JP2013540681A - 光ファイバ被覆クラッディングのためのスートの半径方向加圧 - Google Patents

Abstract

光ファイバプリフォームを作製する方法および装置。装置が外壁および内壁を有する。外壁が内壁を囲み、内壁が装置の内部キャビティを囲む。コアロッドが内部キャビティ内に堆積され、その後、ガラススートなどの微粒子状ガラス材料がコアロッドの周りの内部キャビティ内に堆積される。コアロッドが、すでにそれに適用された最終クラッディングスート少なくとも１０パーセントを有する。半径方向内向きの圧力が微粒子状ガラス材料に対して適用されて微粒子状ガラス材料をコアロッドに対して加圧する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１０年８月２７日に出願された米国仮出願第６１／３７７，５０１号明細書（その内容全体が参照によって依拠され本明細書に組み込まれる）の米国特許法第１１９条下の優先権の利益を請求する。

本発明は一般に、光ファイバ被覆クラッディングのためのスートの半径方向加圧の方法および装置に関し、特に、光ファイバプリフォームを作製する方法および装置に関する。

外部蒸着（ＯＶＤ）および軸蒸着（ＶＡＤ）法などの、光ファイバプリフォームを作製するための従来の化学蒸着（ＣＶＤ）法は、ＣＶＤ法のスート処理量および堆積効率における制限のために、出発原材料の一部分のみを利用することが多い。したがって、スートを用いて光ファイバプリフォームを作製する、代替の方法の使用について関心が寄せられている。

よって、光ファイバプリフォームの製造において、シリカスートを利用するための異なった方法が考案されてきた。例えば、軸方向加圧法、ゾルゲル（および他の「湿式」）法などのこれらの方法は、高いコスト、複雑な、および／または時間を要する処理条件および設備などの様々な欠点の影響を与える可能性があり、プリフォームの密度および幾何学的形状に関して、許容できないばらつきがあるなど望ましいとは言い難い特性を有するプリフォームをもたらし得る。

本発明の１つの態様は、光ファイバプリフォームを作製する方法である。この方法は、半製品光ファイバプリフォームを装置の内部キャビティ内に配置するステップを有し、半製品光ファイバプリフォームは多孔質スート領域によって囲まれている内部コア材料を含み、多孔質スート領域は完成光ファイバのガラスクラッディングの厚さの少なくとも１０パーセントになるクラッディングスートの厚さを有する。いくつかの実施形態において、多孔質スート領域は、半製品プリフォームの厚さの１５％〜７５％、より好ましくは１５〜５０％を構成する。いくつかの他の実施形態において、多孔質スート領域は、半製品プリフォームの厚さの３０％〜１００％を構成する。微粒子状ガラス材料、例えば、シリカスート、ドープされたシリカスート、またはヒュームドシリカスート材料を半製品プリフォームと内壁との間の内部キャビティ内に堆積させてもよく、半径方向内向きの圧力を微粒子状ガラス材料に対して適用して微粒子状ガラス材料を前記半製品プリフォーム上の多孔質スート領域に対して加圧する。ここで説明されたシリカスート材料は、シリカまたはゲルマニア、リン、フッ素、チタニア、塩素等のドーパントがドープされたシリカから作製された非晶質スート微粒子状材料を指す。

いくつかの実施形態において、スートの多孔質領域を含有する半製品プリフォームは好ましくは、直ちに光ファイバに引き込まれ得る状態にある完成される光ファイバプリフォームの厚さの７０パーセント未満、より好ましくは５０パーセント未満、さらにより好ましくは３０パーセント未満および最も好ましくは２５パーセント未満を構成する。

半製品プリフォームの外側部分を形成する多孔質スート領域は、半製品プリフォームに対する加圧された微粒子状ガラス材料の良好な接着性を達成するのを助ける。この多孔質スート領域を半製品プリフォームの外側部分の一部とすることによって、微粒子状ガラス材料を直接に固結ガラスプリフォーム上に加圧することによって直面する接着性の問題を軽減する。いくつかの実施形態において、半製品プリフォームの多孔質スート領域と加圧された微粒子状ガラス材料との間の接着性は、多孔質スート領域の少なくとも外側部分の密度を０．６ｇ／ｃｃ未満になるように制御することによってかなり改良されることが見出された。

圧力を適用するための装置は外壁と内壁とを備え、外壁は内壁を囲み、内壁は内部キャビティを囲む。微粒子状シリカスート材料は半製品プリフォームと内壁との間の内部キャビティ内に堆積されてもよい。微粒子状ガラス材料に対して半径方向にゲージ圧で２５ｐｓｉ（１７２．４ｋＰａ）〜５００ｐｓｉ（３４４７．５ｋＰａ）、より好ましくは１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）〜２５０ｐｓｉ（１７２３．７５ｋＰａ）の内向きの圧力を適用してガラス材料を半製品プリフォームに対して加圧してもよい。

本明細書に開示された方法を用いて、光ファイバプリフォームが作製され、そこにおいて半製品プリフォームに対して加圧された微粒子状材料は０．６〜１．２グラム／ｃｍ^３の密度を有し、プリフォームはその軸方向長さに沿って最大直径および最小直径を有し、最小直径は最大直径の少なくとも９０％である。

本発明のさらに別の特徴および利点は以下の詳細な説明に示され、一つには、当業者にはその説明からすぐに明らかであり、またはクレームに続く詳細な説明、ならびに添付された図面など、本明細書に説明されるように本発明を実施することによって認識される。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は本発明を示し、クレームされるように本発明の特性と特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図するものであることは明らかである。添付した図面は、本発明のさらなる理解を提供するために与えられ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施態様を示し、説明とともに、本発明の原理および作用を明らかにするのに役立つ。

装置の可撓性内壁の何れの面の圧力もほぼ等しい、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 装置の可撓性内壁と剛性外壁との間の空気がほとんど除去されている、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 半製品プリフォームが装置の内部キャビティ内に中心に配置された、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 半製品プリフォームと可撓性内壁との間の内部キャビティ内にガラススートが堆積された、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 剛性外壁と可撓性内壁との間に加圧された流体を供給することによってガラススートが加圧される、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 加圧された流体が剛性外壁と可撓性内壁との間からほとんど取り除かれる、本発明の好ましい方法によって使用可能な装置の部分断面側面図を示す。 装置から取り出されて清浄化および固結できる状態にある加圧されたスート／半製品プリフォーム集合体の部分断面側面図を示す。

本発明の好ましい実施態様への参照をここで詳細に行うが、その実施例は、添付した図面に示される。可能な限り、同じ参照符号を図面の全体にわたって用いて同じあるいは同様な部分を指す。

本発明は、微粒子状シリカスートなどの微粒子状ガラス材料を半製品プリフォームの周りに堆積させて加圧するステップを有する、光ファイバプリフォームを作製する方法および装置に関する。半製品プリフォームとは、内部コア領域および不完全クラッディング領域からなるプリフォームを意味し、少なくとも外側不完全クラッディング領域は、多孔質未固結ガラススートからなる。半製品プリフォームの多孔質スート領域は、例えば、ＯＶＤを介して堆積された微粒子状シリカスートであってもよく、ＯＶＤプロセスの間に常に捕捉されるガスを取り除くために固結されていない。したがって、半製品プリフォームは、半製品プリフォームを用いて最終的にプリフォームから引き出される光ファイバのガラスの少なくとも一部になる多孔質未固結スート層からなってもよい。いくつかの実施形態において、多孔質スート領域は、半製品プリフォームの厚さの１５％〜７５％、或る場合においては１５〜５０％を構成する。いくつかの他の実施形態において、多孔質スート領域は厚さの３０％〜１００％を構成し、いくつかの場合において半製品プリフォームの厚さの５０〜１００パーセントまたはさらに１００パーセントを構成する。

この方法は、多孔質スート領域を有する半製品プリフォームを装置の内部キャビティ内に配置するステップを有する。次に、微粒子状ガラス材料を半製品プリフォームと内壁との間の内部キャビティ内に堆積させ、半径方向内向きの圧力を微粒子状ガラス材料に対して適用して、微粒子状ガラス材料を前記半製品プリフォーム上の多孔質スート領域に対して加圧してもよい。微粒子状ガラス材料はドープされていないシリカであってもよく、もしくは微粒子状ガラス材料はドープされてもよい。可能性のあるドーパントには、少なくともＦ、Ｂ、Ｇｅ、Ｅｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｎａ、Ｎｄ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｙｂおよびそれらの組み合わせがある。微粒子状ガラス材料は発熱によって生成されてもよく、例えばＣＶＤ法からの飛散スート（例えば、堆積プロセス中に望み通りにマンドレル上に堆積しなかったスート）から作製されるかあるいは他の方法でＣＶＤ法（「ＣＶＤの廃スート」）、外部蒸着（ＯＶＤ）法（「ＯＶＤの廃スート」）または軸蒸着（ＶＡＤ）法（「ＶＡＤの廃スート」）の使用によるスートから作製されてもよく、あるいは例えば砂、または異なったタイプのガラススートの混合物、もしくは砂とシリカスートとの混合物などの任意の他のシリカ源由来であってもよい。

微粒子状ガラス材料は、未処理（例えば、さらなる凝固剤または溶剤を含有しないシリカスートまたはＣＶＤの廃スート）であっても、あるいは１つまたは複数の凝固剤または溶剤、例えば水または有機溶剤で処理されてもよい。好ましい実施形態において、微粒子状シリカスート材料は未処理である。好ましくは、微粒子状シリカスート材料の平均タップ密度は、０．１〜１．０グラム／ｃｍ^３、さらにより好ましくは０．１〜０．５グラム／ｃｍ^３、例えば０．２〜０．４グラム／ｃｍ^３、例えば約０．３グラム／ｃｍ^３などである。

ここで、本発明による好ましい方法および装置を示す図１〜図６を参照する。図１は、本発明の実施形態によって使用できる装置の部分断面側面図を示す。装置１００は、円筒状剛性外壁１０２および可撓性内壁１０４を備えており、可撓性内壁１０４は装置の内部キャビティ１０８を囲み、剛性外壁１０２と可撓性内壁１０４との間の領域が環状キャビティ１０６を画定する。「剛性」とは、可撓性内壁１０４と比べて剛性という意味であり、「可撓性」とは、剛性外壁１０２と比べて可撓性という意味である。図１に示された実施形態において、可撓性内壁１０４の両側の圧力はほぼ等しく、すなわち、環状キャビティ１０６内の圧力は内部キャビティ１０８内の圧力とほぼ等しい。装置１００は、頂部エンドキャップ１１０（図５および図６に示されている）および底部エンドキャップ１１２をさらに備えている。頂部エンドキャップ１１０および底部エンドキャップ１１２はそれぞれ、半製品プリフォームを収容しかつ中心に置くための心線孔（図示せず）を備えていることが好ましい。頂部エンドキャップ１１０および底部エンドキャップ１１２はそれぞれ、環状キャビティ１０６の頂部および底部において圧力シールを備えていることが好ましく、また、それぞれが心線孔によって内部キャビティ１０８内の過剰空気を逃がすことができるのが好ましい。エンドキャップのための好ましい材料には、アルミニウムまたは鋼等の金属もしくはプラスチックなどがある。

円筒状剛性外壁１０２は、環状キャビティ１０６内の最大正常動作圧力に対して、測定可能な変形を伴わずに耐え得る機械的強度を有する任意の材料から作製可能である。好ましい実施形態において、円筒状剛性外壁１０２はアルミニウムから作製される。円筒状剛性外壁１０２のための他の好ましい材料には、例えば、ステンレス鋼等のその他の金属またはプラスチックなどがある。好ましい実施形態において、円筒状剛性外壁１０２は、その軸方向長さに沿ってほぼ一様な直径を有する。別の好ましい実施形態において、円筒状剛性外壁１０２はその軸方向長さに沿ってわずかに異なる直径を有し、装置１００の頂部および底部に存在する場合がある圧力差に対処する。円筒状剛性外壁１０２は、一様な円筒状の一体品を含んでもよく、あるいは端と端が付着された２個以上の円筒状セグメントを含んでもよい。

可撓性内壁１０４は、環状キャビティ１０６内の最大正常動作圧力を受けたとき、塑性変形を起こさずに半径方向内向きに弾力的に変形する十分な弾性を有し且つ強度をもたらす任意の材料から作製可能である。好ましい実施形態において、可撓性内壁１０４は、ＰｉｅｒｃａｎＵＳＡ社から入手可能な標準的弾性ラテックスチューブ材料などのラテックス材料から作製されたチューブである。可撓性内壁１０４のための他の好ましい材料には、例えば、ネオプレン、Ｂｕｎａ−Ｎ、ポリウレタン、またはシリコーンゴムなどがある。好ましくは、可撓性内壁１０４は、９５ｐｓｉ（６５５ｋＰａ）〜７０００ｐｓｉ（４８２６５ｋＰａ）の引っ張り強度および２００％〜８００％の伸びを有する。好ましい実施形態において、可撓性内壁１０４は、円筒状剛性外壁１０２にシールされている。別の実施形態において、可撓性内壁１０４は、円筒状剛性外壁１０２内に取り付けられた環状ブラダーを含むことができる。このような実施形態において、環状ブラダーと円筒状剛性外壁１０２との間のシールは必要ではない。

図２に示されるように、環状キャビティ１０６は、空気または他の流体がほとんどまたはほぼ完全に環状キャビティ１０６から取り除かれているように減圧されることが可能である。このような減圧の結果として、可撓性内壁１０４は半径方向外向きに弾性的に変形し、図２に示されるように、可撓性内壁１０４の最大外径が剛性外壁１０２の内径にほぼ等しくなる。一方、環状キャビティ１０６の容積は、内部キャビティ１０８の容積が増加させられる間に減少させられる。

図３に示されるように、装置１００の内部キャビティ１０８内には半製品プリフォーム１１４が配置されかつ中心に保持されてもよい。図３に示されるように、環状キャビティ１０６は図２におけるように減圧されている。半製品プリフォーム１１４は、内部キャビティ１０８を貫通することができるだけでなく、底部エンドキャップ１１２の心線孔（図示せず）をも貫通することができ、半製品プリフォーム１１４の頂部および底部が装置１００から外へ延在する。例えば発泡ゴムから作製された栓１１６は内部キャビティ１０８の底に配置されてもよい。栓１１６は、半製品プリフォーム１１４を収容するための心線孔（図示せず）を有する。栓１１６は好ましくは、剛性外壁１０２の内径とほぼ同じ直径を有し、栓１１６の心線孔は好ましくは、半製品プリフォーム１１４の直径とほぼ同じかまたは僅かに小さい直径を有し、内部キャビティ１０８の底におよび半製品プリフォーム１１４の周りにぴったりと嵌合する。栓は好ましくはブラダー内に嵌合する。栓１１６は、粗いスートが装置の底を通って逃散するのを防ぐ働きをすることができ、さらに、加圧されたスート体に対して丸いまたは先細の端部を与える働きもすることができる。

図４に示されるように、シリカスート１１８などの微粒子状スート材料は、半製品プリフォーム１１４と可撓性内壁１０４との間の内部キャビティ１０８内に装置１００の頂部を通して堆積することも注入することもできる。いくつかの実施形態において、半製品プリフォームと内壁との間の内部キャビティ内に挿入される微粒子状ガラス材料は、光ファイバプリフォームおよびそれから引き出される光ファイバの外側部分を形成する材料の残材を構成する。図４に示されるように、環状キャビティ１０６は図２におけるように減圧されている。図４は、シリカスート１１８でほぼ半分満たされている内部キャビティ１０８を示すが、好ましい実施形態において、内部キャビティ１０８がほぼ一杯になるまでシリカスートを内部キャビティ１０８内に堆積または注入する。内部キャビティ１０８内にシリカスート１１８を堆積または注入した後、シリカスート１１８の上方および内部キャビティ１０８の頂部近くの半製品プリフォーム１１４の周りに追加の栓（図示せず）が配置される。好ましくは、内部キャビティ１０８は内部キャビティへのシリカスート１１８の堆積後に減圧される。半製品プリフォーム１１４は好ましくは、半製品光ファイバプリフォーム中のガラスの厚さの少なくとも２５パーセントになる厚さを有するスートの多孔質層によって囲まれているコア領域を含む。いくつかの実施形態において、多孔質スート領域は、半製品プリフォームの厚さの１５％〜７５％、或る場合においては１５〜５０％を構成する。特定の他の実施形態において、多孔質スート領域は、半製品プリフォームの厚さの３０％〜１００％、５０〜１００％、８０〜１００％、またはさらに１００％を構成する。いくつかの好ましい実施形態において、スートの多孔質領域を含有する半製品プリフォームは好ましくは、完成光ファイバプリフォーム中のガラスの７０パーセント未満、より好ましくは５０パーセント未満、さらにより好ましくは３０パーセント未満および最も好ましくは２５パーセント未満を構成する。固結ガラスを含む外側ガラス領域を有するプリフォーム上に直接にではなく、半製品プリフォームのＯＶＤ堆積された多孔質スート領域上にシリカスート１１８を半径方向加圧することによって、境界面においてのスートの接着性の問題は解消され、プリフォームの結合性はプリフォームの固結の間および固結プリフォームを光ファイバに引き入れる間維持される。

図５に示されるように、内部キャビティ１０８内に堆積された微粒子状シリカスート１１８は、剛性外壁１０２と可撓性内壁１０４との間の環状キャビティ１０６内に加圧された流体を供給することによって加圧される。

好ましい実施形態において、頂部エンドキャップ１１０が所定位置に配置され、ねじ付きロッド１２０を用いて底部エンドキャップ１１２に接続される。次に、環状キャビティ内の圧力が、大気圧と比べて負圧から正圧に徐々に増大するように、流体を環状キャビティ１０６内に徐々に導入することができる。好ましくは、環状キャビティ１０６内の圧力は５０ｐｓｉ（３４４．８ｋＰａ）／分未満の割合で増加させられ、さらにより好ましくは２０ｐｓｉ（１３７．９ｋＰａ）／分未満、例えば２ｐｓｉ（１３．８ｋＰａ）〜２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）／分等、さらには５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）〜１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）／分等の割合で増加させられる。環状キャビティ１０６内の加圧された流体の圧力が徐々に増加して、ますます高い正のゲージ圧になると、可撓性内壁１０４はシリカスート１１８に対して半径方向内向きに弾性的に変形し（環状キャビティ１０６の容積を徐々に増加させ、内部キャビティ１０８の容積を徐々に減少させる原因となる）、ガラススート１１８は半製品プリフォーム１１４に向かって半径方向内向きに加圧される。好ましくは、環状キャビティ１０６内の加圧流体の圧力は、最大所定値に達するまで増加させられる。圧力は、所定時間の間この値に保持されても保持されなくてもよい。所定時間の間保持されるとき、圧力は少なくとも１分間、例えば１分から２００分、好ましくは３０分から１２０分間保持されてもよい。

好ましい実施形態において、シリカスートを加圧するステップの間、加圧された流体はゲージ圧で２５ｐｓｉ（１７２．４ｋＰａ）〜５００ｐｓｉ（３４４７．５ｋＰａ）、例えば１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）〜２５０ｐｓｉ（１７２３．７５ｋＰａ）の最大圧力を有する。加圧された流体の例には、空気、不活性ガス（例えば窒素）、水および油などがある。特に好ましい加圧された流体は空気である。好ましい実施形態において、ガラススートを加圧するステップの間、内部キャビティ１０８の温度は５０℃未満、例えば２０℃〜４０℃であり、さらにより好ましくは室温（すなわち、２０℃〜２５℃）である。

スートが十分に加圧された後、図６に示されているように、環状キャビティ１０６内の加圧された流体が放出されてもよく、その結果、環状キャビティ１０６が図２におけるように減圧される（その結果環状キャビティ１０６内の圧力が内部キャビティ１０８内の圧力よりも低くなる）。好ましくは、環状キャビティ１０６内の圧力は、５０ｐｓｉ（３４４．８ｋＰａ）／分未満の割合で、さらに好ましくは２０ｐｓｉ（１３７．９ｋＰａ）／分未満、例えば、２ｐｓｉ（１３．８ｋＰａ）〜２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）／分、さらには５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）〜１５ｐｓｉ（１０３．４ｋＰａ）／分等の割合で減少させられる。環状キャビティ１０６内の圧力が徐々に減少するとき、可撓性内壁１０４が、加圧されたガラススート１１８から離れて半径方向外向きに変形し（環状キャビティ１０６の容積を徐々に減少させ、内部キャビティ１０８の容積を徐々に増加させる原因となる）、その結果、圧縮された微粒子状シリカスート１１８の外径と可撓性内壁１０４との間の内部キャビティ１０８内に環状ギャップ１２２が存在する。

環状キャビティ１０６の除圧の後、半製品プリフォーム／加圧されたスート集成体または多孔質プリフォーム（その実施例が図７に示されている）は、清浄化および固結のために装置から取り外せる状態にある。

好ましい実施形態において、半製品プリフォームに対して加圧された微粒子状シリカスート材料の最終加固結度は、少なくとも０．５グラム／ｃｍ^３、例えば０．６〜１．２グラム／ｃｍ^３、さらにはたとえば０．８〜１．０グラム／ｃｍ^３、例えば約０．９グラム／ｃｍ^３等である。半製品プリフォームに対して加圧された微粒子状ガラス材料の密度は主として、微粒子状シリカスート材料の加圧ステップの間に適用された最大圧力の関数である。一般に、微粒子状シリカスート材料の加圧ステップの間に適用された最大圧力が大きいほど、その材料の密度が大きくなり、したがって、多孔質プリフォームの全密度が大きくなる。本明細書に開示された方法を用いると、少なくとも０．６グラム／ｃｍ^３の密度を有する多孔質プリフォームは、ゲージ圧で少なくとも５０ｐｓｉ（３４４．８ｋＰａ）の最大圧力を用いて生成可能であり、少なくとも０．７グラム／ｃｍ^３の密度を有する多孔質プリフォームは、ゲージ圧で少なくとも１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）の最大圧力を用いて生成可能であり、固結前に少なくとも０．８グラム／ｃｍ^３の密度を有する多孔質プリフォームは、ゲージ圧で少なくとも１５０ｐｓｉ（１０３５ｋＰａ）の最大圧力を用いて生成可能であり、少なくとも０．９グラム／ｃｍ^３の密度を有する多孔質プリフォームは、ゲージ圧で少なくとも２００ｐｓｉ（１３７９ｋＰａ）の最大圧力を用いて生成可能である。

スートを半製品プリフォーム上に加圧することによって被覆クラッドの一部が形成されるとき、半製品プリフォームの多孔質スート表面は、半製品プリフォームに対する加圧されたスート層の十分な接着性を促進するのを助ける。多孔質スート領域を半製品プリフォームの一部とすることによって、固結ガラスである外側ガラス領域を有する半製品プリフォーム上に直接にスートを加圧することで直面する接着性の問題を軽減する。特定の他の実施形態において、堆積されたスートと加圧されたスートとの間の接着性は、半製品プリフォームの多孔質スート層領域の密度を０．６グラム／ｃｍ^３未満になるように制御することによってかなり改良されることを我々は見出した。

好ましい実施形態において、多孔質プリフォームは軸方向にほぼ一様な直径を有する。好ましくは、プリフォームのその軸方向長さに沿った最小直径は、その軸方向長さに沿った最大直径の少なくとも９０％である。さらにより好ましくは、プリフォームのその軸方向長さに沿った最小直径は、その軸方向長さに沿った最大直径の少なくとも９５％である。

本明細書に開示された実施形態により作製された多孔質プリフォームを標準的な固結装置および方法を用いてガラス素材に固結することができ、次いで標準的な引き込み装置および方法を用いて光ファイバに引き込む。好ましくは、多孔質プリフォームが固結されて光ファイバに引き込まれると、多孔質プリフォームを囲む加圧されたスートが最終的にガラスを形成し、その結果、ガラスの全質量の少なくとも３５％、さらには例えば少なくとも４０％、なおさらには例えば少なくとも５０％が加圧されたスートから得られる。ガラス素材に固結されたとき、本明細書に開示された実施形態により作製された多孔質プリフォームが固結素材となるのが好ましく、そこにおいて、半製品プリフォームの、クラッディングの外径に対する最小比率が、半製品プリフォームの外径の、素材の軸方向長さに沿ったクラッディングの外径に対する最大比率の少なくとも９８％である。

本発明は、以下の実施例によってさらに明らかにされる。

実施例１
剛性円筒状外壁および可撓性内壁を有する装置を用いて光ファイバプリフォームを作製した。剛性円筒状外壁を、６インチ（１５．２４ｃｍ）の内径、４６インチ（１１６．８４ｃｍ）の長さ、および１／２インチ（１．２７ｃｍ）の壁の厚さを有する鋼で作製した。可撓性内壁は、応力が加えられていない状態で約４．２５インチ（１０．７９５ｃｍ）の直径を有するウレタンゴムチューブであった。ウレタンゴムチューブの頂端部および底端部を鋼円筒の頂端部および底端部にクランプした。さらに装置は、頂部および底部アルミニウムエンドキャップを備え、各エンドキャップは約１インチ（２．５４ｃｍ）の厚さと、半製品プリフォームに対応する中心孔と、ねじ付きロッドを通すための４個の周縁孔とを有した。可撓性内壁の外径が剛性外壁の内径と本質的に同じになるように、可撓性内壁と剛性外壁との間の空気を実質的に取り除いた。剛性円筒の内径とほぼ同じ直径を有する８インチ（２０．３２ｃｍ）の発砲体栓を円筒の底部と同一平面となるようにキャビティ内に挿入した。次に円筒の底部をアルミニウムエンドキャップおよびＶｉｔｏｎ Ｏリングでシールした。

直径１５ｍｍおよび長さ１ｍの完全固結ガラス杖をコア材料として使用し、ＯＶＤ堆積法を用いて３０００グラムのシリカスートを固結ガラスコア杖上に堆積した。堆積されたスートのスート密度は０．６５ｇｍ／ｃｃであった。これは、直径約８０ｍｍである１ｍのスート半製品プリフォームをもたらした。次に、スートの加圧ステップのためにこの半製品プリフォームを型に充填した。半製品プリフォームを中心に配置し、約３０００ｇｍの粗い微粒子状シリカスートで満たした。粗いスートは、約０．３０ｇｍ／ｃｃのタップ密度を有するシリカ粒子からなった。剛性シリンダーの内径とほぼ同じ直径を有する６インチ（１５．２４ｃｍ）の発泡体栓をシリンダーの頂部と同一平面となるようにキャビティ内に且つウレタンブラダーの内側に挿入した。次に、シリンダーの頂部をアルミニウムエンドキャップおよびＶｉｔｏｎ Ｏリングでシールし、加圧プロセスを開始した。ウレタンブラダーがスートを平衡圧下で圧縮した。圧力を徐々に０〜１５０ｐｓｉ（０〜１０３４．２５ｋＰａ）に上昇させ、次に６０分間１５０ｐｓｉ（１０３４．２５ｋＰａ）に保持した。次いで、圧力を０ｐｓｉ（０ｋＰａ）になるまで徐々に解除した。加圧された層の密度は約０．８ｇｍ／ｃｃで半径方向に一様であり、加圧されたスートからの質量約５０パーセントを有する長さ８８ｃｍおよび直径約１０５ｍｍの最終加圧スートプリフォームをもたらした。次に、集成体を以下の方法で加工して、光ファイバに引き込むためのガラス素材を作製した。それを複数領域固結炉内に充填し、１１００℃に加熱した。これをその後に、堆積されたスートおよび加圧されたスートをボイドの無いガラスに焼結するために、ヘリウム雰囲気中の１５００℃に設定された高温領域に６ｍｍ／分（３℃／分の加熱速度に相当する）で送り込んだ。次に、このようにして形成された素材を伝送システムにおいて使用するために直径１２５マイクロメートルの光ファイバに引き込んだ。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明に様々な改良および変更が実施できることは当業者には明らかであろう。従って、本発明は、添付されたクレームおよびそれらの均等物の範囲内にあるならば、本発明の改良形態および変型形態に及ぶものとする。

Claims (7)

1. 光ファイバを作製するための光ファイバプリフォームを作製する方法において、
   完成光ファイバのガラスクラッディングの厚さの少なくとも１０パーセントになるクラッディングスートの厚さを有する多孔質スート領域によって囲まれているコア領域を含むロッドを装置の内部キャビティ内に堆積させるステップと、
   微粒子状ガラス材料を前記ロッドと内壁との間の前記内部キャビティ内に堆積させるステップと、
   半径方向内向きの圧力を前記微粒子状ガラス材料に対して適用して前記微粒子状ガラス材料を前記ロッド上のスートの多孔質層に対して加圧するステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記ロッドが固結ガラスコア領域を含み、スートの前記多孔質層が前記ガラスコア領域を囲むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ロッドが未固結ガラスコア領域を含み、スートの前記多孔質層が前記ガラスコア領域を囲むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. スートの前記多孔質層が前記完成光ファイバの前記ガラスクラッディングの前記厚さの少なくとも２０パーセントになる厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 半径方向内向きの圧力を適用する前記ステップがゲージ圧で２５ｐｓｉ（１７２．４ｋＰａ）〜約５００ｐｓｉ（３４４７．５ｋＰａ）を適用するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 光ファイバを作製するための光ファイバプリフォームを作製する方法において、
   多孔質未固結スートからなるコア領域を含むロッドを装置の内部キャビティ内に堆積させるステップと、
   微粒子状ガラス材料をコアロッドと内壁との間の前記内部キャビティ内に堆積させるステップと、
   半径方向内向きの圧力を前記微粒子状ガラス材料に対して適用して前記微粒子状ガラス材料を前記ロッド上のスートの多孔質層に対して加圧するステップと、
   を含む、方法。
7. 前記多孔質スート領域の少なくとも一部の密度が０．６ｇ／ｃｃ未満の密度を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

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