JP2007504092A - 光ファイバーおよびプリフォームおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った2つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程;
を含む。
(i)マイクロ波出力を周期的に変化すること、
(ii)サブストレートチューブ内の圧力を周期的に変化させること、および
(iii)チューブにわたって往復運動するレゾネータのストローク速度を周期的に変化すること。i)からiii)に関する詳細はすべて欠けている。
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2
ここで、n1=ファイバーコアの屈折率値、
r=ファイバーでの半径方向位置(μm)、
Δ=ファイバーの屈折率コントラスト(=(n1 2-ncl 2)/2n1 2)、
ncl=コアを取り囲むクラッディングの屈折率、
α=プロフィール形状パラメータ、そして
a=グレーデッド・インデックスコアの半径(μm)である。
PCVD技術を使用してプリフォームが製造され、このプリフォームから、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出された。ガラス層がサブストレートチューブの内側に析出した。この析出は、ガラス形成活性ガスをサブストレートチューブの一方の側に流入し、続いて前記ガスを、サブストレートチューブの内側に発生されたプラズマを使用して反応させることによりなされた。サブストレートチューブを取り囲むプラズマ発生器またはレゾネータが、所要の高周波エネルギーをプラズマに結合するために使用された。前記プラズマ発生器を、一定の速度でサブストレートチューブに沿って往復運動させた。速度は減速点Xから反転点Yに向かって線形に0に低下した。析出プロセス中に一定値に維持されたこの速度プロフィールが図1に示されている。析出プロセス後、サブストレートチューブを固体プリフォームに通常のようにして収縮させた。屈折率プロフィールを、このようにして形成されたプリフォームに沿って種々の位置で、いわゆるインデックスプロファイラー、フォトンキネティックス型モデル2600を使用して測定した。コア直径の変化、最大Δ値、およびプロフィールパラメータαは、添付図面の図3〜5にそれぞれ概略的に示されている。図4は、反射率コントラストの変動が±1%の値を超えない最大プリフォームの長さが約60cmであることを明瞭に示している。反射率コントラストの変動が±0.5%の値を超えない最大プリフォームの長さは約40cmである。
前記比較例1で説明したPCVD技術を使用して、反射率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出されるプリフォームが製造された。ここで本発明により、プラズマ発生器がサブストレートチューブに沿って軸方向に運動する速度プロフィールは時間により変化する。プラズマ発生器がサブストレートチューブの軸方向に沿って運動する速度プロフィールが図2に、析出プロセスの開始時から析出プロセスの終了時まで示されている。図2から、本発明の方法が、全析出プロセス中にガラス形成活性ガスが供給されるサブストレートチューブの端部で使用され、プラズマ発生器の速度プロフィールがポイントBに向かって低下することが分かる。図2には複数の特徴的ポイントが示されている。ポイントAは第1端部領域の開始点であり、プラズマ発生器の速度プロフィールがもはや一定値に維持されず、ポイントB(図の左側)に向かって低下し、これにより意図的に光学的テーパを減少する位置を示すポイントである。従って前記ポイントBは第1端部領域に配置され、減速点を示し、プラズマ発生器の速度は反転点でのゼロまで減速する。ポイントCは第1端部領域の終了点であり、サブストレートチューブの端部にあるプラズマ発生器の反転点(速度=0)をマークする。このポイントCで活性なガラス形成ガスがサブストレートチューブに供給される。ポイントD(速度=0)はサブストレートチューブの他方の端部にある反転点をマークする。A〜Cによりマークされた領域の長さは、C〜Dによりマークされた2つの反転点間の距離の約24%である。減速点は第1端部領域に配置されており、開始点Aは減速点Bよりも反転点から離れて配置されていることが分かる。図2から、速度プロフィールが図1に示された比較例1の速度プロフィールからの相違を、析出プロセスの開始時、すなわちポイントAの近傍ですでに示していることが分かる。言い替えると、析出プロセスの開始時で端部領域A〜Cでのレゾネータ速度は図1の速度プロフィールよりも低く、前記レゾネータ速度はセクションA〜Bに沿って析出プロセス中に徐々に、全析出プロセス中で開始点Aの右の領域で使用されるレゾネータ速度よりも高い値に上昇する。従って終了点Cと開始点Aとの間に位置する領域は端部領域と称される。領域A〜Cの長さは、図1に示した領域X〜Yよりも長い。第1端部領域、とりわけ領域A〜Bに対して、すでに析出プロセスの開始時に比較的低い速度を選択し、この速度が析出プロセス中に線形に上昇するようにすると、コア直径および偏差の点で良好な結果を示す光学的プリフォームが得られる。
比較例1および実施例1で説明したPCVD技術を使用して、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出されるプリフォームを製造した。析出プロセス中に、プラズマ発生器の速度プロフィールは時間と位置の関数として変化した;しかし実施例2では、プロフィールがサブストレートチューブの左端部、すなわちガラス形成成分の入口と、サブストレートチューブの右端部、すなわちガラス形成成分の出口との両方で変化した。析出プロセス中の時間の関数としての変化と、活性なガラス形成ガスが中空サブストレートチューブに入る端部の位置の関数としての変化は、図2に示した速度プロフィールに相当する。図6は、ガスがサブストレートチューブの内部から排出される端部だけにおける速度プロフィールを示す。従って図6は、析出プロセスの開始時の速度プロフィールと、析出プロセスの終了時の速度プロフィールを示し、この図から、析出プロセスの終了時には速度プロフィールが開始時よりも有意に低下していることが明らかである。第2端部領域の開始点をマークするポイントEから、レゾネータ速度は位置の関数として低下する。この変化は図1に示した公知のレゾネータ速度プロフィールから有意に異なる。位置F、すなわちレゾネータの減速点からレゾネータ速度は反転点Dでのゼロまで低下する。このポイントDは第2端部領域の終了点をマークする。続いてレゾネータ速度はさらに第2端部領域E〜Dでさらなる析出プロセスのステージ中に低下する。右反転点における端部領域の(E〜Dによりマークされる)長さは、C〜Dによりマークされる2つの反転点間の距離の1.5%である。ここでCは左反転点(図示せず)である。減速点Fは前記第2端部領域E〜Dに配置されていることを理解すべきであり、この第2端部領域は図1に示した領域X-Yよりも大きい。言い替えると、図6に示したプロフィールによれば、レゾネータ速度は図7によるレゾネータ速度よりもポジションEですでに低くなる。製造されたプリフォームは種々の測定を受けた。ここでは屈折率プロフィールがプリフォームに沿って種々異なる位置で、実施例1および比較例1と同じインデクスプロファイラーを使用して測定された。最大偏差Δとプロフィール形状パラメータαが概略的に図7と8に示されている。これらの図は、実施例2によるプリフォームが比較例1によるプリフォームよりも有意に良好な結果を提供することを明瞭に示している。
上に説明したPCVD技術を使用してプリフォームを製造した。ここでは供給されるマイクロ波エネルギーの出力がサブストレートチューブの端部位置で変化し、ドープされた、またはドープされない活性なガラス活性ガスを導入した。使用されたプラズマ発生器の速度プロフィールは図1に示した速度プロフィールに相当する。図9は、供給されるマイクロ波エネルギーの電力を、プラズマ発生器の位置の関数として示す。析出プロセスの開始時に供給される電力は位置Aの左の領域で、位置Aの右の領域と比較し、通常値より5%低い値に低減した。供給されるマイクロ波エネルギーの電力レベルは析出プロセス中に調整され、電力は析出プロセスの終了時の通常値より5%上の値に、プラズマ発生器の位置に依存して徐々に上昇した。このような方法を使用すれば、光学的テーパを比較例1に説明した方法と比較して低減することができる。すなわち、プラズマ電力の調整が時間の関数としても、位置の関数としても実行されない場合よりも低減することができる。
上に説明したPCVD技術を使用して、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーに対するプリフォームを製造した。ここでは活性なガラス形成ガス間の比、とりわけGeCl4とSiCl4の供給量の比が、実施例3の電力レベルの代わりに析出プロセス中に変化された。前記2つのガス間の比の変化が図10に概略的に示されている。前記図10には5つのラインが示されており、これらは析出プロセスの開始時であるt=0、析出期間の20%後であるt=0.2、析出期間の40%後であるt=0.4、そして析出期間の終了であるt=1でのガス組成を表す。層の析出中、プラズマ位置でのガス組成はサブストレートチューブの大部分にわたって一定レベルに維持される。端部領域では、プラズマ位置でのガス組成がサブストレートチューブの他の部分とは異なる。端部領域でのガス組成の変化は、析出プロセスの開始時、すなわちt=0、または析出プロセスの終了時、すなわちt=1では行われない。前記期間の間で、端部領域におけるガス組成は、α値の偏差が端部領域で最小となるように変化する。
Claims (22)
- 光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った2つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、析出工程における時間の関数および第1端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第1端部領域の中で変化させ、当該変化は第1端部領域の開始点をマークし、第1端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、前記第1端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有することを特徴とする、製造方法。 - 工程iii)の開始時に、プラズマが第1端部領域において中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、プラズマが第1端部領域の外で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも低くし、工程iii)の終了時の速度値が、プラズマが第1端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも高い値に達するようにすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 第1端部領域におけるプラズマ速度が析出工程iii)の間に、時間により線形に上昇することを特徴とする、請求項2記載の方法。
- 第1端部領域におけるプラズマ速度が析出工程iii)の間に増加し、その速度は、プラズマが端部領域の外部の中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも、全ての位置で高いことを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記第1端部領域は、工程ii)に従って活性なガラス形成ガスの供給が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項1から4までのいずれか一項記載の方法。
- プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、析出工程での時間の関数および第2端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第2端部領域の中で変化させ、当該変化は第2端部領域の開始点をマークし、第2端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、その第2端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項記載の方法。
- 工程iii)の開始時に、プラズマが第2端部領域中で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、プラズマが端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりもすべての位置で低くし、その速度は工程iii)の終了時に更に低下することを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 前記第2端部領域は、工程ii)に従い活性なガラス形成ガスの排出が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項7記載の方法。
- 工程iii)の間に、第2端部領域におけるプラズマ速度を時間によって線形に低下させる、請求項6から8までのいずれか一項記載の方法。
- 第1端部領域は2つの反転点の間の中空サブストレートチューブの全長の5-35%の長さを有する、請求項1から9までのいずれか一項記載の方法。
- 第2端部領域は2つの反転点の間の中空サブストレートチューブの全長の1-10%の長さを有する、請求項1から10までのいずれか一項記載の方法。
- 光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った2つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマ出力と、プラズマが2つの反転点間を中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、工程iii)の間に実質的に一定の値に維持し、反転点に隣接する一方の端部領域の中でプラズマ出力を時間の関数として変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークし、工程iii)の開始時にそのプラズマ出力を端部領域の外部のプラズマ出力よりも低くし、析出工程中にプラズマ出力を時間の関数として徐々に上昇させ、工程iii)の終了時には、端部領域において、端部領域の外部の領域におけるプラズマ出力よりも高い値を有することを特徴とする製造方法。 - 端部領域におけるプラズマ出力を、工程iii)の開始時に端部領域の外部のプラズマ出力よりも少なくとも2%低くし、工程iii)の終了時に端部領域の外部のプラズマ出力よりも少なくとも2%高くする、請求項12記載の方法。
- 前記端部領域は、工程ii)に従い活性なガラス形成ガスの供給が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項12または13記載の方法。
- 光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った2つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
工程iii)に従い供給される活性なガラス形成ガスの量を、2つの反転点の間で中空サブストレートチューブを通過する間、実質的に一定値に維持し、活性なガラス形成ガスの組成を時間の関数として反転点に隣接する端部領域で析出工程の間に変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークすることを特徴とする方法。 - 光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った2つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマが中空サブストレートチューブに沿って2つの反転点の間を運動する速度を実質的に一定値に維持し、中空サブストレートチューブ内の圧力は反転点に隣接する端部領域で時間の関数として変化し、この変化は端部領域の開始点をマークすることを特徴とする方法。 - 光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、反射率コントラストの変動は、少なくとも60cmの長さを有するプリフォームで測定して、2%の絶対値を越えないことを特徴とするプリフォーム。
- 光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、反射率コントラストの変動は、少なくとも60cmの長さを有するプリフォームで測定して、1.5%の絶対値を越えないことを特徴とする、請求項17記載のプリフォーム。
- 光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値に関する偏差が、少なくとも80cmの長さを有するプリフォームで測定して、0.03の絶対値を越えないことを特徴とするプリフォーム。
- 光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値に関する偏差が、少なくとも80cmの長さを有するプリフォームで測定して、0.015の絶対値を越えない、請求項19記載のプリフォーム。
- プロフィール形状パラメータαの平均値からの偏差が最大で約0.03であることを特徴とする光ファイバー。
- 請求項21記載の光ファイバーにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値からの偏差は、少なくとも10kmの長さの光ファイバーに対して最大で0.015である光ファイバー。
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