(57)【要約】【課題】  光ファイバ母材を製造する方法及び装置を提供する。【解決手段】  開始用の菅の外面及び内面への同時プラズマ堆積を使用して光ファイバ母材を製造する方法及び装置。開始用の菅状部材（１２）が回転され、「ＣＦＯＴ」化学物質（２２）がプラズマトーチ（１６）中に選択的に注入され、「ＣＦＩＴ」化学物質（２４）が菅（１２）の空洞を通って流れるように選択的に注入される。プラズマトーチは、煤煙を内面及び外面に同時に堆積させるために菅状部材に沿って移動される。一方又は両方の表面上の煤煙は、それが堆積される時にシリカ層に固化することができる。プラズマトーチ（１６）は、一方又は両方の表面上に付加的な煤煙を堆積させ、及び／又は、以前に堆積した煤煙を固化するために再び移動される。処理は、菅状部材上に所定量のシリカが形成されるまで繰り返される。菅状部材は、次に崩壊される。任意的に、崩壊中又は崩壊後に追加のプラズマ堆積が実行される。
2005520764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有する管状部材を準備する段階と、
（ｂ）外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｃ）第２の外側シリカ煤煙層を前記円筒形外面上に堆積させる段階と、
（ｄ）外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層及び前記第２の外側煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｅ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項２】
段階（ｄ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第１の移動速度（ＴＦ１）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ１」は、前記プラズマ炎が、前記管状部材の前記内面上への前記堆積及び固化と、それに並行する前記外面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階（ｃ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第２の速度「ＴＲ１」で移動させ、同時に「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ１」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積を達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
段階（ｄ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、プラズマ炎によってエッチング可能な開始用管状部材を準備する段階と、
（ｂ）（ｂ１）内側煤煙層の前記内面上への堆積、及びプラズマ炎を使用する該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階、
（ｂ２）前記プラズマ炎を用いて前記管状部材の前記外面から材料をエッチングする段階、及び
（ｂ３）前記空隙を取り囲む内面と前記中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、前記管状部材がエッチングで除去されるまで前記石英ガラス層を含む新しい管状部材を形成するために、前記管状部材がエッチングで除去されるまで段階（ｂ１）及び（ｂ２）を繰り返す段階、
により前記開始用管状部材の内側に新しい管状部材を形成する段階と、
（ｃ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｄ）第２の外側シリカ煤煙層を前記円筒形外面上に堆積させる段階と、
（ｅ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層及び前記第２の外側煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｆ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項６】
段階（ｅ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第１の移動速度（ＴＦ１）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ１」は、前記プラズマ炎が、前記新しい管状部材の前記内面上への前記堆積及び固化と、それに並行する前記外面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
段階（ｄ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第２の速度「ＴＲ１」で移動させ、同時に「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ１」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積を達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
段階（ｅ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有する管状部材を準備する段階と、
（ｂ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｃ）第２の外側シリカ煤煙層を前記円筒形外面上に堆積させ、それと並行して第２のシリカ煤煙層を前記内面上に堆積させる段階と、
（ｄ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層及び前記第２の外側煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層及び前記第２の内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｅ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項１０】
段階（ｄ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第１の移動速度（ＴＦ１）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ１」は、前記プラズマ炎が、前記管状部材の前記内側表面上への前記堆積及び固化と、それに並行する前記外側表面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
段階（ｃ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第２の速度「ＴＲ２」で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ２」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積と、実質的な固化なしに前記「ＣＦＩＴ」化学物質に応じた前記第２の内側シリカ煤煙層の堆積とを達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
段階（ｄ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、プラズマ炎によってエッチング可能な開始用管状部材を準備する段階と、
（ｂ）（ｂ１）内側煤煙層の前記内面上への堆積、及びプラズマ炎を使用する該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階、
（ｂ２）前記プラズマ炎を用いて前記管状部材の前記外面から材料をエッチングする段階、及び
（ｂ３）前記空隙を取り囲む内面と前記中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、前記管状部材がエッチングで除去されるまで前記石英ガラス層を含む新しい管状部材を形成するために、前記管状部材がエッチングで除去されるまで段階（ｂ１）及び（ｂ２）を繰り返す段階、
により前記開始用管状部材の内側に新しい管状部材を形成する段階と、
（ｃ）外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｄ）第２の外側シリカ煤煙層を前記外面上に、及び第２のシリカ煤煙層を前記内面上に堆積させる段階と、
（ｅ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、該外側シリカ煤煙層及び前記第２の外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化、内側煤煙層の前記内面上への堆積、及び該内側煤煙層と前記第２の内側シリカ煤煙層との石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｆ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項１４】
段階（ｅ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第３の移動速度（ＴＦ２）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ２」は、前記プラズマ炎が、前記新しい管状部材の前記内側表面上への前記堆積及び固化と、それに並行する前記外側表面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
段階（ｄ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第４の移動速度「ＴＲ２」で移動させ、同時に「ＣＦＯＴ」化学物質を第１の速度で該プラズマ炎中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ２」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積と、実質的な固化なしに前記第２の内側シリカ煤煙層の堆積とを達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
段階（ｅ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
段階（ｄ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有する管状部材を準備する段階と、
（ｂ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積と内側煤煙層の堆積とを同時に行う段階と、
（ｃ）前記外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化と、前記内側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化とを同時に行う段階と、
（ｄ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項１９】
段階（ｂ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第５の移動速度（ＴＦ３）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ３」は、前記プラズマ炎が、前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記外側シリカ煤煙層の前記堆積と、前記「ＣＦＩＴ」化学物質に応じた前記内側シリカ煤煙層の前記堆積とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
段階（ｃ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第６の速度「ＴＲ３」で移動させる段階と、
を含み、
「ＴＲ３」は、前記プラズマ炎が、前記内側シリカ煤煙層の前記固化と前記外側シリカ煤煙層の前記固化とを達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
段階（ｂ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、プラズマ炎によってエッチング可能な開始用管状部材を準備する段階と、
（ｂ）（ｂ１）内側煤煙層の前記内面上への堆積、及びプラズマ炎を使用する該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階、
（ｂ２）前記プラズマ炎を用いて前記管状部材の前記外面から材料をエッチングする段階、及び
（ｂ３）前記空隙を取り囲む内面と前記中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、前記管状部材がエッチングで除去されるまで前記石英ガラス層を含む新しい管状部材を形成するために、前記管状部材がエッチングで除去されるまで段階（ｂ１）及び（ｂ２）を繰り返す段階、
により前記開始用管状部材の内側に新しい管状部材を形成する段階と、
（ｃ）外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積と、内側煤煙層の前記内面上への堆積とを同時に行う段階と、
（ｄ）前記外側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化と、前記内側シリカ煤煙層の石英ガラス層への固化とを同時に行う段階と、
（ｅ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項２３】
段階（ｃ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第５の移動速度（ＴＦ３）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ３」は、前記プラズマ炎が、前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記外側シリカ煤煙層の前記堆積と、前記「ＣＦＩＴ」化学物質に応じた前記内側シリカ煤煙層の前記堆積とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
段階（ｄ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第６の速度「ＴＲ３」で移動させる段階と、
を含み、
「ＴＲ３」は、前記プラズマ炎が、前記内側シリカ煤煙層の前記固化と前記外側シリカ煤煙層の前記固化とを達成するようなものである、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
段階（ｃ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有する管状部材を準備する段階と、
（ｂ）外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積と、実質的に純粋なシリカ煤煙の内側煤煙層の前記内面上への堆積とを同時に行う段階と、
（ｃ）第２の外側シリカ煤煙層の前記円筒形外面上への堆積、前記外側シリカ煤煙層及び該第２の外側煤煙層の石英ガラス層への固化、ドーパントの前記内側煤煙層上への堆積、及び、該内側煤煙層及び該ドーパントの、該ドーパントに応じてドープされた石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｄ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項２７】
段階（ｂ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第７の移動速度（ＴＦ４）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ４」は、前記プラズマ炎が、前記管状部材の前記内側表面上への前記ドーパントの堆積及び固化と、それに並行する前記外側表面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
段階（ｂ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第８の移動速度「ＴＲ４」で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ４」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積と、実質的な固化なしに実質的に純粋なシリカの内側煤煙層の堆積とを達成するようなものであり、
前記「ＣＦＩＴ」化学物質は、基本的にＳｉＣｌ4から成る、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
段階（ｂ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向と反対の方向に行われる、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
段階（ｃ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
（ａ）中心軸線と、円筒形空隙と、該空隙を取り囲む内面と、該中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、プラズマ炎によってエッチング可能な開始用管状部材を準備する段階と、
（ｂ）（ｂ１）内側煤煙層の前記内面上への堆積、及びプラズマ炎を使用する該内側煤煙層の石英ガラス層への固化を同時に行う段階、
（ｂ２）前記プラズマ炎を用いて前記管状部材の前記外面から材料をエッチングする段階、及び
（ｂ３）前記空隙を取り囲む内面と前記中心軸線の周りに該内面と互いに同軸の外面とを有し、前記管状部材がエッチングで除去されるまで前記石英ガラス層を含む新しい管状部材を形成するために、前記管状部材がエッチングで除去されるまで段階（ｂ１）及び（ｂ２）を繰り返す段階、
により前記開始用管状部材の内側に新しい管状部材を形成する段階と、
（ｃ）外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積と、実質的に純粋なシリカ煤煙の内側煤煙層の前記内面上への堆積とを同時に行う段階と、
（ｄ）第２の外側シリカ煤煙層の前記外面上への堆積、前記外側シリカ煤煙層及び該第２の外側煤煙層の石英ガラス層への固化、ドーパントの前記内側煤煙層上への堆積、及び、該内側煤煙層及び該ドーパントの、該ドーパントに応じてドープされた石英ガラス層への固化を同時に行う段階と、
（ｅ）前記石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする、光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項３３】
段階（ｄ）は、
前記外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第７の移動速度（ＴＦ４）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記円筒形空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＦ４」は、前記プラズマ炎が、前記新しい管状部材の前記内側表面上への前記ドーパントの堆積及び固化と、それに並行する前記外側表面上への前記堆積及び固化とを引き起こすようなものである、
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
段階（ｃ）は、
外面に対する温度プロフィールを有するプラズマ炎を生成する段階と、
前記新しい管状部材を前記中心軸線の周りに速度Ｒで回転させる段階と、
前記プラズマ炎を前記外面に沿って第８の移動速度（ＴＲ４）で移動させ、同時に、「ＣＦＯＴ」化学物質を該プラズマ炎中に注入し、「ＣＦＩＴ」化学物質を前記空隙中に注入する段階と、
を含み、
「ＴＲ４」は、前記プラズマ炎が、実質的な固化なしに前記「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた前記第２の外側シリカ煤煙層の堆積と、実質的な固化なしに前記実質的に純粋なシリカの内側煤煙層の堆積とを達成するようなものであり、
前記「ＣＦＩＴ」化学物質は、基本的にＳｉＣｌ4から成る、
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
段階（ｃ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向と反対の方向に行われる、
ことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
段階（ｄ）は、前記「ＣＦＩＴ」化学物質を前記中心軸線と実質的に平行な流れ方向に流れるように注入し、
前記移動させる段階は、前記流れ方向に行われる、
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材を製造する方法及び装置に関し、より詳細には、プラズマトーチを使用し、内側の堆積及び／又は固化と外側の堆積及び／又は固化とを実質的に同時に行う１つ又はそれ以上の段階を含む光ファイバ母材を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ母材を作るための様々な方法及び装置は、光ファイバ業界で知られており、その関連文献に説明されている。例えば、米国特許第６，２５３，５８０号（’５８０号特許）は、合成石英管を製造するための「プラズマの外側蒸着（ＰＯＶＤ）」処理を説明している。この’５８０号特許の発明によって製造された合成石英管は、「修正化学気相成長（ＭＣＶＤ）」法による光ファイバ母材の製造において、基板又は被覆管として使用することができる。更に、’５８０特許に基づいて製造された合成石英管の処理速度と品質は、現在確立されている多くの判断基準に基づいて好ましいものである。しかし、処理速度と品質の改善は、常に望まれている。更に、コストも常に考慮されるべき別の要素である。
【０００３】
従来技術は、母材と他のファイバ関連のガラス及びシリカ製品とを作るための様々な方法を示している。これらには、例えば、Ｍｉｌｌｅｒに付与された米国特許第３，９８２，９１６号、及びＭａｃＣｈｅｓｎｅｙに付与された第４，２１７，０２７号によって開示されたような「ＭＣＶＤ」処理が含まれる。これらには、例えば、共にＧｅｉｔｔｎｅｒ他に付与された米国特許第４，７４１，７４７号及び第４，８５７，０９１号に開示されたような「プラズマ化学気相成長」処理も含まれる。これに更に含まれるのは、例えば、Ｊａｅｇｅｒ他に付与された米国特許第４，２６２，０３５号、及びＦｌｅｍｉｎｇ他に付与された第４，３３１，４６２号に開示されたような無線周波数（ｒｆ）プラズマ処理による「ＭＣＶＤ」、並びに、例えば、共にＰａｒｔｕｓ他に付与された米国特許第５，３９７，３７２号及び第５，６９２，０８７号に開示されたようなプラズマトーチによる「ＭＣＶＤ」の方法である。
【０００４】
上に列挙した特許に開示された処理及び方法は、製造速度とファイバ品質に関する現在及び将来の要件に対して様々な欠点を有することを本発明人は認めていた。
【０００５】
従来技術で公知の他の方法は、Ｋｅｃｋに付与された米国特許第３，７３７，２９２号、及びＢｌａｋｅｎｓｈｉｐに付与された米国特許第３，９３２，１６２号に開示された外側蒸着処理（ＯＶＤ）、並びに、例えば、共にＩｚａｗａ他に付与された米国特許第４，０６２，６６５号及び第４，２２４，０４号に開示された軸方向蒸着（ＶＡＤ）処理を含む。しかし、本発明人は、上に列挙された特許に開示された処理及び方法には、例えば、堆積したシリカの焼結又は固化のために別の段階を実行する必要があることを含めて、様々な欠点があることを認めていた。
【０００６】
母材を作るための更に他の公知の方法は、例えば、Ｆｌｅｍｉｎｇ他に付与された米国特許第５，５７８，１０６号に開示されたようなプラズマトーチか、又は、Ｐｅｒｒｙに付与された米国特許第４，５９６，５８９号及びＢａｕｍｇａｒｔに付与された米国特許第４，８２０，３２２号に開示されたような酸素−水素トーチを使用して主母材上で１つ又は複数の管にスリーブを付けて崩壊させる方法を含む。本発明人は、例えば、被覆処理に対する要件を含むこれらの方法の全てに関する欠点を認めていた。
【０００７】
従来技術はまた、Ｄｒｏｕｒｔに付与された米国特許第５，５２２，００７号に開示されたような過剰被覆処理を含む。これらの方法は、プラズマトーチを使用して主母材上に被覆ガラスを堆積させることにより、大口径母材を蓄積する段階を含む。過剰被覆の典型的な欠点は、１つ又はそれ以上の付加的な段階を追加することが必要であり、すなわち、主母材が最初に作られ、次に過剰被覆層が追加されるので、時間と機器コストが追加されることである。
【０００８】
光ファイバ業界では公知であるが、コストを低減し、かつ処理速度を上げる１つの方法は、より大きな母材を作ることである。例えば、Ｇｌｏｄｉｓ他により米国特許第６，１０５，３９６号（’３９６号特許）に報告されているように、約４００キロメートルのファイバを生成する母材を作ることができる。
【０００９】
より大きな母材を作る恩典は、ファイバを製造する少なくとも２つのステージ又は段階、すなわち、母材製造段階及びファイバ引き抜き段階に示される。第１の段階に関して、より大きな母材の使用から得られる直接の恩典は、母材が大きいほどそれが生成するファイバの長さが大きいことである。
【００１０】
例えば、より大きな母材を作るための設定及び検査時間は、より小さな母材を作るための設定及び検査時間よりも実質的に長くなるべきではない。これは、母材を製造するための初期設定が、処理後の検査と共に、母材を製造するのに必要な時間の大きな割合を占めるので重要な考え方である。従って、母材製造中の設定及び検査時間がより小さな母材の場合と実質的に同じに維持されれば、より大きな母材を使用する時の製造効率のより大きな正味の増加が得られる。
【００１１】
ファイバ品質の改善は、より大きな母材の使用による別の恩典である。これは、ファイバの引き抜きが基本的に母材容積の延伸だからである。直径が大きい母材ほど単位長さの容積が大きく、従って、直径が小さな母材と比較して、同じ長さのファイバを形成するのに直線部分がより短い母材が必要である。母材の光学的品質は、一般的にその長さに沿って変動する。従って、より大きな母材が所定の長さのファイバを生成するのにより短い長さを要求するので、そこから引き抜かれたファイバは、より小さな母材から引き抜かれたファイバに見られるであろうものよりも単位長さあたりの変動率が相応に小さい。
【００１２】
より大きなサイズが製造効率の実際的で有効な増加をもたらすために、より大きな母材を製造する時に達成されるべき他の目的が存在する。低い機器コストは、これらの目的の一つである。すなわち、より大きな母材を製造することによって得ることができるコストの低減は、必要な新しい機器の購入及び設置が最小限で済む方法により最大化されることになる。
【００１３】
「ＭＣＶＤ」処理及びより大きな母材を作ることに関する別の問題は、管の空洞又は空隙を通って流れるドーパントの不完全な酸化である。その理由は、ＳｉＣｌ4のような基本ガラス化学物質と、ＧｅＣｌ4、ＰＯＣｌ3、及びＳＦ6のようなドーパント化学物質とが空洞の中に一緒に流れ込むためである。複数の反応物質が存在するために、その結果もたらされる多重化学反応も存在する。多重反応の典型的な効果は、本質的に１つだけが完了することであり、よく起きるのがＳｉＣｌ4蒸気とＯ2との反応である。反対に、ドーパント酸化反応は、多くの場合完了しない。例えば、従来のゲルマニウムドープシリカの「ＭＣＶＤ」製造においては、ドーパントの多くの部分は、ガス状流出物中にＧｅＣｌ4の形で現れる。「Ｊ．ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ＬＴ−５、第２号、１９８７年、２７７−２８５ページに掲載の「光ファイバ製造に関するＭＣＶＤ処理におけるゲルマニウムの化学的性質」のような論文の報告は、空洞の中に流れ込む最初のゲルマニウムの最大７０％が流出物中にＧｅＣｌ4として存在することを示している。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第６，２５３，５８０号
【特許文献２】米国特許第３，９８２，９１６号
【特許文献３】米国特許第４，２１７，０２７号
【特許文献４】米国特許第４，７４１，７４７号
【特許文献５】米国特許第４，８５７，０９１号
【特許文献６】米国特許第４，２６２，０３５号
【特許文献７】米国特許第４，３３１，４６２号
【特許文献８】米国特許第５，３９７，３７２号
【特許文献９】米国特許第５，６９２，０８７号
【特許文献１０】米国特許第３，７３７，２９２号
【特許文献１１】米国特許第３，９３２，１６２号
【特許文献１２】米国特許第４，０６２，６６５号
【特許文献１３】米国特許第４，２２４，０４号
【特許文献１４】米国特許第５，５７８，１０６号
【特許文献１５】米国特許第４，５９６，５８９号
【特許文献１６】米国特許第４，８２０，３２２号
【特許文献１７】米国特許第５，５２２，００７号
【特許文献１８】米国特許第６，１０５，３９６号
【非特許文献１】「光ファイバ製造に関するＭＣＶＤ処理におけるゲルマニウムの化学的性質」、「Ｊ．ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ＬＴ−５、第２号、２７７−２８５ページ、１９８７年
【発明の開示】
【００１５】
本発明は、石英管上へのプラズマ堆積を使用して光ファイバ母材を作るための装置及び方法を提供し、少なくとも処理の一部分は、管の内側及び外側上へのシリカの同時の堆積、固化、又は堆積／固化を実行する。説明する実施形態におけるいくつかの段階は、管の内面及び外面の一方に対して、内面及び外面の他方への煤煙の同時の堆積及び固化と並行して、固化なしで煤煙を堆積させる。他の段階は、固化なしの並行堆積を実行し、続いて、並行固化パスの間の付加的な煤煙の堆積あり又はなしで並行固化が実行される。全体の堆積速度は、管の内面及び外面上への煤煙の並行堆積のために、従来技術よりも増大する。堆積速度はまた、望ましい並行する内面及び外面堆積と望ましい内面及び外面固化とに従ってプラズマ炎の移動速度を設定する本発明よって増大される。
【００１６】
本発明の装置及び方法は、管の内側及び外側へのこのシリカ層の同時形成を、回転する管に沿ってプラズマを移動し、反応生成化学物質を管の空洞又は空隙に選択的に注入し、同時に他の反応生成化学物質をプラズマの中に選択的に注入する様々な多重段階の方法によって達成する。空洞に注入された化学物質は、一括して「ＣＦＩＴ」と称され、プラズマに注入された化学物質は、一括して「ＣＦＯＴ」と称されて、これらは、プラズマトーチからの熱による化学反応を受ける化学物質である。この反応は、管の内側及び／又は外側に対して１つ又はそれ以上の次の作動、すなわち、煤煙の堆積、石英ガラス層を形成するための予め堆積させた煤煙の固化、又は同時に行う煤煙の堆積及び石英ガラス層への煤煙の固化を引き起こす。この作動は、内側及び外側で同じとすることができ、又は、１つが外側で実行される間にもう１つが内側で実行されてもよい。プラズマトーチが管の下方に一方向に移動される時は、プラズマが反対方向に移動される時に実行される作動と比較して、それぞれの作動が異なる可能性がある。石英ガラス層は、「ＣＦＩＴ」及び「ＣＦＯＴ」化学物質の構成に応じて、ドープするか又はドープしないかのいずれかとすることができる。従って、「石英ガラス層」及び「シリカ層」という言い方は、それぞれ、特に断らない限り又はそれが使用される文脈から明白な場合を除いて、ドープした及びドープしないシリカの両方を含むように定められる。
【００１７】
本発明の装置は、例えば中空管状シリカ部材を中心軸線の周りに固定して回転させるためのガラス工芸用旋盤のような加工物回転装置と、プラズマトーチ用の可動支持体と、中空管状シリカ部材の外面に入射するプラズマ炎を生成するための可動支持体に固定されたプラズマ発生コイルを有するプラズマトーチと、可動支持体及びプラズマトーチを中心軸線と平行に選択可能な平行移動速度で移動させるための第１の平行移動アクチュエータと、コイルを管状部材の外面に対して選択的に間隔を空けて配置するために、可動支持体を中心軸線に向けて及びそれから離れるように選択的に移動させるための第２の平行移動アクチュエータと、管状部材が回転している間に「ＣＦＩＴ」ソース化学物質を管状部材の空洞の中に選択的に注入するためのソース化学物質コントローラ供給装置と、「ＣＦＯＴ」ソース化学物質をプラズマトーチによって生成されたプラズマ炎に選択的に注入するための別のソース化学物質コントローラ供給装置とを含む。
【００１８】
任意的に、距離センサは、プラズマトーチに対する基準点と管状部材の外面との間の距離を検出し、検出された距離に基づく距離信号を生成するために、第２の平行移動アクチュエータと作動的に接続される。プロセッサは、距離信号及び所定の距離値に基づいて平行移動制御信号を生成する。第２の平行移動アクチュエータは、平行移動制御信号を受信し、それに応じて移動する。
【００１９】
本発明の一態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内部表面と中心軸線と共軸の外部表面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管の外面上に外側石英ガラス層を形成し、それと並行して選択的にドープした内側石英ガラス層を管の内面上に形成する段階と、（ｄ）外側石英ガラス層上に外側煤煙層を堆積させる段階と、（ｅ）段階（ｄ）で堆積した外側煤煙層を外側石英ガラス層に固化し、並行して管の長さに沿って管の外面上に外側石英ガラス層を形成し、並行して管の内面上に選択的にドープした内側石英ガラス層を形成する段階と、（ｆ）内側石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階とを含む、光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２０】
本発明のこの態様は、例えば、回転する管状部材に沿って第１の前方移動速度「ＴＦ１」でプラズマ炎を第１の方向に移動させ、同時に円筒形空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入し、並行して「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入することにより、段階（ｃ）及び（ｅ）を実行する。段階（ｃ）及び（ｅ）のこの例示的な実施に関して、プラズマの生成及び第１の移動速度は、プラズマが煤煙の外側層を堆積させてその煤煙を固化し、段階（ｅ）に対しては、段階（ｄ）で堆積した煤煙を「ＣＦＯＴ」化学物質に従って固化も行って外側石英ガラス層にするようなものである。プラズマの生成及び第１の前方移動速度はまた、プラズマが、外側石英ガラス層の堆積及び固化と実質的に同時に、内側煤煙粒子の堆積と、それと並行して、内側煤煙粒子を固化して「ＣＦＩＴ」化学物質に応じて選択的にドープした石英ガラスの内側層にすることとを達成するようなものである。
【００２１】
本発明の第１の態様は、例えば、空隙中に実質的に「ＣＦＩＴ」化学物質を流すことなくプラズマを第１の方向と逆の方向に第１の逆方向移動速度「ＴＲ１」で移動し、同時にプラズマ中に「ＣＦＯＴ」化学物質を注入することによって段階（ｄ）を実行することができ、ここで、プラズマ、「ＣＦＯＴ」化学物質、及び第１の逆方向移動速度「ＴＲ１」は、「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた煤煙が実質的な固化なしで堆積されるようなものである。
【００２２】
本発明の第２の態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内部表面と中心軸線と共軸の外部表面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管の外面の上方に管の長さに沿って外側石英ガラス層を形成し、それと並行して選択的にドープした内側石英ガラス層を管の内面から内方に管の長さに沿って形成する段階と、（ｄ）外側石英ガラス層に外側煤煙層を堆積させ、外側煤煙層の堆積と並行して、選択的にドープした内側煤煙層を内側石英ガラス層に堆積させる段階と、（ｅ）段階（ｄ）で堆積した外側煤煙層を固化し、それと並行して外側石英ガラス層を管の外面上に形成し、それと並行して段階（ｄ）で堆積した内側煤煙層を固化し、それと並行して石英ガラス層を管の内面上に形成する段階と、（ｆ）段階（ｄ）及び（ｅ）をそれらの段階によって石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで繰り返す段階とを含む、光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２３】
本発明の第２の態様による方法は、例えば、回転する管状部材に沿って第２の前方移動速度「ＴＦ２」でプラズマ炎を第１の方向に移動し、同時に円筒形空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入して第１の方向に流し、「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入することにより、段階（ｃ）及び（ｅ）を実行することができる。段階（ｃ）及び（ｅ）のそのような例示的な実施に関するプラズマの生成及び第２の前方移動速度は、プラズマが煤煙の外側層を堆積させてその煤煙を固化し、段階（ｅ）に対しては、段階（ｄ）で堆積した外側煤煙層の固化も行って「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた外側石英ガラス層にするようなものである。更に、外側石英ガラス層の堆積及び固化と実質的に同時に、プラズマは、内側煤煙粒子の堆積と、それと並行してその固化、及び段階（ｄ）で堆積した内側煤煙層を固化して「ＣＦＩＴ」化学物質に応じて選択的にドープした石英ガラスの内側層にすることとを達成する。
【００２４】
本発明の第２の態様による方法は、例えば、第１の方向と反対の方向に第２の逆方向移動速度「ＴＲ２」でプラズマを移動し、同時に空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入して第１の方向に流し、プラズマ中に「ＣＦＯＴ」化学物質を注入することによって段階（ｄ）を実行することができ、ここで、プラズマ、「ＣＦＩＴ」化学物質、「ＣＦＯＴ」化学物質、及び第２の逆方向移動速度は、「ＣＦＩＴ」化学物質に応じた内側煤煙層と「ＣＦＯＴ」化学物質に応じた外側煤煙層とが実質的な固化なしで堆積されるようなものである。
【００２５】
本発明の第３の態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内部表面と中心軸線と共軸の外部表面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管状部材の外面上に外側シリカ煤煙層を堆積させ、それと並行して管状部材の内面上の内方に内側煤煙層を堆積させる段階と、（ｄ）段階（ｃ）で堆積した外側煤煙層及び内側煤煙層を並行して固化し、それぞれ外側石英ガラス層及び内側石英ガラス層にする段階と、（ｆ）段階（ｃ）及び（ｄ）をそれらの段階によって石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで繰り返す段階とを含む、光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２６】
本発明の第３の態様による方法は、例えば、回転する管状部材に沿って第３の前方移動速度「ＴＦ３」でプラズマ炎を第１の方向に移動し、同時に円筒形空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入して第１の方向に流し、「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入することによって段階（ｃ）を実行する。プラズマの生成及び第３の移動速度は、プラズマが「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて煤煙の外側層を堆積させ、それと並行して「ＣＦＩＴ」化学物質に応じて煤煙の内側層の堆積を達成するようなものである。
【００２７】
本発明の第３の態様による方法の段階（ｄ）は、例えば、好ましくは、実質的な「ＣＦＯＴ」化学物質のプラズマ中への注入なしで、かつ実質的な「ＣＦＩＴ」の空隙中への注入なしで、プラズマを第３の逆方向移動速度「ＴＲ３」で第１の方向と反対の方向に移動させることによって実行することができる。第３の逆方向移動速度「ＴＲ３」は、段階（ｃ）で堆積した内側煤煙層及び外側煤煙層が、それぞれ内側石英ガラス層及び外側石英ガラス層に固化されるように設定される。
【００２８】
本発明の第４の態様は、第２の態様と類似であるが、管の内面上へのシリカの堆積及び固化の段階に関して異なっている。本発明の第４の態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内面と中心軸線と共軸の外面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管状部材の外面上に外側煤煙層を堆積させ、それと並行して管状部材の内面上に実質的に純粋なシリカの内側煤煙層を堆積させる段階と、（ｄ）第２の外側煤煙層を管状部材の外面上に堆積させ、それと並行して、堆積した第２の外側煤煙層と段階（ｃ）で堆積した外側煤煙層とを外側石英ガラス層に固化し、それと並行してドーパント化学物質を円筒形空隙中に注入し、ドーパント化学物質及び内側の実質的に純粋なシリカ煤煙層を内側ドープ石英ガラス層に固化する段階と、（ｅ）外側石英ガラス層及び内側ドープ石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階とを含む、光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２９】
本発明のこの第４の態様による方法は、例えば、円筒形空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入して流れ方向に流し、「ＣＦＩＴ」化学物質が流れている間に、プラズマ炎を回転している管状部材に沿って第４の逆方向移動速度「ＴＲ４」で、「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入する流れ方向と反対の方向に移動することによって段階（ｃ）を実行する。「ＣＦＩＴ」化学物質は、実質的に純粋なシリカ煤煙の形成を促進する。この実施例では、プラズマの生成及び第４の逆方向移動速度は、プラズマが「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて煤煙の外側層を堆積させ、それと並行して「ＣＦＩＴ」化学物質に応じた実質的に純粋なシリカ煤煙の内側層の堆積を達成するようなものである。
【００３０】
本発明の第４の態様による方法は、例えば、流れ方向に第４の前方移動速度「ＴＦ４」でプラズマを移動し、同時にプラズマ中に「ＣＦＯＴ」化学物質を注入し、また同時に空隙中に「ＣＦＩＴ」を注入することによって段階（ｄ）を実行し、ここで、「ＣＦＩＴ」化学物質は、付加的なシリカ煤煙の形成を生じさせることなく、段階（ｃ）で堆積した実質的に純粋なシリカの内側煤煙層の屈折率を修正するためのドーパントを含む。第４の前方移動速度と段階（ｄ）の間に流れる「ＣＦＩＴ」化学物質とは、この段階のこの例示的な実施に関して、段階（ｃ）で堆積した実質的に純粋なシリカ内側煤煙層の屈折率を修正するためのドーパントが、実質的に純粋なシリカ煤煙層と共に固化され、付加的なシリカ煤煙の形成を生じることなく、「ＣＦＩＴ」化学物質に応じてドープされた内側石英ガラス層を形成するようなものである。
【００３１】
本発明の第５の態様は、第１の態様と類似しているが、管の外面上へのシリカの堆積及び固化の段階に関して異なっている。本発明の第５の態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内面と中心軸線と共軸の外面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管状部材の外面上に実質的に純粋なシリカの外側煤煙層を堆積させ、それと並行して管状部材の内面上にシリカ煤煙の内側層を堆積させ、その堆積した煤煙を石英ガラスの内側層に固化する段階と、（ｄ）段階（ｃ）で堆積した実質的に純粋なシリカ煤煙の外側層を実質的に純粋な石英ガラスの外側層に固化する段階と、（ｅ）外側石英ガラス層及び内側石英ガラス層の所定の厚さが形成されるまで段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返す段階とを含む、光ファイバ母材を製造する方法である。
【００３２】
本発明の第５の態様による方法は、例えば、回転する管状部材に沿って第５の前方移動速度「ＴＦ５」でプラズマ炎を第１の方向に移動し、同時に円筒形空隙中に「ＣＦＩＴ」化学物質を注入して第１の方向に流し、「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入することによって段階（ｃ）を実行する。「ＣＦＯＴ」化学物質は、好ましくは、実質的に純粋なシリカ煤煙の形成を促進するように選択される。プラズマの生成及び第５の前方移動速度「ＴＦ５」は、プラズマが「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて実質的に純粋なシリカ煤煙の外側層を堆積させ、それと並行して「ＣＦＩＴ」化学物質に応じてシリカ煤煙の内側層の堆積を生じさせるようなものである。
【００３３】
第５の態様による方法は、例えば、付加的なシリカ煤煙の形成を生じさせることなく段階（ｃ）で堆積した煤煙の追加形成を促進する「ＣＦＩＴ」化学物質を注入することなく、プラズマを第１の方向と反対の方向に第５の逆方向移動速度「ＴＲ５」で移動することによって段階（ｄ）を実行する。第５の逆方向移動速度は、段階（ｃ）で堆積した実質的に純粋なシリカ煤煙の外側層を実質的に純粋な石英ガラスの外側層に固化する。
【００３４】
本発明の第１から第５の態様の変形は、管状部材を母材に崩壊させる段階を含む。この変形の実施例は、管状部材の外面に対して所定の崩壊温度プロフィールを有するプラズマを生成し、管状部材の長さに沿ってプラズマトーチを繰返し移動することによって崩壊させる段階を実行する。
【００３５】
崩壊させる段階の変形は、管状部材が母材に崩壊するまで、温度プロフィールと管状部材の内面及び外面間の圧力差とを周期的に調節する段階を含む。
【００３６】
崩壊させる段階の別の変形は、崩壊する管状部材の長さに沿ったプラズマトーチの繰返しの移動の少なくとも一部分と並行して、管状部材の外面上方に付加的な石英ガラス層を形成する段階を実行する。この変形の実施例は、プラズマを繰返し移動する時にプラズマ中に「ＣＦＯＴ」化学物質を注入することにより、付加的な石英ガラス層を形成する段階を実行する。
【００３７】
本発明の第１から第５の態様の更に別の変形は、他の変形の有無に関わらず、崩壊させる段階の終了の後に付加的な石英ガラス層を「ＰＯＶＤ」によって母材上に形成する更なる段階を含む。
【００３８】
本発明の第１から第５の態様の更に別の変形は、１つ又はそれ以上の他の変形の有無に関わらず、１つ又はそれ以上の堆積又は固化段階と並行して又はそれらに組み込まれて、プラズマトーチと管状部材の外面とに対する基準点からの距離を測定し、検出した距離に基づいてプラズマトーチを移動し、基準点と外面との間に所定の間隔を維持する段階を実行する。
【００３９】
本発明の更なる態様は、（ａ）中心軸線に沿って延びる円筒形空隙を取り囲む内部円筒形表面と中心軸線と共軸の外部円筒形表面とを有するシリカ管状部材を準備する段階と、（ｂ）中心軸線の周りにシリカ管状部材を回転させる段階と、（ｃ）管の外面上方に管の長さに沿って外側シリカ層を形成し、それと並行して管の内面から内方に管の長さに沿って内側煤煙層を堆積させる段階と、（ｄ）段階（ｃ）をその段階によって外側石英ガラス層又は内側煤煙層の所定の厚さが形成されるまで繰り返す段階と、（ｅ）形成された外側石英ガラス層及び堆積した煤煙層を有する管状部材を乾燥させる段階と、（ｆ）堆積した内側煤煙層を固化する段階と、（ｇ）管状部材を母材に崩壊する段階とを含む、母材を製造する方法である。
【００４０】
本発明の第１から第６の態様の変形は、１つ又はそれ以上の他の変形の有無に関わらず、プラズマ炎によってエッチングで除くことができる低品質の開始用の管を使用する。このエッチング処理は、プラズマ炎を移動させ、これは管の内側も加熱する。プラズマによる管の内側の加熱は、エッチングと並行して、管の内側への煤煙の堆積及び／又は固化を生じさせる。
【００４１】
この変形による例示的な方法は、２つの段階を有する。第１の段階は、プラズマを繰返し移動し、管を外側からエッチングし、好ましくはそれと並行して、シリカ煤煙を堆積させ、及び／又はシリカ煤煙を管の内側の石英ガラスに固化する。第１の段階は、開始用の管の内側に固化された石英ガラスから成る新しい管を残して開始用の管がエッチングで除去された時に完了する。第２の段階は、開始用の管として新しい管を使用し、この発明による上述の方法によって実行される並行した内側／外側の堆積、及び／又は堆積／固化を実行する。第１の段階は、内側煤煙を堆積させて固化するために、第２の段階によって使用されたのと同じ方法で内側煤煙を堆積させてその煤煙を固化することができる。代替的に、第１の段階は、内面に煤煙を堆積及び／又は固化するために、第２の段階で使用したのと異なる方法を使用して煤煙を内面に堆積及び／又は固化することができる。
【００４２】
この変形による例示的な第１の段階は、開始用の管に沿ってプラズマ炎を移動し、同時に「ＣＦＩＴ」化学物質を空隙中に注入する段階（Ａ）を含む。移動の速度はＥ１である。速度Ｅ１は、プラズマ炎が開始用の管の外面をエッチングし、シリカ煤煙粒子を管内の高温領域の下流に堆積させ、煤煙粒子を石英ガラス層に固化するようなものである。段階（Ａ）が完了すると、開始用の管はより薄くなり、開始用の管の内側に形成された薄くて新しい石英ガラス管が存在する。段階（Ａ）は、開始用の管がエッチングで除去されるまで繰り返される。新しい管は、開始用の管をエッチングで除去するためにプラズマを移動した時に堆積及び固化した石英ガラスの度重なる層から成る。
【００４３】
従来技術の上記で特定された及び他の欠点に鑑みて、本発明の目的は、光ファイバ母材の高速生産のための装置及び方法である。
【００４４】
本発明の別の目的は、大口径光学母材の高速生産のための装置及び方法である。
【００４５】
この発明の更に別の目的は、従来技術で公知の方法に使用される固化、焼結、及び被覆の１つ又はそれ以上の段階を排除する光ファイバ母材の高速生産のための装置及び方法である。
【００４６】
この発明の別の目的は、管状部材の内側のドーパントの取り込みを増大させると共に処理速度を増大させる方法である。
【００４７】
本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、同じ特徴に同じ参照番号が付された添付図面を参照した本発明の好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から当業者に一層明白となり、かつより良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
１．定義
特に断らない限り、又は文脈からその文脈に相応の意味が使用されていることが明白な場合を除いて、本説明の目的に対しては、以下に示す定義が支配するものとし、すなわち、
「選択的にドープした」は、ゼロのドーピング濃度から任意のドーパントの任意の濃度までに及ぶ範囲を含み、「ドーパント」には、光ファイバ技術におけるその用語の普通の及び慣例的な用法に従った意味を与え、
管状部材の外面に関する「上に」は、管状部材の縦方向中心軸線に関して、外面と接触していること、及び外面から半径方向外側に間隔を空けて配置されていることの両方の位置的関係を含み、
管状部材の内面に関する「上に」は、管状部材の縦方向中心軸線に関して、内面と接触していること、及び内面から半径方向内側に間隔を空けて配置されていることの両方の位置的関係を含む。
【００４９】
２．説明
図１は、この発明の説明した方法と方法の態様とを実行することができる例示的な装置を示す。図１で示す例示的な装置は、例えば、ドイツのＫＧの製造業者であるハーバート・アーノルド・ＧｍｂＨ・アンド・カンパニーから入手可能な「型式Ｔ３０８０」のようなガラス加工用旋盤２を含む。例示的なガラス加工用旋盤２は、主軸台４、心押し台６、主軸台スピンドル８、及び心押し台スピンドル１０を有する。主軸台スピンドル８は、ベアリング（図示せず）によってＡＸ軸の周りに回転可能に主軸台４内に支持される。同様に、心押し台スピンドル１０は、ベアリング（図示せず）によって同じＡＸ軸の周りに回転可能に心押し台６内に支持される。管状部材１２は、主軸台スピンドル８及び心押し台スピンドル１０を貫通して支持される。管状部材は、チャック又はクランプ装置（図示しない）により、主軸台スピンドル８及び心押し台スピンドル１０にそれぞれクランプ締めされる。そのような装置は、この発明が関係する当業者には公知である。管状部材１２は、主軸台スピンドル８を通り、心押し台スピンドル１０を通り、心押し台６の穴を通って排出管１１まで延びる。排出管１１は、管状部材１２の空洞１２ａから外部位置までガスを誘導する。
【００５０】
電動モータ及びシャフト（図示しない）は、主軸台スピンドル８及び心押し台スピンドル１０の両方に対して直接回転力を付与する。スピンドル８及び１０、及び、従って管状部材１２が回転する速度Ｒは、本明細書では毎分回転数（ＲＰＭ）で参照され、当業技術で公知のように選択可能である。
【００５１】
例示的なガラス加工用旋盤２は、キャリッジ平行移動機構（図示しない）によってＡ１とＡ２の方向に動くキャリッジ１４を更に有する。Ａ１及びＡ２方向は、互いに逆方向でＡ軸に平行である。高周波数プラズマ恒温トーチ１６が、キャリッジ１４に取り付けられる。例示的な高周波数プラズマ恒温トーチ１６は、米国特許第６，２５３，５８０号（’５８０特許）に説明されており、’５８０特許の全開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。プラズマ恒温トーチ１６の電源は、市販ユニットの高周波数（ＨＦ）無線波発生装置（図示しない）によって供給される。トーチ１６の発生装置として使用可能な一例は、ドイツの製造業者であるハッテンジャー・エレクトロニック・ＧｍｂＨ・アンド・カンパニーから入手可能な「モデルＩＧ  １２０／３０００」、又は同等の市販ユニットである。
【００５２】
上述の図１のガラス加工用旋盤２は、プラズマトーチ１６を旋盤の進路（図示しない）に沿って動くようにキャリッジ１４上に支持することにより、プラズマトーチ１６をＡ１及びＡ２の方向に移動させる。代替の実施形態（図示しない）は、固定されたキャリッジ（図示しない）と、Ａ１及びＡ２方向に一斉に動くことが可能な主軸台（図示しない）及び心押し台（図示しない）とを使用する。例えば、ドイツのＫＧのハーバート・アーノルド・ＧｍｂＨ・アンド・カンパニーのような製造業者は、ガラス加工用旋盤を提供するが、この旋盤は、固定キャリッジ、可動の主軸台及び心押し台、及び主軸台及び心押し台を一斉に移動させることができる機構を有する。主軸台と心押し台が固定されてキャリッジ１４が可動のガラス加工用旋盤の主要な利点はサイズである。不利な点は、その多くはサイト特異重みを有するが、構造的な寿命が短い、及び／又はキャリッジのための移動機構（図示しない）に対する修復率が高いことである。別の不利な点は、動いているキャリッジに対して周囲の収納構造を結合するのが一般的に困難なことである。
【００５３】
図１は、プラズマトーチ１６によって生成された例示的なプラズマ１６ａを示す。プラズマ１６ａは、使用されている特定の「ＣＦＩＴ」、及び／又は「ＣＦＯＴ」に部分的にに基づく（標識付けされていない）周波数を有し、従って、本発明に説明したそれぞれの相当する段階に対して異なることがある。ＨＦ発生装置の作動周波数は、プラズマの周波数によって規定される。ＨＦ発生装置の周波数選択と作動周波数は、従来技術の「ＰＯＶＤ」からの判断基準及び選択指針を使用して容易に実行される。プラズマ１６ａの温度プロフィールは、一般的に、陽極（図示しない）の電圧、又はＨＦ発生装置の３極管（図示しない）の陽極電流（図示しない）を変化させる「ＰＯＶＤ」の技術分野で公知の方法によって設定される。プラズマトーチ１６及び従ってプラズマ１６ａと管状部材１２との間の間隔は、例えば、可動の支持スタンド（図示しない）によって制御され、このスタンドは、例えば超音波距離検出装置又はフレーム取り込みソフトウエアを使用する電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ（図示しない）のような距離検出装置によって生成された制御信号（図示しない）に応答して、プラズマトーチ１６をＡＸ軸に対して垂直な方向に移動させる。適切なＣＣＤカメラの例として、「Ｐｕｌｎｉｘ（登録商標）ＴＭ−１−１」や「Ｋｏｄａｋ（登録商標）ＥＳ１．０」がある。
【００５４】
図１を参照すると、本明細書に説明した方法とそれぞれの変形とを達成するために説明した例示的な装置は、プラズマトーチ１６にプラズマガス（標識付けされていない）を供給するガスリザーバ又は供給装置２０と、プラズマトーチ１６に注入するためのプラズマ堆積及び／又はドーパント化学物質（標識付けされていない）を供給する第１の化学物質リザーバ又は「ＣＦＯＴ」供給装置２２とを更に含む。図１の装置はまた、管状部材１２の空洞又は空隙１２ａに注入するための堆積及び／又はドーパント化学物質を供給する第２の化学物質リザーバ又は「ＣＦＩＴ」供給装置２４を更に含む。リザーバ２２及び２４は、それぞれ、以下に示す方法の詳細説明から理解されるように、好ましくは、それぞれ流量制御装置（図示しない）を備えたより小さな複数のリザーバ又は供給装置（図示しない）を含む。これによって、プラズマに注入するための「ＣＦＯＴ」化学物質と、管状部材１２の空洞１２ａに注入するための「ＣＦＩＴ」化学物質とから成る化学物質の混合の選択と変更が容易になる。流量制御装置（図示しない）は、市販で入手可能なユニット（図示しない）であり、この発明が関連する技術分野の当業者に公知の多くの製造業者から入手可能である。
【００５５】
第１の接続ライン２０ａは、’５８０特許によって説明するように、ガスリザーバ又は供給装置２０からプラズマトーチ１６のコイル（図１には示されていない）の基部までの流路を提供し、第２の接続ライン２２ａは、同じく’５８０特許によって説明するように、第１の化学物質リザーバ又は供給装置２２からトーチ１６の注入口（図１には示されていない）までの流路を提供する。流量制御装置（図示しない）は、それぞれの接続ライン２０ａ及び２２ａの中に組み込まれる。同様に、第３の接続ライン２４ａは、第２の化学物質リザーバ又は供給装置２４から管状部材１２の空洞１２ａまでの流路を提供する。図示のように、例示的な第３の接続ライン２４ａは、管状部材１２の空洞１２ａの一端１２ａ’の中に延びて主軸台スピンドル６の位置との実質的な一致が終了する遠位部分２４ａ’を含む。図１の例に示すように、実質的に空洞の端部１２ａ’の中心の位置で遠位部分２４ａ’を支持するために、主軸台４に対して支持構造体２６が取り付けられる。
【００５６】
プラズマトーチ１６は、本明細書に説明した全ての堆積、固化、及び崩壊の段階のために使用されることになる。説明した段階は、同時に管状部材の内面及び外面に煤煙を堆積させ、堆積と並行して内面及び外面の煤煙の一方又は両方を固化する。外面への煤煙の堆積及び固化は’５８０特許に説明するように「ＰＯＶＤ」処理である。石英管の内面に対する堆積及び／又は固化は、プラズマが外面に煤煙を堆積させる時に、管を通して「ＣＦＩＴ」化学物質を流すことによって実行される。次に、「ＣＦＩＴ」化学物質の存在下で管の内部への熱伝達が利用され、この化学物質は、反応して煤煙を堆積させ、及び／又は、堆積した煤煙を固化し、同じく依然のパスで堆積した煤煙を固化する。プラズマの特定のパスに対して管状部材の内面及び外面に煤煙を堆積させるか否かが判断され、それは、プラズマトーチが移動する時に「ＣＦＯＴ」及び「ＣＦＩＴ」化学物質の流れを切り換えることによって制御される。更に、煤煙は、それが堆積されている時に固化されるか又は固化されないで堆積だけ行われ、その固化は、プラズマ炎の次のパスによって行われる。煤煙が固化されたか否かは、プラズマトーチの移動速度と共に、管状部材の回転速度とプラズマ炎の温度プロフィールとによって判断される。更に、全体の堆積速度は、「前方」を「ＣＦＩＴ」化学物質が管状部材の空洞を通って流れる方向を意味するとして、プラズマトーチの前方パスの間の同時堆積によって増加し、また、逆方向移動の間の選択的で同時の堆積及び固化によって増加する。
【００５７】
本明細書に説明したプラズマ堆積、堆積／固化、及び崩壊の全ての段階に対して、管状部材の直径は増加するか（堆積）又は減少する（崩壊）ので、コイル（図示しない）と管状部材の外部円筒面との間の距離を維持することが望ましい。プラズマのエネルギやそれを生成するコイルの形状寸法を含めたサイト特異要素に依存して特別な間隔が維持されるべきである。堆積に関連して、本明細書に説明した方法によってシリカが堆積される時には管状部材の外径が増加するので、距離は、ランニングベースで調節されるのが望ましい。例示的な実施例は、プラズマトーチ及び管状部材の外面に対して、装置自体のような基準点との間の距離を検知するように構成された距離検知装置である。上述の図１の例示的な装置は、そのような装置を組込み、センサによって生成された信号と所定の基準間隔とに基づいて、ＡＸ軸に対して近付いたり離れたりするようにプラズマトーチを移動させるためのアクチュエータ機構を含む。従って、好ましくは、本明細書に説明したプラズマの堆積及び固化の全ての段階は、管状部材の外径に基づいて自動的にプラズマトーチの間隔を空ける段階を含むことが理解されるであろう。しかし、自動的に間隔を空けることは必須ではなく、代替的には、プラズマトーチと管状部材との間の周期的な手動の距離調節が適用されることも理解されるであろう。
【００５８】
図２は、光ファイバ母材を作るためのこの発明による第１の方法を示す。図２は、段階の組合せを示す段階の流れ図であり、任意の特定の装置上で実行されるように限定されたものではない。図２の流れ図は、図１を一例としてそれぞれの段階を実行するために構築された任意の装置上で実行される方法を説明し、実行可能にするように意図されている。本発明の理解を助けるために、図１の装置に関連した図２の方法の作動例が示されている。
【００５９】
ブロック２００は、図１の品目１２のような管状部材を図１の旋盤２のような装置に取り付ける作業を表す。上述のように、管状部材１２は、図１のＤ１で示された直径の円筒形空洞又は空隙１２ａを有し、Ｄ２で示された外径を有する。Ｄ１の最初の値は、「Ｄ１ｉｎｉｔ」として参照され、Ｄ２の最初の値は、「Ｄ２ｉｎｉｔ」として参照される。段階２０２は、管状部材１２をＡ軸の周りにＲ毎分回転（ＲＰＭ）で回転させる。例示的な「Ｄ２ｉｎｉｔ」は、５７ミリメートルプラス／マイナス１０ミリメートルで、対応する例示的なＲは、６０ＲＰＭプラス／マイナス１０ＲＰＭである。このＲの回転速度は、本明細書に説明した堆積処理を通して使用することができ、従って、特に説明しない限り回転速度ＲはＲ速度と理解される。また、段階２０２では、図１のプラズマ１６ａのようなプラズマは、品目１６のようなプラズマトーチ内に配置されたコイル（図１には示されていない）から生成される。上述のように、プラズマトーチ１６は、’５８０特許に開示されたプラズマトーチに従ってもよい。
【００６０】
図１によって示された例示的な装置を参照すると、プラズマガスの流れは、プラズマガスリザーバ２０の流量制御装置（図示しない）の切替によって生じる。この例示的なプラズマガスは、プラズマ炎の温度プロフィールの制御性を改善するためにアルゴン又はヘリウムを添加した酸素と窒素の混合物である。更に、段階２０２において、コイル（図示しない）は、所定の温度プロフィールを確立する部分として管状部材の外側円筒面から距離（図示しない）を置いて配置される。例示的な間隔の値は、約５センチメータであるが、プラズマトーチの特定の構造と出力設定とに応じて他の間隔を使用することもできる。
【００６１】
図２を参照すると、段階２０４において、例えば’５８０特許によって説明したように、外部蒸着のための「ＣＦＯＴ」化学物質の流れがプラズマの中に開始される。図１によって示された例示的な装置では、「ＣＦＯＴ」化学物質の流れは、「ＣＦＯＴ」化学物質供給装置又はリザーバ２２の流量制御装置（図示しない）の切替によって生じ、流れは、流路２２ａを通ってトーチ１６の注入ノズル（図１には示されていない）に入るようになる。例示的な「ＣＦＯＴ」化学物質は、基本ガラス成分としてＳｉＣｌ4、Ｏ2のキャリア、屈折率を下げるためのＳＦ6、及び／又は、屈折率を上げてファイバの機械的強度も改善するためのＴｉＣｌ4を含有する。
【００６２】
また、段階２０４において、「ＣＦＩＴ」化学物質の流れは、Ａ１とラベルが付けられた第１の方向に回転する管状部材１２の空洞又は空隙１２ａの中に開始される。本説明に対しては、ＡＸ軸に沿ったプラズマトーチ１６の方向に関する用語「前方」は、「ＣＦＩＴ」化学物質が空隙１２ａを通って流れる方向を意味する。図１の例では、「前方」は、「ＣＦＩＴ」化学物質が注入される主軸台４から心押し台６までである。
【００６３】
段階２０４の「ＣＦＩＴ」化学物質は、堆積のための基本ガラス成分としてのＳｉＣｌ4と、シリカの屈折率を上げるためのＧｅＣｌ4及びＰＯＣｌ3、及び屈折率を下げるためのＳＦ6、ＳｉＦ4、ＣＦ4、及びＢＣｌ3から１つ又はそれ以上と、キャリアガスとしてのＯ2とを含有する。「ＣＦＩＴ」化学物質がプラズマの高温領域に到達すると、化学反応が起きる。この化学反応により、使用された特定の化学物質に応じてシリカ又はドープしたシリカの煤煙粒子が形成され、この粒子は、キャリアガスと共に同じ方向に流れ、管状部材の内部表面上の下流に堆積する。
【００６４】
図１を参照すると、プラズマトーチ１６の開始位置は、流路２４ａの遠位端２４ａ’によって「ＣＦＩＴ」化学物質が注入される管状部材２の端部１２ａ’を支持する主軸台８に向いている。
【００６５】
次に、段階２０６では、プラズマトーチ１６（及びプラズマ１６ａ）は、第１の前方移動速度「ＴＦ１」で前方に向きを変えられる。外径「Ｄ２ｉｎｉｔ」が５７ミリメートル、回転速度Ｒが６０ＲＰＭと仮定すると、「ＴＦ１」の例示的な速度は、毎分２０センチメートルである。「ＣＦＯＴ」化学物質を含有するプラズマ１６ａが管状部材１２を下方に移動するので、外側煤煙粒子の層が堆積され、プラズマが入射する外面１２ＯＤの移動領域（番号が付けられていない）上の石英ガラスの外側層に固化される。石英ガラスの外側層の説明した形成と同時に、内側シリカ煤煙粒子が内面１２ＩＤ上に堆積され、「ＣＦＩＴ」化学物質に従って石英ガラスの内側層に固化される。
【００６６】
第１の前方移動速度「ＴＦ１」は、プラズマ炎の回転速度Ｒと温度プロフィールとに応じて、管の外面及び管の内側の反対側表面の温度がそれぞれの堆積した煤煙粒子を十分に固化するように選択される。従って、単一の段階２０６の前方パスが完成するとすぐに、「ＣＦＩＴ」化学物質に対応する石英ガラスの内側層と、「ＣＦＯＴ」化学物質に対応する石英ガラスの外側層とは、主軸台スピンドル８から心押し台スピンドル１０まで延びる管状部材１２の実質的に全長に形成される。
【００６７】
次に、段階２０８において、内部表面１２ＩＤ上に堆積したドープ石英ガラスの全厚が測定される。段階２０８の測定は、好ましくは、例えば光学ゲージ（図示しない）や超音波のような非接触法により、管状部材の壁厚を測定することによって実行することができる。想定される光学ゲージには、製造業者であるベータ・レーザマイクから入手可能な市販の「ＢｅｎｃｈＭｉｋｅ（登録商標）」が含まれるが、それに限定されるわけではない。
【００６８】
参照用に「ＴＨ１」とラベルが付けられた所定値よりも厚さが小さい場合、処理は段階２１０に進み、「ＣＦＩＴ」化学物質を空隙１２ａに流す段階２０４を終了する。第１及び第２の化学物質リザーバ又は供給装置２２及び２４内で、例えば市販で入手可能な流量制御装置（図示しない）を使用して流れは終了される。「ＣＦＯＴ」化学物質の流れは維持される。次に、段階２１２において、プラズマトーチ１６は、第１の逆方向移動速度「ＴＲ１」で、図１の例示的装置にＡ２としてラベルが付けられた反対向きに向きを変えられる。逆方向移動速度「ＴＲ１」は、プラズマの温度プロフィールが「ＣＦＯＴ」化学物質に対応してシリカ煤煙粒子の外側層を堆積させるが、その粒子を固化しないような値に設定される。外側シリカ粒子を堆積させるが固化しないことになる速度「ＴＲ１」は、一般的に、同時堆積／固化に対する移動速度よりも速い。例えば、６０ＲＰＭの回転速度Ｒを使用して、段階２１０の外側煤煙層の望ましい堆積を取得する時に、毎分４０センチメートルの「ＴＲ１」が観測された。これは、毎分２０センチメートルの段階２０６の移動速度「ＴＦ１」よりもかなり速い。
【００６９】
空隙１２ａ中への「ＣＦＩＴ」化学物質の流れは、段階２１０の間は遮断されるので、段階の完了時において煤煙の内部表面１２ＩＤ上への実質的な付加的堆積はない。
【００７０】
処理は、次に段階２０６に戻り、「ＣＦＩＴ」及び「ＣＦＯＴ」化学物質に従って、それぞれ石英ガラスの別の内側層及び外側層を堆積させる。毎分２０センチメートルの例示的速度のような第１の前方移動速度「ＴＲ１」は、段階２１０で堆積した外側煤煙層を、その時に堆積している煤煙と共に外側石英ガラス層に固化するのに十分である。測定段階２０８もまた繰り返される。
【００７１】
外面上の煤煙の同時堆積及び固化と共に内面上の煤煙の並行堆積及びその固化と、それに続く段階２０８の測定及び段階２１０及び２１２の速度「ＴＲ１」での煤煙の堆積とのために前方方向に速度「ＴＦ１」でプラズマトーチ１６を移動する段階２０６の処理は、段階２０８が「ＴＨ１」よりも小さくない厚さを検出するまで繰り返される。段階２０８が「ＴＨ１」よりも小さくない厚さを検出すると、処理は、「ＣＦＯＴ」及び「ＣＦＩＴ」化学物質をオフに切り換える段階２１４に進み、次に、プラズマトーチ１６を前後に移動して母材を崩壊させる段階２１６に進む。
【００７２】
段階２１６の崩壊が完了すると、処理は、完了したと見なすことができる。しかし、処理は段階２１８に進み、「ＣＦＯＴ」化学物質を有するプラズマトーチ１６を使用して、母材が望ましい全外径に達するまで外側のプラズマ蒸着を実行することができる。
【００７３】
段階２０２、２０４、及び２０６のような図２に示す特定段階の分解は、本方法及びその煤煙の同時内側及び外側堆積の説明をするためであることが理解されるであろう。実際の作動では、段階２０２及び２０４と２１０及び２１２とは、単一の並行段階に統合することができる。同じように、上述の方法を実行する上で、これらの段階は、図２に示すように必ずしも連続して実行される必要はない。例えば、「ＣＦＯＴ」及び「ＣＦＩＴ」化学物質の切替段階２０４は、段階２０２としてラベルが付けられた管状部材の回転の開始に先行することができる。
【００７４】
測定段階２０８は、段階２０６の前方堆積／固化に対して、その段階のそれぞれが完了してから実行されるのではなく、周期的に実行することができることも更に理解されるであろう。
【００７５】
ブロック２１６’を参照すると、本発明の上述の例示的な変形は、崩壊させる段階の期間にプラズマの外側蒸着（ＰＯＶＤ）を実行する。段階２１６’の「ＰＯＶＤ」は、この作動を例えば崩壊作動の間にプラズマ中に「ＣＦＯＴ」化学物質を注入することによって実行する。崩壊の段階２１６及び２１６’中に熱と圧力のパラメータを維持することが重要なので、崩壊作動の後半の段階中に段階２１６’が「ＰＯＶＤ」を実行しないことが望ましい。
【００７６】
段階２１０及び２１２を除外し、段階２０４及び２０６の前方パスだけを使用して、本発明の新しい態様を実行することができることもまた理解されるであろう。これは、プラズマの堆積機能を除去し、同時に段階２０６の各パスの最後に開始点に後戻りすることによって生産速度を遅くするが、いくつかの状況ではそのような実施例が有用であろう。
【００７７】
図３は、この発明による別の同時堆積方法の例示的な段階の流れ図を示す。図３の例示的な流れ図で示す方法は、図２に関連して上述した方法と類似しているが、段階２１２の逆方向パスの間の「ＣＦＩＴ」化学物質の流れを維持する。従って、段階２１２の「ＣＦＩＴ」化学物質の遮断が除外され、段階２１２が段階２１２’で置換され、段階２０６が段階２０６’で置換されていることを除いて図３は図２と同一である。段階２１２’は、段階２１２で堆積したシリカ煤煙の外側層と並行して「ＣＦＩＴ」化学物質に関連するシリカ煤煙層が管状部材の内面上に堆積されるという点で、図２の段階２１２とは異なる。同様に、段階２０６が実行するように説明した新しい内側石英ガラス層の堆積及び固化に加えて、速度「ＴＦ２」の前方パスは、段階２１２’の反復の最後に堆積した内側煤煙層を固化するので、図３の段階２０６’は、図２の段階２０２と異なる。
【００７８】
段階２０６’の前方移動速度は、参照のために「ＴＦ２」とラベルが付けられ、逆方向移動速度は、「ＴＲ２」とラベルが付けられる。しかし、設計上の選択とサイト特異の物理的パラメータとに基づいて、図３の段階２０６’の前方移動速度「ＴＦ２」は、図２の段階２０６の速度「ＴＦ１」と同じ場合がある。同様に、図３の段階２１２’の逆方向移動速度「ＴＲ２」は、図２の段階２１２の逆方向移動速度「ＴＲ１」と同じ場合がある。
【００７９】
図３の例示的な流れ図によって示された方法の内側シリカ層に対する堆積速度は、図２の方法と比較して速い。単一モードファイバは、一般的に、その屈折率プロフィールに関して比較的単純な設計なので、本方法は、特に単一モード母材を作るのに適する。より詳細には、一般的に、単一モード母材は、断面ドーパント濃度における大きな複数の変化を要求しないし、一般的に、高いドーパント濃度を使用しない。更に、図３の流れ図に示す方法は、高い処理速度を有する。単一モードファイバの販売価格が下がると、高い処理速度の利点が大きくなる。
【００８０】
図４は、この発明による別の並行堆積方法の段階の流れ図を示す。ブロック４００は、上述のブロック２００と同一であり、図１の品目１２のような管状部材を図１の旋盤２のような装置に取り付ける作業を示す。段階４０２は、プラズマを始動し、それを間隔を空けて配置し、管状部材の初期の外面に対して所定の温度プロフィールを保持するようにする。
【００８１】
次に、段階４０４では、例えば’５８０特許に説明したように、プラズマトーチ中への「ＣＦＯＴ」化学物質の流れが開始され、回転する管状部材１２の空洞又は空隙１２ａ中への「ＣＦＩＴ」化学物質の流れが開始される。本方法は、次に段階４０６に進み、「ＴＦ３」の速度でプラズマトーチを前方方向に移動するが、ここで、「前方」は、上述のように「ＣＦＩＴ」化学物質が管状部材の空洞又は空隙を通って流れる方向を意味する。次に、プラズマトーチは、図１の例示的な装置を使用して、心押し台６の方向に「ＴＦ３」の速度で管状部材に沿って移動する。速度「ＴＦ３」は、プラズマの熱が管状部材の内面及び外面の両方の煤煙層を実質的に固化しないで堆積だけするように、回転速度Ｒとプラズマ１６ａの温度プロフィールとに基づいて選択される。これは、いずれも管状部材の内面及び外面に堆積及び固化を並行して実行する、図２の方法の前方パスの段階２０６と図３の段階２０６’とは異なる。「ＴＦ３」の例示的な値は、毎分４０センチメートルである。
【００８２】
段階４０６の前方パスが完了すると、図１に示すように、主軸台スピンドル８と心押し台スピンドル１０との間の範囲のような縦方向に沿って管状部材の内側及び外側に煤煙層が堆積される。次に、処理は段階４０８に進み、プラズマトーチへの「ＣＦＯＴ」化学物質の流れ、及び管状部材の空洞又は空隙への「ＣＦＩＴ」化学物質の流れの両方を完了させる。次に、段階４１０では、プラズマトーチ１６は、第３の逆方向移動速度「ＴＲ３」で反対方向に移動され、内側及び外側煤煙層を石英ガラス層に固化する。「ＴＲ３」の例示的な値は、毎分２０センチメートルである。
【００８３】
次に、段階４１２は、管状部材のない表面に堆積した石英ガラス層の全厚を検出する。全厚が所定の閾値「ＴＨ３」よりも小さい場合は、処理は、段階４０４に戻り、プラズマトーチへの「ＣＦＯＴ」化学物質の流れと、空洞又は空隙１２ａへの「ＣＦＩＴ」化学物質の流れとを再度開始する。次に、処理は段階４０６に進み、プラズマトーチを前方方向に移動して別の煤煙層を管状部材の内側及び外側に堆積させ、次に段階４０８及び４１０に進み、煤煙層を石英ガラスに固化する。
【００８４】
段階４１２が、管状部材の内面に堆積した石英ガラスの全厚が「ＴＨ３」よりも小さくないことを検出すると、処理は段階４１４に進み、プラズマトーチを前後に移動して母材を崩壊させる。段階４１４の崩壊が完了すると、処理は完了したものと見なすことができる。
【００８５】
図４による方法の更に別の態様は、４１４’として示され、段階４１４に関して説明した崩壊の段階を実行し、崩壊作動の少なくとも一部分の間に「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に追加注入する。従って、段階４１４’は、管状部材が崩壊されている間に、煤煙を堆積させてそれを付加的な石英ガラスに固化する。熱は、崩壊作動の後半の段階中、特に遮断前の最後のパス中及び遮断段階中により注意して制御されるべきであるために、「ＣＦＯＴ」化学物質は、その時に終了させるのが好ましい。
【００８６】
図４による方法の更に別の態様は、段階４１６として示され、例えば’５８０特許に説明したように、段階４１４で生成された崩壊母材上で「ＰＯＶＤ」を実行する。
【００８７】
図４の例示的な流れ図によって表された方法は、多重モード母材を作るのに特に適する。重要な理由は、前方移動方向において、すなわち段階４０６においては、移動速度が、実質的な固化がなく煤煙の堆積だけが発生するように温度を維持するためである。より低いこの温度は、ＧｅＯ2のようなドーパントの化学反応に有利であり、その組み込みを強化する。
【００８８】
図５は、この発明による更に別の同時堆積の方法の段階の流れ図を示す。ブロック５００は、図１の品目１２のような管状部材を図１の旋盤２のような装置に取り付ける作業を表す。段階５０２は、速度Ｒで管状部材の回転を開始し、プラズマを開始してそれを管状部材の初期の外面に対して所定の温度プロフィールを有するように間隔を空けて配置する。Ｒの例示的な値は、６０ＲＰＭであり、例示的な間隔は、約５センチメートルである。
【００８９】
次に、段階５０４において、例えば’５８０特許に説明するように、「ＣＦＯＴ」化学物質の流れは、プラズマトーチの中に開始され、「ＣＦＩＴ」化学物質の流れは、回転する管状部材の空洞又は空隙１２ａの中に開始される。「ＣＦＩＴ」化学物質は、実質的に純粋なシリカ煤煙だけの形成を促進するものである。次に、図５の方法は段階５０６に進み、プラズマトーチを第４の逆方向移動速度「ＴＲ４」で逆方向に移動する。上述のように、「前方」と「逆方向」は、それぞれ、「ＣＦＩＴ」化学物質が管状部材の空洞又は空隙を通って流れる方向とその逆の方向とを意味する。図１の例示的な装置を使用して、「逆方向」とは、心押し台６から離れる方向である。
【００９０】
速度「ＴＲ４」は、プラズマ炎１６ａの熱が段階５０６の間に管状部材の内側表面に実質的に純粋なシリカ煤煙層を堆積させ、「ＣＦＯＴ」化学物質に応じてドープされた外側表面へのシリカ煤煙層の堆積を行うように、回転速度Ｒとプラズマの温度プロフィールとに基づいて選択される。速度「ＴＲ４」は、実質的に純粋なシリカの内側煤煙層の実質的な固化がないようなものであるべきである。その理由は、以下に説明する段階５１０がＧｅＣｌ4のようなドーパント化学物質を有する「ＣＦＩＴ」を注入し、同時に煤煙及びドーパントをＧｅＣｌ4の例に対してはゲルマニウムによってドープした石英ガラス層に固化するからである。段階５０６で堆積した実質的に純粋なシリカ煤煙が固化された場合、段階５１０で注入されたドーパントは、シリカ中に適切に拡散しないことがある。
【００９１】
段階５０６の後で、本方法は段階５０８に進み、シリカ煤煙の形成を引き起こす化学物質が遮断されるか又はベント（図示しない）に送られ、ＧｅＣｌ4のような固化される内側煤煙層の屈折率を修正する化学物質だけが含まれるように「ＣＦＩＴ」化学物質が変更される。次に、処理は、第４の前方速度「ＴＦ４」で管状部材に沿って前方方向にプラズマ炎１６ａを移動する段階５１０に進む。移動速度「ＴＦ４」により、プラズマ炎１６ａの熱は、段階５０６において「ＣＦＩＴ」化学物質を用いて堆積した実質的に純粋なシリカ煤煙の内側層を固化させ、屈折率が修正され、「ＣＦＩＴ」化学物質に応じて選択的にドープした内側石英ガラス層が形成される。内側ドープ石英ガラス層の形成と並行して、プラズマ１６ａは、管状部材の外面の上方に付加的なシリカ煤煙を堆積させ、同時に、その煤煙と段階５０６で堆積した外側煤煙とを「ＣＦＯＴ」化学物質に応じてドープされた石英ガラスの外側層に固化する。第４の前方移動速度「ＴＦ４」は、一般的に第４の逆方向移動速度「ＴＲ４」よりも遅い。
【００９２】
段階５１０の完了時に、段階５０６において堆積した実質的に純粋なシリカ煤煙と段階５１０で空隙中に導入された「ＣＦＩＴ」屈折率変更化学物質とに基づいて内側石英ガラス層が形成され、段階５０６において堆積した煤煙と段階５１０において堆積した煤煙とに基づいて外側石英ガラス層が形成されて、その両方は、段階５１０において固化される。
【００９３】
段階５１０の後で、段階５１２は、管状部材に堆積した石英ガラス層の全厚を検出する。全厚が閾値「ＴＨ４」よりも小さい場合、処理は、「ＣＦＩＴ」化学物質を実質的に純粋なシリカ煤煙だけの形成を促進する化学物質に戻して速度「ＴＲ４」でプラズマトーチを逆方向に移動する段階５０４に戻る。これは、「ＣＦＯＴ」化学物質に応じて、実質的に純粋なシリカ煤煙の別の内側層とシリカ煤煙の外側層とを堆積させる。段階５１０が、管状部材の内面に堆積したドープ石英ガラスの全厚を「ＴＨ４」よりも小さくないと検出した場合、処理は、プラズマトーチを前後に移動することによって母材を崩壊する段階５１２に進む。段階５１２の崩壊が完了すると、処理は完了したものと見なすことができる。
【００９４】
図５による方法の更に別の態様は、段階５１２の代わりに段階５１２’を実行する。上述のように段階５１２’は、崩壊作動の少なくとも一部分の間に「ＣＦＯＴ」化学物質をプラズマ中に注入し、付加的な煤煙を堆積させてそれを付加的な石英ガラス層に固化する。また、上述のように、最終の母材崩壊の間の温度及び圧力のより良い制御を可能にするために、固化の後半の段階の間に「ＣＦＯＴ」の注入を終了することが好ましい。
【００９５】
図５による方法の更に別の態様は、例えば’５８０特許に説明したような段階５１２又は５１２’で生成された崩壊母材上にプラズマの外側蒸着を実行する段階５１４である。
【００９６】
図５の例示的な流れ図に表された方法は、多重モードの母材を作るのに特に適する。それは、部分的には、ＧｅＯ2又はＦのようなドーパントの組込みを改善するので特に適する。更に、管状部材内部の処理環境が良好に制御される。より具体的には、段階５０６の逆方向移動の間の唯一の反応は、実質的に純粋なシリカ煤煙を生成するＳｉＣｌ4の反応である。これは、プラズマ炎１６ａの温度プロフィールを制御することにより、ドープされていないシリカ煤煙の圧縮密度又は空隙率に対するより良好な制御を可能にする。更に、段階５１０の間の処理は、屈折率を変更する「ＣＦＩＴ」化学物質とＯ2及び他のキャリアガスの注入、並びに、付加的なシリカ煤煙を形成することなくそれらを以前に堆積したシリカと共に固化することに限定される。これによって、屈折率を変更する「ＣＦＩＴ」化学物質に対してより完全な酸化反応が可能となる。後者の利点は、典型的な「ＭＣＶＤ」処理が一般的に管内に過剰な塩素ガスを含み、それがドーパントに対する酸化反応を熱力学的に不利にするために、それらに対する大きな改善である。
【００９７】
従来の「ＭＣＶＤ」処理と比較した時に、図５の方法によってドーパントの酸化が改善される理由は、段階５０６で純粋なシリカ煤煙を堆積させ、続いて段階５１０でドーパントを注入し、同時に煤煙及びドーパントを石英ガラス層に固化するためである。従来の「ＭＣＶＤ」処理は、シリカ煤煙を形成するために、ドーパントと共にＳｉＣｌ4を注入する。上述のように、結果的にドーパントの酸化が不完全となり、結局のところ大きな割合が流出物になる。図５の方法は、段階５０６の堆積の間にＳｉＣｌ4だけを注入し、続いて固化段階５１０の間にＧｅＣｌ4のようなドーパント化学物質を注入することによって反応を分離する。
【００９８】
図６は、この発明による別の同時堆積方法の例示的な段階の流れ図を示す。ブロック６００において、図１の品目１２のような管状部材が図１の旋盤２のような装置に取り付けられる。段階６０２は、回転速度Ｒで管状部材の回転を開始し、プラズマを開始してそれを管状部材の初期の外面に対して所定の温度プロフィールを有するように間隔を空けて配置する。Ｒの例示的な値は、６０ＲＰＭであり、例示的な間隔は、約５センチメートルである。例えば、’５８０特許に説明したように、段階６０４で「ＰＯＶＤ」のための「ＣＦＯＴ」化学物質のプラズマ中への流れが開始される。この図６の方法によって実行される「ＰＯＶＤ」のための「ＣＦＯＴ」化学物質は、実質的に純粋なシリカ煤煙、すなわちドープされていないものの形成を促進するように選択されることが好ましい。また、段階６０４では、回転している管状部材１２の空洞又は空隙１２ａ中への「ＣＦＩＴ」化学物質の流れが開始される。「ＣＦＩＴ」化学物質がシリカ煤煙及びＧｅＯ2ドーパントの形成を促進することが好ましい。上述のその後の各段階は、シリカ煤煙及びＧｅＯ2ドーパントをゲルマニウムドープ石英ガラス層に固化することになる。
【００９９】
次に、段階６０６において、プラズマトーチ１６（及び、プラズマ１６ａ）は、第５の移動速度「ＴＦ５」で前方方向に移動される。「ＴＦ５」の例示的な値は、外径「Ｄ２ｉｎｉｔ」を５７ミリメートル、回転速度を６０ＲＰＭと仮定すると、毎分２０センチメートルである。「ＣＦＯＴ」化学物質を有するプラズマ１６ａが管状部材１２を下方に移動するので、プラズマが入射する外面１２ＯＤの移動領域（番号が付けられていない）上に外側煤煙粒子の層が堆積される。「ＴＦ５」の速度は、回転速度Ｒとプラズマ炎の温度プロフィールとに応じて、管の外面の温度が約１８００°、管の内側の温度が約１５００°になるように選択される。この温度は、外側煤煙粒子のドープされていない（純粋な）シリカ層を固化するためには不十分である。しかし、空隙１２ａ内の温度は、「ＣＦＩＴ」化学物質に応じて内面１２ＩＤ上へのＧｅＯ2ドープＳｉＯ2内側煤煙粒子の堆積と、これらのＧｅＯ2ドープＳｉＯ2内側煤煙粒子の酸化ゲルマニウムドープシリカ層への固化とを同時に引き起こす。
【０１００】
プラズマトーチ１６の前方パスの１つの段階６０６が完了すると、管状部材の外面１２ＯＤ上に外側煤煙層が形成され、内面１２ＩＤ上に酸化ゲルマニウムドープシリカ層が形成される。
【０１０１】
次に、段階６０８では、プラズマ１６ａに対する「ＣＦＯＴ」化学物質の段階６０４の流れ、及び空隙１２ａ中への「ＣＦＩＴ」化学物質の流れが終了する。次に、段階６１０では、プラズマトーチ１６は、流れの方向Ａ１に反対の方向である逆方向のＡ２に第５の逆方向移動速度「ＴＲ５」で移動される。第５の逆方向移動速度「ＴＲ５」は、プラズマ１６ａの温度プロフィールが段階２０６で堆積した外側シリカの煤煙層を固化するように設定される。「ＣＦＯＴ」化学物質が遮断され、従って、プラズマがＡ２方向に移動して戻る時に外面１２ＯＤ上にシリカが全く堆積されないために、段階６０６の間に１２ＯＤ上に堆積されたが固化されていない煤煙層の固化を引き起こす速度「ＴＲ５」は、通常、移動速度「ＴＲ１」よりも速い。例えば、段階６０６で堆積した外側煤煙層の望ましい固化が得られる時に、６０ＲＰＭの回転速度を使用して毎分３０センチメートルの「ＴＲ５」が観測された。これは、毎分２０センチメートルの段階６０６の移動速度「ＴＲ５」よりもかなり速い。
【０１０２】
段階６１０の完了時に、内面１２ａに形成された酸化ゲルマニウムドープ石英ガラスの層と、外面１２ＯＤ上に形成されたドープなしの石英ガラスの層とが存在する。
【０１０３】
次に、段階６１２において、内面１２ＩＤ上に堆積した酸化ゲルマニウムドープ石英ガラスの全厚が測定される。厚さが閾値「ＴＨ５」よりも小さい場合、並行する内面上への煤煙の堆積及びその固化、及び外面上への煤煙の同時堆積のために速度「ＴＦ５」で前方方向にプラズマトーチ１６を移動する段階６０６と、それに続く外面煤煙の固化のための段階６０８及び６１０とが繰り返される。段階６１２が「ＴＨ５」よりも小さくない厚さを検出すると、処理は、「ＣＦＯＴ」及び「ＣＦＩＴ」化学物質をオフに切り替える段階６１４に進み、次に、プラズマトーチ１６を前後に移動することによって母材を崩壊する段階６１６に進む。
【０１０４】
崩壊させる段階６１６が完了すると、処理は完了と見なすことができる。しかし、処理は段階６１８に進み、「ＣＦＯＴ」化学物質を有するプラズマトーチ１６を使用して、母材が望ましい全外径に到達するまで外側プラズマ蒸着を実行することができる。
【０１０５】
図７は、この発明による別の同時堆積方法の例示的な段階の流れ図を示す。図７を参照すると、処理は、図１の品目１２のような管状部材を図１の旋盤２のような装置に取り付けることにより、ブロック７００で開始される。段階７０２は、速度Ｒで管状部材の回転を開始し、プラズマを開始してそれを管状部材の初期の外面に対して所定の温度プロフィールを有するように間隔を空けて配置する。Ｒの例示的な値は、６０ＲＰＭであり、例示的な間隔は、約５センチメートルである。次に、段階７０４は、プラズマ炎１６ａに「ＣＦＯＴ」化学物質を注入し、空隙１２ａにＡ１の方向に流すように「ＣＦＩＴ」化学物質を注入する。次に、処理は段階７０６に進み、「ＴＦ６」の速度で管状部材に沿って前方方向にプラズマ炎１６ａを移動する。速度「ＴＦ６」は、管状部材の外面上への堆積及び固化の両方があり、それと並行して内面上への煤煙を堆積させるように選択される。段階７０６の完了時に、「ＣＦＯＴ」化学物質に従ってドープした石英ガラス層が管状部材の外面上に形成され、「ＣＦＩＴ」化学物質に従うドーパントを有するシリカ煤煙粒子の層が内面に堆積される。次に、処理は、第６の逆方向移動速度「ＴＲ６」で管状部材に沿ってＡ２の方向に移動して戻す段階７０８に進む。前方移動速度「ＴＦ６」と同様に、速度「ＴＲ６」は、管状部材の外面上に堆積及び固化の両方を発生させ、内面には堆積だけを発生させるように選択される。従って、段階７０６及び７０８の繰返しが一度完了した後に、管状部材の外側に形成された石英ガラスの２つの層と、内側表面に形成されたシリカ煤煙の２つの層とが存在する。
【０１０６】
段階７０８を完了した後に、処理は段階７１０に進み、堆積したシリカの厚さを測定する。測定厚みが閾値「ＴＨ６」に等しくなくかつそれ以上でない場合、処理は、段階７０６及び次に段階７０８に戻り、管状部材の外側に石英ガラスの別の２つの層と、内側にシリカ煤煙の別の２つの層とを堆積させる。
【０１０７】
段階７１０が閾値「ＴＨ６」よりも小さくない厚さを測定すると、処理は段階７１２に進み、「ＣＦＩＴ」は、Ｏ2、Ｃｌ2、及びＨｅのガス混合物に変更される。これらの「ＣＦＩＴ」化学物質は、段階７０６及び７０８で堆積した煤煙を乾燥させるように機能する。次に、処理は段階７１４に進み、少なくとも一度、速度「Ｔ１０」で管状部材の長さに沿ってプラズマ炎１６ａを移動する。必要な移動の正確な数は、試験片の水分含有率を分析することによって判断することができる。本発明人は、プラズマ炎１６ａの単一の移動で十分であったことを観測した。プラズマ炎１６ａの移動速度「Ｔ１０」及び温度プロフィールは、煤煙粒子の乾燥だけが起きて固化が起きないように設定される。段階７１６の乾燥作動の後で、処理は、管状部材を崩壊する段階７１８に進み、この処理において、段階７０６及び７０８で堆積させて段階７１４で乾燥させたシリカ煤煙及びドーパントを固化する。
【０１０８】
図７の方法に従って作られた母材の観測された水分含有率は、１０億分の１よりも下のレベルであった。
【０１０９】
本発明は、光ファイバ母材の製造に関連して大きな利点及び恩典を有する。主要な利点は、管状部材の内面及び外面上へのその同時堆積によって達成される生産速度である。生産速度は、上述のように外側の堆積を通常の堆積段階、すなわち崩壊段階に先行する堆積の間、及び崩壊段階の間に行うことができるので、更に速くなる。従って、本発明は、従来技術で要求される付加的な段階、機器、及び時間なしに、大きな母材の高速製造を提供する。これは、米国特許第５，５２２，００７号に説明されたような付加的な被覆ガラスを堆積させるか又は別の管による被覆法を使用するかのいずれかである大きな母材を作るための典型的な処理から見て明らかである。
【０１１０】
プラズマトーチの使用から部分的に生じる本発明の他の恩典が存在する。プラズマトーチは、典型的な「ＭＣＶＤ」法のような水素及び酸素を使用せず、従って、水の発生が回避される。この理由のために、プラズマトーチは、「ＭＣＶＤ」法の使用で遭遇する場合があるＨ2及びＯＨ-のコア中への拡散の可能性を更に低減する。プラズマトーチを使用する更に別の恩典は、それが酸素水素トーチよりも遥かに大きな加熱出力を有するので、直径１２５ミリメートル又はそれ以上で母材を作ることを可能にすることである。別の恩典は、本発明の方法の全てが既存の「ＭＣＶＤ」及び「ＰＣＶＤ」法と類似の管を使用することである。更に別の恩典は、堆積した層が堆積管の壁によって周囲環境から分離され、母材が作られる時に酸素水素熱源によって発生して堆積領域内に押しやられたＨ2又はＯＨ-のような他のＨ含有種によってそれ以上汚染されることがないために、堆積したシリカの水分含有率が一般的に非常に低いことである。
【０１１１】
以上の説明は、図１の品目１２のような開始用管状部材が最終母材内に組み込まれることを仮定している。低強度の管を使用することができるが、それは、堆積段階でプラズマ炎によってエッチングで除去される。より具体的には、処理の始めに、空洞内の「ＣＦＩＴ」化学物質によって引き起こされた化学反応は、プラズマが外面をエッチングで除去する時に内面上の堆積又は堆積／固化を引き起こすことになる。堆積段階が何回か繰り返された後で、開始用管状部材は完全にエッチングで除去され、内側堆積処理によって形成された高品質かつ高強度のガラスだけが残ることになる。並行する内側／外側堆積は、次に、目標として新しい管を使用して進行することができる。これは、低強度の犠牲目標管の使用を可能にするので、母材を設計する上で更なる自由度がもたらされる。すなわち、それは、開始用の管の屈折率に関して何の制約も持たない。
【０１１２】
本発明をいくつかの好ましい実施形態に関連して開示したが、これらは、本発明を制限するように考えるべきではない。当業者は、これらの実施形態の変形が可能であり、その各々が特許請求の範囲に示す本発明の範囲に該当することを容易に認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明による組み立てられた固定装置の側面投影図である。
【図２】本発明の第１の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【図３】本発明の第２の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【図４】本発明の第３の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【図５】本発明の第４の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【図６】本発明の第５の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【図７】本発明の第６の態様による方法の例示的な段階の流れ図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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