JP2004331495A - 光ファイバ・プリフォームの楕円度修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバ・プリフォームの作製中、およびその後に生じるプリフォーム・コアの楕円化を低減する方法を提供することにより従来技術の不都合を克服する。
【解決手段】 出発母管へのＭＣＶＤ堆積の前にその外径の楕円度をエッチング、あるいは類似の処理によって修正し、さらに、ＭＣＶＤ堆積がコア・ロッドを形成した後、オーバー・クラッドの前にその楕円度を変えるためにコア・ロッドをエッチングする。２つの方法はそれぞれ独立に、あるいは組み合わせて使われる。別の方法としてクラッド材が楕円形のコアの形状を反映するように楕円形のコアを有するコア・ロッドのクラッド材をエッチングしてもよい。こうして形成されたプリフォームの線引き中、所望の楕円度、および低いＰＭＤを持つほぼ完全な円形の光ファイバを生成するように表面張力が加えられ、引っ張られる。
【選択図】 図９

Description

本発明は基本的に光ファイバの製造に関し、より具体的には光ファイバの製造に使われる光ファイバ・プリフォームの楕円度を低減する方法に関する。

今日、光ファイバを通して光パルスの形で情報信号を送る情報、およびデータ伝達システムは一般的なものであり、機械的な導体と比較して格段に優れた信号伝送能力のゆえに長距離の電話、データ、画像通信ネットワークにおける物理的な伝達媒体として光ファイバが選択されることがあたりまえとなっている。

しかしながら、光ファイバが持つ多くの利点にもかかわらず、長尺、高歩留りでデータ誤りのない光ファイバを量産するために克服されなければならない製造上の困難さがある。
光ファイバの製造においては、光ファイバを生成するガラス・プリフォームを使用する。ガラス・プリフォームは所望の光ファイバ・インデックス・プロファイルを太いガラス棒の内部に再現する。

プリフォームが出来ると、それがファイバ線引き塔に装着される。プリフォームの下端が加熱炉の内部に下げられ、軟化した塊が重力によって滴下するまでプリフォームの端部が加熱される。それが滴下するにしたがい、糸になっていく。糸は下がっていきながら冷却され、いくつかの処理工程（例えば、コーティング層の塗布）を順に経て光ファイバに仕上げられる。それゆえに、この処理によって生成される光ファイバの性質と長さは光ファイバが引かれるプリフォームの特性に依存することが容易に理解出来る。

プリフォームを生成する基本的な製造過程は、当業者には公知である。母材製造に係る３つの基本形態は、：材料が管の内側に堆積される内部堆積型；心金（ｍａｎｄｒｅｌ）の表面に堆積させ、その後、心金を引き抜く外側堆積型；およびガラス・プリフォームの上に直接、軸方向に堆積させていく軸堆積型である。

光ファイバ・プリフォーム製造においてもっとも一般的で広く行われている製法のひとつは修正化学気相堆積法（ＭＣＶＤ）であって、内部堆積型である。ＭＣＶＤは基材、あるいは出発母管の内側表面にプリフォーム・コア材を堆積していくプリフォーム製造方法である（ここで、「基材管」と「出発母管」とは同じ意味で使用される）。
堆積された材料のそれぞれの層は、管の長手方向に沿って前後に移動するトーチによって加熱されて溶融、固化してガラスとなる。

堆積工程中、トーチはゆっくりと出発母管の長手方向に沿って横移動し、その間、反応ガスが管内に導入され、また排出される。コア材、および／あるいはクラッド材の堆積工程に続いて、出発母管は堆積中よりも高い温度で加熱、縮径されて、中実なコア・ロッドを形成する。

コア・ロッドが生成された後、オーバー・クラッド工程でコア・ロッドの直径を増すために石英などの材料が加えられる。オーバー・クラッドが終わると、光ファイバ・プリフォームが完成し、光ファイバに線引きする準備が整う。

特開２０００−２６１３２号公報

しかしながら、光ファイバが持つ多くの利点にもかかわらず、長尺、高歩留りでデータ誤りのない光ファイバを量産するために克服されなければならない製造上の困難さがある。前記の方法によるプリフォームの生成は光ファイバ製造において一般的に行われているが、この製法によるプリフォームはしばしば楕円化の問題に直面する。それは、プリフォームの全長にわたって必ずしも断面が円形でないということである。

プリフォームの楕円化は光ファイバの偏波モード分散（ＰＭＤ）を変化させ、さらにしばしばそれを増加させるために望ましくないものである。ＰＭＤは光ファイバ中を伝播する光パルスの分散につながる確率論的な現象である。特に、分散はファイバの複数の偏波モードの間で伝播速度が異なることに起因する。ＰＭＤは符号間干渉を生ずるために、光通信システムの伝送容量を制限してしまう。

低ＰＭＤが光ファイバの望ましい特性であるので、プリフォームの楕円度（楕円化の程度）を低減させることが光ファイバの望ましい伝送特性を達成するための極めて重要な要素である。したがって、光ファイバのＰＭＤを低減するためにプリフォーム・コアの望ましい楕円度を達成するための方法が必要とされている。
よって本発明の目的は、光ファイバ・プリフォームの作製中、およびその後に生じるプリフォーム・コアの楕円化を低減する方法を提供することにより従来技術の不都合を克服するものである。

前記目的を達成すべく、本発明の一実施形態により、出発母管にＭＣＶＤ法により堆積を行う前に、出発母管の外径がエッチング、あるいは類似の処理によりその楕円度を小さくするように変えられる。
本発明の他の実施例により、ＭＣＶＤによる堆積によってコア・ロッドを形成した後、オーバー・クラッドをかける前にコア・ロッドをエッチング、加熱、および回転させてその楕円度を小さくする。上記２つの実施例の方法は、独立に行ってもよいし、あるいは組み合わせてもよい。そしてそのいずれもその光ファイバ・プリフォームから線引きされた光ファイバのＰＭＤを低減するのに好都合である。

さらに本発明の他の実施例により、楕円形のコアを持つコア・ロッドのクラッド材は楕円形のコアの形を反映（相似形）するようにエッチングしてもよい。こうして形成されたプリフォームはそれから表面張力をかける、あるいは低い楕円度と低いＰＭＤを有する円形の光ファイバを形成するような方法で引っ張ってもよい。

また本発明の一実施例によって光ファイバ・プリフォームの楕円度を小さくする方法が開示される。その方法は、外表面と内表面とを有する壁であって、その内表面が出発母管の中空領域を規定する壁を有する出発母管を提供する工程を含む。また、その方法は壁の外側表面の前記出発母管の長手方向に垂直な断面形状が実質的に円形になるまで壁をエッチングする工程を含む。本発明の一態様によれば、壁のエッチングはプラズマ・トーチを含む加熱方法による壁のエッチングを含む。

本発明の他の一態様として、さらにその方法は、出発母管の壁のエッチングの前に出発母管の長手方向に垂直な断面の楕円度を決定するために出発母管の楕円度を測定する工程を含む。さらに本発明の他の態様として、壁のエッチングは壁の外側表面の前記出発母管の長手方向に垂直な断面が実質的に楕円形である部分だけをエッチングすることを含む。また本発明の方法は出発母管をエッチングするときに出発母管を回転させる工程と、そして／あるいは壁をエッチングするために出発母管を旋盤に取り外し可能に取り付ける工程とを含む。

本発明の他の実施例によって光ファイバ・プリフォームの楕円度を低減する方法が開示される。その方法は、コアとクラッド層とからなるコア・ロッドであって、そのコアの断面が楕円形であるコア・ロッドを提供する工程と、そのコア・ロッドを少なくとも２つの回転部を有する旋盤に取り付ける工程と、２つの回転部の少なくとも一つを用いて回転させる工程とを含む。さらにその方法はコア・ロッドが旋盤に取り付けられた後、少なくとも２つの回転部の少なくとも１つが少なくとも２つの回転部の他の一つと位相がずれて回転しながらコア・ロッドを熱源にさらすことを含む。

本発明の他の一態様によれば、その方法はさらにコア・ロッドをエッチングする工程を含む。本発明の他の一態様によれば、壁をエッチングする工程は加熱装置を用いてコア・ロッドをエッチングすることを含み、その加熱装置はプラズマ・トーチであってもよい。さらに本発明の他の一態様によれば、その方法はコア・ロッドのエッチングの前にコアの楕円度を測定する工程を含む。また測定の工程はクラッド層の楕円度の測定を含んでもよい。

さらに、エッチングの工程はクラッド層の断面が実質的に楕円形である部分だけコア・ロッドをエッチングすることを含んでもよい。さらに、回転させる工程はコア・ロッドをエッチングしながら回転させてもよい。本発明の他の一面によれば、回転させる工程はコア・ロッドを時計回り方向、および反時計回り方向に回転させることを含む。さらに、回転部の角速度は回転中等しい速度であってもよい。

本発明によれば、コア・ロッドを構成するコア、クラッド層の楕円度をいずれも極めて小さく出来るために、ＰＭＤが小さく望ましい伝送特性を有する光ファイバを生成する光ファイバ・プリフォームを得ることが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明をより十分に説明する。なお、これらの図面は必ずしも寸法通りではない。その中でいくつかの実施例を示すが、これが全てではない。実際、これらの発明は多くの異なる形態で実施され得るものであるが、ここで述べる実施例に限定されると解釈されてはならない。むしろ、これらの実施例はこの開示に対して適用される法的要求を満たすために提供されるものである。
以下、全体を通して各番号は各要素に対応する。

図１は従来技術において公知のＭＣＶＤ製法に適した装置を示す。装置は出発母管２を支える支持台１、および出発母管２の加熱ゾーン３に熱を供給する加熱手段４を含む。例えば、出発母管２が矢印５ａで示す方向に回転し、加熱手段４は経路６に沿って移動する移動体によって矢印５ｂで示す方向に往復移動する。それによって加熱ゾーン３は出発母管が回転している間、出発母管の全長にわたって移動する。

原料ガスが供給パイプ７を経て出発母管２に導入される。そして供給パイプ７は原料貯蔵部８に接続されている。原料貯蔵部８は酸素注入口９を有する。貯蔵タンク１４、および１５には通常は液状の反応材料１６、および１７が入っている。その反応材料１６、および１７は注入口１０、および１１から注入されるキャリア・ガスに運ばれて出発母管２に入る。また、励起された材料が排出口１８を経て排出される。混合弁（図示せず）および遮断弁（図示せず）がガス流量の測定と、混合に必要なその他の調節をする。堆積工程の間、トーチが出発母管２の長手方向に沿ってゆっくり往復移動し、その間、反応材料と酸素が供給管７から供給され、また排出される。

コア材、および／あるいはクラッド材の堆積（逆の順序で−つまり、コア材の堆積の前にクラッド材を堆積する）に続いて、図２A〜２Cに図示するように出発母管を堆積中よりも高い温度に加熱して縮径し中実化した（solid）コア・ロッドを形成する。

図２Ａ〜２Ｃは堆積した材料の上に出発母管を縮径して光ファイバ・プリフォームを形成する過程を示す図解である。
図１に示すように、ＭＣＶＤ工程において酸素とともにＳｉＣｌ_４、ＧｅＣｌ_４、ＰＯＣｌ_３、ＢＣｌ_３あるいはＣＦ_４などの高純度原料ガスがガラスの出発母管２１内に導入され、出発母管２１が加熱手段２３によって加熱されると、熱酸化によって出発母管２１の内側に形成された酸化堆積物であるスート（soot）になる（図２Ａを参照）。ここで原料ガスの凝縮は屈折率を制御するためにコンピュータ・システムの制御のもとに正確に調節され、それによって出発母管２１の内側にコア、および／あるいはクラッド層２２を堆積する（図２Ｂを参照）。

次いで、クラッド層、および／あるいはコア層２２が堆積された出発母管２１が加熱手段２３によって加熱され、縮径して光ファイバ・プリフォーム２５を形成する。

前記ＭＣＶＤ法は光ファイバを作るために広く使われているが、それによって作られたプリフォームには好ましくない楕円化がしばしば生じる。楕円化はプリフォームを構成する積層された１つ、あるいは複数の層の断面の厚さが変動している、あるいは円形でなく楕円形であるときに発生する。

図３Ａ〜３ＣはＭＣＶＤ工程によって作られた好ましくないプリフォームの形状のいくつかを図示する。

図３Ａは、実質的に楕円形でなく、つまり円形であるコア３２を有する楕円形のクラッド層３４を有するコア・ロッド３０の断面を図示する。従来技術において明らかなように、オーバー・クラッド層を加えて光ファイバ・プリフォームを形成する前にＭＣＶＤ工程によりコア・ロッドが形成される。

本出願のために、出発母管の内部に堆積したコア、および／あるいはクラッド材はこれ以降においてコアと総称する。図２Ａ〜２Ｃにより前記したように、コアはＭＣＶＤ工程の間にコアの上に縮径する出発母管に周囲を囲まれている。かくして、コアと縮径した出発母管との組み合わせはコア・ロッドを含む。

図３Ｂは実質的に楕円形でなく、つまり円形であるクラッド層４０をもつ楕円形のコア３８を有するコア・ロッド３６の断面を図示する。
最後に、図３Ｃはコア４４とクラッド層４６のいずれもが楕円形であるコア・ロッド４２の断面を図示する。

前記のように、光ファイバ・プリフォームの楕円度が増えるとそれから線引きされた光ファイバのＰＭＤが増加する。ＰＭＤは確率論的な現象であって、光ファイバ中を伝達される光パルスの分散につながる。特に、分散は光ファイバの偏波モード間での伝播速度の違いによって引き起こされる。ＰＭＤは符号間干渉を生ずるために、光通信システムの伝送容量を制限してしまう。低ＰＭＤが光ファイバの望ましい特性であるので、ＰＭＤを低減するために楕円化したプリフォーム・コアを修正することが光ファイバの望ましい伝送特性を達成するための極めて重要な要素である。

本発明の一実施例によれば、楕円化した光ファイバ・プリフォームを修正する一つの方法はＭＣＶＤ堆積の前に出発母管の楕円度を変えることである。出発母管の外径（ＯＤ）の楕円度がＭＣＶＤ堆積後のプリフォーム・コアの楕円度に重要な役割を果たすことは当業者には理解されるところである。事実、出発母管の外径の楕円度はプリフォーム・コアの楕円度、およびＰＭＤと直接に関連している。さらに、プリフォーム・コアの楕円度とＰＭＤとは出発母管の内径（ＩＤ）には比較的影響されないことがわかっている。

図４は本発明の説明のため楕円度が大きく好ましくない出発母管４８の断面図を示す。図示するように、出発母管４８はその円周に沿って厚さＴが変化する出発母管の壁４９を含む。したがって、壁４９の外側表面５０に沿ったすべての部分は管４８の長手方向に対して管中心の長軸５１から等距離にあるわけではない。一方、この例では壁４９の内側表面５２は管中心の長軸５１から実質的に等距離にある。

図５は本発明の一実施例として出発母管楕円度修正装置５３に移動可能に取り付けられた出発母管４８の切断面図を示す。出発母管楕円度修正装置５３はＭＣＶＤ堆積の前に出発母管４８の楕円形の外径（ＯＤ）を修正するために出発母管を加熱することにより出発母管４８の外径（ＯＤ）の楕円度（あるいは出発母管の壁４９の均一性）を改善する。

より詳細には、装置５３は出発母管４８が取り付けられる、例えばガラス細工用の旋盤などの旋盤を含む（図示しない）。旋盤は、管４８がその長手方向に沿った中心軸５１の回りを５７、５９の方向に回転するように操作出来る。本発明の好ましい実施例によれば、旋盤の回転は２つの回転部５６、５８によって制御される。２つの回転部５６、５８の回転速度はエッチング処理の間、出発母管４８に捻りが生じないよう同期してロックされる。

旋盤の実例については、特開２０００−２６１３２号公報において、図１０に示すような、プリフォームを突き合わせ接合する装置の一部として記載されている。図１０において、上記の装置は、２つのサポート１０３と１０５に取り付けられた２つのチャック１１１と１１３とを備えた横型ガラス旋盤１０１を含んでおり、２つのチャックは２つの円筒形プリフォーム１０７と１０９とを共通軸Ａを中心にして回転させるようになっている。なお、図１０における１０７Ａ及び１０９Ａはプリフォームの断面、１１５はプラズマトーチ、１１５Ａはフレーム、１１７はアーム、Ｔは回転軸Ａと直角な方向を示している。このような旋盤の構造及び操作は、当業者によく知られている事項である。

再び図５において、出発母管４８がよく知られた技術であるプラズマ火球５５を生じる定温のプラズマ・トーチ５４の近傍に取り外し可能に取り付けられる。プラズマ・トーチ５４は出発母管４８の長手方向に横移動可能な可動式支持台に取り付けられている。したがって回転部５６、５８による回転との組み合わせによりプラズマ・トーチは出発母管４８の外側のいずれの部分も加熱することが出来る。

種々の定温プラズマを本発明の装置５３に使用することができる。例として酸素と、酸素混合プラズマ、例えば酸素／アルゴンを含む。生成物中にＯＨ不純物がほとんど含まれないようにするために、一般にプラズマは水素を含まない。

プラズマ火球５５が出発母管の壁４９の外側表面５０を加熱し、エッチングすることにより出発母管の壁４９からガラスを除去する。一般に、プラズマ火球５５が出発母管の壁４９の特定部分を長く加熱するほど、そこでエッチングされるガラスの量は多くなる。エッチングは壁４９の内側表面５２には影響を与えないことは理解されよう。

出発母管の壁４９の厚すぎる部分、例えば図４の出発母管４８の断面図の１２時、および６時の位置の外側を選択的にエッチングすることにより、壁厚が一定、あるいはほぼ一定になるように壁４９の厚さを減少させ、かつ楕円度を減少させることが出来る。本発明の一面によれば、壁４９の外径から最大1ｍｍの材料を除去でき、外径を完全に、あるいはほぼ完全に一様にすることが出来る。出発母管外径の楕円度の減少がそれから線引きされる光ファイバのＰＭＤを減少させ、その結果、光ファイバの伝送特性を向上させる。

出発母管の壁４９、あるいは外径の楕円形部分を選択的にエッチングすることは回転速度を出発母管の楕円度の関数として変化させることにより達成できることは当業者には理解されるところであろう。したがって、出発母管４８の回転が遅ければ、それだけエッチングで除去されるガラスの量も多くなる。

エッチングされる管４８の位置を制御するために、エッチングの前にオン・ライン、あるいはオフ・ラインで出発母管４８の外径楕円度を走査して測定する。オフ・ライン走査装置が出発母管の寸法、および楕円度測定の一般的な方法としてよく知られている。しかしながら、そのような走査装置が外径楕円度を修正するための閉回路システムの中でプラズマ・トーチ、あるいは他の熱源を制御する目的でシステムに組み込まれることはない。

そのかわりによく知られた技術としてレーザ装置によるオン・ライン走査が行われる。
本発明の一実施例によれば、出発母管４８の楕円度は管４８の長手方向に沿った任意の断面で楕円度を測定するよう設定された走査装置によって計算できる。走査装置は出発母管楕円度修正装置５３と電気的に通信を行い、十分に非楕円で円形の外径を有する出発母管４８にするための外径低減に必要な条件である回転速度とプラズマ・トーチ５４の位置を装置５３に伝える。代わりに測定を手動で行い、よく知られた入力方法によって出発母管楕円度修正装置５３に入力してもよい。

図６は出発母管楕円度修正装置５３によって外径楕円度が小さくなった図４の出発母管の断面図を示す。修正された出発母管６０は出発母管の壁６４の内側表面５４と外側表面６２との間がほとんど一様な厚さＤである。したがって、管６０の外側表面６２は管６０の全長にわたる全表面に沿って中心軸５３からほとんど等しい距離にある。

前記の装置、および方法によって出発母管の楕円度が修正され、その修正された出発母管を用いてＭＣＶＤ堆積工程がなされる。修正された出発母管を用いたＭＣＶＤ堆積は、その前に出発母管の外径楕円度を修正しないままにＭＣＶＤ堆積工程をしたものよりも低いＰＭＤを確実なものにし、それによって光ファイバの伝送特性が向上する。

本発明の他の実施例によれば、ＭＣＶＤ堆積によってコアロッドが形成された後、完全なプリフォームを生成するためにコア・ロッドをオーバー・クラッドする前にその楕円度を修正するためにコア・ロッドをエッチングする。この方法は独立して行われても、あるいは上に詳しく述べた出発母管の楕円度を小さくする方法と組み合わせて行われてもよい。また、コア・ロッドを適切にエッチングすることにより、光プリフォームから線引きされる光ファイバのＰＭＤを低減することが出来る。

図７は本発明の一つの実施例によるコア・ロッド６９が取り外し可能に取り付けられるコア・ロッド楕円度修正装置７３の切断面図を示す。装置７３は先に図５を参照して議論した装置とほとんど同じである。コア・ロッド楕円度修正装置７３は、コア７２、およびオーバー・クラッド層７０の楕円度を改善するためにコア・ロッド６９の回転と組合わせ、コア・ロッドに接する加熱源を用いてコア・ロッド６９の楕円度を改善する。

図７に示すように、装置７３は望ましくない楕円度を有するコア・ロッド６９が取り付けられる、例えばガラス細工用の旋盤と同じような旋盤を含む（図示しない）。旋盤は、コア・ロッド６９がその長手方向に沿った中心軸７１の回りを７７、７９の方向に回転するように操作出来る。本発明の一実施例によれば、最初コア・ロッド６９は楕円形のコア７２と楕円形のクラッド層７０とを含む図８Ａに示す形状をしている。

再度図７において、コア・ロッド６９は、よく知られているように、前記のプラズマ火球７５を発生する定温プラズマ・トーチ７４の近傍に取り外し可能に取り付けられる。図７の装置のように、プラズマ・トーチ７４はコア・ロッド６９の長さ方向に横移動する可動式の支持台に取り付けられる。プラズマ火球７５がコア・ロッド６９の外表面を加熱し、エッチングし、クラッド層７０の外側部分からガラスを除去する。一般に、プラズマ火球７５がクラッド層７０の特定部分を長く加熱するほど、そこでエッチングされるガラスの量は多くなる。エッチングはコア・ロッド６９のコア７２には影響を与えないことは理解されよう。

さらに本発明の一実施例によれば、装置７３は断面においてクラッド層７０がコアの形状とほとんど同じになるまでコア・ロッド６９の外径６８を選択的にエッチングする。選択的にエッチングした結果を図８Ｂに図示する。選択的なエッチングによって図８Ａのオーバー・クラッド層７０のある部分、あるいは選択された部分の厚みが減少し、その結果オーバー・クラッド層８１の厚みがコア８２の周囲でほぼ一致、あるいは一定となる。

次いで、コア・ロッド６９がその楕円部分の長手方向に沿って加熱されている間、旋盤の回転を制御する回転部７６、および７８はコア・ロッド６９の全長にわたる楕円度の関数として回転の位相がずれる。本発明の一実施例によれば、回転の位相ずれ量はその楕円度の関数として次の式で計算される：
ΔΘ＝ｆ（Ｏ_ν）＝Ａｓｉｎ（Ωｔ）＝Ｋ＊Ｏ_ν＊ｓｉｎ（Ωｔ）

ここでΔΘは楕円度、位置、および時間の関数として度、またはラジアンで表わした位相ずれ量：Ｏ_νは位置の関数として％（つまり（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）／２）で表わした楕円度：Ｋは変換係数：そしてΩはコア・ロッドの回転（時計方向、および半時計方向）が反転する振動数である。

この位相をずらした運転がコア・ロッドにスピン運動を与え、その楕円度を改善する。

本発明の一つの面によれば、位相をずらす間の変速期間中を除いて２つの回転部７６、および７８の角速度は同期している。さらに、回転の位相のずれを正と負の間で−つまり時計方向と反時計方向の間で交互に入れ替えることが好都合であることは理解されるであろう。このことが永久的な捻りがコア・ロッドに生じることを防止する。位相のずれ、あるいはスピン運動の効果とはコア７２の楕円度を平均化し、改善することである。

さらに、選択的エッチングによって生じる表面張力と合わさると位相のずれ、あるいはコア・ロッド６９のスピン運動は、コア７２がより円形になるように再配置するように、コア７２を不安定にする。したがって、コア８２が楕円形である楕円形のコア・ロッド８０を位相をずらして回転させると、図８Ｃに示すような十分に円形のコア８５とクラッド層８４を含むコア・ロッド８３になる。

したがって、楕円形のコアの形状に合うようにコア・ロッド６９の外側を選択的にエッチングし、コア・ロッド６９を位相をずらして回転させることはコア・ロッド６９の楕円度を低減し、その結果それから線引きされる光ファイバのＰＭＤを低減させる。したがって、本発明の方法はそれによって得られる光ファイバの伝送特性を向上させる。

また、クラッド層が十分に円形である場合にはコア・ロッド楕円度修正装置７３はコア・ロッドを回転させて楕円度の小さいプリフォームとする前にクラッド層７０をエッチングする最初の段階を実行する必要があることは理解されるであろう。図７の実施例のように、コア・ロッド６９のクラッド層７０を選択的にエッチングすることはコア・ロッド６９の回転速度をコア・ロッドの楕円度の関数として変化させることにより達成できることは当業者には理解されるところであろう。したがって、コア・ロッド６９の回転が遅ければ、それだけエッチングで除去されるガラスの量も多くなる。

エッチングされるコア・ロッド６９の位置を制御するために、エッチングの前にオン・ライン、あるいはオフ・ラインでコア・ロッド６９の外径６８の楕円度を走査して測定する。本発明の一実施例によれば、コア・ロッド６９の楕円度はコア・ロッド６９の長手方向に沿った任意の断面で楕円度を測定するよう設定された走査装置によって計算できる。走査装置はコア・ロッド楕円度修正装置７３と電気的に通信を行い、それぞれの層に対応する外側表面がほとんど同じ形となるようコア・ロッド６９の外径６８がコア７２とマッチするために必要な条件である回転速度とプラズマ・トーチ５４の位置を伝える。代わりに測定を手動で行い、公知の入力方法によってコア・ロッド楕円度修正装置７３に入力してもよい。

本発明のまた別の実施例によれば、楕円形のコアを持つプリフォームのクラッド材は楕円形のコアの形を反映するようにエッチングしてもよい。それからプリフォームは表面張力をかける、あるいは低い楕円度と低いＰＭＤを有する円形の光ファイバを形成するような方法で引っ張ってもよい。

図９Ａ〜９Ｃは本発明の楕円度修正装置、およびその方法によって実行される楕円度の修正過程を示す。本発明の実施例によれば、コア・ロッド８５は最初に図９Ａに示す形状をしている。コア・ロッドの形状は楕円形のコア８７と十分に円形のクラッド層８９を含む図３Ｂ、および８Ｂに示される形状によく似ている。コア・ロッド楕円度修正装置７３を使って、コア・ロッドの外径がコア８７の形状と一致するように選択的にエッチングする。

選択的にエッチングした結果を図９Bに示す。図９Ｂに示すように、選択的なエッチングによって図９Ａのオーバー・クラッド層９３のある部分、あるいは選択された部分の厚みが減少し、その結果オーバー・クラッド層９３の厚みがコア９５の周囲でほぼ一致、あるいは一定となる。したがって、図９Ｂに示すコア・ロッド９１のオーバー・クラッド層９３はコア９５と同じ形である。この修正の後、公知の技術によりコア・ロッド９１はオーバー・クラッドの準備をし、処理される（図示しない）。

次いで、得られたプリフォームは線引き工程にかけられる。線引き塔での光ファイバ線引き中、溶融領域をより長くすることでより効果的にした線引き速度と組み合わせて表面張力が与えられる。それは選択的にエッチングしたプリフォームを線引きして図９Ｃの光ファイバ９７のコアとクラッド層の断面図にあるコア９９とクラッド層９８の断面が十分に円形の光ファイバとするために効果的である。
どのように表面張力を与えれば図９Ｂに図示したような楕円形のコア・ロッドとクラッド層から断面が十分に円形のコアとクラッド層を形成できるかは当業者にはよく知られていることである。

本発明の一面によれば、普通にファイバを線引きする場合（つまり、形状の修正の必要なしに線引きする場合）の温度を、図９Ｃに示す断面の形成を促進するために高くすることがある。さらに、線引き中に図９Ｂと９Ｃの間で起こる形状修正を促進するためにファイバは時計方向、および反時計方向に回転させられることがある。前記の方法のように、この処理によって低い楕円度と低いＰＭＤ、したがって有利な伝送能力を持つ光ファイバを得ることが出来る。

これまでに述べた本発明の多くの修正、およびその他の実施例はこれらの発明に関係する当業者にとって前記の説明、および関連する図面が教えるところが有益であると考えられるであろう。したがって、本発明は多くの形態で実施され、前記の実施例に限定されるものではないことは当業者には理解されるところである。

例として、上記の装置、及び方法はＭＣＶＤ法について開示されているが、ここで開示された発明は例えばＶＡＤ法など種々の光ファイバ製造方法で使うことが出来る。したがって、発明はこれまでに開示された特定の実施例に限定されるものではなく、多くの変更、および他の実施例が以下に添付する請求の範囲に含まれるものであることを理解されるべきである。ここで特有の用語が使われているが、それらは一般的、かつ説明のためのみに使われているのであり、それに限定するためのものではない。

修正化学気相堆積法（ＭＣＶＤ）に適合する従来方式の一般的な装置を示す図である。 図２Ａ〜２Ｃは一般的なＭＣＶＤ法を示す図である。 図３Ａ〜３Ｃは従来方式のＭＣＶＤ法によって生成された望ましくないプリフォームの形状の断面図である。 厚さが一様でない出発母管の断面図である。 出発母管が取り付けられる出発母管楕円度修正装置の切断面図である。 十分に円形の外径と均一な厚みを有する修正された出発母管の断面図である。 コア・ロッドが取り付けられるコア・ロッド楕円度修正装置の切断面図である 図８Ａ〜８Ｃは図７のコア・ロッド楕円度修正装置によって行われる楕円度修正の過程の図である。 図９Ａ〜９Ｃは本発明の楕円度修正装置によって行われる楕円度修正、および線引きの過程の図である。 従来技術による、プリフォームを突き合わせ接合する装置の図である。

符号の説明

１ 支持台
２ 出発母管
３ 加熱ゾーン
４ 加熱手段
５ａ 回転方向
５ｂ 往復移動方向
６ 経路
７ 供給パイプ
８ 原料貯蔵部
９ 酸素注入口
１０、１１ キャリア・ガス注入口
１４、１５ 貯蔵タンク
１６、１７ 反応材料
１８ 排出口
２１ ガラス出発母管
２２ クラッド層／コア層
２３ 加熱手段
２５ 光ファイバ・プリフォーム
３０ コア・ロッド
３２ 十分に円形なコア
３４ 楕円形のクラッド層
３８ 楕円形のコア
４０ 十分に円形なクラッド層
４９ 出発母管の壁
５０ 壁の外側表面
５１ 管中心の長軸
５２ 壁の内側表面
５３ 出発母管楕円度修正装置
５４ 定温プラズマ・トーチ
５５ プラズマ火球
５６、５８ 回転部
５７、５９ 回転方向
６０ 修正された出発母管
６８ 外径
９７ 光ファイバ
１０１ ガラス旋盤
１０３、１０５ サポート
１０７、１０９ プリフォーム
１１１、１１３ チャック
１１５ プラズマトーチ
１１５Ａ フレーム
１１７ アーム

Claims (22)

1. 壁を有する出発母管を準備する工程であって、前記壁が外側表面と内側表面とを有し、前記内側表面が前記出発母管の中空領域を規定する工程と、
   前記壁の外側の前記出発母材の長手方向に垂直な断面における形状が実質的に円形となるまで前記壁をエッチングする工程とを含む光ファイバ・プリフォームの楕円度修正方法。
2. 前記壁をエッチングする前記工程が、加熱手段を用いて前記壁をエッチングする工程を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記加熱手段がプラズマ・トーチからなることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記出発母管の前記壁をエッチングする工程の前に、前記出発母管の楕円度を決定するために前記出発母管の楕円度を測定する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 前記壁をエッチングする前記工程が、前記壁の外側の前記断面が実質的に楕円形である部分の壁のみをエッチングする工程を含む請求項１に記載の方法。
6. 前記出発母管がエッチングされる際に前記出発母管を回転させる工程をさらに含む請求項５に記載の方法。
7. 前記壁をエッチングするために前記出発母管を旋盤に取り外し可能に取り付ける工程をさらに含む請求項６に記載の方法。
8. コアと厚みが均一でないクラッド層とを有するコア・ロッドを準備する工程、
   前記コア・ロッドを少なくとも２つの回転部を有する旋盤に取り付ける工程、
   前記少なくとも２つの回転部を用いて前記コア・ロッドを回転させる工程、および
   前記コア・ロッドを熱源にさらす工程を有し、
   前記光ファイバ・プリフォームの楕円度が修正されるように前記熱源が前記クラッド層の形状を変化させ、前記コア・ロッドが前記旋盤に取り付けられた後、前記少なくとも２つの回転部のうちの１つが前記少なくとも２つの回転部のうちの他の１つと位相をずらして回転される、光ファイバ・プリフォームの楕円度修正方法。
9. 前記熱源を用いて前記コア・ロッドの前記クラッド層をエッチングする工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 前記コア・ロッドを熱源にさらす前記工程が、前記コア・ロッドをプラズマ・トーチにさらす工程を含む請求項９に記載の方法。
11. コア・ロッドをエッチングする前記工程の前に、前記コア・ロッドの楕円度を測定する工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
12. 前記測定する工程が前記クラッド層の楕円度を測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記エッチングする工程が、前記クラッド層の断面が実質的に楕円である部分のコア・ロッドのみをエッチングする工程を含む請求項９に記載の方法。
14. 前記回転させる工程が、前記コア・ロッドがエッチングされる際に前記コア・ロッドを回転させる工程を含む請求項９に記載の方法。
15. 前記回転させる工程が、前記コア・ロッドを時計方向、および反時計方向に回転させる工程を含む請求項９に記載の方法。
16. 前記回転部の角速度が同一である請求項９に記載の方法。
17. 前記エッチングする工程が、コアの楕円度が５％よりも小さいコア・ロッドを生成する請求項９に記載の方法。
18. 前記エッチングする工程が、０．１ｐｓ／ｓｑｒｔ（ｋｍ）よりも小さい偏波モード分散を有する光ファイバを生成するために適したコア・ロッドを生成する請求項９に記載の方法。
19. コアと厚みが均一でないクラッド層とを有するコア・ロッドを準備する工程、
    前記コア・ロッドを少なくとも１つの回転部を有する旋盤に取り付ける工程、
    前記少なくとも１つの回転部を用いて前記コア・ロッドを回転させる工程、
    クラッド層が実質的に均一な厚みを持つように前記クラッド層の形状を変化させるために前記コア・ロッドを熱源にさらす工程、および
    光ファイバの形状を変えるために線引き中に光ファイバに表面張力を加えて前記コア・ロッドから光ファイバを線引きする工程を有する光ファイバ製造方法。
20. 前記表面張力が前記光ファイバの楕円度を低減するために加えられる請求項１９に記載の方法。
21. コアの楕円度が５％よりも小さくなるように前記光ファイバの楕円度を低減するために前記表面張力が加えられる請求項２０に記載の方法。
22. 偏波モード分散が０．１ｐｓ／ｓｑｒｔ（ｋｍ）よりも小さくなるように前記光ファイバの楕円度を低減するために前記表面張力が加えられる請求項２０に記載の方法。
    

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