
に対するバーナの長手方向運動と振動運動とが合
成された結果として、コア材料の一部分に粒状材
料が所定の厚さだけ堆積せしめるとともに、その
粒状材料の堆積は、上記所定の厚さから、コア材
料に関してのバーナの振動運動が生ずる領域にお
けるゼロの厚さまで緩慢なテーパを有することに
なる。コア部材に関してのバーナの振動運動によ
つて、バーナの一連の通過の間で、すすプリフオ
ームは冷却せしめられ、それにより増大せしめら
れたサーモホレシスにより沈積速度を上昇せしめ
うることになる。バーナとコア材料との間の連続
長手方向運動によつて、必要に応じて、比較的長
プリフオームを形成することができるかあるいは
フアイバを連続的に引抜きうるプリフオームを連
続的に作成することが可能となる。 以下図面を参照して本発明の実施例につき説明
しよう。 第１図では、シリカまたは他の高温耐火材料よ
りなるマンドレル１０がチヤツク１２に固着され
ており、そのチヤツク１２は矢印１４ａおよび１
４ｂで示されているように機構１４によつて回転
運動とそれの長手方向の軸線に沿つた往復直線運
動をなさしめられる。マンドレル１０は最初に火
炎加水分解バーナ１６のような軸方向すす沈積手
段の近傍に位置づけられ、端面をバーナから放出
される微細なすす粒子の通路内に配置せしめられ
る。プリフオームのコア部分２２を最終的に形成
する粒状材料の付着被覆がマンドレルの端面上に
最初に沈積せしめられる。粒状材料２０は光導波
路のコアを形成するのに適したものであれば任意
の材料でよいが、導波路のクラツドの屈折率より
も大きい屈折率を有していなければならない。手
段１６に成分を送るための手段は技術的に公知の
任意適当なものでよいが、この点については、米
国特許第3826560号、第4148621号および第
4173305号を参照されたい。 粒状材料がマンドレルの端面上に沈積せしめら
れ、そしてその沈積が続けられるにともなつて、
多孔質プリフオームのコア部分が大きくなる。こ
こで多孔質プリフオームというのは、ガラスまた
は沈積せしめられる材料の小さい粒子がそれら間
にある程度の空乏を有して互いに付着せしめられ
ている比較的多孔質の物体を意味する。端面２４
は粒状材料の沈積によつて連続的に新しく形成さ
れることになる。沈積手段１６は長手方向往復運
動に関する限り実際問題として静止しているか
ら、出発部材１０は端面２４上における粒状材料
の堆積速度に対応した速度で矢印１４ｂによつて
示されている方向に長手方向軸線に沿つて直線運
動をなさしめられ、端面２４が手段１６から比較
的一定の距離にあるようにすることが好ましい。
そのような一定距離を維持するためには、米国特
許第4062665号の第８図に示されているような手
段が使用されうる。 すす沈積手段１６はフラツトフエース・バー
ナ、リボン・バーナ、リング・バーナ等の任意の
すす沈積用バーナで構成されうるものであり、コ
ア部材に送られうる粒状材料の流れを与える。適
当なバーナの例としては、米国特許第3565345号
および第4165223号を参照されたい。すす沈積手
段１６はまた、レーザビームのような手段によつ
て加熱されてすす流を形成する反応物蒸気を放出
する米国特許第3957474号に記載されているよう
なノズルで構成されてもよい。すす沈積用バーナ
が好ましいから、以下においてはその種のすす沈
積手段について述べる。 本発明は、バーナを端面２４のまわりで回転さ
せることをも意図している。このようにバーナを
回転させることは、出発部材１２を回転させるこ
ととは別に、またはそれに代えて、あるいはそれ
との組合せとして行なわれうる。軸方向気相酸化
法によつて多孔質プリフオームのコア部分を形成
するための他の適当な手段が例えば米国特許第
39557474号、第3966446号、第4062665号、第
4017228号および第4224046号に開示されている。 得られるプリフオームのクラツド部分３０を最
終的に形成する粒状材料の付着被覆は、同様にバ
ーナ、ノズル等で構成されうるすす沈積手段３２
によつて沈積される。すす沈積手段３２はコア部
分２２のまわりに配置された複数のバーナによつ
て構成されうるものであり、それらのバーナはプ
リフオームの軸線のまわりで回転しうる。好まし
い実施例では、バーナ１６および３２はプリフオ
ームの軸線のまわりで回転せず、プリフオーム
が、形成されるにともなつて矢印１４ａの方向に
回転する。粒状材料３４は光導波路フアイバのク
ラツドとして適したものであれば任意の材料でよ
いが、光学的純度とコア材料の屈折率に比して低
い屈折率を特徴とする。 本発明によれば、バーナ３２がプリフオームの
長手方向軸線に沿つて前後に移動する。バーナ３
２のこの振動運動は、引抜主機構１４による矢印
１４ｂの方向におけるマンドレル１０の運動によ
つて生ぜしめられるプリフオームに対するそのバ
ーナの一定の相対運動に重畳せしめられる。その
結果として、クラツド沈積の初期に円錐状領域３
６が形成されるとともに、バーナ３２がクラツド
すすを沈積させているクラツド３０の部分に円錐
状領域３８が形成される。バーナ３２の振動運動
が行なわれない場合には、コア部分２２とクラツ
ド部分３０の外表面との間のテーパをつけられた
領域の長手方向の長さはバーナによつて生ぜしめ
られるすす流の幅により決定される。 コア部分２２に沿つたバーナ３２の長手方向の
振動によつて、すす沈積速度が増大せしめられ
る。前述のように、サーモホレシス力がバーナに
より放出される熱いガスからのすす粒子を冷たい
プリフオームの表面に向けて駆動する。もし従来
技術におけるごとくバーナ３２が静止していると
すると、すす流は、すすが沈積せしめられたばか
りのプリフオームの比較的熱い領域に連続的に送
られることになる。そのような状態では、バーナ
から放出されるすすは、それが送られるプリフオ
ームの領域に強く引きつけられないことになる。
従つて、放出されたすすの多くがそれの意図され
た通路から逸脱し、プリフオーム上に沈積しなく
なつてしまう。しかしながら、本発明では、バー
ナ３２はプリフオームの軸線に沿つて前後に振動
するから、バーナから放出されたすす粒子はプリ
フオームの比較的冷たい部分に向けて送られる。
従つて、すす粒子に作用するサーモホレシス力が
大きくなり、沈積効率が上昇する。 第２図に示されているように、本発明の装置に
は粒状材料の他の層４５を形成するための付加的
なバーナ４４が設けられうる。この図では、第１
図のものと同様の要素は同一符号にダツシをつけ
て示されている。プリフオームの軸線に長手方向
に沿つたバーナ４４の振動運動により、円錐状に
テーパをつけられた領域４６が形成される。バー
ナ４４はすす３４′と同じかまたはそれとは異な
る組成を有するすす４８を沈積してもよい。 第２図に示されている反応物送り装置は、米国
特許第4173305号に開示されている。SiCl₄の供給
源４９は計量ポンプ５０により混合手段５１に連
結される。GeCl₄の供給源５２は計量ポンプ５３
により混合手段５１に連結される。混合手段の詳
細については、米国特許第4173305号を参照され
たい。ポンプ５０および５３を流れる反応物の量
は流れ制御器５４によつて制御される。混合手段
５１には質量流れ制御器５５を通じて酸素が供給
される。 比較的小径のコア部分を有する単一モード光導
波路用プリフオームを形成するためには、バーナ
３２′および４４がともに例えば純粋なSiO₂より
なるクラツドすすの層を沈積せしめるのに対し
て、バーナ１６はGeO₂をドープされたSiO₂より
なるコアを形成しうる。 上述の単一モード・フアイバ用プリフオームに
比較してコア部分が比較的大きい直径を有するス
テツプ・インデクス型フアイバのためのプリフオ
ームを形成するためには、バーナ１６′および３
２′は同じ組成を有するコアガラスすすを沈積す
ることができ、バーナ４４はクラツドすすの被覆
を生ぜしめうる。 グラジエント・インデクス型フアイバ用プリフ
オームを形成するためには、バーナ３２′に供給
される反応物蒸気の組成はそのバーナの位置に依
存して変化せしめられうる。バーナ３２′を流れ
制御器５４に連結している破線５６は、その制御
器５４にバーナ３２′の位置を示す信号が与えら
れることを示している。この実施例では、バーナ
１６′はプリフオームのコアの中心部分を形成す
るすす２０′を生ずる。すす２０′は例えばGeO₂
のような１またはそれ以上のドーパント酸化物を
ドープされたSiO₂よりなるものでありうる。バ
ーナ３２′はプリフオームのコアの残部を形成す
る。従つて、そのバーナ３２′は、それの振動運
動の位置Ａに到達したときに最大量のドーパント
酸化物を含むすすの流れを発生し、バーナ３２′
が位置Ｂに到達したときには、すすに含まれるド
ーパント酸化物の量は少なくなる。このことは、
例えば計量ポンプ５０にSiCl₄の一定流を維持し、
第３図のグラフで示されている態様でバーナの位
置に従つて計量ポンプ５３を通るGeCl₄の流れを
変化せしめることによつて実現されうる。すす３
４′の最大ドーパント濃度はすす２０′のそれより
も若干低くなされなければならない。 第４図の実施例では、バーナ６０によりマンド
レル５９上にすすの被覆５８が沈積せしめられ、
かつバーナ６２によりその被覆５８の表面上に被
覆６１が沈積せしめられる。技術的に公知のごと
く、マンドレル５９は沈積せしめられる材料と両
立しうる膨張係数を有するガラス、セラミツク等
のような材料で形成されうる。マンドレル５９は
チヤツク６４によつて矢印６３ａおよび６３ｂで
示されているように回転運動と直線運動をなさし
められる。バーナ６０は位置ＡおよびＢ間で振動
し、バーナ６２は位置ＣおよびＤ間で振動する。
多孔質プリフオームの融合緻密化に先立つてその
プリフオームから除去されるべき場合には、米国
特許第4233052号に教示されているように、マン
ドレルの表面には、その上にガラスすすが沈積せ
しめられるのに先立つて、炭素すすの層が被覆さ
れうる。 マンドレル５９は光導波路フアイバのコア部分
として使用するのに適した屈折率を有する高純度
ガラスのロツドで形成されうる。例えば、そのロ
ツドはグレーデツド・インデクスまたは一定の屈
折率を有しうる。このような実施例では、コアガ
ラスよりも低い屈折率を有するクラツドガラスす
すの１またはそれ以上の層がコアガラスロツド上
に沈積せしめられ、然る後、そのロツド上で融合
緻密化されて、光導波路フアイバを引抜くのに適
した中まで密なガラス引抜き素材を形成するよう
になしうる。 上述の方法に従つて作成されたプリフオームが
適当な長さに達して後に、それらのプリフオーム
は沈積装置から除去されそして融合緻密化用炉に
運ばれ、その炉内でガラスすす粒子を融合緻密化
させて中まで密なガラス光導波路引抜き素材を形
成するのに十分なだけ高い温度に加熱される。し
かしながら、光導波路フアイバを連続的に作成す
る方法の場合には、第５図に示されているものの
ような装置が用いられうる。この装置は米国特許
第4230472号および1980年６月２日に出願された
米国特許出願第4230472号に教示されているもの
と類似している。すすプリフオーム６７は手段６
８によつて支持されかつ回転せしめられるととも
に、リール７０によつて矢印６９の方向に長手方
向に直線移動せしめられる。手段６８は、例えば
プリフオーム６７を包囲しておりかつそのプリフ
オームを支持し、回転させかつ直線移動させるよ
うに取付けられた複数のローラで構成されうる。
このような支持ローラ手段は公知である。ヒータ
７１は多孔質プリフオームを融合緻密化して中ま
で密なガラスロツド７２とするのに十分な温度に
加熱する。融合緻密化されたロツドは、前述した
手段６８と同様の手段７３によつて支持されかつ
回転せしめられる。融合緻密化されたロツド７２
はヒータ７４間を通過し、そこでそれの材料の引
抜き（延伸）温度に加熱され、そして延伸されて
光導波路フアイバ７５となされ、そのフアイバが
リール７０上に巻きつけられる。本発明に従つて
形成されるプリフオームは同時に延伸せしめられ
てフアイバとなされうる。 本発明の方法および装置によつて実現された沈
積速度の改善を示すために、次の実験が行なわれ
た。円筒状マンドレルが旋盤に水平状態で支持さ
れた。米国特許第4165223号に開示されている型
式の単一のバーナが用いられた。内側シールドお
よび外側シールド酸素流速はそれぞれ3.5slmおよ
び10.0slmであつた。使用された唯一の反応物で
あるSiCl₄が米国特許第3826560号に開示されてい
る型式の溜め内で37℃に維持された。1.75slmの
流速で流れる酸素が液体SiCl₄中で泡だてられ、
かつ同じく1.75slmの流速で流れる酸素とSiCl₄蒸
気との混合物がバーナに供給された。バーナ・フ
エースはマンドレルの中心から約120mmの距離に
維持された。１つの組の実験では、シリカすすが
固定バーナによつてマンドレル上に沈積せしめら
れた。他の組の実験では、他のすべての条件を同
じくして、バーナを各マンドレルの25センチメー
トルの長さに沿つて1.75cm／秒の速度で前後に往
復運動させることによつてマンドレル上にシリカ
すすが沈積せしめられた。これら両方の組の実験
において、すすは10分間沈積せしめられた。直径
51ミリメートルのホウケイ酸チユーブと直径19ミ
リメートルの石英チユーブとの２つの異なる型式
のマンドレルが用いられた。この二種類の寸法の
マンドレルに対して種々の回転速度が用いられ
た。すす沈積工程の前後に、マンドレルはメトラ
ー・オープン・パンはかりで重さを測定された。 51ミリメートル・チユーブを使用した場合に
は、燃料ガス（CH₄）と酸素がそれぞれ11.0slm
および11.2slmの速度でバーナに流された。チユ
ーブは、それらの表面を定常温度にするために、
その上にシリカすすを沈積せしめる前に、バーナ
によつて３分間予備加熱された。これらの実験の
結果は下記の第１表に示されている。

【表】 19ミリメートル・ベイト・チユーブを用いた場
合には、そのチユーブの質量が小さいから、予備
加熱はわずかに１分間だけ行なわれた。また、バ
ーナに対する燃料ガスと酸素の流量は炎温度を低
下させるために第２表に示されている値に従つて
減少せしめられた。マンドレルの任意の回転速度
に対して、バーナを移動させて実験を行なつた場
合と固定して行なつた場合との双方につき、燃料
ガスと酸素の流量は同じであつた。 第２表 燃料−酸素流量（slm）−19mmチユーブ マンドレル回転速度 （RPM） CH₄ O₂ 230 9.1 8.5 130 9.1 8.5 11 7.6 7.0 直径19ミリメートルのチユーブを用いた実験の
結果は第３表に示されている。

【表】 固定バーナの場合に比して移動バーナを用いる
ことによつて得られた改善がパーセントで第１表
および第３表に示されている。マンドレル回転速
度が比較的低いときに最大の改善が得られた。従
つて、本発明の方法および装置で用いられる１個
または複数個の移動バーナによつて層を沈積せし
める場合にはマンドレルの回転速度は10RPMと
50RPMとの間の範囲にあることが好ましい。 本発明に従つてステツプインデクス型フアイバ
を作成する方法の特定の実施例は次の通りであ
る。第６図および第７図を参照すると、マンドレ
ル７９を垂直位置に支持するためのチヤツク７８
が示されている。このチヤツク７８は引抜き機構
に連結されており、その引抜き機構はそれぞれ矢
印８０ａおよび８０ｂで示されているようにマン
ドレル７９の回転と垂直上方への直線運動とを同
時に生ぜしめる。第６図はプリフオーム８１の初
期部分の形成を断面図で示しており、第７図は外
側クラツド表面８２がそれの最終的な直径に達す
るのに十分な大きさのプリフオームの形成を断面
図で示している。 反応物給送装置とすす沈積装置が第７図に示さ
れている。SiCl₄の入つた加圧された溜め８３は
ヒータ８４により40℃の温度に維持される。
GeCl₄の入つた加圧された溜め８５ヒータ８６に
より45℃の温度に維持される。調整弁８７および
８８は、溜め８３および８５内の圧力が
1000Torrとなるようにそれらの溜めに対する酸
素の流れを調整する。 バーナ８９，９０，９１，９２および９３は前
記米国特許第4165223号に示されている種類の火
炎加水分解型バーナである。バーナ８９および９
０は両方ともすすプリフオームのコア部分９４の
下方約125ミリメートルのところに配置される。
バーナ９１は、それが点Ａに位置づけられる場合
には、コア部分９４の横方向面から約145ミリメ
ートルのところにある。バーナ９２および９３は
外側クラツド表面８２から約125ミリメートルの
ところに位置づけられる。補助バーナ９６はコア
部分９４の端部に位置づけられ、補助バーナ９７
および９８はクラツドの円錐面９９がコア部分９
４に遭遇する領域内に位置づけられる。バーナ８
９および９０はコア部分９４を形成するすす８
９′および９０′を放出し、バーナ９１はプリフオ
ーム８１のクラツド部分を形成するすす９１′を
放出する。バーナ９２および９３は、火炎加水分
解型バーナであるが、クラツドすすを硬化するた
めの補助加熱バーナとして用いられたにすぎな
い。補助バーナ９６，９７および９８もすすを硬
化する目的で用いられている。直径の最も小さい
円錐面９９の領域上に沈積するすす粒子８９′お
よび９０′の部分は、それらの粒子の結合が非常
に緩いから通常「ソフト」（soft）になる傾向が
ある。もしその状態に放置されれば、得られるプ
リフオームは、融合緻密化工程時に割れ（クラツ
ク）を生ずることになりうるソフトなすすの環状
の領域を有することになるであろう。バーナ９
６，９７および９８は主としてそのようなソフト
なすす粒子を互いに強力に付着せしめて上述の問
題を解決する目的のために用いられる。 溜め８３および８５に流入する酸素はそれらの
中に入れられている液体反応物を泡だててそれら
の液体反応物のうちの既知の部分をその酸素にず
い伴せしめる。弁１００，１０１および１０２は
それぞれバーナ９１，９０および８９に流れる酸
素−SiCl₄蒸気混合物の量を制御する。弁１０３
および１０４はそれぞれバーナ９０および８９に
送られる酸素−GeCl₄蒸気混合物の量を制御す
る。それらの種々のバーナに対する流量が第４表
にリツトル／分で示されている。

【表】 マンドレル７９は19ミリメートルの外径を有す
る長さ1.2メートルの石英チユーブであつた。コ
アすすが沈積せしめられるべきチユーブの端部は
火炎加工されて丸くて閉塞した形状となされた。
マンドレル７９の丸くなされた端部は、定常状態
時には、コア部分９４の丸くなされた端部とほぼ
同じ形状を有していなければならない。５時間の
全沈積工程の後における完成したプリフオーム８
１の長さは500ミリメートルであつた。すす沈積
工程時には、位置ＡおよびＢ間の振動バーナ９１
の平均速度は250ミリメートル／分であつた。バ
ーナ９１の全移動距離は190ミリメートルであつ
た。補助バーナ９２および９３はそれらを位置Ｂ
およびＣ間において200ミリメートル／分の平均
速度で振動させる共通のプラツトフオーム上に取
付けられた。 プリフオーム８１は、ヘリウムが内部を10リツ
トル／分の流量で流動している約1550℃の温度の
炉内で融合緻密化された。その炉内へのプリフオ
ームの送り速度は約380ミリメートル／時であつ
た。融合緻密化された引抜き用素材は従来のフア
イバ引抜き用炉内に装着され、その炉内で端部を
それの材料の引抜き（延伸）温度に加熱された。
そのようにして得られたフアイバの直径は約
125μｍであり、コア直径は約50μｍであつた。リ
ール３個分のフアイバが引抜かれ、その場合各リ
ールに巻取られたフアイバは約1000メートルであ
つた。１つのリールのフアイバは850ナノメート
ルで2.90dB／Kmの減衰を呈しかつ1060ナノメー
トルで1.54dB／Kmの減衰を呈した。第２のリー
ルのフアイバは850ナノメートルで3.30dB／Kmの
減衰を呈しかつ1060ナノメートルで1.92dB／Km
の減衰を呈した。第３のリールのフアイバは850
ナノメートルで5.57bB／Kmの減衰を呈し、かつ
1060ナノメートルで3.98dB／Kmの減衰を呈した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置を
示す概略図、第２図は本発明による装置の他の実
施例を示す図、第３図はドーパントの流量をバー
ナ位置の関数として示すグラフ、第４図は本発明
による装置のさらに他の実施例を示す図、第５図
は連続フアイバ引抜き法を示す図、第６図はプリ
フオーム形成の初期の段階を示すマンドレルとプ
リフオームの断面図、第７図は光導波路用プリフ
オームの形成に用いられる本発明による装置を示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細長い円筒状コア部材２２，５９，７９を準
   備し、ガラス粒状材料の第１の流れ３４，３４′，
   ９１′を前記コア部材２２，５９，７９の横方向
   表面に向けて送つて所定の厚さの第１の被覆を形
   成するように堆積する複数の粒状ガラス層を沈積
   させ、前記粒状材料の流れに対して前記コア部材
   を回転させ、前記コア部材と前記粒状材料の流れ
   の、互いに対して１つの方向における、相対的な
   長手方向運動を生じさせることよりなる多孔質ガ
   ラスプリフオームの作成方法において、前記コア
   部材と前記粒状材料の流れの、互いに対して１つ
   の方向における、相対的な長手方向運動と同時
   に、前記粒状材料の流れを前記コア部材の長さの
   一部分に対して連続的に往復運動させ、それによ
   り前記沈積される層が円錐状となり、前記層が前
   記流れの往復運動の領域内に堆積し、前記所定の
   厚さからゼロの厚さまでテーパする厚さの被覆を
   形成するようにすることを特徴とする多孔質ガラ
   スプリフオームの作成方法。 ２ 前記細長い円筒状コア部材２２，７９を準備
   する工程が、少なくとも１つの端面２４，２４′
   を有する長手方向の出発部材２２，７９を準備
   し、前記端面にガラス粒状材料の付着性被覆２
   ０，２０′，８９′，９０′を添着させかつ前記コ
   ア部材を形成するために前記粒状材料の付着性被
   覆を連続的に添着させながら前記出発部材を長手
   方向に往復運動させることよりなり、前記コア部
   材を形成するために付着性被覆を添着させる工程
   が前記第１の流れを前記コア部材に向けて送る工
   程と同時に生ずる特許請求の範囲第１項の方法。 ３ 前記コア部材２２，７９の屈折率が前記第１
   の被覆の屈折率より大きい特許請求の範囲第２項
   の方法。 ４ 前記第１の被覆の横方向表面に向けてガラス
   粒状材料の第２の流れ４８を送つて、屈折率が前
   記コア部材および前記第１の被覆の屈折率より低
   いガラス粒状材料の第２の付着性被覆を堆積させ
   ることをさらに含む特許請求の範囲第２項の方
   法。 ５ ガラス粒状材料の第１の流れ３４，３４′，
   ９１′を送る工程が、屈折率を変化させるための
   少なくとも１つのドーパント酸化物を含有したガ
   ラス粒状材料を沈積させ、この場合、前記ドーパ
   ント酸化物の濃度は、前記粒状材料の第１の流れ
   がそれの往復運動の１つの極端位置にあるときは
   最大となり、前記粒状材料の第１の流れがそれの
   往復運動の反対側の極端位置にあるときに最小と
   なるようにすることよりなる特許請求の範囲第３
   または４項の方法。 ６ プリフオーム６７を高温炉７１内に連続的に
   送り込み、それによつて中まで密なブランク７２
   を形成し、このようにして形成された構造物をそ
   れの材料の延伸温度までさらに加熱し、そして実
   質的に連続の光導波路フアイバを形成するために
   前記構造物を延伸してそれの断面積を減少させる
   工程をさらに含む特許請求の範囲第３、４または
   ５項の方法。 ７ 前記細長い円筒状コア部材を準備する工程
   は、屈折率が前記第１の被覆より大きい高純度の
   細長いロツド５９を準備することよりなる特許請
   求の範囲第１項の方法。 ８ 前記細長い円筒状コア部材を準備する工程
   が、一時的なマンドレルを準備することよりな
   り、前記方法は前記第１の被覆５８の表面上に、
   その第１の被覆より屈折率が小さいガラス粒状材
   料の第２の付着性被覆を沈積させ、その後で、多
   孔質プリフオームを形成するために前記一時的な
   マンドレルを除去する工程をさらに含む特許請求
   の範囲第１項の方法。 ９ 前記ガラス粒状材料の第１の流れを沈積させ
   る工程が、屈折率を変化させるための少なくとも
   １つのトーパント酸化物を含有したガラス粒状材
   料を沈積させ、この場合、前記ドーパント酸化物
   の濃度は、前記粒状材料の第１の流れがそれの往
   復運動の１つの極端位置にあるときに最大とな
   り、前記粒状材料の第１の流れがそれの往復運動
   の反対側の極端位置にあるときに最小となるよう
   にすることよりなる特許請求の範囲第８項の方
   法。 １０ 前記多孔質プリフオームを焼結または融合
   緻密化させて中まで密なブランクを形成するため
   に前記多孔質プリフオームを加熱し、前記構造物
   をそれの材料の延伸温度までさらに加熱し、そし
   てその加熱された構造物をそれの断面積を減少さ
   せて実質的に連続した光導波路フアイバを形成す
   るために延伸する工程をさらに含む特許請求の範
   囲第８または９項の方法。 １１ 前記ガラス粒状材料の第１の流れを送る工
   程は、屈折率を変化させるための少なくとも１つ
   のドーパント酸化物を含有したガラス粒状材料を
   沈積させ、この場合、前記１つのドーパント酸化
   物の濃度を、前記流れの往復運動の通路に沿つた
   位置の関数とすることよりなる特許請求の範囲第
   １項の方法。 １２ 前記相対的な長手方向運動が前記コア部材
   を長手方向に移動することによつて行なわれる特
   許請求の範囲第１〜１１項のうちの１つに記載さ
   れた方法。 １３ 細長い円筒状コア部材２２，５９，７９を
   支持するための手段１２，６４，７８と、ガラス
   粒状材料の第１の流れ１２，３４′，９１′を前記
   コア部材の横方向表面に向けて送つてその上に第
   １の被覆を堆積させる手段３２，３２′，６２，
   ９１と、前記粒状材料を生成する手段に対して前
   記コア部材を回転させる手段１２，６４，７８
   と、前記コア部材２２，５９，７９と前記粒状材
   料生成手段３２，３２′，６２，９１を互に対し
   て１つの方向における相対的な長手方向に移動さ
   せる手段を具備した多孔質ガラスプリフオームの
   作成装置において、前記粒状材料を方向づける手
   段を前記コア部材の長さの一部分に対して往復運
   動させるための手段を具備することを特徴とする
   多孔質ガラスプリフオームの作成装置。 １４ 前記円筒状コア部材を多孔質ガラス物品と
   して連続的に形成するための手段１６，１６′，
   ８９，９０が設けられている特許請求の範囲第１
   ３項の装置。 １５ 前記第１の被覆の横方向面上にガラス粒状
   材料の第２の付着性被覆を堆積させるためにその
   横方向面に向つてガラス粒状材料の第２の流れを
   送る手段をさらに具備している特許請求の範囲第
   １３または１４項の装置。