JP4383777B2 - 固体プリフォームの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体プリフォームを製造する方法であって、熱源を、その内側表面を１つ以上の添加または無添加ガラス層で覆った基板チューブの長手軸と平行に移動し、多数の通過において前記基板チューブを前記固体プリフォーム中に崩壊させるようにし、エッチング剤を、前記熱源の多数の通過後に前記基板チューブの内部に供給することによって、前記固体プリフォームを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法は、それ自体として米国特許第４７９３８４３号明細書から既知であり、この先行技術の明細書において、前記固体プリフォームを形成する前記基板チューブの崩壊中にガス状のエッチング剤を前記基板チューブの内部に通し、このガス状エッチング剤は、酸素と、５〜３０体積パーセントのＣ_２Ｆ_６とから成る。比較的揮発性のドーパント、例えば二酸化ゲルマニウムを添加したガラス層で内側を覆った前記基板チューブの崩壊中、前記ドーパントの一部は、前記ガラス層から揮発するかもしれず、結果として、屈折率分布において妨害が生じる。このような状況において、中心から離れて位置する前記ガラス層からの１つ以上のドーパントの拡散も役割を果たす。したがって、前記分布妨害は、光ファイバの光学特性において不利な影響を有する。
【０００３】
欧州特許出願公開明細書第１０３５０８３号から、コアの中心における屈折率分布におけるこのような望ましくない偏差を防ぐ方法が既知であり、この方法は、前記基板チューブの２ステップにおける崩壊を含み、すなわち、前記基板チューブの中心ダクトの寸法を減らす目的のために、前記基板チューブを第１崩壊温度において加熱し、前記基板チューブの中心ダクトから前記コアの部分をエッチング除去する目的のために、最低崩壊温度より低い約２００〜４００℃においてエッチングガスを、前記中心ダクトを通して流し、その後、前記基板チューブを、前記第１崩壊温度より高い第２崩壊温度において完全に崩壊させる。前記文献に岸の実施形態によれば、エッチング中の前記基板の内径は、５ｍｍ（実施形態１）、１．５ｍｍ（実施形態２）、３ｍｍ（実施形態３）である。前記文献は、前記基板チューブの内径がその長さに沿った予め決められた値内で変化しなければならないことは言うまでもないが、エッチング剤供給の瞬間が決定的であることに言及していない。
【０００４】
米国特許第６１３１４１３号から、基板チューブを崩壊させる方法の２つの実施形態が既知であり、これらの実施形態は、最終的な固体プリフォームの長手軸に沿ったコア直径における変化を防ぐものである。第１実施形態によれば、前記プリフォームの端における圧力の特定の値を決定し、その後、前記熱源の移動速度を、前記圧力値の関数として制御する。第２実施形態によれば、前記エッチング剤の流量を、前記圧力測定に応じて制御する。前記エッチング剤の供給に関する、特に、エッチングプロセス中の前記基板チューブの内径の寸法に関するさらなる詳細は、前記文献からは未知である。
【０００５】
欧州特許出願公開明細書第０９７２７５２号によれば、光プリフォームを、ロッド−イン−ロッド原理に従って製造する。前記文献は、前記覆われた基板チューブ内側を崩壊前にエッチングするＭＣＶＤプロセスを使用する、約４００ｋｍのファイバ用の光プリフォームの製造に関するが、この文献は、エッチング剤供給の瞬間における前記基板チューブの内径に関するどのような情報も与えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、最終的な光ファイバの光コアの、前記ファイバの長さに沿って一定の屈折率分布を得るために、崩壊させるべき前記基板チューブの全体の長さに沿って前記基板チューブから均一な量の材料をエッチング除去することが非常に重要であることを発見した。均一な量の材料をエッチング除去することは、その中心部分において勾配を示す屈折率を有するプリフォームの場合において特に重要である。事実は、このような分布の場合において、崩壊すべき前記基板チューブの長さに沿った均一な材料のエッチング除去を省略した場合、この省略は、前記光ファイバの中心部分における最終的な屈折率の高さにおいて重要な影響を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、固体プリフォームを製造する方法において、崩壊すべき前記基板チューブからその全体的な長さに沿って均一な量の材料をエッチング除去し、最終的な光ファイバの屈折率分布のコアにおける妨害を防ぐようにする、固体プリフォームを製造する方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の方法は、固体プリフォームを製造する方法において、屈折率の高さにおける変化が、固体プリフォーム中に崩壊する前記基板チューブの全体的な長さに沿って５％未満異なる光プリフォームを得ることができる、固体プリフォームを製造する方法を提供することである。
【０００９】
本発明は、エッチング剤の供給が、前記基板チューブの内径がその長さに沿って１．５〜２．５ｍｍの値に減少した瞬間に生じることを特徴とする。
【００１０】
本発明人は、崩壊させるべき前記基板チューブの内径を、前記エッチングプロセス前に実質的に一定にしなければならず、いわゆるエッチング剤ダクトは、特に前記基板チューブの全体的な長さに沿って、１．５−２．５ｍｍ、好適には１．７−２．０ｍｍの直径を持たなければならないことを発見した。上記値未満の値を有する直径を使用した場合、前記エッチングステップ中、より少ない材料が除去され、この結果として、望ましくないディップが残る。加えて、前記基板チューブが閉じるのが早くなりすぎる危険性がある。上記範囲の値より大きい直径を有する前記エッチングダクトを使用した場合、前記エッチングステップ中、多すぎる材料が除去され、このことは、製造すべき最終的な光ファイバの特性において不利な影響を有する。加えて、前記比較的揮発性のドーパントの気化は、上記値より大きい直径を有するエッチング剤ダクトを具える基板チューブの閉鎖時においても起こり、この結果として、前記固体プリフォームの屈折率分布の中心が、上記望ましくないディップを示す。前記基板チューブを、その長さ全体に渡って層で覆ってはならないことは、当業者には明らかである。したがって、その直径を、全体の長さに渡ってその所望の範囲に減少することはできない。この記述において使用する規定は、前記覆う層が存在する場所の前記基板チューブの内径に関することを理解すべきである。
【００１１】
前記基板チューブの必要な一定の直径を、前記熱源が前記基板チューブの長手軸と平行に通過する速度を、前記基板チューブの内側の長さに沿って測定した圧力低下に応じて得ることによって達成することができる。したがって、１回以上の通過中に前記基板チューブの長さに沿って前記圧力低下を測定し、前記熱源が前記基板チューブの長手軸と平行に移動する速度を、前記圧力低下に関係付けることが好適である。
【００１２】
前記基板チューブの内部の長さに沿った圧力低下が大きくなり過ぎた場合、前記基板チューブは崩壊しすぎ、これは、前記熱源が前記基板の長手軸と平行に移動した速度が遅すぎ、その結果、その後のエッチングステップにおいて不十分な量の材料が除去されたことを意味する。前記基板チューブの内部の長さに沿って測定された圧力低下が小さすぎる場合、前記エッチング剤ダクトの直径は大きすぎ、その結果、その後のエッチングステップ中に多すぎる材料が除去され、これを、前記熱源が前記基板チューブの長手軸と平行に移動する速度を減らすことによって防がなければならない。
【００１３】
好適には、前記エッチング剤を、あるいはキャリアガス、例えばＯ２との組み合わせにおいて、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ｎ−Ｃ_４Ｆ_１０またはＳＦ_６のグループから選択されたガス、または、これらの組み合わせとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を、以下に例および多数の比較例によってより詳細に説明するが、本発明はこのような特別な例には決して限定されないことに注意すべきである。
【００１５】
例１
約１２００ｍｍの長さを有し、ＰＣＶＤプロセスによってその内側表面上に堆積された層を具える基板を、固体ロッド中に崩壊させる。上記崩壊プロセスを、以下の条件の下で行う。基板チューブを、毎分２５回転の速度で回転させ、このプロセス中、前記チューブと炉との間の空間をアルゴンで浄化する。前記回転中、約２２００℃の温度を有する電気抵抗炉を、前記チューブ上を軸方向において通過させる。前記崩壊プロセス中、前記チューブの内部を、酸素を含むガスで浄化する。第１および第２通過を、約２０ｍｍ／分の炉速度において行う。１５００ｓｓｃｍＯ_２のガス速度での前記第２通過中、前記基板チューブの吸気側と排気側との間の圧力差は、約２７Ｐａである。第３通過の開始時において、前記炉を前記チューブ上で２０ｍｍ／分の速度において移動し、２５０ｓｃｃｍＯ_２の調節されたガス速度を前記チューブに通す。前記第３通過中、前記炉の速度を、前記基板チューブの吸気側と排気側との間の測定された現在の圧力差に基づいて適合させ、前記ガスの吸気側と排気側との間の圧力差が、特定の位置において上限を超えた場合、前記炉速度を増し、前記圧力差が下限値より下の場合、前記炉速度を減らす。この前記炉速度の調節の結果として、前記チューブの内径は、前記第３通過後で前記エッチングステップ前に、実質的に前記チューブの全体的長さに沿って１．７−２．０ｍｍの値において保持される。この通過の後にエッチング通過を続け、このエッチング通過中、Ｃ_２Ｆ_６およびＯ_２の混合ガスから成るエッチング剤を前記チューブの内部に通し、前記炉を前記チューブ上で移動させる。この通過に続いて最終通過を行い、この最終通過中、前記プリフォームを固体ロッド中に完全に崩壊させる。前記コアの屈折率分布の測定において、前記プリフォームは、前記固体ロッドの使用可能な長さに沿って４％未満の変化を示す。
【００１６】
比較例１
１８ｍｍ／分の一定炉速度を前記第３通過中使用することが異なって例１と同様の動作を行い、前記チューブの内径は、前記第３通過の完了後、前記チューブの長さに沿って１．０ｍｍから１．７５ｍｍまで変化する。前記エッチング通過に続き、前記プリフォームを、２５ｍｍ／分の炉速度において、固体ロッド中に崩壊させる。前記コアの屈折率分布の測定において、前記プリフォームは、前記プリフォームの長さの主要な部分に沿って前記分布の中心において２０％を超えるディップを示す。これは、前記エッチングステップ中に少なすぎる材料が除去され、これに加えて、前記ダクト直径が、前記エッチングステップ中、前記チューブの長さに沿って十分に一定でなかったことを意味する。
【００１７】
比較例２
２３ｍｍ／分の一定炉速度を前記第３通過中使用することが異なって例１と同様の動作を行い、前記第３通過の完了後、前記チューブの長さに沿って２．３ｍｍから３．０ｍｍまで変化する値を有するダクト直径が得られるようにする。前記エッチング通過に続いて、前記プリフォームを、２５ｍｍ／分の炉速度において、固体ロッド中に崩壊させる。前記固体プリフォームのコアの中心におけるコアの屈折率分布のティップが、予定された設計から−２％の偏差を示し、その使用可能な長さに沿って約１０％の変化を示す。これは、前記基板チューブにおける特定の位置において多すぎる材料が除去され、加えて、エッチング動作が前記使用可能な長さに沿って十分に一定でなかったことを意味する。さらに、望ましくないディップが、前記プリフォームの長さに沿って特定の位置における屈折率分布の中心において依然として認められる。

Claims (3)

1. 熱源を基板チューブの長手軸に対して平行に移動させることにより固体プリフォームを製造する方法であって、前記基板チューブの内側表面は１つ以上の添加または無添加ガラス層で覆われており、前記熱源の多数の通過で前記基板チューブを前記固体プリフォームに崩壊させるために、１回以上の前記通過の間、前記基板チューブの内部の長さに沿った圧力低下を測定し、前記熱源を前記基板チューブの長手軸に対して平行に移動させる速度を前記圧力低下に関係づけるようにし、その後の通過で前記基板チューブの内径が前記基板チューブにおける前記長さに沿って１．５〜２．５ｍｍの値まで低減された瞬間に、前記基板チューブの内部に前記エッチング剤の供給を行うようにしたことを特徴とする、固体プリフォームの製造方法。
2. 請求項１に記載の固体プリフォームの製造方法において、前記基板チューブの内径を、その長さに沿って、１．７ｍｍから２．０ｍｍまで変化する値に減少させたことを特徴とする、固体プリフォームの製造方法。
3. 請求項１、２に記載の固体プリフォームの製造方法において、前記エッチング剤を、キャリアガスとの組み合わせにおいて、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ｎ−Ｃ_４Ｆ_１０またはＳＦ_６のグループから選択されたガス、または、これらの組み合わせとしたことを特徴とする、固体プリフォームの製造方法。