JPS605036A - 単モ−ド光導波プリフオ−ムの製造方法 - 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】 技術分野 本発明は光導波プリフォームの製造に関し、特に単モー
ド導波スートフオーム上にスートを堆積させるための方
法に関する。

発明の背景 マルチモード光ファイバを製造するための気相軸付法（
ＶＡＤ法）は、ゲルマニウム、リン、シリコンスート粒
子を回転する垂直な誘引棒の端部に堆積させることから
始まる。これらスート粒子は酸水素炎の中で５ＬＣＩ　
４　、Ｇ　ｅα４及びＰＯＣｌ３ヲ加水分解して形成さ
ｎる。誘引棒は堆積室から垂直にゆっくり引き上げられ
、結果的には実質的に円柱状の多孔質スートフオームに
なる。結果として得られるスートフオームはその後脱水
し高温下で固化されて純粋なガラス原材となる。固化さ
れたカラス原材は長い棒に引き延ばされ、この棒はプリ
フォームのコアとして使用され、このプリフォームから
マルチモード光ファイバが引き抜かれる。プリフォーム
のクラッドはいわゆる１−管内棒」（“ｒｏｄ−ｉｎ　
−ｔｕｂｅ　”　）法を用いて形成される。この方法は
中にコア棒を挿入したシリカ管をつぶす′工程を必要と
する。

しかしながら単モード光ファイバに対しては、カワチ（
Ｋａｗａｃｈｉ　）らに付与された米国、−特許第１．
３４５’、　９２８号に記載されているように、クラツ
ド材は「管内棒」法では全く製造できない。単モードフ
ァイバのコア直径は非常に小さい（′ｆｃとえば５〜１
０μｍ）ので、コア内を伝播する光波はコア近辺のクラ
ッドの一部で逃げ道を作ってしまう。全部のクラツド材
を製造する「管内俸」法は、クラッド内にＯＨが存在す
るために高い減衰率を有するファイバを生む結果となる
。従って、ＶＡＤ法によシ製造される低損失単モードフ
ァイソ（に対しては、クラツド材の一部はコアの様に、
純粋なガラス導波プリフォームに固化する前の脱水工程
の前に行うスート堆積工程を用いて作る必要がある。

典型的には、この方法で作成されるクララ　″ド材質の
量では３対６の堆積されたクラッド対コア直径比を有す
るスートフオームが出来る。従って、単モードファイバ
の製造にあたっては、ＶＡＤ法は同時スート形成を行う
ためにいくつかの酸水素トーチを特徴とする特許アの堆
積のために１トーチ、クラッドの堆積のために１つある
いは複数のトーチである。

脱水及び固化の後、結果的に生ずる純粋なガラス原材即
ちプリフォームはさらに、引き延ばさｎｌそして所望の
カットオフ周波数が得られる適切なりラッド対コア直径
比を得るために、前述の「管内棒」法によって他のクラ
ツド材が追加される。典型的には、カットオフ周波数１
．１５μｍ１　ストリップインデックス　Δｎ＝　０．
００４の外径１２５μｍのファイバにおいて、コアの直
径は約８μｍである。

ＶＡＤによるマルチモードファイバの製造においては、
同心円上に離して配置さ扛た５本のクォーツ管から成る
円形断面のトーチが、ブナフオームのコアを製造するた
めのスートフオームを作るために用いられる。、内側の
２本のクォーツ管はＳ４α４、ＧｅＣ１，４及びＰＯα
。

を、一方他の３本のクォーツ管はＨ２、Ａｒ及び０２を
酸水素炎に対し供給する。典型的には、このトーチ構造
により作られるスートフオームは５０ｍｍの大きさのコ
ア直径を有する。もし同様のトーチ構造が単モードファ
イバの製造に用いられると、コアとクラッドの両方金倉
むスートフオーム全体は著しく大きくなる（例えば３　
Ｑ　Ｑ　ｍｍ　）。このような太きクスートフォームは
固有の応力を持っており取扱い及び焼結をはなはだしく
困難にしてしまう。

従って単モードファイバの製造にあたって、直径２５ｍ
１ｌ＋以下の単モードスートフオームのコアを作るため
の方法を開発する必要があった。

カワチ（Ｋａｗａｃｈｉ　）らの！特許には円筒状トー
チを用いた場合は、たとえ最小径の化学物質供給用出口
または最もよく収束した後金採用したとしても、直径が
３０咽より大きいコアを有するスートフオームを製造で
きるに過ぎないと記載されている。彼らはトーチの対称
中心から外れた位置に置かれた化学物質供給用口金有す
る、方形−１：たは卵形のトーチの使用している。この
やり方では、コア直径１０ないし２．０順のスートフオ
ームを成長させることができたと彼らは報告している。

不幸にして、偏心した供給出口を有する方形クォーツト
ーチを製造するには時間と費用がかかる。

従って、円柱状のトーチ構造を用いて、小直径のコアを
持つスートフオームを製造するための別の技術全開発す
る必要がある。

発明の概要 前述の問題は、同心円上に離して配置された複数の円筒
から成るスート堆積用トーチを使用して生成されるスー
ト流れを規制することにより解決される。この円筒を通
って可燃ガス及び反応物が流拉、スート流れを形成する
。この規制は、成長しつつあるスートフオームの少なく
とも近傍においてスート流れの断面積を減少させるため
に規制シールドガスによって行われる。好適な実施例（
（おいては、この規制は傾斜つき覆いを使用して行うこ
ともできる。この傾斜つき覆い全通ってシールドガスが
、流れ、スート流れを規制し、成長中のスートフオーム
のコアにこのスート流れを送り込む。

好都合に、この技術は通常１７ｍｍより小さい直径のス
ートフオームコアを製造するのに用いられる。

第１図は、単モード導波スートフオーム１２を作成する
ために用いられるＶＡＤ装置１０の概略図である。この
装置１０は、実質的には球形の容器１４、排気装置１６
、投入部１８、クラッド形成トーチ２２及びコア形成ト
ーチ２４から成る。排気装置１６は「蒸着容器用排気装
置」と題して１９８２年４月２６日に出願された米国特
許出願第３７１．６３０号に全て記載されている。

動作の際、丸い端部２８を有する固体棒あるいは中空ガ
ラス管である出発部材２６は回転棒３２に取シ外し可能
な状態で取り付けられる。この回転棒３２は容器１４の
中心に対して接近または離脱するような垂直な動作がで
きるように装着されている。回転棒３２はこれに取り付
けらｆした出発部材２６と共に投入部１８の開口３４及
び３６を通り、さらに傾斜部３８を通って容器１４に挿
入される。

動作中、空気が穴部４２及び４４を介して容器内に導入
される。

出発部材２６の端部２８は最初は、容器１４の中心でク
ラッド形成トーチ２２、コア形成トーチ２４の出力端及
び排気装置１６の入力端の近傍に配置される。可燃ガス
とガラス原料ガスが次に不図示のカス源からトーチ２２
及び２４を介して導入され、そ几からこれらのガスは点
火される。トーチ２２及び２４の端部近傍の炎は高温で
あって、ガラススートの流れを生成し、このガラススー
ト流れは出発部材２６に蒸着してスートフオーム１２を
形成する。トーチ２４は小半径の中心コア４６を形成し
、一方、トーチ２２は該コアの側面にスート全蒸着し、
最終的導波プリフォームのクラッドの一部とする。

前記カワチら（Ｋａｗａｃｈｉ　）の特許に記載されて
いるように、クラッド形成トーチ２２の」二方に位置す
る加熱素子（不図示）を用いて加熱することにより、多
孔質スートフオーム１２を固化して完全な導波原材すな
わちフ・ノフォーム５２（第２図）にすることができる
。

！たは、スートフオーム１２は容器１４から取り出して
、固化工程を行うのに充分な時間にわたりかつ充分な温
度にして炉内に置くこともできる。

導波プリフォーム５２ばその後引き伸ばされて細長い棒
５２′ヲ形成する。この棒５２′はシリカ管５６の内径
５４と一致する。細長い棒５２′はシリカ管５６の中に
挿入されかつ密封されて、単モード導波プリフォーム５
８ｆ：形成するように高温下にさらされる。

導波プリフォーム５８はそれから通常のファイバ引抜装
置（不図示）を用いて引き抜かれ、単モード導波ファイ
バを形成する。

前述したように、最終的に出来上がる導波プリフォーム
５８及びこれから引き抜かれるファイバにおける適正な
りラッド対コア比を生成するために直径の小さいコアを
堆積させることが最も重要である。第３．４図の断面図
に示されるトーチ２４はその様な能力を備えていて便利
である。第３図は、同心円上に離して取り付けた複数の
クォーツ管６２．６３．６４．６５及び６６、クォーツ
覆い６８、さらに放出ロア０を内部に有し、最外側管６
６の端付近に設けられた傾斜つき出力部６９を有するト
ーチ２４を示す。クォーツ管６２．６３．６４．６５及
び６６は容積７１．７２．７３、？４及び１５を規定す
る。

説明のための実施例において、中心の容、遺７１を通し
て５ＬＣ１４＋、　Ｑｅα４＋Ａｒが、容積７２を通し
て■（２が、容積７３全通してＡｒが、容、＠　７４　
’Ｑ通して０２が、そして外側の容積７５を通して空気
が送られた。好都合に、容積７５を通して送られた空気
によって内側の容積７１．−７４ｉ通して送られた気体
及び反応物にシールドが形成された。さらに、覆い６８
の傾斜のある端部６９と組み合わされて該気体シールド
により思いがけなくも単モード導波ファイバの応用に必
要な非常に小さい直径のコアを生み出す結果となった。

この説明のための実施例ではシールド気体として空気を
用いているが、Ｎ２、ＨｅＸＡｒなどのような他の気体
を用いることもできる。

この説明のための実施１ケリにおいては、覆い６８の一
部分は外側の管６６の回りにこの管と接触するようにし
て設けら扛ている。しかし、覆い６８を取シ除いて外側
の管６６の出力端を延長し所望の傾き６９全形成するよ
うにしても良い。

円筒状の覆い（即ち、傾斜を持たない）を用いれば、気
体シールドの採用によりスートフオーム１２のコア直径
を約２６闇にまで小さくすることができる。しかし、気
体シールド全傾斜つき覆い６８と組み什わせて用いると
スートフオームのコア直径を第１表に示すような値に実
、質的（（小さくすることができる。

傾斜つき僚い６８が炎の直径を有効的に小さくシ、その
結果、スートフオーム１２上に非常に小さい直径のコア
を堆積させるようにしたことが理解される。この説明の
ための実施例においては、直径１２■の放出ロア（ｌ持
つ傾斜つき覆い６８を用いて直径１６．８ｗｎのコアが
堆積さ扛た。

第１表は別個に設計した３個の覆いについてのデータ全
表しており、これにより、傾斜つき覆いを用いると炎の
直径ヲ著しく小さくすることができるということが示さ
れる。菅６２−６６は全てクォーツ製であり、約１咽の
厚さである。管６２．６３．６４．６５及び６６の内匝
はそれぞれ２．６．１０．１４及び１．３ｍｍである。

円筒状覆い（即ち傾斜がない）を用いた場合の観測され
る炎の幅は１４１＋５であるが、直径１．７ｍｌ＋＋の
開ロア０金持つ傾斜つき覆い６８を用いる。と幅８■の
炎が実現され、直径１２個の開口を持つ１頃斜つき覆い
を用いるとさらに５．６ｍにまで小さくすることができ
る。炎の幅が小さくなれば、そ扛に対応してスート７オ
ーム１２上に結果としてできるコアの直径が小さくなる
。傾斜のない円筒状覆いの場′合、直径２７．１Ｍスー
トフオームコアを生み出す結果となる。一方、直径が１
７１ｍ及び１２胴の放出ロア０を持つ傾斜つき覆い６８
の場合は、それぞれ２２．５Ｍ及び１６．８胴の直径を
もたらす。

第　１　表 傾斜なし　１７＋ｕｎ１２ｍ＋ｎ 覆い　円筒　傾斜つき　傾斜つき Ｓ４α４　８０ＣＣ／分Ａｒ飽和温度３８．２℃Ｇｅα
、４０ＣＣ／分Ａｒ　飽和温度２６．５℃Ａｒ　１．５
ｔ／分 ０□　３．ｓｔ１分 Ｈ２（７１０）　２．７５　２．５　２．０空気（ｔ１
０Ｈ４，ｏ　１４．０　１５．０炎直径（晒）　１４．
．０　８．０　５．６別の実施例においては、第１表に
示したものよりもさら（（小さい寸法のトーチ２４が実
現された。そのトーチ２４Ｖｉ同様に全体の外径が１４
．２５Ｍ、管６２の内径が０．７ｍの、同心円上に離し
て設けられた複数のクォーツ管６２−６６から成る。管
６３−６６の壁厚？″ｉ０−９　ｒｒｕｎ％内側の管６
２は０．５閣である。このトーチ２４を用いると変動±
３．０％でコア直径１６．１１Ｄｌのスートフオーム１
２が通常に達成できる。このトーチでは以下の原材料が
用いられる。

＆α４　：　５６ｃｃ／分Ａｒ１飽和温度３８．謁℃Ｇ
ｅＱ！、　：　２８　ｃｃ／分　Ａｒ、飽和温度２６．
５℃Ｈ２１，４１１分 ０２’　３．Ｏｔ１分 ｌｒ　］、、５　ｔ／分 空気　６．５　ｔ／分 従って、空気シールドと傾斜つき覆い６８を組み合わせ
て使用すると従来の円筒クォーツトーチで直径が１７祁
よシも小さいコアを持つスートフオーム１２を堆積させ
ることが可能である。傾斜つき空気シールドを用いると
堆積表面からスート粒子を有効に取り１余〈ための手段
も提供される。覆い６８の壁にスートが堆積されるのを
防ぐという他の利点があり、そのため炎を収束させるた
めの傾斜つき覆いが使用可能となる。これら全ての因子
がスートフオーム１２のコア直径の減少に寄与する。

ここに記載さ九た実施例は単に、本発明の詳細な説明す
るためのものであることを理解すべきである。当業者Ｋ
ｊ５本発明の原理を、その精神と範囲内で様々に応用す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は気相軸伺容器の概略図、 第２図は従来の、管内に棒を配置する技術を用いて導波
プリフォームを製造する順序を示す図、 第３及び４図は導波スートフオームを製造するのに用い
られる本願トーチの断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 プリフォーム・・・５８　スートフオーム・・・１２円
筒・・・６２．６３．６４．６５．６６ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４ ７５ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　プリフォームを形成するために一体化されるへきク
   ラッド及びコア部分を含む単モード光導波スートフオー
   ムが、 同心円上に離して配置した複数の円筒を通して可燃性ガ
   ス及び反応物を流す工程と、該可燃性ガスを点火して炎
   を形成し、該反応物を加熱してスート流れを形成する工
   程と、 該スート流れを成長中のスートフオームに送り込む工程
   とから形成される、単モード光導波プリフォームの製造
   方法において、該スートフオームの、比較的小さい断面
   積のコア部分を形成するために、該スート流れは、該成
   長中のスートフオームの少なくとも近傍において該スー
   ト流れの断面積全減少させるように、規制シールドガス
   によって半径方向に規制されることを特徴とする単モー
   ド光導波プリフォームの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該スート流れを規制して該成長中のスートフオームのコ
   アに送り込むた゛めに、該同心円上の円筒の放出口で形
   成されるカスの傾斜つきシールドによって該規制が行わ
   れることを特徴とする単モード光導波プリフォームの製
   造方法。 ３　特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該同心円上の円筒の中の最外側の円筒を通してシールド
   ガスを流し、該同筒から該成長中のスートフオームコア
   に向って傾斜を持つ覆いを通して該シールドカス、該可
   燃性のガス及び該反応物を流すことによシ該ガスの傾斜
   つきシールドを行うことを特徴とする単モード光導波プ
   リフォームの製遣方法。 ４　特許請求の範囲第３項記載の方法において、 該傾斜つき覆いを短い円筒部分で終了させることに％徴
   とする単モード光導波プリフォームの製造方法。 ５　特許請求の範囲第３又は第４項記載の方法において
   、 該傾斜つき覆いの開口を断面積が該スートフオームのそ
   れよりも小さい、成長中の該スートフオームに向けさせ
   ることを特徴とする単モード光導波プリフォームの製造
   方法。 ６　特許請求の範囲第３．４又は５項に記載の方法にお
   いて、 該傾斜つき覆いを該最外側円筒の回りに設けること全特
   徴とする単モード光導波プリフォームの製造方法。 ７　特許請求の範囲第１−６項のいずれか１項に記載の
   方法において、 ・該シフルドガスは空気であることを特徴とする単モー
   ド光導波プリフォームの製造方法。 ８　特許請求の範囲第１−７項のいずれか１項に記載の
   方法において、 該スートフオームを純粋なガラス棒に固化することによ
   って該プリフォームの製造を完成することと、 該棒を引き延ばして細長い棒にし、この７刑長い棒をガ
   ラス管の内側に置き、該ガ′う；ス管をその中の該細長
   い憚と共に加熱して単モード光導波プリフォームを形成
   することとを特徴とする単モード光導波プリフォームの
   製造方法。