(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーの製造方法であって、
加熱ガラス源から光ファイバーを線引きするステップと、
前記光ファイバーを処理区域内に保持して処理するステップであって、前記処理区域の長さが少なくとも５ｍであり、ファイバー入口表面温度からファイバー出口表面温度を差し引き、差分を前記処理区域内における前記光ファイバーの全滞在時間で割った、前記処理区域内の５，０００℃／秒未満の平均冷却速度に前記光ファイバーを晒し、前記処理区域から出るときの前記光ファイバーの表面温度を少なくとも１，０００℃とするステップと、を有し、
前記線引きするステップおよび前記処理するステップが、第１の経路に沿って行われ、
当該方法がさらに、
処理された前記光ファイバーを、流体ベアリングの流体領域に接触させるステップであって、前記流体ベアリングは少なくとも２つの側壁によって画成される流路を有し、前記光ファイバーが、前記流路内の該光ファイバー下部の圧力差によって前記流路内で浮遊するのに充分な前記流路の領域に保持され、前記圧力差は、前記流路内の前記光ファイバー下部に供給される流体の該光ファイバー上部の圧力より高い圧力によって生じるものであるステップを有し、
前記光ファイバーが、前記流体ベアリングにより、第２の経路に沿って搬送される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理区域内における前記光ファイバーの全滞在時間が０．２５秒より長いことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記光ファイバーが２０ｍ／秒以上の線引速度で線引きされることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記処理区域内における前記光ファイバーの平均冷却速度が２，５００℃／秒未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記処理区域に入るときの前記光ファイバーの表面温度が１，５５０℃〜１，７５０℃であり、前記処理区域から出るときの前記光ファイバーの表面温度が１，２５０℃〜１，４５０℃であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２００７年１１月２９日出願の「低減衰ファイバーのためのファイバー・エアターン」と題する米国非仮特許出願第１１／９９８，３６６号の利益及び優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に本引用によりその内容がそっくりそのまま本明細書に組み込まれたものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は光ファイバーの製造方法及び装置に関し、特には特性を改良した光ファイバーの製造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
減衰及び熱老化（熱劣化）性は、光ファイバー、特に高速データ伝送光ファイバーの重要な特性である。光ファイバーを製造する場合、そのファイバーの意図した動作ウインドウにおける減衰損失をできるだけ抑制することが必要であり望ましい。製造後において、光ファイバーの減衰は「熱老化」と呼ばれる現象によって増加する。熱老化というのは、特定の光ファイバーの性質であって、製造後、光ファイバーの減衰が周囲環境における熱変動により、時間とともに増加することである。一般に、熱老化による減衰の変化は、スペクトル減衰カーブにおいて約１２００ナノメートル（ｎｍ）から約１７００ｎｍまで明らかに増加する。また、減衰はレイリー散乱損失によって生じるものと考えられている。従って、熱老化やレイリー散乱効果によるファイバーの減衰を抑制できる方法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱老化やレイリー散乱による減衰を抑制したファイバーの製造方法に、線引炉からファイバーを線引きする間、ファイバーを規定の速度で冷却する方法がある。しかし、従来の光ファイバー製造プロセスにおいて、ファイバーを規定の速度で冷却することは困難である。通常、従来の光ファイバー製造プロセスにおいては、ファイバーが直線経路に沿って垂直下方に線引きされ、この直線経路にはシステム全体の高さを変えずに規定の速度でファイバーを冷却するような装置を追加するスペースは殆どないのが一般的である。既存のシステムの高さを高くすることは大幅なコスト増となるため、システム全体の高さを変えずに冷却制御をするためのスペースが得られる処理システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様は光ファイバーの製造方法であって、加熱ガラス源から光ファイバーを線引きするステップと、前記光ファイバーを処理区域内に保持して処理するステップであって、ファイバー入口表面温度からファイバー出口表面温度を差し引き、差分を前記処理区域内における前記光ファイバーの全滞在時間で割った前記処理区域内の平均冷却速度であって、５，０００℃／秒未満、例えば、２，５００℃／秒未満又は１，０００℃／秒未満の平均冷却速度に前記光ファイバーを晒し、前記処理区域から出るときの前記光ファイバーの温度を少なくとも約１，０００℃とするステップとを有して成ることを特徴とする方法である。
【０００６】
少なくとも１つの実施の形態において、前記処理区域の長さが少なくとも約３．５ｍであり、例えば、少なくとも約５ｍ又は少なくとも１０ｍである。
【０００７】
少なくとも１つの実施の形態において、前記処理区域内の前記光ファイバーの全滞在時間が０．２５秒超である。
【０００８】
少なくとも１つの実施の形態において、１０ｍ／秒の速度、例えば、２０ｍ／秒や３０ｍ／秒の速度で光ファイバーが線引きされる。
【０００９】
少なくとも１つの実施の形態において、約２５〜２００グラムの線引張力、例えば約６０〜１７０グラムの線引張力で光ファイバーが線引きされる。
【００１０】
少なくとも１つの実施の形態において、前記処理区域に入る光ファイバーの表面温度が約１，３００℃〜約２，０００℃であり、例えば、約１，５５０℃〜約１，７５０℃であり、該処理区域から出る光ファイバーの表面温度が少なくとも約１，２５０℃〜約１，４５０℃である。
【００１１】
本発明の別の態様は処理区域内の第１の経路に沿った裸光ファイバーの処理及び該裸光ファイバーを流体ベアリングの流体領域に接触させる処理を含んでいる。前記流体ベアリングは少なくとも２つの側壁によって画成される流路を有し、前記ファイバーが該流路内の該ファイバー下部の圧力差によって浮遊するのに充分な領域に保持される。前記圧力差は前記流路内のファイバー下部に供給される流体の該ファイバー上部の圧力より高い圧力によって生じる。前記裸ファイバーは、流体クッション領域を越えて線引きされるにつれ、第２の経路に向けられる。
【００１２】
本発明の更なる特徴および効果は以下に詳細に述べてあり、以下の説明によりそれらの特徴および効果は当業者にとって明白であるか、または以下の説明、請求項、および添付図面に記載の本発明を実施することにより認識できる。
【００１３】
本発明の概要及び以下に述べる本発明の実施の形態の詳細な説明は、クレームによって規定される本発明の本質および特徴を理解するための概要及び構成を説明するためのものである。添付図面は本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書の一部を構成するものである。添付図面は本発明の実施の形態を示しており、その説明と共に、本発明の原理および動作を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ファイバーの製造システムを示す図。
【図２】光ファイバーの製造システムに使用される流体ベアリングの分解図。
【図３】光ファイバーの製造システムに使用される、テーパー領域を有する流体ベアリングの側面図。
【図４】本発明の実施の形態による光ファイバー製造装置の概略側断面図。
【図５】本発明の別の実施の形態による光ファイバー製造装置の概略側断面図。
【図６】本発明の更に別の実施の形態による光ファイバー製造装置の概略側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例を示す添付図面を参照しながら、本発明の現時点における好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明はドープ光ファイバーのような光ファイバーを製造する方法及び装置を提供する。光ファイバーは光ファイバー母材から一定の線引速度及び線引張力によって線引きされるため、熱老化のような望ましくない欠陥が生じる。同様に、特定の線引条件によって、レイリー散乱の増大につながる微細な濃度変化が生じる。このような欠陥に対処するため、本発明に従って光ファイバーが処理され、特定の処理温度範囲内に特定の処理時間保持される。特に、線引きされる光ファイバーを制御された冷却速度に晒すことが望ましい。光ファイバーを処理張力範囲内に保持しながら、徐冷処理を施すことにより熱老化現象を最も抑制することができる。同様に、ファイバーを制御された冷却速度に晒すことにより、レイリー後方散乱現象を抑制できる。このように、本発明により製造後における光ファイバーの経時的な減衰傾向、即ち、所謂熱老化効果を低減することができる。また、本発明はレイリー散乱に寄与する微細な濃度変化も抑制することができ、光ファイバーの減衰を低減することができる。
【００１７】
ガラス母材、従って光ファイバーに、ゲルマニウム、フッ素、リン、塩素、又はその組合せのような少なくとも１つのドーパントをドープすることができる。特に、本発明者らは特定の屈折率プロファイルを有するファイバー、例えば、ドーパントの量が多いファイバーに熱老化が生じやすいことを見出している。これらすべての屈折率プロファイルはレイリー散乱に起因する減衰を示している。
【００１８】
様々な実施の形態において、光ファイバーが線引炉から処理区域内に線引きされる。
【００１９】
本明細書において、「処理区域」とは、その区域を出る光ファイバーの表面温度が少なくとも約１，０００℃であるとき、室温の空気中（約２５℃の空気中）における冷却速度より遅い速度で光ファイバーが冷却される線引炉の下流領域を意味する。好ましい実施の形態において、ファイバーの温度が少なくとも１，０００℃のとき、例えば、１，２５０℃〜１，７５０℃のとき、前記処理区域内におけるファイバーの平均冷却速度が２，５００℃／秒未満、更には１，０００℃／秒未満を含め、５，０００℃／秒未満である。  
前記処理区域内におけるファイバーの平均冷却速度は、処理区域入口におけるファイバーの表面温度（ファイバー入口表面温度）から処理区域出口におけるファイバーの表面温度（ファイバー出口表面温度）を差し引き、差分を処理区域内におけるファイバーの全滞在時間で割った値と定義される。
【００２０】
少なくとも１つの実施の形態において、前記処理区域は処理炉を有している。１つの実施の形態において、処理炉が線引炉の直近下流に配置されているが、本発明は処理炉が線引炉の直近下流に配置される実施の形態に限定されるものではない。好ましい実施の形態において、線引炉のファイバー出口端に、好ましくは両者を封止するように、処理炉が直接取り付けられている。これにより、線引炉に対し不要な空気が流入するのを抑制できる。
【００２１】
別の実施の形態において、まず第１のガスに晒されるよう光ファイバーが線引炉から線引きされる。線引きされた光ファイバーは受動処理組立体である通路又はチャンバーを通過させることによって処理できる。前記通路又はチャンバーは前記第１のガスより熱伝導率の低い第２のガスを含んでいることが好ましい。前記ガスが混合され前記受動マッフルの端部から排出されることが好ましい。
【００２２】
本発明の１つの実施の形態によれば、前記第２のガスを含むチャンバー内におけるファイバーの冷却速度を制御することにより誘発される熱老化効果が抑制される。ファイバーの熱老化を制御するためには、温度範囲約１，１００℃〜約１，５００℃に対し、８４０℃／秒〜４，０００℃／秒の冷却速度が望ましいことを見出している。
【００２３】
本発明の別の実施の形態によれば、光ファイバーの高速製造方法が提供される。この方法は、光ファイバー母材のような加熱ガラス供給源から、１０ｍ／秒以上、好ましくは２０ｍ／秒以上、更に好ましくは３０ｍ／秒以上の線引速度で光ファイバーを線引きするステップ、及び前記光ファイバーを処理区域内に保持して熱処理するステップであって、５，０００℃／秒未満の前記処理区域内の平均冷却速度、例えば、５００℃／秒〜２，５００℃／秒及び５００℃／秒〜１，０００℃／秒を含む５００℃／秒〜５，０００℃／秒の平均冷却速度に前記ファイバーを晒すステップを有して成ることを特徴とするものである。
【００２４】
前記のことを達成するために、本発明の１つの実施の形態が、加熱ガラス源から光ファイバーを線引きするステップ、第１の経路に沿った処理区域において前記ファイバーを処理するステップ、及び前記裸光ファイバーを流体ベアリングの流体領域に接触させ、該裸ファイバーが前記流体クッション領域を越えて線引きされるにつれ、該裸ファイバーを少なくとも第２の経路に向けるステップを有して成る光ファイバーの製造方法を含んでいる。
【００２５】
本発明は線引きされた光ファイバーを処理して熱老化性（欠陥）を低減する方法を含んでいる。本明細書において、「熱老化」とは初期製造に引き続き光ファイバーの減衰が時間とともに増加する光ファイバーの欠陥を意味する。以下の説明で更によく理解できるように、本発明の方法及び装置により、比較的高速且つ高張力でドープ光ファイバーを線引きできると共に、同様の速度及び張力で線引きされたが本発明の処理ステップを経ていない同様の光ファイバーと比較して熱老化性を抑制できる。
【００２６】
本明細書において、「裸光ファイバー」とは母材から直接線引きされ外面に保護被膜層が設けられる前（例えば、ポリマーを主成分とする材料で被膜される前）の光ファイバーを意味する。本発明は、保護膜が被膜される前の各製造段階において、非線形経路を通して光ファイバーを搬送できるため柔軟性に富んでいる。更に、後述するように、本発明の方法及び装置は、非線形経路を提供するのみならず、製造中の光ファイバーの処理（例えば、冷却）を補助することもできる。
【００２７】
図１は光ファイバーを製造するための例示的なシステム１０８を示す図である。図１の実施の形態において、炉１１２に母材１１０が配置され、そこからファイバーが線引きされることにより裸光ファイバー１１４が製造される。母材１１０は光ファイバーの製造に適したものであれば、如何なるガラス又は材料から成っていてもよい。母材１１０から裸光ファイバー１１４が線引きされ炉１１２から離れた後、裸光ファイバー１１４が制御された速度で冷却できる処理区域１３０に入る。裸光ファイバー１１４は、処理区域１３０から離れると、少なくとも１つの静止流体ベアリング１１６（図１では複数の流体ベアリング）に接触し、第１の経路、即ち、垂直経路（Ｙ）に沿った移動から第２の経路（Ｚ）に沿った移動に変わる。図示のように、第２の経路（Ｚ）は水平方向に配向、即ち、第１の経路に直交しているが、本発明のシステム及び方法においては、保護膜が被膜される前の段階において、任意の非線形経路に沿って光ファイバーの方向を変えることもできる。
【００２８】
図１の実施の形態において、光ファイバー１１４は流体ベアリング１１６を通過して被膜形成装置１２０に入り、そこで裸光ファイバー１１４の外面に１次保護被膜層１２１が被膜される。被膜形成装置１２０を離れた（もはや裸ではない）保護層１２１付き光ファイバーは、システムの別の多様な処理段階（図示せず）を経ることができる。引張機構１２８は、図１に示す全体のシステムを通した光ファイバーの線引き及び最終的にファイバー格納スプール（図示せず）に巻き取る際に必要な張力を光ファイバーに持たせるために使用される。
【００２９】
光ファイバー１１４は、流体ベアリング１１６（後述）通して搬送されるため、各流体ベアリング１１６の流体クッション領域によって冷却される。例えば、図１において、処理区域１３０を出て流体ベアリング１１６に入る光ファイバー１１４の温度が５００℃〜１，５００℃に達することがある。好ましい実施の形態において、ファイバー温度が１，３００℃未満の時点、好ましくは１，２００℃未満の時点、特定の実施の形態においては１，１００℃未満の時点において光ファイバーが流体ベアリング１１６に入る。流体ベアリング１１６が光ファイバーを支持する流動流体ストリームを採用しているため、線引炉の直近外部に存在するような、室温の流動しない空気によって冷却される場合と比較して、より速い速度で光ファイバーが冷却される。光ファイバーと流体ベアリングの流体（室温の空気であることが好ましい）との温度差が大きければ大きいほど、流体ベアリングの光ファイバー１１４を冷却する能力が高くなる。別の実施の形態において、光ファイバーをより早く冷却できるように、流体ベアリング１１６内を流動する流体を実際に冷却することができる。流体クッション領域の流体によって光ファイバー１１４を充分冷却できるため、光ファイバーを直接塗膜ユニット１２０に搬送でき、裸光ファイバー１１４の外面に保護層を塗膜して被膜ファイバー１２１を製造することができる。１つの実施の形態において、裸光ファイバー１１４に対し無反応な流体（例えば、空気、ヘリウム）を流体ベアリング１１６の流体クッション領域に含めることができる。  
多数の流体ベアリング１１６を用いる図１の構成により、冷却が行われるのみならず、裸光ファイバー１１４を実質的に線形配列（Ｙ）から実質的に非線形配列（Ｙ＋Ｚ）に変更する際の安定性が向上する。持論に捕らわれる訳ではないが、多数の流体ベアリング１１６を隣接配置することにより、光ファイバー１１４を１つの流体クッション領域から次の流体クッション領域に移動するための精度が容易に得られる。勿論、光ファイバーの製造において、１つのベアリング組立体を含む任意の数（後述）のベアリング組立体を任意の順序に配列したり、任意の数の経路を使用したりすることができることは言うまでもない。
【００３０】
これまで、非線形経路による光ファイバーの製造システム及び方法について説明してきた。前記のように、かかるシステム及び方法は１つ以上のベアリング組立体を使用することができる。図２は本発明の光ファイバーの製造に使用可能なベアリング組立体２１６の実施の形態を示す図である。図２の実施の形態において、ベアリング組立体２１６（時により、「流体ベアリング」とも言う）は第１プレート２３０、第２プレート２３２、内側部材２３６、及び第１プレート及び第２プレートの少なくとも一方に設けられた少なくとも１つの開口部２３４を有している。第１プレート２３０及び第２プレート２３２は金属から成り、それぞれ弓形外面２３８、２３９を有し、対向配置することができる。第１プレート２３０と第２プレート２３２とを留め具で結合させることにより、ベアリング組立体に流体を通すことができる。各プレート２３０、２３２の弓形外面２３８、２３９は通常それぞれの外周に沿って設けられている。第１プレート２３０及び第２プレート２３２の各々はそれぞれ内面２４２、２４４及び外面２４３、２４５を有し、それぞれのプレートの内面２４２、２４４が位置合せされる。第１プレート２３０の内面２４２及び第２プレート２３２の内面２４４のいずれか一方の周囲の少なくとも一部に流体を流動させるための高圧をもたらす陥凹部２４７が延びている。別の実施の形態において、陥凹部は様々な構成をとり、後述するように、ファイバー支持路２５０に均一な流れをもたらすことができる。
【００３１】
図示の実施の形態において、第１プレート２３０及び第２プレート２３２の弓形外面２３８、２３９が実質的に位置合せされ、第１プレート２３０及び第２プレート２３２の弓形外面２３８と２３９との間に領域が形成されることが好ましい。この領域は光ファイバーを受け取り、支持組立体を回転せずにファイバーがこの領域に沿って移動できるよう構成されている。ファイバー支持路２５０は図３の実施の形態において、より明確に図解されている（後述）。少なくとも１つの開口部２３４が少なくとも第１プレート２３０及び第２プレート２３２のいずれか一方を貫通している。図２に示すように、第１プレート２３０及び第２プレート２３２の開口部２３４により、支持組立体２１６に流体（例えば、空気、ヘリウム、その他任意の気体又は液体）を供給し、第１プレート２３０と第２プレート２３２との間に形成されたファイバー支持路２５０から排出できる。
【００３２】
また、図２の実施の形態に示すように、支持組立体２１６は第１プレート２３０と第２プレート２３２との間に内側部材２３６を有することができる。内側部材２３６（例えば、シム２３７）は、流体がファイバー支持路２５０から所定の方向に流出するよう、第１プレート２３０及び第２プレート２３２の外面２３８と２３９との間の領域に流体が向けられるよう構成されている。内側部材２３６は第１プレート２３０と第２プレート２３２との間に位置することにより、両者の間にギャップが設けられる。内側部材２３６は、ファイバー支持路２５０から所定の方向に流出するよう流体を方向付ける。任意として、内側部材２３６は非放射流を抑制することにより流体流を更に制御する複数のフィンガーを有することができる。また、内側部材２３６は封止部として機能し、第１プレート２３０と第２プレート２３２との密着性を確保する。内側部材２３６は光ファイバーの入出を容易にする切り込みを有することができる。
【００３３】
図３に示すように、第１プレート２３０及び第２プレート２３２の外面２３８と２３９との間に形成されたファイバー支持路２５０の流体が流出する部分がテーパー状になっていてよい。しかし、別の実施の形態において、ファイバー支持路２５０は、例えば、平行または逆テーパー形状を成している。また、テーパー付きファイバー支持路２５０の開口部２６０は、垂直方向のどの位置に光ファイバー２１４が配置されるかに応じて可変である。特定の線引張力、線引速度、並びに開口部２６０を通過する流体の流速において、外径が１２５μｍの光ファイバーがファイバー支持路２５０の幅５００μｍ、好ましくは４００μｍ、より好ましくは３００μｍ、更に好ましくは２００μｍの区域に保持されるよう開口部２６０及びファイバー支持路２５０が構成されることが好ましい。従って、ファイバー直径の１〜２倍、より好ましくは１〜１．７５倍、最も好ましくは１〜１．５倍のファイバー支持路２５０の領域にファイバーが保持されることが好ましい。ファイバーの外側と各々の壁との距離がファイバー径の０．０５〜０．５倍となるように、ファイバーが前記支持路の領域に位置することが好ましい。
【００３４】
図示の実施の形態において、ファイバー支持路２５０の開口部のテーパー角度は、見やすくするため、好ましい角度よりも誇張して示してある。実際には、ファイバー支持路２５０の上端、即ち、外端の幅２６０が底部、即ち、内部分２３７の幅２６０より大きくなるよう、ファイバー支持路２５０の少なくとも１つ、好ましくは両方の対向面がそれぞれ、好ましくは０を超え１０度未満、より好ましくは０．３〜７度、最も好ましくは０．４〜３度傾斜している。例えば、かかる実施の形態において、前記領域を形成する第１プレート２３０及び第２プレート２３２がそれぞれ−０．６°及び＋０．６°傾斜することができる。別の方法として、ファイバー支持路２５０は任意の深さ、幅又はテーパー角度を有することができる。テーパー付きファイバー支持路２５０を用い、それによって形成されるスロットに流体を注入し、狭い内側領域を通過させて幅の広い外側領域から流出させることにより、ファイバー支持路２５０内を流動する流体のクッションによりファイバーが支持路２５０の特定の深さに自己定着する。例えば、特定の流体流動下において、ファイバー２１４の線引張力が増大すると、ファイバーと支持路の壁とのギャップが充分小さくなり、領域２３７の圧力が増大した張力に正しく対応できるようになるまでファイバーが支持路２５０内を下方に移動する。ファイバーの線引張力が低下すると、ファイバーと支持路の壁とのギャップが充分大きくなり、領域２３７の圧力が低下した張力に正しく対応できるようになるまでファイバーが支持路２５０内を上方に移動する。このように、支持路２５０にテーパーをかけることにより、幅広い線引張力に対処することができる。図示の支持路２５０にテーパーがかかっておらず、ファイバーの線引張力が低下したと仮定すると、ファイバーが上方に移動しファイバー支持路２５０から外れてしまう。
【００３５】
ファイバー直径の１〜２倍、より好ましくは１〜１．７５倍、最も好ましくは１〜１．５倍のファイバー支持路２５０の領域にファイバーが位置することが好ましい。ファイバーをこのような支持路２５０の比較的狭い領域に位置させることにより、稼動中、ファイバーはベルヌーイ効果により自ら中心に位置するようになる。例えば、ファイバーが支持路２５０の対向する面のいずれか一方に接近するにつれ、一方の面の近傍において空気速度が増大し、他方の面の近傍において低下する。ベルヌーイ効果によれば、流体速度の増大と圧力の低下が同時に起きる。その結果、一方の表面近傍の流体速度の低下による大きな圧力によりファイバーが支持路２５０の中心に戻される。このように、好ましい実施の形態において、ファイバーの周囲を通過しファイバー支持路２５０から流出する流体流によるベルヌーイ効果により、線引きする間ファイバーが少なくとも実質的にファイバー支持路２５０の中心に置かれる。特に、このようなセンタリングは、例えば、支持路２５０の側壁から噴射される流体流のような、側面からファイバーに作用する流体流を要しない。  ファイバーが支持路２５０のテーパー領域全体に位置するようスロット内を通過する流体の流速を調整することが好ましい。本実施の形態において、ファイバー径の１〜２倍の支持路２５０の領域にファイバーが位置するため、（ファイバーの支持に利用しようと思えば利用できる空力抵抗とは寧ろ対照的な）ファイバー２１４の下部の圧力差によって支持される。流体圧力差によりファイバーを支持路２５０内に支持又は浮揚させることにより、空力抵抗によりファイバーを浮揚させる場合と比較して遥かに低い流体流速を採用できる。
【００３６】
図示の実施の形態において、ファイバー支持路２５０の狭い内側領域からファイバー支持路２５０に流入し、広い外側領域から流出する１つの流体流によって前記流体流が得られることが好ましい。このようにして、ファイバー支持路２５０によって形成されるスロットの最狭部と最広部と間にファイバーを浮遊させて完全に配することができる。テーパー付きファイバー支持路２５０の採用及び前記のように流体流を領域２５０に注入することにより、ファイバー支持路２５０によって形成される前記スロットの幅がファイバー支持路２５０内を通過させるファイバーの直径よりも１０〜１５０μｍ、より好ましくは１５〜１００μｍ、最も好ましくは２４〜７０μｍ大きい領域にファイバーを保持することができる。また、ファイバーを線引するプロセスの間、ファイバーの外側と各々の壁との距離がファイバー径の０．０５〜０．５倍となるように、ファイバーが前記支持路の領域に位置することが好ましい。
【００３７】
好ましい実施の形態において、ファイバー支持路２５０が、ファイバーが流体流源から移動するにつれ、ファイバー下部の圧力を低下させる手段を有している。圧力を解放するかかる手段は前記テーパー付き支持路によって達成できる。圧力を低下させる別の手段が、本引用により内容がそっくりそのまま本明細書に組み込まれたものとする米国仮特許出願第６０／８６１，５８７号に開示されている。
【００３８】
前記流体ベアリングにより光ファイバーが流体クッション領域に沿って移動できるため、光ファイバーと流体ベアリングとの機械的な接触が防止又は実質的に防止でき、例えば、ファイバーがプレート２３０や２３２と接触せずにファイバー支持路２５０内を移動できる。更に、前記領域のサイズ及び構成により、流体流の能動的制御を要せずに、流体ベアリングが様々な線引張力にわたり機械的接触をせずにファイバーを領域内に保持することができる。
【００３９】
図３において、光ファイバー２１４がファイバー支持路２５０の底部方向に移動し、シム２３７やファイバー支持路２５０の側面に接触するのを防止するためには流体流が重要である。このことは、裸状態の光ファイバーがベアリング組立体に接触して特性が低下しないようにするために特に重要である。更に、光ファイバーの位置がファイバー支持路２５０の底部に近ければ近いほど、光ファイバー２１４を希望する位置に保持するためのより高い圧力がファイバー支持路２５０に必要であると考えられている。明らかなように、支持路側面のテーパーにより、支持路側面とファイバーとのギャップが小さくなり、それによって必要な高圧力が生じる。
【００４０】
ファイバー支持路２５０内のファイバー位置に影響を及ぼす他の要因に線引張力がある。  例えば、同一の流体流下において、２００グラムの張力で引っ張ったファイバーは、１００グラムの張力で引っ張ったファイバーと比較するとファイバー支持路２５０内のより低い位置に浮遊する。従って、用いられる特定のファイバー線引速度及び線引張力に対し、流体ベアリングの前記領域から流出する流体が光ファイバーを所望の位置に保持するのに充分であることが重要である。
【００４１】
例えば、最内部及び最外部におけるプレート２３０と２３２との幅がそれぞれ約１２７μｍ及び約３８０μｍのファイバー支持路２５０を用いる実施の形態において、流体の流速を約０．５Ｌ／秒から５Ｌ／秒超とすることができる。このような構成及び流体流により、光ファイバー周囲の局部流体速度を８００ｋｍ／時以上とすることができる。このように、一部の実施の形態において、ファイバー支持路２５０内のファイバー周囲の最大流体速度は１００ｋｍ／時超、２００ｋｍ／時超、４００ｋｍ／時超、更には６００ｋｍ／時超である。一部の実施の形態において、ファイバー支持路２５０内のファイバー周囲の最大流体速度は９００ｋｍ／時超である。例えば、本発明者らはファイバー支持路２５０内のファイバー周囲において１，０００ｋｍ／時の流体速度を達成している。しかし、本発明の方法はこれ等の流体速度に限定されるものではなく、実際、線引条件（例えば、線引速度、線引張力等）及び流体ベアリングの設計に依存するファイバー支持路２５０内の所望の位置にファイバーが位置するよう流体速度を選択することが好ましい。別の実施の形態において、流体の流速は約３Ｌ／秒〜約４Ｌ／秒である。勿論、所定の線引張力において光ファイバーを所望の位置に保持できるものであれば任意の流体速度を用いることができる。このように高速の流体流を用いることにより、光ファイバーの冷却が大幅に促進される。光ファイバーと流体ベアリング内を流動する流体との温度差が大きければ大きいほど、また流体速度が速ければ速いほど、より大きな冷却量が得られる。特定の実施の形態において、流体ベアリングに入る光ファーバーの温度は、流体ベアリング内を流動しファイバーを支持する流体の温度より１００℃、５００℃、１，０００℃、あるいは１，５００℃以上高い。前記実施の形態における温度差及び２０ｍ／秒を超える光ファイバーの線引速度において、流体ベアリング入口温度が１，１００℃のファイバーを室温（約２０℃）の流体（空気が好ましい）を用いて、ファイバーを流体ベアリングに通過させ１８０°方向転換させることにより、最大１，０００℃冷却、即ち約１００℃に冷却することができる。このような大幅な冷却量は本明細書開示の流体ベアリングの５０℃超、２００℃超、５００℃超、７００℃超、及び９００℃超の冷却能力を例示している。より重要なことは、このようなファイバーの冷却量が３ｍ未満、より好ましくは２ｍ未満、最も好ましくは１ｍ未満のファイバー距離（即ち、ファイバーが流体ベアリングの流体クッションに触れる円周距離）にわたって達成できることである。しかし、所望する結果及び製造場所のレイアウトに応じて、ファイバーと流体クッションとのより大きな又はより小さな接触距離も可能である。本発明の流体ベアリングの顕著な冷却能力により、光ファイバーの線引プロセスからヘリウム冷却装置を完全に除外できる潜在的可能性がある。
【００４２】
流体ベアリング１１６の半径は特に重要ではない。特定の実施の形態において、ファイバーの回転半径が約８から１６ｃｍになるよう流体ベアリングが構成される。これより大きな又は小さな半径の流体ベアリングも可能であり、また、例えば、大きな冷却量（この場合、大きな半径の流体ベアリングが好ましい）を必要とするか否か又はファイバーの線引プロセスにおける制約に応じ、（図１に示すような）追加の流体ベアリングを使用することもできる。  
本発明の処理区域（図１の１３０）の別の実施の形態について説明する。
【００４３】
図４に示す光ファイバー製造装置３００は、一般に、線引炉１１２、処理炉３５０、及び牽引組立体として示す線引ファイバーに張力を与える張力部１２８を有している。装置３００を用いて、例えば、ドープガラス母材１１０から裸光ファイバーを処理することができる。具体的には、線引炉１１２を用いて裸光ファイバー１１４を形成し、処理炉３５０を用いて線引きされたファイバー１１４を処理することにより熱老化効果が抑制された処理済み光ファイバー３１０Ａを形成することができる。張力部１２８はファイバーに対し所望の張力を保持する。更に、非接触式外形測定装置、ファイバー冷却装置、一次及び二次ファイバー被膜を塗膜して硬化させるファイバー被膜／硬化装置、スプール巻取り装置等の従来装置を追加することができる。このような追加の装置は周知の装置であり、図を分かり易くするため省略してある。また、処理炉の底部にアイリスドア機構又は移動ドア機構を設けることにより、処理炉に不要な空気が流入するのを抑制できる。
【００４４】
ガラス母材１１０はドープ石英ガラスから成っていることが好ましい。線引きされたファイバーのコア又はクラッド（存在する場合）のいずれか一方又は両方がドープされるよう母材１１０を形成することができる。例えば、ゲルマニウム、フッ素、リン、塩素、又はその組合せの１つ以上を石英ガラスにドープできる。他の適切なドーパントも使用できる。本発明者らはゲルマニウムをドープしたファイバーはほとんどの製造条件において熱老化を示すことを見出している。母材１１０を形成する方法及び装置は周知であり、当業者にとって容易に理解できるものである。このような方法にはＩＶＤ、ＶＡＤ、ＭＣＶＤ、ＯＶＤ、ＰＣＶＤ等がある。
【００４５】
線引炉１１２は母材を囲み底部に線引炉の出口壁として機能するフランジを有するハウジング３２２を備えていることが好ましい。ファイバー１１４及び既に落下したガラス塊が通過できる軸方向開口部３２４がフランジ３２３に画成されている。環状スリーブ状のサセプタ３２６（例えば、グラファイト製）が線引炉１１２にわたって延びその内部に通路３３０を画成している。通路３３０は光ファイバー母材１１０を受け取り、それを保持するよう構成された上部区域とガラスが溶解し母材１１０から線引きされるに従い、線引きされたファイバー１１４が通過する下部区域とから成っている。線引き開始時のガラス塊もこの区域を通過する。通路３３０の下部区域は開口部３２４と連通している。空洞出口錐体３３９が開口部３２４の上部に配されていることが好ましい。環状絶縁体３３２及び誘導コイル３３６がサセプタ３２６を囲んでいる。
【００４６】
ヘリウムのような適切な不活性形成ガスＦＧが適切な流入路３３８から約１気圧で通路３３０に導入され、下方に流動し開口部３２４を通して線引炉１１２から流出する。図示及び説明した線引炉１１２は適切な線引炉の例示に過ぎず、例えば、別の種類の加熱機構、サセプタ及び絶縁体等を用いた、別の設計及び構成の線引炉を用いることができることは当業者にとって容易に理解できる。  
図４に戻り、対向する流路３４８がフランジ３２３を通して放射状に延び、上面３２３Ａにおいて開口終了している。また、流路３４８はフランジ３２３を通して垂直に延び錐体３３９の外周付近で終了している。更に形成ガスＦＧが通路３４８の開口部を通して供給され、上方に流動し次いで錐体３３９の中央開口部を通して下方に流動する。例えば、形成ガスＦＧはヘリウム（Ｈｅ）、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴンガス（Ａｒ）、あるいはその他適切な不活性ガスであってよい。
【００４７】
フランジ３２３に接続されていることが好ましい処理炉３５０がその下部に位置している。処理炉３５０は内部に１つ以上の環状加熱素子３６８を有して成る加熱ユニット３６０を備えている。例えば、加熱素子は電気抵抗素子又は誘導加熱コイルであってよい。処理炉の上端３５２及び下端３５４にそれぞれ開口部３５２Ａ及び３５４Ａが画成されている。線引経路に沿った開口部は充分大きく、線引き開始時のガラス塊を落下させることができる。端部３５２、３５４、及びスリーブ３４６が処理炉３５０のハウジングを構成している。しかし、別のハウジング構成及び部品を用いることもできる。処理炉３５０は留め具のような適切な手段によって線引炉１１２のフランジ３２３に固定されていることが好ましい。
【００４８】
一般に円筒形を成すスプール又はチューブ３６２が加熱ユニット３６０内に備えられている。スプール３６２は実質的な純石英ガラス、セラミック、及び／又は炭素材から成り、通路３６２Ａを画成し、一対のフランジ３６２Ｂ（即ち、石英フランジ）を対向する端部に有している。例えば、チューブ端部にフランジ３６２Ｂを火炎溶接することによりスプール３６２を形成することができる。第１グラファイト・ガスケット３６４が上端３５２の下面と上部フランジ３６２Ｂとの間に配されている。また、第２グラファイト・ガスケット３６４が下部フランジ３６２Ｂと下端３５４の上面との間に配されている。
【００４９】
供給路３６６Ａを有するガスリング３６６がグラファイト・ガスケット３６４を囲み、パージガスＰＧをグラファイト・ガスケットに向けるよう構成された小穿孔を有している。パージガスＰＧはグラファイト・ガスケットが空気に晒されるのを低減又は防止するためのものであり、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）あるいはその他適切な不活性ガスであってよい。
【００５０】
パージガス部材３５９が下端３５４の下面に取り付けられている。パージガスＰＧがパージチューブ路３５９Ａに注入されることにより、下端からの通路３６２Ａへの空気の流入が防止される。
【００５１】
チューブ３６２の通路３６２Ａは、線引き開始時に生じるガラス塊を容易に落下させるために、その長さ方向のすべてにおいて、直径Ｄが１２ｍｍを超えていることが好ましく、１２ｍｍ〜８０ｍｍであることが好ましく、４５ｍｍ〜８０ｍｍであることがより好ましい。フランジ３５２の上面からフランジ３５４の下面まで延びる処理炉３５０の処理区域の長さＬが約２．５ｍ〜１０ｍであることが好ましく、約３．５ｍ〜８．５ｍ、例えば、約５．０ｍ〜７．５ｍであることがより好ましい。好ましい長さＬはファイバー１１４の線引速度に依存し、線引速度範囲の例としては、約５ｍ／秒〜４５ｍ／秒、例えば、約１０ｍ／秒〜３５ｍ／秒、約１５ｍ／秒〜２５ｍ／秒である。光ファイバー製造装置３００の下流に位置する流体担時体１１６（図１）により、処理区域を長くすることができ、例えば、少なくとも５ｍ、少なくとも７．５ｍ、更には少なくとも１０ｍとすることができる。
【００５２】
光ファイバーを製造する全体のシステムは、例えば、高さが約６〜１５ｍ、例えば、約９〜１１ｍの屋根を有する建物又は工場など、外的要因から保護される場所に収容されていることが好ましい。少なくとも１つの実施の形態において、処理区域の長さＬをシステム全体の垂直方向の高さの少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、あるいは少なくとも８０％とすることができる。また、処理区域の長さＬをシステム全体が収容されている建物又は工場の屋根と床との垂直距離の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、あるいは少なくとも８０％とすることができる。
【００５３】
張力部１２８は線引きされたファイバー１１４の張力を制御するための適切な任意の装置であってよい。張力装置３７０は１つ以上のファイバー張力及び／又は直径センサー（図示せず）からの入力を連続的に受信し、必要に応じファイバー１１４に張力を加えることができるマイクロプロセッサーを備えていることが好ましい。好ましい実施の形態において、直径をメモリーに記憶した設定直径に一致させる制御に基づいて張力指令が発せられる。
【００５４】
装置３００を次のように使用することにより、処理済み光ファイバー１１４を製造することができる。線引炉の誘導コイル３３６を動作させて光ファイバー母材の先端３０２Ａを所定の線引温度ＴＤまで加熱する。線引温度ＴＤは約１，８００℃〜２，２００℃であることが好ましく、約１，９００℃〜２，０５０℃であることがより好ましい。ファイバー１１４が母材先端３０２Ａから垂直下方が好ましい線引方向Ｖに連続して線引されるよう母材先端３０２Ａを所定の線引温度ＴＤに保持する。ファイバー１１４は前記張力装置３７０又は別の適切な張力付与装置によって所定の許容範囲においてファイバーの設定直径（通常は１２５μｍ）が満足されるよう計算された線引張力ＦＤに保持される。形成ガスＦＧ（例えば、ヘリウム）が上部入口３３８から注入され通路３３０、３２４、３５２Ａ、３６２Ａ、及び３５４Ａを通過し、パージチューブ路３５９Ａから流出する。
【００５５】
このようにして、母材１１０から選定された線引速度ＳＤで母材１１０からファイバー１１４が線引きされる。ファイバーの製造に用いた所定の線引温度ＴＤ及び線引張力ＦＤにより望ましくない熱老化欠陥が生じる。即ち、所望速度ＳＤにおけるファイバー１１４の線引に用いた線引温度ＴＤ及び線引張力ＦＤにより、線引きされたファイバー１１４が熱老化性を示す。
【００５６】
処理装置３５０が線引炉３２０の開口部３２４に実質的に直接隣接して固定されているため、線引きされたファイバー１１４が線引炉３２０を出るとき周囲の冷たい空気によって急冷されるのが防止される。また、線引炉への酸素の混入の可能性が低下するため、グラファイト・サセプタ３２６の劣化が抑制される。裸光ファイバー１１４が通路３２４を通過して、加熱ユニット３６０により直ちに加熱される。加熱ユニット３６０により、ファイバー１１４の温度が選択された処理温度範囲Ｔ１〜Ｔ２内の処理温度ＴＴに保持される。下側の温度Ｔ１は約１，１００℃〜１，４００℃であることが好ましく、上側の温度Ｔ２は約１，２００℃〜１，８００℃であることが好ましい。下側の温度が約１，２００℃〜１，３５０℃、上側の温度Ｔ２が約１，３００℃〜１，４５０℃であることがより好ましい。また、通路３６２Ａを通過するときファイバー１１４は所定の処理張力ＦＴに保持される。処理張力ＦＴが約２５〜２００グラムであることが好ましいく、約９０〜１７０グラムであることがより好ましい。処理区域の長さＬは線引きされたファイバー１１４が所定の滞在処理時間ｔＴ、所定の温度範囲Ｔ１〜Ｔ２に保持されるよう選定される。処理されたファイバー１１４は底部開口部３５４Ａを通して処理炉３５０から排出され、別の処理部（追加冷却、測定、被覆等）まで引き続き下方に移動させることが好ましい。
【００５７】
前記処理温度ＴＴ、処理張力ＦＴ、及び滞在処理時間ｔＴを協調的に選択することにより、ファイバー１１４の熱老化欠陥又は熱老化性を低減又は防止している。従って、前記のようにして製造された処理済みファイバー１１４は、前記のような適切な処理を除き、同様にして製造された光ファイバーと比較して、熱老化欠陥又は熱老化性が低い。従って、前記の方法及び装置によって、比較的高速に光ファイバーを線引きすることができると共に、同様の速度で線引きされた未処理のファイバーと比較して熱老化欠陥が少ない。
【００５８】
線引炉１１２と処理炉３５０とが相対して構成及び固定され、通路３３０から開口部３５９Ａにわたり気体の気密経路が形成されることが好ましい。
【００５９】
好ましい実施の形態において、処理炉３５０がその軸長に沿って隔てられた複数の個別の加熱器を有している。各々の加熱器がファイバーを囲み、コントローラによって個別に制御されることが好ましい。熱処理工程において、ファイバーは多数の加熱区域からの熱に晒される。この場合、少なくとも１つの加熱区域（各区域は加熱器の物理的寸法と略対応）が他の加熱区域と異なる温度に設定される。各々の加熱器の壁面温度がコントローラによって制御され、少なくとも１つの加熱区域の通路温度が１，４００℃〜１，６００℃となることが好ましい。好ましい動作態様において、線引炉１１２に近い第１区域中心の通路温度が１，１００℃〜１，３００℃となるよう制御され、線引炉１１２から更に離間した第２区域の通路温度が１，４００℃〜１，５００℃となるよう制御される。実際の壁面温度は所望の冷却速度を得るための所望のファイバー出口表面温度条件が満足されるよう設定される。例えば、使用気体がヘリウム以外の場合、壁面温度は低く設定される。この理由は、アルゴン及びアルゴンとヘリウムとの混合物の熱伝導率が低いため、同一の冷却速度とするためには、炉の通路温度とファイバー温度とにより大きな温度差を持たせる必要があるためである。
【００６０】
少なくとも１つの好ましい実施の形態において、処理炉の加熱素子がＫａｎｔｈａｌ社の二珪化モリブデン高温加熱素子であることが好ましい。
【００６１】
図５に示す光ファイバー製造装置４００は、前記線引炉１１２に対応する線引炉１１２を有している。製造装置４００は、処理炉３５０の代わりに受動処理組立体４５０を有している。組立体４５０は加熱モジュール３６０に対応する加熱装置を一切有していないという点で「受動的」である。換言すれば、能動的な加熱モジュールの支援を受けずにファイバーが制御された速度で冷却されるということである。
【００６２】
装置４００は前記線引炉１１２及び張力部１２８にそれぞれ対応する線引炉１１２及び張力部１２８を有している。線引炉１１２はグラファイト・サセプタを備えたものであることが好ましい。受動処理組立体４５０は上部フランジ４５４を備えたチューブ状のマッフル４５２を有している。マッフル４５２は、フランジ４５４の貫通孔に延び下端壁４２３に嵌合するボルト又はその他の留め具（複雑化を避けるため図示せず）によって、炉１１２の下端壁４２３に直接固定されている。マッフル４５２はステンレス鋼又はアルミニウムのような金属から成っていることが好ましい。
【００６３】
マッフル４５２は第１端において上部開口部４５６及び第２端において対向する下部開口部４５８を画成すると共に、その間に延びる通路４５２Ａを画成する。通路４５２Ａの直径Ｅは実質的に均一且つ１２ｍｍ超、より好ましくは約１２ｍｍ〜８０ｍｍであり、最も好ましくは４５ｍｍ〜８０ｍｍである。上部開口部４５６は線引炉１１２の下部開口部４２４と連通している。軸方向に隔てられた複数の供給ポートがマッフル４５２の側壁に形成され、各々が通路４５２Ａの長さ方向に沿って通路４５２Ａと連通している。
【００６４】
処理ガス流動システム４６０がマッフル４５２に動作可能且つ流体的に接続されている。処理ガス流動システム４６０は、多岐管又は導管４６２によって各々のポート４５９に流体的且つ動作可能に接続された、処理ガス供給部４６１を有している。処理ガス供給部４６１は選択された処理ガスＴＧを収容すると共に、処理ガスＴＧを充分加圧し導管４６２及び供給ポート４５９を通して通路４５２Ａに送るためのポンプ等を有している。任意として、処理ガス供給部４６１は処理ガスＴＧを加熱するための加熱ユニットを備えることができる。しかし、処理ガスＴＧは約２０℃で供給されることが好ましい。
【００６５】
装置４００を次のように使用することにより、処理済み光ファイバー１１４を製造することができる。線引炉１１２及び張力部１２８を使用して、装置３００の場合と同様に、熱老化欠陥が生じる線引温度及び線引張力によって、母材１１０から裸光ファイバー１１４を線引きする。ファイバーが線引きされるとき、図４と同様の注入口から形成ガスＦＧが導入される。導入された形成ガスは母材１１０及びファイバー１１４の周囲の通路４３０を流れ、炉端部壁４２３の開口部４２４を通過して開口部４５６を通して通路４５２Ａの第１端に入る。
【００６６】
線引きされたファイバー１１４は炉１１２を出ると直ちにマッフル４５２の通路４５２Ａに入る。ファイバー１１４が通路４５２Ａを通過するとき、図５の矢印で示すように、処理ガスＴＧが処理ガス供給部４６１から少なくとも２つの軸方向に隔てられた供給ポート４５９を通して通路４５２Ａに送り込まれる。処理ガスが様々な段階で通路４５２Ａに流入し形成ガスＦＧと混合する。処理ガスＴＧの２５℃における熱伝導率ｋが約１２０×１０−６cal／（秒）（ｃｍ）２（℃／ｃｍ）未満であることが好ましく、約６５×１０−６cal／（秒）（ｃｍ）２（℃／ｃｍ）未満であることがより好ましい。処理ガスＴＧと形成ガスＦＧの混合ガスが通路４５２Ａを通過して第２端の開口部４５８から流出する。    
処理ガスＴＧの熱伝導率は形成ガスＦＧより低い。処理ガスＴＧの熱伝導率が形成ガスＦＧの４０％未満であることが好ましく、２０％未満であることがより好ましい。処理ガスＴＧは窒素又はアルゴンであることが好ましいが、クリプトンやキセノンも可能である。
【００６７】
通路４５２Ａを通過するとき、線引きされたファイバー１１４は所定の処理張力ＦＴに保持されると共に、前記装置３００で説明したように、所定の滞在時間ｔＴ、処理温度ＴＴが所定の温度範囲Ｔ１〜Ｔ２に保持される。装置３００で説明したように、ファイバー１１４の熱老化欠陥が低減又は防止されるよう処理張力ＦＴ、温度範囲Ｔ１〜Ｔ２、及び滞在時間ｔＴが協調的に選択され、処理済み裸光ファイバーが製造される。装置４００の場合、受動処理装置４５０の通路４５２Ａの長さＭは、所望の滞在時間ｔＴが得られるようファイバー１１４の線引速度を考慮して選択される。
【００６８】
熱伝導率の低い処理ガスＴＧによって、線引きされたファイバー１１４からの熱伝達、即ち、冷却速度が遅くなり、それによって通路４５２Ａ内のファイバーが所定の温度範囲Ｔ１〜Ｔ２に保持される。処理ガスＴＧの流速、乱流、及び温度は、所望の冷却速度が得られるよう適宜選択できる。本発明の実施の形態によれば、１，２００℃〜１，５００℃の温度範囲において、処理区域における所望の冷却速度は１，０００℃／秒〜３，５００℃／秒である。光ファイバー製造装置４００の下流に位置する流体担時体１１６（図１）により、処理区域を長くすることができ、例えば、少なくとも５ｍ、少なくとも７．５ｍ、更には少なくとも１０ｍとすることができる。
【００６９】
図６は本発明の更に別の実施の形態による光ファイバー製造装置５００を示す図である。装置５００はグラファイト・サセプタを備えた線引炉１１２を有している。装置５００は以下の点及び用法を除き装置４００に対応している。
【００７０】
マッフル４５０が連続通路５４９Ａを画成する多ピース・マッフル組立体５４９に置換されている。マッフル組立体５４９は、マッフル組立体５４９を線引炉１１２の出口壁５２３に固定するためのフランジ５５４を備えた上部環状マッフル部５５１を有している。第２環状マッフル部５５３がマッフル部５５１の下端に固定され通路５５３Ａを画成している。マッフル５５３の側面に排出ポート５５７が形成され、通路５５３Ａと連通している。第３環状マッフル部５５２がマッフル部５５３の下端に固定され通路５５２Ａを画成している。第４環状マッフル部５５５がマッフル部５５２の下端に固定され通路５５５Ａを画成している。マッフル５５５の側面に供給ポート５５９が形成され、通路５５５Ａと連通している。通路５４９Ａの直径Ｆが１２ｍｍを超えていることが好ましく、１２ｍｍ〜８０ｍｍであることが好ましく、４５ｍｍ〜８０ｍｍであることがより好ましく、長さＮに沿って一定であることが好ましい。マッフル組立体５４９の長さＮが約２．５ｍ〜１０ｍであることが好ましく、約３．５ｍ〜８．５ｍ、例えば、約５．０ｍ〜７．５ｍであることがより好ましい。光ファイバー製造装置５００の下流に位置する流体担時体１１６（図１）により、処理区域を長くすることができ、例えば、少なくとも５ｍ、少なくとも７．５ｍ、更には少なくとも１０ｍとすることができる。
【００７１】
更に、装置５００において、処理ガス流動システム４６０が処理ガス流動システム５６０に置換されている。流動システム５６０は処理ガス供給部４６１に対応する処理ガス供給部５６１を有している。処理ガス供給部５６１は導管５６２により流体的に供給ポート５５９に接続されている。流動システム５６０は更に導管５６３により排出ポート５５７に流体的に接続されたポンプ５６４を有している。ポンプ５６４は図示のように吸気口５６５Ａから圧縮空気が送られるベンチューリポンプであることが好ましい。
【００７２】
使用にあたり、処理ガスＴＧが処理ガス供給部５６１から導管５６２及び供給ポート５５９を通して通路５５５Ａに導入される。ポンプ５６４により充分な真空が得られ、それにより処理ガスＴＧの少なくとも一部が通路５５２Ａ及び５５３Ａ通して引き上げられ、排出ポート５５７及び導管５６３を通り、排気口５６５Ｂから排出される。同時に、ポンプによって生じた真空により、形成ガスＦＧも線引炉１１２から通路５５３Ａに導入され、排出ポート５５７及び導管５６３を通り、排気口５６５Ｂから排出される。このことは、通路５４９Ａの下端において２つのガスが混合されるのが防止されるため有益である。
【００７３】
使用において、本発明の実施の形態による方法は、光ファイバー母材のような加熱ガラス供給源から光ファイバーを１０ｍ／秒、好ましくは２０ｍ／秒、より好ましくは２０ｍ／秒の線引速度で線引きするステップ、前記光ファイバーを長さが少なくとも３．５ｍ、例えば、少なくとも５ｍ、少なくとも７．５ｍ、あるいは少なくとも１０ｍの処理区域内に少なくとも１つの実施の形態において０．０５秒を超え０．２５秒未満、別の実施の形態において少なくとも０．２５秒（例えば、０．２５秒〜０．５秒）である滞在時間保持し、その間５００℃／秒を超え５，０００℃／秒未満、特定の実施の形態においては５，００℃／秒を超え２，５００℃／秒未満、更に別の実施の形態においては５００℃／秒を超え１，０００℃／秒未満である平均冷却速度に晒す処理を行うステップを有することができる。
【００７４】
好ましい実施の形態において、前記光ファイバーは中心コアにゲルマニウムドーパントを含み、実質的に純石英から成るクラッドを有して成るステップインデックス型シングルモード・ファイバーである。しかし、本発明の方法はゲルマニウムをドープした中心コアを有する任意の光ファイバーの処理に同様に有益であり適している。クラッドに対する相対屈折率パーセントが少なくとも０．３％となるのに充分な量のゲルマニウムをコアが含んでいることが好ましい。母材の線引元を下垂稠度（１，８００℃〜２，２００℃）に加熱し、約２５グラム〜約２００グラム、より好ましくは約６０グラム〜１７０グラム、最も好ましくは約９０グラム〜１５０グラムにセットされた張力装置を用いて張力を加えながら線引きすることが好ましい。高速高張力で線引きすることにより大量の光ファイバーを製造することができ、次にそのファイバーを本発明の態様に従って処理することにより、本処理を施さないファイバーと比較して更に減衰を抑制できる。
【００７５】
本発明の実施の形態によれば、光ファイバーのファイバー入口表面温度が約１，３００℃〜約２，０００℃、より好ましくは約１，５５０℃〜約１，７５０℃、特定の実施の形態においては１，６００℃を超える処理区域を設けることが好ましい。また、処理区域出口における光ファイバーのファイバー出口表面温度が少なくとも約１，０００℃、例えば、約１，２５０℃〜１，４５０℃、より好ましくは１，３００℃〜１，４５０℃、最も好ましくは１，３２５℃〜１，４２５℃になるよう処理区域の長さ及び動作パラメータを設定することが望ましい。
【実施例】
【００７６】
以下の実施例によって本発明が更に明確になる。
【００７７】
実施例１〜１２
本発明の様々な実施の形態を代表する実施例１〜１２を表１に示す。これ等の実施例は処理区域を通したファイバーの処理を示すもので、それぞれの実施例におけるメートル単位の処理区域の長さＬ、処理区域を通したメートル／秒単位のファイバー線引速度、処理区域入口における℃単位のファイバー表面温度、処理区域出口における℃単位のファイバー表面温度、及び処理区域内におけるファイバーに対する℃／秒単位の計算平均冷却速度を示している。  
【表１】
0005595925.tif 000002
【００７８】
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更及び修正が可能であることは当業者にとって明らかである。従って、本発明は添付クレーム及びその均等物の範囲に属する変更及び修正も含むものである。
【符号の説明】
【００７９】
１１０    母材
１１２    線引炉
１１４    裸光ファイバー
１１６    流体ベアリング  
１２０    被膜形成装置
１２８    引張機構、張力部
１３０    処理区域
２１６    ベアリング組立体
３００    光ファイバー製造装置
３５０    処理炉
４００    光ファイバー製造装置
４５０    受動処理組立体
５００    光ファイバー製造装置
５４９    多ピースマッフル組立体
【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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