(57)【要約】      （修正有）【課題】プリフォームの形状および寸法公差に対する高い要求のない、プリフォームの線引きによる、壁の厚いキャピラリのコスト面で有利な製造方法の提供。【解決手段】キャピラリ孔を、加熱域で線引き温度Ｔｄｒａｗと表面張力との影響に基づく収縮プロセスにかけて、それにより、キャピラリストランドの直径比ｄｒｅｌ（ただし、ｄｒｅｌ＝ｄＯＤ／ｄＩＤ）を、プリフォームの直径比Ｄｒｅｌ（ただし、Ｄｒｅｌ＝ＤＯＤ／ＤＩＤ）より少なくとも５倍大きい値に調整し、ここで、プリフォームとして、内部孔を囲むプリフォームコアと、プリフォームコアを囲むプリフォームクラッドとを有するマルチモード光ファイバプリフォームまたはシングルモード光ファイバプリフォームを使用し、このプリフォームから、キャピラリ孔を囲むキャピラリコアと、キャピラリコアを囲むキャピラリクラッドとを有するキャピラリストランドを線引きし、切断してキャピラリ管を得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径ＤＯＤと、内径ＤＩＤと、直径比Ｄｒｅｌ（ただし、Ｄｒｅｌ＝ＤＯＤ／ＤＩＤ）とを有する管型プリフォームを、線引き温度Ｔｄｒａｗに加熱した加熱域で帯域ごとに軟化させ、前記軟化領域から、線引き速度ｖｄｒａｗで、外径ｄＯＤと、内径ｄＩＤと、直径比ｄｒｅｌ（ただし、ｄｒｅｌ＝ｄＯＤ／ｄＩＤ）とを有するキャピラリストランド（１；４１）を連続的に引き抜き、前記キャピラリストランドからキャピラリ管（１；４１）を切断する方法工程を含む、ガラス製のキャピラリ管（１；４１）を製造する方法において、キャピラリ孔（２；４２）を、前記加熱域で、線引き温度Ｔｄｒａｗと表面張力との影響に基づく収縮プロセスにかけて、それにより、前記キャピラリストランド（１；４１）の直径比ｄｒｅｌを、前記プリフォームの直径比Ｄｒｅｌより少なくとも５倍大きい値に調整し、ここで、プリフォームとして、内部孔を囲むプリフォームコアと、前記プリフォームコアを囲むプリフォームクラッドとを有するマルチモード光ファイバプリフォームまたはシングルモード光ファイバプリフォームを使用し、前記プリフォームから、前記キャピラリ孔（２；４２）を囲むキャピラリコア（３；４３）と、前記キャピラリコア（３；４３）を囲むキャピラリクラッド（４；４４）とを有するキャピラリストランド（１；４１）を線引きすることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記収縮プロセスをもたらす線引き温度Ｔｄｒａｗを反復プロセスにおいて求め、前記反復プロセスが、以下の方法工程：
（ａ）  前記加熱域を温度Ｔ１に加熱する工程、ここで、Ｔ１＜Ｔｄｒａｗが成り立つ、
（ｂ）  温度Ｔ１に加熱した前記加熱域により、キャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｃ）  前記キャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、前記直径が前記キャピラリ孔の所望内径よりも大きいことを保証する工程、
（ｄ）  前記加熱域の温度をＴ１から線引き温度Ｔ２に上昇させ、前記線引き温度Ｔ２に加熱した前記加熱域により、さらなるキャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｅ）  前記さらなるキャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、前記直径が、前記所望内径前後の許容可能な変動範囲内にあるかどうかを確認する工程、
（ｆ）  前記キャピラリ孔の前記直径が前記所望内径前後の変動範囲内にある場合、Ｔ２＝Ｔｄｒａｗが成り立ち；前記キャピラリ孔の前記直径が、前記許容可能な変動範囲を含む前記所望内径よりも大きい場合、Ｔ２＜Ｔｄｒａｗが成り立ち、前記反復プロセスを既定値Ｔ１＝Ｔ２で方法工程（ｄ）において続行し；前記キャピラリ孔の前記直径が、前記変動範囲を含む前記所望内径よりも小さい場合、Ｔ２＞Ｔｄｒａｗが成り立ち、前記反復プロセスを方法工程（ａ）において続行する、工程
を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法工程（ｃ）および（ｅ）で、前記キャピラリストランド（１；４１）の線引きまたは前記さらなるキャピラリストランドの線引きの間に前記キャピラリ孔（２；４２）の直径を求めることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記線引き速度ｖｄｒａｗを５〜１００ｍ／分の範囲で調整することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記キャピラリストランド（１；４１）を９００〜２００，０００の範囲にある延伸比で引き抜くことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記プリフォームおよび前記キャピラリストランド（１；４１）について、
ＤＯＤ＞１５ｍｍ
ＤＩＤ＞１ｍｍ
Ｄｒｅｌ＜３０
ｄＯＤ＞１００μｍ
ｄＩＤ＜１μｍ
ｄｒｅｌ＞１００
が成り立つことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記キャピラリストランド（１；４１）について、
１００μｍ＜ｄＯＤ＜５００μｍ、
０．１μｍ＜ｄＩＤ＜１μｍ、および
１００＜ｄｒｅｌ＜５０００
が成り立つことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記プリフォームについて、
１５ｍｍ＜ＤＯＤ＜４５ｍｍ、
１，０００μｍ＜ＤＩＤ＜５，０００μｍ、および
３＜Ｄｒｅｌ＜３０
が成り立つことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記プリフォームおよび前記キャピラリストランド（１；４１）について、
２，０００＜ＤＩＤ／ｄＩＤ＜５０，０００
ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌ＞１０、好ましくは＞２０、殊に＞５０、および
ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌ＜３００
が成り立つことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱域が、円形の加熱内部空間を有する管型炉内に形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記キャピラリコア（３；４３）が横断面積ＣＳＡＫＫを有し、前記キャピラリクラッド（４；４４）が横断面積ＣＳＡＫＭを有し、ここで、前記プリフォームコアが横断面積ＣＳＡＶＫを有し、前記プリフォームクラッドが横断面積ＣＳＡＶＭを有するプリフォームが使用され、ここで、クラッドおよびコアの前記各横断面積比について、ＣＳＡＫＭ／ＣＳＡＫＫ＝ＣＳＡＶＭ／ＣＳＡＶＫが成り立つことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法により得られ、ここで
１００μｍ＜ｄＯＤ＜５００μｍ、
０．１μｍ＜ｄＩＤ＜１μｍ、および
１００＜ｄｒｅｌ＜５０００、ただし、ｄｒｅｌ＝ｄＯＤ／ｄＩＤ
が成り立つ、外径ｄＯＤおよび内径ｄＩＤを有するガラス製のキャピラリ管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外径ＤＯＤと、内径ＤＩＤと、直径比Ｄｒｅｌ（ただし、Ｄｒｅｌ＝ＤＯＤ／ＤＩＤ）とを有する管型プリフォームを、線引き温度Ｔｄｒａｗに加熱した加熱域で帯域ごとに軟化させ、この軟化領域から、線引き速度ｖｄｒａｗで、外径ｄＯＤと、内径ｄＩＤと、直径比ｄｒｅｌ（ただし、ｄｒｅｌ＝ｄＯＤ／ｄＩＤ）とを有するキャピラリストランドを連続的に引き抜き、このキャピラリストランドからキャピラリ管を切断する方法工程を含む、ガラス製のキャピラリ管を製造する方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、外径ｄＯＤと内径ｄＩＤとを有するガラス製のキャピラリ管に関する。
【０００３】
このようなキャピラリ管は、内径が例えば５μｍ未満と小さい点で優れている。
【０００４】
背景技術
キャピラリ管の製造は、例えば、キャピラリストランドを、ガラス溶融物から線引きすることにより、または寸法公差（Ｍａｓｓｈａｌｔｉｇｋｅｉｔ）に対する要求が比較的高い場合には、管型の半製品、例えばガラスプリフォームもしくは同軸配置されたガラス部材から線引きする（延伸する）ことにより行われる。ここで、「キャピラリストランド」および「キャピラリファイバ」という用語は、同義語として使用される。「キャピラリファイバ」の「キャピラリストランド」から、キャピラリ管またはキャピラリファイバも切断される。
【０００５】
この線引き法の利点は、長さの大きいキャピラリストランドが得られ、このキャピラリストランドから多数のキャピラリ管を切断できることである。幾つかの適用について、例えばキャピラリ管の寸法安定性および機械的強度が重要視される場合、特に壁の厚いキャピラリ管が有利である。
【０００６】
特に壁の厚いキャピラリ管の製造は、欧州特許出願公開第２５９８７７号明細書に準拠して、様々な直径を有する複数のガラス管を互いに内部に配置することにより行われ、ここで、ガラス管の個々の内径および外径は、互いに適合している。ガラス管の同軸集合物が加熱され、個々の管が延伸しながら互いに溶融される。この方法では、ガラス管の正確な作製および保持について、管の互いに均質な溶融および均一なキャピラリ孔を達成するのに高い費用が必要とされる。
【０００７】
基本的に、略して「直径比」とも称される外径に対する内径の比は、キャピラリが線引きされる半製品においてすでに調節されている。すなわち、キャピラリストランドは、これが線引きされる互いに内部に差し込まれた管のプリフォームまたは同軸集合物と同じ直径比を示す。これらの場合、「比例線引き（Ｖｅｒｈａｅｌｔｎｉｓｚｕｇ）」とも呼ばれる。
【０００８】
半製品よりも直径比が大きなキャピラリを作製するために、独国特許発明第１９８５６８９２号明細書には、線引きプロセス（Ｚｉｅｈｐｒｏｚｅｓｓ）においてキャピラリ孔内で、外側にかかっている圧力に対して負圧を生じさせて保持することが提案されている。このようにして、石英ガラス中空円筒の延伸により、直径比が、開始時の中空円筒よりも、実施例においては１．１８５倍、別の実施例においては１．３４４倍大きな管状ストランドが作製される。
【０００９】
国際公開第２０１４／１４１１６８号から、ガラス中の空洞が、高エネルギーの粒子、例えば光子またはイオンの照射により収縮することが知られている。
【００１０】
特開平０８１５７２２７には、カー効果を示す媒体により充填することを目的とする、非常に小さな内径を有するキャピラリ管を製造する方法が記載されている。このキャピラリ管は、プリフォームを延伸することにより得られる。この低融点の鉛ガラスまたはリン酸塩ガラス製のプリフォームは溶融物から押出成形される。
【００１１】
欧州特許出願公開第１８８４８０８号明細書から、自己誘導的な損傷の問題を自己収束により克服する光学ガラスファイバの設計が知られている。このファイバ設計の屈折率は、ガラスファイバの内側のコアにおいて非常に不均一である。一実施形態において、ガラスファイバは、意図的かつ急勾配なコアトレンチを用いて構成されている。さらに、このガラスファイバの公称コア領域は、非常に大きな面積を有する。これら双方の特性を組み合わせることで、大部分の光出力シースが、光強度が最も高いコアリングにおける光出力が減少したコアリングに制限される。光強度が高いと局所的な屈折率が上昇するため、コアリングは、大部分の光が誘導され、光エネルギーがコアの中心に侵入することをさらに防止する擬似的コアとしての役割を果たす。
【００１２】
特開平０４３４２４３０には、内径が０．５〜６．０μｍであり、外径が内径の６００〜２０００倍である石英ガラス製のキャピラリ管の製造が記載されている。ここで、棒型ガラスプリフォームには、片方の端部からみて、中央の縦穴（Ｌａｅｎｇｓｌｏｃｈ）が設けられており、この縦穴は、外側クラッド面から出発する横穴（Ｑｕｅｒｌｏｃｈ）と接続している。延伸の際に、横穴を介して空気が縦穴に導入される。
【００１３】
特開平０３８７３３には、均一な内径および外径を有する石英ガラス製のキャピラリの製造が記載されている。ここで、開始時の石英ガラス管は、一定の外径を有するキャピラリに延伸され、巻管に巻き付けられ、ここで、垂直応力が計量セルにより測定される。その際に計算されるキャピラリの内径は、キャピラリの加熱温度または線引き速度を制御するために使用される。
【００１４】
技術的課題
キャピラリ孔が小さいほど、半製品における寸法公差に対する要求が高くなる。例えば２μｍという小さな孔内径を有するキャピラリ管において、殊に例えば１００超という高い直径比を同時に目指す場合、半製品の寸法公差に対する要求は、すでに非常に高く、ここで、このようなキャピラリ管は、以下で「壁の厚い」と称される。例えば１μｍ未満というさらにより小さな内部孔を有する壁の厚いキャピラリ管を製造する場合、特にキャピラリ孔の品質および寸法公差に対する要求が高く、公知の方法および補助策には限界がある。
【００１５】
よって、本発明は、プリフォームの形状および寸法公差に対する高い要求のない、プリフォームの線引きによる壁の厚いキャピラリのコスト面で有利な製造を可能にする方法を記載するという課題に基づく。
【００１６】
さらに、本発明は、キャピラリ孔の品質が高い点で優れている壁の厚いキャピラリを提供するという課題に基づく。
【００１７】
発明の概要
本方法に関して、本発明によると、冒頭に挙げた種類の方法から出発するこの課題は、キャピラリ孔を、加熱域で線引き温度Ｔｄｒａｗと表面張力との影響に基づく収縮プロセスにかけて、それにより、キャピラリストランドの直径比ｄｒｅｌを、プリフォームの直径比Ｄｒｅｌより少なくとも５倍大きい値に調整し、ここで、プリフォームとして、内部孔を囲むプリフォームコアと、プリフォームコアを囲むプリフォームクラッドとを有するマルチモード光ファイバプリフォームまたはシングルモード光ファイバプリフォームを使用し、このプリフォームから、キャピラリ孔を囲むキャピラリコアと、キャピラリコアを囲むキャピラリクラッドとを有するキャピラリストランドを線引きすることにより解決される。
【００１８】
公知の線引き法において、キャピラリ孔の形状の調整は、実質的に、プリフォーム側の所定値と、線引きプロセスにおけるキャピラリ孔の内部および外部の圧力の選択とに基づく。それとは反対に、本発明による方法において、キャピラリの内径および直径比の調整は、実質的に、プリフォームと、キャピラリ孔の内部および外部の圧力とに依存してはおらず、主に、線引きプロセスにおける最も高い温度の帯域にあるキャピラリ孔に対する表面張力の作用に基づく。というのも、キャピラリ孔は、線引きプロセスにおける表面張力の作用下で収縮するからであり、ここで、表面張力の影響により生じる収縮度は、キャピラリ孔の領域におけるガラスの粘度に依存する。この粘度が低いほど、かつ表面張力がその収縮作用を低粘度のガラスに対してより長く発現可能であるほど、この作用は、どの大きさおよび形状のキャピラリ孔が加熱域で調整されるかについて、より決定的となる。
【００１９】
表面張力は公知の線引き法においても必ず作用するが、この表面張力によりもたらされる収縮の度合いは、制限されており、かつ別の作用機構、例えば圧力または線引き応力が重なっており、これらの作用機構は、公知の線引き法においてキャピラリ孔の形状の調整に対して主に決定的であるが、表面張力は公知の線引き法においてキャピラリ孔の形状の調整に対して決定的ではない。
【００２０】
加熱域における粘度は、殊に線引き温度（これは比較的高い）と線引き速度（これは比較的低い）との複合的な関わりにより調整される。当業者であれば、慎重なアプローチで線引き温度を上昇させることおよび／または線引き速度を減少させることにより、線引きプロセスにおいて表面張力の作用に基づく収縮の度合いを増加させることができる。
【００２１】
ファイバ線引きプロセスにおいて、キャピラリ孔の内径を主に表面張力の作用により純粋な比例線引きよりも大幅に縮小することで、直径比ｄｒｅｌが増加する。本発明の文脈において、表面張力がキャピラリ孔の形状の調整に対して主に決定的となる加熱域の領域における粘度の尺度としては、キャピラリストランドの直径比ｄｒｅｌが、プリフォームの直径比Ｄｒｅｌより少なくとも５倍大きい値に調整可能であることと考えられる。というのも、プリフォームおよびキャピラリの直径比のこの著しい差異は、特別な別の措置を用いずに、主に表面張力の作用なしでは、ほぼ達成不可能であるからである。キャピラリ孔の内径の調整に対する表面張力の作用は、比ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌが大きいほど決定的になり、この比は、少なくとも１０、好適には少なくとも２０、特に好ましくは少なくとも５０であることが有利である。
【００２２】
本発明において、キャピラリ孔の形状は、主に表面張力の作用により調整され、そのため、通常はキャピラリ孔の形状の調整に決定的であると考えられるその他のパラメーター、例えば、キャピラリ孔の内部および外部の圧力の圧力差およびプリフォーム側の形状の所定値の意義は、あまり重要ではなくなる。殊にそれにより、プリフォームの寸法公差に対する要求が比較的少なくなり、そのため、より小さなキャピラリ孔を有する壁の厚いキャピラリ管についても、製造方法をコスト面で有利に構成することができる。プリフォームからの線引きによるキャピラリ管の製造により、同じキャピラリ径を大量にコスト面で有利に作製することが可能になる。
【００２３】
キャピラリ管がその半径について不均質な屈折率のプロファイルを有する場合、この方法を特に有利に使用することができる。というのも、屈折率のプロファイルが半径について不均質であることにより、線引きプロセスにおいて、同じく粘度のプロファイルが半径について不均質になり、これにより所定のキャピラリ孔の直径の調整が難しくなることがあるからである。この難点は、本発明による方法を使用することにより最小限に抑えることが可能である。よって、本発明によると、プリフォームとして、内部孔を囲むプリフォームコアと、プリフォームコアを囲むプリフォームクラッドとを有するマルチモード光ファイバプリフォームまたはシングルモード光ファイバプリフォームを使用し、このプリフォームから、キャピラリ孔を囲むキャピラリコアと、キャピラリコアを囲むキャピラリクラッドとを有するキャピラリストランドを線引きすることが意図されている。
【００２４】
キャピラリストランドから、光を誘導するためのマルチモードファイバまたはシングルモードファイバとして設計されたキャピラリが製造される。
【００２５】
本方法の好ましい構成において、キャピラリコアは横断面積ＣＳＡＫＫを成し、キャピラリクラッドは横断面積ＣＳＡＫＭを成し、ここで、プリフォームコアが横断面積ＣＳＡＶＫを有し、プリフォームクラッドが横断面積ＣＳＡＶＭを有するプリフォームが使用され、ここで、クラッドおよびコアの各横断面積比について、ＣＳＡＫＭ／ＣＳＡＫＫ＝ＣＳＡＶＭ／ＣＳＡＶＫが成り立つ。
【００２６】
キャピラリコアは、キャピラリクラッドとは異なる化学組成を有する。コアが石英ガラスから成る場合、コアには、例えば石英ガラスの屈折率を増加させる物質、例えばゲルマニウムがドープされている。この場合、クラッドは、非ドープ石英ガラスから成っていても、または石英ガラスの屈折率を減少させる物質がドープされていてもよい。本発明のこの方法変形形態では、（通常比例線引きで一般的なように）プリフォームにおけるコア領域およびクラッド領域の半径の比がキャピラリ管における目標値に調整されるのではなく、プリフォームにおける双方の領域の横断面積比、すなわち、いわゆる「Ｃｒｏｓｓ−Ｓｅｃｔｉｏｎａｌ−Ａｒｅａ」（ＣＳＡ）の比がそれぞれキャピラリにおける目標値に設定される。すなわち、プリフォームにおけるＣＳＡ比は、キャピラリにおけるＣＳＡ比と同じである。
【００２７】
キャピラリストランドの線引きにおいて、キャピラリ孔の所定の直径は、キャピラリ管の内径に対する外径の相応する所望の比、ひいてはコア領域の直径に対する外径の所望の比、ひいてはＣＳＡ比も自動的に生じるように調整される。
【００２８】
この方法変形形態において、それぞれのＣＳＡ領域の比は予め調整されるが、（比例線引きの場合のように）直径比は予め調整されない。ここで利点は、ＣＳＡ値を前もって非常に正確に構築できることであるが、直径（または半径）は、ファイバ線引きプロセスにおいて初めて相応して正確であればよい。
【００２９】
好ましい方法変形形態において、線引きプロセスにおける表面張力の所望の影響度を調整する目的で先に言及したアプローチは、本来の線引き温度Ｔｄｒａｗに達するまで線引き温度を慎重に上昇させることにより行われる。その際、線引き温度Ｔｄｒａｗは反復プロセスで求められ、ここで、キャピラリ孔の縮小はプリフォームの延伸にのみ基づくのではなく、収縮は表面張力により始まり、縮小に対して所望の寄与を果たす。反復プロセスは、以下の方法工程：
（ａ）  加熱域を温度Ｔ１に加熱する工程、ここで、Ｔ１＜Ｔｄｒａｗが成り立つ、
（ｂ）  温度Ｔ１に加熱した加熱域により、キャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｃ）  キャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、この直径がキャピラリ孔の所望内径よりも大きいことを保証する工程、
（ｄ）  加熱域の温度をＴ１から線引き温度Ｔ２に上昇させ、線引き温度Ｔ２に加熱した加熱域により、さらなるキャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｅ）  さらなるキャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、この直径が、所望内径前後の許容可能な変動範囲内にあるかどうかを確認する工程、
（ｆ）  キャピラリ孔の直径が所望内径前後の変動範囲内にある場合、Ｔ２＝Ｔｄｒａｗが成り立ち；キャピラリ孔の直径が、許容可能な変動範囲を含む所望内径よりも大きい場合、Ｔ２＜Ｔｄｒａｗが成り立ち、反復プロセスを既定値Ｔ１＝Ｔ２で方法工程（ｄ）において続行し；キャピラリ孔の直径が、変動範囲を含む所望内径よりも小さい場合、Ｔ２＞Ｔｄｒａｗが成り立ち、反復プロセスを方法工程（ａ）において続行する、工程
を含むことが好ましい。
【００３０】
線引き温度Ｔｄｒａｗは、他の線引きパラメーターは変化させずに、表面張力の所望の影響度、すなわちキャピラリ孔の十分な収縮が達成されるように加熱域の領域において低い粘度をもたらす温度である。
【００３１】
Ｔｄｒａｗから出発する低温の反復アプローチが可能になるように、方法工程（ａ）においてＴｄｒａｗよりも低い開始温度Ｔ１を選択すべきであり、それにより、キャピラリ孔の収縮が始めは十分には起こらないか、またはキャピラリ孔が保持されたままであり、完全にはコラプスしない。この事実について方法工程（ｂ）で調べ、ここで、キャピラリ孔の所望内径は、測定値の所望内径と比較され、先でｄＩＤと称した値に相応する。
【００３２】
最も単純な場合では、Ｔ１がＴｄｒａｗよりも低いことが知られており、そうでない場合は、十分に低い開始温度で始めるアプローチが必要である。
【００３３】
後続の方法工程において、加熱域の温度をＴ１からより高い線引き温度Ｔ２にして、線引き温度Ｔ２で線引きされたキャピラリ部分ストランドについて、キャピラリ孔の直径が所望内径前後の許容可能な変動範囲内にあるかを再び調べる。場合によって、残りのプリフォームを線引きしてキャピラリストランドにすることが可能な温度値Ｔｄｒａｗが見られる。
【００３４】
そうでない場合（Ｔ２＜Ｔｄｒａｗ）、反復プロセスを方法工程（ｄ）で続行する。方法工程（ｄ）の命名法上、形式的には、温度Ｔ２はＴ１とみなされ、加熱域の線引き温度をさらなる温度の数値分だけ上昇させる。
【００３５】
そうでない場合、（Ｔ２＞Ｔｄｒａｗ）、小さすぎる、または完全にコラプスしたキャピラリ孔が得られる。この場合、この一連の実験において温度値Ｔｄｒａｗは見つからなかったため、この一連の実験を、別の温度値を用いた方法工程（ａ）で始めて繰り返すものとする。
【００３６】
説明した反復調整プロセスにおいて、低程度の範囲にあるＴ１〜Ｔ２の間の温度差ですでに、キャピラリ孔の直径に対して著しい影響が与えられ得ることが示された。
【００３７】
記載した反復調整プロセスにより、あらゆるプリフォームについての最適な線引き温度を、残りの線引きパラメーターを保持しながら見つけることができる。プリフォームは、例えば伝熱性および熱容量について互いに異なることがあり、そのため、反復調整プロセスは、個別に実施される必要がある。この手間を最小限に抑えるために、個々のプリフォームを、その伝熱性および熱容量の値についてできるだけ異ならないように調節してもよい。それに適した措置は、例えば、同じブロックゲージを基準にしてバッチのプリフォームを研磨することである。
【００３８】
線引き温度の反復調整プロセスは温度差に基づき、実際の線引きプロセスで行われるため、温度調整および温度測定の箇所はそれほど多くはない。よって、線引き温度Ｔｄｒａｗまたは中間値Ｔ１およびＴ２は、例えば加熱域において（例えば発熱体において）またはキャピラリ管において調整または測定することができる。
【００３９】
方法工程（ｃ）および（ｅ）によるキャピラリ孔の直径の特定は、キャピラリストランドの線引きまたは「さらなるキャピラリストランド」の線引きの間に行われることが好ましい。その際、キャピラリストランドが光学顕微鏡装置を通ることが有利であり、これにより、キャピラリ孔の直径をオンラインで確認することができる。その代わりに、かつ同程度に好ましくは、実際の部分ストランドの線引きを続行する間に、測定試料を実際の部分ストランドから取り出し、できるだけ迅速に顕微鏡で調べて、キャピラリ孔の直径を求める。
【００４０】
最適な線引き温度について記載した反復調整プロセスを、同様にあらゆるプリフォームについての最適な線引き速度を調整するために、線引き温度Ｔｄｒａｗを保持しつつ適合させることができる。その際、キャピラリ孔の収縮が始めは十分には起こらない開始時に非常に高い線引き速度ｖ１から出発する反復アプローチは、最適な線引き速度ｖｄｒａｗが達成されるまで連続的に減少させることにより可能になる。その際、反復プロセスにおける加熱域の温度Ｔｄｒａｗが一定である場合、加熱域の高温のガラスが長く利用されて粘度が低くなっていることが想定され、そのため、キャピラリ孔の縮小がプリフォームの延伸にのみ基づくのではなく、表面張力が主にキャピラリ孔の収縮に寄与していることを保証する線引き速度ｖｄｒａｗが求められる。この反復プロセスは、以下の方法工程：
（ａ）  線引き速度を値ｖ１に調整する工程、この値については、ｖ１＞ｖｄｒａｗが成り立つ、
（ｂ）  線引き速度ｖ１でキャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｃ）  キャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、この直径がキャピラリ孔の所望内径よりも大きいことを保証する工程、
（ｄ）  線引き速度をｖ１から線引き速度ｖ２に減少させ、減少させた線引き速度ｖ２でさらなるキャピラリ部分ストランドを線引きする工程、
（ｅ）  さらなるキャピラリ部分ストランドのキャピラリ孔の直径を求め、この直径が、所望内径前後の許容可能な変動範囲内にあるかどうかを確認する工程、
（ｆ）  キャピラリ孔の直径が所望内径前後の変動範囲内にある場合、ｖ２＝ｖｄｒａｗが成り立ち；キャピラリ孔の直径が、許容可能な変動範囲を含む所望内径よりも大きい場合、ｖ２＞ｖｄｒａｗが成り立ち、反復プロセスを既定値ｖ１＝ｖ２で方法工程（ｄ）において続行し；キャピラリ孔の直径が、変動範囲を含む所望内径よりも小さい場合、ｖ２＜ｖｄｒａｗが成り立ち、反復プロセスを方法工程（ａ）において続行する、工程
を含む。
【００４１】
線引き速度ｖｄｒａｗについての適切な基準値としては、５〜１００ｍ／分の範囲にある値から出発することができる。
【００４２】
殊にコスト面で有利な作製方法の観点で、９００〜２００，０００の範囲にある比較的高い延伸比を有するキャピラリストランドをプリフォームから引き抜く方法が好ましい。
【００４３】
ここで延伸比は、プリフォームおよびキャピラリストランドの長さの比として計算される。
【００４４】
以下に挙げる形状パラメーター範囲は、延伸すべきプリフォームと、このプリフォームから本発明による方法により得られるキャピラリストランドとについて、特に有利であると証明された：
ＤＯＤ＞１５ｍｍ
ＤＩＤ＞１ｍｍ
Ｄｒｅｌ＜３０
ｄＯＤ＞１００μｍ
ｄＩＤ＜１μｍ
ｄｒｅｌ＞１００。
【００４５】
その際、キャピラリストランドについては、殊に以下のことが成り立つ：
１００μｍ＜ｄＯＤ＜５００μｍ
０．１μｍ＜ｄＩＤ＜１μｍ、および
１００＜ｄｒｅｌ＜５，０００。
【００４６】
その際、プリフォームについては、殊に以下のことが成り立つ：
１５ｍｍ＜ＤＯＤ＜４５ｍｍ
１ｍｍ＜ＤＩＤ＜５ｍｍ、および
３＜Ｄｒｅｌ＜３０。
【００４７】
その際、プリフォームおよびキャピラリストランドについては、殊に以下のことが成り立つ：
２，０００＜ＤＩＤ／ｄＩＤ＜５０，０００
ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌ＞１０、好ましくは＞２０、殊に＞５０、および
ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌ＜３００。
【００４８】
先に説明したように、比ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌは、キャピラリ孔の調整に対する表面張力の作用の決定力についての基準として適している。この比の値が大きいほど、一般的には、キャピラリ孔の調整について表面張力の作用に基づく割合が大きくなる。その観点で、この比の値ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌは、少なくとも５、好適には少なくとも１０、特に好ましくは少なくとも２０、さらに良好なのは少なくとも５０である。さらに、この比の値ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌは、本発明の特別な技術的利点も表しており、この利点とは、先に説明したように、プリフォームおよびキャピラリの半径寸法の間の相関関係が固定されていることを前提とするいわゆる「比例線引き」とは異なり、本発明によるキャピラリ線引きプロセスにより、実質的にプリフォームの半径寸法から独立したキャピラリ孔の壁厚および直径の調整が可能になることである。これは、一方では、例えば非常に小さな内部孔および／または非常に大きな外径の作製が必要ではない中空円筒プリフォームの製造を容易にし、同じ大きさのプリフォームから様々な形状を有するキャピラリを線引きすることが可能になる。３００超という高い比の値ｄｒｅｌ／Ｄｒｅｌは、キャピラリ孔の収縮による元々のプリフォーム壁の特に強い変形を伴うキャピラリ線引きプロセスを表す。
【００４９】
ガラスの均質な加熱の観点で、円形の加熱内部空間を有する管型炉内に加熱域が形成されていると有利であることが証明された。
【００５０】
本発明によるキャピラリ管は、ガラス、殊に石英ガラスから成り、外径ｄＯＤおよび内径ｄＩＤを有する。上述した課題は、キャピラリ管に関して、本発明によると、このキャピラリ管が、本発明による方法により得られ、以下の形状についての寸法：
１００μｍ＜ｄＯＤ＜５００μｍ、
０．１μｍ＜ｄＩＤ＜１μｍ、および
１００＜ｄｒｅｌ＜５０００、ただし、ｄｒｅｌ＝ｄＯＤ／ｄＩＤ
を有することにより解決される。
【００５１】
キャピラリ管は、本発明による方法により作製されたキャピラリストランドを切断することにより得られる。これは、壁が厚い点およびキャピラリ孔の品質が高い点で優れている。
【００５２】
実施例
以下で、本発明について実施例および図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】線引き温度に応じた、ファイバ線引きプロセスにおけるキャピラリ孔の収縮の関係を説明するグラフを示す。
【図２】本発明によるガラスキャピラリの実施形態を概略的に正面の平面図で示す。
【図３】線引き温度に応じた、図２に記載のキャピラリのキャピラリ孔の収縮挙動に対するグラフを示す。
【図４】ファイバ線引きプロセスの初期の方法段階におけるキャピラリの走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図５】図４のキャピラリの走査型電子顕微鏡写真をより拡大して示す。
【図６】ファイバ線引きプロセス完了後のキャピラリの走査型電子顕微鏡写真を示す。
【００５４】
キャピラリファイバは、一般的にいわゆる「比例線引き」で製造される。これは、内径に対する外径の形状比が半製品（プリフォーム）においてすでに規定されていること、すなわち熱的加熱により半製品から線引きされるキャピラリファイバにおける所望の比に相応していることを意味する。この比は、キャピラリファイバの通常の内径の場合、すでにプリフォームにおいて、キャピラリファイバの線引きに十分な精度で生じさせることが可能である。しかしながら、キャピラリファイバにおいて約２μｍ未満という非常に小さな内径が達成されることが望ましい形状値の場合、プリフォームの必要な製造許容値に対する要求が高くなる。
【００５５】
本発明による方法の場合、ファイバ線引きプロセスは比例線引きではなく、そのため、プリフォームを設計する際に、プリフォームおよびキャピラリのコアおよびクラッドのそれぞれの半径の比を合わせるのではなく、ＣＳＡ領域の比を合わせる。それにより、プリフォームの形状に対する要求は著しく低下する。というのも、プリフォームが所定の直径のキャピラリ孔を有する場合、そのＣＳＡ値がキャピラリ管のＣＳＡ値に相応するプリフォームが製造されるからである。
【００５６】
すでに述べたように、目標値をすでにプリフォームにおいて調整することにより、プリフォームにおいて、コアおよびクラッド領域の半径比ではなく、それぞれのＣＳＡ領域の横断面積比をキャピラリの目標値にする。
【００５７】
キャピラリストランドの線引きにおいて、キャピラリ孔は、主に表面張力の作用下での収縮によりコラプスして所望の内径になる。内径に対する外径の相応する所定比がキャピラリストランドにおいて達成されたら、自動的に所定のＣＳＡ値も達成される。
【００５８】
図１のグラフにより、まずプリフォームバッチを用いた一連の予備実験を例に、キャピラリストランドの線引きにおける線引き温度Ｔｄｒａｗを求める好ましい手法を説明する。ｙ軸には、キャピラリ孔２（μｍ）の直径ｄが、予め選択された線引き温度の開始値から出発して温度上昇ΔＴ（℃）に対して記載されている。
【００５９】
このグラフは、キャピラリ孔の直径ｄが、１０μｍの値から出発して、開始値（ΔＴ＝０）より約７℃未満高い温度上昇でまず変化しないか、またはほぼ変化しないことを示す。キャピラリ孔の直径ｄは、このパラメーター範囲において（比例線引きで一般的であるように）主に送り速度および線引き速度に基づいて調整される。この一連の実験において約７セルシウス度にある特定の温度上昇ΔＴ０以降で初めて、さらなる線引き温度の上昇とほぼ完全に比例するキャピラリ孔の特筆すべき縮小が生じる。線引き温度に対する直径の依存が、非常に敏感であり、プリフォームの熱負荷または熱容量および伝熱性の関数となっていることが示される。測定点の偏差は、バッチ内の各プリフォームの伝熱性および熱容量の変動に、殊に各プリフォームの外径の無視できるほどに小さな差異に実質的に起因する。この偏差は、バッチの各プリフォームを予め所定の長さおよび直径の基準に研磨することにより回避可能である。
【００６０】
線引きプロセスにおける表面張力の所望の影響度の調整は、反復法を用いて、最適な線引き温度Ｔｄｒａｗが達成されるまで慎重に線引き温度を上昇させることにより行われる。最適な線引き温度を見つけるために、ファイバ線引きプロセスの間に試料を採取し、キャピラリ孔の実際の直径を調べ、場合によっては再調整する。キャピラリ孔の直径は、以下で「内径」と省略して称する。場合によって走査型電子顕微鏡による試料採取により、調整を制御し、線引き温度（正確には炉温度）を、内径がさらなるファイバ線引きプロセスにおいて相応して適合された線引き温度によりコラプスして所望の値になるまで、例えばそれぞれ０．５℃ずつ上昇させることができる。
【００６１】
反復アプローチには、「冷たすぎる線引き」により、始めに大きすぎる内径が必要とされる。図１のグラフに示されるように、ΔＴ０以降の内径のさらなるコラプスは、線引き温度上昇の直線状の関数となっている。それに対して、例えば初期線引き温度をあまりに高く選択したために内径がすでに完全にコラプスしている場合、図１の直線状の関係により適合させることはできず、そのため、ファイバ線引きプロセスをより低い初期線引き温度で繰り返す。
【００６２】
説明した反復調整プロセスにおいて、低程度の範囲にある温度差ですでに、キャピラリ孔の直径に対して著しい影響が与えられることが示された。反復調整プロセスにより、あらゆるプリフォームについての最適な線引き温度を、残りの線引きパラメーターを保持しながら見つけることができる。
【００６３】
最適な線引き温度をさらなるファイバ線引きプロセスにおいて適用する場合、内径は、主に表面張力の作用下で収縮し、＋／−５０ｎｍの偏差を伴ってその所望値へと安定化される。
【００６４】
図２は、キャピラリ孔２を有するキャピラリ１の正面の平面図を概略的に示す。キャピラリ１は、光を誘導するためのシングルモードファイバとして設計されている。キャピラリは、コア３と、コア３を囲むクラッド４とを有し、ここで、コア３の屈折率は、クラッド４の屈折率よりも高く、そのため、レーザー光が全反射により実質的にコア３内で誘導される。
【００６５】
キャピラリ１は、１８０μｍの外径ｄＯＤを有する。コア３は、３μｍの直径を有し、キャピラリ孔２の直径ｄＩＤは、０．５μｍであり、よって、直径比ｄｒｅｌは、１８０μｍ／０．５μｍ＝３６０であり、キャピラリのクラッドおよびコアのＣＳＡ値の横断面積比は、２５，４３９．８μｍ２／６．９μｍ２＝３，６８７である。図２は、表記上の理由から縮尺通りではない。キャピラリ孔２、コア３およびクラッド４は、キャピラリ中心軸のまわりを同軸状に走る。
【００６６】
クラッド４は、１．４６０７の屈折率を有する合成により生成された非ドープ石英ガラスから成る。この値は、５３２ｎｍの光波長および２０℃の測定温度による測定に基づく。これらの測定条件は、以下に挙げる屈折率の値にも基づく。コア３は、ゲルマニウムをドープした石英ガラスから成る。コア３およびクラッド４の石英ガラスの屈折率の差は、０．００８である。
【００６７】
以下で、図３〜６を用いて、図２で概略的に示されるキャピラリ管１の例示的な製造方法をより詳細に説明する。
【００６８】
キャピラリ管１は、以下の寸法を有するプリフォームから線引きされる：
外径ＤＯＤ＞２８．０００ｍｍ
内径ＤＩＤ＞２．０５２ｍｍ
直径比Ｄｒｅｌ  １３．６４４
コア直径：２．１０２ｍｍ
ＣＳＡ比  ３，７４９。
【００６９】
内径は、ファイバ線引きプロセスにおいて、純粋な比例線引きの場合よりも強く収縮するため、キャピラリストランドの直径比ｄｒｅｌは、実施例のプリフォームの直径比ｄｒｅｌに比べて、約２７倍大きくなる。
【００７０】
プリフォームについてのファイバ線引きプロセスは、以下の開始パラメーターを特徴とする：
線引き温度Ｔｄｒａｗ  約２１９０℃
線引き速度ｖｄｒａｗ  ３０ｍ／分
送り速度  １．５３ｍｍ／分。
【００７１】
ここで線引き温度としては、プリフォームと、プリフォームから線引きされるキャピラリストランドとをファイバ線引きプロセスにおいて同軸状に囲む環状線引き炉の壁の温度が記載されている。線引き炉は、１５ｃｍの加熱長を有する円形の加熱内部空間を有する。
【００７２】
ファイバ線引きプロセスの始めは、先に挙げた開始パラメーターで運転し、これにより、コラプスがまだ十分には起こらず、大きすぎる内径が生じることを保証する。
【００７３】
ファイバ線引きプロセスの間に、連続的に試料をキャピラリストランドから採取し、実際の半径の寸法を顕微鏡により特定した。
【００７４】
図３のグラフは、各線引き温度Ｔｄｒａｗ（℃）に応じたキャピラリ内径ｄ（μｍ）の動向を示す。図４の寸法を有するナノ孔ファイバ４１は、２，１８０℃の線引き温度における測定点Ｐ１に相応する。Ｐ１から出発して、線引き温度Ｔｄｒａｗ、すなわちファイバ線引き炉の温度を連続的に上昇させ、キャピラリ直径をファイバの線引きにおいて収縮させた。このグラフから、測定点Ｐ２において、２１８５℃の線引き温度に温度が５度上昇してキャピラリ（ナノ孔ファイバ４１）の収縮が開始したことが分かる。測定点Ｐ２は、この一連の測定における最後の測定点Ｐ１１と同様に直線上にあり、その線形方程式は図３に記載されている。測定点Ｐ１１において、ナノ孔ファイバ４１は、その所望内径に達した。
【００７５】
図４〜６の走査電子顕微鏡写真は、このプロセスを表す。図４および５は、ファイバ線引きプロセスの開始段階におけるいわゆる「ナノ孔ファイバ」４１を示す。ナノ孔ファイバ４１は、Ｇｅドープ石英ガラスからのコア領域に囲まれた５００ｎｍの所望内径「ＩＤ」を有するキャピラリ孔４２を有する。残りのキャピラリ材料（クラッド４４）は、非ドープ石英ガラスから成る。この方法段階においてすでに達成されている１８０μｍの所望外径とは反対に、４．４２μｍのキャピラリ孔４２の内径（図５）は、なおも大きすぎる。
【００７６】
ナノ孔ファイバ４１は、５００ｎｍの所望内径が達成されている限り、非ドープ領域に対するドープ領域のＣＳＡ比がすでにナノ孔ファイバ４１における所望の比に相応するプリフォームを延伸することにより製造される。しかしながら、コア領域（４３）は、内径ＩＤを有するキャピラリ孔４２の収縮による適合がまだ開始していないファイバ線引きプロセスのこの開始段階において、まだ非常に細く、図４では確認できない。
【００７７】
図５は、同じナノ孔ファイバ４１をより拡大して示す。ここでは、４．４２μｍの内径ＩＤを有するキャピラリ孔４２のみならず、ドープコア領域４３も明るい環として確認できる（コア領域４３は、図４でもすでに存在しているが、そこでは細すぎて目視できない）。
【００７８】
図６は、測定点Ｐ１１に属するナノ孔ファイバ４１を示す。その間に、線引き炉の炉温度を、測定点Ｐ１よりも合計９．７℃段階的に上昇させ、表面張力の影響を増加させ、その影響下でキャピラリ孔４２の内径をさらに縮小させた。ここで内径は、約５００ｎｍの所望内径になる。ここで、コア領域４３の外径ＡＤ＿ｄｏｔに対するクラッド４４の外径ＡＤの比、およびキャピラリ孔４２の直径ＩＤに対するクラッド４４の外径ＡＤの比は、孔４２が完全にコラプスした後に、規定値に相応して目標値に調整されている。
【００７９】
以下の表は、プリフォームから様々な直径のキャピラリ孔を有するキャピラリを線引きしたさらなる一連の実験の結果を示す。
【００８０】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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