JP2002012437A - コア直径プロファイルの調節を含む光ファイバの製作方法 - Google Patents
コア直径プロファイルの調節を含む光ファイバの製作方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実質的に均一なコア直径を提供できるだけで
なく、特定のファイバデザイン用のコア直径プロファイ
ルを調節することもできる方法を提供する。 【解決手段】 シリカベースのコア棒は、その長手軸に
沿って熱源で横断され、加熱されて軟化される領域が提
供される。横断中、圧縮または引張り運動が棒の長手軸
に沿って与えられ、これらの運動は、それぞれ、軟化領
域のコア直径の増加または減少を含む。コア棒の全長に
わたって選択的なコア直径増加および／または減少を提
供することにより、望ましいコア直径プロファイルが達
成される。実質的に均一のコア直径、または、規則正し
く変化する分散のような特定の特性を提供する変化する
コア直径プロファイルを達成することができる。さら
に、制御される仕方でコア直径およびコア棒直径を増加
させる能力により、より大きなコア棒を作ることがで
き、次いで、現在可能なものより大きなファイバ予備形
成物を作ることができる。
なく、特定のファイバデザイン用のコア直径プロファイ
ルを調節することもできる方法を提供する。 【解決手段】 シリカベースのコア棒は、その長手軸に
沿って熱源で横断され、加熱されて軟化される領域が提
供される。横断中、圧縮または引張り運動が棒の長手軸
に沿って与えられ、これらの運動は、それぞれ、軟化領
域のコア直径の増加または減少を含む。コア棒の全長に
わたって選択的なコア直径増加および／または減少を提
供することにより、望ましいコア直径プロファイルが達
成される。実質的に均一のコア直径、または、規則正し
く変化する分散のような特定の特性を提供する変化する
コア直径プロファイルを達成することができる。さら
に、制御される仕方でコア直径およびコア棒直径を増加
させる能力により、より大きなコア棒を作ることがで
き、次いで、現在可能なものより大きなファイバ予備形
成物を作ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバが引き
出される予備形成物の製作を含む、光ファイバの製作に
関する。
出される予備形成物の製作を含む、光ファイバの製作に
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ファ
イバは、ガラス予備形成物から作られる。この予備形成
物は、一般に、予備形成物の一部が炉領域に下げられる
ように、ドロータワー内に垂直に配置される。炉領域中
に配置された予備形成物の一部は、柔らかになり始め、
予備形成物の下端は、首下領域として知られているもの
を形成し、ここで、ガラスが、予備形成物の元の断面積
からファイバの望ましい断面積に流れる。この首下領域
の下部先端から、光ファイバが引き出される。
イバは、ガラス予備形成物から作られる。この予備形成
物は、一般に、予備形成物の一部が炉領域に下げられる
ように、ドロータワー内に垂直に配置される。炉領域中
に配置された予備形成物の一部は、柔らかになり始め、
予備形成物の下端は、首下領域として知られているもの
を形成し、ここで、ガラスが、予備形成物の元の断面積
からファイバの望ましい断面積に流れる。この首下領域
の下部先端から、光ファイバが引き出される。
【０００３】光ファイバは、典型的に、ゲルマニウム等
の屈折率上げ元素で任意にドープされた高純度シリカガ
ラスコアと、フッ素等の屈折率下げ元素で任意にドープ
された高純度シリカガラスからなる内側クラッディング
と、ドープされていないシリカガラスからなる外側クラ
ッディングとを含む。いくつかの製造方法において、こ
のファイバを作るための予備形成物は、外側クラッディ
ング用の外装チューブを形成し、コア材料および内側ク
ラッディング材料を含むコア棒を別個に形成することに
よって作られる。外装チューブは、たとえば、同時譲渡
された米国特許第５，２４０，４８８号に説明されてい
るようにゾル−ゲル処理により、またはシリカビレット
からチューブを引き出すことにより作ることができる−
これらのチューブは、市販されている。コア棒は、軸流
蒸着（ＶＡＤ）、外部蒸着（ＯＶＤ）および修正化学蒸
着（ＭＣＶＤ）を含む、当業者に知られている様々な蒸
着法のいずれかによって作られる。たとえば、ＭＣＶＤ
は、チューブの外側を横断酸水素トーチで加熱しなが
ら、高純度ガス、たとえばシリコンおよびゲルマニウム
を含むガスの混合物を、シリカチューブ（基板チューブ
として知られている）の内側に通すことを含む。チュー
ブの加熱された領域では、ガス位相反応が起こって、チ
ューブ壁に粒子が堆積される。トーチの前方に形成する
この堆積は、トーチがそれを横切るにつれて焼結され
る。この処理は、シリカおよび／またはゲルマニウムが
ドープされたシリカの必要な量が堆積されるまで、連続
する通過時に繰り返される。堆積が完了すると、本体が
加熱されて、基板チューブがつぶれ、基板チューブが内
側クラッディング材料の外側部分を構成する強化された
棒が得られる。完成した予備形成物を得るために、外装
チューブは、典型的に、コア棒上に配置され、これらが
加熱されてつぶれ、同時譲渡された米国特許第４，７７
５，４０１号に説明されているように固形体の強化され
た予備形成物になる。
の屈折率上げ元素で任意にドープされた高純度シリカガ
ラスコアと、フッ素等の屈折率下げ元素で任意にドープ
された高純度シリカガラスからなる内側クラッディング
と、ドープされていないシリカガラスからなる外側クラ
ッディングとを含む。いくつかの製造方法において、こ
のファイバを作るための予備形成物は、外側クラッディ
ング用の外装チューブを形成し、コア材料および内側ク
ラッディング材料を含むコア棒を別個に形成することに
よって作られる。外装チューブは、たとえば、同時譲渡
された米国特許第５，２４０，４８８号に説明されてい
るようにゾル−ゲル処理により、またはシリカビレット
からチューブを引き出すことにより作ることができる−
これらのチューブは、市販されている。コア棒は、軸流
蒸着（ＶＡＤ）、外部蒸着（ＯＶＤ）および修正化学蒸
着（ＭＣＶＤ）を含む、当業者に知られている様々な蒸
着法のいずれかによって作られる。たとえば、ＭＣＶＤ
は、チューブの外側を横断酸水素トーチで加熱しなが
ら、高純度ガス、たとえばシリコンおよびゲルマニウム
を含むガスの混合物を、シリカチューブ（基板チューブ
として知られている）の内側に通すことを含む。チュー
ブの加熱された領域では、ガス位相反応が起こって、チ
ューブ壁に粒子が堆積される。トーチの前方に形成する
この堆積は、トーチがそれを横切るにつれて焼結され
る。この処理は、シリカおよび／またはゲルマニウムが
ドープされたシリカの必要な量が堆積されるまで、連続
する通過時に繰り返される。堆積が完了すると、本体が
加熱されて、基板チューブがつぶれ、基板チューブが内
側クラッディング材料の外側部分を構成する強化された
棒が得られる。完成した予備形成物を得るために、外装
チューブは、典型的に、コア棒上に配置され、これらが
加熱されてつぶれ、同時譲渡された米国特許第４，７７
５，４０１号に説明されているように固形体の強化され
た予備形成物になる。
【０００４】光ファイバ製造は、非常に高度な開発水準
に達した。それにもかかわらず、いくつかのケースで
は、ファイバ仕様が厳しいので、このような仕様を満足
できる方法を開発するのが難しい。たとえば、多くのハ
イエンドファイバの特性、特に分散特性は、ファイバコ
ア直径の変化に対して非常に感度がある。実際、ある市
販のファイバの計算結果は、±１％位の少ないコア直径
の変化が±１４％までの分散の変化を引き起こすことを
示した。この分散影響に起因して、このファイバの仕様
は、一般に、コア直径の±２％以下の変化を許容してい
る。これらの厳しい必要条件により、十分な製造歩留ま
りを達成するのが難しいことがある。
に達した。それにもかかわらず、いくつかのケースで
は、ファイバ仕様が厳しいので、このような仕様を満足
できる方法を開発するのが難しい。たとえば、多くのハ
イエンドファイバの特性、特に分散特性は、ファイバコ
ア直径の変化に対して非常に感度がある。実際、ある市
販のファイバの計算結果は、±１％位の少ないコア直径
の変化が±１４％までの分散の変化を引き起こすことを
示した。この分散影響に起因して、このファイバの仕様
は、一般に、コア直径の±２％以下の変化を許容してい
る。これらの厳しい必要条件により、十分な製造歩留ま
りを達成するのが難しいことがある。
【０００５】コア直径の問題に加えて、特定のコア直径
形態に基づく多くのファイバデザインがあり、ここで、
デザインは、たとえば、特定の分散特性を提供すること
を意味している。それにもかかわらず、実行可能で商業
的に受け入れ可能な仕方でこのようなファイバの製造を
許す既存の方法はない。したがって、デザインは、主に
理論上にとどまっている。
形態に基づく多くのファイバデザインがあり、ここで、
デザインは、たとえば、特定の分散特性を提供すること
を意味している。それにもかかわらず、実行可能で商業
的に受け入れ可能な仕方でこのようなファイバの製造を
許す既存の方法はない。したがって、デザインは、主に
理論上にとどまっている。
【０００６】したがって、実質的に均一なコア直径を有
するコア棒を提供でき、かつ好適に、特定のファイバ特
性を提供するためにコア直径プロファイルを調節できる
方法を持つのが望ましい。
するコア棒を提供でき、かつ好適に、特定のファイバ特
性を提供するためにコア直径プロファイルを調節できる
方法を持つのが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的に均一
なコア直径を提供できるだけでなく、特定のファイバデ
ザイン用のコア直径プロファイルを調節することもでき
る方法に関する。本発明によれば、典型的にシリカベー
スのコア棒は、棒の長手方向軸に沿って熱源が横断し、
加熱されて軟化される領域が提供される。横断中、圧縮
または引張り運動が棒の長手方向軸に沿って与えられ
る。これらの運動は、それぞれ、柔らかにされる領域に
おけるコア直径の増加または減少を含む。
なコア直径を提供できるだけでなく、特定のファイバデ
ザイン用のコア直径プロファイルを調節することもでき
る方法に関する。本発明によれば、典型的にシリカベー
スのコア棒は、棒の長手方向軸に沿って熱源が横断し、
加熱されて軟化される領域が提供される。横断中、圧縮
または引張り運動が棒の長手方向軸に沿って与えられ
る。これらの運動は、それぞれ、柔らかにされる領域に
おけるコア直径の増加または減少を含む。
【０００８】特に、熱源がコア棒を横断するにつれて、
熱源は、棒材の軟化点より上の別領域を加熱する。（軟
化点は、材料が流れを引き起こすことができる粘度に達
する状態を示し、たとえば、シリカの軟化点は、一般
に、材料が約１０７．６ ポアズの粘度に達した時に起
こる。）加熱されている特定領域のコア直径がより大き
い方が望ましい場合は、粘性の流れにより軟化された領
域の直径を広げるために、圧縮運動が適用される（この
運動は、コアと棒全体の両方の直径を広げる）。かけが
えとして、コア直径がより小さい方が望ましい場合は、
引張り運動が適用されて、その軟化された領域が引き伸
ばされ、それにより、再び粘性の流れによってコア直径
（および棒全体の直径）が減少する。これらの圧縮およ
び／または引張り運動は続けられ、熱源がコア棒を横断
するにつれて、適当な直径の膨張または縮小を提供する
程度に変化する。熱源がこの領域を通過するにつれて、
直径調節は、本質的に冷却により適宜に固定される。次
いで、その結果生じた棒を含むファイバ予備形成物を従
来の手法で形成し、それからファイバを引き出すことが
できる。
熱源は、棒材の軟化点より上の別領域を加熱する。（軟
化点は、材料が流れを引き起こすことができる粘度に達
する状態を示し、たとえば、シリカの軟化点は、一般
に、材料が約１０７．６ ポアズの粘度に達した時に起
こる。）加熱されている特定領域のコア直径がより大き
い方が望ましい場合は、粘性の流れにより軟化された領
域の直径を広げるために、圧縮運動が適用される（この
運動は、コアと棒全体の両方の直径を広げる）。かけが
えとして、コア直径がより小さい方が望ましい場合は、
引張り運動が適用されて、その軟化された領域が引き伸
ばされ、それにより、再び粘性の流れによってコア直径
（および棒全体の直径）が減少する。これらの圧縮およ
び／または引張り運動は続けられ、熱源がコア棒を横断
するにつれて、適当な直径の膨張または縮小を提供する
程度に変化する。熱源がこの領域を通過するにつれて、
直径調節は、本質的に冷却により適宜に固定される。次
いで、その結果生じた棒を含むファイバ予備形成物を従
来の手法で形成し、それからファイバを引き出すことが
できる。
【０００９】コア棒の全長にわたって選択的なコア直径
の増加および／または減少を提供することにより、望ま
しいコア直径プロファイルが達成される。たとえば、棒
の長さの少なくとも９０％、任意的には１００％にわた
ってコア直径が、平均コア直径の０．２％以内、任意的
には０．１％以内である、実質的に均一なコア直径を達
成することができる。また、コア直径プロファイルを変
化させて特定の特性、たとえば規則正しく変化する分散
を提供することができる。たとえば、将来のシステム
は、非直線性を減少させるために、特定の伝送長にわた
る予め選択された分散変化を有するファイバを使用する
ことができる。さらに、制御される仕方でコア直径およ
びコア棒直径を増加させる能力は、より大きなコア棒の
製作を可能にし、このコア棒は、より大きなファイバ予
備形成物を作ることができる。たとえば、この予備形成
物は、直径１２５μｍのファイバを少なくとも１２００
ｋｍ、または２４００ｋｍさえも提供することができ
る。
の増加および／または減少を提供することにより、望ま
しいコア直径プロファイルが達成される。たとえば、棒
の長さの少なくとも９０％、任意的には１００％にわた
ってコア直径が、平均コア直径の０．２％以内、任意的
には０．１％以内である、実質的に均一なコア直径を達
成することができる。また、コア直径プロファイルを変
化させて特定の特性、たとえば規則正しく変化する分散
を提供することができる。たとえば、将来のシステム
は、非直線性を減少させるために、特定の伝送長にわた
る予め選択された分散変化を有するファイバを使用する
ことができる。さらに、制御される仕方でコア直径およ
びコア棒直径を増加させる能力は、より大きなコア棒の
製作を可能にし、このコア棒は、より大きなファイバ予
備形成物を作ることができる。たとえば、この予備形成
物は、直径１２５μｍのファイバを少なくとも１２００
ｋｍ、または２４００ｋｍさえも提供することができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を実施
するのに適する装置１０を示す。コア棒１２は、２つの
チャック１４，１６で保持されている。チャック１４，
１６は、棒１２を回転させることができ、チャックの少
なくとも１つ、任意的に両方は、棒１２の長手軸の方向
に沿って引張りおよび圧縮運動を与えることができる。
熱源１８が備えられており、この熱源１８は、たとえば
ガイド２０に沿って棒の長さを横断することができ、そ
れにより、棒の加熱部分２２が提供される。（ここに説
明される熱源の横断は、熱源自体が棒に沿って移動しな
ければならないことを示しているつもりではないが、熱
源が棒と相対的に移動する何らかの技術を示しており、
熱源の移動、棒の移動、または熱源および棒の両方の移
動を含む。）コア棒１２は、当業者に知られている何か
適当な技術、たとえば、外部蒸着（ＯＶＤ）、軸流蒸着
（ＶＡＤ）または修正化学蒸着（ＭＣＶＤ）で形成され
る。棒は、一般に、シリカがベースとされるが、光ファ
イバを作るのに適する他の材料も可能である。同様に、
この棒に、何か望ましいドープ性／屈折率プロファイル
を持たせることができる。
するのに適する装置１０を示す。コア棒１２は、２つの
チャック１４，１６で保持されている。チャック１４，
１６は、棒１２を回転させることができ、チャックの少
なくとも１つ、任意的に両方は、棒１２の長手軸の方向
に沿って引張りおよび圧縮運動を与えることができる。
熱源１８が備えられており、この熱源１８は、たとえば
ガイド２０に沿って棒の長さを横断することができ、そ
れにより、棒の加熱部分２２が提供される。（ここに説
明される熱源の横断は、熱源自体が棒に沿って移動しな
ければならないことを示しているつもりではないが、熱
源が棒と相対的に移動する何らかの技術を示しており、
熱源の移動、棒の移動、または熱源および棒の両方の移
動を含む。）コア棒１２は、当業者に知られている何か
適当な技術、たとえば、外部蒸着（ＯＶＤ）、軸流蒸着
（ＶＡＤ）または修正化学蒸着（ＭＣＶＤ）で形成され
る。棒は、一般に、シリカがベースとされるが、光ファ
イバを作るのに適する他の材料も可能である。同様に、
この棒に、何か望ましいドープ性／屈折率プロファイル
を持たせることができる。
【００１１】熱源１８は、材料の軟化点以上に棒を加熱
できる熱源なら何でも良い。典型的には、熱源は、たと
えば、同時譲渡された米国特許第５，８６１，０４７号
に説明されているような等温プラズマトーチである。有
効なプラズマは、酸素、たとえば純酸素、または酸素と
アルゴン等の不活性ガスからなる。棒の原コアプロファ
イルは、一般に、加熱前の棒長に沿った位置の関数とし
て決定される（コアプロファイル測定と加熱処理は一緒
に実行することができるように企図されており、たとえ
ば、プロファイル測定装置は、熱源の前方で棒を横断す
る）。このプロファイルは、一般に、たとえばＰＫ法予
備形成物プロファイラを使用して、屈折率プロファイル
を測定することによって決定される。直径は、一般に、
プロファイル全体を適度に反映するのに十分な数のポイ
ントで測定され、特定のポイント数は、特定のアプリケ
ーションおよび望まれる処理精度によって決まる。典型
的には、このコアプロファイル情報は、直接コンピュー
タに入力される。このプロファイルに基づき、コア直径
プロファイルにどんな調節が必要かを決定することがで
き、ここでは、より重要なことに、それらの調節は、望
まれるプロファイルを達成するために必要である。これ
らの調節は、典型的には、同一コンピュータで計算する
ことができ、および／または同一コンピュータに入力す
ることができる。
できる熱源なら何でも良い。典型的には、熱源は、たと
えば、同時譲渡された米国特許第５，８６１，０４７号
に説明されているような等温プラズマトーチである。有
効なプラズマは、酸素、たとえば純酸素、または酸素と
アルゴン等の不活性ガスからなる。棒の原コアプロファ
イルは、一般に、加熱前の棒長に沿った位置の関数とし
て決定される（コアプロファイル測定と加熱処理は一緒
に実行することができるように企図されており、たとえ
ば、プロファイル測定装置は、熱源の前方で棒を横断す
る）。このプロファイルは、一般に、たとえばＰＫ法予
備形成物プロファイラを使用して、屈折率プロファイル
を測定することによって決定される。直径は、一般に、
プロファイル全体を適度に反映するのに十分な数のポイ
ントで測定され、特定のポイント数は、特定のアプリケ
ーションおよび望まれる処理精度によって決まる。典型
的には、このコアプロファイル情報は、直接コンピュー
タに入力される。このプロファイルに基づき、コア直径
プロファイルにどんな調節が必要かを決定することがで
き、ここでは、より重要なことに、それらの調節は、望
まれるプロファイルを達成するために必要である。これ
らの調節は、典型的には、同一コンピュータで計算する
ことができ、および／または同一コンピュータに入力す
ることができる。
【００１２】コアプロファイルが決定されると、加熱処
理が開始される。横断中、熱源１８は、棒材料の軟化点
以上に棒の局部領域を加熱する。軟化点は、典型的に
は、シリカに関して約１５００から２４００℃の範囲に
わたっているが、ある程度の変動は、ドーピングのタイ
プと程度に依存する。典型的には、これらの局部領域
は、熱源タイプと装置形態に依存して、棒の約２乃至１
０ｍｍ（長手軸に沿って測定された場合）を構成する。
理が開始される。横断中、熱源１８は、棒材料の軟化点
以上に棒の局部領域を加熱する。軟化点は、典型的に
は、シリカに関して約１５００から２４００℃の範囲に
わたっているが、ある程度の変動は、ドーピングのタイ
プと程度に依存する。典型的には、これらの局部領域
は、熱源タイプと装置形態に依存して、棒の約２乃至１
０ｍｍ（長手軸に沿って測定された場合）を構成する。
【００１３】これらの領域２２が、軟化状態になってい
る間、圧縮または引張り運動を適用することにより（棒
直径全体と共に）コアの直径を調節することができる。
詳細には、圧縮運動は、棒の特定の長さ以内の体積を
（粘性の流れにより）増やしてコアおよび棒直径を増加
させる。同様に、引張り運動は、棒の特定の長さ以内の
材料の体積を（粘性の流れにより）減らしてコアおよび
棒直径を減少させる。圧縮および引張り運動は、チャッ
ク１４，１６の一方または両方を他方に対して移動させ
ることによって行われる。運動の程度およびタイプ（圧
縮対引張り）は、一般に、事前処理プロファイルと望ま
れるプロファイルの比較に基づき、コンピュータで制御
される。したがって、熱源１８が、棒１２を横断するに
つれて、連続的な引張りおよび／または圧縮運動を適用
して、望まれるプロファイルを提供することができる。
また、たとえば、コアの特定の加熱領域２２がすでに望
まれる直径になっている場合は、適用される長手方向の
運動をなくすことができる。
る間、圧縮または引張り運動を適用することにより（棒
直径全体と共に）コアの直径を調節することができる。
詳細には、圧縮運動は、棒の特定の長さ以内の体積を
（粘性の流れにより）増やしてコアおよび棒直径を増加
させる。同様に、引張り運動は、棒の特定の長さ以内の
材料の体積を（粘性の流れにより）減らしてコアおよび
棒直径を減少させる。圧縮および引張り運動は、チャッ
ク１４，１６の一方または両方を他方に対して移動させ
ることによって行われる。運動の程度およびタイプ（圧
縮対引張り）は、一般に、事前処理プロファイルと望ま
れるプロファイルの比較に基づき、コンピュータで制御
される。したがって、熱源１８が、棒１２を横断するに
つれて、連続的な引張りおよび／または圧縮運動を適用
して、望まれるプロファイルを提供することができる。
また、たとえば、コアの特定の加熱領域２２がすでに望
まれる直径になっている場合は、適用される長手方向の
運動をなくすことができる。
【００１４】好適には、棒は、長手軸が実質的に垂直に
なるように配置される。この垂直の配置は、均一でない
仕方で棒の軟化される粘性領域に影響を及ぼす重力の能
力を軽減するかまたはなくす。垂直の配置がなければ、
重力は、棒を軸方向に正しくない位置にさせるおよび／
または完成した棒の曲がりを引き起こす可能性がある。
一般に、棒は、加熱の均一性を改善するために加熱中回
転させられる。プラズマトーチに対して、１０乃至３０
ｒｐｍのコア棒回転が典型的である。プラズマトーチに
対する典型的な横断速度は、１５乃至３０ｍｍの棒直径
に対して１乃至１０ｃｍ／分である（一般に、より太い
棒はより多くの加熱が必要なので、棒直径が大きくなれ
ばなるほど、横断速度が遅くなる。）
なるように配置される。この垂直の配置は、均一でない
仕方で棒の軟化される粘性領域に影響を及ぼす重力の能
力を軽減するかまたはなくす。垂直の配置がなければ、
重力は、棒を軸方向に正しくない位置にさせるおよび／
または完成した棒の曲がりを引き起こす可能性がある。
一般に、棒は、加熱の均一性を改善するために加熱中回
転させられる。プラズマトーチに対して、１０乃至３０
ｒｐｍのコア棒回転が典型的である。プラズマトーチに
対する典型的な横断速度は、１５乃至３０ｍｍの棒直径
に対して１乃至１０ｃｍ／分である（一般に、より太い
棒はより多くの加熱が必要なので、棒直径が大きくなれ
ばなるほど、横断速度が遅くなる。）
【００１５】図１に示されるが、（ａ）上部チャック１
６のみが引張り／圧縮運動でき、（ｂ）トーチ１８が下
向きにある速度で棒を横断するタイプの実施例に関し
て、コア直径プロファイルは、次のように調節される。
トーチは、速度ｖｔ で棒の長手軸に沿って横断し、上
部チャックは、 ｖｃ ＝ｖｔ （１−（ｄｃ ／ｄｄ ）２ ）（１） にしたがう速度ｖｃ で（棒の長手軸の方向に沿って）
移動する。ここで、ｄｃは加熱前の特定領域の初期コア
直径、ｄｄ はその領域の望ましいコア直径である。速
度ｖｃ は、圧縮運動が必要か引張り運動が必要かに依
存して、正か負のどちらかになる。他の実施例に関し
て、同様のアルゴリズムの開発は、この中のガイドライ
ンに基づき、普通の技術者の熟練以内にある。
６のみが引張り／圧縮運動でき、（ｂ）トーチ１８が下
向きにある速度で棒を横断するタイプの実施例に関し
て、コア直径プロファイルは、次のように調節される。
トーチは、速度ｖｔ で棒の長手軸に沿って横断し、上
部チャックは、 ｖｃ ＝ｖｔ （１−（ｄｃ ／ｄｄ ）２ ）（１） にしたがう速度ｖｃ で（棒の長手軸の方向に沿って）
移動する。ここで、ｄｃは加熱前の特定領域の初期コア
直径、ｄｄ はその領域の望ましいコア直径である。速
度ｖｃ は、圧縮運動が必要か引張り運動が必要かに依
存して、正か負のどちらかになる。他の実施例に関し
て、同様のアルゴリズムの開発は、この中のガイドライ
ンに基づき、普通の技術者の熟練以内にある。
【００１６】また、コア直径調節は、棒自体の外径を変
化させる。しかしながら、棒は、実質的により大きい直
径を有する外装チューブ内に配置され、予備形成物内に
つぶされているので、棒直径の変化の影響は比較的少な
い。たとえば、棒直径の数パーセントの変化は、典型的
に、外装チューブ内に配置されている場合おおよそ２乗
だけ影響が減少する。さらに、もし望まれるならば、棒
の外側からこの過剰な材料をある程度除去することがで
きる。たとえば、ある程度の外側材料がエッチングされ
るように特定の位置にトーチを保つことにより、または
熱源のもう一度の通過により、コア直径調節の間にこの
除去を行うことができる。また、コア直径調節の間また
は後に、棒全体のエッチングを行うこともできる。
化させる。しかしながら、棒は、実質的により大きい直
径を有する外装チューブ内に配置され、予備形成物内に
つぶされているので、棒直径の変化の影響は比較的少な
い。たとえば、棒直径の数パーセントの変化は、典型的
に、外装チューブ内に配置されている場合おおよそ２乗
だけ影響が減少する。さらに、もし望まれるならば、棒
の外側からこの過剰な材料をある程度除去することがで
きる。たとえば、ある程度の外側材料がエッチングされ
るように特定の位置にトーチを保つことにより、または
熱源のもう一度の通過により、コア直径調節の間にこの
除去を行うことができる。また、コア直径調節の間また
は後に、棒全体のエッチングを行うこともできる。
【００１７】このコア直径調節技術は、比較的均一なコ
ア直径プロファイルを達成するのに有効である。詳細に
は、棒長の少なくとも９０％、任意的には１００％にわ
たってコア直径が、平均コア直径の０．２％以内、任意
的には０．１％以内になるプロファイルを達成すること
ができる。棒の全長は、一般に、棒の両端に取っ手を取
り付けることにより取り扱うことができ、取っ手はチャ
ックに挿入される。この相当な均一性は、改善された分
散特性を含む望ましいファイバ特性を提供する。
ア直径プロファイルを達成するのに有効である。詳細に
は、棒長の少なくとも９０％、任意的には１００％にわ
たってコア直径が、平均コア直径の０．２％以内、任意
的には０．１％以内になるプロファイルを達成すること
ができる。棒の全長は、一般に、棒の両端に取っ手を取
り付けることにより取り扱うことができ、取っ手はチャ
ックに挿入される。この相当な均一性は、改善された分
散特性を含む望ましいファイバ特性を提供する。
【００１８】また、このコア棒作成方法では、一般に、
達成できるコア棒直径が制限される。その結果、最終的
な予備形成物サイズも同様に制限される。しかしなが
ら、本発明は、制御される仕方で、たとえば加熱中に制
御された圧縮運動を与えることによって、コア直径およ
びコア棒直径を増加させることができるので、より大き
なコア棒を作ることができる。このようなより大きなコ
ア棒により、より大きなファイバ予備形成物、たとえ
ば、直径１２５μｍのシリカファイバの少なくとも１２
００ｋｍ、任意的には少なくとも２４００ｋｍを提供で
きる予備形成物の製作が可能となる。
達成できるコア棒直径が制限される。その結果、最終的
な予備形成物サイズも同様に制限される。しかしなが
ら、本発明は、制御される仕方で、たとえば加熱中に制
御された圧縮運動を与えることによって、コア直径およ
びコア棒直径を増加させることができるので、より大き
なコア棒を作ることができる。このようなより大きなコ
ア棒により、より大きなファイバ予備形成物、たとえ
ば、直径１２５μｍのシリカファイバの少なくとも１２
００ｋｍ、任意的には少なくとも２４００ｋｍを提供で
きる予備形成物の製作が可能となる。
【００１９】また、本発明によれば、特定の特性、たと
えば特定の分散特性を提供するための指定のコア直径プ
ロファイルを提供することができる。たとえば、現在は
まったく製作できていないもしくは受け入れ可能な歩留
まりで製作できていない種々のファイバデザインが存在
するが、本発明は、効率的なやり方でこれらのデザイン
の製作が可能である。このようなデザインの１つは、例
３および４に表わされているように、一定分散ファイバ
である。本発明は、実質的に一定の分散、すなわち、約
０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下だけ平均分散から変化する
分散を示すファイバを効率的に作成することができる。
えば特定の分散特性を提供するための指定のコア直径プ
ロファイルを提供することができる。たとえば、現在は
まったく製作できていないもしくは受け入れ可能な歩留
まりで製作できていない種々のファイバデザインが存在
するが、本発明は、効率的なやり方でこれらのデザイン
の製作が可能である。このようなデザインの１つは、例
３および４に表わされているように、一定分散ファイバ
である。本発明は、実質的に一定の分散、すなわち、約
０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下だけ平均分散から変化する
分散を示すファイバを効率的に作成することができる。
【００２０】本発明は、模範的なつもりである以下の例
によってさらに明確にされる。例１ ＭＣＶＤ方法で製作されたシリカベースのコア棒が得ら
れた。棒のコア直径は、棒に沿って１ｃｍきざみで、棒
に沿って１角度位置で、屈折率プロファイルを決定する
ことによって測定された。棒は、棒の長手軸の周りの回
転を与えることができるチャックに棒の上部と下部を固
定することによって、コア直径測定後に図１と同様なプ
ラズマトーチ装置内に垂直に配置された。上部チャック
は、棒の長手軸に沿った移動を与えることができた。測
定されたプロファイルに基づき、均一な３．２１ｍｍコ
ア直径を達成するのに必要な引張りおよび／または圧縮
運動が、上記式１にしたがって計算された。これらの運
動は、プラズマトーチ制御コンピュータに入力され、処
理が始まった。棒は、約３０ｒｐｍで回転された。プラ
ズマトーチは、５０ｋＷで酸素プラズマをぶつけ、約６
ｃｍ／分の速度で棒を横断した。処理前および後の棒の
コア直径プロファイルは図２に示される。この処理は、
実質的に、コア直径の均一性を改善した。
によってさらに明確にされる。例１ ＭＣＶＤ方法で製作されたシリカベースのコア棒が得ら
れた。棒のコア直径は、棒に沿って１ｃｍきざみで、棒
に沿って１角度位置で、屈折率プロファイルを決定する
ことによって測定された。棒は、棒の長手軸の周りの回
転を与えることができるチャックに棒の上部と下部を固
定することによって、コア直径測定後に図１と同様なプ
ラズマトーチ装置内に垂直に配置された。上部チャック
は、棒の長手軸に沿った移動を与えることができた。測
定されたプロファイルに基づき、均一な３．２１ｍｍコ
ア直径を達成するのに必要な引張りおよび／または圧縮
運動が、上記式１にしたがって計算された。これらの運
動は、プラズマトーチ制御コンピュータに入力され、処
理が始まった。棒は、約３０ｒｐｍで回転された。プラ
ズマトーチは、５０ｋＷで酸素プラズマをぶつけ、約６
ｃｍ／分の速度で棒を横断した。処理前および後の棒の
コア直径プロファイルは図２に示される。この処理は、
実質的に、コア直径の均一性を改善した。
【００２１】例２ 例１の方法は、均一な３．６２ｍｍ棒直径を与えるよう
に計算された引張りおよび／または圧縮運動で実行され
た。処理前および後の棒のコア直径プロファイルは、図
３に示される。
に計算された引張りおよび／または圧縮運動で実行され
た。処理前および後の棒のコア直径プロファイルは、図
３に示される。
【００２２】例３ 例１の方法が実行されたが、圧縮および引張り運動は、
コアが一定の分散を有するファイバになるように、コン
ピュータモデリングに基づき計算された。直径調節前お
よび後のコア直径プロファイルから生じるだろうファイ
バの分散特性が計算された。その結果は図４に示され
る。
コアが一定の分散を有するファイバになるように、コン
ピュータモデリングに基づき計算された。直径調節前お
よび後のコア直径プロファイルから生じるだろうファイ
バの分散特性が計算された。その結果は図４に示され
る。
【００２３】例４ コアが一定の分散を有するファイバになるように、コン
ピュータモデリングに基づき計算された圧縮および引張
り運動で、例３の方法が繰り返された。図５Ａは、直径
調節の前および後のコア直径プロファイルを示す。図５
Ｂは、計算された分散を示す。図から分かるように、コ
ア直径プロファイル調節の後、計算された分散は、かな
り一定となっている。本発明の他の実施例は、明細書の
考察およびここに開示された本発明の実施から当業者に
明らかである。
ピュータモデリングに基づき計算された圧縮および引張
り運動で、例３の方法が繰り返された。図５Ａは、直径
調節の前および後のコア直径プロファイルを示す。図５
Ｂは、計算された分散を示す。図から分かるように、コ
ア直径プロファイル調節の後、計算された分散は、かな
り一定となっている。本発明の他の実施例は、明細書の
考察およびここに開示された本発明の実施から当業者に
明らかである。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、実質的に均一なコア直
径を提供できるだけでなく、特定のファイバデザイン用
のコア直径プロファイルを調節するための方法が提供さ
れる。
径を提供できるだけでなく、特定のファイバデザイン用
のコア直径プロファイルを調節するための方法が提供さ
れる。
【図１】本発明の一実施例を実施するのに適する装置を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるコア直径プロファイル
の調節を示す図である。
の調節を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるコア直径プロファイル
の調節を示す図である。
の調節を示す図である。
【図４】ファイバ分散特性上の本発明の一実施例の効果
を示す図である。
を示す図である。
【図５】５Ａおよび５Ｂは、コア直径プロファイルの調
節とファイバ分散特性上の本発明の一実施例の効果を示
す図である。
節とファイバ分散特性上の本発明の一実施例の効果を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ジョン ジドジック アメリカ合衆国 07832 ニュージャーシ ィ，コロンビア，パイン トゥリー レー ン 17 Ｆターム(参考） 4G015 BA01 4G021 BA00
Claims (17)
- 【請求項１】 物品を製作する方法であって、 コアを含むコア棒を用意するステップと、 加熱領域を提供するために棒の長手軸に沿って熱源を横
断させるステップと、 横断中、棒の長手軸に沿って圧縮または引張り運動を与
えるステップとからなり、これらの運動は、それぞれ、
加熱領域におけるコア直径の増加または減少を引き起こ
す方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、さらに、
用意された棒のコア直径プロファイルを決定するステッ
プを含む方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、圧縮また
は引張り運動は、指定されたコア直径プロファイルを提
供するように適用される方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法において、熱源は等
温プラズマトーチである方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の方法において、プラズマ
は酸素を含む方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の方法において、 棒の長手軸に沿って圧縮運動を与えながら棒の第１の領
域を加熱するステップと、 第１の領域の加熱前または後に、棒の長手軸に沿って引
張り運動を与えながら棒の第２の領域を加熱するステッ
プとを含み、 圧縮運動は、第１の領域のコア直径の増加を引き起こ
し、引張り運動は、第２の領域のコア直径の減少を引き
起こす方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の方法において、横断後の
コア直径が、棒長の少なくとも９０％にわたって棒の平
均コア直径から０．２％以下変動する方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の方法において、横断後の
コア直径が、棒長の少なくとも１００％にわたって棒の
平均コア直径から０．２％以下変動する方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の方法において、横断後の
コア直径が、棒長の少なくとも１００％にわたって棒の
平均コア直径から０．１％以下変動する方法。 - 【請求項１０】 請求項１記載の方法において、棒の第
１の端部は第１のチャックで固定され、棒の第２の端部
は第２のチャックで固定され、第１のチャック、または
第２のチャック、または第１のチャックおよび第２のチ
ャックの両方は、棒の長手軸に沿った圧縮または引張り
運動を与えることができる方法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の方法において、棒は、
棒の長手軸が横断ステップの間実質的に垂直な位置にな
るように配置される方法。 - 【請求項１２】 請求項３記載の方法において、さら
に、 横断後に、外装チューブにコア棒を挿入するステップ
と、 外装チューブを棒上につぶして、光ファイバ予備形成物
を形成するステップとを含み、予備形成物は、直径１２
５μｍの光ファイバの少なくとも１２００ｋｍを作製す
ることができる方法。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の方法において、予備
形成物は、直径１２５μｍの光ファイバの少なくとも２
４００ｋｍを作製することができる方法。 - 【請求項１４】 請求項１記載の方法において、コア棒
はシリカベースのコア棒である方法。 - 【請求項１５】 請求項３記載の方法において、プロフ
ァイルは、実質的に一定の分散を示す光ファイバを提供
するようにデザインされる方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、さら
に、 横断後、外装チューブにコア棒を挿入するステップと、 外装チューブを棒上につぶして、光ファイバ予備形成物
を形成するステップと、 予備形成物から光ファイバを引き出すステップとを含
み、ファイバは、実質的に一定の分散を示す方法。 - 【請求項１７】 請求項１記載の方法において、さら
に、 横断後、外装チューブにコア棒を挿入するステップと、 外装チューブを棒上につぶして、光ファイバ予備形成物
を形成するステップと、 予備形成物から光ファイバを引き出すステップとを含む
方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/567,536 US6553790B1 (en) | 2000-05-09 | 2000-05-09 | Process for fabricating optical fiber involving tuning of core diameter profile |
| US09/567536 | 2000-05-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6553790B1 (ja) |
| EP (1) | EP1156018B1 (ja) |
| JP (1) | JP3939933B2 (ja) |
| CN (1) | CN100465113C (ja) |
| CA (1) | CA2340840A1 (ja) |
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| FR2809386B1 (fr) * | 2000-05-25 | 2003-01-17 | Cit Alcatel | Procede de fabrication d'une fibre optique avec controle des caracteristiques de transmission |
| JP3521891B2 (ja) * | 2000-09-21 | 2004-04-26 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバプリフォームの製造方法 |
| US20040093905A1 (en) * | 2001-01-11 | 2004-05-20 | Motonori Nakamura | Method for producing optical fiber base material |
| US6701753B2 (en) | 2001-02-11 | 2004-03-09 | Fitel Usa Corp. | Method and apparatus for making improved optical fiber preforms and optical fiber therefrom |
| EP1279646B1 (en) * | 2001-07-26 | 2006-12-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for producing a glass preform for optical fibres |
| FR2839063B1 (fr) * | 2002-04-29 | 2005-01-07 | Cit Alcatel | Procede de fabrication de preformes de fibres optiques |
| FR2839714A1 (fr) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Fitel Usa Corp | Procede et appareil de realisation de pieces preformees de fibre optique ameliorees et d'une fibre optique a partir de celles-ci |
| FI20021564A0 (fi) * | 2002-09-02 | 2002-09-02 | Nextrom Holding Sa | Sovitelma preformin valmistamiseksi |
| US20040221617A1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-11-11 | Fleming James William | Methods for modifying ovality of optical fiber preforms |
| EP1544173A1 (en) * | 2003-12-11 | 2005-06-22 | FITEL USA CORPORATION (a Delaware Corporation) | Glass preform for an optical fibre and method and apparatus for its manufacture |
| DE102005034594B4 (de) * | 2005-07-20 | 2008-09-25 | J-Fiber Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Glasfaserpreformen mit einem großen Kerndurchmesser |
| CN100334023C (zh) * | 2005-07-21 | 2007-08-29 | 长飞光纤光缆有限公司 | 大尺寸光纤预制棒的制备方法 |
| US10689284B2 (en) * | 2011-02-11 | 2020-06-23 | The Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Navy | Infrared (IR) transmitting graded index (GRIN) optical elements and method for making same |
| US20150104131A1 (en) * | 2012-04-04 | 2015-04-16 | Ofs Fitel, Llc | Shunt fiber |
| CN104230162B (zh) * | 2014-09-18 | 2016-08-24 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种光纤预制棒拉伸塔 |
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| DE3911745A1 (de) * | 1989-04-11 | 1990-10-25 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung von glaskoerpern mit bereichen unterschiedlicher optischer brechung |
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-
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