JPH0686303B2 - 光導波路用ファイバーが引き伸ばされる予備成形管を直線化および形成する方法 - Google Patents

光導波路用ファイバーが引き伸ばされる予備成形管を直線化および形成する方法

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JPH0686303B2
JPH0686303B2 JP58502308A JP50230883A JPH0686303B2 JP H0686303 B2 JPH0686303 B2 JP H0686303B2 JP 58502308 A JP58502308 A JP 58502308A JP 50230883 A JP50230883 A JP 50230883A JP H0686303 B2 JPH0686303 B2 JP H0686303B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は細長いガラス基体の直線化及び形成および直径
の制御を行う方法と装置とに関する。特に，本発明は光
導波路用フアイバーが引き伸ばされる予備成形体をフア
イバーの両端の間に伸びている軸に沿つて実質的に直線
にし，かつ実質的に一定の外径を有するようにする方法
と装置とに関するものである。
発明の背景 通信において使用される光導波路用フアイバーを生産す
る幾つかの相異なつた技術がある。このような技術の一
つは一般に円形断面積を有するガラス基体管を通つて反
応物質と酸素の定常的に移動する流れを注入する工程を
含んでいる。この管は例えば二酸化ケイ素よりなり，ま
た反応物質はシリコンテトラクロライド（silicon tetr
achloride）よりなるようにすることができる。又酸素
流は完成された光導波路用フアイバーに適切な或いは所
望の屈折率を生ずるべくドーパントを運ぶ。基体ガラス
は管の外側を横切る移動高温帯域（moving hot zone）
の内での反応温度にまで加熱され，その結果生じる反応
により，管の内部壁上の連続層に二酸化ケイ素と溶融し
たドーパントとを生ずる。その結果成形された管は予備
成形管と称される。
ガラス基体管を加熱して堆積に利用するトーチ組立体
は、同一発明者の米国特許第4,231,777号において開示
されている。回転可能に支持されたガラス基体管開口を
放射状に配列させた複数のノズルはキヤリツジ上に取付
けられ、かつ加熱されるべき管から予め設定された距離
だけ離間しているハウジングのアーチ（弓）形表面に対
して開口している。最初に、管の一端は旋盤の主軸台に
支持され、他端は心押し台に支持された排気管に溶接さ
れている。可燃性ガスは管がその長手方向の軸のまわり
に回転可能に回り、またトーチ組立体がそれに沿つて移
動され高温帯域（hot zone）を生ずるのでノズルを通つ
て管の方向に向けられる。温度プロフイールは管の表面
上に沿つて移動する高温帯域を横断して生ずるものであ
り、したがつて管の内側では所望の反応と堆積を行うの
に十分なピーク値を有している。また「ウエスタン・エ
レクトリツク・エンジニア」誌の1980年冬季号の39ペー
ジに始まるエフ・ピー・パルタス氏とエム・エー・セイ
フアイ氏（F.P.Partus and M.A.Saifi）の論文「光導波
路用予備成形体の製造」を再び参照されたい。
堆積（deposition）モードの間、トーチキヤリツジは、
ドーパントがガラス管内に移動される旋盤の主軸台から
気体の排気される心押し台までゆつくりと移動する。主
軸台から心押し台までの各通路の端において、トーチキ
ヤリツジは別のサイクルを開始するため主軸台へ迅速に
戻る。ハウジングと、管に少くとも隣接しているノズル
の端部とは、例えば酸化又は還元によつて、ハウジング
と通路を形成する材料の分解（degradation）を実質的
に阻止するに十分な程度にまで冷却される。この技術の
一実施例において、高周波プラズマは、あるプロセス、
即ち反応と堆積（例えば米国特許4,331,462号参照のこ
と）を増大するべく管内に形成される。
堆積モードに続いて予備成形管を予備成形体（prefor
m）と呼ばれる棒状要素につぶし変形（collapse）する
べくコラプス（collapse）モードが使用される。これが
光導波路用フアイバーがそこから引き伸ばされる予備成
形体である。ウエスターン・エレクトリツク・エンジニ
ア誌の上文に同一記載の1980年冬季号の49ページから始
まるデイ・エツチ・スミスガル氏とデイ・エル・マイヤ
ース氏（D.H.Smithgall and D.L.Myers）の「光導波路
用フアイバーの延伸法」なる論文を参照されたい。
上記説明した技術により製造される予備成形体には尚改
良の必要がある。堆積中管が卵形になつたり、或は湾曲
（bow）や片寄り（offset）をおこすことは稀なことで
はない。堆積中において生じ得るたるみ（sag）もしく
は片寄りと固有の管の卵形化とはコラプス（collapse）
中に一層大きくなるものである。トーチキヤリツジが移
動され管が一層ゆつくりと回転される時、コラプスに予
備成形管の温度が堆積中よりも高くなるのでこのことが
おこり得るのである。非直線状の予備成形体は製作仕様
に適合し得ないし、不合格とされるか或はそこから引き
伸ばされるフアイバーの量を制限する可能性がある。引
き伸される湾曲した予備成形体は一定の操作員の監視が
必要であり、また引き伸し操作中予備成形体の加熱炉に
対し予備成形体の心合わせをする装置の調整を必要とす
る。プラズマ技術においては、基体管の直径を制御する
ことはプラズマの「火の球（fire ball）」ための管内
側の適切なクリアランスを得るために特に重要である。
予備成形管の製造プロセスにおける他の技術が上記傾向
を助長したるませたり又は片寄りを大きくする。例えば
各戻り通過の間に、トーチ内の酸素が脱漏して、水素ガ
スだけが燃焼されたり。次の堆積用のための通過開始に
先立つてキヤリツジ端部において酸素ガスが突然に押寄
せきたりする。適当な遅延時間の後にキヤリツジはその
次の堆積のための通過を開始する。各堆積のための通過
の間、高温計はガラス管の表面温度を検知する。酸素の
突然のサージによりガラスの初期表面温度を適当な反応
に必要な温度より高くすることがある。そしてこれは高
温計により検知され、高温計はガス流量制御器に対しト
ーチへのガス流量を自動的に減少するようにする。高温
計とガス流量制御器とは過剰温度に対して反応するけれ
ども、局部的な過剰加熱はその端部においてのみ支持さ
れている管のたるみの生じる可能性を増加させる。もし
たるみが生じ又は片寄りが大きくなると、堆積が断続す
るにつれ、および管がコラプス変形されるにつれその過
酷さは一層悪化し得るものである。
管の主軸台端部で大きくなる片寄りは、もしそれらが十
分大きいものであればガス流量制御器の振動を引きおこ
すことになる。回転中、片寄りは管の一部分を、管の他
の部分よりもトーチに近ずける。その結果として、フイ
ードバツクループを介してガス流量制御器に接続されて
いる高温計は、迅速に連動して振動する表面温度値を検
出し、この温度値はガス流量制御器が、多かれ少かれガ
スのトーチへの流れを許容する位置の間で振動をおこす
ものである。このことにより、トーチと高温計とが、実
質的に直線である管の一部分に到達するまで許容できな
い堆積を生じる。
基体管が、旋盤の心押し台のチヤツクに保持される排気
管に溶接されていることが想起される。この溶接部にお
いて、基体管と排気管のいずれかもしくは両方が旋盤の
チヤツクの間で長手軸に対し偏心しているようであれ
ば、たるみ或は片寄りは主軸台端部で管に与えられる。
このことの発生する原因は、先に述べた遅延、局部的な
加熱および別の通過開始に先立つて主軸台に隣接する軟
化されるガラス帯域へのクランク回転運動の長手方向の
移動に基因するものである。
もう一つの問題はその長さに沿つた予備成形管の断面形
状に関するものである。しばしば、基体管の外径が一定
でないことがある。その上、管の断面が円形でなくて卵
形になることもある。堆積モードの前にこれらの問題点
を補正することが最も望ましいことである。逆にいえ
ば、例えば緩勾配のテーパ付予備成形管を得るように管
を予め設定された方法で形状形成し得ることもまた望ま
しいことと考えられる。
必要なことであつて、従来技術により提供されていない
ことは、ガラス管を加熱してその長さに沿つて予め設定
された断面の形状を有する実質的に直線の予備成形体を
提供する方法と装置とである。ここで求められている方
法と装置は、卵形管及びチユーブに沿つて直径が変化し
ている円形断面を有する管を直線化することができるも
のでなければならない。またガラス管を直線化するため
に求められる方法と装置とは、他の欠点が管内に導入さ
れないようでなければならず、また現在使用のトーチと
一体化できるものでなければならない。
発明の要約 上述の問題点は本発明の方法と装置により解消されるも
のである。光導波路用フアイバーが引き伸ばされる細長
いガラス基体を形成する方法はその端部で回転のための
基体を支持する工程を含んでいる。その支持された端部
を旋回することにより基体の回転中基体の長さの夫々の
連続的部分は、加熱帯域（heat zone）と基体間に連続
的な相対運動を惹き起こすことにより、ある温度プロフ
イールを有する加熱帯域に曝される。基体は回転される
につれ、基体は実質的に直線である中央の長手軸を有
し、かつ加熱帯域に対し曝されている間連続的部分に対
し再生できるようにかつ加熱帯域に対し固定された関係
形状にあるように力を印加することにより長さに沿つて
予め設定された形成を有するようになされている。
光導波路用フアイバーが引き伸される予備成形管の製造
において、一般に円形断面を有する基体管はその端部に
おいて回転可能に支持される。基体管は回転可能に旋回
され、ドープされた反応物質が予め設定されたプロフイ
ールを形成するように管内において堆積されている間、
初期温度にまで加熱される。堆積中に、管の温度は通過
の数が増加するにつれて初期温度から減少される。そこ
で、管の外部表面は、管に沿つて移動される加熱帯域に
より初期温度よりも高い範囲内の温度にまで加熱され
る。加熱帯域に対し予め設定された位置において、管の
連続的部分は、各連続的部分で接触装置（contact devi
ce）により係合され、この接触装置は管の支持された端
部の間に伸びている軸の回りに実質的に同心円状に堆積
させる。好適な実施例においては物品は冷却された表面
を有するローラにより係合される。
円形断面を有する細長いガラス予備成形管を直線化する
ための装置において、予備成形管の端部の間で長手軸の
回りに回転するために予備成形管の端部を保持する設備
が設けられている。この装置は予備成形管を加熱するト
ーチを包み、かつ予備成形管に対し可燃性ガスの流れを
向ける手段を含んでいる。トーチにより生ずる加熱帯域
と予備成形管との間に相対運動を生じさせ、予備成形管
が回転可能に旋回されている間に予備成形管の連続的各
部分を加熱するようにするものである。トーチに隣接し
印加されたトーチと共に移動する接触装置は十分な力を
以て予備成形管の長さの連続的に加熱された部分部分に
対し力を加え、各連続的な部分部分を、その端部におい
て支持設備を通つて伸びている軸の回りに実質的に同心
状にしようとする。接触装置の予備成形管への係合は、
管の長さに沿つて予め設定された形状を有するように管
を形成するため制御することができる。接触装置の管へ
の係合を光導波路用フアイバーが引き伸ばされる予備成
形体に変形するのに使用することができる。一方、堆積
モード中は、堆積中に発生する僅かの収縮を阻止するた
めに内圧が印加されているとき、接触装置は一定の管直
径を維持するために使用することができる。249乃至124
5ダイン／平方センチメータの範囲の水の内圧は、内径1
9mm（堆積前）と外径25mmを有する予備成形管にとつて
典型的なものである。接触装置の予備成形管の各部分部
分への係合は、管が再形成され得るように加熱帯域の内
部の一点において発生する。トーチと接触装置との配置
は夫々連続的に再形成された部分部分がその直線性もし
くは直径を維持するための凝固を受けるようになつてい
る。好適な実施例においては接触装置は水冷式のグラフ
アイトローラである。
図面の簡単な説明 本発明の他の特徴は添付の図面と共にその実施例の以下
の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
第１図はガラス基体管を加熱するトーチ組立体と、ガラ
ス管が加熱された後にガラス管の直線化を行い形状を形
成する装置とを含む本発明の装置の図； 第２図はトーチ組立体の一部分、直線状化および形状形
成用装置の一部分の拡大図と、管を横切る加熱帯域両端
の温度プロフイール； 第３図は複数のノズルを含む表面混合形吹管組立の立面
図； 第４図は線分４−４に沿つて取上げられた第３図のトー
チ組立体の端面図； 第５図は第４図に示され、その線分５−５に沿つて取ら
れたトーチ組立体の断面における立面図； 第６図は第３図に示され、その線分６−６に沿つて取ら
れたトーチ組立体の一部分の詳細図； 第７図は線分７−７に沿つて、二列のノズルを示す第３
図のトーチ組立体の一部分の端面図； 第８図は加熱された管を直線状化するための装置の図； 第９図は排気管を保持するための旋盤の心押し台チヤツ
クの正面図； 第10図はガラス基体管の心押し台端部における排気管保
持器の別の実施例の正面図； 第11図はトーチ組立体と、堆積モード中に用いられる直
線化装置との相対的位置を示す拡大図である。
詳細な説明 第１図によれば、一般に数字（30）により表わされた装
置が示されているが、この装置は、光導波路用フアイバ
ーが引き伸ばされる石英ガラス予備成形体を製造するの
にガラス基体管（31）を加熱するためのものである。管
に送られる気体および／もしくはドーパントの反応生成
物をして管の内壁に溶着せしめて、通信用の光学的に好
適なプロフイールを与えるために、管（31）の加熱は使
用することができる。気相反応物質が管に射出されてい
る間、ガラス管（31）の加熱が行われる。この射出用の
システムは米国特許第4,276,243号に開示されている。
装置（30）はガラス基体管（31）もしくはそれから製作
された予備成形管に直線である中心長手軸を与え、また
その長さに沿つて予め設定された形状を与える設備を含
んでいる。直線の長手軸を有する合成管は、管の長さに
沿つて変化する長手軸もしくはそれに沿つて一様である
軸に垂直な断面構造を有することができる。例えば、管
は円形断面を以て勾配をつけることができるし、もしく
はそれは円筒形であることもあるし、もしくは卵形断面
形状を有することもできる。
装置（30）は、（図示されてない）共通軸から離れて各
々駆動され、かつガラス開始管（31）を回転可能な如く
支持するのに使用される主軸台（33）と心押し台（34）
とを有する旋盤（32）を一般に具備している。旋盤（3
2）はまた旋盤に沿つての可逆運動のために取付けられ
たキヤリツジ（40）を含んでいる。一つのキヤリツジ
（40）上に取付けられたのは一般的に数字（50）で表わ
されるトーチ組立体と、数字（51）で表わされる管を直
線化し形状を形成する部分とである。トーチ組立体（5
0）は可燃性気体の流れを管（31）に向かう火炎を生成
するように用いられる。燃焼気体からの熱を管の所望の
表面に閉込めることにより、トーチ組立体（50）は管の
表面において温度プロフイールを有する加熱帯域（54）
（第２図参照）をつくりだす。キヤリツジ（40）上へト
ーチ組立体（50）を取付け管（31）に関するキヤリツジ
の運動とにより加熱帯域が管の長さに沿つて移動する。
トーチ組立体（50）は表面混合ユニツトもしくは予備ユ
ニツトのいずれかであるように製作され得る。表面混合
ユニットにおいて二種の可燃性ガスの各々はトーチ組立
体（50）を通つて送られ、トーチ組立体と管との間で与
えられた閉込め室内で一緒に混合される。他方では、予
混合構造において、可燃性ガスはトーチ組立体を通つて
閉込められた管（31）の近傍に入るそのガスの流れに先
立つて予混合される。表面混合型トーチ組立体の簡単な
説明は次の通りである。予混合トーチ組立体を説明する
ためには、先に同一であることが確認された米国特許第
4,231,777号を参照されたい。
トーチ組立体（50）は、キヤリツジ（40）上に取り付け
られた柱（55）から支持されるブラケツト（取付け金
具）（53）の支持するハウジング（52）を含んでいる。
ブラケツト（53）をキヤリツジ（40）上に取り付けるた
めの一つの装置は先に同一であることが確認された米国
特許第4,231,777号に示されている。
主軸台（33）と心押し台（34）との間の旋盤（32）の中
心線に関する運動のためのトーチ組立体（50）取り付け
により基体管（31）の可変的な閉じ込め室が提供され
る。ブラケツト（53）を調節することにより操作者はト
ーチ組立体（50）を管（31）からの到達距離の範囲内
で、又は管の回りの管から距つた複数の位置のいずれか
にまで移動させることができる。トーチ組立体が堆積モ
ード中回転している管の長さに沿つて可逆的に移動して
いる時、管（31）の可変的な閉じ込め室は管（31）の連
続的な部分に沿つて温度プロフイールの制御に役立つも
のである。
第３−５図に示すように、トーチ組立体（50）のハウジ
ング（52）は、２個のカバープレート（63a−63b）の間
にある中心区分（62）を含んでいる。弓形状に形成され
た後壁（66）は、弓形状に形成された内部配置のブリツ
ジ壁（67）から距つている。ブリツジ壁（67）はそこを
通つて伸びている複数の放射状に配置されたガス・ノズ
ル（68−68）を有するように用いられる。
第６−７図によれば、ノズル（68−68）の各々は小径部
分（69）と大径部分（70）とを具備していることが知ら
れる。一様な直径の通路（71）は、各ノズル（68）の部
分（69）と（71）を通つて伸びている。ノズル（68−6
8）は中心区分（66）内に取り付けられており、したが
って各々の小径部分の端部は貫通して伸び、ブリツジ壁
（67）に装着されている（第５図と第６図参照）。
カバープレート（63a−63b）の夫々はノズル（68−68）
に向かつて垂れ下がつている半円環状のリツプ（lip）
（74）（第６図参照）を含んでおり、その結果ノズルは
対向するリツプ間で有効に締付けられる。リツプの外側
に対向する周縁面（75−75）は協同して、少くとも部分
的に管（31）を閉じ込めるのに有効である複合アーク形
の面（76）を形成する（第３図参照）。第７図から知ら
れるように、ノズル（68−68）の大径部分（71−71）の
締付けによりノズルの端部間およびノズルの端部とリツ
プ（74−74）との間に開口（77−77）が形成される。
第３図及び第６図に見られるように、ハウジング（52）
は複数の開口と、水素ガスの供給により通ずる複数のト
ンネル（78−78）とを含んでいる。ハウジングはまた外
部的には酸素ガスの供給路に接続され、内部的には複数
の関連するトンネル（79−79）に接続されている複数の
開口を含んでいる。
第３図と第６図に示されるようにこれらのものが一緒に
組立れられる場合には、カバープレート（63a−63b）は
中心板（62）に対し協同して外側弓形状空胴（80）と内
側弓形状空胴（81）とを形成する。外側空胴（80）はト
ンネル（79−79）に連通しているので、酸素の供給は空
胴（80）内に流れ、それからブリツジ壁（bridge wal
l）（67）において支持されているノズル（68−68）内
に流入する。ブリツジ壁（67）は２個の空胴（80）と
（81）とを分離するように機能し、また空胴内の二種類
の可燃性ガスの間の相互作用を阻止するように機能す
る。空胴（81）はトンネル（78−78）と連通しその結果
水素ガスは空胴（81）内に流入し、そして開口（77−7
7）を通つて外側に流れる（第７図参照）。
トーチ組立体（50）において酸素ガスと水素ガスとはノ
ズル（68−68）を通つてこれらのノズルのまわりに移動
し、一般的に弓形表面（76）に沿つて混合されることに
より管（31）に突当たる火炎を発生する。表面（76）に
対し射出される流れは管（31）の内面上にドープされた
二酸化ケイ素の堆積を促進するのに十分な温度プロフイ
ールを与える火炎を生じる。
トーチ組立体（50）の形状により約1800℃の範囲の温度
を有する加熱帯域（heat zone）（54）（第２図参照）
を生ずる。普通高温帯域（hot zone）と呼ばれる加熱帯
域（54）は、トーチ組立体が管を越えて通過する時温度
プロフイールがその長さに沿つてトーチ組立体により形
成される管（31）の長さである。加熱帯域（54）はトー
チ組立体（50）の前方および後方において伸びている。
トーチ組立体（50）は管（31）に沿つて移動するから、
加熱帯域内の最大温度部（82）はトーチ組立体（50）の
中心線に追従する。したがつて加熱帯域はトーチ組立体
に追従する。もしガス流量制御器に対していかなる調整
もなされないと仮定すると、トーチ組立体の移動が早け
れば早い程、加熱帯域の最大温度部（82）とトーチの中
心線（83）との間の距離は益々大きくなる。
重要であることは、ハウジングと壁がつくられている材
料の酸化とその結果としてのフレーキング（flaking）
を阻止するクリーンガスを与えるために、ハウジング
（52）とノズル（68−68）の壁とが冷却されることであ
る。例えば冷水のような冷却剤は２個の導管（93−93）
の各々に送入され（第３図および第４図参照）、半環状
チヤンネル（94−94）（第６図をまた参照）を通つて注
がれる。チヤンネル（94−94）から、冷却剤は出口導管
（96−96）内に移動し再循環のために組立体（50）から
出る。
表面混合形トーチ組立体（50）の弓形に曲がつた表面
（76）とノズル（68−68）が開口している管（31）との
間の距離は、ほゞ0.5ないし2cmの範囲内で離間してい
る。例えば、表面混合形トーチ組立体（50）において、
その距離は約0.5ないし2cmである。この距離は、予備成
形の製作物の堆積部分と、光導波路用フアイバーが引き
伸ばされる固体状棒に管（31）がコラプスされるプロセ
ス部分との間のように変化し得るものである。
さて今度はこの装置（30）の予備成形管の直線化および
形状形成部分（51）に進んで行くと、第１図および第８
図から、管接触装置（101）がトーチ組立体（50）に隣
接して配置されることが知られる。好適な実施例におい
ては、接触装置（101）はグラフアイトから造られたロ
ーラー（102）を含んでいる。ローラー（102）は、ハウ
ジング（102）内に支持されている軸受（104−104）に
回転可能な如く装着される。この接触装置は例えば、金
属管もしくは固定形グラフアイト・ブロツクのような他
の形状をとることができる。
第８図において見られるように、接触装置（101）は吹
管ブラケツト（53）の腕（107）上に取付けられている
が、同様にトーチ組立体（50）から支持することも、或
は直接にキヤリツジ（40）から支持することもできるで
あろう（第１図参照）。更に接触装置はコラプスモード
において規定されるようにトーチ組立体の後縁部側面上
に位置され、また好適な実施例における動作時の位置に
おいては予備成形とするように定められたガラス管（3
1）の下方にある。交互して、制御装置は堆積中に後縁
側面上、もしくはトーチの両側面上に装着することがで
きる。
接触装置（101）は垂直運動するように取付けられる。
垂直運動は第８図に示すようにラツク／ピニオン装置、
ねじとブツシユ装置、もしくは他の同等の機構によつて
与えることができる。ラツク／ピニオン装置において、
ラツク（109）はラツクと噛合つているピニオン（図示
してない）を支持するハウジング（111）を通つて伸び
ている。ピニオンはクランク（113）もしくは電動機
（図示してない）によつて旋回される如く用いられて、
直線化部分（51）を上下させるものである。接触装置
（101）の垂直運動は手動で制御することもできるし、
もしくは管が予め設定された形状にまで形成されている
時には帰還ループによつて制御することができる。供給
源から受取るように基体管のプロフイールは、旋盤（3
2）におけるそれの取り付けに先立つて決定することが
できる。そのプロフイールは接触装置（101）の垂直運
動を制御するように用いることができて、その管をそれ
の長さに沿つて所望のプロフイールに形状形成される。
好適な実施例において、装置（30）の直線化部分（51）
は、管（31）と噛合う表面をして実質的に予備成形の温
度以下である温度を保有させる装備を含んでいる。ハウ
ジング（106）は管（114−114）（第８図参照）により
供給され得る脱イオン化された水の如き冷却剤を保存す
るように用いられる。水は、管（31）と噛合うローラー
の表面を清浄化するために、ローラー（102）の表面の
上方に加えられる。水はラツク（109）内の通路（図示
されてない）を通つてハウジングから排水される。また
水はローラー（102）とクツシヨンとして動作する管と
の間に境界面を形成して、管の表面への損害を阻止す
る。好適な実施例において接続装置（101）が冷却され
ている間、例えば周囲温度以上の温度をもつ高温グラフ
アイトを備えた接触装置はまた基体管（31）を直線化す
るのに使用することができる。
装置（30）を用いて予備成形を製作している間、ガラス
管（31）はその端部の一つをもつて主軸台（33）内にあ
り、その他端が溶接継手（118）（第１図参照）により
排気管（119）に接続された旋盤内に配置される。排気
管（119）は旋盤（32）の心押し台（34）において支持
される。主軸台（33）から心押し台（34）までの方向に
おいてトーチ組立体が複数の流路において移動される時
に管（31）は回転される。各流路の間、ドープされた反
応物質は、消費されたガスが心押し台端部において排気
されている間、その主軸台から管へ移動される。これら
のガスを排気するための方法と装置について説明するた
めには米国特許第4,278,459号を参照されたい。
好適な実施例において堆積に引続いて管の壁は心押し台
端部に隣接して一緒に締めつけられる。これによつて管
がつぶされている間に、蒸気と他の汚染物質が管（31）
に侵入するのを防ぐ。
それから、ドープされたガラス管（31）は延伸に先立つ
て固体予備成形に変形される。コラプスモードの間に、
堆積の間よりも高温度における加熱は、トーチ組立体
（50）が心押し台から主軸台までの若干の通過内を移動
する時に生ずる。コラプスモードの間の各通過の端にお
いて、往復台は別のサイクルの開始の間迅速に心押し台
に復帰される。コラプスモードの間にその動作条件にお
けるトーチ組立体（50）の移動の方向は堆積モードにお
ける移動方向と反対であるけれども、同じになることも
できる。その場合には、管（31）は、ガスの除去を考慮
するために心押し台において完全に締めつけられない。
もしそうでなければ管内に望ましくない圧力の増大が生
ずる可能性がある。
コラプスモードの第１の通路に先だつて、もしくはその
間中、グラフアイト支持ローラー（102）は回転してい
るガラス管（31）に接触するために上方に移動される。
これは手動でも、自動的にでも行うことができる。その
垂直位置は管の直径と心押し台端部における楕円度およ
び予備成形管に望まれる形状の関数である。ローラーは
トーチ組立体（50）の中心線の後を移動している加熱帯
域の予め設定した距離の内で軟化したガラスに押入され
る。もし必要ならば、接触装置（101）はガラス管（3
1）を主軸台（33）と心押し台（34）の間の中央線と一
直線になるようにさせるのに有効である。したがつて、
ローラー（102）は旋盤（32）のチヤツク間の中心線の
回りに実質的に同心状に配置されるまで、管（31）の長
さの各連続的な増分を上方に押進めるように用いられ
る。
ローラーが管（31）と噛合うことにより心押し台から主
軸台に対し向けられている管に水平力を分け与えられ
る。このことは、管（31）が溶接されている排気管（11
9）をしてチヤツクにおいて遊動するようにさせる傾向
をもたせるもので、その結果として管の融和し難いオフ
セツトもしくは湾曲を招くことになるものと思われる。
このような滑りを避けるために溶着ビード（121）（第
９図参照）が心押し台（34）のチヤツクの外側（122）
に隣接して排気管（119）上に形成される。もう一つの
方法として、クランプ（締付金具）（124）（第10図参
照）が心押し台チヤツクの外側（122）に隣接して排気
管（119）のまわりに配置される。管（31）から排気管
（119）に分与されたいかなる力も、溶着ビード（121）
もしくはクランプ（124）のチヤツクとの噛合わせによ
り阻止されることになる。
直線化通過の後で、操作者は支持ローラー（102）を降
下させ、往復台をして心押し台に復帰させる。第１の通
過の後にもしも管（31）が直線化されないとすれば、操
作者は初期の流路の間と同じ方法で後続の流路上にロー
ラー（102）を上昇することができる。往復台がそれの
次の通過を開始して数秒后に、ローラー（102）はそれ
が丁度管（31）に接触するまで上方に移動される。
それから直線化の方法がコラプスモードの第１の通過に
先立つてもしくはその間に完成されたかどうかに依存し
て、操作者は予備成形管の変形から開始しもしくは継続
する。直線化の間および変形の間に、管内の制御された
正の圧力は、管が変形される時の循環性を維持するのを
援助する。この正の圧力は、グラフアイトローラー（10
2）が管の外部表面に及ぼす圧力を中和するものであ
る。この反作用は、ローラー（102）に隣接するガラス
の軟化帯域において管（31）が平面もしくは卵形になる
のを阻止するのに必要である。
想起されるように、管（31）の心押し台端部は、汚染物
質の侵入を阻止するために変形に先立つて好適な実施例
においては挾み潰されている。これは必ずしも必要では
ないけれども、接触装置（101）によりその噛合わせ点
において管内の不規則性の形成を阻止するために管（3
1）内の正の圧力を維持するのに役立つている。
管の直線化と形状形成方法にとつて重要であるパラメー
タは、加熱帯域内のガラスの温度、キヤリツジ速度と、
加熱帯域（54）に関する接触装置の管（31）との噛合わ
せの位置である。管内の内部圧力はまた管の循環性を維
持しまたは改良するのに著しい効果がある（米国特許第
4,154,591号参照のこと）。コラプスの間における正の
内部圧力は本発明の技術に関して使用されて利点のある
ものである。トーチが管（31）に沿つて通過する時に加
熱帯域（heat zone）はトーチ組立体の近傍において形
成されるが、しかし思い出されるように加熱帯域はトー
チの中心線に関して通常は中心の位置にはなくてそれを
追従させるものである（第２図参照）それの最大温度が
トーチ組立体を遅らせる距離はトーチ組立体の速度の関
数である。速度が大きくなればなるほど、追従距離は大
きくなる。その距離はまた管（31）の直径と管の厚みの
関数である。無限に薄い壁と相対的に高い導電率を有す
る管に関して熱帯域（hot zone）の最大温度は、トーチ
の中心線に関して中心の位置にある。管（31）が厚みを
有しトーチ組立体（50）が管に沿つて移動している限
り、熱帯域はトーチ組立体を遅らせる。
接触装置（101）は、ガラスが再形成され得る点におい
て、ガラス管（31）と係合しなければならない。またト
ーチ組立体（50）と接触装置（101）の配置は、ガラス
がローラー（102）との係合後に凝固するようでなけれ
ばならない。係合点は、凝固を取除くであろう高い温度
を引続いてガラスが経験するような点にあつてはならな
い。
熱帯域の位置は確定し難いものであるから、ローラー
（102）はトーチ組立体（50）の中心線（83）に参照符
号をつけることができる。トーチ組立体（50）の中心線
とローラー（102）の中心軸（126）との間の距離“d1”
（第２図参照）は後縁距離（trailing）と呼ばれ、ガラ
スの長さの増分が、ガラスを破壊したり表面に応力を与
えることなしに再形成されるに十分な程度に軟い場合に
生ずるものである。また、ローラー（102）により係合
された増分は、グラフアイト支持部が管の長さに沿つて
次の連続的な増分にまで引続いて移動する時、後になつ
てその再形成を保持するのに十分であるように冷たくな
ければならない。好適な実施例において、グラフアイト
ローラー（102）上を流れる水は、漸進的に直線化され
ている管内に凝固確立するのを手助けする移動式冷帯域
を与えるのが理想的である。
好適な実施例において、距離“d1”は3.8cmの大きさで
ある。もしも距離が確立された領域を超過するとすれ
ば、ローラーが接触するガラスは、再形成を十分に行う
ことはできない程度に冷たすぎるであろう。ガスの過剰
量はトーチ組立体（50）とローラー（102）との過剰距
離を補償するように使用されねばならないであろう。
ローラー（102）の水冷却は、ローラーのガラス管（3
1）への接着を防止する手助けする。また水は火炎をひ
きおこした溶発（ablations）を管からどつと流すのに
有効である。もしそうでなければ、溶発したものはグラ
フアイトローラー上に堆積され得るもので、ローラーに
よりガラスに痕跡を残す塵埃粒子の蓄積をひきおこす可
能性があり、その結果として管内に応力点を生じ引き続
いて低強度のフアイバーを生ずることになる。
ガラスはそれの単数又は複数の直線化流路の端部におい
て軟化されるので、管（31）は、グラフアイト支持物が
低下された時に少したわみもしくはオフセツトを生ずる
ことになる。これを避けるために、トーチの酸素に出口
を与えた後にプログラムされた遅延がキヤリツジの復帰
通過に編入された。これによつて管（31）の表面が尚グ
ラフアイトローラー（102）により支持されている間、
管の表面を十分に冷却させ、更に復帰通路用の接触装置
を低下させるのに十分な時間を与える。
期待され得るように、ローラー（102）が管（31）と係
合することにより管の外面に痕跡をひきおこす。この痕
跡は一般にうず巻（soroll）の形状をとる。接触装置
（101）がコラプスモードの第１の通過の間においての
み管と係合する必要があれば、大多数の痕跡は引続く通
過の間で取除かれることが見出された。しかしながら接
触装置（101）は最初の通過に加えて種々の通過に対し
て使用されねばならない場合には、痕跡は存続する。痕
跡のピツチを減少させるためには、直線化の間の管（3
1）の回転は、堆積中に使用される速度において増加さ
れ、或は少くとも維持される。それから、予備成形管が
コラプスモードを受ける場合には回転速度は実質的に減
少される。コラプスプロセスの終了時において、ローラ
ー（102）により生じた管の外面上の汚点を除去するた
めに二個の火炎研摩用通過が使用される。
管を堆積中に直線化し外形を構成することはこの発明の
請求範囲の範疇にある。これはトーチ組立体（50）を管
上の位置にまで回転することにより（第11図参照）、も
しくは第１図に示されたようなローラー装置をトーチの
主軸台側面上に装着することにより完成され得るもので
ある。最初の場合において接触装置は管（31）の底面と
係合し配置され、したがつてそれはキヤリツジが各堆積
通過において移動される時にトーチ組立体（50）の中心
線の少し後方に追従する。第11図に見られるようにロー
ラ（102）はトーチ組立体（50）の中心線（83）の後方d
2の距離に配置され、加熱帯域の最大温度をもつて近似
的に合わされる。後者の場合においれは、トーチの温度
と横断速度（traverse rate）とは、コラプス用に好適
なものとして説明された条件に一致するように選定され
る。両方の場合において背圧が管の外形構成において手
助けをするように用いることができる。
本発明の方法と装置とは、円形断面を有する予備成形管
を直線化することにより説明されたけれども、この発明
はそのようなものに限定されるものではない。例えば或
る応用において卵形断面を有する直線化予備成形管を生
ずることが望ましいことがある。その応用において、装
置（30）はばね偏位のローラーを含むように修正され
る。このようにして、ローラーは、卵形管の種々の部分
がそれと係合するときに垂直に移動される。この発明の
装置はまた円形の断面積を有するにも拘らず、直径がそ
れの長さに沿つて変化する基体を直線化するのに有用で
ある。そのような場合に、接触装置（101）はそれが基
体管と係合するように偏位されるべく装着される。別の
例においては、ローラー（102）は、トーチ組立体（5
0）として測定される管（31）の直径の関数として上方
又は下方に移動され、接触装置（101）は管を横断す
る。
更に想起されるように、装置（30）の部分（51）は、ガ
ラス基体を構成することによつてその長さに沿つて予め
設定された断面積の形状を有する如く使用され得るもの
である。一定の外径、円形断面積を有するガラス管は例
えば、可変の直径を有する如く外形構成し得るものであ
る。接触装置（101）はまたその長手方向の軸を横断す
る可変の直径を有するガラス基体をして、その長さに沿
つて一定の外径を有するように外形構成をさせることが
可能である。
ガラス管をして一定の外径を有せしめる実例として、こ
の発明の方法は供給源から受け取られおよび勾配を付け
ることのできる管を直線化するのと同様に、丸みをつけ
たりもしくは伸展したりするのに使用し得るものという
べきである。加圧されたガスは旋盤（32）内に支持され
る管（31）に送られる。それから接触装置（101）は管
（31）が回転されている間およびトーチ組立体（50）が
管の長さに沿つて通過されている間、管（31）と噛合う
ように移動される。管（31）に沿つた各増分における接
触装置（101）の位置は管の直径の関数である。このプ
ロセスは圧力研摩（pressure polishing）と称される。
引き続いて、堆積モードの間に、ローラー（102）は管
（31）との係合を維持させられて管の直線性を維持す
る。
垂直に配置された予備成形管を直線状化することもまた
本発明の請求範囲の範疇に入るものである。このような
用途に対しては、接触装置（101）は２個のローラーを
必要とし、一方が垂直に配置された管の各辺上に配置さ
れるべきものである。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それから光導波路用ファイバが引き伸され
    る細長いガラス基体を整形する方法であって、 該ガラス基体の各端を支持し、 加熱手段により生成される加熱帯域と該ガラス基体間の
    相対的運動によって、温度プロフィールを有する加熱帯
    域に該ガラス基体表面の長さ方向の連続的区分を順次露
    出させ、 該支持端を回転させることにより該ガラス基体を回転さ
    せ、及び 該ガラス基体が略直線の長さ方向中心軸を有しその長さ
    に沿って所定の構造を有するよう、該露出の際に再形成
    可能である該加熱帯域に対する固定した位置で接触手段
    により該ガラス基体の長さ方向の連続的区分に力を加え
    ると同時に該接触手段内のローラー上へ冷却剤を流すこ
    とにより該ガラス基体を冷却するとともに該冷却剤によ
    りローラーと該ガラス基体との間の境界面を形成するこ
    とよりなり、 該力は、該ガラス基体の長さ方向の連続的区分が該加熱
    帯域の少なくとも開始点に露出された後に該連続的区分
    に加えられているガラス基体整形方法。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の方法において、 該ガラス基体は円形断面を有しそして回転軌道上を回転
    されており、該加熱帯域は該ガラス基体に沿った方向に
    該ガラス基体の一端から他端へと移動されるトーチによ
    り与えられそして該ガラス基体の外表面上の回転軌道の
    一部を露出するようにしており、該力は該トーチに対し
    直列に並置され且つ所定の距離を隔てて配置された接触
    装置によって該回転軌道の一部に沿って加えられてお
    り、及び該加熱帯域は該トーチの移動速度の関数である
    位置に固定されているガラス基体整形方法。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項に記載の方法において、 該ガラス基体は円形管であり、該管の長さ方向に沿って
    一定な外径を有するよう整形されているガラス基体整形
    方法。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項に記載の方法において、 該ガラス基体は円形管であり、該管の長さ方向に沿って
    変化する外径を有するよう整形されているガラス基体整
    形方法。
  5. 【請求項５】請求の範囲第２項に記載の方法において、 該ガラス基体への力は、該加熱帯域内の該ガラス基体の
    外表面温度以下の温度に冷却されている接触装置で加え
    られているガラス基体整形方法。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項記載の方法において、 該加熱帯域は該ガラス基体の一端から他端への方向に移
    動されるトーチにより与えられ、及び該加熱帯域の最高
    温度は該トーチの中心線を追尾しそして該力は該加熱帯
    域の該最高温度を追尾するよう追加されているガラス基
    体整形方法。
  7. 【請求項７】請求の範囲第６項記載の方法において、 該トーチの基準軸と該力の加えられている点との間の距
    離は該トーチの移動速度の関数であるガラス基体整形方
    法。
  8. 【請求項８】請求の範囲第１項記載の方法において、 該ガラス基体は管であり、該加熱帯域へ該管を露出する
    際に該管内に正の圧力を維持しているガラス基体整形方
    法。
  9. 【請求項９】請求の範囲第８項記載の方法において、 該管の長さ方向の連続的区分に力を加えることに続い
    て、該管の連続的区分に対し複数の火炎をあてることに
    より該管の外表面を第１の温度範囲へと加熱し、 該管内へドープ反応体を付着させて所定のプロフィール
    を有するプレフォーム管を形成し、そして該火炎への露
    出後の管をその端間で直線に維持されるよう支持してい
    るガラス基体整形方法。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第９項記載の方法において、 該プレフォーム管とトーチとの間の相対的移動によっ
    て、該プレフォーム管の外表面の長さ方向の連続的区分
    をトーチに露出し、該トーチは該回転軌道の一部に沿っ
    て配置されそして温度プロフィールを有し該第１の範囲
    より高い第２の範囲内の最大温度の加熱帯域を与えてい
    るものであり、 該第２の範囲の加熱帯域への露出の際該接触装置と該プ
    レフォーム管の長さ方向の連続的区分との間の相対的移
    動によって略直線の長さ方向中心軸を該プレフォーム管
    が有するようになし、該接触装置は該プレフォーム管に
    長さ方向に沿った該トーチからの所定の距離に位置して
    該連続的区分が該加熱帯域の少なくとも開始点に露出さ
    れた後に該回転軌道の一部に沿って該接触装置に係合す
    るようにされており、該係合は該プレフォーム管の連続
    的区分が該基体管の支持端の間に延在する軸の回りを同
    心円上に配置されるような作用をするに十分なものであ
    るガラス基体整形方法。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第10項記載の方法において、 該加熱帯域は該付着の際第１の方向の第１の速度でそし
    て略直線の長さ方向軸を該プレフォーム管が有するよう
    にしている際該第１の方向と逆の方向である第２の速度
    で多数回移動されるトーチにより与えられ該加熱帯域が
    該プレフォーム管に沿って該第２の速度で移動されると
    き該トーチは該プレフォーム管の該第２の範囲内の温度
    への加熱と各移動がなされた後に開始位置へと反対方向
    に戻されているガラス基体整形方法。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第９項記載の方法において、 該基体管の支持は、相対的移動が該接触装置と該基体管
    との間で生じたときに長さ方向の軸に沿った該基体管の
    動きを抑制しているガラス基体整形方法。
  13. 【請求項１３】請求の範囲第１項記載の方法において、 該力は、該ガラス基体の長さ方向の連続的区分が該ガラ
    ス基体の長さ方向中心軸から等しい距離になるように加
    えられているガラス基体整形方法。
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