JPS58115034A - 管状ガラス物品の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光導波路プリフォームのような高純度管状ガラ
ス′物品を連続的に形成する方法および装置に関する。

このプリフォームは個別の延伸用素材となされまたは連
続的に延伸されて光ファイバとなされうる。

一般的に光導波路は、より詳細に下記に定義されている
ように、外付けまたは内付は気相酸化法によって形成さ
れる。内付は気相酸化法においては、ガラス被覆は管状
ガラス基体の内周面上に沈積される。このように形成さ
れたプリフォームは、加熱されてその中心孔がつぶされ
、次に光導波路を構成する長いファイバに延伸される。

この内付は気相酸化法において沈積されたガラス被覆は
光導波路のコアを構成し、管状出発材はクラッド層を構
成する。市販されている管状ガラス基体は一般に、溶融
体から延伸されてすされることにより、不純なめ光材料
または不純な溶融容器に起因する不純物を含有する。こ
のため、最終的な先導波路ファイバの特性に対するかか
る不純物の影響を最小限にするべく、しばしば光伝導コ
アの沈積に先立って障壁層が沈積される。

外付は気相酸化法においては、出発部材であるロンドま
たはチューブが出発部材としてのマンドレル、ベートま
たは単にマンドレルとして用すられ、その外周面上に、
適切な材料からなる１つまたは複数の層が沈積される。

通常、出発部材またはマンドレルは、光導波路形成のた
めの管状プリフォームとしての沈積された構成体を残し
て除去される。中心孔はその後の延伸に先立って、また
は延伸工程中に、つぶされなければならず、この延伸に
より、むくの長い光導波路ファイバが形成される。外付
は法においては、出発材ロッドが最終的な光導波路のコ
アを形成するか、あるいは最初の沈積層が最終的な光導
波路のコアを形成するかの何れかであって、後者の場合
はその後に沈積された層がクラッド層となる。

出発部材が連続的に除去されるようになされた光導波路
プリフォームに適するガラス物品を形成するための実質
的に連続的な方法が、エム・ジー・ブランケンシｙ　ｆ
　（Ｍ、　Ｇ、　Ｂｌａｎｋｅｎｓｈｉｌ）　）の発明
による「連続的に除去可能な出発部材を有する光導波路
プリフォームを形成する方法および装置」と題する１９
８０年６月２日付米国特許出献第１５５４２２号に記載
されている。この出願の教示に従えば、プリフォームは
被覆を形成すべくマンドレルの外表面上に添着された微
粒子材料によって形成される。この被覆は、微粒子材料
がマンドレル上にあるプリフォームの端部に追加される
のに応じて長手方向に移動する。その結果、マンドレル
は連続的にプリフォームから脱出してノリフオームに長
さ方向の孔が残存する。ノリ７オームは溶融固化されて
、内付は気相酸化法における基体チューブとして用いら
れうるガラスチー−ブを形成しうる。あるいはその代り
に、微粒子材料は１つまたはそれ以上のバーナーから添
着されうるが、そのバーナーの出力はノリフオームの断
面が予め定められた所望の組成変化を呈するように制御
されうる。このようにして形成されたプリフォームは、
その後にしかるべく加熱され、溶融固化され、延伸され
て光導波路となされうる。

上述の米国特許出願に示された連続工程では、比較的厚
いノリフオームの層を連続的に形成する必要があシ、そ
れによってプリフォーム形成速度が制約される欠点があ
る。もしプリフォームがマンドレルの長さ方向に移動す
る速度を早めようとすると、形成されるプリフォームの
層が大分薄くなってしまう。この最初に形成される薄い
層は、スートのマンドレルに対する付着力に打勝つのに
適切な強度を持っていなければならない。しかしながら
比較的平滑な先細のマンドレルを用いたとしても、スー
トのマンドレルに対する付着力は厚さが１０μ程度のき
わめて薄いスートの層の強度よりも大きいように思われ
る。ノリフオーム形成速度に対する第２の制約は、プリ
フォームの新らしい層が形成されるマンドレルの領域が
きわめて小さいこと、すなわちマンドレルの先端に過ぎ
ないことに起因する。沈積きれる個々の微粒子が、その
近傍ＶＣまたはその上方に、微粒子の鎖またはマトリク
スを介して成長しつつあるプリフォームに付着する他の
スート微端子を有するのに充分なほど小さい限りにおい
てのみ、ノリフオームの成長が維持されるに過ぎない。

この条件に適合しうるマンドレルの長さは１鵡以下のよ
うな小さいものと考えられる。標準的なバーナーの沈積
ゾーンは１０＋ｍより大きいために、４〜５グラム／分
程度の僅かなスートが新らしい層の形成に役立つに過ぎ
ない。かくて、この新らしい層の形成に役立つマン〜ド
レルの領域によってもプリフォーム形成速度の上限が制
約される。しかしながら、もし単一のバーナーによる沈
積速度が飛躍的に増大するならば、あるいはまた、きわ
めて大径のスートチューブが形成されることにより遅い
リニアな移動が重要な問題でないならば、上記２つの制
約条件はきびしいものではなくなるであろう。

溶融金属酸化物チューブの形成方法および延伸方法は米
国特許第３６２０７０４号公報に教示され゛　　２ ている。この特許公報に示された方法によれば、溶融シ
リカチューブは、選ばれた形状を有しかつ垂直につるさ
れたマンドレルの沈積ゾーン上に、気相加水分解によっ
て金属酸化物よりなる可塑性ガラスのかたまりを沈積し
、次にこの沈積された金属酸化物を粘性をもったガラス
溶融体またはプール（ｂｏｕｌｅ　）を形成するのに充
分な高い温度に加熱し、次にマンドレルをその垂直軸や
周りに回転し、次にマンドレルの低い方の端部を取りま
く可塑性酸化物のかたまシから、むくの管状体を下方に
延伸し、次に延伸ちれた構成物を固化温度より低い温度
に冷却することによって形成される。

マンドレルの下方部分は可塑性ガラスの溶融体が沈積ゾ
ーンより離れて滑り出すのを防止するような形状となさ
れるが、チューブはガラス延伸技術における周知の方法
によって沈積されたかたまりから延伸される。一 連続的な光フアイバグリフオームの製造方法は米国特許
第４０６２６６５号公報に記載されている。

この特許公報に示された方法によれば、耐火性の出発部
材は回転されると同時にその回転の軸に沿って移動せし
められる。多孔性ノリフオームのコアを形成するための
ガラス原材料が、出発部材の一方の端部表面の回転中心
に整合されたノズルからバーナーのチップに近い高温領
域へ導入される。

ガラス原材料は高温バーナーの焔によって反応して細か
いガラス微粒子を生成し、この微粒子が出発部材の軸方
向の中央部分における表面上に沈積されて多孔性コアを
形成する。クラッド層を形成するためのガラス原材料を
噴霧するための少なくとも１本のノズルが、出発部材の
回転中心から僅かずれて出発部材の端面に対向して配置
されるか、またはこのノズルが多孔性コアの周面と対向
して配置される。クラッド層のためのガラス原材料は反
応して細かい微粒子となるが、この微粒子は、コアの形
成と同時に、出発部材の表面、多孔性コアの外側また外
周面上に沈積され、かくて多孔性クラッド層が形成され
る。このようにして得られた多孔性ノリフオームは、そ
のノリフオームを溶融固化して光フアイバプリフォーム
を形成するた日日本国東京で開かれた集積光学および光
ファイバ通信国際会議の技術ダイジェスト３７５〜３７
７頁に記載されたティー・イデワ、ニス・コバヤシ、お
よびエフ・ハナワによる「高シリカファイバプリフォー
ムの連続的製造、」と題する刊行物に引用されている。

米国特許第４０６２６６５号公報および上記刊行物には
、段階状屈折率または傾斜屈折率ヲ有するマルチモード
シリフオームを気相同軸沈積によって連続的に製造する
方法が開示されている。この方法では、中心ベートロッ
ドが除去されかつコアおよびクラッド層が連続的に沈積
される。

連続的な光ファイバの製造に関しては、ノー・コント（
Ｇ−Ｃｏｃｉｔｏ　）　による英国特許出願第２００９
１４０号にも教示されているが、そこでは、ガラスコン
トはその軟化点に加熱され、粉状ガラスまたはガラスに
変換される材料がガラスコントの延伸端から遠い端に連
続的に沈積される間に、その延伸端において連続的にフ
ァイバに延伸される。沈積される物質は、形成されたフ
ァイバが所望の半径方向および軸線方向の屈折率分布ヲ
有するように沈積中にイオン注入を受ける。

そこで本発明は、連続した高純度ガラスチューブ、光フ
ァイバのための１リフオーム、または光導波路ファイバ
を迅速に形成する方法およびそのための装置を提供する
ことを目的とする。Ｃ簡潔に言えば、本発明による管状
ガラス物品の製造装置は、微粒子材料をマンドレルの外
表面の少なくとも一部分に微粒子材料を添着して中空の
多孔性ガラス体を形成する手段と、該多孔性ガラス体が
マンドレルの長さ方向に関し−Ｃ次の位置へ移動せしめ
られる短い移動期間の合間の期間に於て、多孔性ガラス
体がマンドレルの長さ方向に関して固定された状態にと
どまるように多孔性ガラス体を歩進ぜしめる手段とを備
えている。

本発明による管状ガラス物品の製造方法によれば、長さ
の連続したガラス物品は下記のようにしテ形成嘔れる。

まず微粒子材料、がマンドレルの外表面の一部分に添着
せしめられてマンドレル上に最初の被覆が形成される。

微粒子材料が添着せしめられている間は、最初の被覆と
マンドレルとの間に相対的な長さ方向の移動は生じない
。次にマンドレルが冷却されて収縮し最初の被覆を開放
する。次に最初の被覆はマンドレルの表面に沿った長さ
方向の一定距離だけ歩進ぜしめられて、先に微粒子材料
で被われていたマンドレルの領域の一部が露出せしめら
れる。次にこのマンドレルの露出せしめられた領域上お
よび先に添着せしめられた最初の被覆の少なくとも一部
上に微粒子材料よりなる別の被覆が沈積せしめられる。

次に、上記の被覆を開放する工程、被覆を歩進せしめる
工程および別の被覆を沈積せしめる工程が反復される。

これによって各歩進工・程ごとに長さを増大せしめられ
る多孔性ガラス体がマンドレルの一端から長さ方向に送
出せしめられる。

以下図面を参照して本発明について説明するが、添付の
図面は各部材の寸法および比率を示したものではないこ
とに注目す゛べきである。簡単のため、本発明を、チュ
ーブの連続的形成方法、光導波路プリフォームの形成方
法および光導波路ファイバの形成方法に関して説明する
が１本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の説明に先立って、第１図を参照して従来の管状
ガラス物品の製造方法および装置について説明する。

第１図を参照すると、スートシリフオームを連続的に形
成するための従来の装置が示されている。

チーツク一端部１１を有するマンドレル１０は、その長
手方向の軸線の周シに矢１２に示すように回転せしめら
れるべく、公知の回転手段（図示せず、）に連結されて
いる。マンドレル１０は中空であってもあるいはガスが
通されうる孔を有していてもよい。マンドレル１０には
、ノリ７オーム１８’ｔ−添着しまたは沈積する工程の
間に、微粒子材料がマンドレル１０上の沈積されるべき
領域を越えて沈積するのを防止する目的で、ガスを排出
するための環状溝１３または環状噴出口が設けられうる
。

最終的に光導波路ノリフオームのような物品を形成する
ための酸化物微粒子材料よりなるプリフォーム１８は、
１つまたはそれ以上のバーナー１４によってマンドレル
１０のテーノ９一端部１１の表面上に沈積されるっ酸化
物微粒子材料をマンドレル１０上に導きうるものであれ
ば、いかなるバーナーおよびそれと類似の手段を用いて
もよい。適当なバーナーは米国特許第３５６５３４５号
公報および第４１６５２２３号公報に図示されている。

ここで用いられる「バーナー」の用語は、電気抵抗加熱
、プラズマ加熱、訪導加熱、レーデ加熱等を用いた微粒
子の無燃料着火加熱のための手段を含む微粒子材料生成
および沈積のための適当ないかなる手段をも含む。

ｆ＋７フオーム１８を形成している微粒子材料１５は、
いかなる適当な材料でもよいが、例えば光導波路を形成
する場合には、光導波路のコアおよびクラッド層として
適当な材料である。材料成分をバーナー１４に供給する
適当な手段はいかなる公知の手段でもよいが、米国特許
第４２１２６６３号公報および米国特許第４４７３３０
５号公報にはそれが図示されている。

ノリ７オーム１８を形成する工程は、まずバーナー１４
をマンドレル１０のチーｉ＋一端部１１の全長に亘って
バーナー１４を移動することによって、テーパ一端部１
１を所定の厚さの微粒子材料で覆うことから始まる。次
にノリフオーム１８の一端を機械を用いて掴み、プリフ
ォーム１８を矢１９で示す方向に引張る。次にバーナー
１４を第１図に示すようにノリ７オーム１８の先端に位
置せしめ、〈リフォーム１８を低速で連続的にマンドレ
ル１０から引離しながらバーナー１４を僅かの距離例え
ば約１．３ｍの間で揺動させることにより、長手方向の
中心孔２０を備えたプリフォーム１８が連続的に形成さ
れる。プリフォーム１８はヒータ２１で示された加熱領
域に導入され、ここで熱処理によって微粒子材料が溶融
固化されて中心孔２０のつぶされたあるいはつぶされな
いガラス質のプリフォーム２２となる。

また、２３は、ノリフオーム２２の形成中にこれを支持
し、回動しかつ！動せしめるための手段である。プリフ
ォーム２２０回転方向はマンドレル１０の回転方向と同
一であっても逆であってもヨイ。手段２３は、例えば、
プリフォーム２２を支持し、回動し、かつ長手方向に移
動せしめるためにプリフォーム２２を囲んで設けられた
複数のローラーとなしうる。このようなローラーは従来
より周知であり、また前述の米国特許出願第１５５４２
２号に詳述されている。

第１図を伴って述べられた従来の方法では、微粒子材料
よりなるプリフォーム１８を最大速度約１０ｃｔｎ／時
で形成しうるに過ぎなかった。引張り速度を急速に増大
しようとすればプリフォームの破壊を招いた。この工程
が、プリフォーム１８の連続的な送出によってマンドレ
ル１０の端部が露出するのに充分な遅い速度で実施され
た場合、マンドレルｌＯ上にはある最低厚さのプリフォ
ーム１８を形成するのに必要な微粒子が常に補充される
。ｆＩＪフオーム１８の離脱速度が増大すれば、バーナ
ー１４はよシ薄い最初の層を形成しうるのみである。こ
のきわめて薄い最初の層でも、なお微粒子材料のマンド
レル１０に対する付着力に打勝つだけの適切な強度をも
っていなければならない。しかしながら、比較的平滑で
テーパー状のマンドレルを用いても、微粒子の付着力は
このきわめて薄い層の強度よりも大きいように見受けら
れた。さらに、沈積される個々の微粒子が、その近傍ま
たは上方に微粒子の鎖またはマトリクスを介して成長し
つつあるプリフォーム１８に付着する他の微粒子を有す
るのに充分なほど小さい限りにおいてのみ、プリフォー
ム１８の成長が維持されるに過ぎなかった。標準的なバ
ーナーの沈積ゾーンは沈積が生じる領域よシも大分大き
いために、僅かな微粒子が新らしい層の形成に役立つに
過ぎなかった。

次に第２図を参照すると、本発明による管状ガラス物品
の製造装置が示されている。マンドレル２６は、支持部
材２７、非テーパ一部分２８および２９およびテーパー
部分３０よりなる。部分２８および３０は、ガスまたは
液体のような冷却流体を排出しうる溝３１を介して隔離
されている。マンドレル２６は第６図に詳細に示されて
おり、支持部材２７がマンドレルの２６のｓ分２８　＋
　　２９および３０を支持するための複数のねじ部を備
えた軸体であることがわかる。非テーパー部分２８はナ
ツト４４によって支持部材２７に固定されており、一体
である部分２９および３ｏはナツト４５で支持部材２７
に固定されている。非テーパ一部分２９およびチー・母
一部分３０Ｆｉ、支持部材２７に螺着されたむくの中央
部から互いに反対方向に伸びる管状体よシなる。非テー
パ一部分２８は室４６を形成する壁薄部分と、チー・母
一部分３０の管状部内に挿入されてこの部分３０ととも
に環状通路４８を形成する細径の管状延長部４７とを有
する。支持部材２７内に伸びる孔４９は開口５゜を介し
て室４６に連通している。孔４９内に流入する流体また
はガスは、開口５０、室４６、管状延長部４７および通
路４８勿通って溝３１に流れる。通路４８を流れるとき
にテーパ一部分３ｏが冷却される。

マンドレル２６の部分２９および３０は、その上に沈積
される微粒子材料よりも大きい熱膨張係ａ（ＴＣＥ）を
有する材料で形成される。マンドレルの熱膨張係数は沈
積される微粒子材料の１．５倍以上であるのが好ましい
。その表面は平滑でかつ高温のスート沈積による腐蝕に
対して耐性を有することが必要である。適当な材料は、
白金、ロジウム、アルミナおよび他の耐火材料である。

中でも純粋な白金マンドレルが好ましい。この実施例に
おいて、マンドレル２６はステンレス鋼で作られ、次に
厚さ０．２５ｗｏｎの白金箔で被覆されたものが用いら
れた。白金箔はマンドレルに銀膜され、かつ継目が研磨
されている。カーボン製マンドレルもある種の用途には
用いられるが、カーゲンは動作温度で酸化するため長期
間の使用には適さない。ステンレス鋼の表面をもつマン
ドレルも、火炎と微粒子材料の流れにさらされただけで
腐蝕することが判明している。

第２図、第４図、第５図および第６図には、本発明によ
る製造方法における最初の工程が示されている。初めに
マンドレルの部分２９の一端を被ってノリフオーム取付
は椀体３３が嵌着される。

１つまたはそれ以上のバーナー３４がマンドレルの部分
２９および３０に沿って往復移動して微粒子材料を添着
し、微粒子よりなる厚いかつ比較的固い被覆３５を部分
２９および３０上に形成する。

被覆３５の一部は椀体３３と重なる。被覆３５の厚さは
、それが自立するのに充分な程度の厚さとしなければな
らない。被覆３５は約１０〜２０層の微粒子材料を沈積
することによって形成され、その結果少なくとも１゛閣
以上の厚さを有するのが好ましい被覆３５が完成する。

比較的固い被覆とは、０．４グラム／　ｃｃ以上の密度
を有する被覆を意味する。このような固い被覆を用いる
ことによって、プリフォームの比較的強度の大きい部分
をきわめて薄い層とＥ７て形成しつる。約７０μｍの厚
さを有する固い被覆は、この薄い被覆が破壊を伴なうこ
となしにマンドレル２６から分離するのに充分な強度を
有していることが判明した。初めに形成された被覆３５
は第４図に示されている。

被覆３５とマン、ドレルの部分２９および３０との間に
熱膨張係数の大きな差があるために、マンドレル２６を
沈積温度より充分に低い温度に冷却せしめると、マンド
レル２６は収縮し、被覆３５を解放する。被覆３５がマ
ンドレル２６から解放はれると、被覆３５は、第５図に
示されているように、部分３０のチー・母一方向に一定
距離インデックス（１ｎｄｅｘ　）　（以下歩進と称す
る）せしめられる。このため被覆３５の一部がマンドレ
ルの非テーパ一部分２９０゛先端からはみ出し、かつチ
ーｉ４一部分３０の一部が露出される。この歩進距離は
厳密なものでなく、１〜２ｃｍが適当とみられる。

次にバーナー３４がテーパ一部分３０の露出部分および
被覆３５の一部分にまでまたがって往復し、その結果比
較的薄い被覆３６が形成される。

この被覆３６は下記のようにして形成される。まずバー
ナー３４がマンドレルのテーパ一部分３０の一端の近傍
に位置せしめられるが、はじめは沈積が生じないように
マンドレル２６と対向しない方向に向けられている。次
にバーナー３４が、被覆３６の沈積のためにマンドレル
２６に向けられる。次に所望の長さの沈積層が形成され
るまで、バーナー３４がチー／４’一部分３０の細径端
に向って移動し始める。次にバーナー３４が再びマンド
レルのテーパ一部分３０の一端に達するまで反対方向に
移動して被覆３６の第２番目の沈積層が形成され、チー
・や一部分３０の一端に達した時点でバーナー３４は傾
けられてマンドレル２６から離される。マンドレル２６
は再び冷却されて収縮し、被覆３６を解放する。この薄
い被覆３６がマンドレル２６から離れるのに要する時間
は、被覆３５の分離に要する時間より大分短い。被覆３
６の分離は通常１０秒以内で生じるが、マンドレル２６
および微粒子材料の熱膨張係数、スートの沈積されるマ
ンドレルのテーパー部分３０の管壁の厚さおよび冷却剤
の型式等の選択により、数秒以内でも起り′うる。

上述のような最初の工程が終了１．た後、マンドレルを
冷却して被覆を解放する工程、ノリフオームを歩進せし
める工程および新たな被覆を沈積せしめる工程が反復継
続される。第７図に示されているように、被覆３５およ
び３６は、被覆３６がマンドレル２６の冷却によってマ
ンドレル２６から分離した後にテーパ一部分３０の細径
端に向って歩進ぜしめられる。その後に新たな被覆３７
がマンドレルのテーノや一部分３０の露出部分および被
覆３６の一部領域にまたがって添着される。この最も新
らしく添着されるスートの被覆は、単に近傍の被覆に重
畳して添着されるのみでなく、簡単のためにマンドレル
を省略した第８図に示されているように、２またはそれ
以上のすでに添着された被覆に重畳して添着されてもよ
い。

上述した工程を経て、多孔性ノリフオーム４１の最初に
形成される部分３８が形成されたが、第２図に示されて
いるように、この部分３８は、新しく形成される各被覆
に重畳される既製の被覆の数に等しい複数の段部を含む
。最初に形成されたプリフォームの部分３８がマンドレ
ル２６の先端に向って歩進ぜしめられるときに、その部
分３８上に微粒子材料の付加的な層を沈積するために、
マンドレルの非チーｔＪ？一部分２９上の領域にも１つ
またはそれ以上のバーナー３９を設けてもよい。

バーナー３９から生成される微粒子材料の組成は、一様
な組成のチーープを形成する場合、バーナー３４から生
成される微粒子材料と等しくされる。

しかしながら、光導波路プリフォームを形成する場合は
、バーナー３９および４０から生成される微粒子材料の
屈折率を、バーナー３４から生成される微粒子材料の屈
折率よりも低くすればよい。

あるいは、他の複数のバーナーをバーナー３９とバーナ
ー３４との間に移動可能に設け、これらのバーナーから
生成される微粒子材料の屈折率を、バーナー３４に向う
のに従って連続的に高めるようにしてもよい。バーナー
４０および他の所要のバーナーは次にクラッド層を形成
するために使用される。

充分に成長した多孔性プリフォーム４１は、ヒーター４
２間を通過することによって溶融固化されうる。本実施
例においては、溶融固化されたガラス物品４３は、中心
孔が残されていても、中心孔がつぶされてむくのガラス
物品となきれてもよい。

第８図を参照すると、マンドレルの露出された表面上に
１つの被覆が沈積された後に、バーナー３４が傾けられ
、それから後、マンドレルが冷却して新規に沈積された
被覆から分離し、次に、かつプリフォームの歩進により
マンドレルの表面が露出するまでの時間が経過するまで
、バーナー３４がマンドレルに向けられてないでおかれ
た場合の実施例が示されている。第９図の実施例は、バ
ーナーが領域Ａ上を往復してマンドレル上に微粒子材料
よりなる新らしい層を沈積したことを示している。この
場合、バーナーは、このバーナーが領域Ａ上に戻ったと
きには、最前添着された層がマンドレルから離れてプリ
フォームが歩進ぜしめられるのに充分な時間が経過して
いるように、領域Ｂで示されている既に添着された多数
の層上を往復する。かくして、バーナーが連続的に微粒
子材料を沈積するようになされていることによシ、ノく
一ナーの沈積効率が増大する。

プリフォーム取付は椀体３３は下記の工程を実施すれば
必ずしも必要でない。マンドレルの部分２９および３０
は微粒子材料よりなる複数の層で被われる。沈積された
被覆は上述した冷却手法によってマンドレルより分離し
、約１　ｃｍ歩進し、マンドレルの露出された部分には
、既に添着された被覆の終端部と重畳する薄い被覆が添
着される。

被覆をマンドレルから離し、プリフォームを歩進ぜしめ
、マンドレルの露出された部分に被覆を添着する操作を
３回反復する。最終の被覆がマンドレルから離れた後に
、ノリフオームをマンドレルから外し、最初に添着され
た厚い被覆の一端の周囲に９０°の角間隔で４つの孔を
その一端から約１．５ｃｒｎの位置にあける。この孔に
白金線を取付はプリフォームをマンドレルに取付ける。

このようにすれば、ノリフオームは白金線を引張ること
によって歩進せしめられうる。

プリフォームの初期の形成工程中に、プリフォームの一
端に取付けられた椀体３３または白金線は、ノリ７オー
ムがマンドレル２６とともに回動するのを許容すると同
時にノリフオームを移動せしめるために機械的に把持さ
れる。この初期の接続は、シリフオームが自動的に作動
するローラ一手段２４および２５と接触するまで維持さ
れる。

ローラ一手段２４および２５は溶融固化されていない多
孔性プリフォーム４１と接触するように配置されてもよ
いし、捷だシリフオームの溶融固化されない部分および
溶融固化された部分の双方に組として配置されていても
よい。このような支持ローラーは前述したように従来よ
り周知である。

２組のローラーの傾斜角は、１組がノリフオームを長手
方向の移動を伴なうことなしにマンドレルの回転速度で
回動するのみに用いられるように選ばれなければならな
い。他の１組はグリフオームの回転と同時に長手方向に
移動せしめるのに適した傾斜角に選ばれなければならな
い。いかなる時でも、１組のローラーはノリフオームに
接触しており、他の１組は引込まされる。第２図におけ
る個別の部分３２は溶融固化されたプリフォームから供
されうる。

ローラ一手段２４および２５は、もしマンドレルによっ
て歩進動作がなされる場合、プリフォームに対し長さ方
向の一定の移動を提供する。マンドレル２６は一定速度
で回転しかつプリフォームと同一速度で長さ方向に移動
しうろことが必要である。バーナー３４の移動はマンド
レル上長さ方向の移動を反映するように補償されるべき
である。

プリフォームがマンドレルから解放された後にプリフォ
ームがマンドレルに対して移動することにより、マンド
レルはプリフォームから抜き去られる。

上記した部分３２は、ロッドまたはチューブとなされう
る。もし適当な半径方向の組成を有していれば、この部
分３２は延伸されて光導波路ファイバとなされうる。

歩進運動のための簡易化された機構が第１０図に示され
ている。第４図に示されたマンドレルは、矢の方向に回
転するチャック５１に取付けられる。

椀体３３は回り継ぎ手５２によって、ノーリ５５を介し
てモータ枢動キャプスタン５６にまで延長されたステン
レスワイｙ５３に接続されている。

微粒子材料の厚い被覆３５は第４図を伴なって説明した
態様でマンドレルの部分２９および３０上および椀体３
３上に施される。被覆３５が手動で歩進ぜしめられた後
、ワイヤ５３のたるみが除去され、キャプスタン５６は
緩やかに回転される。

キャプスタン５６の回転速度は、最前に添着された薄い
被覆がマンドレルから分離されたときに、プリフォーム
を歩進せしめるのに充分な軸方向の力をプリフォームに
印加すべく、ワイヤ５３に充分な張りを与えるべく調節
される。ワイヤ５３および回り継ぎ手５２に僅かなたる
みが生じることによシ、次の薄い被覆が、プリフォーム
に軸方向の力を加えることなしに、マンドレルのチーｉ
？　一部分３０の一端に沈積されることとなる。マンド
レルが冷却しその収縮によシ最前に添着された被覆から
離れたときに、ワイヤ５３にはプリフォームを歩進せし
めるのに充分な張りが与えられる。

本発明の方法によれば、バーナー３４によって生成した
新らしい被覆が、ノリフオームを数ｃｍ歩進せしめるこ
とによって露出されたマンドレル表面全体に亘って形成
されるようになされているから、第１図によって説明し
た従来の連続的形成方法に比較して、バーナーから生成
されるスートをよシ多量に新らしい層の形成に利用しう
る。マンドレル上の長さ数譚の露出部分に薄い被覆を形
成し、この被覆を分離せしめるために冷却し、この被覆
を歩進せしめるために必要なサイクル時間は、冷却ガス
として窒素が適用された場合、３０秒以下である。ヘリ
ウムは、窒素よシ大きな冷却能力を有するものとみられ
る。この工程はサイクル時間を約１２〜１４秒に短縮す
べく自動化されるべきである。マンドレルを液体で冷却
すれば、冷却時間を１０秒から約２秒に短縮しうろこと
が期待される。経験によれば、沈積領域におけるマンド
レルの管壁の厚さを薄くすることによって、熱サイクル
時間を短縮しかつ被覆から分離するマンドレルの材料選
択の自由度を増大する。このようにすれば、２ｃｍの歩
進運動につき６秒というサイクル時間もそんなに不当な
ものではない。このような早いサイクル時間によって、
多孔性プリフォームの引出し速度は約２５ｃｍ１分とな
りうる。

次に第１０図を参照すると、上述した方法によってシリ
カチューブが形成された。ここでは第６図に示されてい
る窒素冷却のマンドレルが用いられた。そのテーパ一部
分３０の最大外径は３２Ｍである。部分２９および３０
は、０．２５ｍｍの白金箔被覆を鍛接により設けられた
ステンレス鋼で形成された。２個のバーナー３４が共に
取付けられた。バーナー３４の前面はマンドレルの表面
から約５ｃｗ＆離れた位置にあった。各バーナー３４の
前面には多数の孔よりなる３重の同心リングで囲まれた
１、４５閣の噴気口が設けられている。半径を増すため
に、直径０．５６＋ａ＋の１２個の内部遮蔽孔と、直径
０．８６簡の４８個のガスおよび酸素用孔と、直径０．
８６ＩＩＩＩ＋の２４個の外部遮蔽孔とを有している。

燃料ガスおよび酸素はそれぞれ６゜５リットル／分およ
び５．５リットル／分の割合でバーナーに供給された。

また酸素が内部遮蔽孔および外部遮蔽孔にそれぞれ２．
５リットル／分および３．０リットル／分の割合で供給
された。Ｓ　ｉ　Ｃ１４を収容したバブラ（ｂｕｂｂｌ
ｅｒ　）は５０℃の温度に保たれた。酸素がこのバッジ
に１．６リツトル／分の割合で通されて反応ガス混合体
を生成し、これがバーナーの噴気口に供給された。マン
ドレルの回転速度は２１１　ｒｐｍであシ、バーナーの
往復連層は１．８ｃｒＩＬ／分であった。

マン、ドレルは初めに出発材としての５層の微粒子材料
層で被覆された。マンドレルをノリフオームから離すた
めにマンドレルが１０分間冷却された。多孔性ノリフオ
ームの歩進距離は約０．１ｍである。次にバーナーが’
１．（ｊｍ／秒の速度で往復して、マンドレルの露出さ
れた表面が２層のスートで覆われた。この後者の被覆層
は出発材の被覆と約０．９ｃｍ重畳された。マンドレル
の露出された部分に施された２層の微粒子材料層の厚さ
は合計で約７０μｍであった。１次にマンドレルが１０
秒間冷却され、次に多孔性プリフォームが約０．１０ｍ
歩進せしめられた。マンドレルの露出された表面の被覆
、冷却および歩進の工程は多孔性プリフォームが約１０
傭の長さｋなるまで反復された。

上述のような方法に上って形成された４本の多孔性チュ
ーブが温度１５６０℃の標準的溶融固化炉内で０．５ｃ
ｔｎ／分の降下速度をもって溶融固化された。多孔性チ
ューブは完全に溶融固化され、驚くほど歪の少なさを呈
した。溶融固化されたチュー７”は、２５ｍの外径と２
．８閣の管壁の厚さを有するものであった。チューブは
０．９８のサイディング（ｓｉｄｉｎｇ　）と０．９６
の真円度を有した。ここで「サイディング」という用語
は、チューブの管壁の厚さの偏差をあられすのに用いら
れるもので、管壁の最小の厚さを最大の厚さで除した値
である。

また真円度は、最小外径を最大外径で除した値である。

歩道運動によって生じた輪が最終製品に残留していた。

外径の周期的な変化が長さ方向２簡の距離について２０
μｍである周期的模様が生じていたが、この模様は表面
の僅かなリップルとして肉眼でみられた。内周面は歩進
運動の影響がより明らかで、僅かな霜の降りたような状
態を示していた。歩進運動によって深さ２０μｍのくほ
みがチューブの内周面に生じていた。初めのガラスチュ
ーブがその外径の６０％に再延伸されたとき、上記の輪
および表面の傷は完全に消滅していた。再延伸によって
も消滅しないような深い傷はマンドレルの表面を改良す
ることによって回避されうる。

このような傷はマンドレルの表面の粗さが原因で、スー
トのかたまりがマンドレルから不均一にはげ落ちること
によシ生じるのである。上記した実施例において使用さ
れたマンドレルは、機械加工された白金のマンドレルよ
りも表面の質が劣っていた。

第１１図に示された実施例においては、第２図との対応
部分に類似の符号が付されているが、プリフォームの形
成工程と、溶融固化工程と、光導波路ファイバへの延伸
工程とが単一操作でなされるものである。微粒子材料の
適切な添着によって、所望の断面組成変化が得られる。

ｆＩＪフオームの歩進動作は、矢の方向に旋回可能なロ
ーラー６１および６２によってなされる。ローラー６１
はサイクルの沈積工程部分でノリフオーム４１　ｔ［動
するが長さ方向には移動せしめない。サイクルの歩進工
程においては、ローラー６１ｉｄ７’＋Ｊフオーム４１
から離れて旋回せしめられ、ローラー６２はシリフオー
ム４１に接触する。ローラー６２の傾斜度は、プリフォ
ーム４１を同一の回転速度で回転を持続せしめると同時
に速やかにプリフォーム４１を移動せしめるように比較
的険しい。付加的バーナー（図示せず）によって、多孔
性プリフォーム４１を溶融固化炉４２′内に入れる前に
加熱しうる。付加的な組のローラー６３および６４が、
炉４２′から取り出された溶融固化されたプリフォーム
６５に係合する。ローラー６３の傾斜度は、溶融固化さ
れた！リフォーム６５を、多孔性プリフォーム４１が単
に回転している間、緩やかに長手方向に移動せしめうる
ように設定されている。ローラー６４の傾斜度は、多孔
性プリフォーム４１が歩進ぜしめられている間、僅かに
それより早い速度で溶融固化されたプリフォーム６５を
移動せしめうるように、ローラー６３のそれよシ険しい
ものとされている。上れによって溶融固化されたプリ７
オーム６５の長さ方向の移動の量の変化を減少せしめう
る。

プリフォーム６５は直接光導波路ファイバに延伸されう
る。ノリ７オーム６５の外径に偏差がありかつ不規則な
速度で移動したとしても、それから形成されるファイバ
は、比較的一定な直径のものを得るために、延伸速度を
サー？制御することによって、不規則な延伸速度で延伸
されうる。もしファイバがプリフォーム６５から直接に
延伸されるとすれば、加熱手段６７を比較的長くするこ
とが好ましい。しかしながら、一様でない直径および長
さ方向の移動速度が存在するために、第１１図に示され
ているような２段階動作によってプリフォーム６５をフ
ァイバ７１に延伸することが望ましい。ローラー６８お
よび６９は常に中間ファイバ７０に接触し、これによっ
て中間ファイバ７０を加熱手段６７から一定速度で引出
す。中間ファイバ７０は加熱手段７２を通過するが、こ
の加熱手段７２は、通常の牽引手段（図示せず）を用い
てファイバ７１が中間ファイバ７０から延伸されるのに
充分な高い温度に加熱されているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の管状ガラス物品の製造装置の一部を断面
とした正面図、第２図は本発明による管状ガラス物品の
製造装置の一部を断面とした正面図、第３図は本発明の
製造装置に適用されるマンドレルの断面図、第４図、第
５図、第４図および第７図は本発明による管状ガラス物
品の製造方法における順次の工程を示す説明図、第８図
および第９図は本発明の製造方法においてマンドレル上
に形成される微粒子材料層の異なる例を示す説明図、第
１０図は本発明の製造装置の一実施例の概略図、第１１
図は光ファイバの製造装置の一部を断面とした正面図で
ある。 図において、２６はマンドレル、２８．２９はマンドレ
ルの非テーパ一部分、３０はマンドレルのチー・母一部
分、３１は溝、３３は椀体、３４゜３９．４０はバーナ
ー、３５，３６．３７は被覆、４１は多孔性プリフォー
ム、４２はヒーター、４３はガラス物品、５３はワイヤ
、５６ｊｄキヤプスタンをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１本のマンドレルを用意する工程と、該マンドレルの
   外表面の一部分に微粒子材料を添着せしめて、前記マン
   ドレル上に最初の被覆を、前記微粒子材料を添着せしめ
   ている間、前記最初の被覆と前記・ンン′ドレルとの間
   に長さ方向の相対的な移動が生じないように形成する添
   着工程と、前記最初の被覆を前記マンドレルから解放せ
   しめる解放工程と、 前記最初の４＆機を前記マンドレルの表面に沿った長き
   方向の一定距離だけ歩進ぜしめて、先には、前記微粒子
   材料で被われていた前記マンドレルの領域の一部を露出
   せしめる歩進工程と、前記マンドレルの露出せしめられ
   た領域上および先に添着された前記最初の被覆の少なく
   とも１部上に微粒子材料よりなる別の被覆を沈積せしめ
   る沈積工程と、 前記解放工程、歩進工程および沈積工程の反復によって
   、各歩進工程ごとに長さを増大せしめられる多孔性ガラ
   ス体を前記マンドレルの一端から送出せしめる反復工程
   と よりなることを特徴とする管状ガラス物品の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された′管状ガラス物
   品の製造方法において、前記添着工程および前記沈積工
   程′は、バーナより生成される微粒子材料よりなる少な
   くとも１つの流れを前記マンドレルに向けて導くことに
   より実施されることを特徴とする前記方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載された管状ガラ・ス物
   品の製造方法において、感らに前記微粒子材料を溶融固
   化せしめるための前記多孔性ガラス体に対する加熱工程
   を含むことを特徴とする前記方法。 ４、特許請求の範囲第１項に記載された管状ガラス物品
   の製造方法において、さらに、微粒子材料よりなる少な
   くとも１つの付加的被覆を、前記多孔性ガラス体の前記
   別の被覆よシ離間された部分上に添着する工程を含むこ
   とを特徴とする前記方法。 ５、特許請求の範囲第４項に記載された管状ガラス物品
   の製造方法において、前記別の被覆および前記付加的被
   覆の組成が同一であるどとを特徴とする前記方法。 ６、特許請求の範囲第４項に記載された管状ガラス物品
   の一造方法において、微粒子材料よりなる被覆の組成は
   、前記多孔性ガラス体の内方部分の屈折率が前記多孔性
   ガラス体の外方部分の屈折率より大となるようになされ
   ていることを特徴とする前記方法。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された管状ガラス物品
   の製造方法において、さらに、前記微粒子材料を溶融固
   化せしめてノリフオームを形成するための加熱工程を含
   むこと□を特徴とする前記方法。 ８、特許請求の範囲第７−に□記載された管状ガラス物
   品の製造方法において、さらに、前記プリフォームをそ
   の材料の延伸温度に加熱する工程と、該プリフォームを
   光ファイバに延伸する工程とを含むことを特徴とする前
   記方法。 ９、特許請求の範囲第１項に記載された管状ガラス物品
   の製造方法において、さらに、前記微粒子材料が添着せ
   しめられている間、前記マンドレルを回動せしめる工程
   を含むことを特徴とする前記方法。 １０、特許請求の範囲第１項に記載された管状ガラス物
   品の製造方法において、前記微粒子材料を添着する工程
   が、０．４グラム／ｃｃよシ大きい密度を有する材料を
   添着することよシなることを特徴とする前記方法。 １１、細長いマンドレルと、 該マンドレルの外表面の少なくとも一部分に微粒子材料
   を添着して中空の多孔性ガラス体を形成する手段と、 該多孔性ガラス体今前記マンドレルの長さ方向に関して
   次の位置へ移動せしめられる短い移動期間の合間の期間
   において前記多孔性ガラス体が前記マンドレルの長さ方
   向に関して固定された状態にとどまるように前記多孔性
   ガラス体を歩進せしめる手段と よりなることを特徴とする管状ガラス物品の製造装置ｉ
   １１゜ １２、特許請求の範囲第１１項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、前記微粒子材料を添着するた
   めの手段が、少なくとも１つのバーナーであることを特
   徴とする前記装置。 １３、特許請求の範囲第１２項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、さらに、前記少なくとも１つ
   のバーナーにより形成された被覆上に微粒子材料を沈積
   するための少なくとも１つの付加的バーナーが、前記少
   なくとも１つのバーナーより前記マンドレルの長さ方向
   に離間して設けられていることを特徴とする前記装置。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、前記マンドレルは円錐状チー
   ツク一部分と円筒状非チー・ぐ一部分とを備え、前記チ
   ー・母一部分の細径端が前記非テーパ一部分に接合され
   ていることを特徴とする前記装置。 １５、特許請求の範囲第１４項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、さらに前記多孔性ガラス体を
   前記微粒子材料が溶融固化せしめられるのに充分な温度
   に加熱する手段を備えていることを特徴とする前記装置
   。 １６、特許請求の範囲第１５項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、さらに、前記多孔性ガラス体
   をその材料の延伸温度に加熱する手段と、前記多孔性ガ
   ラス体を光ファイバに延伸する手段とを備えていること
   を特徴とする前記装置。 １７、特許請求の範囲第１６項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、さらに、前記マンドレルを冷
   却する手段を備えていることを特徴とする前記装置。 １８、特許請求の範囲第１７項に記載された管状ガラス
   物品の製造装置において、前記マンドレルの熱膨張係数
   が、該マンドレル上に添着される微粒子材料の熱膨張係
   数に対し、１．５倍以上であることを特徴とする前記装
   置。