JP2020510592A - 光ファイバ製造中に徐冷炉を通る空気流を制御するための方法及びシステム - Google Patents

光ファイバ製造中に徐冷炉を通る空気流を制御するための方法及びシステム Download PDF

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Abstract

光ファイバ製造システムは、炉入口、炉出口、及び上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブを有する、徐冷炉を含み、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁と、少なくとも１つの加熱素子を含む加熱ゾーンとを有する。上記光ファイバ製造システムはまた、ガス分配アセンブリも含み、これは、上記炉出口に流体連結され、また、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成される。

Description

優先権
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１７年２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／４６４，７９１号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は信頼できるものであり、その全体が参照により本出願に援用される。
本明細書は一般に、光ファイバを製造するための装置及び方法に関し、より詳細には、光ファイバ製造動作中に徐冷炉を通る空気流を制御することに関する。
光ファイバの製造のための従来の技法及び製造プロセスは、一般に、線引き炉から、光ファイバ線引き塔内の複数の製造段階を通る直線状の経路に沿って、光ファイバを線引き加工するステップを含む。光ファイバは、線引き炉から線引き加工されるとすぐに、徐冷炉で徐冷してよく、これにより光ファイバはゆっくりと冷却される。徐冷炉を通過する際、徐冷炉内のガス流パターンによって、得られる光ファイバの特性が変化し得る。従って、光ファイバ製造中に徐冷炉内のガス流を制御する及び変化させるための方法及びシステムに対して、需要が存在する。
一実施形態によると、光ファイバ製造システムは、炉入口、炉出口、及び上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブを有する、徐冷炉を含み、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁と、少なくとも１つの加熱素子を含む加熱ゾーンとを有する。上記光ファイバ製造システムはまた、ガス分配アセンブリを含み、これは上記炉出口に流体連結され、また、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成される。
別の実施形態では、徐冷炉内でガス流を誘発する方法は、光ファイバを、上記徐冷炉内で、線引き経路に沿って並進移動させるステップを含み、上記徐冷炉は、炉入口、炉出口、及び上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブを有し、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁及び複数の加熱ゾーンを有し、各上記加熱ゾーンは少なくとも１つの加熱素子を含む。上記方法はまた、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記徐冷炉の上記炉出口に流体連結されたガス分配アセンブリから上記徐冷炉の上記プロセスチューブへのガス流を誘発するステップを含む。
更に別の実施形態では、光ファイバ製造システムは：線引き炉であって、光ファイバを光ファイバプリフォームから上記線引き炉から延在する線引き経路に沿って線引き加工するよう構成された、線引き炉；及び上記線引き経路に沿って位置決めされた徐冷炉を含む。上記徐冷炉は、炉入口、炉出口、及び上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブを含み、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁及び複数の加熱ゾーンを有し、各上記加熱ゾーンは少なくとも１つの加熱素子を含む。上記光ファイバ製造システムはまた、ガス分配アセンブリを含み、これは上記線引き経路に沿って位置決めされ、上記炉出口に流体連結され、また、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成される。更に、上記徐冷炉は、上記線引き炉と上記ガス分配アセンブリとの間に位置決めされる。更に、上記光ファイバ製造システムは、上記線引き経路に沿って位置決めされたファイバ回収ユニットを含み、上記ガス分配アセンブリは、上記徐冷炉と上記ファイバ回収ユニットとの間に位置決めされる。
本明細書に記載のプロセス及びシステムの追加の特徴及び利点を、以下の「発明を実施するための形態」に記載するが、その一部は、「発明を実施するための形態」から、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本出願に記載の実施形態を実践することによって、当業者には容易に明らかになるだろう。
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」の両方は、様々な実施形態を説明するものであり、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、これらの様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の上記様々な実施形態を図示し、本記載と併せて、請求対象の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
図面に図示されている実施形態は説明的及び例示的な性質のものであり、請求項によって定義される主題を限定することを意図したものではない。これらの説明用の実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読んだ場合に理解できるものであり、ここでは類似の構造は類似の参照番号を用いて示されている。
本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、光ファイバ製造システムの概略図 本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、図１の光ファイバ製造システムの徐冷炉及びガス分配アセンブリの概略図 本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、線引き経路に沿って移動する光ファイバの一部分の温度を示すグラフ 本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、ガス分配アセンブリの断面斜視図 本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、ガス分配アセンブリの概略図 これより、光ファイバを製造するための方法及びシステムの実施形態について詳細に言及する。可能な限り、図面全体を通して、同一又は同様の部分を指すために同一の参照番号を使用する。しかしながら、本開示は、多数の異なる形態で具体化でき、また本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈してはならない。より具体的には、本明細書に記載の方法及びシステムは、光ファイバの製造に関し、線引き炉内で光ファイバを光ファイバプリフォームから線引き加工するステップと、例えば炉出口に流体連結されたガス分配アセンブリを用いて、徐冷炉のプロセスチューブ内で層流ガスを誘発しながら、線引き加工された光ファイバを上記徐冷炉内で徐冷するステップとを含む。徐冷炉のプロセスチューブ内のガス流が層状となるように、徐冷炉内でガス流を誘発することにより、徐冷中の光ファイバから熱を奪う熱伝達の速度を低減でき、これにより、光ファイバ内の密度の均一性が改善される。密度の均一性は、例えば光ファイバを光導波路として使用する場合に、光ファイバに沿って伝播する光の減衰を低減できる。従って、本明細書に記載の実施形態は、均一な密度の光ファイバを製造するために、徐冷炉内でガス流を誘発してそのパターンを制御するためのガス分配アセンブリを有する、改良された光ファイバ製造システムを説明する。本明細書では、光ファイバを製造するための方法及びシステムの様々な実施形態について、添付の図面を具体的に参照しながら説明する。
ここで図１を参照すると、光ファイバ１０を製造するために構成された光ファイバ製造システム１００が概略図で図示されている。光ファイバ製造システム１００は、線引き炉１１０、徐冷炉１２０、ガス分配アセンブリ１４０、ファイバ回収ユニット１７０、及びファイバコーティングユニット１８０を備える。図１に示すように、線引き経路１０２は線引き炉１１０からファイバ回収ユニット１７０まで延在し、製造中に光ファイバ１０がそれに沿って、例えば線引き方向１０１に移動する経路である。図１に示すように、光ファイバプリフォーム１２が線引き炉１１０に入れられる。光ファイバプリフォーム１２は、光ファイバの製造に好適ないずれのガラス又は材料で構成されていてよい。
動作時、線引き炉１１０は光ファイバプリフォーム１２を加熱でき、これにより、光ファイバ１０を光ファイバプリフォーム１２から線引き加工できる。線引き炉１１０は、垂直経路であってよい線引き経路１０２に沿って配向してよく、これにより、光ファイバプリフォーム１２から線引き加工された光ファイバ１０は、下向き方向であってよい線引き方向１０１に、線引き経路１０２に沿って線引き炉１１０を出る。線引き炉１１０を垂直方向に配向することにより、光ファイバ１０は：光ファイバプリフォーム１２が、線引き炉１１０の温度によって軟化しているため、光ファイバプリフォーム１２の重量によって、及びいくつかの実施形態では、ファイバ回収ユニット１７０が光ファイバ１０に印加し、従って光ファイバプリフォーム１２に印加した張力によって、光ファイバプリフォーム１２から線引き加工できる。
ここで図１及び２を参照すると、光ファイバ１０が光ファイバプリフォーム１２から線引き加工されて線引き炉１１０を出ると、光ファイバ１０は徐冷炉１２０に入る。徐冷炉１２０は、炉入口１２２及び炉出口１２４を備える。線引き経路１０２は、徐冷炉１２０を通って、例えば炉入口１２２及び炉出口１２４を通って延在する。徐冷炉１２０はプロセスチューブ１２５を含み、これは、プロセスチューブキャビティ１２８の境界を画定するプロセスチューブ壁１２６を有する。動作時、光ファイバプリフォーム１２から線引き加工された光ファイバ１０は、炉入口１２２からプロセスチューブ１２５を通って炉出口１２４へと移動して、徐冷炉１２０を通過できる。理論によって限定することを意図したものではないが、光ファイバ１０を徐冷炉１２０に通すことによって、その冷却速度を（外部雰囲気下での光ファイバ１０の冷却速度に比べて）遅延させることにより、光ファイバ１０の密度均一性を改善できる。更に、密度が均一な光ファイバ１０は、光ファイバ１０を光導波路として使用する場合に、レイリー散乱の減少によって低減された減衰を得ることができる。
図１及び２に示すように、徐冷炉１２０は更に、炉入口チャネル１３４及び炉出口チャネル１３６を備えてよい。炉入口チャネル１３４は、光ファイバ１０が炉入口１２２を介してプロセスチューブ１２５に入る前に炉入口チャネル１３４を通過するように、炉入口１２２に流体連結される。更に、炉入口チャネル１３４は、炉入口１２２から、プロセスチューブ１２５から離れる方向に延在し、約１／４インチ（０．６３５ｃｍ）〜約５インチ（１２．７ｃｍ）、例えば、１／２インチ（１．２７ｃｍ）、１インチ（２．５４ｃｍ）、１．５インチ（３．８１ｃｍ）、２インチ（５．０８ｃｍ）、２．５インチ（６．３５ｃｍ）、３インチ（７．６２ｃｍ）、３．５インチ（８．８９ｃｍ）、４インチ（１０．１６ｃｍ）、４．５インチ（１１．４３ｃｍ）等の長さを備える。更に、炉入口チャネル１３４は、約１／８インチ（０．３２７５ｃｍ）〜約１インチ（２．５４ｃｍ）、例えば、約１／４インチ（０．６３５ｃｍ）、３／８インチ（０．９５２５ｃｍ）、１／３インチ（０．８４６６６７ｃｍ）、１／２インチ（１．２７ｃｍ）、５／８インチ（１．５８７５ｃｍ）、２／３インチ（１．６９３３ｃｍ）、３／４インチ（１．９０５ｃｍ）、７／８インチ（２．２２２５ｃｍ）等の断面寸法（例えば直径）を備えてよい。いくつかの実施形態では、炉入口チャネル１３４は、炉入口１２２においてプロセスチューブ１２５に物理的に連結されていてよく、又はプロセスチューブ１２５と一体であってよい。更に、炉入口チャネル１３４は、プロセスチューブ１２５内の温度に対する外部雰囲気の影響を最小化するために、断熱性材料を含んでよい。
引き続き図１及び２を参照すると、炉出口チャネル１３６は、炉出口１２４に流体連結され、炉出口１２４から、プロセスチューブ１２５から離れる方向に延在し、従って光ファイバ１０は、炉出口１２４を介してプロセスチューブ１２５を出た後、炉出口チャネル１３６を通過する。炉出口チャネル１３６は、炉出口１２４においてプロセスチューブ１２５に物理的に連結されていてよく、又はプロセスチューブ１２５と一体であってよい。いくつかの実施形態では、炉出口チャネル１３６は、プロセスチューブ１２５内の温度に対する外部雰囲気の影響を最小化するために、断熱性材料を含んでよい。更に、炉入口チャネル１３４及び炉出口チャネル１３６の寸法は、プロセスチューブ１２５の最大寸法未満であってよい。
ここで図２を参照すると、徐冷炉１２０は更に、炉入口１２２と炉出口１２４との間に積層配置で位置決めされた、複数の加熱ゾーン１３０を備える。各加熱ゾーン１３０は、プロセスチューブ壁１２６に連結された少なくとも１つの加熱素子１３２を備える。加熱素子１３２は、異なるレベルの熱を出力するように別個に制御可能であり、これにより、いくつかの実施形態では、加熱ゾーン１３０はそれぞれ異なる温度を有することができる。図２に示されている実施形態では、徐冷炉１２０は６個の加熱ゾーンＺ１〜Ｚ６を備えるが、いずれの個数の加熱ゾーン１３０も考えられることを理解されたい。
動作時、加熱素子１３２は、各加熱ゾーン１３０内において、約８００℃〜約１５００℃の温度を生成してよい。いくつかの実施形態では、炉入口１２２に最も近い加熱ゾーン１３０（例えば第１の加熱ゾーンＺ１）は、残りの加熱ゾーン１３０より高い温度を有してよく、炉出口１２４に最も近い加熱ゾーン（例えば第６の加熱ゾーンＺ６）は、残りの加熱ゾーン１３０より低い温度を有してよい。換言すれば、プロセスチューブ１２５内の温度は、線引き経路１０２に沿って、炉入口１２２から炉出口１２４に向かって低下し、従って光ファイバ１０の温度は、光ファイバ１０が炉入口１２２と炉出口１２４との間のプロセスチューブ１２５を線引き方向１０１に通過するに従って低下し、光ファイバ１０のゆっくりとした冷却を容易にする。他の実施形態では、加熱ゾーン１３０の温度は必ずしも、線引き経路１０２に沿って線引き方向１０１に低下しなくてよいが、各実施形態において、光ファイバ１０の温度は、光ファイバ１０が炉入口１２２と炉出口１２４との間のプロセスチューブを線引き方向１０１に通過するに従って低下する。
引き続き図２を参照すると、光ファイバ１０が線引き経路１０２に沿ってプロセスチューブ１２５を通過する際、プロセスチューブキャビティ１２８内の光ファイバ１０の周りにガス境界層１４が生成され、これは主に線引き方向１０１に流れるガスを含む。ガス境界層１４は、光ファイバ１０からプロセスチューブ壁１２６に向かって径方向に延在し、ガス層界面１８で終端し、ガス境界層厚さδＢＬを備える。理論によって限定することを意図したものではないが、ガス境界層１４は、線引き方向１０１における光ファイバ１０の運動によって生成される抗力から形成される。図２に示すように、炉入口チャネル１３４は、ガス境界層１４の断面直径（例えばガス境界層厚さδＢＬの２倍）、例えば約０．４ｃｍ〜約０．８ｃｍ、例えば０．５ｃｍ、０．５５ｃｍ、０．６ｃｍ、０．６５ｃｍ、０．７ｃｍ、０．７５ｃｍ等におおよそ等しい直径を備えてよい。理論によって限定することを意図したものではないが、ガス境界層１４の断面直径におおよそ等しい直径を炉入口チャネル１３４に備えさせることにより、プロセスチューブ１２５内の乱流状態のガス流の量を制限でき、例えばガス境界層１４内の線引き方向１０１の乱流状態のガス流を制限できる。
更に、外側ガス層１６が、プロセスチューブ１２５内（例えばプロセスチューブキャビティ１２８内）において、ガス境界層１４に径方向に隣接して位置決めされる。外側ガス層１６は、ガス境界層１４からプロセスチューブ壁１２６まで（例えばガス層界面１８からプロセスチューブ壁１２６まで）延在し、外側層厚さδＯＬを備える。外側ガス層１６は、線引き方向１０１の反対方向であってよい上昇流方向１０３に主に流れる、ガス分配アセンブリ１４０からプロセスチューブ１２５に導入されたガスを含んでよい。以下で説明するように、外側ガス層１６内で上昇流方向１０３のガス流を誘発することにより、ガス境界層１４及び外側ガス層１６の両方において層流を維持できる。この安定した層流は、光ファイバ１０がプロセスチューブ１２５を通過しているときの、光ファイバ１０から熱を奪う熱伝達の速度（即ち「光ファイバ熱伝達速度」）を低下させる。更に、光ファイバ熱伝達速度を低減することにより、光ファイバ１０の均一な密度が促進される。
理論によって限定することを意図したものではないが、ガス境界層１４が不安定に（例えば乱流状態に）なると、ガス境界層１４に渦流が形成され得、これは光ファイバ熱伝達速度を上昇させる。更に、外側ガス層１６が不安定に（例えば乱流状態に）なると、外側ガス層１６に渦流が形成され得、これもまた光ファイバ熱伝達速度を上昇させる。従って、ガス境界層１４及び外側ガス層１６の両方が層流を含むように、外側ガス層１６内で上昇流方向１０３にガス流を誘発することが望ましい。動作時、外側ガス層１６内の上昇流方向１０３のガスの流量が小さすぎる（又は存在しない）場合、ガス境界層１４（及びいくつかの実施形態では外側ガス層１６）は乱流状態となり得、これによって光ファイバ熱伝達速度が上昇する。更に、外側ガス層１６内の上昇流方向１０３のガスの流量が大きすぎる場合、外側ガス層１６は乱流状態となり得、これによって光ファイバ熱伝達速度が上昇する。しかしながら、理論によって限定することを意図したものではないが、ガス境界層１４内の乱流状態の流れは、光ファイバ熱伝達速度に対して、外側ガス層１６内の乱流状態の流れよりも大きな影響を及ぼす。
更に、プロセスチューブ１２５内の光ファイバ１０のいずれのｚ軸方向における光ファイバ熱伝達速度は、プロセスチューブ壁１２６と光ファイバ１０との間の温度差と、局所的な熱伝達率との積であってよい。これは、式（１）：
Figure 2020510592
によって数学的に表現でき、ここで、Ｔは光ファイバ１０の温度であり、Ｃｐは光ファイバ１０の熱容量であり、Ｄｆは光ファイバ１０の直径であり、ｖｚは光ファイバ１０が線引き経路１０２に沿って並進移動する速度（例えばファイバ線引き速度）であり、Ｔｗａｌｌはプロセスチューブ壁１２６におけるプロセスチューブキャビティ１２８内の温度であり、ｚは線引きプロセスの方向（例えば線引き方向１０１）の座標であり、
Figure 2020510592
はｚ方向におけるファイバの径方向平均温度の変化であり、ρｆはプロセスチューブ１２５内のガスの密度であり、ｈは熱伝達率である。理論によって限定することを意図したものではないが、熱伝達率ｈは、ガス境界層１４及び外側ガス層１６を横断して光ファイバ１０からプロセスチューブ壁１２６へと熱を輸送する効率を測定する。更に、ｈ及びＣｐが一定である場合、式（１）を、プロセスチューブ１２５の長さ（例えば炉入口１２２と炉出口１２４との間の線引き経路１０２に沿った距離）にわたって積分することにより、式（２）：
Figure 2020510592
を得ることができ、ここで、Ｌはプロセスチューブ１２５の長さであり、Ｔｉｎは炉入口１２２における光ファイバ１０の温度であり、Ｔｅｘｉｔは炉出口１２４における光ファイバ１０の温度であり、ＴＰＴはプロセスチューブ１２５内のガスの温度である。
熱伝達率ｈを低下させると、プロセスチューブ１２５内の光ファイバ熱伝達速度が低下し、これにより光ファイバ１０の密度均一性が向上する。熱伝達率ｈ（従って光ファイバ熱伝達速度）は、プロセスチューブ１２５内のガス流の流れの様式（例えばガス流が層流であるか乱流であるか）に影響を受ける。動作時、熱伝達率ｈは、プロセスチューブ１２５内のガス流が乱流である場合に高く、プロセスチューブ１２５内のガス流が層流である場合に低い。例えば、プロセスチューブ１２５内のガス流が乱流である場合、光ファイバ熱伝達速度は最大で２倍大きくなり得る。
本明細書中で使用される場合、「流れの様式（ｆｌｏｗ ｒｅｇｉｍｅ）」は、層流、乱流、又は遷移流を指し、ガス（例えばプロセスチューブ１２５内を流れるガス）のレイノルズ数によって決定される。レイノルズ数（Ｒｅ）は、流れるガスに関する粘性抵抗に対する慣性モーメントの無次元（無単位）比である。特に：
Figure 2020510592
であり、ここで、ρはガスの密度であり、ｖはガスの相対速度であり、ｌは系の特性直線寸法（例えば光ファイバ１０の直径又はガス境界層１４の直径（例えばガス境界層厚さδＢＬの２倍））であり、ηはガスの動粘度である。理論によって限定することを意図したものではないが、流れるガスは、安定したなめらかな粘性の流れを特徴とする層流様式の場合に、低いレイノルズ数を有する。更に、流れるガスは、落ち着かず、激しく動いてうねる流れを特徴とする乱流様式の場合に、高いレイノルズ数（例えば層流様式のレイノルズ数より高いレイノルズ数）を有する。更に、流れるガスは、流れるガスが部分的な層流及び部分的な乱流を含む遷移流様式の場合に、層流様式のレイノルズ数と乱流様式のレイノルズ数との間のレイノルズ数を有する。理論によって限定することを意図したものではないが、ガスがプロセスチューブ１２５内において、（例えば外側ガス層１６中で）上昇流方向１０３及び（例えばガス境界層１４中で）線引き方向１０１の両方に流れる場合、プロセスチューブ１２５内のガス流は、（ガス境界層１４の直径に関する）約５００未満のレイノルズ数において、乱流から遷移し、（ガス境界層１４の直径に関する）約４００以下、３００以下、２００以下、１００以下、５０以下等のレイノルズ数において、完全に層流となることができる。
理論によって限定することを意図したものではないが、熱伝達率ｈは、ガス境界層１４の厚さδＢＬ、及びプロセスチューブ１２５内を流れるガスの熱伝導率の関数でもある。更に、ガス境界層１４の厚さδＢＬは、ファイバ線引き速度ｖｚ、光ファイバ１０が外部雰囲気下にある時間量（例えば光ファイバ１０の一部分が、線引き経路１０２に沿った移動時に線引き炉１１０と徐冷炉１２０との間に位置する時間）、ガス境界層１４及び外側ガス層１６中のガスの体積、ガス境界層１４及び外側ガス層１６中を流れるガスの速度、並びにガス境界層１４及び外側ガス層１６中を流れるガスの流れの様式によって、影響を受ける。更に、プロセスチューブ１２５内のガス境界層１４の厚さδＢＬは、上昇流方向１０３に流れるガスの流量、光ファイバ１０のファイバ線引き速度、流れ制限装置の直径（例えば以下で図４及び５に関して説明するような、格納式流れ制限装置１４２の開口１４５の直径）、プロセスチューブ１２５内の温度、並びにプロセスチューブ１２５内の流れの様式の関数である。更に、プロセスチューブ１２５を通る安定した流れ（例えば炉入口１２２から炉出口１２４への層流）は、プロセスチューブ１２５を通した一定の熱伝達率ｈを誘発できる。
ここで図３を参照すると、グラフ５０は、線引き経路１０２に沿って移動する光ファイバ１０の一部分の温度を、光ファイバ１０の上記一部分と線引き炉１１０との間の距離の関数として示す。グラフ５０は、線引き経路１０２に沿った３つの領域：領域５６、領域５８、及び領域６０を示す。領域５６は、線引き経路１０２の、線引き炉１１０と徐冷炉１２０との間の部分である。領域５８は、線引き経路１０２の、徐冷炉１２０内の部分であり、炉入口チャネル１３４及び炉出口チャネル１３６を含む。領域６０は、線引き経路１０２の、徐冷炉１２０を越えた（例えば徐冷炉１２０とファイバ回収ユニット１７０との間の）部分である。図３に示すように、光ファイバ１０が線引き炉１１０を出た後、光ファイバ１０の温度は連続的に低下する。更に図３は、光ファイバ熱伝達速度が、領域５８内（例えば徐冷炉１２０内）よりも領域５６及び６０内において高いことを示している。
引き続き図３を参照すると、線５２は、徐冷炉１２０のプロセスチューブ１２５が層流状態のガス流を含む場合の、線引き経路１０２に沿った光ファイバ１０の温度を示し、線５４は、徐冷炉１２０のプロセスチューブ１２５が乱流状態のガス流を含む場合の、線引き経路１０２に沿った光ファイバ１０の温度を示す。図３に示すように、光ファイバ熱伝達速度は、プロセスチューブ１２５が層流状態のガス流を含む場合よりも、プロセスチューブ１２５が乱流状態のガス流を含む場合の方が高い（例えば光ファイバ１０がより迅速に冷却される）。
いくつかの実施形態では、プロセスチューブ１２５内を流れるガスが層流である場合、熱伝達率ｈは、約４００ワット／平方メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ２・Ｋ）〜約６００Ｗ／ｍ２・Ｋ、例えば４２５Ｗ／ｍ２・Ｋ、４５０Ｗ／ｍ２・Ｋ、４７５Ｗ／ｍ２・Ｋ、５００Ｗ／ｍ２・Ｋ、５１５Ｗ／ｍ２・Ｋ、５２５Ｗ／ｍ２・Ｋ、５５０Ｗ／ｍ２・Ｋ、５７５Ｗ／ｍ２・Ｋ等であってよい。対照的に、プロセスチューブ１２５内を流れるガスが乱流である場合、熱伝達率ｈは、約７５０Ｗ／ｍ２・Ｋ〜約９００Ｗ／ｍ２・Ｋ、例えば約７７５Ｗ／ｍ２・Ｋ、８００Ｗ／ｍ２・Ｋ、８２５Ｗ／ｍ２・Ｋ、８５０Ｗ／ｍ２・Ｋ、８７５Ｗ／ｍ２・Ｋ、９００Ｗ／ｍ２・Ｋ、９２５Ｗ／ｍ２・Ｋ等であってよい。
ある例示的な実施形態では、光ファイバ１０が徐冷炉１２０を出るとき（例えば光ファイバ１０が、炉出口１２４、又はいくつかの実施形態では炉出口チャネル１３６の端部に到達したとき）、光ファイバ１０は、乱流中において、層流中よりも約７５℃〜約１００℃だけ低い温度を有し得る。更に、プロセスチューブ１２５内の線引き経路１０２に沿って一定の温度を維持するために必要な力は、プロセスチューブ１２５内のガス流が乱流である場合よりも、プロセスチューブ１２５内のガス流が層流である場合の方が低い。
動作時、プロセスチューブ１２５内の層流状態のガス流は、ガス境界層１４中で線引き方向１０１に流れるガス（例えばプロセスチューブ１２５を通って線引き経路１０２に沿って並進移動する光ファイバ１０からの抗力によって誘発される流れ）の流速を、例えば外側ガス層１６中で上昇流方向１０３に流れるガスと平衡させることによって、達成できる。上昇流方向１０３に流れるガスは、以下で更に詳細に説明するように、ガス分配アセンブリ１４０を用いて、プロセスチューブ１２５へと配向できる。更に、理論によって限定することを意図したものではないが、プロセスチューブ１２５内において層流状態である、ガス分配アセンブリ１４０から上昇流方向１０３に流れるガスの比流量は、炉入口チャネル１３４、炉出口チャネル１３６、及びプロセスチューブ１２５の幾何学的形状、並びに加熱ゾーン１３０の温度、ファイバ線引き速度、並びにガス分配アセンブリ１４０から流れるガス及びプロセスチューブ１２５内に存在するガス両方の特性に左右される。ある非限定的な例として、プロセスチューブ１２５内において層流状態である、上昇流方向１０３に流れるガスの流量は、約１０標準リットル／分（ＳＬＰＭ）〜約１０００ＳＬＰＭ、例えば２０ＳＬＰＭ、３０ＳＬＰＭ、４０ＳＬＰＭ、５０ＳＬＰＭ、６０ＳＬＰＭ、７０ＳＬＰＭ、８０ＳＬＰＭ、９０ＳＬＰＭ等であってよい。
再び図１及び２を参照すると、ガス分配アセンブリ１４０は徐冷炉１２０に流体連結され、これにより、ガスは、ガス分配アセンブリ１４０から徐冷炉１２０内、例えばプロセスチューブ１２５内へと流れることができる。図１及び２に示すように、ガス分配アセンブリ１４０は炉出口チャネル１３６に流体連結され、これにより、炉出口チャネル１３６は、ガス分配アセンブリ１４０と徐冷炉１２０の炉出口１２４との間に位置決めされる。更に、いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１４０を徐冷炉１２０に物理的に連結してよく、また他の実施形態では、ガス分配アセンブリ１４０を徐冷炉１２０と一体としてよい。動作時、ガス分配アセンブリ１４０はガスを徐冷炉１２０へと出力して、プロセスチューブ１２５内のガス流、例えば上昇流方向１０３の外側ガス層１６中の層流状態のガス流を誘発でき、これは、ガス境界層１４中で線引き方向１０１に流れる層流状態のガス流とは反対方向となり得る。
ここで図４及び５を参照すると、ガス分配アセンブリ１４０は、ガス分配マニホルド１５０、格納式流れ制限装置１４２、及び出口チューブ１４１を備える。ガス分配マニホルド１５０は炉出口１２４に流体連結され、いくつかの実施形態では、炉出口１２４に物理的に連結され、又は図４に示すように、ガス分配マニホルド１５０と炉出口１２４との間の流体流路を提供するためにガス分配マニホルド１５０と炉出口１２４との間に位置決めできる炉出口チャネル１３６に、物理的に連結される。更に、ガス分配マニホルド１５０、格納式流れ制限装置１４２、及び出口チューブ１４１は、流体連通するように位置決めされ、従って線引き経路１０２は、ガス分配マニホルド１５０、格納式流れ制限装置１４２、及び出口チューブ１４１のそれぞれを通って延在する。特に、格納式流れ制限装置１４２は、ガス分配マニホルド１５０と出口チューブ１４１との間に位置決めされ、従って、光ファイバ１０が炉出口チャネル１３６を出た後、光ファイバ１０は、ガス分配マニホルド１５０、格納式流れ制限装置１４２、そして出口チューブ１４１を通過する。動作時、ガス分配マニホルド１５０は、プロセスチューブ１２５内で、例えばプロセスチューブ１２５のプロセスチューブキャビティ１２８に位置する外側ガス層１６中において、上昇流方向１０３のガス流を誘発するために、徐冷炉１２０の炉出口１２４へとガスを出力するよう、構造的に構成される。
引き続き図４及び５を参照すると、ガス分配マニホルド１５０は、ガスマニホルド入口１５２、ガスマニホルド出口１５４、及びガスマニホルド入口１５２とガスマニホルド出口１５４との間に位置決めされたガスマニホルドチャンバ１５６を備え、従って、ガスマニホルド入口１５２に入ったガスは、ガスマニホルドチャンバ１５６を通過した後、ガスマニホルド出口１５４から出てプロセスチューブ１２５に入る。いくつかの実施形態では、ガス分配マニホルド１５０はマニホルド制限装置プレート１５８を更に備え、これは、これを通って延在する１つ以上の流れ通路１５９を備える。マニホルド制限装置プレート１５８はガスマニホルドチャンバ１５６内に位置決めされ、従ってガスマニホルド入口１５２に入ったガスは、マニホルド制限装置プレート１５８の流れ通路１５９を通過した後、ガスマニホルド出口１５４に到達できる。動作時、マニホルド制限装置プレート１５８は、ガスマニホルド入口１５２からガスマニホルド出口１５４へと流れるガスを均一に分散させることができ、これにより、ガスマニホルド出口１５４は、ガスをプロセスチューブ１２５内へ、特にプロセスチューブ１２５のプロセスチューブキャビティ１２８に位置する外側ガス層１６内へ、径方向に均一に出力する。
更に、ガス分配マニホルド１５０は、線引き経路１０２に沿ってガス分配マニホルド１５０を通過するための開口を光ファイバ１０に提供するために、ガス分配マニホルド１５０を通って延在する、マニホルドファイバ通路１５５を備える。図４及び５に示すように、ガスマニホルド出口１５４は、炉出口１２４とマニホルドファイバ通路１５５との間、例えば、炉出口チャネル１３６とマニホルドファイバ通路１５５との間に位置決めされる。図４及び５に示すように、ガスマニホルド出口１５４は、線引き経路１０２から径方向外側に配置され、これにより、ガスマニホルド出口１５４は、炉出口１２４の周囲壁１２４ａに沿って、及びいくつかの実施形態では炉出口チャネル１３６の周囲壁１３６ａに沿って、プロセスチューブ１２５内へとガス流を配向でき、これにより、プロセスチューブ１２５内へと上昇流方向１０３に流れるガスが、プロセスチューブ１２５のプロセスチューブキャビティ１２８に貯蔵された外側ガス層１６内へと流れる。例えばいくつかの実施形態では、ガスマニホルド出口１５４は、リング又はディスク等の環状の形状を備えてよい。炉出口１２４の周囲壁１２４ａに沿った（及びいくつかの実施形態では炉出口チャネル１３６の周囲壁１３６ａに沿った）ガス流を誘発することにより、線引き経路１０２に沿って線引き方向１０１に流れるガスによって後で再配向される、上昇流方向１０３に流れるガスの量が、最小化される。更に、図４及び５に示されているガスマニホルド出口１５４は、線引き経路１０２に向かって径方向内側を向いているが、他の実施形態では、ガスマニホルド出口１５４は上方、即ち上昇流方向１０３を向いていてもよい。
動作時、ガスマニホルド出口１５４の断面積が、ガスマニホルド出口１５４を出るガスの速度に影響を及ぼす。例えば、ガスマニホルド出口１５４の断面積を低減すると、ガスマニホルド出口１５４を出るガスの速度が上昇し、これにより、プロセスチューブ１２５に到達してプロセスチューブ１２５を上昇流方向１０３に流れるガスの割合を増大させることができる。更に、ガスマニホルド出口１５４を出るガスの速度を上昇させることにより、徐冷炉１２０及びガス分配マニホルド１５０からの微粒子及びファイバ破片の除去を促進でき、徐冷炉１２０及びガス分配マニホルド１５０内に詰まるこれらの微粒子及びファイバ破片の量を最小化できる。
動作時、徐冷炉１２０の熱は、強制対流の上昇流によって、ガス分配マニホルド１５０を通ってプロセスチューブ１２５内へと向かうガス流を誘発できる。更に、いくつかの実施形態では、ガス分配マニホルド１５０は、ガス分配マニホルド１５０のガスマニホルド入口１５２に流体連結された１つ以上の質量流量コントローラ１５１を備えてよく、これは、ガス分配マニホルド１５０を通ってプロセスチューブ１２５内へと向かうガス流を生成するよう構成される。動作時、１つ以上の質量流量コントローラ１５１は、対流によって誘発されたガス流と合わせて、ガス流を誘発できる。更に、１つ以上の質量流量コントローラ１５１は、ガス分配マニホルド１５０からプロセスチューブ１２５内へと流れるガスの流量を調節できる。
いくつかの実施形態では、別のガス組成物を、１つ以上の質量流量コントローラ１５１によって、ガス分配マニホルド１５０内へと導入（従ってプロセスチューブ１２５内へと導入）してよい。本明細書中で使用される場合、「別のガス組成物（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｇａｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）」は、ガス分配アセンブリ１４０が配置された外部雰囲気のガス組成物とは異なるガス組成物を指す。いくつかの実施形態では、１つ以上のガスタンク１５３を１つ以上の質量流量コントローラ１５１に流体連結でき、これにより、１つ以上の質量流量コントローラ１５１は、１つ以上のガスタンク１５３に貯蔵されたガス（例えば別のガス組成物）を、ガス分配マニホルド１５０へと導入できる。しかしながら、別のガス組成物をガス分配マニホルド１５０へと導入するためのいずれの方法及び構成部品も考えられることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１４０からプロセスチューブ１２５内へと流れるガスを、プロセスチューブ１２５内に既に存在するガス（プロセスチューブキャビティ１２８内に貯蔵されているガス）と一致させることが望ましい場合がある。例えばいくつかの実施形態では、プロセスチューブキャビティ１２８は、アルゴン等の希ガスを貯蔵してよく、これは、空気より低い熱伝導率を備え、また空気の熱伝達率ｈより約３０％低い熱伝達率ｈを備える。この実施形態では、１つ以上の質量流量コントローラ１５１によってアルゴンをガス分配マニホルド１５０に導入してよく、これにより、プロセスチューブ１２５内のアルゴンの低い熱伝達率ｈを維持する。一例として、１つ以上のガスタンク１５３はアルゴンを貯蔵してよく、従ってガス分配マニホルド１５０からプロセスチューブ１２５内へと流れるガスは、アルゴンを含んでよい。
引き続き図４及び５を参照すると、格納式流れ制限装置１４２は、１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４（例えば第１の格納式流れ制限装置プレート１４４ａ及び第２の格納式流れ制限装置プレート１４４ｂ）を備える。１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４は開口１４５を画定し、線引き経路１０２はこの開口１４５を通って延在する。１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４はそれぞれ、制限位置１４６と弛緩位置１４８との間で並進移動可能である。開口１４５は、１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４が制限位置１４６にある場合には、１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４が弛緩位置１４８にある場合よりも小さな断面寸法（例えば直径）を有する。例えば、制限位置１４６から弛緩位置１４８へと移動する際、１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４は、線引き経路１０２から離れる方向に並進移動し、弛緩位置１４８から制限位置１４６と移動する際、１つ以上の格納式流れ制限装置プレート１４４は、線引き経路１０２に向かって並進移動する。
動作時、格納式流れ制限装置１４２は、出口チューブ１４１を介してマニホルドファイバ通路１５５内へ、従って炉出口チャネル１３６内へのガス流を制限して、炉出口チャネル１３６内の圧力を低減でき、これにより、ガス分配マニホルド１５０からプロセスチューブ１２５内へ（例えば炉出口チャネル１３６へ、及びこれに続いてプロセスチューブ１２５内へ）のガス流を促進し、かつ格納式流れ制限装置１４２の開口１４５からプロセスチューブ１２５内へのガス流を制限する。更に、格納式流れ制限装置１４２の開口１４５からプロセスチューブ１２５内へのガス流を制限することにより、格納式流れ制限装置１４２は、プロセスチューブ１２５内の煙突効果を制限して、ガス分配マニホルド１５０からプロセスチューブ１２５内へのガスの流量の調節を支援できる。更に、いくつかの実施形態では、プロセスチューブ１２５を通るガス流は、炉入口チャネル１３４に吸引力を印加することによって誘発でき、また、吸引力によって炉入口チャネル１３４を通して排出されるガスの量は、質量流量計によって監視できる。
再び図１を参照すると、いくつかの実施形態では、光ファイバ製造システム１００は更に、線引き経路１０２に沿って、例えばガス分配マニホルド１５０とファイバ回収ユニット１７０戸の間に位置決めされた、ファイバコーティングユニット１８０を備える。ファイバコーティングユニット１８０は、光ファイバ１０がファイバコーティングユニット１８０を通過する際に、１つ以上のコーティング層を光ファイバ１０に塗布してよい。例えば、ファイバコーティングユニット１８０は：ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素化エチレンポリプロピレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル又は類似の熱可塑性材料といった熱可塑性コーティング；ＵＶ硬化性アクリレートコーティングといったＵＶ硬化性コーティング等のうちの、１つ以上を塗布してよい。ファイバコーティングユニット１８０は、１つ以上のコーティングを光ファイバに塗布するための、現時点で当該技術分野において公知であり得る、又は将来開発され得る、いずれの好適なコーティングユニットであってよいことを理解されたい。
引き続き図１を参照すると、光ファイバ１０を徐冷炉１２０で徐冷した後、及びいくつかの実施形態では上記光ファイバをファイバコーティングユニット１８０でコーティングした後、光ファイバ１０は、ファイバ回収ユニット１７０を用いて、ファイバ保管用スプール１７２上に巻き取ることができる。ファイバ回収ユニット１７０は、線引き機構１７６及び張力印加用プーリ１７４を利用して、ファイバ保管用スプール１７２上への光ファイバ１０の巻き取りを促進する。張力印加用プーリ１７４は、光ファイバ１０が光ファイバ製造システム１００を通して線引き加工される際に、必要な張力を光ファイバ１０に供給できる。従って、ファイバ回収ユニット１７０は、光ファイバ１０をファイバ保管用スプール１７２上に巻き取るため、並びに光ファイバ１０が線引き経路１０２に沿って、例えば線引き炉１１０、徐冷炉１２０、ガス分配アセンブリ１４０、及びファイバコーティングユニット１８０を通して線引き加工される際に、光ファイバ１０に所望の張力を供給するために、光ファイバ１０に直接接触できる。
以上の説明に鑑みて、光ファイバ製造方法及びシステムは：光ファイバを光ファイバプリフォームから線引き加工するための線引き炉；光ファイバを徐冷するための徐冷炉；及び徐冷炉のプロセスチューブ内に、ガス流、例えば層流状態のガス流を誘発するための、ガス分配アセンブリを含んでよいことを理解されたい。層流状態のガス流は、徐冷中の光ファイバから熱を奪う熱伝達の速度を低減して、光ファイバ内の密度の均一性を改善し、これにより、改善された減衰特性を有する光ファイバを提供する。例えば、光ファイバの密度の均一性により、密度が均一なこの光ファイバを光導波路として使用する際の、光ファイバに沿った光伝播の減衰を最小化できる。
本明細書において、範囲は、「約（ａｂｏｕｔ）」ある特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表現され得る。このような範囲が表現されている場合、別の実施形態は、上記ある特定の値から、及び／又は上記別の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を用いることにより、値が概数として表現されている場合、上記特定の値は別の実施形態を形成することが理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関連でも、他方の端点とは独立しても、重要であることが理解されるだろう。
本明細書中で使用される方向に関する用語、例えば上方（ｕｐ）、下方（ｄｏｗｎ）、右（ｒｉｇｈｔ）、左（ｌｅｆｔ）、前方（ｆｒｏｎｔ）、後方（ｂａｃｋ）、頂部（ｔｏｐ）、底部（ｂｏｔｔｏｍ）、は、ここで図示されている状態の図面に関してのみ使用され、絶対的な配向を暗示することを意図したものではない。
特段の記載がない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、そのステップを特定の順序で実施すること、又はいずれの装置の特定の配向を必要とするものとして解釈されることは、全く意図されていない。従って、ある方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に列挙していない場合、又はいずれの装置クレームが、個々の構成部品に関する順序若しくは配向を実際に列挙していない場合、又はステップをある特定の順序に限定するべきであることが、特許請求の範囲若しくは説明中で具体的に言明されていない場合、又は装置の構成部品に関する特定の順序又は配向が列挙されていない場合、いかなる点においても、順序又は配向が推定されることは全く意図されていない。これは：ステップの構成、動作フロー、構成部品の順序、又は構成部品の配向に関する論理の問題；文法的な編成又は句読点に由来する単純な意味；及び本明細書に記載の実施形態の数又はタイプを含む、解釈のためのいずれの可能な非明示的根拠にも当てはまる。
本明細書中で使用される場合、単数形「ある（ａ、ａｎ）」及び「上記（ｔｈｅ）」は、文脈がそうでないことを明らかに指示していない限り、複数の指示対象を含む。従って例えば、「ある」構成部品に関する言及は、文脈がそうでないことを明らかに指示していない限り、２つ以上の上記構成部品を有する態様を含む。
請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変形を実施できることは、当業者には明らかであろう。従って、本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態の修正及び変形が、添付の請求項及びその均等物の範囲内にある限りにおいて、このような修正及び変形を包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
徐冷炉であって：
炉入口；
炉出口；及び
上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブ
を備える、徐冷炉であって、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁と、少なくとも１つの加熱素子を備える加熱ゾーンとを備える、徐冷炉；並びに
ガス分配アセンブリであって、上記ガス分配アセンブリは、上記炉出口に流体連結され、また、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成される、ガス分配アセンブリ
を備える、光ファイバ製造システム。
実施形態２
上記ガス分配アセンブリは、ガス分配マニホルド及び格納式流れ制限装置を備え；
上記ガス分配マニホルドは、上記格納式流れ制限装置と上記炉出口との間に位置決めされる、実施形態１に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態３
上記ガス分配マニホルドは：ガスマニホルド入口；ガスマニホルド出口；並びに上記ガスマニホルド入口と上記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ上記ガスマニホルド入口及び上記ガスマニホルド出口に流体連結された、ガスマニホルドチャンバを備え、
上記ガスマニホルド出口は、上記炉出口に流体連結される、実施形態２に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態４
上記ガス分配マニホルドは、マニホルドファイバ通路を更に備え、上記マニホルドファイバ通路は、上記徐冷炉を通って延在する線引き経路が上記マニホルドファイバ通路を通って延在するように位置決めされ；
上記ガスマニホルド出口は、上記マニホルドファイバ通路と上記徐冷炉の上記炉出口との間に位置決めされる、実施形態３に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態５
上記ガス分配マニホルドは、上記ガスマニホルド入口と上記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ上記ガスマニホルド入口及び上記ガスマニホルド出口に流体連結された、マニホルド制限装置プレートを更に備える、実施形態３又は４に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態６
上記ガス分配マニホルドは、上記ガスマニホルド入口に流体連結された、１つ以上の質量流量コントローラを更に備える、実施形態３〜５のいずれか１つに記載の光ファイバ製造システム。
実施形態７
上記格納式流れ制限装置は、制限位置と弛緩位置との間でそれぞれ並進移動可能な、第１の格納式流れ制限装置プレート及び第２の格納式流れ制限装置プレートを備え；
上記第１の格納式流れ制限装置プレート及び上記第２の格納式流れ制限装置プレートは、上記第１の格納式流れ制限装置プレートと上記第２の格納式流れ制限装置プレートとの間に開口を画定し；
上記開口の直径は、上記第１の格納式流れ制限装置プレート及び上記第２の格納式流れ制限装置プレートが上記制限位置にある場合に、上記第１の格納式流れ制限装置プレート及び上記第２の格納式流れ制限装置プレートが上記弛緩位置にある場合よりも大きい、実施形態２〜６のいずれか１つに記載の光ファイバ製造システム。
実施形態８
上記ガス分配アセンブリによって上記プロセスチューブ内でガス流が誘発される際、上記上昇流方向の上記ガス流は層流である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の光ファイバ製造システム。
実施形態９
上記徐冷炉は、上記炉入口に流体連結された炉入口チャネル、及び上記炉出口に流体連結された炉出口チャネルを更に備える、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の光ファイバ製造システム。
実施形態１０
光ファイバが線引き経路に沿って上記プロセスチューブ内を並進移動する際、上記プロセスチューブ内で形成されるガス境界層は、上記炉入口チャネルの直径に略等しい直径を備える、実施形態９に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態１１
徐冷炉内でガス流を誘発する方法であって、
上記方法は：
光ファイバを、上記徐冷炉内で、線引き経路に沿って並進移動させるステップであって、上記徐冷炉は：
炉入口；
炉出口；及び
上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブ
を備え、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁及び複数の加熱ゾーンを備え、各上記加熱ゾーンは少なくとも１つの加熱素子を備える、ステップ；並びに
ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記徐冷炉の上記炉出口に流体連結されたガス分配アセンブリから上記徐冷炉の上記プロセスチューブへのガス流を誘発するステップ
を含む、方法。
実施形態１２
上記プロセスチューブ内の上記上昇流方向の上記ガス流は、層流である、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３
上記光ファイバは、上記プロセスチューブ内において、上記上昇流方向とは反対の線引き方向に並進移動している、実施形態１１又は１２に記載の方法。
実施形態１４
上記プロセスチューブ内を並進移動する上記光ファイバは、ガス境界層を誘発し、上記ガス境界層は、上記光ファイバから径方向外向きに延在し、かつ上記線引き方向の層流状態のガス流を含む、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１５
上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブ内へと流れる上記ガス流は、アルゴンを含む、実施形態１１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１６
上記ガス分配アセンブリは、ガス分配マニホルド及び格納式流れ制限装置を備え；
上記ガス分配マニホルドは、上記格納式流れ制限装置と上記炉出口との間に位置決めされ；
上記ガス分配マニホルドは：ガスマニホルド入口；上記炉出口に流体連結されたガスマニホルド出口；並びに上記ガスマニホルド入口と上記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ上記ガスマニホルド入口及び上記ガスマニホルド出口に流体連結された、ガスマニホルドチャンバを備え；
上記格納式流れ制限装置は、制限位置と弛緩位置との間でそれぞれ並進移動可能な、第１の格納式流れ制限装置プレート及び第２の格納式流れ制限装置プレートを備える、実施形態１１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１７
上記光ファイバを、上記ガス分配マニホルド及び上記格納式流れ制限装置を通して、上記線引き経路に沿って並進移動させるステップを更に含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
線引き炉であって、光ファイバを光ファイバプリフォームから上記線引き炉から延在する線引き経路に沿って線引き加工するよう構成された、線引き炉；
上記線引き経路に沿って位置決めされた徐冷炉であって、上記徐冷炉は：
炉入口；
炉出口；及び
上記炉入口と上記炉出口との間に延在するプロセスチューブ
を備え、上記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁及び複数の加熱ゾーンを備え、各上記加熱ゾーンは少なくとも１つの加熱素子を備える、徐冷炉；
ガス分配アセンブリであって、上記ガス分配アセンブリは、上記線引き経路に沿って位置決めされ、上記炉出口に流体連結され、また、ガスが上記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、上記ガス分配アセンブリから上記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成され、上記徐冷炉は、上記線引き炉と上記ガス分配アセンブリとの間に位置決めされる、ガス分配アセンブリ；並びに
上記線引き経路に沿って位置決めされたファイバ回収ユニットであって、上記ガス分配アセンブリは、上記徐冷炉と上記ファイバ回収ユニットとの間に位置決めされる、ファイバ回収ユニット
を備える、光ファイバ製造システム。
実施形態１９
上記ガス分配アセンブリは、ガス分配マニホルド及び格納式流れ制限装置を備え；
上記ガス分配マニホルドは、上記格納式流れ制限装置と上記炉出口との間に位置決めされ；
上記ガス分配マニホルドは：ガスマニホルド入口；上記炉出口に流体連結されたガスマニホルド出口；並びに上記ガスマニホルド入口と上記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ上記ガスマニホルド入口及び上記ガスマニホルド出口に流体連結された、ガスマニホルドチャンバを備え；
上記格納式流れ制限装置は、制限位置と弛緩位置との間でそれぞれ並進移動可能な、第１の格納式流れ制限装置プレート及び第２の格納式流れ制限装置プレートを備える、実施形態１８に記載の光ファイバ製造システム。
実施形態２０
上記ガス分配アセンブリによって上記プロセスチューブ内でガス流が誘発される際、上記上昇流方向の上記ガス流は層流である、実施形態１８又は１９に記載の光ファイバ製造システム。
１０ 光ファイバ
１２ 光ファイバプリフォーム
１４ ガス境界層
１６ 外側ガス層
１８ ガス層界面
５０ グラフ
５２ 線
５４ 線
５６ 領域
５８ 領域
６０ 領域
１００ 光ファイバ製造システム
１０１ 線引き方向
１０２ 線引き経路
１０３ 上昇流方向
１１０ 線引き炉
１２０ 徐冷炉
１２２ 炉入口
１２４ 炉出口
１２４ａ 周囲壁
１２５ プロセスチューブ
１２６ プロセスチューブ壁
１２８ プロセスチューブキャビティ
１３０ 加熱ゾーン
１３２ 加熱素子
１３４ 炉入口チャネル
１３６ 炉出口チャネル
１３６ａ 周囲壁
１４０ ガス分配アセンブリ
１４１ 出口チューブ
１４２ 格納式流れ制限装置
１４４ 格納式流れ制限装置プレート
１４４ａ 第１の格納式流れ制限装置プレート
１４４ｂ 第２の格納式流れ制限装置プレート
１４５ 開口
１５０ ガス分配マニホルド
１５１ 質量流量コントローラ
１５２ ガスマニホルド入口
１５３ ガスタンク
１５４ ガスマニホルド出口
１５５ マニホルドファイバ通路
１５６ ガスマニホルドチャンバ
１５８ マニホルド制限装置プレート
１５９ 流れ通路
１７０ ファイバ回収ユニット
１７２ ファイバ保管用スプール
１７４ 張力印加用プーリ
１７６ 線引き機構
１８０ ファイバコーティングユニット
Ｚ１〜Ｚ６ 加熱ゾーン

Claims (10)

  1. 徐冷炉であって：
    炉入口；
    炉出口；及び
    前記炉入口と前記炉出口との間に延在するプロセスチューブ
    を備える、徐冷炉であって、前記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁と、少なくとも１つの加熱素子を備える加熱ゾーンとを備える、徐冷炉；並びに
    ガス分配アセンブリであって、前記ガス分配アセンブリは、前記炉出口に流体連結され、また、ガスが前記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、前記ガス分配アセンブリから前記プロセスチューブへのガス流を誘発するよう、構造的に構成される、ガス分配アセンブリ
    を備える、光ファイバ製造システム。
  2. 前記ガス分配アセンブリは、ガス分配マニホルド及び格納式流れ制限装置を備え；
    前記ガス分配マニホルドは、前記格納式流れ制限装置と前記炉出口との間に位置決めされる、請求項１に記載の光ファイバ製造システム。
  3. 前記ガス分配マニホルドは：ガスマニホルド入口；ガスマニホルド出口；並びに前記ガスマニホルド入口と前記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ前記ガスマニホルド入口及び前記ガスマニホルド出口に流体連結された、ガスマニホルドチャンバを備え、
    前記ガスマニホルド出口は、前記炉出口に流体連結される、請求項２に記載の光ファイバ製造システム。
  4. 前記ガス分配マニホルドは、マニホルドファイバ通路を更に備え、前記マニホルドファイバ通路は、前記徐冷炉を通って延在する線引き経路が前記マニホルドファイバ通路を通って延在するように位置決めされ；
    前記ガスマニホルド出口は、前記マニホルドファイバ通路と前記徐冷炉の前記炉出口との間に位置決めされる、請求項３に記載の光ファイバ製造システム。
  5. 前記格納式流れ制限装置は、制限位置と弛緩位置との間でそれぞれ並進移動可能な、第１の格納式流れ制限装置プレート及び第２の格納式流れ制限装置プレートを備え；
    前記第１の格納式流れ制限装置プレート及び前記第２の格納式流れ制限装置プレートは、前記第１の格納式流れ制限装置プレートと前記第２の格納式流れ制限装置プレートとの間に開口を画定し；
    前記開口の直径は、前記第１の格納式流れ制限装置プレート及び前記第２の格納式流れ制限装置プレートが前記制限位置にある場合に、前記第１の格納式流れ制限装置プレート及び前記第２の格納式流れ制限装置プレートが前記弛緩位置にある場合よりも大きい、請求項２〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ製造システム。
  6. 前記ガス分配アセンブリによって前記プロセスチューブ内でガス流が誘発される際、前記上昇流方向の前記ガス流は層流である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ製造システム。
  7. 前記徐冷炉は、前記炉入口に流体連結された炉入口チャネル、及び前記炉出口に流体連結された炉出口チャネルを更に備え、
    光ファイバが線引き経路に沿って前記プロセスチューブ内を並進移動する際、前記プロセスチューブ内で形成されるガス境界層は、前記炉入口チャネルの直径に略等しい直径を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ製造システム。
  8. 徐冷炉内でガス流を誘発する方法であって、
    前記方法は：
    光ファイバを、前記徐冷炉内で、線引き経路に沿って並進移動させるステップであって、前記徐冷炉は：
    炉入口；
    炉出口；及び
    前記炉入口と前記炉出口との間に延在するプロセスチューブ
    を備え、前記プロセスチューブは、プロセスチューブ壁及び複数の加熱ゾーンを備え、各前記加熱ゾーンは少なくとも１つの加熱素子を備える、ステップ；並びに
    ガスが前記プロセスチューブ内で上昇流方向に流れるように、前記徐冷炉の前記炉出口に流体連結されたガス分配アセンブリから前記徐冷炉の前記プロセスチューブへのガス流を誘発するステップ
    を含む、方法。
  9. 前記プロセスチューブ内の前記上昇流方向の前記ガス流は、層流であり、
    前記光ファイバは、前記プロセスチューブ内において、前記上昇流方向とは反対の線引き方向に並進移動している、請求項８に記載の方法。
  10. 前記光ファイバを、前記ガス分配マニホルド及び前記格納式流れ制限装置を通して、前記線引き経路に沿って並進移動させるステップを更に含み、
    前記ガス分配アセンブリは、ガス分配マニホルド及び格納式流れ制限装置を備え；
    前記ガス分配マニホルドは、前記格納式流れ制限装置と前記炉出口との間に位置決めされ；
    前記ガス分配マニホルドは：ガスマニホルド入口；前記炉出口に流体連結されたガスマニホルド出口；並びに前記ガスマニホルド入口と前記ガスマニホルド出口との間に位置決めされ、かつ前記ガスマニホルド入口及び前記ガスマニホルド出口に流体連結された、ガスマニホルドチャンバを備え；
    前記格納式流れ制限装置は、制限位置と弛緩位置との間でそれぞれ並進移動可能な、第１の格納式流れ制限装置プレート及び第２の格納式流れ制限装置プレートを備える、請求項８又は９に記載の方法。
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