(57)【要約】【課題】気相成長光ファイバ用のプリフォームを製造する方法を提供する。【解決手段】中空ガラス基体管を用意するステップと、ドーパント含有のガラス形成ガスを、その中空ガラス基体管の内部に供給ステップで、その供給流は１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前述の１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前述の１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、供給ステップと、中空ガラス基体管の内部でガラス層の堆積が行われるような状態を中空ガラス基体管の内部で作り出すステップと、場合により固体プリフォームを形成するように、こうして得られる基体管をコラプシング処理にかけるステップと  を含み、２次ガス流が流入流および排出流を含み、２次ガス流が、互いに並列に配置されるＮの副流へと細分され、その副流が１次ガス流とともに中空ガラス基体管の内部に供給され、ただしＮ≧２である。【選択図】図１
2010143819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部気相成長プロセスにより光ファイバ用のプリフォームを製造するための方法であって、
ｉ）中空ガラス基体管を用意するステップと、
ｉｉ）ドーパント含有のガラス形成ガスを、その中空ガラス基体管の内部に供給するステップであって、その供給流は１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前記１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前記１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、供給するステップと、
ｉｉｉ）中空ガラス基体管の内部でガラス層の堆積が行われるような状態を中空ガラス基体管の内部で作り出すステップと、場合により
ｉｖ）固体プリフォームを形成するように、こうして得られる基体管をコラプシング処理にかけるステップと
を含む方法において、
２次ガス流がＮの副流へと細分され、そのＮの副流が１次ガス流とともに中空基体管の内部に供給され、ただしＮ≧２であることを特徴とする、方法。
【請求項２】
副流の数が少なくとも４つ、すなわちＮ≧４であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｎ＝２の場合、副流Ｎ１の最大流量が副流Ｎ２の最大流量より２倍大きいことを特徴とする、請求項１から２のいずれか一項または両方に記載の方法。
【請求項４】
副流Ｎｉの最大流量が副流（Ｎｉ−１）の最大流量より２倍大きく、副流Ｎの最大流量が副流（Ｎｉ＋１）の最大流量の１／２であり、ただしＮ≧３であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項５】
前記１つまたは複数の２次ガス流が温度制御環境で発生することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項６】
制御可能バルブが個々の副流を阻止または通過させ、オリフィスが個々の副流の大きさを制御する状態で、制御可能バルブおよびオリフィスが各副流の流路にあることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項７】
制御可能バルブを制御するために使用される制御周波数が少なくとも２０Ｈｚであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記制御周波数が少なくとも５０Ｈｚであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
１つまたは複数の制御可能バルブの制御が電子演算装置によって行われることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項１０】
１つまたは複数の制御可能バルブの制御が、ステップｉｉｉ）中に時間に応じて行われることを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御が、前に特定された屈折率分布と所望の屈折率分布とを比較することによって行われ、その２つの分布間の差は、ステップｉｉ）からステップｉｉｉ）を実行するための１次ガス流および２次ガス流のうちの少なくとも１つの流量を設定するための基準として働くことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｉｉｉ）で、中空基体管の流入側に近い反転点と中空基体管の排気側に近い反転点との間で、プラズマ域が中空基体管の長手方向軸上を移動されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラズマ域が２つの反転点間を１０−４０ｍ／ｍｉｎの範囲内の速度で移動されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
１つまたは複数の２次ガス流の流量が、少なくともステップｉｉｉ）の一部分中は、中空基体管の長手方向軸上のプラズマ域の位置に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１２から１３のいずれか一項または両方に記載の方法。
【請求項１５】
１次ガス流が１つまたは複数のドーパントも含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項または複数項に記載の方法。
【請求項１６】
中空基体管の内部にガスを供給するための装置であって、その供給流が１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前記１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前記１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、装置において、２次ガス流が、２次ガス流をＮの副流へと分けるための第１の分配ユニットと、すべてのＮの副流を混合するための第２の分配ユニットとを備え、Ｎ≧２であることを特徴とする、装置。
【請求項１７】
制御可能バルブが個々の副流を阻止または通過させ、オリフィスが個々の副流の大きさを制御する状態で、制御可能バルブおよびオリフィスが各副流の流路にあることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１の分配ユニット、第２の分配ユニット、ならびに関連する１つまたは複数のバルブおよび１つまたは複数のオリフィスが、温度制御環境内に配置されることを特徴とする、請求項１６から１７のいずれか一項または両方に記載の装置。
【請求項１９】
１つまたは複数の制御可能バルブを制御するための電子演算装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１６から１８のいずれか一項または複数項に記載の装置。
【請求項２０】
光学プリフォームの長手方向の屈折率分布を最適化するための、請求項１から１５のいずれか一項または複数項に定義される方法の使用。
【請求項２１】
内部気相成長プロセス、具体的にはプラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）プロセスにより光学プリフォームを製造するための、請求項１から１５のいずれか一項または複数項に定義される方法の使用。
【請求項２２】
光学プリフォームの長手方向の屈折率を制御するために、ガラス層を堆積する間の中空ガラス基体管の長手方向軸上のプラズマ域の位置に応じて、中空ガラス基体管の内部に供給されるドープガラス形成ガスの組成を変える方法のプラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）プロセスでの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部気相成長プロセスにより光ファイバ用のプリフォームを製造するための方法であって、
ｉ）中空ガラス基体管を用意するステップと、
ｉｉ）ドーパント含有のガラス形成ガスを、その中空ガラス基体管の内部に供給するステップであって、その供給流が１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前述の１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前述の１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、供給するステップと、
ｉｉｉ）中空ガラス基体管の内部でガラス層の堆積が行われるような状態を中空ガラス基体管の内部で作り出すステップと、場合により
ｉｖ）固体プリフォームを形成するように、こうして得られる基体管をコラプシング処理にかけるステップと
を含む方法に関する。本発明は、中空ガラス基体管の内部にガスを供給するための装置であって、中空ガラス基体管はそこから光学プリフォームを得るのに適しており、光学プリフォームはそこから光ファイバを線引きするのに適しており、その装置では供給流が発生し、その供給流が１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前述の１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前述の１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、装置にさらに関する。１つまたは複数のドーパントに加え、この２次ガス流はキャリアガスを大抵は含む。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ線引きプリフォームを製造するためのプロセスおよび機器は、ＵＳ４，４４５，９１８、ＵＳ４，８１６，０５０、およびＵＳ２００３／００８４６８５から知られている。さらに、特開昭５９−１２１１２９は光ファイバ用のガラス体を製造するための方法に関し、この方法ではガラス管の内部壁にガラスの微粉層が形成される。
【０００３】
本発明を使用することで、光ファイバ用のプリフォームが内部化学気相成長（ＣＶＤ）技法によって形成され、ドープガラス層または非ドープガラス層が中空ガラス基体管の内部に堆積される。そのような堆積をもたらすために、基体管の片側すなわち供給側に反応ガスが供給され、特殊処理条件の結果として基体管の内部にガラス層を形成する。ガラス層を形成するために、基体管の長さの特定の部分に沿ってエネルギ源が前後に移動される。このエネルギ源、具体的にはプラズマ発生器が高周波エネルギを供給し、それにより基体管の内部でプラズマを発生させ、このプラズマ条件下で反応ガラス形成ガスが反応する（プラズマＣＶＤ技法）。ただし、このエネルギを熱の形で、具体的には基体管の外側のバーナにより、または基体管を取り囲む炉によって供給することもできる。前述の技法には、エネルギ源が基体管に対して前後に移動されるという共通点がある。
【０００４】
上記の技法の欠点は、エネルギ源の往復移動のために、ガラス基体管の内部に堆積される層の反転点の近くで欠陥が発生する可能性があることである。そのような欠陥は「テーパ」と呼ばれ、本文中で幾何学的テーパと光学テーパとの区別がさらになされる。用語「幾何学的テーパ」は、総堆積、すなわちすべてのガラス層の総堆積の厚さが、管の長さに沿って一定でないことを意味すると理解される。用語「光学テーパ」は、光学的特性がプリフォームの長さに沿って一定でなく、その結果、そのようなプリフォームから得られる光ファイバの光学的特性も一定でないことを意味すると理解される。光学テーパは、プリフォームの長さに沿った屈折率または屈折率分布における差によって主に特定される。幾何学的テーパを十分に管理することに加え、形成されるファイバの光学的特性の十分な管理を実現することを目的として、長手方向の屈折率分布における差が、プリフォームの最大長にわたって可能な限り小さくなることも望ましい。「エンドテーパ」とも呼ばれる、基体管の片側に位置する堆積域の長さがその基体管の全長の約１５％を構成し得ることは、堆積プロセスでの知られている現象である。この「テーパ」があることは、軸方向に不均一なコアの断面をもたらす。より具体的には、前述のテーパは、プリフォームの光学的特性および／または幾何学的特性が不均一である領域を形成する。前述の不均一性は、光ファイバの伝送特性が劣化することをもたらす。したがって、光ファイバを製造するためにプリフォームのこの「テーパ」領域を使用することは最小限に抑えられている。この「テーパ」領域はプリフォームロッドの長さのかなりの部分を形成するので、プリフォームから得られる総ファイバ長はある程度限られる。
【０００５】
したがってテーパには、プリフォームの有用な長さが限られるこの欠点があり、１つのプリフォームから得ることができる光ファイバの量がより少なくなることを意味する。それに加え、テーパの発生のため、光ファイバの特性がファイバの長さに沿って一定でない可能性がある。しかし、ファイバ生産者は、具体的には光学的特性が例えばユーザによって確認される場合に、それに従って光ファイバの各個別の部分が原則的に常に発行された仕様書に適合する必要がある、提供される製品証明書に関して特定の保証を与える必要があるので、ファイバの光学的特性が一定であることはファイバ生産者にとって重要である。
【０００６】
ＵＳ４，７４１，７４７は光ファイバを製造するための方法に関し、プラズマを反転点の領域において時間に応じて非線形に移動させ、かつ／またはガラス管の長さに沿ってプラズマの強度を変えることにより、所謂エンドテーパを低減することを意図する。
【０００７】
ＵＳ４，８５７，０９１は光ファイバを製造するための方法に関し、プラズマ発生器に対する局所堆積域の軸方向の位置に影響を与えるいくつかのパラメータについて言及し、そのうちマイクロ波電力の周期的変化、基体管内圧力の周期的変化、および共振器速度の周期的変化が、管の上を往復される。
【０００８】
ＥＰ０  ０３８  ９８２は光ファイバを製造するための方法に関し、この方法ではプラズマ発生器が基体管の長さに沿って移動され、このプラズマ発生器は高温領域を作り出し、前述の高温領域は、少なくとも２つの領域すなわち領域Ｉおよび領域ＩＩを含む所謂「タンデム高温領域」とみなすことができる。
【０００９】
ＥＰ０  ３３３  ５８０は光ファイバ用のプリフォームを製造するための方法に関し、この方法では可変電力のマイクロ波発振器が使用されるが、基体管の長さに沿って２つの反転点間を前後に移動させられる非等温プラズマは使用されていない。
【００１０】
ＧＢ２  １１８  １６５からは光ファイバ用のプリフォームを製造するための方法が知られており、この方法では、ガラス層の総堆積厚が基体管の長さに沿ってほぼ一定であるように、前述の基体管の長さに沿って軸方向に移動される熱源の速度が特定の数学的方程式に従い、前述の速度は基体管に沿った前述の熱源の位置の関数である。
【００１１】
本出願者らに許可されたＵＳ５，１８８，６４８からは光学プリフォームを製造するための方法が知られており、この方法では、プラズマが基体管のガス流入点の近くの反転点に到達するたびに、ガラスの堆積が継続されながらプラズマの移動が中断され、プラズマの移動の中断は少なくとも０．１秒続く。前述の文書は、特に光学プリフォームのコアの幾何学的テーパを低減することに関する。
【００１２】
ＵＳ４，９４４，２４４からは光学プリフォームを製造するための方法が知られており、この方法では、エネルギ源の電力が、とりわけ基体管の内部でガラス質層の堆積が行われる程度についての関数である信号に基づいて、堆積プロセス中に継続的に制御される。
【００１３】
この先行技術はプリフォームの製造方法を開示し、この方法では幾何学的テーパの最適化が光学テーパの発生をもたらし、逆の場合も同様である。
【００１４】
ＵＳ２００５／００４１９４３は堆積方法に関し、この方法ではプラズマが、中空基体管の長さに沿って移動され、堆積プロセスの時間および最初の末端領域の位置の両方に応じて、反転点に隣接する最初の末端領域で変更され、最初の末端領域の端点は反転点に一致し、開始点は減速点に比べ反転点からさらに離れて位置し、前述の最初の末端領域はプリフォームのテーパを低減するのに十分であると主張される長さを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４，４４５，９１８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８１６，０５０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／００８４６８５号明細書
【特許文献４】特開昭５９−１２１１２９号公報
【特許文献５】米国特許第４，７４１，７４７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，８５７，０９１号明細書
【特許文献７】欧州特許出願第０  ０３８  ９８２号明細書
【特許文献８】欧州特許出願第０  ３３３  ５８０号明細書
【特許文献９】英国特許出願公開第２  １１８  １６５号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，１８８，６４８号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，９４４，２４４号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００５／００４１９４３号明細書
【特許文献１３】国際公開第２００４／１０１４５８号パンフレット
【特許文献１４】米国特許第５，５０４，８２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、プリフォームが、少量の幾何学的テーパおよび光学テーパを示し、プリフォームの両端においてのみならず両端間の領域においても一定の光学的特性を有する、光ファイバを線引き可能なプリフォームを製造するための方法を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、プリフォームがその最大長にわたって一定の光学的特性を有する、光ファイバを線引き可能なプリフォームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１段落に記載した本発明は、２次ガス流がＮの副流へと細分され、そのＮの副流が１次ガス流とともに中空基体管の内部に供給され、ただしＮ≧２であることを特徴とする。
【００１９】
本発明者らは、固体プリフォームに存在する「テーパ」は、とりわけ中空基体の内部のガラス層の堆積速度によって決まり、堆積速度が増すと、堆積されるガラス層の均一性の低下を概して招くことを見出した。上記の目的の１つまたは複数は、２次ガス流を１つまたは複数の副流へと細分し、各副流の流量は正確に調整することができ、前述の副流を互いに混合し、その後１次ガス流に混合することによって実現できることが見出されている。したがって本発明者らは、具体的には、プリフォームの長手方向の屈折率を制御するための方法および装置を提案した。
【００２０】
オリフィスを通る理想的ガスなどの媒体の流量は、次の等式に基づいて決定される：
ｍ＝ρＶＡ＝ｃｏｎｓｔ．［ｋｇ／ｓ］
ただし：
ｍ＝理想的ガスの質量流量［ｋｇ／ｓ］
ρ＝ガス密度［ｋｇ／ｍ３］
Ｖ＝ガス速度［ｍ／ｓ］
Ａ＝オリフィス面積［ｍ２］
である。
【００２１】
実際には、オリフィスを通るガス流の流量は、次の等式に基づいて概算される：
ｍ＝ｃ（ｐ１−ｐ２）Ａ１
ただし：
ｃ＝使用されるガスに応じた定数
ｐ１＝オリフィスの前の静圧［Ｐａ］
ｐ２＝オリフィスの後の静圧［Ｐａ］
Ａ１＝オリフィス面積［ｍ２］
である。
【００２２】
上記の等式に基づいて、重力の影響は考慮に入れず、直径ｒのオリフィス中の圧力降下に応じてガスの流量を特定することができる。
ｍ＝ｃΔｐｒ２π
【００２３】
本発明者らは、前述のオリフィスのいくつかが並列配置で使用され、各オリフィスを通る最大流量が１：２：４：８、等の割当量でそれぞれ異なるようにオリフィス内部の半径が選択される場合、個別のステップで２次ガス流の総流量を調節することができることを見出した。したがって、１つまたは複数のドーパントのガス流の大きさを正確に設定できることが見出されている。
【００２４】
２次ガス流の大きさを正確に制御することを実現するために、副流の数が少なくとも４つ、すなわちＮ≧４であれば好ましい。
【００２５】
したがって、各副流の最大流量は、他の１つまたは複数の副流の最大流量より好ましくは少なくとも２倍大きい。例えば４つの副流を使用する（Ｎ＝４）特定の実施形態では、第１の副流の最大流量が１（任意単位、ＡＵ）に設定され、第２の副流の最大流量が２（ＡＵ）に設定され、第３の副流の最大流量が４（ＡＵ）に設定され、第４の副流の最大流量が８（ＡＵ）に設定される。したがって、最小流量（無流）と最大流量との間で多くて１６の設定を使用することができ、後者の場合、それぞれの副流の制御可能バルブが開かれる。その結果、Ｎの副流間にはある関係が存在し、すなわち、副流Ｎの最大流量は副流（Ｎ−１）の最大流量より２倍大きく、副流Ｎの最大流量は副流（Ｎ＋１）の最大流量の１／２である。したがって、Ｎ＝２の場合、副流Ｎ１の最大流量は、副流Ｎ２の最大流量より好ましくは２倍大きく、より具体的には、副流Ｎｉの最大流量は、副流（Ｎｉ−１）の最大流量より好ましくは２倍大きく、副流Ｎの最大流量は副流（Ｎｉ＋１）の最大流量の１／２であり、Ｎ≧３である。
【００２６】
この副流の流量についての最適で正確な設定を実現するために、前述の１つまたは複数の２次ガス流が温度制御環境で発生する場合に望ましい。したがって、温度膨張および圧力変動に関する任意の悪影響が最小限に減らされる。
【００２７】
この方法の特別な実施形態では、制御可能バルブが個々の副流を阻止または通過させ、オリフィスが個々の副流の大きさを制御する状態で、制御可能バルブおよびオリフィスが各副流の流路にあることが特に望ましい。制御可能バルブが２つの位置、すなわち開位置および閉位置に設定できるのであれば特に望ましい。中空基体の内部に供給される１つまたは複数のドーパントの量は、各個別の副流のバルブを制御することによって管理される。したがって、２次ガス流に関する最小流量すなわち無流（すべてのバルブが閉じられる）と、最大流量（すべてのバルブが開かれる）との間の個別のステップで流量を設定することができる。
【００２８】
２次ガス流の大きさの正確かつ迅速な設定を実現するために、１つまたは複数の制御可能バルブの制御がとりわけ電子演算装置によって行われる状態で、制御可能バルブを制御するために使用される制御周波数が少なくとも２０Ｈｚ、しかし好ましくは少なくとも５０Ｈｚの制御周波数が使用されるのであれば望ましい。
【００２９】
本発明者らは、内部気相成長プロセスによって光学プリフォームを製造するためのこの方法を使用する場合、１次ガス流中のドーパントの流量を、（このドーパントにより）所望の屈折率値を得るのに必要とされることになる流量よりも約１０％低い水準に設定することが望ましいことをさらに見出した。
【００３０】
本発明の特別な実施形態では、最初のステップでＰＣＶＤプロセスを使用して光学プリフォームを生産することが好ましく、ドーパントを含むガラス形成ガスが、１次ガス流によってのみ中空ガラス基体管の内部に供給される。つまり、最初のステップでは、例えばＷＯ２００４／１０１４５８に開示されるような、先行技術によるプリフォームが形成される。この堆積プロセスとそれに続く通常のコラップス処理の完了後、こうして得られる固体プリフォームの長手方向の屈折率分布が特定される。前述の測定された屈折率分布が、所望の屈折率分布と比較される。したがって、その固体プリフォームの任意の位置における、測定された屈折率分布と所望の屈折率分布との間の差を特定することが可能である。前述の測定された長手方向の屈折率分布およびそうして特定されるその屈折率分布からの差に基づいて、新たな堆積プロセスが開始され、このプロセスでは１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流が使用される。例えばＳｉＯ２および四塩化珪素を含む１次ガス流中のドーパント、例えば四塩化ゲルマニウム状のゲルマニウムの量は、屈折率水準をプリフォームの全長に沿って特定の水準にそうして高める目的で適合されていてよい。要するに、この堆積プロセス中、１次ガス流の流量はほぼ一定の値に設定される。長手方向の屈折率分布における測定された差に基づいて追加ドーパントの量が２次ガス流によって供給され、前述の１つまたは複数の２次ガス流の流量は中空基体管内の長手方向の位置に応じて正確に設定される。したがって、１次ガス流は屈折率の「基本設定」を提供し、前述の１つまたは複数の２次ガス流は所望の「終了水準（ｅｎｄ  ｌｅｖｅｌ）」を提供し、その終了水準はプリフォームの最大長にわたってほぼ一定である。したがって前述の制御は、好ましくは前に特定された屈折率分布と所望の屈折率分布とを比較することによって行われ、その２つの分布間の差は、ステップｉｉ）−ステップｉｉｉ）を実行するための１次ガス流および２次ガス流のうちの少なくとも１つの流量を設定するための基準として働き、そのため１つまたは複数の制御可能バルブの制御が、ステップｉｉｉ）中に時間に応じて行われる。
【００３１】
ゲルマニウムによる補正が行われる実施形態では、結果として生じる屈折率値が、所望の長手方向の屈折率分布における所望の屈折率値に等しい、またはそれよりも小さいようなゲルマニウムの量を１次ガス流が含むのであれば望ましい。すると、追加のゲルマニウムの量を、中空基体管内の堆積プロセス中の反応域の長手方向の位置に応じて決定することができ、そのゲルマニウムの量は１つまたは複数の２次ガス流によって供給される。したがって、前述の１つまたは複数の２次ガス流の流量、およびしたがって供給される（屈折率を高めるおよび／または低下させる）ドーパントの量は、堆積プロセス中に時間に応じて変えることができる。堆積プロセス中は反応域が基体管上を往復するので、この堆積プロセス中、所望の任意の瞬間（さらに、したがって基体管上の所望の任意の位置）におけるドーパントの量を正確に設定することができる。
【００３２】
屈折率を低下させるドーパント、具体的にはフッ素により、長手方向の屈折率値を補正しなければならない特別な実施形態では、結果として生じる屈折率値が、所期の長手方向の屈折率分布における所望の屈折率値に等しく、またはそれよりも大きくなるようなフッ素の量を１次ガス流に加えることが望ましい。その後、追加のフッ素の量を、中空基体管内の堆積プロセス中の反応域の長手方向の位置に応じて決定することができ、そのフッ素の量は１つまたは複数の２次ガス流によって供給される。
【００３３】
本発明を使用して、屈折率の偏り、例えばテーパの発生を最小限に抑えて光学プリフォームを製造できることが見出されている。
【００３４】
本発明を使用して、原則的に、ほぼ均一の屈折率分布を実現することができる。例えばＧｅＣｌ４やＣ２Ｆ６など、屈折率を高めるドーパントおよび屈折率を低下させるドーパントは、いずれも２次ガス流で使用することができる。そのようなドーパントはガラスに含められる。特別な実施形態では、１次ガス流中に１つまたは複数のドーパントがあることが好ましい。特定の実施形態ではさらに、少なくとも２つの２次ガス流を使用し、屈折率を低下させるドーパントが１つの２次ガス流によって供給され、屈折率を高めるドーパントがもう一方の２次ガス流によって供給されることが望ましい。したがって、長手方向の屈折率の任意の偏り、例えばテーパを最小限に抑えることを目的として、ドーパントを非常に正確に調量することを実現できる。さらに、各ドーパントについて、個別の２次ガス流がいくつかの副流に分けられることが好ましい。ただし、様々なドーパントを単一の２次ガス流へと混合することが時として可能であるが、「個別制御」の可能性は取り去られる。
【００３５】
本発明者らは、特別な実施形態では２次流のみが１つまたは複数のドーパントを含むことを見出した。そのような実施形態は、低濃度の１つまたは複数のドーパントが要求される場合に特に好ましい。
【００３６】
本発明は、プラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）の分野で特に使用され、このＰＣＶＤでは、内部堆積プロセスが中空の石英基体管内でプラズマを使用して行われる。このプロセスでは、マイクロ波発振器、具体的には共振器が２つの反転点の間で基体管の長さに沿って往復する。したがって、プラズマ域は基体管の長さに沿って「移動」し、そのプラズマ域でガラス形成前駆体の堆積が行われる。本発明を使用して、この共振器の位置に基体管内のガス組成を適合させることが可能である。つまり、具体的には共振器速度が１０−４０ｍ／ｍｉｎの範囲内で、その位置に基づいて「共振器ストローク」内のドーパント濃度を変えることが望ましい。したがって、ガラスの堆積を中空基体管の内部の所定の位置において行わせることが可能であり、その堆積は、１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流への特殊細分のため、中空基体管内の任意の所望の位置において任意の所望の屈折率値を実現できるようにする。
【００３７】
本発明は、中空基体管の内部にガスを供給するための装置であって、その供給流が１次ガス流および１つまたは複数の２次ガス流を含み、前述の１次ガス流がガラス形成ガスを主に含み、前述の１つまたは複数の２次ガス流が１つまたは複数のドーパントを主に含む、装置において、２次ガス流が、２次ガス流をＮの副流へと分けるための第１の分配ユニットと、すべてのＮの副流を混合するための第２の分配ユニットとを備え、Ｎ≧２であることを特徴とする装置にさらに関する。
【００３８】
特別な実施形態では、制御可能バルブが個々の副流を阻止または通過させ、オリフィスが個々の副流の大きさを制御する状態で、制御可能バルブおよびオリフィスが各副流の流路にあり、特に第１の分配ユニットおよび第２の分配ユニットが温度制御環境内に配置されることが望ましい。
【００３９】
プリフォームの均一の長手方向の屈折率分布を得るために、この装置は、好ましくは前述の１次ガス流および前述の１つまたは複数の２次ガス流の大きさを設定するためのシステムをさらに備える。
【００４０】
本発明は、光学プリフォームの長手方向の屈折率を制御するために、ガラス層を堆積する間のプラズマ域の位置に応じて、中空ガラス基体管の内部に供給されるドープガラス形成ガスの組成を変える方法のプラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）プロセスでの使用にさらに関する。
【００４１】
確実な設定を実現するために、２次ガス流用の供給管路がほぼ耐漏洩であることが望ましく、それに関連してこのガス管路システムは、光学プリフォームの製造が実際に開始される前に漏洩試験を好ましくは受け、その試験は、好ましくはこのシステムに高圧でガスを充填し、次いでこのガスシステム全体を密閉し、その後、時間に応じた圧力降下を記録することによって行われる。
【００４２】
本出願を一例により以下にさらに詳細に説明するが、それに関連して、本発明は決してそのような特殊例に限定されないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】１次ガス流および２次ガス流を含む、本発明によるガス供給システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
添付の図面は、１次ガス流６および２次ガス流５を含む、本発明によるガス供給システム４を示し、前述の１次ガス流６がＳｉＣｌ４／Ｏ２を主に含み、前述の２次ガス流５がゲルマニウム含有化合物、例えばＧｅＣｌ４を含みながら、この２次ガス流５は、ドーパントが存在するキャリアガス、例えば酸素を大抵は含む。通常のドーパント、例えばＧｅＣｌ４やＣ２Ｆ６など、例えば屈折率を高めるドーパントおよび／または低下させるドーパントは、１次ガス流６内に存在する。流入２次ガス流５が、第１の分配ユニット７を使用して４つの副流９、１０、１１、１２に細分される。制御可能バルブ１およびオリフィス２が各副流９−１２の流路にあり、副流９の最大流量値が１（任意単位）であり、副流１０の最大流量値が２（ＡＵ）であり、副流１１の最大流量値が４（ＡＵ）であり、副流１２の最大流量値が８（ＡＵ）である。流入２次ガス流５を細分することから生じる副流９−１２は、第２の分配ユニット８によって２次ガス流１３へと混合され、その２次ガス排気流１３が１次ガス流６に混合され、中空ガラス基体管１４に供給される。この中空基体管１４の内部で内部堆積プロセスが行われ、中空基体管１４は、マイクロ波が供給される共振器（図示せず）がその中にある炉（図示せず）内に置かれ、その共振器は、１つまたは複数のガラス層が中空基体管１４の内部に堆積されるような状態を中空基体管１４の内部で作り出すように、基体管１４の長さの特定の部分の上を往復する。適した堆積プロセスが、本出願者の名義でＷＯ２００４／１０１４５８に開示されており、このパンフレットは本明細書に組み込まれるとみなされる。この堆積プロセスおよびコラプシング処理の後に、所望の場合は固体プリフォームの外側に追加のガラスがもたらされ、その後、光ファイバを得るために最終的な線引き処理が行われる。
【００４５】
前述の堆積プロセスを正しく実行することを実現するために、所期の屈折率分布は事前に知られており、さらに中空基体管１４の内部に供給される１つまたは複数のドーパントの量が、各個別の副流９−１２のバルブ１を制御することによって管理される。したがって図示の実施形態では、２次ガス流に関する最小流量、すなわちすべてのバルブ１が閉じられる場合の無流と、副流９−１２のすべてのバルブ１が開いている場合の最大流量との間で多くて１６のステップを設定することができる。バルブ１のそのような制御は、電子制御の測定および制御システム（ソフトウェアおよびハードウェア、図示せず）によって行われる。温度の変動を最小限に抑えるために、このガス供給システム４は温度制御システム３に接続される。この図では４つの副流９−１２を示すが、２、８、１６、等の数の副流９、１０を使用することも可能である。それに加え、１つまたは複数のキャリアガスがある状態であろうとなかろうと、他の１つまたは複数のドーパントの正確な調量が行われる第２のガス供給ユニット４（図示せず）を使用することができ、この第２のガス供給ユニット４（図示せず）も、好ましくは温度制御システムに接続される制御可能バルブおよびオリフィスをそれぞれが備えるいくつかの副流を含む。
【００４６】
上記に説明した、内部気相成長により光学プリフォームを製造するための方法および装置を使用して、中空基体管の長さの一部分に沿ってほぼ均一の屈折率分布を実現でき、所期の屈折率分布からの偏りが最小限に抑えられることが見出されている。
【符号の説明】
【００４７】
１  制御可能バルブ
２  オリフィス
３  温度制御システム
４  ガス供給システム
４  ガス供給ユニット
５  ２次ガス流
６  １次ガス流
７  第１の分配ユニット
８  第２の分配ユニット
９、１０、１１、１２  副流
１３  ２次ガス流
１４  中空ガラス基体管
【図１】
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【外国語明細書】
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