JPH08319130A - マグネシアファイバー引き出し炉 - Google Patents

マグネシアファイバー引き出し炉

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JPH08319130A
JPH08319130A JP12210396A JP12210396A JPH08319130A JP H08319130 A JPH08319130 A JP H08319130A JP 12210396 A JP12210396 A JP 12210396A JP 12210396 A JP12210396 A JP 12210396A JP H08319130 A JPH08319130 A JP H08319130A
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ヴィンセント デマルセロ フランク
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クリフォード ハート,ジュニヤ アーサー
Richard G Huff
ガーナー ハフ リチャード
Karen S Kranz
エス.クランツ カレン
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    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/22Furnaces without an endless core
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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    • C03B2205/60Optical fibre draw furnaces
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ガラスプリフォームから光ファイ
バーを引き出すための装置に関し、特に、改善された誘
導が熱炉を使用するファイバー引き出し装置に関する。 【解決手段】 本発明によれば、ファイバー引き出し装
置には、改善されたファイバー引き出し炉が提供され、
内部のジルコニア管はシリカビーカー内で半径方向に離
された円形のマグネシア絶縁領域により囲まれている。
マグネシアはジルコニアとほぼ同じ融点を持つが、マグ
ネシアの電気伝導度は実質的により低く、高RFパワー
を阻止することを可能とする。更に、マグネシアは、シ
リカ中のジルコニアよりも可溶性であり、ファイバーの
粒子汚染の可能性を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスプリフォー
ムから光ファイバーを引き出すための装置に関し、特
に、改善された誘導加熱炉を使用するファイバー引き出
し装置に関する。
【0002】
【従来の技術】低損失溶融シリカ光ファイバーの開発
は、ガラスプリフォームから高強度のファイバーを引き
出すために高温(例えば、約2000℃)の熱源を探す
ことに向かっている。この可能性のある熱源のうち、酸
水素炎トーチ、CO2 レーザー、誘導炉、及び抵抗炉が
高シリカファイバーを引き出すために一般的に使用され
てきた。トーチ法は、高価ではないが、ファイバーの全
体に渡って、一様な直径を維持することができない。C
2 レーザーは、最もクリーンな引き出し大気を提供す
るが、レーザーには引き出しのためのエネルギーを半径
方向に分布させるための特別な光学的な設計が必要であ
り、パワーが限られている。誘導炉は、最も有用な高温
源である。
【0003】シリカファイバーを引き出すための誘導炉
が、R.B.Runkによる「正確なシリカ導波管を引き出すた
めのジルコニア誘導炉」(Optical Fiber Transmission
IITechnical Digest (TuB5-1),2月22-24日,1977)に
述べられている。一般に、ファイバー誘導炉では、無線
コイル(RFコイル)内に設けられた管状のジルコニア
サセプターが使用される。ジルコニアサセプターが約2
100℃という好ましい温度にまで加熱された後、ガラ
スプリフォームロッドが高温帯として知られているサセ
プターの中央に導入される。プリフォームの一部は、再
び溶かされ、光ファイバーが再溶融部から引き出され
る。
【0004】従来のジルコニアファイバー引き出し炉
は、溶融石英の外側のシリンダー状のビーカーと、ジル
コニアの内側管と、それらの間のジルコニア粒子で満た
された絶縁領域とからなる。半径方向高温計サイト管が
サセプターの軸領域の試験を可能とするように炉を通し
て提供されている。
【0005】これらの従来の炉は、ファイバーを製造す
るために長年使用されてきたが、多数の問題がある。絶
縁領域からの時間毎のジルコニア粒子がファイバーを汚
染し、不良を引き起こす。また、高温計サイト管は、ジ
ルコニア絶縁粒子を通過するが、時間とともにたわむと
いう傾向を有し、誤って温度を読み、炉の故障を引き起
こす。
【0006】より大きいプリフォームの使用、引き出し
速度の向上、より高い炉温度を要求する最近の傾向は、
従来の炉の設計における弱点を更に顕著にした。ジルコ
ニア絶縁粒子が一緒に焼結し溶け、ジルコニア管の最高
温部を完全に囲むドーナッツ型の塊を形成するという大
きな問題である。ジルコニア粒子は、一旦溶け始める
と、RF場は、さらなる焼結と溶融を引き起こして溶融
塊を形成する。一旦ジルコニア粒子が溶け始めると、R
F場は溶融塊と結合し、更に焼結と溶融を引き起こす。
この現象は、システムのパワー負荷を増加させ、炉の故
障を引き起こす。従って、高温動作における強化された
安定性を持った新規な炉の設計が必要である。
【0007】
【発明の概要】本発明によれば、ファイバー引き出し装
置には、改善されたファイバー引き出し炉が提供され、
内部のジルコニア管はシリカビーカー内で半径方向に離
された円形のマグネシア絶縁領域により囲まれている。
マグネシアはジルコニアとほぼ同じ融点を持つが、マグ
ネシアの電気伝導度は実質的により低く、高RFパワー
を阻止することを可能としている。更に、マグネシア
は、シリカ中のジルコニアよりも可溶性であり、ファイ
バーの粒子汚染の可能性を減少させる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、外側シリカビーカー1
1、内側酸化ジルコニウムサセプター管12、及び管と
ビーカーの間に設けられたマグネシア(酸化マグネシウ
ム:MgO)の耐熱性のグロッグ(粒)の絶縁層13と
を具備する炉のコア10の断面図である。マグネシアグ
ロッグは、場所的にグロッグを保持するために密着した
マグネシア管14により結合されていてもよいという長
所がある。サイト管9は、コアの中心への光学的なアク
セスを可能とするように提供されているという長所を有
する。
【0009】ビーカー11は、中央開口部を有し、側壁
と底面15を有する頂部開放シリカ容器であることが好
ましい。側壁は、底面まで炎から封止されていることが
望ましく、アルミノシリケイト絶縁体の層17で絶縁さ
れているという長所を有する。
【0010】ジルコニアサセプター管12は、絶縁層1
3内に放射状に配置されており、ビーカー11内の中心
に置かれていることが望ましい。サセプターは、高温で
の望ましくない化学的反応を避けるために、マグネシア
絶縁体(例えば管14)から離されていることが望まし
い。サセプターの内面18は炉穴を提供する。
【0011】粒子がプリフォームあるいはファイバーを
汚染する場合には、サセプター12の内部への耐熱性粒
子の移動を防ぐためにシリカビーカーの頂部と底に円形
の耐熱性のフェルト板19を提供することが望ましい。
適当な耐熱性のフェルト板は、1985年10月15日
にBair等に発行された米国特許4,547,644に開
示されている。この引例は、引用により本願に取り込ま
れる。
【0012】典型的な実施例では、シリカビーカーは、
直径6インチ、長さ12インチのシリンダー状のビーカ
ー6である。ジルコニアサセプター管12は、スタネル
コプロダクト社により製造されたイットリア安定化ジル
コニアである。サセプターは、直径約3インチのシリン
ダー状の管であり、ビーカーより僅かに長いことが望ま
しい。絶縁マグネシアグロッグ13は、マーチンマリエ
タマグネシアスペシャルテイーズ社により製造されたマ
グケムP−98マグネシアであり、密集マグネシア管1
4は、オザークテクニカルセラミックス社により製造さ
れた3mmの厚さの高密集マグネシア管である。
【0013】図2は、図1のコアを使用する誘導炉20
を示す。炉20は、RF誘導コイル21内に設けられた
シリカビーカー11(とその内容物)を具備する。ビー
カーとコイルの両方は、シリンダー状の銅シェルのよう
な金属製のハウジング22により囲まれている。ハウジ
ングは、コイル21からの寄生RF放射を減らすための
シールドとして作用し、水のような冷媒の循環のために
冷媒コイル23を具備することが望ましい。典型的な例
では、4−8回の誘導コイルと3−5MHzRF電源が
サセプターを結合するために有効である。
【0014】このファイバー引き出し炉の長所は多数あ
る。マグネシアは、ジルコニアより実質的に低い電気伝
導度を有し、マグネシアはより高いRFパワーの使用を
阻止することができる。更に、マグネシアは、シリカ中
のジルコニアより可溶であり、ファイバーの粒子性汚染
の可能性を減らす。加えて、マグネシア絶縁粒子をジル
コニアサセプターから分離するために使用されるマグネ
シア管は、高温計サイト管のための適当な内部サポート
を提供する。更に、従来のものに対してこの設計のより
低い重さとコストは、従来のプリフォームを収容するた
め炉が大きくなるにつれてはっきりした長所を提供す
る。マグネシウム酸化物は、ジルコニア二酸化物のバル
ク密度のほぼ1/2なので、炉はかなり軽く、製造環境
中での取り扱いが容易になる。また、マグネシウム酸化
物粒子は化学的なプロセスと耐熱性で使用するため大量
に製造されているので、現在使用されている特別に準備
されたジルコニアより高くない。加えて、この炉の設計
は、引き出し塔からシリカビーカーを動かすこと無しに
(製造環境中にかなりの時間置かれたまま)ジルコニア
サセプターの除去と再配置を可能とする。
【0015】図3は、図1と図2の改善された炉を使用
するファイバー引き出し装置を示す。要約して、炉20
は、従来のプリフォーム送出機構31からガラスプリフ
ォームを受け取るために取り付けられている。プリフォ
ームは、炉穴に供給され、光ファイバー32がプリフォ
ームの加熱端から引き出される。引き出されたファイバ
ーは、今度は、直径モニター33と冷却領域34を通し
て動かされる。部分的に冷却されたファイバーはコーテ
ィングアプリケーター35を通過する。保護ポリマーコ
ーティングが提供される。コーティングは、モニター3
6により同心性がモニターされ、コーティングされたフ
ァイバーは矯正ステーション37で矯正され、モニター
38で矯正された直径がチェックされ、キャプスタン3
9を通して巻き上げリール(図示せず)に通される。
【図面の簡単な説明】
【図1】誘導炉のコアの断面図である。
【図2】図1のコアを採用する誘導炉の垂直断面図であ
る。
【図3】図2の誘導炉を使用するファイバー引き出し装
置の模式図である。
【符号の説明】
9 炉穴 11 シリカビーカー 12 ジルコニアサセプター 13 絶縁マグネシアグロッグ 20 炉 21 RF誘導コイル
フロントページの続き (72)発明者 アーサー クリフォード ハート,ジュニ ヤ アメリカ合衆国 07930 ニュージャーシ ィ,チェスター,ノース ロード 395 (72)発明者 リチャード ガーナー ハフ アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ,バスキング リッジ,ハイランド ア ヴェニュー 83 (72)発明者 カレン エス.クランツ アメリカ合衆国 08846 ニュージャーシ ィ,ミドルセックス,パーク プレイス 7

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラスロッドを加熱するための炉であっ
    て、 前記ガラスロッドを受けるための内部領域を有するジル
    コニアサセプター管と、 前記ジルコニアサセプターを制限するシリンダー状のシ
    リカビーカーと、及び前記サセプターと前記ビーカーの
    間のマグネシアグロッグからなる絶縁領域とを具備する
    炉。
  2. 【請求項2】 前記マグネシアグロッグと前記サセプタ
    ーの間に設けられた、場所により前記グロッグを保持す
    るためのマグネシア管を更に具備する請求項1に記載の
    炉。
  3. 【請求項3】 前記マグネシア管は前記サセプターから
    離されている請求項2に記載の炉。
  4. 【請求項4】 前記ビーカーと前記マグネシアグロッグ
    の間に設けられたアルミノシリケイトの絶縁体層を更に
    具備する請求項1に記載の炉。
  5. 【請求項5】 前記炉を加熱するためのRF誘導コイル
    を更に具備する請求項1に記載の炉。
  6. 【請求項6】 前記炉から離れた前記コイルからの放射
    を減少させるために前記RF誘導コイルを実質的に囲む
    金属シェルを更に具備する請求項5に記載の炉。
  7. 【請求項7】 ガラスファイバーを引き出すための装置
    であって、 炉内にガラスプリフォームを供給するためのプリフォー
    ム供給機構と、 前記プリフォームから光ファイバーを引き出すための装
    置と、及び前記プリフォームを受けるための炉穴を有
    し、前記プリフォームの少くとも一部を再溶融温度まで
    加熱するための炉であって、ジルコニアサセプター管
    と、前記サセプターを囲むシリンダー状のシリカビーカ
    ーと、前記サセプターと前記ビーカーの間のマグネシア
    からなる絶縁領域とを具備する炉とを具備する装置。
JP12210396A 1995-05-18 1996-05-17 マグネシアファイバー引き出し炉 Expired - Lifetime JP3236215B2 (ja)

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US44351095A 1995-05-18 1995-05-18
US08/443510 1995-05-18

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