JP2002528379A - 光ファイバプレフォーム用スートの製造方法およびその方法により製造されたプレフォーム - Google Patents

光ファイバプレフォーム用スートの製造方法およびその方法により製造されたプレフォーム

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マイケル ビー ケイン，
ダブリュ ホートフ，ダニエル
スリカント，ヴィー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は光導波路の製造に用いられるスートの製造方法に関する。非水性液体反応体および１つ以上の塩を含有する水溶液の両方が、噴霧化バーナアセンブリを通して供給されて、非水性液体反応体および水溶液中に含まれる選択された元素の酸化物を含有する均質スート流を形成する。得られた多成分スートは従来の方法により集積されて、光導波路ファイバの製造に用いられるプレフォームを形成する。あるいは、水溶液は、第１のバーナアセンブリで気体により噴霧化されてエーロゾルを形成し、反応体は第２のバーナアセンブリに供給されるために気化されてもよい。この方法により製造されたプレフォームもまた開示されている。水溶液は、好ましくは、金属塩、例えば、酢酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物、水酸化物を含むものである。金属塩の金属は、好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉛、ランタン、コバルト、アンチモン、エルビウム、アルミニウム、ネオジム、プラセオジムである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、ガラス製造に用いられるスートの形成に関し、より詳しくは、液体
前駆体および他の反応体を火炎中に供給して、光導波路の製造に使用するための
スートを製造する方法、およびその方法により製造された光導波路に関する。
【０００２】 本発明は、幅広い範囲のガラススートの用途に適用されるが、光ファイバの製
造に用いられるプレフォームを形成するためのターゲット上にスートを堆積させ
るのに特にうまく適しており、その点に関して特に説明する。
【０００３】発明の背景 酸化物、特に、蒸気状反応体からの金属酸化物の製造を含む様々なプロセスが
当該技術分野において知られている。そのようなプロセスには、供給原料溶液ま
たは前駆体、該供給原料溶液の蒸気（以下蒸気状反応体と称する）および酸化物
を生成し、それらを転化反応部位（スート反応ゾーンまたは燃焼ゾーンとしても
当業者に知られている）に輸送する手段、およびスートと呼ばれる微細な球状凝
集体を製造するために酸化と燃焼に同時に触媒作用を及ぼす手段が必要とされる
。このスートは、集積チャンバ中の捕捉から、回転マンドレル上の堆積まで、ど
のような様式で集積しても差し支えない。集積されたスートを、同時にまたはそ
の後、熱処理して、非多孔質の透明な高純度ガラス物品を形成してもよい。この
プロセスは通常、ノズル、インジェクタ、バーナおよび／またはバーナアセンブ
リの独特な配置を有する特化された設備により行われている。
【０００４】 そのようなプロセスの開発に導かれた初期の研究の多くは、塊状シリカの製造
に焦点を当てていた。適切な供給原料の選択が、その研究の重要な一面であった
。その結果、その時点において、約100℃未満の温度で水銀柱200-300ミリメート
ル（ｍｍＨｇ）の間の蒸気圧を生じることのできる材料が、そのような塊状シリ
カの製造に有用であろうと決定された。四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）の高蒸気圧
が、スート製造のための都合のよい蒸気源としてその有用性を示唆し、一連の同
様な塩化物ベースの供給原料の発見と使用を開始した。この要因は、他のどの要
因よりも、供給原料の蒸気源としてＳｉＣｌ4、ＧｅＣｌ4、ＰＯＣｌ3、および
ＢＣｌ3が現在許容されて使用されていることの原因である。
【０００５】 しかしながら、蒸気源としてのこれらと他のハロゲン化物ベースの供給原料を
使用することには、欠点がある。主な欠点は、酸化の副生成物として塩化水素酸
（ＨＣｌ）が生成されることである。ＨＣｌは、堆積基板や反応設備に有害なだ
けでなく、環境にとっても有害である。とりわけ、この欠点を克服するために、
光導波路用スートの製造のために前駆体または供給原料としてハロゲン化物を含
まない化合物を使用することに至った。
【０００６】 例えば、米国特許第5,043,002号および同第5,152,819号に記載されているよう
に、溶融シリカガラス製造のための供給原料としてハロゲン化物を含まないケイ
素化合物を使用するとＨＣｌの生成は避けられるが、特に、スートが光導波路の
形成を意図したものである場合に、他の問題がまだ残っている。気化したポリア
ルキルシロキサンをバーナに供給する過程で、高分子量の化学種が、蒸気状反応
体をバーナに運搬するライン中、またはバーナ自体の内部にゲルとして堆積し得
ることが分かった。このために、後に、光導波路がそこから線引きされるブラン
クに固結されるスートの堆積速度が減少してしまう。また、ブランクの形成され
た部分から、欠陥のあるおよび／または使用できない光導波路ファイバをしばし
ば生成する欠点がブランク中に形成されてしまうことにもなる。シロキサン供給
原料を用いてシリカスートを形成している間に遭遇するさらなる問題は、高分子
量および高沸点を有する微粒子が光導波路ファイバブランク上に堆積することで
ある。これらの微粒子の蓄積により、そのシリカスートを用いて形成された光導
波路の光学的および構造的品質に悪影響を及ぼす「欠陥」または「群集欠陥」の
欠点が生じてしまう。
【０００７】 あるものは光導波路の製造用のスートの形成に有用であり、他のものはそのス
ートの形成に有用であるかもしれない上述したもの以外の供給原料は、気相成長
による供給のためのハロゲン化物ベースおよびハロゲン化物を含まない供給原料
に対する現在許容される代替物ではない。例えば、塩のような材料および希土類
元素として知られている材料は、蒸気として非常に不安定であり、しばしば、蒸
気相として供給できる前に分解してしまう。バーナから蒸気として供給されると
いうよりもむしろ、これらの元素は、溶液から滑らかな固体を形成する傾向にあ
る。
【０００８】 これらの元素の少なくとも一部を蒸気として燃焼ゾーンに供給できることもあ
るが、それは技術的には難しい。これらの元素を蒸気相に転化させ、さらに、そ
れらを、バーナに導かれるラインおよびバーナ自体の内部に固体を堆積させずに
、燃焼ゾーンに供給するためには、高価な設備を含む精巧な装置が必要である。
さらに、多数の元素が蒸気として供給され、各々の特定の比率が所望の組成にと
って必要である場合、異なる元素は異なる蒸気圧を有するので、その比率を提供
するようにその供給を制御することは困難である。
【０００９】 米国特許出願第08/767,653号には、これらと他の制限は、供給原料を液体形態
でインジェクタまたはバーナに供給し、該供給原料を噴霧化して、液体供給原料
の微細な液滴を含有するエーロゾルを形成し、噴霧化された液体供給原料を燃焼
ゾーンでスートに転化することにより、克服できることが開示されている。米国
特許出願第08/767,653号に開示されているインジェクタ、バーナおよびバーナア
センブリは、適切な噴霧化のために、液体を微細流で供給する非常に小さなオリ
フィスに頼っている。供給原料は、蒸気というよりもむしろ液体としてバーナの
火炎中に直接供給されるので、供給原料の蒸気圧はもはや供給のための制限要因
ではない。したがって、光導波路の製造に使用するスートを形成するために、今
では、多くの追加の元素を供給原料またはドーパントとして供給することができ
る。
【００１０】 しかしながら、数多くの元素、特に、一般的に塩として分類されるものは、有
機金属化合物として液体形態で火炎中に供給するのは容易ではない。純度の必要
条件は、必要な純度の化合物を得ようとする努力に関連する費用のように、しば
しば非常に厳しい。
【００１１】 したがって、光導波路の製造に使用されるスートの製造方法、および特に、使
用者が供給されている元素の量を正確に制御できると同時に、供給ライン中のゲ
ル化を防ぐ光導波路ファイバ用のプレフォームが必要とされている。さらに、高
価で精巧な設備を必要とせずに、必要なストイキオメトリーで金属酸化物、伝統
的なドーパント、および塩を含有するガラススートを製造する液体供給方法が必
要とされている。
【００１２】発明の概要 本発明は、ガラス製造に使用するスートを製造するために、液体および他の反
応体をバーナアセンブリに隣接する燃焼ゾーンに供給する方法に関する。液体供
給装置において、熱酸化分解によりガラスに転化できる液体反応体が、燃焼バー
ナの燃焼ゾーンに直接供給され、導入され、それによって、微細なアモルファス
スートが形成される。そのような液体供給システムの例が、1996年12月17日に出
願され、「Method and Apparatus for Forming Fused Silica by Combustion of
Liquid Reactants」と題される米国特許出願第08/767,653号；1997年7月30日に
出願され、「Method for Forming Silica by Combustion of Liquid Reactants
Using Oxygen」と題する米国特許第08/903,501号；1998年6月3日に出願され、「
Method and Apparatus for Forming Silica by Combustion of Liquid Reactant
s Using a Heater」と題する米国特許第09/089,869号；1997年12月19日に出願さ
れ、「Burner and Method for Producing Metal Oxide Soot」と題する米国仮特
許出願第60/068,255号；および1998年7月31日に出願され、「Method and Appara
tus for Forming Soot for the Manufacture of Glass」と題する米国仮特許出
願に開示されている。これらの明細書をここに引用する。アモルファススートは
、数多くの様式のいずれにより捕捉しても差し支えないが、一般的に、その堆積
と実質的に同時にまたはその後に、スートが溶融ガラス体にそこで固結される、
受容体表面上に堆積される。次いで、このガラス体は、例えば、溶融体から直接
製品を製造するのに用いても、または、その溶融体を、例えば、その明細書をこ
こに引用する、「Method for Purifying polyalkylsiloxane and the Resulting
Products」と題する米国特許出願第08/574,961号に記載されているように、線
引きして光導波路ファイバを製造することのような、光導波路を形成することに
より、さらに処理してもよい。
【００１３】 本発明の方法は、当該技術分野において知られている他のガラススート製造よ
りも優れた多数の利点を提供する。本発明は、製造されたスートの組成を正確に
変更し、制御する能力を提供する。これにより、明確で非常に正確な屈折率プロ
ファイル、および他の特徴を有する光導波路ファイバが提供される。本発明はさ
らに、この産業界に、多数の元素を同時に火炎に供給して、多成分ガラススート
を製造する方法を提供する。多数の有機金属、希土類元素、および今では塩のい
ずれも、同時に火炎に供給して、均質なスートを製造することができる。同様に
、これらの元素を、同一のスート製造運転中に同時に、または選択的に供給して
、特定の層形成必要条件を満たすプレフォームを製造することができる。したが
って、本発明の方法により製造された光ファイバプレフォームには、正確な量の
元素を含有するという利点があり、その内のいくつかは、１つの光導波路ファイ
バプレフォーム内で組み合わされたことが今までなかった。
【００１４】 これらと他の利点を達成するために、非水性液体反応体および水溶液を噴霧化
して、多数の液滴から構成されたエーロゾルを形成する。このエーロゾルは、燃
焼ゾーン中に供給され、この燃焼ゾーンの火炎中で反応させられて、微細なガラ
ススート粒子を形成する。
【００１５】 本発明の別の態様において、非水性液体反応体および水溶液はバーナアセンブ
リに供給される。この非水性液体反応体および水溶液は、バーナアセンブリから
火炎中に排出され、そこで、反応させられてスートを形成する。このスートは、
ターゲット上に堆積されて、プレフォームを形成する。
【００１６】 本発明のさらに別の態様において、光ファイバプレフォームは、非水性液体反
応体および水溶液をバーナアセンブリに供給するプロセスにより形成される。こ
の非水性液体反応体および水溶液は、バーナアセンブリから火炎中に、複数の非
水性液体反応体液滴および複数の水溶液の液滴から形成されたエーロゾルとして
排出される。これらの液滴は火炎中で反応させられてスートを形成し、このスー
トはターゲット上に堆積されて、プレフォームを形成する。
【００１７】 本発明のさらなる態様において、水溶液の供給が、従来の蒸気供給と組み合わ
される。この水溶液は、バーナアセンブリで気体により噴霧化されて、多数の液
滴から構成されたエーロゾルを形成し、別の反応体が、バーナアセンブリへの供
給のために気化される。蒸気状反応体およびエーロゾルは、バーナアセンブリに
隣接する燃焼ゾーン内で反応させられて、微細なガラススートを形成する。
【００１８】 本発明の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部
は、その説明から明らかとなり、または本発明を実施することにより分かるであ
ろう。当業者には、上述した一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は、例示的
で説明的なものであり、請求項に記載した本発明のさらなる説明を提供すること
を意図したものであることが理解されよう。
【００１９】 添付の図面は、本発明をさらに理解するためのものであり、本明細書に含まれ
、その一部を構成する。これらの図面は、本発明のいくつかの実施の形態を示し
、前記記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２０】好ましい実施の形態の詳細な説明 多数のスート集積およびスート堆積技法が、ガラス製品の製造に用いられてい
る。本発明は、これらの多数の技法に用いることができるが、光導波路、特に光
導波路ファイバの製造に用いられるガラスプレフォームを形成するために、スー
トをターゲット上に堆積させるのに用いられる技法に特にうまく適している。し
かしながら、本発明の方法は、同様にプレーナ型導波路の製造にも使用できるこ
とが当業者には理解されよう。
【００２１】 光導波路ファイバの製造中に、スートは一般的にターゲット上またはその内部
に均一に堆積される。集積されたスートは、高純度ガラスプレフォームに固結さ
れ、その後、光を運搬し、方向付けることのできる細いファイバを形成する線引
きのようなさらなる加工工程に施される。したがって、本発明をこの点に関して
説明する。しかしながら、光導波路ファイバの当業者には、ここに説明し、請求
した機能を実施するために本発明を含むことのできる描写した装置の変更例およ
び他の装置があることが理解されよう。本発明の現在好ましい実施の形態をここ
で詳細に説明する。その実施例が、添付した図面に示されている。
【００２２】 ガラス製造に用いられる、多成分スートを形成するために液体を燃焼ゾーンに
供給する装置の第１の好ましい実施の形態が図１に示されている。液体供給装置
10は、水溶液14を含有する水溶液リザーバ12、非水性液体反応体18を含有する非
水性液体反応体リザーバ16、および必要に応じて、ドーパント22を含有するドー
パントリザーバ20を備えている。さらに、液体供給装置10は、その明細書をここ
に引用する、1996年12月17日に出願され、「Method and Apparatus for Forming
Fused Silica by Combustion of Liquid Reactants」と題される米国特許出願
第08/767,653号；1997年7月30日に出願され、「Method for Forming Silica by
Combustion of Liquid Reactants Using Oxygen」と題する米国特許第08/903,50
1号；1998年6月3日に出願され、「Method and Apparatus for Forming Silica b
y Combustion of Liquid Reactants Using a Heater」と題する米国特許第09/08
9,869号；1997年12月19日に出願され、「Burner and Method for Producing Met
al Oxide Soot」と題する米国仮特許出願第60/068,255号；および1998年7月31日
に出願され、「Method and Apparatus for Forming Soot for the Manufacture
of Glass」と題する米国仮特許出願に開示されている噴霧化バーナアセンブリお
よび関連する供給機構（以後、「バーナアセンブリ」）のような噴霧化バーナア
センブリ26を備えている。
【００２３】 操作において、水溶液14、非水性液体反応体18、およびドーパント22は、所望
のストイキオメトリーにしたがって混合され、それぞれのリザーバ12、16、およ
び20内に貯蔵される。水溶液14は、好ましくは、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ
金属炭酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属硝酸
塩、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、またはアルカリ土類金
属酢酸塩のような水溶性塩を含有する。より好ましくは、水溶液14は、硝酸バリ
ウム、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム
、塩化ストロンチウム、硝酸アンチモン、酢酸アンチモン、硝酸鉛、炭酸鉛、硫
酸鉛、酢酸鉛、硝酸ランタン、炭酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、硝
酸コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ネオジム、塩化ネオジム、硝酸
カリウム、塩化カリウム、硝酸プラセオジム、硝酸セシウム、塩化セシウム、硫
酸セシウム、水酸化セシウム、塩化カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ナトリ
ウム、塩化ナトリウム、塩化エルビウム、および硫酸エルビウムのような１つ以
上の水溶性塩を含有するが、水溶液中に混合され、水溶液として供給できる他の
塩および／または他の元素を含有しても差し支えない。
【００２４】 非水性液体反応体18は、好ましくは、オクタメチルシクロテトラシロキサンの
ような液体有機金属化合物であるが、ケイ素アルコキシド、金属アルコキシド、
またはエチレングリコールモノメチルエーテルのような適切な有機溶剤に溶ける
ように調製された他のケイ質マトリクス材料であっても差し支えない。ドーパン
ト22は、使用する場合には、エチレングリコールモノメチルエーテルのような適
切な有機溶剤中に溶解するプラセオジム、ホルミウム、およびツリウムの、ケト
ン酸塩、アルコキシド、酢酸塩、β−ジケトン酸塩、またはフルオロ−β−ジケ
トン酸塩であって差し支えない。一般的に、好ましいドーパント22は、エルビウ
ム、ゲルマニウム、および光導波路ファイバに使用するのに有益な特性を有する
他の希土類元素である。
【００２５】 水溶液14、非水性液体反応体18、および所望であればドーパント22は、液体供
給ラインを介してバーナアセンブリ26に所望の量で供給される。液体14、18、お
よび22は、バーナアセンブリ26から火炎28中に噴霧化された液滴30として排出さ
れる。液滴30は、噴霧器プロセス中に均一に混合され、火炎28中で反応させられ
て、スート流32を生成する。スート流32は、好ましくは、回転マンドレル34のよ
うなターゲットに向かって、バーナアセンブリ26が回転マンドレル34の長手方向
に沿って移動しているときに、方向付けられて、回転マンドレル34上にスートが
堆積し、これが、水溶液14、非水性液体反応体18、およびドーパント22中に含ま
れる元素の酸化物を所望の量で含有する均質スート体36を形成する。
【００２６】 ガラス製造に用いられる、多成分スートを形成するために液体を燃焼ゾーンに
供給する装置の第２の好ましい実施の形態が図２に示されている。第１の好まし
い実施の形態と同様に、液体供給装置40は、水溶液44を貯蔵するための水溶液リ
ザーバ42、非水性液体反応体48を貯蔵するための非水性液体反応体リザーバ46、
および必要に応じて、ドーパント52を貯蔵するためのドーパントリザーバ50を備
えている。しかしながら、本発明の第１の好ましい実施の形態とは異なり、液体
供給装置40は、非水性液体反応体リザーバ46およびドーパントリザーバ50と選択
的に流体連絡した第１のバーナアセンブリ56、および水溶液リザーバ42と液体連
絡した第２のバーナアセンブリ66を備えている。以下に記載するように、水溶液
44および非水性液体反応体48は、本発明の第１の好ましい実施の形態に関して上
述した成分を１つ以上含有することができるのが当業者には理解されよう。
【００２７】 操作において、水溶液44は第２のバーナアセンブリ66に選択的に供給され、非
水性液体反応体48および所望であればドーパント52は、選択的に第１のバーナア
センブリ56に選択的に供給される。第１のバーナアセンブリ56は、噴霧化された
液滴60を火炎58中に排出し、そこで、液滴60は燃焼されて、非水性液体反応体48
およびドーパント52中に含まれる選択された元素の酸化により生成される酸化物
の均質な混合物を含有するスート流62を形成する。第２のバーナアセンブリ66は
、第１のバーナアセンブリ56と同時にまたはそれとは独立して作動させて、液滴
70を火炎68中に排出して、水溶液44中に含まれる元素の酸化物から生じる元素の
酸化物を含有する均質なスート流72を形成する。スート流62および72は好ましく
は、回転マンドレル74のようなターゲットに向かって方向付けられ、スート流62
および72からのスートは、第１のバーナアセンブリ56および第２のバーナアセン
ブリ66が回転マンドレル74の長手方向に移動しているときに、回転マンドレル74
上に均一な層で堆積される。得られたスート体76は、スート流62および72からの
酸化物の全てを、それらが供給される速度にしたがって含有する。
【００２８】 本発明のこの実施の形態の多重バーナアセンブリは、一般的に、本発明の第１
の実施の形態よりも速いスート堆積速度を提供する。さらに、バーナアセンブリ
56および66の間隔のあいた配置により、スートを別々の層で堆積することができ
、これにより、明確な屈折率プロファイルおよび他の光学的特性を有する光導波
路を製造する、制御された対費用効果的な様式が提供される。
【００２９】 図３は、本発明の方法を実施するのに用いられる組合せ蒸気および液体供給装
置80の好ましい実施の形態を示す。組合せ蒸気および液体供給装置80は、水溶液
84を貯蔵するための水溶液リザーバ82および水溶液84と連絡して第１のバーナア
センブリ94を配置するための液体供給ライン90を備えている。さらに、組合せ蒸
気および液体供給装置80は、蒸気状反応体88を液体供給ライン92を通して第２の
バーナアセンブリ96に供給するための蒸気供給装置86も備えている。蒸気供給装
置86は、以下に限定されるものではないが、その明細書をここに引用する米国特
許第5,043,002号および米国特許第3,698,936号に開示されている蒸気供給装置の
ような当該技術分野において知られている任意の蒸気供給装置であって差し支え
ない。気化された反応体88は、好ましくは、限定はされないがＳｉＣｌ4のよう
なハロゲン化物ベースの供給原料、または限定はされないがオクタメチルシクロ
テトラシロキサンのようなハロゲン化物を含まない供給原料である。水溶液84は
、好ましくは、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属硫酸塩
、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、ア
ルカリ土類金属硫酸塩、またはアルカリ土類金属酢酸塩のような水溶性塩を含有
する。より好ましくは、水溶液84は、硝酸バリウム、酢酸バリウム、塩化バリウ
ム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硝酸アン
チモン、酢酸アンチモン、硝酸鉛、炭酸鉛、硫酸鉛、酢酸鉛、硝酸ランタン、炭
酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化
コバルト、硝酸ネオジム、塩化ネオジム、硝酸カリウム、塩化カリウム、硝酸プ
ラセオジム、硝酸セシウム、塩化セシウム、硫酸セシウム、水酸化セシウム、塩
化カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化エル
ビウム、および硫酸エルビウムのような１つ以上の水溶性塩を含有するが、水溶
液中に混合され、水溶液として供給できる他の塩および／または他の元素を含有
しても差し支えない。
【００３０】 操作において、水溶液84はバーナアセンブリ94に選択的に供給され、気化され
た反応体88は第２のバーナアセンブリ96に供給される。水溶液84は、空気のよう
な気体であるが、好ましくは酸素、または窒素のような不活性ガスと一緒の酸素
により第１のバーナアセンブリ94で噴霧化されて、一般的にサイズが約10マイク
ロメートルから約200マイクロメートルまでの範囲に及ぶ複数の液滴から形成さ
れたエーロゾルを形成する。液滴の大部分は一般的に約20マイクロメートルのサ
イズものである。噴霧化された液滴98は、第１のバーナアセンブリ94に隣接して
形成された第１の火炎100中に排出され、そこで、噴霧化された液滴98は燃焼さ
れて、水溶液84内に含まれる選択された元素の酸化により生成された酸化物の均
質な混合物を含有する第１のスート流102を形成する。蒸気状反応体88は、蒸気
供給ライン92および第２のバーナアセンブリ96を通って蒸気104として供給され
、この蒸気は第２のバーナアセンブリ96に隣接して形成された第２の火炎106中
に排出される。蒸気104は第２の火炎106中で燃焼されて、蒸気状反応体88中に含
まれる選択された元素の酸化により生成された酸化物の均質な混合物を含有する
第２のスート流108を形成する。第１と第２のスート流102、108は、それぞれ、
回転マンドレル110のようなターゲットに向けて方向付けられ、スート流102およ
び108内のスートが、第１のバーナアセンブリ94および第２のバーナアセンブリ9
6が回転マンドレル110の長手方向に沿って移動しているときに、回転マンドレル
110上に均質層として堆積される。形成されたスート体112は、それぞれ、第１と
第２のスート流102および108からの酸化物の全てを、それらが供給される速度に
したがって、含有する。
【００３１】 図３には示されていないが、光導波路ファイバ用スートの製造に通常用いられ
る追加のドーパントを供給するために、図３に示した装置に追加のバーナアセン
ブリおよび関連する供給機構を備えても差し支えない。本発明のこの実施の形態
は、気相成長のより大きいスート堆積速度を、水溶液中に供給される塩により提
供される独特な光学的特性と組み合わせている。蒸気状反応体88および水溶液84
を共通の火炎中に供給して、当該技術分野において知られている任意の様式で集
積でき、その後、光導波路、特に光導波路ファイバ用のプレフォームを形成する
ように加工できる均質なスート流を製造できることが当業者に理解されよう。
【００３２】 図面には示していないが、図１，２および３に示した装置は、図示したバーナ
アセンブリおよび関連する供給機構の数に制限されないことが当業者には理解さ
れよう。各々の装置は、本発明の方法を実施するために追加のバーナアセンブリ
および関連する供給機構を含んでも差し支えない。概して、バーナアセンブリの
数が多くなるほど、スート堆積速度も大きくなる。さらに、本発明は、光導波路
ファイバ用スートの製造において皿により大きい融通性を提供するために、当該
技術分野において知られている他の蒸気供給装置と組み合わせて用いることがで
きる。
【００３３】 本発明の精神すなわち範囲から逸脱せずに、本発明の光ファイバプレフォーム
用スートを製造する方法において、様々な改変および変更が行えることが当業者
には明らかであろう。したがって、本発明の改変および変更は、それらが添付し
た特許請求の範囲に含まれるとすれば、本発明に包含されることが意図されてい
る。さらに、特許請求の範囲における全てのミーンズまたはステッププラスファ
ンクションエレメントの対応する構造、材料、作用および同等物は、請求項に記
載したような他のクレームされたエレメントと組み合わせてそのファンクション
を行うための任意の構造、材料、または作用を含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法に用いられる液体供給装置の第１の好ましい実施の形態
を示す
【図２】 図２は、本発明の方法に用いられる液体供給装置の第２の好ましい実施の形態
を示す
【図３】 図３は、本発明の方法に用いられる組合せ蒸気および液体供給装置の好ましい
実施の形態を示す
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 スリカント，ヴィー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14850 イサーカ イースト ステイト ストリ ート 107 ナンバー301 Ｆターム(参考） 4G021 DA01 DA02

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバプレフォームがそこから作製されるスートを製造
    する方法であって、 a) 非水性液体反応体および水溶液を噴霧化して、多数の液滴からなるエーロ
    ゾルを形成し、 b) 該エーロゾルを燃焼ゾーンに供給し、 c) 該エーロゾルを該燃焼ゾーンで発生された火炎内で反応させて、微細なガ
    ラススート粒子を形成する、 各工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記非水性液体反応体が非水性溶液からなることを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記非水性液体反応体および前記水溶液を噴霧化する前に、
    該非水性液体反応体および該水溶液を１つのバーナアセンブリに供給する工程を
    含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記工程a)の前に、 前記非水性液体反応体を第１のバーナアセンブリに供給し、 前記水溶液を該第１のバーナアセンブリから間隔の置かれた第２のバーナアセ
    ンブリに供給する、 各工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記非水性液体反応体を前記第１のバーナアセンブリで噴霧
    化して、第１のエーロゾルを形成し、 前記水溶液を前記第２のバーナアセンブリで噴霧化して、第２のエーロゾルを
    形成する、 各工程を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第１のエーロゾルを前記第１のバーナアセンブリに隣接
    して生成された第１の火炎中で反応させ、 前記第２のエーロゾルを前記第２のバーナアセンブリに隣接して生成された第
    ２の火炎中で反応させる、 各工程を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記非水性液体反応体が少なくとも１つの前駆体および少な
    くとも１つのドーパントを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記非水性液体反応体がシロキサンを含み、前記水溶液が塩
    を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記塩が、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アル
    カリ金属硫酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土類
    金属炭酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、硝酸バリウム
    、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、塩
    化ストロンチウム、硝酸アンチモン、酢酸アンチモン、硝酸鉛、炭酸鉛、硫酸鉛
    、酢酸鉛、硝酸ランタン、炭酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、硝酸コ
    バルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ネオジム、塩化ネオジム、硝酸カリ
    ウム、塩化カリウム、硝酸プラセオジム、硝酸セシウム、塩化セシウム、硫酸セ
    シウム、水酸化セシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸アルミニウム
    、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化エルビウム、および硫酸エルビウムか
    らなる群より選択されることを特徴とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記非水性液体反応体がドーパントを含むことを特徴とす
    る請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 光ファイバプレフォームを製造する方法であって、 a) 非水性液体反応体および水溶液をバーナアセンブリに供給し、 b) 該非水性液体反応体および該水溶液を該バーナアセンブリから火炎中に排
    出し、 c) 該非水性液体反応体および該水溶液を該火炎中で反応させて、スートを生
    成し、 d) 該スートを回転マンドレル上に堆積させる、 各工程を含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 前記工程b)が、前記非水性液体反応体および前記水溶液を
    噴霧化して、複数の水溶液の液滴と混合された複数の非水性液体反応体の液滴か
    らなるエーロゾルを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法
    。
  13. 【請求項１３】 前記噴霧化工程が、前記非水性液体反応体および前記水溶
    液が前記バーナアセンブリから排出されるときに行われることを特徴とする請求
    項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記バーナアセンブリが第１のバーナアセンブリおよび該
    第１のバーナアセンブリから間隔の置かれた第２のバーナアセンブリを含み、前
    記非水性液体反応体が、複数の非水性液体反応体の液滴からなる第１のエーロゾ
    ルとして該第１のバーナアセンブリから排出され、前記水溶液が、複数の水溶液
    の液滴からなる第２のエーロゾルとして該第２のバーナアセンブリから排出され
    ることを特徴とする請求項１１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記火炎が、前記第１のバーナアセンブリに隣接した第１
    の火炎および前記第２のバーナアセンブリに隣接した第２の火炎からなり、前記
    第１のエーロゾルが該第１の火炎中で反応させられ、前記第２のエーロゾルが該
    第２の火炎中で反応させられることを特徴とする請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記非水性液体反応体が少なくとも１つの前駆体および少
    なくとも１つのドーパントを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記非水性液体反応体がシロキサンを含み、前記水溶液が
    塩を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記塩が、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、ア
    ルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土
    類金属炭酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、硝酸バリウ
    ム、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、
    塩化ストロンチウム、硝酸アンチモン、酢酸アンチモン、硝酸鉛、炭酸鉛、硫酸
    鉛、酢酸鉛、硝酸ランタン、炭酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、硝酸
    コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ネオジム、塩化ネオジム、硝酸カ
    リウム、塩化カリウム、硝酸プラセオジム、硝酸セシウム、塩化セシウム、硫酸
    セシウム、水酸化セシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸アルミニウ
    ム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化エルビウム、および硫酸エルビウム
    からなる群より選択されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 a) 非水性液体反応体および水溶液をバーナアセンブリに
    供給し、 b) 該非水性液体反応体および該水溶液を、複数の非水性液体反応体の液滴お
    よび複数の水溶液の液滴からなるエーロゾルとして該バーナアセンブリから火炎
    中に排出し、 c) 該複数の非水性液体反応体の液滴および該複数の水溶液の液滴を該火炎中
    で反応させてスートを形成し、 d) 該スートをターゲット上に堆積させる、 各工程により形成される光ファイバプレフォーム。
  20. 【請求項２０】 光ファイバプレフォームがそこから作製されるスートを製
    造する方法であって、 a) 水溶液を第１のバーナアセンブリで気体により噴霧化して、サイズが約10
    マイクロメートルから約200マイクロメートルまでに及ぶ複数の液滴からなるエ
    ーロゾルを形成し、 b) 第２のバーナアセンブリに供給するための反応体を気化させ、 c) 該蒸気状反応体および前記エーロゾルを前記第１と第２のバーナアセンブ
    リに隣接した燃焼ゾーン内で反応させて、少なくとも１つのスート流を形成する
    、 各工程を含むことを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 前記反応体が、ハロゲン化物をベースとするケイ素含有化
    合物およびハロゲン化物を含まないケイ素含有化合物からなる群より選択される
    ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記水溶液が、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩
    、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカ
    リ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属酢酸塩、硝酸バ
    リウム、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウ
    ム、塩化ストロンチウム、硝酸アンチモン、酢酸アンチモン、硝酸鉛、炭酸鉛、
    硫酸鉛、酢酸鉛、硝酸ランタン、炭酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、
    硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ネオジム、塩化ネオジム、硝
    酸カリウム、塩化カリウム、硝酸プラセオジム、硝酸セシウム、塩化セシウム、
    硫酸セシウム、水酸化セシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸アルミ
    ニウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化エルビウム、および硫酸エルビ
    ウムからなる群より選択される塩を含むことを特徴とする請求項２０記載の方法
    。
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