JPS63156032A - プリフォーム用スートの形成方法 - 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】 発明の＃￥ｍ 本発明は先導波路および光導波路ｔＳＳ材（プリフォー
ム）の製法とそれらの製品とに関し、とくに気相堆積法
′Ｃ製造するプリフオームにおりるフッ化りイ素含浸ク
ラッドの形成に関する。

現在最も一般に用いられている光導波路の製法は、「ス
ート」と呼ばれるガラス質粒子の多孔質母材を形成する
ために、ガラス構成成分の炎内の分解を基礎としている
。１−スート・」母材は、高温で焼結することによりガ
ラス状に変えられる。これを１ブリフＡ−ム」と呼ぶ。

コア部とクラッド部との所定の組合体（ブラフ４−ム）
は、高温のもとて張力がかけられて所定の最終直径まで
線引きされる。

先導波路の使用が増加するにつれて、通信システムに対
する技術的要求も一層増大してぎた。現状の技術におい
て、ｌ　ｋｍあたり０．４ｆｌ　Ｂの信号伝送屓失、低
分散、および正Ｆｌな遮断波長などの特性がし″ばしば
要求される。これらの因子は、不純物がきわめて少ない
ことと組織が均一で微泡が無いことに加えて、コア部と
クラッド部との形状と材質とにより定義される屈折子分
イｌｉが信頼できて予想どうりに制御されなければなら
ないことを意味している。さらに当然ながら、使用され
る製法の経済性もΦ要なので、基本コストと収率とは満
足ずぺぎレベルでなりればならない。

これらの因子からすると、従来使用されている製法は、
１つ以上の観点から満足ずべきものではない。初期に広
く使用された方法はいわゆる「内？＝Ｊ法（内部気相Ｈ
ｔ梢法）」と呼ばれ、これは改良型化・学１ｆｌｌ積ン
大どしても知られ、（二の５ン宍ではコア部のスート月
利は特別に用意されたシリカデユープの内部に堆積され
、本体はガラス化の後、線引きの前または線引き中に内
部を密に１゛るために中実化される。中空シリカチュー
ブを用意するのは費用を要し、この方法により′！＃作
される母材寸法も制約される。これに代って現在広く使
用される他の方法には外付法（外部気相堆積法）があり
、この方法は半径方向堆積法である。外付法はマンドレ
ル上への堆積と、次の焼結前のマンドレル抜きとを必要
とする。この操作は微妙であり、母材の良さも制限され
る。１９７７年頃、スートの連続堆積および母材製作と
して気相軸付法（Ｖ　Ａ　Ｄ法）が発明された。この方
法は△ｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐ　ｒｅｓｓ　　Ｉｎｃ、発
行（１９８５年１’ｉｎｇｙｃ　　ｌ　ｉ　４）の本ｒ
　Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｆ　１ｂａｒ　　Ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎ　（光フアイバ通信）」のＶｏｌ、１．第
９７頁以後の“王１ｂｅｒＦａｂｒｌｃａｔｌｏｎ　（
光フッイバの製造法）パに記載されている。この方法は
、中心垂直１１１１の回転ターゲットに向けてスート材
料の流れを当て、材料が中実円柱状に１（ｌ植２きれる
につれて汝れど１１−　／、−ットとの間に相ス・１軸
方向運動を与えることが特徴である。ＶＡＤ法（気相軸
付法）にお【ノるこの中刃円柱は連続焼結が可能で、も
し必要ならばガラスの出発ロンドを形成したり、また円
柱の外形を横断して半径方向にスート材料の流れを衝突
させて、同軸スートクラッドを同時にｊ（ｌ積さじるこ
とも可能である。この製造法は理論的には有利であるが
、これから得られる利点も多数の実際的因子や技術的ｉ
ｔ、Ｉｔ限により阻害される。軸方向上向きスート材料
の流れは、側部堆積を防止するために側部から向けられ
ねばならず、このために二次空気流と特定形状の排気を
使用し、あわせて正確なバーナｉ、ＩＩ御が行われなけ
ればならない。さらに同時に半径方向堆積が使用される
となると、半径方向成長率を軸方向成長率と同期させる
こともむずかしく、室内が不安定だと軸方向成長率も均
一でない。また両バーナが同一室内にあるので両スート
材料流の混合は避けられず、コア部とクラッド部との間
に拡散境界層が存在する。

ＶＡＤ法を実際に行なうとぎには、さらに３．！水内な
制約がある。参考文献および米国特許第４゜２２４．０
４６号に記載のように、最初の考え方は、スート材料の
流れは同軸（＝０°）でかつ重直にすべきであるという
ことであった。次の研究者は、Ｘｔｔａされる円柱は垂
直軸のまわりに回転されるが、吹付は角は約４０度、成
長のための最大絶対角は６０度とすべきであることを提
案している（米国特許第４．３６７．０８５号）。さら
に堆積を制御するためには、スー１−材料の流れはレイ
ノルズ数約１００未満の届流とすることが必要と考えら
れていた。公表データによると、ガラス微粉子の堆積率
はレイノルズ数的３０−５０以上で落ち、約８０より大
きいとかなり減少づる。これらの作業上の制約により、
堆積速度を上げてコストを減少することは実質的に不可
能である。

追加のクラッド部を重ねて設けるために、コア部および
クラッド部の軸方向および半径方向の同期堆積法が外部
スリーＩと同時に使用されると、コスト面および性能面
の他の障害が出Ｃくる。コア半径（ａ　）に対するクラ
ッド厚さく１）の１ヒは作業面と経済面との両方に重要
性を有する。比【／ａを大きくずれば損失を低減可能で
あるが、初期層の形成に最もコストがかかり、７１７部
とクラッド部との形成にかかる法外なコストのためにこ
れは採用できない。ざらに製造工程中に境界層にＯＬ−
１イオンが導入されるとこれは水分となり、水分は光の
吸収と直接比例するので、損失を低く相持するためには
水１１！基イオン含有儂を制限することが必要である。

それにもかかわらず、■へ〇法を使用するたいていの製
作者はコア部とクラッド部のｔ／ａ比の制、限値を７と
して製作し、この方法を低水酸基イオンスリーブチュー
ブと組合せている。コスト高は、成長率と寸法とが制限
されるスート堆積部分と、特別に用意しなければなら＜
７いスリーブ組込みとの両方に含まれる。これらの制約
を取除くことがとくに望まれる。

どくに高品質を得るために、米１：ｉｌ　＄５　、、’
ｌ第４．３７８．９８５号に記載のような再堆積法すな
わら「ハイブリッド法」を使用することもまた既知ぐあ
る。このｅＪ　ｉｔｓ法においては、外＋１ｑウラッド
部【、１ス一ト層の追加で形成される。この方法には、
軸方向と半径方向との堆積の間に、おける上記の同期化
に問題がある。

したがって、光導波路技術において、製品および性能の
進歩が一定して行われている一方で、微妙かつ複謂な相
互関係がそれ以後の改良を阻害している。上記のほかに
、信号隼送の性質は屈折率分布の形状により実質的に影
響を受ける。帯域幅電位が大きいとの理由（・広く使用
されている単一モード伝送に対してｔよ、ｔＺａ比を正
確に！ｉｌｌ　ｍｌする必要があり、インターフェース
は予想可使な「準ステップ形」特性を与えるべきである
。同時スート堆積が用いられるＶＡＤ法は本来上記の特
性を与えることができず、したがって遮断波長の大きな
変動と分散特性の劣化とがありうる。またファイバ内の
水Ｍ基含有吊を制御するために、スリーブ作業における
水１ｇイオン混入は大きなｔＺａ比の使用を必要とする
。したがって製造法は高価となり、その結ｒＪＪｌｌら
れたファイバの性質は十分とはいえないものとなる。

発明の構成 以上に説明したスート材料の用梢によりプリフォーム用
スーｉ−を形成する方法において、コア部に、純粋シリ
カのクラッド部より人ぎな屈折率をもたせることが可能
である。しかしながら本発明では、クラッド部の屈折率
を純粋シリカのコア部の屈折率より小さくするため、ク
ラッド部を焼結中フッ化する。具体的には、スート材料
の堆積により円柱状コアとクラッドとからなるプリフォ
ーム用スートを形成する方法に１１３いて、円柱状シリ
カコアをクラッドスートｔ４石のＩｆｆ’　Ｍ前に焼結
し、コアより小さい屈折率を有するフッ化ケイ酸含浸シ
リカクラッドを形成するためにフッ素含有雰囲気でシリ
カクラッドの焼結を行う。

本発明によれば、シリカのコア部は速度の速い発生角度
の大きい技術により堆積され、次に乾燥され焼結される
。シリカのクラッド部は所定厚さまで１（［積されるが
、同化またはガラス化はフッ化剤の存在のもとぐ行われ
、フッ化剤はクラッド部内にのみ拡散して屈折率を所定
の吊だけ低下させる。この方法により、１．５５ミクロ
ン波長で０゜２６Ｂ／ｋｍという低い伝送旧失のフッ化
ケイ酸ファイバが製造された。

実施例の詳細な説明 本発明の出発点となるプリフォームの製造方法について
、以下に説明する。

第１図に示すように、本発明による装置の大部分の作業
部品は大きな囲いの堆積室１０内に装着される。第１の
泡立器１２は、シリカ化合物（この場合Ｓｉ　Ｃ２０＞
のようイヌ精製前駆物質を含有するが、この泡立て器１
２は掌１０の中でも外でもよい。シリカガラス前駆気相
は、搬送ガス、とくに酸素または他の適当な他の物質を
加圧下で第１の泡立器１２内に送り込むことにより第１
の泡立器１２から噴出される。またこの場合具体的には
ゲルマニウム化合物ＧｅＣΩ４である精製前駆ドープ物
質（添加物質）を含有する第２の泡立て器１４が含まれ
る。

ドープ前駆物質蒸気もまた０２搬送体により第２の泡立
器１４から噴出される。０２搬送体管中の弁１５は、必
要なときはこれを操作することにより第２の泡立器１４
を遮断可能である。気相流れ内の成分を形成する同伴ガ
ラスは、混合され、この実施例では、堆積領域に対しほ
ぼ固定位置に保持された第１のバーナ１６へ既知のよう
に送られて解離される。第１のバーナ１６は層流のスー
ト材料の流れ１７を発生し、スート材料の流れ１７は水
平回転軸に対し６５°の傾斜角で上方に向けられる。レ
ーリ゛１８からの細い光線ビームは鏡１９から光検出器
２０に偏向される。鏡１９の光線は後に述べるように、
堆積材料の幾何中心軸と交差する角度をなしている。し
かしながら、スート材料の流れ１７は、幾何中心に向け
られてなく、後に詳述するように垂直方向および水平方
向ともに幾何中心からずれている。光線ビームは付属機
器から邪魔されないように水平または垂直方向に対しで
ある角度で中心軸と交差するように配置可能で、図では
わかりやずくするために垂直位置から傾斜したところだ
けを示している。スート材料の流れ１７内の化学成分は
４　ｎ　ｆｔ／ｓｅｃの流速７・あり、−万能のガスは
約２５　ｆｔ／　ｓｅｃの流速である。ターゲット領域
の真上にある排気１コ２２は、ファン２５に通じる排気
径路内のバタフライ弁２４により予設定されて、約３０
０　ｆｔ／　ｗｉｎのガス流速でガスおよび衝突しなか
った粒子とを回収する。第１のバーナ１６に隣接する端
部バーナ２６は、堆積が開始される前に堆積点の温度を
所定高さにするのを補助する。弁２８は第１のバーナ１
６の使用を制御するために開閉可能である。

堆積室１０内には、ＭＱ、軸に沿って千１ノック３６上
に比較的長さの短かいシリカ種棒３４が中心に設けられ
る。チャック３６と種棒３４とは、直線横移動機構４０
状設けられた回転駆動機３８により、コア位置に対し１
０回回転弁の所定速度で回転される。コア堆積モードに
おい゛Ｃ光検出器２０から信号を受ける位置制御器４２
は、横移〃ノ機構４０を一方向に所定速度で移動可能で
ある。

位置υ１００５４２をバイパスすることにより、横移動
機構４０を任意の所定横移！！７Ｉ長さにわたり所定速
度で往復運動を行わせることが可能である。コア堆積モ
ードにＪ３いて、種棒３４は最初短い距離にわたって往
復運動をさせられ、その後位置制御を受けながら一方向
に移動される。横移動機構４０はまた、クラッド部の堆
積のためにこの場合約４Ｑｃｍというほぼ全長を往復運
動が可能である。

・堆積室１０内で、基準軸に沿って種棒３４から離して
、クラッド部の堆積のために別個に、第２のバ、−す５
０が使用される。弁５２を開けると、この場合純粋シリ
カである粒子形成化合物が、０２搬送ガスにより第１の
泡立器１２から第２のバーナに５０に送られる。水平基
準軸に直角に向けられる第２のスート材料流５５が後に
発生される。

光導波路母材のためのコア部すなわち出発ロンドの形成
は、はと／ｖど従来のＶＡＤ技術から出発している。ま
ず堆積至１０が清浄化され、種棒３４がチャック３６に
装着され、回転軸上に中心が合わされる。第１のバーナ
１６は、位置１１１ｔＩｌの間、堆積材料の先端を決定
するシー＋１ビームとの関係で位置決めされる。次に第
１のバーナ１６が点火され、排気速度が維持され、条件
が安定してから駆動８１３８により種棒３４が約２０回
転／分で回転され、コア粒子を含有する第１のスート材
料流１７の径路内に前進される。スート材ＦＩ１１７は
種棒３４の先端およびその付近に大きな入射角をなして
衝突し、種棒３４は約４５ｃｍ／ｈｒの速度で前後に振
動させられる。種棒３４の自由端上で約２ＣＩの長さに
球根状出発先端６０が成長する。十分な物質が堆積され
ると、この球根状先端６０はコア部６２の成長のための
適当な基盤すなわちアンカーを形成する。なお、スート
のコア部は特にスートコア部ということもある。

スートコア部６２の軸方向成長は、位置制御器４２が最
初に一定引出し速度１２ｃｍ／ｈｒを与えることで開始
される。最初のスート材料の流れ１７は球根状スタート
先）ｆｉ１６０の端部に噴射され、コア部６２の最初の
部分を形成する。スート材料の流れの化学成分は４０　
ｆｔ／　ｓｅｃの流速を、他のガスは２５　ｒｔ／　ｓ
ｅａの流速を有してスート材料流１７の流軸は層流であ
り、レイノルズ数は約１０００であって堆積速瘍は約０
．１４ｏｒ／ｗｉｎである。

上向きの高流速にはある程度の過剰噴射を伴なうが、コ
ア部６２をバイパスするガスは高温ガスの上昇自然対流
傾向に助けられて排出口２２から排出される。コア部６
２の堆積が開始されると、１２　ｃｍ／　ｈｒの引出し
速度はコア部６２の成長率よりやや早いが、球根状出発
先端６０上の成長は均衡している。次に位置制御器４２
はサーボモードに切換えられ、レーザビームはコア部６
２の自由端部の幾何中心と交差する。物質が堆積される
ときコア部６２の自由端部を一定位置に保持するように
コア部６２を引出すことにより、位置２ｉ１１　ＩＩＩ
器４２は光検出器２０からの信号に応答する。直径が約
２．５ｃｏ＋の母材を形成するために、これにより６な
いし８　ａｍ／　ｈｒの非定常引出し速度が形成される
。

コア部６２は成長を１Ｉａｔ、、２０ｃｍ（通常は２０
〜３Ｑｃａ＋の範囲）を超える全長となるまで横移動機
構４０によりコア部６２は引出される。この不連続作業
は、粒子とガスとを相互混合をなすことなく、またＴ程
を同期化することなく行わねるので、よりよい全体＆ｌ
Ｉ御が可能となる。

所定長さのコア部６２が形成されると、第１のバーナ１
６は消火され、第２のバーナ５０が点火され安定化され
る。次に横移動１［４０は、第２のバーナ５０に対向さ
せながらコア部６２を全長にわたり往復運動させるよう
に作動される。コア部６２は回転駆動装置３８により２
０回回転弁の速度で回転され、第２のバーナ５０はコア
部６２の回転軸から約１７．５ｃｍのほぼ一定距離に保
持される。次に横移動機構４０を約２５０　ｃｍ／　ｈ
’ｒの速度で移動することにより、コア部６２　Ｇ、を
第２のクラッドスート材料の流れ５５に対し相対的に水
平軸に沿って前後に移動される。純粋シリカスート粒子
の堆積は、第１の泡立器１２からの搬送ガス同伴気相の
炎加水分解により得られる約２．５ｇｒ／ｓｉｎの平均
速度で行われる。約５ｕ厚さの薄い接触層がコア部６２
−１：にＭｉ積されるまで、最初の１５分の作業時間の
間ガス／１％！２素流速を徐々に増大させることにより
、コア部６２の表面における堆積温度は標準作業レベル
まで徐々に上昇される。これにより４喰が低（できるの
て゛スートコア部６２からのゲルマニウムの除去は回避
されるが、温度が低くても最初に堆積されたクラッド粒
子は、コアスートの表面に強固に結合する。コア部６２
の直径が正確に一定に保持されない限り表面は長手方向
に波を打つが、クラッドはまたこのコア部６２の表面の
変化にも完全に一致する。このようにコア部６２と、完
全に形成された外側タラッド部６４との間の境界層は、
はぼ一定の特性ときわめて低い湿分含有堡とを有するき
わめて薄い遷移層の性質を有するが、この因子は、最終
先導波路の屈折率分布と水Ｍ基イオン含量とに対してか
なり重要である。

クラッド部６５の１（ｔ、　ＦＡは、約１０．５ｃａ＋
の最終直径が１９られて、この実施例で、クラッド厚さ
く１）のコア半径（ａ　’）に対する比が２＝１となる
まで継続される。このスート母材は、３５ｃｍ良さで約
５５０ｏｒの質ωを有し、内部に不３！！統＆ｉは存在
しない。クラッド部が追加されるとき、表面速度は増加
するが、その増加速度は半径の増加とともに減少する。

密度をほぼ一定に維持するように、一般に表面速度に対
応して時間と共にバーナ温度が増加される。

第２図に示す製造工程によると、スート母材はまず１１
５０℃の親水性（ここでは塩素）雰囲気で乾燥され、次
に１４５０℃の塩素雰囲気でＭ径約３．８０Ｉｌの透明
ガラスロッド母材に焼結される。

次にガラスロッド母材は２０００℃のほぼ無水の炉内雰
囲気で、直径約９ｍａの出発ロンドに線引きされる。こ
れらのガラス質ロッドは乾燥され焼結された製品の直径
の１／１０以−ヒである。出発ロンドは全長駒１５０ｃ
ｍの使用可能ロンドを形成するが、これは通常４０−５
０ｃｍ良ざに分割される。ロンドは、屈折率分布、クラ
ッド対コア直径比およびガラス品質についで検査さ゛れ
る。適当な特性を有するこれらの個々のロンドの端部に
ハンドルが装着され、これらの外部が清浄にされる。

ｔ／ａ比が約２以上の場合、母材は酸素炎の中で往復運
動および回転運動が与えられて火炎研磨されて、さらに
クラッド部を設けるための清Ｑ　ｉ？ｉｉ／＋：提供さ
れる。ｔ／Ｆ比が約１の場合は乾燥エツチングで清浄に
される。

第２のクラッド工程において、最初のガラス質母材ロン
ドは、再び第２のバーナ５０の正面で回転されながら往
復運動がなされて、線引きロンド上に１１ｃａ＋厚さの
別のクラッド部が形成される。

適当な直径に成形されると、再堆積されたＯラドは次に
前と同様に乾燥され焼結されて直径約５゜５ｃｎ＋の最
終ファイバ母材が形成される。たいていの製造者は自分
自身の光導波路を線引きすることを好むので、このよう
な母材はそれ自身商業製品である。光導波路を形成する
ために、ｆｆｌ材ロブロンド常のように、１３００ｎｉ
波長の作業用に最終ファイバ直径１２５μｍに線引きさ
れる。シリカ−ゲルマニウムコアとシリカクラッドとを
有するこれらの光導波路ファイバは、ｔ／ａ比が約１３
、伝送損失が１　、０（ｌ　Ｂ／ｋｌ１未満（代表例で
は０゜４ｄ　Ｂ／ｋｌ）　、Ｊ３よび１２８５−１３３
００１の範囲の波長において分散が３．５ｐｓ／ｎ１−
１ｖ未満である単一モードノアイバである。

８１速かつ大きな入射角のスート材料の流れを用いて、
高成長率と、均一スート堆積と、および制御直径とを得
るには、複数の複雑な因子を考慮しなければならない。

さて第３図および第４図を参照すると、理想的なコア部
６２は、その端部がやや凸型で、はぼ一定の直径りを有
することが好ましい。コア部６２の前方端面の幾何学中
心は、コア部６２の成長を測定するのに使用されるレー
ザビームのターゲット点である。これは対称点であり、
本質的には対称点を追跡すべきではあるが、本発明によ
るコア堆積ではその代りに、化学成分流れの中心は第３
図かられかるように基準軸に沿って幾何中心から外れ、
第４図からもわかるように水平方向にもずれている。ス
ート材料の流れ１７からの過剰噴射は図ではよくわから
ないが、ターゲット領域およびそれを過ぎた後の流動パ
ターンが重要である。

直接衝突領域を過ぎた後のスートの上向き径路に沿って
、流れが排出口２２の方向に吸引される前に、流れはあ
る距離だけコア部２６の凸９ｉ：而に沿って流動する。

この流れはまた、はじめに面突領域においていくらか拡
散される。堆積は、スート材料の流れに隣接するこの弧
に沿って、直接衝突領域より温度が低いさらに下流側で
行われる。

スート材料の流れ１７の中心は、コア部６２０前方端縁
而および幾何中心から、基準・軸上で距離ｄだけ内方に
離れた点にある。このことは、第３図および第４図から
れかるように、スート材料の流れの真の中心は基準軸の
下方にあることを慧味する。スート材料の流れ１７の噴
出源と、幾何中心を通るスート材料の流れへのＩ直線と
の間隔は４．８７５“　（１２，４ＣＩ）である。基準
軸上に沿って、コア部面上の幾何中心と、スート材料の
流れ１７の中心線の基準軸との交点との間の距離ｄが１
／８”　　（０，３１３Ｃ１１）のとぎ最適成長率が得
られることがわかった。スート材料の流れ１７の中心が
同じ角度を保持して幾何中心に向けられると、形状はほ
とんど類似していても成長率は黙に等しい。もし角度を
同一に保持したまま距離ｄが大き過ぎると、コア部は軟
らかい外側稍を有し、割れを発生すると共に屈折率分布
を悪くする。

コア部６２の自由端部形状は、第３図のように、スート
材料の流れ中心と回転軸に平行な線との間の最適夾角、
この場合６５°に対してはやや凸型となる。もし角度が
最適値より小さいと、先端の形状は点線で示すように凹
型となり成長率は急激に低下する。もし角度が最適値よ
り大きいと、コア部６２の端縁は一点鎖線で示すように
平坦になり、直径と成長率とは実質的に低下する。

またとくに第４図かられかるように、コア部６２の密度
分布および屈折率分布は、コア部６２の幾何中心に対す
るスート材料流１７の中心の水平方向ずれ（【）により
さらにａ、１ｌｔｌされる。この実施例と条件とに対し
て、距離（１）はＱ、５ｃｍ＋以下が良＜０．３５ｃｍ
（０，１３８”、）が最適のようである。第５図でわか
るように、【が最適のときは、屈折率分布はコア部の端
縁できり立つ側部を有し、コア部断面にわたりほぼ一定
の値を有する。もしｔの値−０であると、屈折率の値は
コア部中心から両側へ低下しく一点鎖線）、一方ちしく
が最適値より大きいと（点線）、屈折率分布はコア部端
縁付近で高い値を示す。−位が実質的に大きいときは、
いずれの条件も許容できない。

スート材料の流れ間隔と、化学成分および池のガスに対
するガス流れとが上記の条件にあって、引出し速度にサ
ーボ１ｌｌＩＯを使用した場合、本方法は堆ｔａ速度約
０．１４Ｏｒ／ｓｉｎでほぼ一定の成長率が得られる。

レイノルズ数は約１０００であるが、いずれの場合も実
質的に８０より大で、スート流内の流動は層流である。

このような、コア部とクラッド部との間にスート／スー
ト境界層を有するように本体が形成されるように、高品
質のコア部と出発ロッドとが同時に形成される。この製
造法は、実質的に高いコストをかけて高品質のシリカ基
体チューブまたはスリーブチューブを使用しなければな
らない従来技術に対し、実質的に経済的な有利性を有す
る。本発明による製造法およびこれにより得られる導波
路はまた、得られた導波路の光特性に関し実質的な利益
を与える。

第６図に承り屈折率分布は、１ぐれた光学特性であるこ
とを理解する助けになる。コア部の凸い屈折率とクラッ
ド部の低い屈折率とは比較値であって、ゼロ調整してな
い。鋸刃状の軌跡は２０ミクロン刻みの読みにお番プる
計器の不安定性によるものである。、高レベルと低レベ
ルとの間の遷移線の性質は単一モードファイバ特性に必
要な「準ステップ形Ｊ分布を得るために決定的なもので
、この型の製造法では無限勾配（すなわら垂直）を得る
ことは本来不可能である。しかしながら第６因かられか
るように、遷移線の勾配は急で、底部および頂部のいず
れにもほとんど乱れはみられない。

堆積法からでき上がるコア内には多少寸法変化があるの
で、遷移線の勾配は正確には垂直ではない。

コア堆積の間、屈折率分布をυＩ′ａするためには温度
Ｉ制御が重要である。温度が分布に与える影響を第７図
に示す。もし温度がＲ適温度より低いときは、分布（点
線カーブ）は垂直線に対し大ぎな角度をなす側部勾配を
有し、ピーク屈折率はコア部の中心付近のみである。も
し温度が所定レベル以上であるときは、ｉ間コア部の屈
折率は落込んでいるが、外側コア部は大きな屈折率を有
し、側部勾配は適度に垂直である。しかしながら、この
温度依存性の結果から、コア部を通じて一定症析率のと
きに必要とされる温度より低い温度を用いることにより
、グレーデッド形屈折率ファイバを得ることが可能であ
る。この変更態様ではさらに、コア部の自由端に対する
スート材料の流れの相対位置ヤスート材料の流れの化学
成分もまた堆積中具なるであろう。したがって代表例で
ｔよ、スート材料流はコア部中心により近くに衝突し、
ゲルマニウム準も代表例では多いであろう。

コア堆積に使用されるバーナ１６を、ガス流れの相対位
置とともに第８図に示ず。スート材料流１７は中心開孔
７０から噴出し、開孔７０のまわりでオリフィス７２の
内側リングが酸素流れの内側遮蔽体を形成する。可燃性
ガスと酸素とのｌζめのオリフィス７４の中間リングは
わずかに収斂する円形火炎を形成する。最後に外側を遮
蔽する酸素は外側リングのオリフィス７６から噴出する
。

この配置はスート材料の流れをほぼ一定直径に雑持し、
これが解離に必要なフレームを形成する。

第９図かられかるように、最初のクラッド堆積温度が高
い場合、クラッド部とコア部の境界層における急勾配と
の間の遷移部分の底部レベル部分はく点線のように）一
層なだらかになる。製造時間を多少犠牲にしても、標準
温度より低い温度でクラッド部の境界層が堆積するので
なければ、ゲルマニウム添加物（ドーパント）は除去さ
れてコアが収縮するであろうと考えられる。

以上に説明した製造法の１つの利点は、完全なスート／
スート母材が製造され焼結され、先導波路に直接に線引
きされることである。このために、コア部は約１ＣＩの
直径にのみ形成されるように、スート材料の流れはコア
部に近接して９初する。

その後クラッドが約１４ＣＩまで堆積されて所定のｔ／
ａ比となし、この複合コア／クラッド構造は次に乾燥さ
れ、焼結されると、これは直径約７ｃｍとなり、これか
ら直接光導波路寸法まで線引きが可能である。

ざらに、この製造法の種々の段階において、多数の代替
態様が使用可能であることがわかるであろう。コアスー
ト材料の流れと、コア部の回転軸との間の角度を一定に
保持したまま、基準軸を水平軸に対して傾斜させて、ス
ート材料の流れを垂直に近い位置、または完全な垂直位
置に向けることも可能で、排出口は必要ならば形状を替
えて、コア部のまわりに間隙を設けて、過剰噴射を吸引
する機能を形成させる。ガラス化されたロンドは、乾燥
ガスエツチング、高出力レーザビーム研磨、あるいは火
炎研磨を含む種々の方法で清浄にされる。

さて、第１０図に示すように、本発明による製造法にお
いでは、純粋シリカコアおよび低屈折率クラッド部を用
いることにより、低損失（０，２ｄＢ／ｋＩ１１＞の先
導波路が製作される。第１段階で、第２図に関し説明し
た例と同様に純粋シリカのスートコア部が堆積される。

この母材は次に、乾燥され、焼結され、その上に所定厚
さまで、同様にシリカスートからなるクラッド部が堆積
される。

このスート層は次に、親水性雰囲気内で１１５０℃で乾
燥される。したがって、同化またはガラス化と同時にス
ートに所定のフッ素成分を浸透させるために、言い換え
るとフッ化ケイ酸含浸クラッドを形成するために、フッ
素化雰囲気（ＳＦｅを用いて）でゾーン焼結が行われる
。それに続いてシリカスートの他の層が添加され、その
後乾燥され、焼結されて所定の全クラッド肉厚が得られ
る。

なおフッ素化雰囲気での焼結の例としては、１４５０℃
の温度範囲でヘリウムと六フッ化硫黄の雰囲気がある。

乾燥と焼結とは密閏された炉内で行われ、この炉内に制
御された速度でガス流が噴出され、母材はｉ、ｌＪ御さ
れた温度に保持される。乾燥のために炉は、２０分以上
かけて１０００−１１５０℃の範囲まで、３５　Ｑ　ｓ
ｃｃｍの塩素流、７　Ｑ　Ｑ　Ｑ　ｓｃｃｍのヘリウム
流、およびｌ　４　Ｑ　５ｃｃｎ＋の酸素流で加熱され
、次に３０分間同じ状態に保持される。このあと同じ流
れ状態を維持しながら母材は引出され−るが、引出しは
１０分以内に１：？なわれる。

焼結工程は、塩素の９２燥流を５０　ｓｅｃｍと少なく
し、ヘリウム流は７０００３ＣＣ１１で一定にし、六ｊ
ｎ化ＩＩｉ！を黄流１３５　ＳＣ（ｍとして行われ、温
度を１０００℃から１４５０℃に上昇する４０分間の加
熱工程で開始される。次に母材は１４５０℃で１８０分
間で焼結され、このとき流れを一定に維持して母材を０
．２ｃａ＋／１ｎの速度で高温領域を通過させる。その
後に流れを中断し、母材は３０分間で１４５０℃からｉ
　ｏｏｏ℃へ６即される。

【図面の簡単な説明】

第１図は光導波路母材を製造するための本発明に関係す
る装置の簡略斜視図とブロック線図との組合せ図、 第２図は本発明に関係する光導波路製造方法における工
程の７０ツク線図、 第３図は衝突角と、衝突角により堆積物質がどのように
変化するかを示す、第１図の装置におけるスート材料流
とコア部の）３部との側面図、第４図は衝突領域をさら
に詳細に示す、スート流とコア部端部との側面図、 第５図は衝突位置の軸からのずれ〈【）に対する屈折率
分布の変化を示す線図、 第６図は本発明に関係する先導波路から読取られた真の
屈折率の分布図、 第７図はコア部堆積における温度（Ｔ）の制御が屈折率
分布に与える影響を示す線図、第８図はコア部堆積に使
用されるバーナとスート材料流の形状とを示す拡大側面
図、 第９図はクラッド温度を変えたとぎの屈折率分布の変化
を示す線図、および 第１０図は本発明による先導波路の′Ａ造方法の工程ブ
ロック線図である。 １０・・・堆積至　１６・・・コアスートバーナ１７・
・・コアスート材料流　１８・・・レーザ２０・・・光
検出器　２２・・・排出口２８・・・回転駆動装置　３
４・・・銅部材（種棒）４０・・・横移ｉ１１機構　４
２・・・位置ｉ、ＩＩ　１１１器５０・・・クラッドス
ートバーナ ５５・・・クラッドスート材料の流れ ６０・・・球根状スタート部分 ６１・・・クラッド部　６２・・・コア部第２ｒＸＪ 第３図 第４　図 第１ｏ図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）スート材料の堆積により円柱状コアとクラッドと
   からなるプリフォーム用スートを形成する方法において
   、 円柱状のシリカコアをクラッドスート材料の堆積前に焼
   結し、コアより小さい屈折率を有するフッ化ケイ酸含浸
   シリカクラッドを形成するためにフッ素含有雰囲気でシ
   リカクラッドの焼結を行う方法。
2. （２）フッ素含有雰囲気は１４５０℃の温度範囲でヘリ
   ウムと六フッ化硫黄の雰囲気を有し；およびクラッドは
   ゾーン焼結される；特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
3. （３）シリカ粒状流れを、回転する焼結コアの半径方向
   に向け、流れとコアとの間に相対軸方向運動を与えなが
   らスートクラッドを所定厚さの層となるまで堆積させる
   こと； このように形成された本体を親水性雰囲気内で乾燥する
   こ； シリカと反応する浸透性ガスを含む雰囲気内で乾燥ずみ
   本体を焼結してその屈折率を低下してガラス質母体を形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
4. （４）コア構造は純粋ＳｉＯ＿２からなり、クラッド構
   造はフッ素を含有するＳｉＯ＿２からなる、特許請求の
   範囲第１項の方法。
5. （５）所定の密度のシリカスートコアを形成すること； スートコアを焼結してガラス状コア本体を形成すること
   ； ガラス状コア本体のまわりにシリカスートクラッドを堆
   積すること；および 複合本体をフッ素含有雰囲気内でゾーン焼結して圧密し
   ガラス状にすること； の工程からなる、シリカコアとフッ化ケイ酸クラッドの
   プリフォーム用スートを形成する特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。
6. （６）所定の屈折率のシリカコアロッドを製造すること
   ； コアロッドの外部上に所定のクラッド厚さになるまでシ
   リカスートを堆積してシリカクラッドを形成すること； シリカクラッドをバッチ製造方法で高温で乾燥すること
   ；および 母材を制御された速度で高温領域を通過させ、同時に多
   孔性スートに浸透して屈折率を低下させるフッ素成分を
   導入することにより、乾燥した母材を焼結温度で圧密す
   ること； の工程からなる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
7. （７）乾燥工程は１１５０℃の湿度で３０分以上の時間
   行われ； 焼結工程は１４５０℃の範囲の温度で約３時間行われ； および フッ素化剤は六つ化硫黄である；特許請求の範囲第６項
   の方法。