JP2005068004A - ロッドキャップを含む軸蒸着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光ファイバー母材製造用の軸蒸着装置における蒸着効率の向上を実現する。
【解決手段】 垂直移動及び回転が可能なチャック１１０と、下部を有し、チャックにその上端が固定された開始ロッド１２０と、開始ロッドの下部に固定され、端が細くなる回転体であるロッドキャップ１４４と、ロッドキャップの中心部に向かって火炎を噴射することにより中心部上にコアを成長させるための第１のヒーター１５０と、ロッドキャップの外周面に向かって火炎を噴射することにより外周面上にクラッドを成長させるための第２のヒーター１６０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバー母材(optical fiber preform)の製造装置に関し、特に、軸蒸着のための製造装置に関する。
光ファイバー母材は、その末端側から非常に小さい直径の光ファイバーを取り出すための母材であって、コア(core)とクラッド(clad)とを含んでいる。ここで、コアの屈折率(refractive index)は、クラッドの屈折率よりも大きい。光ファイバー母材の製造方法には、主に外部蒸着法(outside vapor phase deposition:ＯＶＤ)、軸蒸着法(vapor axial deposition:ＶＡＤ)、プラズマ化学蒸着法(plasma chemical vapor deposition:ＰＣＶＤ)及び修正された化学蒸着法(modified chemical vapor deposition:ＭＣＶＤ)が使用されている。軸蒸着法はグラス合成を軸方向に遂行することにより、光ファイバー母材の長さ方向に連続製造可能な利点を有し、また直径が大きく、長い母材を得ることができるので、量産に適合した製造法である。
カイ・フエイ・チャング(Kai Huei Chang)などにより発明され特許登録された下記特許文献１（METHOD OF MAKING A FIBER HAVING LOW LOSS AT 1385nm BY CLADDING A VAD PREFORM WITH A D/d＜7.5）には、シリカ開始ロッド(silica starting rod)を回転させながら第１のトーチ(torch)を用いて前記ロッドの中心方向に火炎を噴射することによって、コアをその末端から成長させ、第２のトーチを用いて前記ロッドの外周面に向かって火炎を噴射することによって、コア上にクラッドを形成する方法が開示されている。
このような軸蒸着工程では、蒸着効率は開始ロッドの表面積に非常に大きく依存することになる。
しかしながら、従来の軸蒸着工程では、コアの蒸着効率を高めるために開始ロッドの直径を増やすことはできるが、制限されたものであり、クラッドの蒸着効率を高めるためには別の追加工程が必要であるという問題点がある。また、コアとクラッドの比を合わせることが非常に困難であるという問題点がある。
米国特許第６,１３１,４１５号
本発明の目的は、従来に比べて蒸着効率を大幅に向上させることができる軸蒸着装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明は、 光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置であって、垂直移動及び回転が可能なチャックと、下部を有し、前記チャックにその上端が固定された開始ロッドと、前記開始ロッドの下部に固定され、端が細くなる回転体であるロッドキャップと、前記ロッドキャップの中心部に向かって火炎を噴射することにより前記中心部上にコアを成長させるための第１のヒーターと、前記ロッドキャップの外周面に向かって火炎を噴射することにより前記外周面上にクラッドを成長させるための第２のヒーターと、を含む。
本発明に係る光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置では、開始ロッドに固定される既設定された形状を有するロッドキャップを含むことにより、光ファイバー母材のコア及びクラッドの比を容易に調節することができる利点がある。
また、本発明に係る光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置では、開始ロッドに固定される既設定された形状を有するロッドキャップを含むことにより、蒸着される表面積を任意に調整することができるので、蒸着効率を任意的に調整することができ、これによって工程管理が容易になり、生産量の大幅な増大が達成され得る利点がある。
以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図１は本発明の望ましい実施形態に従う軸蒸着装置を示す図である。本実施形態の軸蒸着装置１００は、チャック(chuck)１１０と、開始ロッド１２０と、ロッドキャップ(rod cap)１４４と、第１のヒーター(heater)１５０及び第２のヒーター１６０と、を含む。
チャック１１０は、図１の矢印で示すように、垂直移動及び回転が可能であり、開始ロッド１２０の上端をクランピング(clamping)して固定する。
開始ロッド１２０は、その上端がチャック１１０に固定され、軸蒸着工程の間に回転すると同時に、上向き移動するように、不図示の駆動源により駆動される。
ロッドキャップ１３０は、開始ロッド１２０の下部に固定され、図１に示すように、二重の凸形状(double-concave shape)を有する。ロッドキャップ１３０は、半球形状の基底部１３２と、基底部１３２から半球形状に突出された凸部１３４とを含む。
第１のヒーター１５０は、ロッドキャップ１３０の中心方向に火炎を噴射することにより、凸部１３４からコア１４２を下向きに成長させる。第１のヒーター１５０は、燃料と原料物質が供給され、これに基づく火炎噴射を行うことにより、ロッドキャップ１３０の凸部１３４上にグラス物質を積層させる。
第２のヒーター１６０は、ロッドキャップ１３０の外周面に向かって火炎を噴射することにより、基底部１３２からクラッド１４４を下向きに成長させる。第２のヒーター１６０は、燃料と原料物質が供給され、これに基づく火炎噴射を行うことより、ロッドキャップ１３０の基底部１３２上にグラス物質を積層させる。
ロッドキャップ１３０は、石英、またはセラミック材質で構成されることができ、ロッドキャップ１３０の形状に従って蒸着比率が調整される。即ち、ロッドキャップ１３０上に形成されるコア１４２とクラッド１４４の直径比は、ロッドキャップ１３０の形状により調整される。また、第１及び第２のヒーター１５０、１６０に提供される燃料と原料物質を制御するか、第１及び第２のヒーター１５０、１６０間の間隔（距離）、または各ヒーター１５０、１６０の角度を調節することにより、蒸着比率を精密に制御することができる。本実施形態によれば、ロッドキャップ１３０の表面積を任意に調整することができるので、蒸着効率を任意的に調整することができ、これによって工程管理が容易になり、生産量を著しく増加させることが可能となる。図１では、ロッドキャップ１３０が二重の凸形状を取っているが、本発明に従うロッドキャップは、先端（末端）側が細くなる形状の回転体であれば、必要に応じて多様な形状とすることができる。また、ロッドキャップは、開始ロッドへの固定時に、ロッドキャップの先端部（末端）の中心部が開始ロッドの中心軸上に位置するように構成及び配置されることが好ましい。
図２Ａ乃至図２Ｃは本発明に従うロッドキャップの種々の形状を例示した図である。
図２Ａを参照すると、開始ロッド２１０の下部に固定されたロッドキャップ２２０は、半球形状を呈し、かつ、その中心部分が陥没されている(これとは異なり、後述のように陥没された部分がない半球形状とすることもできる)。光ファイバー母材のコア２３２は、ロッドキャップ２２０の中心方向に火炎を噴射することにより成長され、光ファイバー母材のクラッド２３４は、ロッドキャップ２２０の外周面に向かって火炎を噴射することにより成長される。
図２Ｂを参照すると、開始ロッド３１０の下部に固定されたロッドキャップ３２０は、半球形状を呈している。光ファイバー母材のコア３３２は、記ロッドキャップ３２０の中心方向に火炎を噴射することにより成長され、光ファイバー母材のクラッド３３４は、ロッドキャップ３２０の外周面に向かって火炎を噴射することにより成長される。
図２Ｃを参照すると、開始ロッド４１０の下部に固定されたロッドキャップ４２０は、円錐台形状を呈している。光ファイバー母材のコア４３２は、ロッドキャップ４２０の中心方向に火炎を噴射することにより成長され、光ファイバー母材のクラッド４３４は、ロッドキャップ４２０の外周面に向かって火炎を噴射することにより成長される。
上述した本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を外れない限り多様な変形が可能なことはもちろんである。したがって、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
本発明の望ましい実施形態に従う軸蒸着装置を示す図である。 本発明に従うロッドキャップの他の形状を説明するための図である。 本発明に従うロッドキャップの他の形状を説明するための図である。 本発明に従うロッドキャップの他の形状を説明するための図である。
符号の説明
１００ 軸蒸着装置
１１０ チャック
１２０，２１０，３１０，４１０ 開始ロッド
１３０，２２０，３２０，４２０ ロッドキャップ
１３４ 凸部（末端）
１５０ 第１のヒーター
１６０ 第２のヒーター

Claims (20)

  1. 光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置であって、
    垂直移動及び回転が可能なチャックと、
    下部を有し、前記チャックにその上端が固定された開始ロッドと、
    前記開始ロッドの下部に固定され、末端側が細くなる形状の回転体であるロッドキャップと、
    前記ロッドキャップの中心部に向かって火炎を噴射することにより前記中心部上にコアを成長させるための第１のヒーターと、
    前記ロッドキャップの外周面に向かって火炎を噴射することにより前記外周面上にクラッドを成長させるための第２のヒーターと、を含むことを特徴とする軸蒸着装置。
  2. 前記ロッドキャップは、半球形状の基底部と、前記基底部から半球形状に突出された凸部とを含む請求項１記載の軸蒸着装置。
  3. 前記ロッドキャップは、中心部分が陥没されている半球形状である請求項１記載の軸蒸着装置。
  4. 前記ロッドキャップは、半球形状である請求項１記載の軸蒸着装置。
  5. 前記ロッドキャップは、円錐台形状である請求項１記載の軸蒸着装置。
  6. 前記ロッドキャップの末端が前記開始ロッドの中心軸上に配置される請求項１記載の軸蒸着装置。
  7. 前記中心部に向かう火炎は上向きに噴射され、前記外周に向かう火炎は側面に噴射される請求項１記載の軸蒸着装置。
  8. 光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置であって、
    垂直位置で回転可能であり、下部を有する開始ロッドと、
    前記開始ロッドの下部に固定され、末端側が細くなる形状の回転体であるロッドキャップと、
    前記ロッドキャップの中心部に向かって火炎を噴射することにより前記中心部上にコアを成長させるための第１のヒーターと、
    前記ロッドキャップの外周面に向かって火炎を噴射することにより前記外周面上にクラッドを成長させるための第２のヒーターと、を含むことを特徴とする軸蒸着装置。
  9. 前記ロッドキャップは、半球形状の基底部と、前記基底部から半球形状に突出された凸部と、を含む請求項８記載の軸蒸着装置。
  10. 前記ロッドキャップは、その中心部分が陥没されている半球形状である請求項８記載の軸蒸着装置。
  11. 前記ロッドキャップは、半球形状である請求項８記載の軸蒸着装置。
  12. 前記ロッドキャップは、円錐台形状である請求項８記載の軸蒸着装置。
  13. 前記ロッドキャップの末端は、該末端の中心部が前記開始ロッドの中心軸上に配置される請求項８記載の軸蒸着装置。
  14. 光ファイバー母材を製造するための軸蒸着装置であって、
    垂直位置で回転可能であり、下部を有する開始ロッドと、
    石英及びセラミックのうち少なくともいずれか一つの材質で構成され、前記開始ロッドの下部に固定され、末端側が細くなる形状の回転体であり、前記細くなる末端は前記開始ロッドと軸整列される中心部上に配置されるロッドキャップとを含み、前記装置は、
    前記ロッドキャップの中心部に向かって火炎を噴射することにより前記中心部上にコアを成長させるための第１のヒーターと、
    前記ロッドキャップの外周面に向かって火炎を噴射することにより前記外周面上にクラッドを成長させるための第２のヒーターと、を共に使用可能であることを特徴とする軸蒸着装置。
  15. 前記ロッドキャップは、半球形状の基底部と、前記基底部から半球形状に突出された凸部とを含む請求項１３記載の軸蒸着装置。
  16. 前記ロッドキャップは、その中心部分が陥没されている半球形状である請求項１４記載の軸蒸着装置。
  17. 前記ロッドキャップは、半球形状である請求項１４記載の軸蒸着装置。
  18. 前記ロッドキャップは、円錐台形状である請求項１４記載の軸蒸着装置。
  19. 前記装置は垂直移動及び回転が可能なチャックをさらに含み、前記開始ロッドは前記チャックにその上端が固定される請求項１４記載の軸蒸着装置。
  20. 前記中心部に向かう火炎は上向きに噴射され、前記外周に向かう火炎は側面に噴射される請求項１４記載の軸蒸着装置。
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