JPS6163535A

JPS6163535A - 光フアイバ用肉厚ガラス管の加熱方法と加熱装置

Info

Publication number: JPS6163535A
Application number: JP60144889A
Authority: JP
Inventors: イングベ　ハースラー
Original assignee: SUTEIFUTERUSEN INST FUOOLE MIK; SUTEIFUTERUSEN INST FUOOLE MIKUROBAAGUSUTEKUNIIKU
Current assignee: SUTEIFUTERUSEN INST FUOOLE MIK; SUTEIFUTERUSEN INST FUOOLE MIKUROBAAGUSUTEKUNIIKU
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1986-04-01
Also published as: SE8403529D0; SE442989B; SE8403529L; JPH0535097B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ファイバの製造のさいに、肉厚のガラス管
、特に、石英管！加熱するだめの方法と装置に関するも
のである。

〔従来の技術とその間溜息〕

光ファイバを製造する１つの従来の方法はガラス管を使
用する方法である。純粋な石英５１０２の層ｔこの管の
内壁上に沈着させる、与えられた種種の層の中に、二酸
化ゲルマニウムＧｅＯ２がドーピング材料としてまた沈
着される。

このことは、この管の中に、四塩化ゲルマニウムＧ　ｅ
　Ｃ２４と共に、四塩化シリコン８　ｉ　Ｃ１４と酸素
ガス０２ヲ入れることＫよって実行される。すると、二
酸化シリコンと二酸化ゲルマニウムが管の内壁に沈着す
る。これらの反応が起こるためには、管の内部を約１４
００℃の温度にまで加熱することが必要である。この加
熱は、通常、管をその軸のまわりに回転させながら、管
の長さ方向だガス炎を移動させることによって行なわれ
る。まず、四塩化シリコン５ｉＣｊ、と酸素０２が導入
される。すると、二酸化シリコンが沈着する。この二酸
化シリコンの届は多孔質の層である。ガス炎がこの多孔
質層を通ると、この層は焼結して、透明な二酸化シリコ
ンができる。この沈着工程が反復される。

その後、四塩化シリコンのガスに四塩化ゲルマニウムが
混ぜられる。このよ５ＫＬで、いわゆる、正しい屈折率
分布をもった層がつくられる。通常、この沈着工程にお
いて、３０層ないし１００層がつけられる。これらの沈
着工程と焼結工程が完了すると、ガス炎の温度が上げら
れ、この管を約２２００℃まで加熱する。この温度では
、表面張力が生じて管は収縮しようとする。ガス炎が管
に沿って数回移動でると、管は棒状になる。すなわち、
光ファイバを製造するための前段階製品ができ、これを
引張り加工して光ファイバがつくられる。

この沈着工程のさい、迅速に工程を進める従来から知ら
れている１つの方法は、管のまわりにフィルを巻いて、
高周波電界で加熱する方法である。

この高周波電界の周波数として、例えば、３　ＭＨｚか
ら４　ＭＨｚが用いられ、それにより、管内に約ｉ　ｏ
ｏｏｏｏＣのプラズマがつくられる。

このようにして沈着された材料な焼結するために、コイ
ルの次にガス炎を配置しておくことが必要である。

従来から知られているもう１つの方法は、管内の圧力を
約１０ミリバールまで下げ、管内に残留しているがスに
マイクロ波電界を加えてアーク放′題を起こさせる方法
である。この場合には、低温度のプラズマができ、そし
て、マイクロ波のエネルギが管？直接加熱することはな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最大の生産効率’Ｙ５るためには、それぞれの部分工程
、すなわち、沈着工程や焼結工程や管収縮工程を実行す
る所要時間を短縮することと、前段階製品の寸法を大き
くして装置の設置時間の影響を小さくすることが望まし
い。寸法の大きな前段階製品をつくるためにすぐに思い
つく方法は、最初の管としてより大きく、より太い管を
使うことである。けれども、用いられる管が大きくなる
と、石英ガラスの熱伝導率が極めて小さいためくい安定
な収縮を５ることが難しく、かつ、収縮に要する時間が
寸法に比例して増加する。収縮を行なうためには、ｇｔ
約２２００℃の温度に均一に加熱することが必要である
。

従来のいずれの技術におい℃も、管はガス炎によって要
求された温度にまで加熱される。

したがって、これらのすべての方法はガラスの熱伝導率
が小さいことに！−り付随する問題点な有する。

この問題は本発明により完全に解決される。本発明によ
り、ガラス管をその横断面にわたり迅速にかつ均一に加
熱する方法かえられる。

本発明は、マイクロ波エネルギにより、Ｖを加熱する方
法と装置に関するものである。本発明の方法により、管
はその横断面にわたって迅速てかつ均一に加熱される。

この結果、管の外側表面から内側表面へ加熱するための
管の横断面にわたっての温度勾配は必要ない。従来の表
面加熱法では、管の内側表面が収縮温度に到達する前に
、管の外側表面が過度に高い温度にまで加熱されるため
に、この温度勾配が生ずる。

さらに、本発明を実施すれば、ガス炎による汚染とその
圧力によって生ずる問題点はなくなる。

けれども、ガラス管をマイクロ波で加熱する装置の場合
、１つの問題点がある。

材料の内部で発生する熱エネルギは次の式で表すことが
できる。

ここで、Ｐ、は発生する熱エネルギ、ωは角周波数、Ｃ
は誘電率、豆は電界強度、Ｖは体積、ｔａ′ｒＬＪは誘
電体損失である。

ガラスのｔａｎδ値は小さい。したがって、十分にエネ
ルギを吸収することができない。このようにｔａｎａ値
が小さいことは、電界強度ｍを大きくすることによって
補われる。けれども、電界強度を大きくすると、管のま
わりの雰囲気がアーク放電を起こしそしてプラズマがで
きるので、それにより、電界強度を大きくすることが妨
げられる。マイクロ波エネルギで管の内部を加熱する前
記方法では、管の内部の雰囲気ガス内でアーク放電が起
こり、そこにプラズマができる。

マイクロ波エネルギで石英ガラスを加熱する場合、ある
点または他の点で、アーク放電が起こらないように、す
なわち、イオン化やプラズマの形成が起こらないように
、電界の発生のさいにはその形状と大きさを定めなけれ
ばならない。このようなアーク放電は、石英ガラスの中
で、マイクロ波エネルギを直接熱に変換する可能性を無
効にしてしまう。

このために、石英管をマイクロ波エネルギで加熱するこ
とは、従来はうまく行かなかったのである。

〔問題点な解決するための手段〕

本発明は、アーク放電を起こすことなく、肉厚の石英管
を均一に加熱することができる方法と装置に関するもの
である。

本発明は、光ファイバの製造のさいに、肉厚のガラス管
、特に石英管を加熱する方法に関するものである。この
加熱はマイクロ波エネルギによって行なわれる。本発明
の特徴は、管を約１０００℃から約１５００°Ｃの範囲
の？Ｍ反にまでそれ自体は従来からよく知られているガ
ス炎の方法により加熱することと、その後、マイクロ波
発生器によって発生したマイクロ波エネルギによって前
記管χ加熱することと、そのさい、前記管がマイクロ波
用空洞の２つの端壁面にあけられた開口部を通して前記
空洞の中へその軸方向に挿入されることと、前記空洞内
の電界強度のパターンがＴＥｏｌｎモードに従って好ま
しくは”ｏｉｌモードに従って接線方向のただ１つの！
：赤威分を有することと、それにより、前記電界は管の
表面の接線方向につくられおよび前記空洞の表面付近で
は電界強度がゼロであることである。

〔実施例〕

添付図面に例示されている実施例を参照しながら、本発
明の詳細な説明しよう。

第２図は本発明による装置の概要図である。例示された
この装置はマイクロ波発生器１を有している。このマイ
クロ波発生器は２４５０　ＭＨｚの周波数のマイクロ波
エネルギを発生するように構成されている。この装置は
またマイクロ波用空洞２または２′を有している。この
金属空洞は端面の中央に開口部３，４または３’　、　
４’を有する。この開口部を通して、空洞の２つの側面
６．７または６′。

７′すなわち、両端面を貫通して、ガラス管５を空洞の
中に挿入することができる。マイクロ波発生器は、導波
管８を通して、空洞２に連結される。

この導波管の途中に、アイソレータがある。また、この
装置はガラス管５を予熱する装置を有する。

この予熱装置は従来の装置であることができる。

１つの実施例では、ガスバーナ９が予熱装置として用い
られる。このガスバーナは、ガラス管５に沿って、案内
装置１０の上を移動することができる。この移動は、例
えば、１１．１２の軸受は部分によって支えられたねじ
送り装置によって実行することができる。または、マイ
クロ波エネルギで管ン予熱することができるように、大
きな誘電損失をもった層を管に取り付けることができる
。

マイクロ波用空洞２または２′とその付属装置は、ガラ
ス管５に沿って、案内装置１３の上を移動することがで
きる。この移動は、例えば、１４゜１５の軸受は部分に
よって支えられたねじ送り装置によって実行することが
できる。

制御装置１６がそなえられる。この制御装置は、１つの
実施例では、誘電体１Ｔのような機械装置を制御する。

制御装置は、例えば、サーざ電動機のようなサーざ装置
１８によって、誘電体１Ｔを空洞２または２′の中に出
し入れすることができ、そ゛れにより、ガラス管が空洞
の中に入っている時、その空洞の共振周波数？：調整す
ることができる。

このようにして、空洞の共振周波数がマイクロ波発生器
の周波数に常に等しくすることができる。

この共振周波数は空洞の幾何学的形状に依存するが、ま
た、がラス管の幾何学的形状やその温度にも依存する。

別の実施例では、制御装置１６は、空洞の中にガラス管
が入っている時、マイクロ波発生器の周波数が空洞の共
振周波数に一致するよ５に、マイクロ波発生器１０周波
数が制御される。

この制御装置のリアル値は、マイクロ波発生器と空洞と
の旬に連結された方向性結合器１９かうえられる信号で
ある。方向性結合器１９で生ずる信号は、空洞２′ｆた
シエ２′で反射されたエネルギの鷺に対応する。ガラス
管が視洞の中にある時、空洞の共振周波数がマイクロ波
発生器の周波数に一致するように１装［１７、１Ｂを制
御することにより、またはマイクロ波発生器の周波数を
制御することにより、それぞれの周波数が調整される。

この場合の基準は、反射されるエネルギを最小にイるこ
とである。

光ファイバを製造する目的でガラス管を加熱する時、そ
してこのガラスｇを収縮させようとする時、温度を正確
圧制御することが必要である。この目的のために、温度
センサが空洞２または２′の付近Ｋまたは空洞の内部に
配置される。この温度センサは、ガラス管５の温度に対
応する信号を、制御装置１６に送る。

赤外線センサ２０を空洞２または２′の外側に配置する
ことが好ましい。この装置は、空洞の外壁にあけられた
開口部２１を通って出てくる赤外線を検出する。

制御装置はまたマイクロ波発生器１のエネルギ出力をも
制御する。この制御は、この制御装置に入ってくる温度
を表す前記信号と設定値とに応答して、実行される。

ガラス管５は、いわゆる、ガラス管回転装置２２に取り
付けるのが適切である。このガラス管回転装置は、ガラ
ス管をその軸のまわりに回転させる。

空洞の中の電界は、Ｔ］！Ｘｏｌｎモードであるように
、すなわち、１つの接線成分だけがあるようＫ（第１図
参照）、マイクロ波発生器１が空洞に連結される。とり
わけ、ＴΣ。１１モードが選定されることが好ましい。

このモードの場合には、電界は２方向、すなわち、空洞
の縦軸の方向、においてただ１つの腹をもつ。この場合
には、電界は挿入された石英管５０表面Ｋｌ＠する方向
に生じ、また、空洞の表面の近傍で電界強度はゼロであ
る。

このモードが用いられる場合、電界は空気中では自由に
振動し、そして金属内ではいたるところ電界はぜ胃であ
る。

第１図に電気力線が示されている。この図には、電気力
線が管の接線方向を向いていることと、また空洞の２つ
の側壁６．７の間の中央部分で電界が最大であることと
を示している。電界は空洞の周縁表面上と中心表面上で
最小であり、そして半径の半分のところで最大である。

このモードを工、空洞の金属表面のところでまたは穴３
，４の近傍で、アーク放電が起こるのを防止する。穴の
存在は電界のパターンに大きな影響を与えない。穴の近
傍では電界強度は大きくない。

肉厚のガラス管の場合には、ガラスの内部で電界強度が
大きく、外部では電界強度は小さい。肉厚のガラス管を
用いることは製造上から利点があるばかりでなく、また
、肉薄のガラス管に比べて、予熱の後、ゆっくり冷える
という利点をもつ。

ガラス管の近くの雰囲気を減圧しない場合の方が利点が
ある。それは、減圧するとアーク放電が非常に起こりや
すくなるからである。１気圧が適切であることがわかっ
ている。

ＴＥｏｌｎモードを用い、前記のようにして構成された
装置の場合、アーク放電を広範囲にわたって避けること
ができる。このようにして、前記方式により、アーク放
電を起こすことなく、電界強度Ｈｆ大幅に大きくするこ
とができる。

本発明の方法により、ガラス管は、ガスバーナのような
従来の装置を用いて、約１０００℃〜１５００℃の温度
にまで、まず予熱される。

ガラスの誘電損失は、ガラスが常温から１００００Ｃ〜
１５００℃まで上昇すると、かなり大きくなる。したが
って、因子ｔａｎδはかなり大きくなる。

この時、同時に、電界のパターンが適切であるために、
電界強度は、アーク放電を起こすことなく、大きくなる
ことができる。このようＫして、１０００℃〜１５００
℃の温度において、マイクロ波エネルギによりガラス管
を適切に加熱することができる。

第１実施例では、マイクロ波用空洞は円筒形であり、そ
して金属で作成される。この空洞は、前記のように、２
つの端面６．７に開口部を有している。これらの穴を通
して、加熱されるべきガラス管が軸方向に挿入され八（
第１図参照）けれども、管を高温にし、かつ、アーク放
電が起こらないように、空洞にエネルギを供給すること
には一定の制約がある。

この制約は、一部分は大量の熱が加熱した管から伝熱で
失われることによるものであり、そして一部分は、空洞
がガラス管に対して移動する時、管の高温部分が空洞の
一端に向けて移動し、それにより、既に加熱された管材
料部分を必要以上に加熱するのに電界が用いられるため
である。したがって、空洞の中心部分、すなわち、管の
加熱されるべき位置に十分に大きな電力をアーク放電を
起こざずに供給することは難しい。

このために、さらに別の好ましい実施例によるマイクロ
波用空洞では、その中央部分に挟−押装置をそなえてい
る。この狭搾装置は前記開口部を通るその縦軸に沿った
横断面内にあって、この狭搾装音により、空洞の髄何学
的中心から空洞壁までの半径に沿った距離はこの狭搾装
置のところでは小さく、その両側では大きい。この実施
例は、石英管の温度と、アーク放’ｉｔ’ｖ起こさずに
空洞に供給できる最大電力Ｐエエとの間に、一定の関係
があるという考察に基づくものである。この関係は次の
式で表すことができる。

Ｐｍａｗ　　〜− Ｔ２ここで、Ｔは絶対温度である。

したかって、管が尚い温度にある時には、空洞により少
ない電力を供給しなければならない。高い温度の石英管
は、当然、入力エネルヤχ余儀なく大きくするので、与
えられた空洞では与えられた最大管温度だけが達成でき
ることになる。したがって、管の温度？：高くするため
に１もしさらに電力が供Ｍｊれるなうば、アーク放電が
起こるであろ５゜この実施例の空洞２′はまた１、導波管を通して、マイ
クロ波発生器に連結される。この際、ＴＫｏ、。

モードでは、電界は療ＩＭ成分だけを有する。”Ｏ１ｎ
モードの中で％　”ｏ１１モーｒが最も好ましい。この
モードの場合、前記円筒形空洞の時と同じように、電界
は管の表面の！Ｍ線方向に存在し、モして伊洞表面の近
くでの電界強度はゼロである。

前記ＴＥｏｌｎ七−ドおよびＴＩｃ０１１モードは円筒
形空洞で定義されたモードである。けれども、これらの
モーｒは第１図に示された空洞の中のモードであるけれ
ども、空洞が円筒形でない場合忙は、これらのモードは
少し変形することがわかっている。

マイクロ波発生器１と導波管８との連結は図面ではその
概要が示されているだけである。任意の形の空洞に導波
管を連結するその方法の詳細は、当業者にとっては周知
のことである。

第３図は前記別の実施例によるマイクロ波空洞２′の図
面である。この空洞に、図面では概略だけが示されたマ
イクロ波発生器１から、マイクロ波エネルギが供給され
る。この空洞２′は、空洞２′の対向する側面６／、７
ｒ、すなわち、両端面、の中央部に諸口部３’、４’を
有している。これらの開口部は管５を通すためのもので
ある。

空洞２′を実Ｖ、に用いる場合には、第２図のところで
説明した事項がまたあてはまる。

空洞２′は、第３図のその横断固図に示されているよう
に、その周辺部に狭搾装［２３を有する。

この狭搾装置の図示された横断面は、空洞２′の縦軸、
すなわち、前記開口部３’、４’を結ぶ軸に沿って存在
する。狭搾装置２３は空洞の中央部分にある。狭搾装置
があるところでは、空洞の幾何学的中、Ｌ１軸２５から
空洞壁までの半径方向の距離は、狭搾装ｆｉ１２３の両
側における中心軸から空洞壁までの半径方向の距離より
小さい。

空洞はまた、前記縦軸２４のまわりに、軸対称であるよ
うにつくられる。

第１図から明らかなように、狭搾装置２３のところを除
いて、空洞は球形である、または、はぼ球形である。

第４図は、空洞内にある管の単位体積当りに生ずる熱エ
ネルギＰを、前記空洞の長さ乙に沿って示したものであ
る。開口部３’、４’の位置は、第４図では、それぞれ
、番号３’、４’で示されている。

狭搾装置１１２３のない前記円筒形空洞２の場合の発生
熱エネルギ分布Ｐは、点！ｆｉＡ２６で示されている。

この図かられかるように、このような空洞の場合、熱エ
ネルギ分布は空洞の長さ方向に比較的分数しており、か
つ、それが最大となる範囲が空洞の縦軸方向に沿って比
較的狭い。ガラス管を加熱する場合、空洞は管に沿って
移動する。したがって、菅５の加熱部分、すなわち、高
温部分が管に沿って移動する。ガラスの熱伝導率が小さ
いので、温度は管の縦軸方向にゆっくりと伝達して広が
っていく。したがって、空洞２がｇ５に対して小さな距
離だけｓｗＪした時、管のＭＪ＠された部分、すなわち
、高温部分のうち空洞の加熱領域２の外に出た部分は、
なおかなり加熱されるであろ５゜それは、発生熱゛エネ
ルギの分布が曲線２６によって表される場合、領域２の
すぐ外側では、発生熱エネルギＰのイ直がなおかなり高
いからである。この結果、熱エネルギ入力のかなりの部
分か管５の既に加熱された部分を加熱するのに用いられ
るであろう。

前記のように、空洞に供給される全電力は、アーク放電
防止のために制限されなければならないために、領域Ｚ
内の管の十分には加熱されていない部分に、十分に大き
な熱エネルヤ紮供給することは録しい。それは、熱エネ
ルギ入力の大部分が領域２の外側にある管部分に供給さ
れてしま５からである。ガラスの誘電損失は温度と共に
大幅に増加するから、供給された電力は、主として、管
の高温部分で熱に変換される。

このように、前記電力が管の加熱されるべき部分で、可
能な限り最大限に、熱に変換されるようにすることが、
供給された電力の利用のさいの問題点である。

したがって、前記の発生熱エネルギ分布の代りに、領域
２内でほぼ一定の最大値ｔもち、前記領域の両側で急速
に低下する、第４図の実線で示された曲線２７のような
発生熱エネルギ分布Ｐをもつようにすれば、最大限の利
点かえられるであろう。

前記空洞２′によって、曲線２７がえられる。狭搾装置
２３Ｙ設けると、電界はこの狭搾装置の内側に集中する
。すなわち、電界強度の最大部分が空洞の中心部分に集
中し、領域２内にあるガラス管部分の電界強度は、領域
２の外側にあるガラス管部分の電界強度よりも強くなる
。領域２の長さは、狭搾装置２３の軸方向の長さと対応
している。

この空洞を用いた場合、曲線２６を与える円筒形空洞２
を用いた場合に比べて、既に加熱されたガラス管の部分
は、領域２の外側において、より少なく加熱されるに過
ぎないであろう。したがって、このようにして、領域２
で加熱される管部分内で、供給された電力の大部分が熱
に変換されるであろう。供給された電力がこのように集
中するので、曲線２６かえられる空洞を用いた場合に必
要な電力入力に比べて、電力入力の総量を減らすことが
可能である。その結果、温度が高温度まで上昇した時で
も、アーク放電を避けることが可能である。

第４図において、曲線の降下部分がＰ軸と平行であるよ
うな曲線が当然求められるであろうが、そのような曲線
は実際にはうることはできない。

１つの好ましい実施例によれば、前記狭搾装置２３の前
記縦軸方向の大きさは、空洞の平均直径の１／４ないし
１／２である。

アーク放電が起こってし：１″５ような大きさの電力を
供給しなくても、極めて高い温度を比較的容易にうるた
めに、例えば、２２００℃を容易にうるために、空洞壁
２８は前記狭搾装置のところで円形のアーチ状の構造を
した内側表面２９を有する。そして、この内側表面の中
心は空洞２′の幾何学的中心２５と一致している。

１つの好ましい実施例では、円筒形空洞２または球形空
洞２′の壁面の内側表面は高度に研磨される、または、
反射率の大きい材料で被覆される。

この被覆材料は空洞の中に入ってくるガスに対して不活
性であり、空洞壁が高い温度になっても、ガスとは化学
反応をなんら起こさないである５゜この点に関しては、
金が最も好ましい材料である。

けれども、全以外の他の適当な材料を用いることもでき
る。

したがって、特に空洞が球形である場合、またはほぼ球
形である場合、管から放射された熱線３０’＆空洞の内
側表面が有効に反射し、そしてこの反射された熱ｌＲを
空洞の中心２５に集光する、または完全な集光でなくて
も、ともかく熱ＷｉＡを領域２に向けて反射する。この
ような実施例は特に効果的であることがわかった。そし
て、高温度をつるのに要する全電万人力を大幅に小さく
することができることがわかった。

マイクロ波エネルギな用いて肉厚のガラス管を加熱し、
そしてその管ヲ収縮させた場合、利点のえられることは
明らかである。マイク四波エネルギで加熱する場合、管
はその長さ方向にわたって均一に加熱される。したがっ
て、管の全体にわたって温度が事実上均一になる。管の
全体が収縮温度に到達した時、すなわち、約２２００℃
に到達した時、管は収縮を始めるであろう。

管の外側表面が過度に加熱されることが避けられる他に
、ガスの炎の影響とその圧力の影響がまた避けられる。

ガラスの熱伝導率が小さいために、ガス炎を使ってガラ
スを収縮温度まで加熱するＫは、かなりの時間がかかる
。マイクロ波エネルギで加熱する場合には、ガス炎で加
熱する場合に比べて、ガラス管はずっと速く収縮温度に
到達するであろう。

マイクロ波用空洞は、加熱段階のさい、ガラス管に沿っ
て移動する。

要求された高い効率をうるために、供給電力の空洞への
結合は、いわゆる空洞のＱ値に従って、従来の方式で調
整されなければならない。

空洞の中に高温度のガラス管がある場合、そのＱ値はも
っばら管の形状と温度に依存する。したがって、空洞と
供給電力との結合は、この装置で加熱されるべき管の寸
法に従って、従来の、方式で調整されなければならない
。

前記説明はガラス管の収縮についてだけ行なわれたけれ
ども、本発明はまた他の事項、とりわけ、前記焼結工程
に応用できることを断っておく。

本発明は前記実施例に限定されるとみなしてはならない
。特許請求の範囲内において、多くの変更のなし５るこ
とは明らかである。

〔発明の効果〕

光ファイバを製造するさい、石英管を加熱するのに、従
来は、ガス炎が用いられる。この方法は、°ｄを均一に
加熱することが嬉しい他に、ガス炎による汚染の問題点
もある。マイク四波二ネルｒＫよる加熱も行なわれてい
るが、界囲気ガスのアーク放電のために、十分なマイク
ロ波エネルギを管に供給することができない。本発明は
マイクロ波用空洞に工夫を加えることにより、アーク放
電を起こすことなく、寸法の大きい管を２迅速にかつ均
一に、高い温度にまで加熱することができる。

寸法の大きい管娶加熱可能であることは、生産効率の点
で大きな利点である。

【図面の簡単な説明】

第１図はその中に石英管が挿入される空洞の電界の分布
図、第２図は本発明による装置の概要ブロック線図、第３図
は本発明による空洞の概要横断面図、第４図は、いろい
ろな空洞が用いられた場合、空洞内の管の単位体積当り
に発生する熱エネルギを空洞の長さ方向の位置に対して
示した概要図で、点線は狭搾装置がない場合の曲線、実
線は狭搾装置がある場合の曲縁である。〔符号の説明〕１・・・マイクロ波発生器２−または２′・・・マイクロ波発生器３．４または３
’、４’・・・開口部５・・・ガラス管８・・・導波管１６・・・制御装置１７．１８・・・周波数調節用機械装置２３・・・狭搾
装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバ製造のさいに、肉厚のガラス管、特に
石英管をマイクロ波エネルギによつて加熱する方法であ
つて、管（５）を約１０００℃〜１５００℃の温度にまで好ま
しくは従来からそれ自体は知られているガス炎を用いる
方法によつて予熱する段階と、前記段階の後マイクロ波
発生器（１）によつて発生されたマイクロ波エネルギに
よつて前記管をさらに加熱する段階と、前記管（５）を
マイクロ波用空洞（２）または（２′）の中へ前記マイ
クロ波用空洞の２つの側端面（６）、（７）または（６
′）、（７′）すなわち端面にあけられた前記管（５）
を挿入するための開口部（３）、（４）または（３′）
、（４′）を通して軸方向に挿入する段階とを有するこ
とと、前記マイクロ波用空洞内の電界強度のパターンがＴＥ＿
ｏ＿ｌ＿ｎモードに従つて好ましくはＴＥ＿ｏ＿ｌ＿ｌ
モードに従つてただ１つの接線成分だけを有し、それに
より、前記電界が前記管（５）の表面の接線方向につく
られ、かつ、前記電界強度が前記空洞の表面の近くでゼ
ロであるようにつくられること、とを特徴とする前記方
法。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記マイクロ波
用空洞（２′）が、その中央部分で前記開口部（３′）
、（４′）を結ぶ縦軸（２４）を通る横断面内に狭搾装
置（２３）を有し、前記空洞（２′）の幾何学的中心（
２５）から前記空洞（２′）の壁面までの半径方向の距
離が前記狭搾装置（２３）の位置では前記狭搾装置の両
側の位置よりも小さいような前記マイクロ波用空洞（２
′）を使用することを特徴とする前記方法。
（３）特許請求の範囲第２項において、前記マイクロ波
用空洞（２′）が前記狭搾装置（２３）のところを除い
て球形であるまたは事実上球形であることを特徴とする
前記方法。
（４）特許請求の範囲第１項または第２項において、円
筒形でありかつ金属で作成されているマイクロ波用空洞
（２）を使用することを特徴とする前記方法。
（５）特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
において、マイクロ波用空洞（２）または（２′）を使
用し、前記マイクロ波用空洞の壁面の内側表面が高度に
研磨されるかまたは大きな反射率をもつた材料で被覆さ
れ、かつ、前記材料が前記空洞の中に入るガスに対して
不活性であつて動作状態における空洞の壁面温度におい
てもなんらの化学変化も起こさないことと、前記材料が
金であることが好ましいこととを特徴とする前記方法。
（６）特許請求の範囲第１項から第５項において、前記
空洞（２）または（２′）の中に管（５）が挿入されて
いる時前記空洞の共振周波数が前記マイクロ波発生器（
１）の周波数に等しくなるように前記空洞の共振周波数
を機械的に調節することを特徴とする前記方法。
（７）特許請求の範囲第１項から第５項において、前記
空洞（２）または（２′）の中に管（５）が挿入されて
いる時前記マイクロ波発生器（１）の周波数が前記空洞
（２）または（２′）の共振周波数に等しくなるように
制御装置（１６）を用いて前記マイクロ波発生器の周波
数を制御することを特徴とする前記方法。
（８）マイクロ波発生器（１）とマイクロ波用空洞を有
し、光ファイバ製造のさいに肉厚のガラス管、特に石英
管を加熱するための装置であつて、前記装置が前記ガラ
ス管を約１０００℃から約１５００℃の温度に加熱する
ための従来の装置を有することと、管（５）を通すため
の穴（３）、（４）または（３′）、（４′）を前記空
洞（２）または（２′）の２つの壁面（６）、（７）ま
たは（６′）、（７′）すなわち２つの端面の中央に有
することと、前記空洞（２）の中の電界強度がＴＥ＿ｏ
＿ｌ＿ｎモードに従つて好ましくはＴＥ＿ｏ＿ｌ＿ｌモ
ードに従つて１つの接線成分だけを有しそれにより前記
電界強度が挿入された管（５）の表面の接線方向にあり
かつ前記電界強度が前記空洞の表面の付近でゼロである
ように前記マイクロ波発生器（１）が前記空洞（２）に
導波管（８）を通して連結されることと、を特徴とする前記装置。
（９）特許請求の範囲第８項において、前記開口部（３
′）、（４′）を結ぶその縦軸（２４）を通る横断面内
の前記マイクロ波用空洞（２′）の中央部分に狭搾装置
（２３）を有し、前記空洞の幾何学的中心（２５）から
の半径方向の距離が前記狭搾装（２３）の位置では前記
狭搾装置の両側の位置よりも小さいことを特徴とする前
記装置。
（１０）特許請求の範囲第９項において、前記空洞（２
′）が前記狭搾装置（２３）のところを除いて球形であ
るまたは事実上球形であることを特徴とする前記装置。
（１１）特許請求の範囲第９項または第１０項において
、前記狭搾装置（２３）のところの前記空洞（２）の壁
面（２８）が円形のアーチ形構造の内側表面（２９）を
有し、かつ前記内側表面の中心が前記空洞（２′）の幾
何学的中心（２５）と一致することを特徴とする前記装
置。
（１２）特許請求の範囲第９項から第１１項までのいず
れかにおいて、前記狭搾装置（２３）の前記縦軸（２４
）方向の大きさが前記空洞（２′）の平均直径の１／４
ないし１／２であることを特徴とする前記装置。
（１３）特許請求の範囲第８項または第９項において、
前記空洞が円筒形であり、かつ、金属で作成されている
ことを特徴とする前記装置。
（１４）特許請求の範囲第９項から第１３項までのそれ
ぞれにおいて、前記空洞（２′）の壁面の内側表面が高
度に研磨されているかまたは大きな反射率をもつた材料
で被覆され、かつ、前記材料が前記空洞の中に入るガス
に対して不活性であつて動作状態にある壁面温度におい
てもなんらの化学変化も起こさないことと、前記材料が
金であることが好ましいこととを特徴とする前記装置。
（１５）特許請求の範囲第８項から第１４項までのいず
れかにおいて、前記空洞（２）の共振周波数を調節する
ための機械装置（１７）、（１８）を制御する制御装置
（１６）を有することと、前記空洞（２）の中に管（５
）がある時前記制御装置（１６）が前記機械装置（１７
）、（１８）を制御することにより前記空洞（２）の共
振周波数を前記マイクロ波発生器（１）の周波数に等し
くすることができることとを特徴とする前記装置。
（１６）特許請求の範囲第８項から第１４項までのいず
れかにおいて、前記マイクロ波発生器（１）の周波数を
制御するための制御装置（１６）を有することと、前記
空洞の中に管（５）がある時前記制御装置（１６）が前
記マイクロ波発生器（１）の周波数を制御することによ
り前記マイクロ波発生器（１）の周波数を前記空洞（２
）の共振周波数に等しくすることができることとを特徴
とする前記装置。
（１７）特許請求の範囲第１５項または第１６項におい
て、前記制御装置（１６）のリアル値が方向性結合器（
１９）からえられる信号によつて構成されることと、前
記信号が反射されたエネルギの量に対応することとを特
徴とする前記装置。
（１８）特許請求の範囲第９項から第１７項までのいず
れかにおいて、温度に応答する装置（２０）が前記空洞
（２）の中にまたは近傍に配置されることと、前記温度
に応答する装置（２０）が前記管（５）の温度に対応す
る信号を前記制御装置（１６）に送ることと、前記制御
装置（１６）が前記温度に応答して前記マイクロ波発生
器（１）の出力電力を制御することと、前記温度に応答
する装置が赤外線に応答する装置であることが好ましい
こととを特徴とする前記装置。