(57)【要約】  本発明は光ファイバーの製造方法に関するものであり、i)中空サブストレートチューブを備える工程、ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、およびv)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程を含む。さらに本発明は、光ファイバーを作製するためのプリフォーム、並びに光ファイバーに関する。
2007504092.tif 000002
【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、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、析出工程における時間の関数および第１端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第1端部領域の中で変化させ、当該変化は第１端部領域の開始点をマークし、第１端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、前記第１端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有することを特徴とする、製造方法。
【請求項２】
工程iii)の開始時に、プラズマが第１端部領域において中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、プラズマが第１端部領域の外で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも低くし、工程iii)の終了時の速度値が、プラズマが第１端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも高い値に達するようにすることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項３】
第１端部領域におけるプラズマ速度が析出工程iii)の間に、時間により線形に上昇することを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１端部領域におけるプラズマ速度が析出工程iii)の間に増加し、その速度は、プラズマが端部領域の外部の中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも、全ての位置で高いことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１端部領域は、工程ii)に従って活性なガラス形成ガスの供給が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項１から４までのいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、析出工程での時間の関数および第２端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第２端部領域の中で変化させ、当該変化は第２端部領域の開始点をマークし、第２端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、その第２端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
工程iii)の開始時に、プラズマが第２端部領域中で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、プラズマが端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりもすべての位置で低くし、その速度は工程iii)の終了時に更に低下することを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第２端部領域は、工程ii)に従い活性なガラス形成ガスの排出が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項７記載の方法。
【請求項９】
工程iii)の間に、第２端部領域におけるプラズマ速度を時間によって線形に低下させる、請求項６から８までのいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
第１端部領域は２つの反転点の間の中空サブストレートチューブの全長の5-35%の長さを有する、請求項１から９までのいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
第２端部領域は２つの反転点の間の中空サブストレートチューブの全長の1-10%の長さを有する、請求項１から１０までのいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマ出力と、プラズマが２つの反転点間を中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、工程iii)の間に実質的に一定の値に維持し、反転点に隣接する一方の端部領域の中でプラズマ出力を時間の関数として変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークし、工程iii)の開始時にそのプラズマ出力を端部領域の外部のプラズマ出力よりも低くし、析出工程中にプラズマ出力を時間の関数として徐々に上昇させ、工程iii)の終了時には、端部領域において、端部領域の外部の領域におけるプラズマ出力よりも高い値を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
端部領域におけるプラズマ出力を、工程iii)の開始時に端部領域の外部のプラズマ出力よりも少なくとも2%低くし、工程iii)の終了時に端部領域の外部のプラズマ出力よりも少なくとも2%高くする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記端部領域は、工程ii)に従い活性なガラス形成ガスの供給が起こる中空サブストレートチューブの端部に配置されている、請求項12または１３記載の方法。
【請求項１５】
光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
工程iii)に従い供給される活性なガラス形成ガスの量を、２つの反転点の間で中空サブストレートチューブを通過する間、実質的に一定値に維持し、活性なガラス形成ガスの組成を時間の関数として反転点に隣接する端部領域で析出工程の間に変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークすることを特徴とする方法。
【請求項１６】
光ファイバーの製造方法であって、
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程、を有する該製造方法において、
プラズマが中空サブストレートチューブに沿って２つの反転点の間を運動する速度を実質的に一定値に維持し、中空サブストレートチューブ内の圧力は反転点に隣接する端部領域で時間の関数として変化し、この変化は端部領域の開始点をマークすることを特徴とする方法。
【請求項１７】
光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、反射率コントラストの変動は、少なくとも60cmの長さを有するプリフォームで測定して、2%の絶対値を越えないことを特徴とするプリフォーム。
【請求項１８】
光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、反射率コントラストの変動は、少なくとも60cmの長さを有するプリフォームで測定して、1.5%の絶対値を越えないことを特徴とする、請求項１７記載のプリフォーム。
【請求項１９】
光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値に関する偏差が、少なくとも80cmの長さを有するプリフォームで測定して、0.03の絶対値を越えないことを特徴とするプリフォーム。
【請求項２０】
光ファイバーを作製するためのプリフォームにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値に関する偏差が、少なくとも80cmの長さを有するプリフォームで測定して、0.015の絶対値を越えない、請求項１９記載のプリフォーム。
【請求項２１】
プロフィール形状パラメータαの平均値からの偏差が最大で約0.03であることを特徴とする光ファイバー。
【請求項２２】
請求項２１記載の光ファイバーにおいて、プロフィール形状パラメータαの平均値からの偏差は、少なくとも10kmの長さの光ファイバーに対して最大で0.015である光ファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーの製造方法に関するものであり、この方法は
i)中空サブストレートチューブを備える工程、
ii)ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、前記中空サブストレートチューブの内側を通過させる工程、
iii)ガラス層が中空サブストレートチューブの内部の上に析出するような条件を中空サブストレートチューブの内部に形成する工程であって、
ここで非等温性プラズマがサブストレートチューブに沿った２つの反転点の間で往復運動し、
プラズマの運動速度は、各減速点から各反転点に向かってゼロに低下し、
iv)そのようにして得られたサブストレートチューブに圧潰処理を施して、ソリッドプリフォームを形成する工程、および
v)光ファイバーを前記ソリッドプリフォームから引き出す工程；
を含む。
【０００２】
加えて本発明は、光ファイバーを作製するためのプリフォーム、並びに光ファイバーに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明を使用して、内部化学蒸着技術（CVD）の手段によって光ファイバー用のプリフォームが形成される。このプロセスは、ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスを、中空サブストレートチューブの内側の上に析出することを含む。このような活性ガスはサブストレートチューブの片側、すなわち入口側に供給され、サブストレートチューブの内部の上にガラス層を、特別のプロセス条件の影響下で形成する。エネルギー源がサブストレートチューブに沿って往復運動し、これによりガラス層を形成する。エネルギー源はとりわけプラズマ発生器であり、高周波エネルギーを供給し、その結果、プラズマがサブストレートチューブの内部の中に発生し、このプラズマ条件下で、活性のガラス形成ガスが反応する（プラズマCVD技術）。しかしエネルギーを熱により、とりわけバーナーを使用してサブストレートチューブの外部の上に、又はサブストレートチューブを取り囲む加熱炉を介して供給することも可能である。前記技術の共通の特徴は、エネルギー源がサブストレートチューブに対して往復運動することである。
【０００４】
上記技術の欠点は、エネルギー源の往復運動が、反転点において析出した層に入り込むという欠陥を引き起こすことである。このような欠陥は「テーパ」と称され、この関連からさらに幾何学的テーパと光学的テーパが区別される。幾何学的テーパという用語は、全析出物、すなわちガラス層全体の厚さがチューブの全長にわたって一定ではないことを意味すると理解されたい。光学的テーパという用語は、場合により延伸されたファイバー上で主として規定される光学的特性が、プリフォームの全長にわたって一定ではないことを意味すると理解すべきである。光学的テーパは、ある程度は層厚の変動によるものであるが、プリフォームの長さに沿った屈折率または屈折率分布の変動により主として決定されるものである。製造すべきファイバーの光学的特性を適切に制御するためには、幾何学的テーパの適切な制御が必要であるが、これに加えて、屈折率コントラストΔでの変動をプリフォームのできるだけ大きな長さにわたって、できるだけ小さくすべきである。
【０００５】
テーパがこのような欠点を有するので、プリフォームの使用可能長が制限される。このことは、１つのプリフォームから少量のファイバーしか得られないことを意味する。これに加えて光ファイバーの特性が、前記テーパのためファイバーの全長にわたって一定ではないこともある。この関連から、長いファイバーの光学的特性がテーパの存在のため十分に一定でないと、製造業者は発行された製品保証書に関してある程度の保証を行わなければならないであろうことを述べておく。原則的には、光ファイバーの各個別の部分は常に、とりわけ光学的特性が例えばユーザにより再測定される場合に、規定された仕様と一致しなければならない。
【０００６】
光ファイバーの製造方法に関連する米国特許第4741747号には、いわゆるエンドテーパを次のようにして低減することが記載されている。すなわち、プラズマを非線形に時間の関数として反転点の領域で運動することにより、及び/又はプラズマ強度をガラスチューブの長さに沿って変化することにより低減することが記載されている。
【０００７】
光ファイバーの製造方法に関連する米国特許第4857091号では、プラズマ発生器を基準にした局所的析出ゾーンの軸方向位置に影響する複数のパラメータについて言及されている。これには次のパラメータが含まれる：
(i)マイクロ波出力を周期的に変化すること、
(ii)サブストレートチューブ内の圧力を周期的に変化させること、および
(iii)チューブにわたって往復運動するレゾネータのストローク速度を周期的に変化すること。i)からiii)に関する詳細はすべて欠けている。
【０００８】
光ファイバーの製造方法に関連する欧州特許願第0038982号には、プラズマ発生器がサブストレートチューブに沿って運動することが記載されている。このプラズマ発生器は、いわゆる「タンデムホットゾーン」と見なすことのできるホットゾーンを形成し、これは少なくとも2つのゾーン、すなわちゾーンIとゾーンIIを含む。しかし前記刊行物には、析出速度または析出組成物を変化させることにより、いわゆるテーパエンドの発生を防止できることが記載されているが、前記刊行物にはどのような特別の作業、例えば処理が必要であるかは示唆されていない。
【０００９】
光ファイバー用のプリフォームの製造装置に関連する欧州特許願第0333580号には、出力に可変のマイクロ波発生器を使用することが記載されている。しかしここでは、サブストレートチューブに沿って反転点間を往復運動する非等温性プラズマは使用されない。
【００１０】
本願より前に出願され、後に公開された国際出願WO03/054245は、プリフォームを製造するための特殊PCVD技術に関するものである。しかしこの刊行物には、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を変化させることに関しての情報は記載されていない。
【００１１】
英国特許公開GB2118165から、サブストレートチューブに沿って軸方向に運動する熱源の速度が特別の数式に従う、光ファイバーの製造方法が公知である。ここでチューブに沿った前記熱源の速度は、サブストレートチューブに沿ったこの熱源の位置の関数であり、これによりガラス層の全析出厚がチューブの全長にわたって実質的に一定となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
米国特許第5188648号から、プラズマの運動を、プラズマがサブストレートチューブのガス入口点の近傍にある反転点に到達するたびに中断し、ただしガラス析出は継続し、プラズマ運動が中断される期間は少なくとも0.1秒である、光ファイバーの製造方法が公知である。
【００１３】
従って本発明の課題は、光ファイバーを引き出すことのできるプリフォームの製造方法を提供することであり、このプリフォームが幾何学的テーパおよび光学的テーパをほとんど示さないようにすることである。
【００１４】
本発明の別の課題は、光ファイバーを引き出すことのできるプリフォームを提供することであり、このプリフォームが可能な最大限の長さにわたって一定の光学的特性を示すようにすることである。
【００１５】
本発明の別の課題は、プロフィール形状パラメータαの平均値からの偏差を特定の縦方向ファイバーについて測定した場合に、正確に定義された範囲内に留まるような光ファイバーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前提部分に示される本発明は、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、析出工程における時間の関数および第１端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第１端部領域の中で変化させ、当該変化は第１端部領域の開始点をマークし、第１端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、前記第１端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有している。
【００１７】
前記方法を使用して、本発明の1つまたは複数の目的を実行することができる。より詳細には本発明によれば、サブストレートチューブの長さに沿った又はサブストレートチューブの特定の位置における特定のプロセスパラメータの特異的変動だけが光学的テーパ(この特徴に関しては上記の従来技術で詳細に述べた)の低減をもたらすのではなく、これに加えて、前記適応の時間的な変化も達成されなければならず、この関連から時間とは、ガラス層の析出が行われる期間であると理解すべきである。光学的テーパの低減をもたらすことのできるプロセスパラメータは：i)プラズマ発生器がサブストレートチューブとの関連で運動する速度、ii)プラズマ発生器に供給される電力、iii)中空サブストレートチューブの内部に供給される、ドープされた又はドープされない活性のガラス形成ガスの量と組成、およびiv)サブストレートチューブ内の圧力である。
【００１８】
工程iii)の開始時に、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って第１端部領域で運動し、その速度が好ましくは、プラズマが端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりもすべての位置において低くなるようにし、そして工程iii)の終了時には、プラズマが第１端部領域の外部の中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも高い速度値に達するようにし、この関連でとりわけ、第１端部領域におけるプラズマの速度が時間に対して線形に上昇するようにする。前記第１端部領域は、工程ii)に従い活性なガラス形成ガスが供給される中空サブストレートチューブの端部に配置される。特別の実施例は図面と共により詳細に説明される。
【００１９】
使用可能な長さができるだけ長いプリフォームを製造するためには、テーパをプリフォームの両端で低減することが好ましい。この関連で、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、時間の関数および第２端部領域における位置の関数の両者として、工程iii)の間に反転点に隣接する第２端部領域の中で変化させることは好ましく、当該変化は第２端部領域の開始点をマークし、第２端部領域の終了点は反転点と一致し、前記開始点は反転点から、減速点よりも更に離れて配置されており、その第２端部領域はプリフォームでのテーパを低減するのに十分な長さを有する。
【００２０】
第２端部領域におけるテーパを低減するために、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って第２端部領域中で運動する速度を、好ましくは工程iii)の開始時において、プラズマが端部領域の外部で中空サブストレートチューブに沿って運動する速度よりも全ての位置で低くし、この速度は工程iii)の終了時に更に低下し、該第２端部領域は工程ii)に従い活性なガラス形成ガスの排出が起こる中空サブストレートチューブの端部に特に配置されている。
【００２１】
サブストレートチューブの軸方向で見て特定の位置に、析出プロセスの開始時に大量のガラスを析出し、かつ析出プロセスの終了時に少量のガラスを析出するために、速度は工程iii)の間、時間の関数として第２端部領域で線形に低下するのが好ましい。第１端部領域が２つの反転点の間に中空サブストレートチューブの全長の5-35％の長さを有し、第２端部領域が1-10%の長さを有すると特に有利である。
【００２２】
本発明による方法は更に、プラズマの出力と、プラズマが２つの反転点間を中空サブストレートチューブに沿って運動する速度を、工程iii)の間、実質的に一定値に維持し、プラズマ出力を時間の関数として反転点に隣接する端部領域で変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークし、該プラズマ出力はステップiii)の開始時における端部領域の外部におけるプラズマ出力よりも好ましくは少なくとも2%、特に好ましくは少なくとも5%低く、さらにプラズマ出力を徐々に時間の関数として上昇させ、プラズマ出力が工程iii)の終了時に、端部領域の外部の領域におけるプラズマ出力よりも好ましくは少なくとも2%、特に好ましくは少なくとも5%高い値を有するようにし、この関連から端部領域は、活性のガラス形成ガスが工程ii)に従い供給される中空サブストレートチューブの端部に配置されることが特に所望される。
【００２３】
本発明はさらに、工程iii)に従い供給される活性なガラス形成ガスの量を、２つの反転点の間で中空サブストレートチューブの長さに沿って実質的に一定値に維持し、活性なガラス形成ガスの組成を反転点に隣接する端部領域で時間の関数として変化させ、当該変化は端部領域の開始点をマークすることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
特定の実施例では、プラズマが中空サブストレートチューブに沿って２つの反転点間を運動する速度が実質的に一定値に維持され、中空サブストレートチューブ内の圧力が、反転点に隣接する端部領域で時間の関数として変化し、この変化は端部領域の開始点をマークする。
【００２５】
本発明の方法を使用して、光導波オプティカルコアの屈折率が好ましくは次式に従うグレーデッド・インデックス型の光ファイバーを製造することができる：
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2
ここで、n1=ファイバーコアの屈折率値、
r=ファイバーでの半径方向位置(μm)、
Δ=ファイバーの屈折率コントラスト(=(n12-ncl2)/2n12)、
ncl=コアを取り囲むクラッディングの屈折率、
α=プロフィール形状パラメータ、そして
a=グレーデッド・インデックスコアの半径(μm)である。
【００２６】
プロフィールパラメータαはグラジエントプロフィールの曲率を定める；α値が１の場合にはプロフィールは三角形であり、α値が無限大の場合にはプロフィールは長方形である。前記α値は、光ファイバーを通って伝送される光パルスのパルス拡散にもっとも影響を及ぼし、結果としてこのようなマルチモード光ファイバーの伝送能力にも影響を及ぼす。光ファイバーの伝送能力における大きな変動を防止するために、プロフィール形状パラメータαの平均値に対する偏差は、少なくとも10kmの長さにわたり最大で±0.03またはそれ以下であることが好ましい。プロフィール形状パラメータαの平均値に対する偏差は、少なくとも10kmの長さを有する光ファイバーに対して最大で±0.015であることがさらに好ましい。
【００２７】
本発明はさらに、光ファイバーを作製するためのプリフォームに関連するものであり、このプリフォームは、屈折率コントラストの偏差が少なくとも60cmの長さを有するプリフォームに対して測定して2%の絶対値を越えず、とりわけ少なくとも60cmの長さを有するプリフォームに対して測定して、屈折率コントラストの偏差が1.5%の絶対値を越えないことを特徴とする。
【００２８】
本発明はさらに、光ファイバーを作製するためのプリフォームに関連するものであり、ここにおいて、プロフィールパラメータαの平均値に対する偏差が少なくとも80cmの長さを有するプリフォームに対して測定して0.03の絶対値を越えず、とりわけ、プロフィールパラメータαの平均値に対する偏差が少なくとも80cmの長さを有するプリフォームに対して測定して0.015の絶対値を越えない。
【００２９】
本発明を複数の実施例に基づいて詳細に説明する。しかしこの関連から本発明はこのような特別の実施例に限定されるものではないことを述べておく。
【実施例】
【００３０】
比較例１
PCVD技術を使用してプリフォームが製造され、このプリフォームから、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出された。ガラス層がサブストレートチューブの内側に析出した。この析出は、ガラス形成活性ガスをサブストレートチューブの一方の側に流入し、続いて前記ガスを、サブストレートチューブの内側に発生されたプラズマを使用して反応させることによりなされた。サブストレートチューブを取り囲むプラズマ発生器またはレゾネータが、所要の高周波エネルギーをプラズマに結合するために使用された。前記プラズマ発生器を、一定の速度でサブストレートチューブに沿って往復運動させた。速度は減速点Xから反転点Yに向かって線形に0に低下した。析出プロセス中に一定値に維持されたこの速度プロフィールが図１に示されている。析出プロセス後、サブストレートチューブを固体プリフォームに通常のようにして収縮させた。屈折率プロフィールを、このようにして形成されたプリフォームに沿って種々の位置で、いわゆるインデックスプロファイラー、フォトンキネティックス型モデル2600を使用して測定した。コア直径の変化、最大Δ値、およびプロフィールパラメータαは、添付図面の図３〜５にそれぞれ概略的に示されている。図4は、反射率コントラストの変動が±1%の値を超えない最大プリフォームの長さが約60cmであることを明瞭に示している。反射率コントラストの変動が±0.5%の値を超えない最大プリフォームの長さは約40cmである。
【００３１】
実施例１
前記比較例１で説明したPCVD技術を使用して、反射率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出されるプリフォームが製造された。ここで本発明により、プラズマ発生器がサブストレートチューブに沿って軸方向に運動する速度プロフィールは時間により変化する。プラズマ発生器がサブストレートチューブの軸方向に沿って運動する速度プロフィールが図２に、析出プロセスの開始時から析出プロセスの終了時まで示されている。図２から、本発明の方法が、全析出プロセス中にガラス形成活性ガスが供給されるサブストレートチューブの端部で使用され、プラズマ発生器の速度プロフィールがポイントBに向かって低下することが分かる。図２には複数の特徴的ポイントが示されている。ポイントAは第１端部領域の開始点であり、プラズマ発生器の速度プロフィールがもはや一定値に維持されず、ポイントB（図の左側）に向かって低下し、これにより意図的に光学的テーパを減少する位置を示すポイントである。従って前記ポイントBは第１端部領域に配置され、減速点を示し、プラズマ発生器の速度は反転点でのゼロまで減速する。ポイントCは第1端部領域の終了点であり、サブストレートチューブの端部にあるプラズマ発生器の反転点（速度=0）をマークする。このポイントCで活性なガラス形成ガスがサブストレートチューブに供給される。ポイントD（速度=0）はサブストレートチューブの他方の端部にある反転点をマークする。A〜Cによりマークされた領域の長さは、C〜Dによりマークされた2つの反転点間の距離の約24%である。減速点は第1端部領域に配置されており、開始点Aは減速点Bよりも反転点から離れて配置されていることが分かる。図２から、速度プロフィールが図１に示された比較例１の速度プロフィールからの相違を、析出プロセスの開始時、すなわちポイントAの近傍ですでに示していることが分かる。言い替えると、析出プロセスの開始時で端部領域A〜Cでのレゾネータ速度は図１の速度プロフィールよりも低く、前記レゾネータ速度はセクションA〜Bに沿って析出プロセス中に徐々に、全析出プロセス中で開始点Aの右の領域で使用されるレゾネータ速度よりも高い値に上昇する。従って終了点Cと開始点Aとの間に位置する領域は端部領域と称される。領域A〜Cの長さは、図１に示した領域X〜Yよりも長い。第１端部領域、とりわけ領域A〜Bに対して、すでに析出プロセスの開始時に比較的低い速度を選択し、この速度が析出プロセス中に線形に上昇するようにすると、コア直径および偏差の点で良好な結果を示す光学的プリフォームが得られる。
【００３２】
このようにして得られたプリフォームの反射率プロフィールが種々異なる位置で、比較例１で使用されたのと同じインデクスプロファイラーを使用し、図３でプリフォームの長さとして表されるコア直径の変化とともに測定された。偏差Δ(%)は図４でプリフォームの長さの関数として表され、最終的にα値に対する偏差が図５にプリフォームの長さの関数として示されている。図３〜５から、実施例１のプリフォームは比較例１によるプリフォームと比較して、格段に良好な結果を提供することが明らかである。
【００３３】
実施例２
比較例１および実施例１で説明したPCVD技術を使用して、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーが引き出されるプリフォームを製造した。析出プロセス中に、プラズマ発生器の速度プロフィールは時間と位置の関数として変化した；しかし実施例２では、プロフィールがサブストレートチューブの左端部、すなわちガラス形成成分の入口と、サブストレートチューブの右端部、すなわちガラス形成成分の出口との両方で変化した。析出プロセス中の時間の関数としての変化と、活性なガラス形成ガスが中空サブストレートチューブに入る端部の位置の関数としての変化は、図２に示した速度プロフィールに相当する。図６は、ガスがサブストレートチューブの内部から排出される端部だけにおける速度プロフィールを示す。従って図６は、析出プロセスの開始時の速度プロフィールと、析出プロセスの終了時の速度プロフィールを示し、この図から、析出プロセスの終了時には速度プロフィールが開始時よりも有意に低下していることが明らかである。第２端部領域の開始点をマークするポイントEから、レゾネータ速度は位置の関数として低下する。この変化は図１に示した公知のレゾネータ速度プロフィールから有意に異なる。位置F、すなわちレゾネータの減速点からレゾネータ速度は反転点Dでのゼロまで低下する。このポイントDは第２端部領域の終了点をマークする。続いてレゾネータ速度はさらに第２端部領域E〜Dでさらなる析出プロセスのステージ中に低下する。右反転点における端部領域の(E〜Dによりマークされる)長さは、C〜Dによりマークされる２つの反転点間の距離の1.5%である。ここでCは左反転点(図示せず)である。減速点Fは前記第2端部領域E〜Dに配置されていることを理解すべきであり、この第2端部領域は図１に示した領域X-Yよりも大きい。言い替えると、図６に示したプロフィールによれば、レゾネータ速度は図７によるレゾネータ速度よりもポジションEですでに低くなる。製造されたプリフォームは種々の測定を受けた。ここでは屈折率プロフィールがプリフォームに沿って種々異なる位置で、実施例１および比較例１と同じインデクスプロファイラーを使用して測定された。最大偏差Δとプロフィール形状パラメータαが概略的に図７と８に示されている。これらの図は、実施例２によるプリフォームが比較例１によるプリフォームよりも有意に良好な結果を提供することを明瞭に示している。
【００３４】
実施例３
上に説明したPCVD技術を使用してプリフォームを製造した。ここでは供給されるマイクロ波エネルギーの出力がサブストレートチューブの端部位置で変化し、ドープされた、またはドープされない活性なガラス活性ガスを導入した。使用されたプラズマ発生器の速度プロフィールは図１に示した速度プロフィールに相当する。図９は、供給されるマイクロ波エネルギーの電力を、プラズマ発生器の位置の関数として示す。析出プロセスの開始時に供給される電力は位置Aの左の領域で、位置Aの右の領域と比較し、通常値より5%低い値に低減した。供給されるマイクロ波エネルギーの電力レベルは析出プロセス中に調整され、電力は析出プロセスの終了時の通常値より5%上の値に、プラズマ発生器の位置に依存して徐々に上昇した。このような方法を使用すれば、光学的テーパを比較例１に説明した方法と比較して低減することができる。すなわち、プラズマ電力の調整が時間の関数としても、位置の関数としても実行されない場合よりも低減することができる。
【００３５】
実施例４
上に説明したPCVD技術を使用して、屈折率コントラストが約0.02であるグレーデッド型の光ファイバーに対するプリフォームを製造した。ここでは活性なガラス形成ガス間の比、とりわけGeCl4とSiCl4の供給量の比が、実施例３の電力レベルの代わりに析出プロセス中に変化された。前記２つのガス間の比の変化が図１０に概略的に示されている。前記図１０には５つのラインが示されており、これらは析出プロセスの開始時であるt=0、析出期間の20%後であるt=0.2、析出期間の40%後であるt=0.4、そして析出期間の終了であるt=1でのガス組成を表す。層の析出中、プラズマ位置でのガス組成はサブストレートチューブの大部分にわたって一定レベルに維持される。端部領域では、プラズマ位置でのガス組成がサブストレートチューブの他の部分とは異なる。端部領域でのガス組成の変化は、析出プロセスの開始時、すなわちt=0、または析出プロセスの終了時、すなわちt=1では行われない。前記期間の間で、端部領域におけるガス組成は、α値の偏差が端部領域で最小となるように変化する。
【００３６】
図面から、幾何学的テーパを本発明の使用によって低減できることが分かる。これに加えて、プロフィール形状パラメータαの平均値に関する偏差が100cmの長さにわたって±0.02を越えないプリフォームを製造することができる。これに加えて、屈折率コントラストの変動を、100cm以上の長さにわたって±1.5%を越えない値に低減することができる。引き続き製造されたプリフォームから、コア直径が約62.5μm、屈折率コントラストが約0.02の光ファイバーが引き出された。このプリフォームからは少なくとも10kmの長さの光ファイバーを作製することができ、α値の変動は光ファイバー全長にわたって±0.01の値を越えなかった。この結果は、ほぼ一定のバンド幅が光ファイバーの全長に分かって得られることを意味する。相応する結果が、グレーデッド形プリフォーム、およびコア直径が約50μm、屈折率コントラストが約0.01のファイバーで得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、PCVDプロセスの速度プロフィールを示すものであり、前記プロフィールは全析出プロセス中に一定値に維持された。
【図２】図２は、プラズマ発生器がサブストレートチューブに沿って軸方向に運動する速度プロフィールを示す。
【図３】図３は、コア直径の変化がプリフォームの長さとして表された屈折率プロフィールを示す。
【図４】図４は、コア直径の変化がプリフォームの長さとして表された屈折率プロフィールを示す。
【図５】図５は、コア直径の変化がプリフォームの長さとして表された屈折率プロフィールを示す。
【図６】図６は、ガスがサブストレートチューブの内部から排出される端部だけにおける速度プロフィールを示す。
【図７】図７は、最大偏差Δとプロフィール形状パラメータαを示す。
【図８】図８は、最大偏差Δとプロフィール形状パラメータαを示す。
【図９】図９は、供給されるマイクロ波エネルギーの電力を、プラズマ発生器の位置の関数として示す。
【図１０】図１０は、析出プロセス中の、PCVDプロセスにおけるガス組成の変化を示す。
【図１】
2007504092.tif 000003
【図２】
2007504092.tif 000004
【図３】
2007504092.tif 000005
【図４】
2007504092.tif 000006
【図５】
2007504092.tif 000007
【図６】
2007504092.tif 000008
【図７】
2007504092.tif 000009
【図８】
2007504092.tif 000010
【図９】
2007504092.tif 000011
【図１０】
2007504092.tif 000012
【国際調査報告】
2007504092.tif 000013
2007504092.tif 000014
2007504092.tif 000015