JPS58145633A - 光導波路プリフオ−ムの製造方法及び装置 - 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（’ｌｉｇｈｔｇ、ｕｉ
ｄｅ　ｌ）ｒｅｆｏｒｍ　）の製造技術に関し、特にガ
ラス管の内表面に反応物を付着させてプリフォームを形
成する方法及び装置に関する。

光ファイバは中実カラスシリンダ又はプリフォームから
引出される。被覆材で包囲した芯を有するプリフォーム
は、米国特許第４、２１７．０２７号に記載されている
改良型化学気相成長法（ＭＣＶＤ　）　　によって製造
される。

ガラス前駆物質蒸気で反応させることにより。

細長いシリカガラス基質管の内側にシリカ層をドープし
て、管の内壁に融着する粒子を形成する。前駆物質蒸気
の組成を自動的に制御することによって、プリフォーム
の芯となる被着ガラス層の屈折率を段階的又は徐々に変
化させる。ファイバをプリフォームから引出す時、被着
したシリカガラスは光ファイバの芯となり、シリカガラ
ス管はファイバ外被となる。

特にＧｅＣ１ａ　、　　５ｉＣＪ４．　　ｐｏｅｍ３等
の物質から成る蒸気を、酸素等のキャリヤガスに混入し
。

酸水素トーチが管の長手方向に何度とな（往復する間に
回転するガラス管の内部に２反応物蒸気流としてこれを
導入する。蒸気流が管を貫通して、トーチ付近の熱ゾー
ンにぶつかると、蒸気流は反応して管の内面に付着する
酸化物を形成する。管の長さに沿ってトーチを何度も往
復させると、管にガラス層が付着する。その後、トーチ
を数回往復させると。

管は高温（例えば１９００乃至２０００°Ｃ）に達して
収縮し、最後のトーチ移動でへこんで中実の円筒棒状の
プリフォームが形成される。

この工程中９反応生成分は全て予備成形管（ｐｒｅｆｏ
ｒｍ　ｔａｂｅ　）　　内に付着する訳ではなく。

あるものは粉末状になって排気キャリヤガスと共に管か
ら排出される。今までこれらの付着しない反応生成物は
、予備成形管の一体延長部として形成された反応物収集
管を通って予備成形管から運び出されていた。収集管を
通るガス及び反応物はガススクラバー（ｇａｓｓｃｒｕ
ｂｂｅｒ）に入る。

しかし通常数時間かかる気相被着プロセス（ｖａｐｏｒ
　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ）中、プリフ
ォーム管から排出される粉末状の反応生成物のあるもの
は収集管に付着して管内に堆積する。

これらの堆積物は、その後収集管を通る流体及びその他
の反応生成物の流れを次第に制限する様になり、ついに
は予備成形管そのものの蒸気流圧が損われてしまう。蒸
気を正確に制御された質量流儀で予備成形管を通して送
出さねばならないため、予備成形管の出口における圧力
及び流れパターンが少しでも変化すると付着プロセスに
かなり影響する。この様に、排出管内の流れパターンが
次第に制限されて変化していくと、予想外の現象として
抑止策が施されていないため、予備成形管内の付着効果
が損われる。

円筒形のシリカ掻き落し棒を反応物収集管内に設けるこ
とは知られている。収集管の回転中に、掻き落し棒で管
の内壁に付着して堆積した反応生成物を攪拌して振り剥
がし、蒸気流によってこれらをスクラバー（５ｃｒｕｂ
ｂｅｒ）に回収できる様にするものである。また掻き落
し棒をその軸及び半径方向に周期的に移動させ、収集管
内及び収集管と予備成形管とを接合するのど部に堆積し
た粉末状の生成物を掻き落すことによって、収集管内を
さらに掃除することができる。この様な方法は好結果を
もたらすが、ある程度の反応生成物が堆積して被着作用
を妨げることは阻止できない。

たとえ攪拌されても、生成物はある程度上流へ拡散する
性質があるため予備成形管内の被着層に偏差が生じてし
まう。

従って、導光予備成形管に層が蒸着する間に予備成形管
の排出端における流れパターンをほぼ均一にしかつ流圧
を一定に保ちつつ。

予備成形管から反応生成物を排出する方法及び装置が必
要である。

本発明による光導波路プリフォーム製造方法は上記の問
題を克服している。この方法はキャリヤカスに混入して
いる反応物を予備成形管の上流端に導入してそこで化学
反応によって付着させ、しかも付着しない一部の反応物
については管の下流端から排出するものであり、付着し
ない反応物を予備成形管の下流端と連通しかつ可変寸法
の出口を有する反応物排出装置に導入する工程、排出装
置内の圧力を測定する工程、及び測定圧力に応じて出口
寸法を変えて、装置内の圧力をほぼ一定に保つ工程から
成っている。

反応物を含まないガスを排出装置内に連続的かつ均一に
流入させて、付着しない反応物を装置から排除すること
ができる。

以下添付図面を参照して２本発明の詳細な説明する。

上記のＭ　ＣＶ　Ｄ方法に関する実施例を説明するが、
これは単に例示的なものであり、これに限定されるもの
ではない。本発明方法は。

キャリヤガスに混入する反応物をガラス管の孔に流入し
て付着させ、一部を排出する何れの光導波路プリフォー
ム製造方法にも適用することができる。

第１図は、ＭＣＶＤ法による光導波路プリフォームの製
造に使用される従来装置の概略図である。符号１０で全
体を示すカラス加工旋盤ば、対向するチャック１１−１
４間に回転自在に設けられたガラス基質管１２を有して
いる。トーチ１６はベット２２に沿って矢印２４−２４
で示す方向に横移動する様に装着された支持体１８に締
結されている。又。

パイロメータ（Ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ　）　２８は支持体
１８上に配設されて、トーチ１６から出される管１２の
部分の温度を監視する。パイロメータ２８の出力端は線
３１によって、符号３６で全体を示す選択されたカス源
から送られる複数個の入力を制御して、トーチ支持体１
８の移動速度を制御する出力６４を出す。

コンピュータ制御装置３２に接続されている３反応物及
びキャリヤガスは、コンピュータ制御装置３２内におい
て周知要領で計量及び混合され、太矢印３６で示す様に
９回転する管１２の孔に沿って導入される。トーチ１６
が管１２の外面に沿って移動するに従って。

上記のＭＣＶＤ法に関する米国特許に記載されている様
に９反応物の一部が管１２の内表面に付着する様になる
。トーチ１６は左から右方向にゆつ（す（例えば０．３
１ｓ　７秒）移動し、急速に左方向に戻るという往復運
動を繰り返すことによって熱ゾーンを形成し、管の内表
面にドープシリカの均一層を付着させる。

この様な層を複数層付着させて、適切な管対芯の質量流
量及び屈折率を有する形状を形成する。

する。

５０パ一セント以上の反応物は、予備成形管１２の内表
面に付着することなく、予備成形管の端部に融着した収
集管４２及び導管４４を通ってスクラバー（図示せず）
に入るが、あいにく付着しない反応物のかなりの部分は
収集管４２内に堆積してしまう。この堆積作用は流れを
次第に制限して、流体の流れパターン変化及び圧力移動
を引起こし、上記の様にＭＣＶＤ処理に悪影響を与え、
上記の様なその反復性を妨げる。

第２図の符号５０で全体を示す本発明排出装置は、上記
の問題を実質的に克服している。

装置５０は大別して、二重壁排出管５２（第３図参照）
１反応物収集室５４（第５図参照）。

及び圧力制御装置５６から成っている。反応物は第１図
とほぼ同じ要領で管１２に投入される。

第６図に詳細を示す排出管５２は、細長い外管６４に通
じるテーパ部６２を有する小径の第１端部５８を有する
カラス管である。小径の細長い内管６６は外管６４内に
共軸配装置され、かつ外管にシール融着した第１端部６
８と外管の端部７０に対して共面を成す第２端部６９と
を有している。内管６６はその第１端部６８の近接部に
複数個の離間アパーチャア２−７２を有している。

第４図はほぼ円筒形を成す取付は部材７４の縦横断面図
である。この取付は部材は縦方向に通っている一対の通
路７８−７８を備える中央孔７６を有している。テフロ
ン（’Ｉ’ｅｆｌｏｎ）ポリマ等で出来た取付は部材７
４は、吐出ハウジング８２（第２図参照）内に固着され
。

かつ排出管５２を回転させつつその端部６９及び７０を
気密嵌入する第１及び第２同心環状溝８４及び８６を有
している。一対の導管８８−８８（第２図参照）は、ハ
ウジング８２の壁面を通って、取付は部材７４０通路７
８−７８で終結して、カス（例えば酸素。

窒累等）供給源９２をこれに結合している。

吐出ハウジング８２の出力端９４は可撓管９６を介して
反応物収集室５４と連通している。

第５図に詳細を示す反応物収集室５４は。

取入れロ１０１．開放容量部１０２．及び下方部に開口
部１０８を有する共通壁１０乙によって分離されたバッ
フル部１０４を有している。バッフル部１０４はその壁
部から下方に向って延びる複数個の差込プレート１１２
−１１２を有している。バルブハウジング１１４は、バ
ッフル部１０４の真上に装着されており、内側にねじ切
りした部材１２２に嵌入する様に配設されているねじ付
シャフト１１８に装着された円錐部材１１６を有してい
る。モータ１２４はベルト１２９によって連結された第
１及び第２プーリ１２６及び１２８を制御する。モータ
１２４が付勢されると、ねじ付シャフト１１８はバッフ
ル部１０４の頂部にある円形開口部１３２に対して上下
に移動する排出パイプ１３４（第２図参照）はバルブハ
ウジング１１４とガススクラバー（図示せず）との間を
連絡している。

圧力制御装置５６（第２図参照）は、吐出ハウジング８
２内に取付けた圧力センサ１４４から延びる入力線１４
２とモータ１２４に接続された出力リード線１４６とを
有している。

特定実施例による圧力制御装置５６は、ドウヤー・イン
ストルメンツ社（Ｄｗｙｅｒ　工ｎｓｔｒｕ−ｍｅｎｔ
　工ｎｃ　、　）を製造元とする米国特許第３、８６２
．４１６号に記載されているフォトヘリツク（Ｐｈｏｔ
ｏｈθＨａ）圧力スイッチ・ゲージである。

次に第２図を参照して２本発明装置の作動を説明する。

カラス管１２は熱融合される界面１４８において、排出
管５２の小径第１端部５８と軸整合する。排出管５２の
同心端部７［１及び６９を夫々取付は部材７４の第１及
び第２環状溝８４及び８６に差込むことによって、吐出
ハウジング８２に排出管５２を挿入する。管１２の末梢
端部をガラス旋盤の回転自在チャック心円に位置決めす
る。カス及び反応物を管１２に送り、トーチ１６の温度
及び横移動を第１図に示すコンピュータ制御装置６２で
制御する。上記の要領で複数個のカラス層を管１２の内
面に付着させ、付着しない反応物を通過させる。第２図
に示す様に。

炎１４９を排出管５２ののど部６２に当てて。

非情反応物がその内面に付着しない様にする。

管１２を通る非情反応物は、排出管５２の第１端部を通
って内管６６に流入する。これと同時に、カス供給源９
２から酸素カスが発生し、導管８Ｂ−８８を通って取付
は部材７４のカス路７８−７８から、排出管５２の外管
６４と内管６６とで画成した容量臭に沿って流れる。酸
素に圧力をかけて均一な流れとし、アパーチャア２−７
２から放射状に流出させ、キャリヤ及び非情反応物のか
なりの部分と共に内管６６、取付は部材７４の孔７６及
び吐出しハウジング８２を通り、可撓管９６を介して反
応物収集室５４に流入する様にする。本発明による排出
装置の効率をさらに高めるため、第３図に示す様に、内
管６６内に円筒形のガラス棒１５２を配設することがで
きる。上記の様に、棒１５２は管６６の内面に付着しよ
うとする反応物を追出す役目をする。

反応物は反応物収集室５４（第５図参照）の開放容量部
１０２に運び込まれ、そのうちの重い粒子は底面１５２
に落下し残余（軽い）粒子は開口部１０８を介してバッ
クル部１０４に入る。複数個の差込プレート１１２−１
１２を有するバックル部１０４は、精製器（図示せず）
と排出管５２との間のバッファ領域として作用し、比較
的長い蛇行路を与えている。

円錐部材１１６０表面と開口部１６２の表面との間の面
積を、モータ１２４を付勢することによって、圧力制御
装置５６の制御下で調節し、シャフト１１８を開口部に
対して上下に移動させることができる。

従って、圧力センサ１４４に応答し２円錐部材１１６を
移動させて開口部１３２の横断面積を変えることにより
、排出装置５０内の圧力を側倒ｊすることができる。ま
た、カス供給源９２から排出管５２に流す酸素の流量を
変えることによって、排出装置５０内の圧力を調節する
ことができる。本装置の利点は排出装置５Ｄ内の圧力を
、管１２の出力端にかかる圧力より低いほぼ一定の圧力
（例えば水圧の０．５　ｃｆｎ＋　０．０２国）に保ち
かつ酸素流量をほぼ一定（例えば１リットル／分）に保
つことによって、プリフォームの屈折率の反復性を高め
ていることにある。加えて、排出装置５０と共に、コン
ピュータ制御ガス反応物投入装置ろ２を用いることによ
って、実質的に全自動の装置となっている。

さらに、微粒子状の反応物の一部は、プレート１１２−
１１””２にも付着するため９反応物収集室５４を定期
的に開けて掃除することにより、プレート１１２−１１
２及び底面１５２上の非情反応物を集め、これらの高純
度で高価な反応物を化学処理して再使用することができ
る。

上記の通り本発明の詳細な説明したが。

これは単に本発明の原理の例証にすぎず２本発明の原理
を具体化しかつその真意及び適用範囲に該当する種々の
修正を成し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭＣＶＤ導光子備成形体製造装置の概略図； 第２図は本発明原理を具体化する予備成形管排出装置の
概略図： 第６図は本発明の実現に使用する排出管の横断面図； 第４図は排出管とガス源とを連結する取付は部材の縦横
断面図；及び 第５図は本発明の実現に使用する集じん装置の部分横断
面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １［ｌ・・・ガラス加工旋盤、１，２・・・ガラス基質
管、５０・・・排出装置、５２・・・二重壁式排出管、
５４・・・反応物収集室。 ５６・・・圧力制御装置、５８・・・排出管第１端部、
６４・・・排出管の外管、６６・・・排出管の内管、６
８・・・内管の第１端部、７０・・・外管の端部、７２
・・・内管のアパーチャ、８８・・・導管＋９２・・・
カス供給源、１０１・・・取入口、１０２・・・開放容
量部、１０４・・・バッフル部。 １０８・・・開口部、１１２・・・差込プレート、１１
６・・・円錐部材、１１８・・・ねじ付シャフト、１２
２・・・内ねじ付部材。 １２４・・・モータ、１２６，１２８・　・・プーリ、
１３２・・・円形開口部、１４２・・・圧力制御装置の
入力線、１４４・・・圧力センサ、１５２・・・ガラス
棒。 ＦＩＧ　　　　４ １２９ ＦＩＧ　　　　５ 第１頁の続き ■発　明　者　マンソーア・アリ・サイフイアメリカ合
衆国０８５２０ニュージ ャーシイ・イースト・ウィンド ソア・ウイルトシェア・ドライ ヴ１８ 手続補正書（方式） ％式％ １事件の表示昭和５７年　特許願第１６９９５５　　号
２　発明の名称 ３　補正をする者 事、′牛との関係　　特許出願人 ４代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　キャリヤガスに混入した反応物を、プリフォーム
   管の上流端部に導入し、化学反応によって前記管内に付
   着させ２反応物の非情部分を前記管の下流端から排出す
   る光導波路プリフォームの製造方法において。 予備成形管の下流端部と連通しかつ可変寸法の出口を有
   する反応物排出システムに非情反応物を導入する工程。 前記システム内の圧力を測定する工程及び 測定圧力に応じて出口の寸法を変更して反応物排出シス
   テムの圧力をほぼ一定に保つ様にする工程を含むことを
   特徴とする光導波路プリフォームの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、均一
   流量の反応物を含まないカスを。 排出システムに連続的に流入させることによって、非情
   反応物が装置から流出する様にすることを特徴とする光
   導波プリフォームの製造方法。 ６、特許請求の範囲第２項に記載の光導波路プリフォー
   ムの製造方法において反応物を含まないガスを、予備成
   形管の下流端部付近の排出システムに流入させることを
   特徴とする光導波路プリフォームの製造方法。 ４　特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の光導波路
   プリフォームの製造方法において、均一流量の反応物を
   含まない連続的カス流は、予備成形管の排出端と連通ず
   る二重壁式排出管の内外ガラス管の間を通る酸素であり
   、前記酸素は予備成形管の排出端付近に位置する内管壁
   の少なくとも１個の７パーチヤを通り、混入する非情反
   応物と共に内管を通って反応物収集室に流入して反応物
   の一部乞付着させ、続いて残りの反応物と共に出口から
   流出することを特徴とする光導波路プリフォームの製造
   方法。 ５、　キャリヤガスに混入した反応物を、予備成形管の
   上流端部に導入して、化学反応によって前記管内に付着
   させ２反応物の弁蓋部分を前記管の下流端部から排出す
   る光導波路プリフォームの製造方法であって、予備成形
   管の下流端部と連通しかつ可変寸法の出口を有する反応
   物排出システムに非情反応物を導入する工程、前記装置
   内の圧力を測定する工程、及び測定圧力に応じて出口の
   寸法を変更して９反応物排出装置内の圧力をほぼ一定に
   保つ様にする工程から成る方法によって光導波路プリフ
   ォームを製造する装置において。 予備成形管の下流端部と連通して非情反応物を受は取り
   、また可変寸法の出口（１６２）を有する反応物排出装
   置。 前記装置内に配設された圧力測定手段。 及び 測定圧力に応じて出口の寸法を変更することによって５
   反応物排出装置内の圧力をほぼ一定に保つ様にする手段
   （１２８）を含むことを特徴とする光導波路プリフォー
   ム製造装置。 ６、　特許請求の範囲第５項に記載の光導波路プリフォ
   ーム製造装置においてさらに均一流量の反応物を含まな
   いカスを、予備成形管の下流端部付近にある排出システ
   ムに連続的に導入することによって１反応物がシステム
   を移動できる様にする手段（８８゜９２．５２）を含む
   ことを特徴とする光導波路プリフォーム製造装置。 ２、特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の光導波路
   プリフォーム製造装置であって前記排出装置が、予備成
   形管（１２）の下流端部と連通しで排出反応物を受取る
   第１端部と第２端部とを有する排出管、及び排出管の第
   ２端部に連結された投入口と。 可変寸法の投出口とを有する反応物収集室を含むことを
   特徴とする光導波路プリフォーム製造装置。 ８、　　ｆｉ−許請求の範囲第７項に記載の光導波路プ
   リフォーム製造装置であって、前記排出管は、予備成形
   管と実質的に同一直径の第１端部と第１端部より大きい
   直径の第２端部とを有する外ガラス管、及び外ガラス管
   の内側に共軸的に配置され、かつ外管の第１端部付近に
   おいて外管に密着した第１端部、外管の第２端部と整合
   する第２端部及び第１端部付近に設けられた複数個のア
   パーチャを有する内ガラス管を含むことを特徴とする光
   導波路プリフォーム製造装置。 ９　特許請求の範囲第８項に記載の光導波路プリフォー
   ム製造装置であって、前記排出管は内ガラス管との間で
   均一流量の反応物を含まないガスを受取ることを特徴と
   する光導波路プリフォーム製造装置。 １０　　特許請求の範囲第７項乃至第９項の何れかに記
   載の光導波路プリフォーム製造装置であって反応収集物
   は、排出管から流出する反応物を受入れる開放容量部、
   及び流体を通す開口部を有する共通壁で部分的に分離さ
   れかつ両壁から下方に向って延びて通過する反応物流及
   びガス流に蛇行路を与える複数個の差込みプレートを有
   するバックル部を備えるハウジング、並びにバックル部
   の頂部に配設されて、ガス流及び反応物流が通過する可
   変開口部を制御する弁から成る可変寸法の出口を含むこ
   とを特徴とする光導波路プリフォーム製造装置。 １１、特許請求の範囲第７項乃至第１０項の何れかに記
   載の光導波路プリフォーム製造装置であって、排出管内
   に圧力測定手段を設け、また圧力測定手段に応答して作
   動し。 可変寸法出口の寸法を調節することによって、排出管内
   の圧力をほぼ一定に保つ様にするフィードバック手段を
   設けることを特徴とする光導波路プリフォーム製造装置
   。 １２、特許請求の範囲第８項に記載の光導波路プリフォ
   ーム製造装置であって、内ガラス管内に細長いガラス棒
   を設け、排出管の回転時に内管表面に付着している反応
   物を剥離する様にしたことを特徴とする光導波路プリフ
   ォーム製造装置。