JP5111771B2 - オーバークラッド管による光ファイバプリフォーム - Google Patents

Description

本発明は光ファイバプリフォームに関し、特に多重オーバークラッド管により製造されたプリフォームに関わる。

データ、および情報伝送のための光ファイバは、一般にガラスファイバプリフォームの一端を縦型のファイバ線引き炉の入り口の中に下ろし、それが炉中の加熱ゾーンを下がっていくに従いプリフォームを加熱することによって作られる。プリフォームの加熱端に軟らかいガラスの滴が形成し、その軟らかいガラス滴から光ファイバが線引きされる。プリフォームはいわゆるロッド・イン・チューブ法（Ｒod-Ｉn-Ｔube：ＲＩＴ）により作られてもよい。

ＲＩＴプリフォームの場合、固体のガラスロッドが円筒状のガラスオーバークラッド管の内側の軸方向に保持されている。前記ロッドはコア材料だけで構成されてもよく、あるいはロッドの周りにクラッド材の外層を有してもよい。こうして、オーバークラッド管はロッドと管を組み合わせたものから線引きされたファイバの外側クラッドとして機能する。これから先、一般的にロッドがクラッド材の外層を有しているとしても、ガラスロッドを単に「コア」ロッドと称する。

線引き中、管はそれが軟化してロッドの周りに縮径（collapse）するまで加熱され、管のガラスがロッドの外側ガラス層と強固に固着する。次いで、強固に固着したロッドと管から比較的厚い外側クラッド層を有する光ファイバが線引きされる。この線引きプロセスは、しばしば「線引き中オーバークラッド（Overclad during draw)」、あるいは単に「ＯＤＤ」と称される。また、「多重構成管の縮径と、それによる同じ炉を使った光ファイバの線引き（Collapsing a Multitube Assembly and Subsequent Optical Fiber Drawing in the Same Furnace）」と題する米国特許第６，４６０，３７８号（２００２年１０月８日）、および「ロッドインチューブ光ファイバプリフォーム、およびその製法（Rod in Tube Optical Fiber Preform and Method）」と題する本出願人の米国特許出願第１０／３０９，８５２号（２００２年１２月４日出願）を参照のこと。上記‘３７８特許、および ‘８５２出願のすべての関連部分が引例として加えられる。

‘３７８特許で開示される一実施例によれば、コアロッドが第１のオーバークラッド管の内側に置かれ、第２のオーバークラッド管が第１のオーバークラッド管の上に配される。コアロッドと２つのオーバークラッド管はロッドの一端で管の部分的な縮径を生じて、単一の多重オーバークラッドプリフォームを形成するような条件で加熱される。その後、プリフォームの一端を縦型の線引き炉に挿入するようにセットされる。それから、管がさらに縮径し、コアロッドと強固に固着するよう、所望のクラッド対コア質量比のＯＤＤファイバが炉中で線引きされる。

一般に、使用に適するコアロッドの長さは商業ベースで入手可能な切断していないオーバークラッド管の長さよりもかなり短いので、コアロッドの上に捨てガラススペーサロッド（sacrificial glass spacer rod）を積み重ねてオーバークラッド管の長さに適合する内側コア「全」長を得るのが通常の方法である。しかしながら、コアロッド材すべてが光ファイバコアに線引きされた後、プリフォームの残りの部分は無駄になる。したがって、この方法は低コスト化と製造プロセスの強化に適していない。

また、連続した長いコアロッドを形成するために、数多くのコアロッドの断片を軸方向に一直線に端と端を溶接することもよく知られている。米国特許第４，１９５，９８０号（１９８０年４月１日）、および同第４，４０７，６６７号（１９８３年１０月４日）を参照のこと。しかしながら、これはコストのかかる余計な製造工程であり、溶接部周辺領域のファイバ品質に悪い影響を及ぼす、つまり溶接の熱源によって水酸基（ＯＨ）濃度の高い部分が作られる。また、分散管理（dispersion managed：ＤＭ）光ファイバを製造するためのプリフォームを開示している米国特許第６，４３４，９７５号（２００２年８月２０日）も参照のこと。それによれば、異なる光学的特性を有するセグメントが隣り合うように数多くのコアロッドセグメントをクラッドガラス管の中に選択的に挿入することによりプリフォームが構成されている。
米国特許第６，４６０，３７８号 米国特許出願第１０/３０９，８５２号 米国特許第４，１９５，９８０号 米国特許第４，４０７，６６７号 米国特許第６，４３４，９７５号

長さ、直径ともにより大きなサイズのプリフォームを使うことはコストメリットを生む。上記のように、コアロッドの有効長がプリフォームの使用可能長を決定する。しかし、コア材料の長い、例えば長さ２ｍ以上のロッドを製造することは、泡の形成、あるいは規定限界を越える光学特性の偏りなどの欠陥により困難である。通常、１本の長いコアロッドの欠陥部分を切り取った後にはかなり短い部分だけが残る。

オーバークラッド管を寄せ集めた長尺のプリフォームを用意するには、十分な界面ガラス特性が満たされなければならない。コアロッドの外周と第１のオーバークラッド管の内周の間の界面が特に重要であって、厳しい材料特性が求められる。例えば、水酸基（ＯＨ）イオンあるいは「水」の濃度は、いわゆるゼロあるいは低水分ピーク（１３８３ｎｍ）光ファイバを通る信号の減衰に大きく影響する。このことは、第１のオーバークラッド管は高価な高純度ガラスで形成されることが要求され、もしプリフォームに単一のオーバークラッド管が使われるならばそのようなガラスが大量に必要であるということである。界面で不純物として作用し、線引きされたファイバでの光信号の減衰の原因となる可能性のある他の要素、あるいはイオンには、これに限定されるものではないが、塩素（Ｃｌ）、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、およびＺｎが含まれる。

本発明によれば、光ファイバプリフォームを組み立てる方法は、外側オーバークラッド管を供給する工程を含み、外側オーバークラッド管は、軸と、当該管の下部末端に形成された開口と、ある壁厚（Ｗ２）と、プリフォームから線引きされたファイバコアの領域に存在するときには減衰の原因となる１または複数のドーパントまたは化学物質を含む不純物の濃度とを有する。高い純度の複数の内側オーバークラッド管セクションを外側オーバークラッド管の内部で端から端まで支持し、軸と開放下端と壁厚（Ｗ１）とを有する内側オーバークラッド管を形成する。
内側オーバークラッド管の壁厚よりも実質的に厚く外側オーバークラッド管の壁厚を形成し、これにより、線引きされたファイバについて所望のクラッド対コア比を達成し、外側オーバークラッド管の不純物の高い濃度に起因するファイバ内の信号減衰に実質的に影響を及ぼすことがない。内側オーバークラッド管内に軸方向に１またはそれ以上のコアロッドセグメントを挿入し、最下端のコアロッドセグメントと内側オーバークラッド管のセクションより下の外側オーバークラッド管の下部末端における開口内でガラスプラグを固定し、これにより、コアロッドセグメントが内側オーバークラッド管の底端から落ちるのを阻止し、外側オーバークラッド管内に内側オーバークラッド管のセクションが支持される。

本発明の別の側面によれば、多重オーバークラッド光ファイバプリフォームは、外側オーバークラッド管を含み、外側オーバークラッド管は、軸と、当該管の下部末端に形成された開口と、壁厚（Ｗ２）と、プリフォームから線引きされたファイバコアの領域に存在するときには減衰の原因となる１または複数のドーパントまたは化学物質を含む不純物の濃度とを有する。
外側オーバークラッド管よりも高い純度の複数の内側オーバークラッド管セクションを外側オーバークラッド管の内部で端から端まで支持し、軸と開放下端と壁厚とを有する内側オーバークラッド管を形成する。外側オーバークラッド管の壁厚は、内側オーバークラッド管の壁厚よりも実質的に厚く、これにより、線引きされたファイバについての所望のクラッド対コア比を達成し、ファイバ内の信号減衰が、外側オーバークラッド管の不純物の高い濃度に起因して実質的に影響を受けることがない。
内側オーバークラッド管内に軸方向に１またはそれ以上のコアロッドセグメントを挿入し、最下端のコアロッドセグメントと内側オーバークラッド管のセクションより下の外側オーバークラッド管の下部末端における開口内でガラスプラグを固定し、これにより、コアロッドセグメントが内側オーバークラッド管の底端から落ちるのを阻止し、外側オーバークラッド管内に内側オーバークラッド管のセクションを支持する。

本発明のよりよい理解のために、添付の図、および添付の請求の範囲とにより以下に説明する。なお、これらの図面中の構成要素は必ずしも寸法通りではない。

図１は本発明による光ファイバプリフォーム１０を示す。図２は、図１のプリフォーム１０の下部の拡大断面である。基本的に、プリフォーム１０は第１のガラスオーバークラッド管２０の内側に軸方向に端から端まで積み重ねられた数多くの円筒状コアロッドセグメント１８を含む。ロッドセグメント１８は公知の修正化学気相堆積（Ｍodified Ｃhemical Ｄapor Ｖeposition：ＭＣＶＤ）法、あるいは、これに限定されるものではないが、気相軸付け（Ｖapor Ａxial Ｄeposition：ＶＡＤ）法、外側気相堆積（Ｏutside Ｖapor Ｄeposition：ＯＶＤ）法などの同等の製法により作られた１本の長いクラッドを付与されたコアロッドから新たに作られてもよい。代替として、それぞれのロッドセグメント１８はクラッドを付与されないファイバコア材料だけからなってもよい。好ましくはセグメント１８の軸端面は、例えばダイヤモンドソーを用いて平らにカットされる。

第１のオーバークラッド管２０は、第２のオーバークラッド管２１の内側軸方向に配される。第２のオーバークラッド管２１は、市販のシリカガラス円筒の形で得てもよい。図示するように、管２１の末端あるいは下端１６の周囲は好ましくは半径方向内側に向いた、例えば約２４度の傾斜Ｔ（図２）で円錐形に形成される。中空の円筒状のハンドル２３（図１）が管２１の頂部に形成され、短いガラススペーサ２５がハンドル２３の軸方向の穴２７の底に据えられる。図６および図７に拡大して示されるスペーサ２５は、第１のオーバークラッド管２０の上端２９に蓋をするように構成され配されて、管の内側のコアロッドセグメント１８の上方への動きを阻止する。好ましくは、スペーサ２５は、例えばハンドルの穴２７の底部に形成された環状の突起あるいは半径方向の段３１によって管のハンドル２３の穴２７の中に更に入っていくことが阻止される位置まで、第２のオーバークラッド管２１の下端から軸方向に挿入される。従って、スペーサ２５は第１のオーバークラッド管２０がハンドルの穴２７の中に入っていくことを止める役割もする。

第２のオーバークラッド管２１を形成するガラスは、第１のオーバークラッド管２０に含まれる不純物の濃度よりも高い濃度の同じ所与の不純物を含んでいてもよく、組み立てられたプリフォーム１０から線引きされたファイバを通る信号の減衰が著しく増加することもないことが見出されている。例えば、周辺環境はコアロッドの外周と第１のオーバークラッド管の内周の間の界面に約２ｐｐｍのＯＨを導入する。このＯＨ濃度は、コアロッドに残存するＯＨ、および一般的なレーリー散乱損失と合わせ、波長１３８３ｎｍで、線引きされたファイバのｋｍあたり約０．２８ｄＢの減衰を示す。第１のオーバークラッド管のガラスとして、例えば約０．２ｐｐｍの低ＯＨ濃度の高純度ガラスを使うと、ＯＨにより減衰が約０．００２ｄＢ／ｋｍ増加する。しかし、第２のオーバークラッド管が５．０ｐｐｍと高いＯＨ濃度のガラスで形成されたとしても、わずかに約０．０００１５ｄＢ／ｋｍのファイバ減衰が第２のオーバークラッド管に含まれるＯＨによると見られている。

したがって、第１のオーバークラッド管２０は高品質のガラスで、しかしコストを最小にするためにかなり薄い管壁（例えば、４乃至６ｍｍ）で形成されることが好ましい。第２のオーバークラッド管２１は、線引きされたファイバの所望のクラッド対コア質量比を達成するために基本的により厚い管壁（約２８ｍｍ）であってよく、また第１のオーバークラッド管２０のガラスよりもかなり安いガラスで形成されてもよい。

図３の上半分は、図２に示す長軸Ａの周りに９０度回転させたときのプリフォーム１０の下部を示す。図３に示すように、ファイバプリフォーム１０全体の下端１６は、線引き工程の最初に縦型線引き炉１４の口１２に挿入するために安定した機械的な構成となるように配置される。

傾斜角Ｔは、図４に示す下向きの首の傾き１３に近い形をしていて、それはファイバ線引き炉１４の加熱ゾーン１５で端部が軟化し、柔らかいガラス滴１７を形成するときのプリフォーム１０の下端を想定している。傾斜角Ｔを適切に選択すると、ファイバ線引きでプリフォーム１０の有効な軸の長さを最大にすることが出来、またプリフォームからファイバ線引きの開始を容易にするための滴１７のサイズを最小に出来る。

開示された実施例において、円筒状の栓（プラグ）２２は、図１乃至図３に示されるように第２のガラスオーバークラッド管２１の開放末端の内側に保持される。栓２２は、例えば市販の天然のあるいは合成の溶融シリカ、あるいは同等の材料で形成される。開口２４、２６（図２）はドリルで開けられるか、あるいは管の下端で、かつ管軸Ａに垂直な軸Ｏに沿って、直径の反対側に位置する管２１の円錐形状の壁を通して形成される。栓２２は、開口２４、２６のひとつを通して挿入され、栓の横穴３０を通って管壁の開口２６、２４の反対側の開口と結合するピン２８によって管２１に固定される。ピン２８は、例えば市販の合成溶融シリカ、あるいは同等の材料によって形成される。

プリフォーム１０を組み立てるために、スペーサ２５が第２のオーバークラッド管２１の下端、あるいは末端を通して軸方向に挿入され、次いでコアロッドセグメント１８を含む第１のオーバークラッド管２０、それから栓２２が挿入される。好ましい組立工程において、スペーサ２５、コアロッドセグメント１８、および栓２２は最初に細長い管状のホルダの軸方向に入れられ、プラスチックの球、あるいはスペーサが（ａ）セグメントの向かい合う軸端面の間、（ｂ）スペーサ２５と再上端のロッドセグメントの間、および（ｃ）栓２２と最下端のロッドセグメントの間に配置される。この処置によって、管状のホルダの前後の開放軸端の間に、例えばＨＦ酸を流し、続いて脱イオン化した水で洗い流すことによりスペーサ２５、コアロッドセグメント１８、および栓２２がきれいに洗浄される。プラスチックスペーサはガラス部品２５、１８、２２の間でクッションとして機能し、洗浄工程中の部品の擦り傷を防止する。

洗浄が完了すると、スペーサ２５がホルダの前端から取り外されて第２のオーバークラッド管２１の開口端に挿入される。第１のオーバークラッド管２０がホルダと一直線に並べられ、プラスチックスペーサが外れるようにしながら、あるいはセグメント１８が連続して第１のオーバークラッド管２０の中に軸方向に端から端まで挿入されるように他の方法で取り除きながら、例えばホルダの後端から挿入された押し棒によってコアロッドセグメント１８が連続的に管２０の中に押し込まれる。

すべてのコアロッドセグメント１８が第１のオーバークラッド管２０に挿入されると、管２０の最も近い、あるいは頂端がスペーサ２５に突き当たりスペーサをハンドル穴２７の中の突起に押し付けるまで、管２０が第２のオーバークラッド管２１の軸方向に挿入される。次いで、栓穴３０の両端が傾斜した管壁の開口２４、２６と合うようにして栓２２が管２１の末端につけられ、ピン２８が栓穴と壁の開口を通して挿入されて管２１の末端に栓を固定する。好ましくは、ロッドセグメント１８と第１のオーバークラッド管２０は、例えば、管２０の内周と挿入されたロッドセグメント１８の外周の間に約１ｍｍ±０．５ｍｍの半径方向間隙Ｇ１がある寸法とする。状況によってはより大きな間隙であってもよい。

組立てられた光ファイバプリフォーム１０が炉１４に入れる前のセットアップで図３に示すように垂直に向けられるとき、最下端にあるロッドセグメント１８は管２０の開放底端３２（図２）から落ちないように栓２２によって止められる。図４に示すように、線引き炉の口１２を通過し、炉の加熱ゾーン１５を通って下降すると、プリフォーム１０の下端がガラスが軟化する温度（通常、少なくとも２１００℃）に加熱され、図３の栓２２とピン２８が溶けて互いに融合する。最下端のコアロッドセグメント１８と第１のオーバークラッド管２０の一部もまた栓２２の上方で軟化する。それからオーバークラッド管２１は管２０の上に縮径し、管２０は軟化したロッドセグメントの上に縮径して滴１７を生ずる。縮径段階は、例えば、従来型のＲＩＴプロセスを実行するときに一般的に採用されるような方法によってプリフォームの上端でロッドセグメント１８と第１のオーバークラッド管２０の間の間隙Ｇ１を部分的に約−２６インチＨｇの真空にすることで補助してもよい。また好ましくは第１と第２の管２０、２１の間の別の半径方向の間隙Ｇ２も、例えば、スペーサ２５に形成された溝、あるいは通路によって真空にされる。図６、および７を参照のこと。滴１７が生成されると、従来通りの方法で炉１４の中で連続的に光ファイバが線引きされる。

本発明によれば、プリフォーム１０はかなり容易に、かつ線引き前にプリフォームの部材を互いに接合するために別途加熱する工程を必要とせずに構成される。そのような事前の工程を省略することにより、製造コストが大幅に低減され、プリフォーム１０から得られる収量が増大する。さらに、いろいろなプリフォームサイズ、およびファイバの種類（例えば、シングル、あるいはマルチモード）が本発明によって実現できる。

組み立てられたら、プリフォーム１０は炉中に配置され、第１と第２のオーバークラッド管２０、２１がコアロッドセグメント１８の周りに縮径するまで加熱されるだけでもよい。それから、プリフォームは後ほどファイバ製造線引き炉で使うために炉から取り出してもよい。

外径Ｄ３が９０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲のプリフォーム１０の実施例の一般的な寸法、傾斜角、およびＯＨ濃度が図２と関連付けて以下の表Ｉ〜ＩＩＩに示されている。

表Ｉ
Ｄ１（ロッドセグメント１８のＯ．Ｄ．） ２１mm乃至３２mm
Ｄ２（第１のオーバークラッド管２０のＯ．Ｄ．） ３２mm乃至５４mm
Ｄ３（第２のオーバークラッド管２１のＯ．Ｄ．） ９０mm乃至１５０mm
Ｗ１（管２０の壁厚） ５mm乃至１０．５mm
Ｗ２（管２１の壁厚） ２８．５mm乃至４７．５mm
Ｇ１（間隙） １±０．５mm（通常）
Ｇ２（間隙） １±０．５mm（通常）
Ｓ１（栓２２の露出端の軸長） ５mm乃至１０mm
Ｓ２（栓２２の軸長） （傾斜部の軸長＋Ｓ１）
Ｐ１（ピン２８の直径） ９．７５mm乃至１５．７５mm
Ｐ２（ピン穴３０の底と管２０の端部との間の軸方向スペース） １５mm乃至２０mm

表ＩＩ
傾斜角
Ｔ ２４乃至２７度（約）

表ＩＩＩ
第１の管２０のＯＨ濃度 ≦０．３ｐｐｍ
第２の管２１のＯＨ濃度 ≧１．０ｐｐｍ

図５は本発明による光ファイバプリフォームを組み立て、線引きのためにプリフォームをセットする方法の工程を示す。

工程５０において、スペーサ２５は第２のオーバークラッド管２１の端部を通って挿入され、突起３１に隣接した停止位置に配置される。工程５１において、第１のオーバークラッド管２０が第２のオーバークラッド管２１に挿入され、コアロッドセグメント１８が連続して管２０の開口端の中に送り込まれる。工程５２において、栓２２が挿入され、第２のオーバークラッド管２１の末端にピン２８で固定され、こうして第１のオーバークラッド管２０の先端をスペーサ２５に押し付け、第１のオーバークラッド管２０の末端３２からロッドセグメントが落下することを防止する。工程５４において、組み立てられたプリフォーム１０の下端が炉、例えば図３および４の線引き炉１４の内部に挿入される。

プリフォーム１０の下端１６が炉の加熱ゾーンの中に下降していき、工程５６において、栓２２が第２のオーバークラッド管２１の周囲部分と融け合うまで加熱される。工程５８において、管２０、２１が軟化した最下端のコアロッドセグメント１８の周りに縮径し、その結果、所望の特性を有する光ファイバの線引きを開始するための滴１７（図４）を形成する。

前記のように、ロッドセグメント１８と第１のオーバークラッド管２０の間の半径方向間隙Ｇ１に通じる部分的な真空はスペーサ２５を通って第２のオーバークラッド管２１と第１のオーバークラッド管２０の間の間隙Ｇ２にも通じている。このことがプリフォーム１０が炉の中で加熱されたときに管２０の上への管２１の縮径を容易にする。間隙Ｇ１と同様に、間隙Ｇ２の寸法は好ましくは約１±０．５ｍｍである。

コアロッドセグメント１８と関連するオーバークラッド管２０、２１は一緒にかつ同じ割合で線引き中に炉の加熱ゾーンを通過して下降していくことが重要であるので、オーバークラッド管に対するロッドセグメント１８の垂直上方向への動き、あるいは滑りの可能性を阻止するための方策を講ずることが望ましい。コアロッドセグメント１８の上端と接しているスペーサ２５のような第１のオーバークラッド管２０の頂点での阻止策は、線引き中のオーバークラッド管に対してすべてのセグメント１８の位置を固定するように機能する。開示される実施例において、セグメント１８はオーバークラッド管２０、２１に対して上下いずれの方向へも動きを抑制され、組み立てられたプリフォーム１０のすべての要素が一定の割合で炉１４の加熱ゾーン１５を通過することが達成される。

多数積み重ねられたコアロッドセグメントと、少なくとも２つの異なる物理特性を持つ連続したオーバークラッド管からなる光ファイバプリフォームが、ここに開示される。コアロッドセグメントは１本の長いコアロッドから作られてもよく、その場合、セグメントは最も内側の管の内部で隣り合うセグメントの端面が互いに同一面にしっかりと積み重ねられ、積み重ねられたセグメントの有効長がオーバークラッド管そのものの長さに近くなるように、例えばダイヤモンドソーを使って切断される。本発明によって光ファイバプリフォームを形成するために３本、あるいは４本のオーバークラッド管が使われてもよい。第１のオーバークラッド管２０はそれ自身が第２のオーバークラッド管２１の内側に軸方向に保持された多数の管の切断片の形であってもよい。

例えば、９０ｍｍのＯＤを有するプリフォームが壁厚が約５ｍｍで、コアロッドと管の界面の品質をコントロールするために水酸基（ＯＨ）不純物濃度が約０．３ｐｐｍよりも多くない薄い第１のオーバークラッド管からなってもよい。品質に影響することなく、より安いファイバのクラッド材を得るために、壁厚が約２８ｍｍで水酸基不純物濃度が１．０ｐｐｍ、あるいはそれ以上である第２のオーバークラッド管が使われてもよい。

コアロッドセグメント１８は第１のオーバークラッド管２０の全長いっぱいに充填するために切断してもよい。隣接するセグメントを同一面でしっかりと接合することは線引き工程にマイナスの影響を与えることはない（例えば、ファイバの断線はない）が、しかしラインスピードとファイバのクラッド径の変化という形で明確に識別可能な“形跡”を生じる。確認された接合部は、よく知られた技術と手順により線引きの後処理で除去できる。セグメントをあらかじめ溶接しないので、水酸基濃度が高まることはない。

要約すると、多重オーバークラッド管を使用するとコアロッドセグメントと第１のオーバークラッド管との間の界面を形成するために高品質のガラス（つまり、不純物の濃度が低い）を使うことが出来、外側のオーバークラッド管に厳しい品質を求める必要がない。こうしてより長いプリフォームとより大きなプリフォーム直径が実現でき、したがって高いファイバ品質を確保しながら工程の効率を改善でき、製造コストを低減できる。

これまで述べたことは本発明の好ましい実施例を示しているが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく種々の改良、および変更が行われ得るものであることが当業者には理解されるであろう。例えば、本発明は前記米国特許６，４６０，３７８の多重管構成に、あるいはここに開示された実施例の栓２２に類似する栓を組み込んでいない他の構成に適用が可能である。したがって、本発明は以下に添付する請求の範囲内にあるすべての改良、および変更を含むものである。

本発明による光ファイバプリフォームの正面断面図である。 図１のプリフォーム下部の詳細断面図である。 縦型線引き炉に挿入する前に、図２に示す軸の周りに９０度回転したプリフォームの下部を示す図である。 図３の炉の加熱ゾーンに下ろされた後のプリフォーム下部の断面図であって、ファイバ線引きのための軟らかい滴の形成を示す図である。 本発明によるプリフォームの組み立て、およびプリフォームから光ファイバを線引きする段階を示す機能ブロック図である。 プリフォームの一部を形成するスペーサの拡大正面図である。 図６のスペーサの上面図である。

符号の説明

１０ 光ファイバプリフォーム
１２ 線引き炉の口
１４ 縦型ファイバ線引き炉
１６ 第２のオーバークラッド管の下端
１７ ガラス滴
１８ コアロッドセグメント
２０ 第１のオーバークラッド管
２１ 第２のオーバークラッド管
２２ 栓
２３ 中空の円筒状ハンドル
２４、２６ 開口
２５ ガラススペーサ
２７ 穴
２８ ピン
２９ 第１のオーバークラッド管の上端
３１ 突起
３２ 第１のオーバークラッド管の末端

Claims (10)

1. 多重オーバークラッドガラス管（２０、２１）を有する光ファイバプリフォーム（１０）を組み立てる方法であって、
   外側オーバークラッドガラス管（２１）を供給する工程を含み、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）は、軸と、前記ガラス管（２１）の下部末端（１６）に形成された開口と、壁厚（Ｗ２）と、前記プリフォーム（１０）から線引きされたファイバコアの領域に存在するときには信号減衰の原因となる１または複数のドーパントまたは化学物質を含む所与の不純物の濃度とを有し、さらに、
   複数の内側オーバークラッドガラス管セクションを、前記外側オーバークラッドガラス管の内部で端から端まで軸方向に支持する工程を含み、これにより、軸と開放底端（３２）と壁厚（Ｗ１）とを有する内側オーバークラッドガラス管（２０）を形成し、前記外側オーバークラッドガラス管の前記所与の不純物の濃度は前記内側オーバークラッドガラス管の不純物の濃度よりも高いものであり、前記方法はさらに、
   前記内側オーバークラッドガラス管（２０）の壁厚（Ｗ１）よりも実質的に厚い前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の壁厚（Ｗ２）を形成する工程を含み、これにより、線引きされたファイバについて所望のクラッド対コア比を達成し、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の不純物の高い濃度に起因するファイバ内の信号減衰に実質的に影響を及ぼすことがなく、さらに、
   前記内側オーバークラッドガラス管（２０）内に軸方向に１またはそれ以上のコアロッドセグメント（１８）を挿入する工程と、
   最下端のコアロッドセグメント（１８；図２）と前記内側オーバークラッドガラス管のセクション（２０；図２）より下の前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の下部末端（１６）における前記開口内でガラスプラグ（２２）を固定する工程を含み、これにより、前記コアロッドセグメント（１８）が前記内側オーバークラッドガラス管（２０）の開放底端（３２）から落ちるのを阻止し、前記プリフォーム（１０）が炉内に降下する際に、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）内に前記内側オーバークラッドガラス管（２０）のセクションが支持される、方法。
2. 前記プラグ（２２）を、前記外側オーバークラッドガラス管の前記下部末端（１６）においてガラスピン（２８）で前記外側オーバークラッドガラス管（２１）に固定する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記内側オーバークラッドガラス管（２０）が５ｍｍ乃至１０．５ｍｍの壁厚（Ｗ１）を有するように前記内側オーバークラッドガラス管のセクションを形成し、２８．５ｍｍ以上の壁厚（Ｗ２）を有するように前記外側オーバークラッドガラス管（２１）を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ９０ｍｍ乃至１５０ｍｍの外側直径（Ｄ３）と２８．５ｍｍ乃至４７．５ｍｍの壁厚（Ｗ２）とを有するように前記外側オーバークラッドガラス管を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 組み立てられた前記プリフォーム（１０）を炉の中に配置する工程と、
   前記内側（２０）および前記外側（２１）オーバークラッドガラス管が前記コアロッドセグメント（１８）の周囲に縮径するまで、前記炉の中で前記プリフォーム（１０）を加熱する工程と、
   ファイバ製造炉中で後に使用するために前記炉から前記プリフォーム（１０）を取り除く工程と、を特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 請求項１に記載の方法に従って、多重オーバークラッドガラス管（２０、２１）を有する光ファイバプリフォーム（１０）を組み立てる工程と、
   線引き炉（図３および４；１４）に入れるために前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の末端（１６）を位置合わせする工程と、
   前記内側オーバークラッドガラス管（２０）と前記コアロッドセグメント（１８）とを含む前記外側オーバークラッドガラス管（２１）を前記線引き炉（１４）の中に下降させる工程と、
   前記内側および前記外側オーバークラッドガラス管（２０、２１）が前記線引き炉の中の加熱ゾーン（１５）を通過するときに、前記内側および前記外側オーバークラッドガラス管を前記コアロッドセグメント（１８）の周囲に縮径させて滴（１７）を形成する工程と、
   前記滴（１７）から光ファイバを線引きする工程と、を特徴とする光ファイバを線引する方法。
7. 多重オーバークラッド光ファイバプリフォーム（１０）であって、
   外側オーバークラッドガラス管（２１）を含み、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）は、軸と、前記ガラス管（２１）の下部末端（１６）に形成された開口と、壁厚（Ｗ２）と、前記プリフォーム（１０）から線引きされたファイバコアの領域に存在するときには信号減衰の原因となる１または複数のドーパントまたは化学物質を含む所与の不純物の濃度とを有し、さらに、
   複数の内側オーバークラッドガラス管セクションを含み、前記セクションが、前記外側オーバークラッドガラス管の内部で端から端まで軸方向に支持され、これにより、軸と開放底端（３２）と壁厚（Ｗ１）とを有する内側オーバークラッドガラス管（２０）を形成し、前記外側オーバークラッドガラス管の前記所与の不純物の濃度は前記内側オーバークラッドガラス管の不純物の濃度よりも高いものであり、
   前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の壁厚（Ｗ２）は、前記内側オーバークラッドガラス管（２０）の壁厚（Ｗ１）よりも実質的に厚く、これにより、線引きされたファイバについての所望のクラッド対コア比を達成し、ファイバ内の信号減衰が、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の不純物の高い濃度によっては実質的に影響を受けることがなく、前記プリフォームはさらに、
   前記内側オーバークラッドガラス管（２０）内に軸方向に挿入された１またはそれ以上のコアロッドセグメント（１８）と、
   最下端のコアロッドセグメント（１８）と前記内側オーバークラッドガラス管のセクション（２０；図２）より下の前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の下部末端（１６）における前記開口内で固定されるガラスプラグ（２２）とを含み、前記ガラスプラグ（２２）は、前記コアロッドセグメント（１８）が前記内側オーバークラッドガラス管（２０）の開放底端（３２）から落ちるのを阻止し、前記プリフォーム（１０）が炉内に降下する際に、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）内に前記内側オーバークラッドガラス管（２０）のセクションを支持する、プリフォーム。
8. 前記プラグ（２２）を前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の前記下部末端（１６）に固定するような大きさと構成とを有するガラスピン（２８）を特徴とする、請求項７に記載のプリフォーム。
9. 前記内側オーバークラッドガラス管（２０）の壁厚（Ｗ１）が５ｍｍ乃至１０．５ｍｍであり、前記外側オーバークラッドガラス管（２１）の壁厚（Ｗ２）が２８．５ｍｍ以上である、請求項７に記載のプリフォーム。
10. 前記外側オーバークラッドガラス管（２１）は、９０ｍｍ乃至１５０ｍｍの外側直径（Ｄ３）と２８．５ｍｍ乃至４７．５ｍｍの壁厚（Ｗ２）とを有する、請求項７に記載のプリフォーム。

Images