(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバプリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；
前記第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、前記第２の密度が前記第３の密度より大きい、工程；
前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルから前記ベイトロッドを取り除く工程；
前記ベイトロッドを取り除く工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程；
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；
前記コアケーンを挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流す工程であって、前記トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープするのに十分に加熱され、さらに、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内への前記ダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び
前記コアケーンを前記光ファイバプリフォーム内に挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造及び前記コアケーンを圧密化する工程
を含む、方法。
【請求項２】
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の前に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の後に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスがＣＦ４及びＳｉＦ４のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が約１．５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、前記バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約１ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、前記バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約０．５ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光学プリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、前記内側バリア層が前記第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；
前記第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、前記第２の密度が前記第３の密度より大きく、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有する、工程；
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、前記外側バリア層が前記第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；
前記トレンチ−オーバークラッド構造から前記ベイトロッドを取り除く工程であって、該取り除く工程によって前記トレンチ−オーバークラッド構造内に中央チャネルが画成される、工程；
前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流し、かつ、前記トレンチ−オーバークラッド構造を十分に加熱して前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープする工程であって、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び
前記ドープされたトレンチ領域を有する前記トレンチ−オーバークラッド構造を圧密化して中央チャネルを有する圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程
を含む、方法。
【請求項１０】
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスが、ＣＦ４及びＳｉＦ４のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が約１．５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が、約１０〜７００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約１ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成される、工程を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１４年９月１６日出願の米国仮特許出願第６２／０５０，９０７号の米国法典第３５編特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して光ファイバに関し、より詳細には、低屈折率トレンチを有する光ファイバプリフォームの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバのコアを取り囲む低屈折率トレンチを有する光ファイバは、低屈折率トレンチなしで形成された同等の光ファイバと比較して、改善された曲げ性能及び／又はより大きい有効面積を有しうる。したがって、このようなファイバの改善された光学的及び物理的特性により、これらのファイバは、さまざまな用途における使用に望ましいものになる。
【０００４】
光ファイバのコアの周りに低屈折率トレンチを形成することにより、光ファイバプリフォームの作製方法に追加の工程が加えられることとなり、結果的に、光ファイバの作製方法にかなりのコストを上乗せすることになる。具体的には、低屈折率トレンチは、光ファイバのコア部分の周りにシリカ系スートを堆積し、光ファイバのコア部分と比較して圧密化されたシリカ系スート（すなわちシリカ系ガラス）の屈折率を低下させるダウン−ドーパントをシリカ系スートにドープすることによって形成することができる。しかしながら、ダウン−ドーパントを含むプリフォームの隣接部分の汚染を防止するためには、低屈折率トレンチは、コア部分が圧密化された後、かつ、ファイバのオーバークラッド部分を堆積する前に、別個に形成され、光ファイバのコア部分上に直接圧密化される。具体的には、光ファイバプリフォームのコア部分が最初に形成され、固体ガラスへと圧密化される。その後、低屈折率トレンチ部分がコア部分の周りに堆積され、次にドープされ、ドーパントがコア部分及びオーバークラッド部分に拡散するのを防ぐために、別の工程において圧密化される。最後に、オーバークラッドが低屈折率トレンチ層の周りに形成され、さらに別の工程において圧密化される。
【０００５】
より少ない製造工程で光ファイバを作製する他の方法では、オーバークラッドは、トレンチ層が作製される前かつクラッド領域に関係する任意の圧密化工程の前に形成することができる。次に、低屈折率トレンチ層を作製するためにドーピングが行われ、低屈折率トレンチ層とオーバークラッド層が同時に圧密化される。これらの取り組みは製造時間及びコストを節約することができる一方、オーバークラッドを有するプリフォームの適所へのドーピングに関する問題が存在する。とりわけ、一部のドーピング前駆体材料（例えばＳｉＦ４）は、意図される低屈折率トレンチ領域の外側のオーバークラッドの領域内に導入されかねない。結果的に、屈折率低下剤によってドープされることが意図されている低屈折率トレンチ領域の外側のオーバークラッド領域内に屈折率低下剤が存在することによって、ファイバの光学的特性に悪影響を及ぼしうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、効率的、かつ、低屈折率トレンチ領域の外側のプリフォームの領域にドープする傾向のない、コア部分を取り囲む低屈折率トレンチ領域を有する光ファイバプリフォームを形成する代替方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様によれば、光ファイバプリフォームを形成する方法が提供され、該方法は、シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、シリカ系スートが、トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、内側バリア層が第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、第２の密度が第３の密度より大きい、工程；及び、トレンチ領域、内側バリア層及びオーバークラッド領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルからベイトロッドを取り除く工程を含む。本方法はまた、ベイトロッドを取り除く工程の後に、トレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネル内にコアケーン（ｃｏｒｅ  ｃａｎｅ）を挿入する工程；オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、外側バリア層が第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；コアケーンを挿入する工程の後に、トレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流す工程であって、トレンチ−オーバークラッド構造が十分に加熱されることによりトレンチ領域にダウンドーパントがドープされ、さらに、バリア層によってオーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び、コアケーンを光ファイバプリフォーム内に挿入する工程の後に、トレンチ−オーバークラッド構造とコアケーンとを圧密化する工程も含む。
【０００８】
本開示の態様によれば、光学プリフォームを形成する方法が提供され、該方法は、シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、シリカ系スートが、トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、内側バリア層が第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；及び、第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、第２の密度が第３の密度より大きく、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造がトレンチ領域、内側バリア層及びオーバークラッド領域を有する、工程を含む。本方法はまた、オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、外側バリア層が第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；トレンチ−オーバークラッド構造からベイトロッドを取り除く工程であって、該取り除く工程によってトレンチ−オーバークラッド構造内に中央チャネルが画成される、工程；トレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流し、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造を十分に加熱してトレンチ領域にダウンドーパントをドープする工程であって、バリア層によってオーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び、ドープされたトレンチ領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造を圧密化して中央チャネルを有する圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程も含む。一部の実施では、本方法は、光ファイバプリフォームを形成するためのものであり、圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程をさらに含む。一部の態様では、本方法はまた、圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造とコアケーンとを一緒に延伸して光ファイバプリフォームとする工程も含みうる。さらなる態様では、本方法は、光ファイバを形成することを対象とし、そのようなものとして、光ファイバプリフォームを延伸して光ファイバプリフォームから光ファイバを形成する工程を含む。
【０００９】
さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明において記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかになり、又は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた、本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
【００１０】
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、さまざまな実施形態を説明しており、特許請求される主題の本質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されよう。添付の図面は、さまざまな実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を示しており、その説明と共に、特許請求される主題の原理及び操作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態に従った光ファイバプリフォームの断面の概略図
【図１Ｂ】本明細書に示され、説明される一実施形態に従った図１Ａの光ファイバプリフォームの相対屈折率プロファイルの概略図
【図１Ｃ】本明細書に示され、説明される一実施形態に従った図１Ａの光ファイバプリフォームの相対屈折率プロファイルの概略図
【図２Ａ】本明細書に示され、説明される代替的な実施形態に従った光ファイバプリフォームの断面の概略図
【図２Ｂ】本明細書に示され、説明される一実施形態に従った図２Ａの光ファイバプリフォームの相対屈折率プロファイルの概略図
【図３Ａ】光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造の形成の概略図
【図３Ｂ】光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造の形成の概略図
【図３Ｃ】光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造の形成の概略図
【図３Ｄ】光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造の形成の概略図
【図４】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態に従った光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造のドーピング及び圧密化を示す概略図
【図４Ａ】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態に従った光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造のドーピング及び圧密化を示す概略図
【図５】本明細書に示され、説明される１つ以上の実施形態に従った光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッド構造に挿入された光ファイバプリフォームのコアアセンブリを示す概略図
【図６】本明細書に記載される方法に従って形成された、内側バリアを有し、かつ、外側バリア層を有する及び有しない、光ファイバプリフォームの低屈折率トレンチ領域及びオーバークラッド領域の屈折率プロファイル
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、その例が添付の図面に示されている、低屈折率トレンチを有する光ファイバプリフォームを形成する方法の実施形態について詳細に説明する。図面全体を通して、同一又は同様の部分についての言及には、可能な限り、同一の参照番号が用いられる。光ファイバプリフォームを形成する方法の１つの例示的な実施形態が、図３Ａ〜３Ｄに概略的に示されている。本方法は、概して、以下の工程によりベイトロッド上にトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程を含む：初期には実質的にドーパントを含んでいないシリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて、第１の密度を有する低屈折率トレンチ領域を形成する工程；バリア層が第１の密度より大きい第２の密度を有するように、低屈折率トレンチ領域の周りにシリカを含むバリア層を形成する工程；バリア層の上にシリカ系スートを堆積させて、オーバークラッド領域を第２の密度より小さい第３の密度で形成する工程；及び、オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を第３の密度より大きい第４の密度で形成する工程。その後、ベイトロッドはトレンチ−オーバークラッド構造から取り除かれ、コアケーンがトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネル内に挿入される。次に、両方の構造が圧密化され、低屈折率トレンチ領域にダウン−ドーパントがドープされて、低屈折率トレンチ領域の屈折率を低下させる。光ファイバプリフォームを形成する他の特定の方法、及び本開示の方法の態様に従って形成された光ファイバプリフォームについて、添付の図面を具体的に参照して、さらに詳細に説明される。
【００１３】
以下の技術用語は、光ファイバプリフォーム及びそれから延伸される光ファイバを説明するために用いられる：
用語「屈折率プロファイル」とは、本明細書で用いられる場合、屈折率又は相対屈折率とファイバの半径との関係性である。
【００１４】
用語「相対屈折率」は、本明細書で用いられる場合、次のように定義され、
Δ(r)%=100x[n(r) 2-nREF2]/2n(r)2
他に明記されない限り、式中、ｎ（ｒ）は半径ｒにおける屈折率である。相対屈折率は、他に明記されない限り、１５５０ｎｍで定められる。一態様において、基準屈折率ｎＲＥＦは、純粋なシリカガラスである。別の態様では、ｎＲＥＦはクラッドの最大屈折率である。本明細書で用いられる場合、相対屈折率はΔで表され、その値は、他に明記されない限り、「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦ未満の場合には、相対屈折率パーセントは負であり、低下した領域又は低下した屈折率を有すると称され、最小相対屈折率は、他に明記されない限り、相対屈折率が最も負である地点で算出される。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦより大きい場合には、相対屈折率パーセントは正であり、その領域は、増加している又は正の屈折率を有すると言うことができる。
【００１５】
本明細書で用いられる用語「アップ−ドーパント」及び「アップドーパント」とは、純粋なドープされていないＳｉＯ２と比較してガラスの屈折率を増加させるドーパントのことを指す。本明細書で用いられる用語「ダウン−ドーパント」及び「ダウンドーパント」とは、純粋なドープされていないＳｉＯ２と比較してガラスの屈折率を低下させる傾向を有するドーパントのことを指す。アップ−ドーパントは、アップ−ドーパントではない他の１種類以上のドーパントを伴う場合に、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在しうる。同様に、アップ−ドーパントではない他の１種類以上のドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在しうる。ダウン−ドーパントは、ダウン−ドーパントではない他の１種類以上のドーパントを伴う場合に、光ファイバの正の相対屈折率を有する領域内に存在してよい。同様に、ダウン−ドーパントではない他の１種類以上のドーパントは、光ファイバの負の相対屈折率を有する領域内に存在してもよい。
【００１６】
用語「α−プロファイル」又は「アルファプロファイル」とは、本明細書で用いられる場合、「％」単位においてΔで表される相対屈折率プロファイルのことを指し、ここで、ｒは半径であり、次の方程式に従い、
【００１７】
【数１】
0006513796.tif 000002
【００１８】
式中、Δ０は最大相対屈折率であり、ｒ０はコアの半径であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲内にあり、Δは上記定義した通りであり、ｒｉはα−プロファイルの始点であり、ｒｆはα−プロファイルの終点であり、αは実数の指数である。ステップインデックス型プロファイルでは、アルファ値は１０以上である。グレーデッドインデックス型プロファイルでは、アルファ値は１０未満である。用語「放物形」とは、本明細書で用いられる場合、実質的に放物形状の屈折率プロファイルを含む。一部の実施形態では、アルファ値は約２であり、コアの１つ以上の地点において２の値とは僅かに異なっていてもよく、また、わずかな変化及び／又はセンターラインディップを有するプロファイルと僅かに異なっていてもよい。
【００１９】
本明細書で用いられる用語「コアケーン」及び「コアアセンブリ」とは、光ファイバの製造に用いられるドープされたシリカケーンのことを指す。一部の実施形態では、コアケーン又はアセンブリは、ドープされた中心領域とシリカクラッドとを有する。
【００２０】
本明細書で用いられる用語「μｍ」とは、ミクロンの距離のことを指す。
【００２１】
本明細書で用いられる用語「低屈折率トレンチ領域」及び「トレンチ領域」とは、純粋なシリカと比較して、屈折率を低下させるドーパントを含んでいる光学プリフォーム又は光ファイバの部分のことを指す。本明細書で用いられる場合、「より低い屈折率トレンチ領域」及び「トレンチ領域」という用語には、まだ圧密化されてはいないが、最終的には屈折率を低下させるドーパントを含む圧密化された領域を画成する、ドープされたスートを含むファイバ又はプリフォームの暫定的な領域も含まれると解されるべきである。
【００２２】
本明細書で用いられる用語「内側バリア層」及び「外側バリア層」とは、プリフォーム内でのドーパントの望ましくない拡散を低減、最小化、形は排除可能な、圧密化されていないプリフォーム内の層のことを指す。これらのバリア層は、圧密化の後にプリフォーム又はファイバ内に残留するであろうことが理解されるべきである。
【００２３】
光学プリフォーム及び／又はファイバ内のドーパント濃度は、他に明記されない限り、本明細書では、質量に基づいて表される（例えば質量ｐｐｍ、ｐｐｍ（質量による）、質量パーセント、質量％）。
【００２４】
気相中の成分の濃度は、本明細書では、体積に基づいて表される（例えば、体積ｐｐｍ、ｐｐｍ（体積による）、体積パーセント、体積％）。
【００２５】
用語「シリカ系ガラススート」、「シリカ系スート」及び「スート」は、本明細書では同じ意味で用いられ、ＳｉＯ２又はドープされたＳｉＯ２粒子のことを指す。個々のスート粒子は、概して、直径約５ｎｍ〜約１０μｍ、一部の実施形態では、直径約５ｎｍ〜約１μｍの大きさを有することも理解されるべきである。
【００２６】
用語「スートプリフォーム」とは、少なくとも一部に開放多孔性を有する、スート粒子から作られた物品のことを指す。
【００２７】
用語「圧密化されたガラス」とは、閉多孔性の状態のガラスのことを指す。一部の実施形態では、ガラスは空隙を含まない。
【００２８】
用語「焼結」とは、多孔性ガラスの状態から閉多孔性の状態へと進行するステップのことを指す。一部の実施形態では、ガラスは、焼結ステップにおいて空隙を含まなくなる。
【００２９】
用語「光ファイバプリフォーム」、「圧密化されたプリフォーム」、「焼結されたプリフォーム」及び「ブランク」とは、延伸して光ファイバとすることができるガラス物品のことを指す。用語「光ファイバプリフォーム」及び「光ファイバブランク」は、同じ意味で用いられる。
【００３０】
図１Ａを参照すると、本明細書に記載される１つ以上の実施形態に従った光ファイバプリフォーム１００（例えばプリフォーム１００が圧密化された状態で存在している状態）の断面が概略的に示されている。光ファイバプリフォーム１００は、概して、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０（ここでは「トレンチ−オーバークラッド構造１１０」とも称される）内に位置づけられたコアアセンブリ１０２を備えている。図１Ａに示される光ファイバプリフォームの実施形態において、コアアセンブリ１０２は、概して、コア領域１０４と内側クラッド領域１０６とを備えている。コア領域１０４は、内側クラッド領域１０６に取り囲まれ、かつ、内側クラッド領域１０６と直接接触している。本明細書に示され説明される実施形態において、コア領域１０４及び内側クラッド領域１０６は、シリカから、具体的にはシリカ系ガラスから形成される。光ファイバプリフォーム１００は、概して、コア領域１０４の中心に対して円対称であり、コア領域１０４は半径ＲＣを有しうる。内側クラッド領域１０６はコア領域１０４を取り囲み、かつ、内側クラッド領域１０６が径方向厚さＴＩＣ＝ＲＩＣ−ＲＣを有するように、半径ＲＣから半径ＲＩＣまで延びる。コア領域１０４及び内側クラッド領域１０６は、概して、所望の径方向寸法を有する光ファイバが光ファイバプリフォーム１００から延伸可能となるように、特定の径方向寸法を伴って形成される。
【００３１】
本明細書に記載される実施形態において、コア領域１０４は、ステップインデックス型屈折率プロファイル又はグレーデッドインデックス型プロファイル（すなわち、アルファプロファイル）を有しうる。例えば、一実施形態において、コア領域１０４は、図１Ｂに概略的に示されるようにステップインデックス型プロファイルを有する。これらの実施形態において、コア領域１０４は、コア領域１０４の径方向断面を通して実質的に均一な、内側クラッド領域１０６に対する最大相対屈折率ΔＣＭＡＸ％を有する。他の実施形態では、コア領域１０４は、コア領域１０４の中心から半径ＲＣへと相対屈折率が低下するように、図１Ｃに示されるようなアルファプロファイルを有するグレーデッドインデックス型の屈折率を有してもよい。
【００３２】
コア領域１０４は、光ファイバプリフォームが図１Ｂに示されるものと類似するステップインデックス型の屈折率を有する場合のように、純粋なシリカガラス（ＳｉＯ２）から形成されてもよい。あるいは、光ファイバプリフォーム１００のコア領域１０４は、光ファイバプリフォーム１００が、図１Ｂに示されるステップインデックス型プロファイル又は図１Ｃに示されるグレーデッドインデックス型プロファイルを有する場合のように、純粋なドープされていないシリカ系ガラスと比較してガラスコア領域の屈折率を増加させる１種類以上のドーパントを有するシリカ系ガラスから形成されてもよい。コア領域の屈折率を増加させるための適切なアップ−ドーパントとしては、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｌ及び／又はそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３３】
本明細書に記載される実施形態において、内側クラッド領域１０６は、ΔＣＭＡＸ％＞ΔＩＣＭＡＸ％となるような、純粋なシリカガラスと比較した最大相対屈折率パーセントΔＩＣＭＡＸ％を有する。コア領域１０４の最大相対屈折率ΔＣＭＡＸ％が内側クラッド領域１０６の最大相対屈折率ΔＩＣＭＡＸ％より大きい限りにおいて、内側クラッド領域１０６は、純粋なシリカガラス（ＳｉＯ２）から、内側クラッド領域１０６が「アップ−ドープ」される場合など、屈折率を増加させる１つ以上のアップ−ドーパント（例えばＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｌ及び／又はＴａ２Ｏ５）を有するシリカ系ガラスから、又は、内側クラッドが「ダウン−ドープ」される場合など、フッ素、ホウ素等の屈折率を低下させるダウン−ドーパントを有するシリカ系ガラスから形成されてよい。例えば、一実施形態において、内側クラッド領域１０６は純粋なシリカガラスである。さらに別の実施形態では、内側クラッド領域１０６は、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、又は同様のアップ−ドーパントをアップ−ドープされたシリカ系ガラスを含みうる。
【００３４】
図１Ａを再び参照すると、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、概して、内側バリア層１１６ａによって取り囲まれ、かつ、内側バリア層１１６ａと直接接触する低屈折率トレンチ領域１１２を含む。次に、内側バリア層１１６ａは、オーバークラッド領域１１４に取り囲まれ、かつ、オーバークラッド領域１１４と直接接触する。さらには、外側バリア層１１６ｂはオーバークラッド領域１１４を取り囲む。低屈折率トレンチ領域１１２、内側バリア層１１６ａ、オーバークラッド領域１１４、及び外側バリア層１１６ｂの各々は、シリカ系ガラスから形成される。
【００３５】
低屈折率トレンチ領域１１２は、コアアセンブリ１０２を取り囲む、シリカ系ガラスの環状の領域である。一部の実施によれば、低屈折率トレンチ領域１１２の形成時（as-formed）密度（例えば低屈折率トレンチ領域１１２が圧密化される前）は、約０．５ｇ／ｃｍ３である。ひとたび圧密化されると、低屈折率トレンチ領域１１２は、光ファイバプリフォーム１００から延伸された光ファイバの曲げ性能の改善に役立つ、及び／又は、光ファイバの有効面積の増大を補助する。図１Ａに示されるように、光ファイバプリフォーム１００が内側クラッド領域１０６を含む実施形態では、内側クラッド領域１０６は、低屈折率トレンチ領域１１２がコア領域１０４から間隔をあける（すなわち、低屈折率トレンチ領域１１２がコア領域１０４と直接接触しない）ように、コア領域１０４と低屈折率トレンチ領域１１２との間に位置づけられる。低屈折率トレンチ領域１１２は、半径ＲＩＣから半径ＲＴまでの間にあり、低屈折率トレンチ領域は径方向厚さＴＴ＝ＲＴ−ＲＩＣを有する。
【００３６】
本明細書に記載される実施形態において、低屈折率トレンチ領域１１２は、概して、純粋なシリカガラスに対して低屈折率トレンチ領域１１２の屈折率が低くなるようにダウン−ドープされたシリカ系ガラスを含む。例えば、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカガラスに対して低屈折率トレンチ領域１１２の相対屈折率ΔＴＭＩＮ％を低下させるために、フッ素を用いてダウン−ドープされうる。したがって、本明細書に記載される実施形態において、低屈折率トレンチ領域の相対屈折率は、コア領域１０４の相対屈折率ΔＣＭＡＸ％及び内側クラッド領域１０６の相対屈折率ΔＩＣＭＡＸ％より低いと解されるべきである。
【００３７】
一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．０２％未満の屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．１％未満の屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．２５％より小さい屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．４％より小さい屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．６％より小さい屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．０２％より小さく、かつ−１％より大きい屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．２％より小さく、かつ−１％より大きい屈折率を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、純粋なシリカと比較して、−０．２％より小さく、かつ−０．６％より大きい屈折率を有しうる。
【００３８】
一部の態様において、低屈折率トレンチ領域１１２は、０．１質量％を超えるフッ素濃度を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、０．４質量％を超えるフッ素濃度を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、０．８質量％を超えるフッ素濃度を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチ領域１１２は、１．４質量％を超えるフッ素濃度を有しうる。一部の実施形態では、低屈折率トレンチは、２質量％を超えるフッ素濃度を有しうる。
【００３９】
内側バリア層１１６ａは、低屈折率トレンチ領域１１２を取り囲み、かつ直接接触する。本明細書に記載される実施形態では、内側バリア層１１６ａは、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０が圧密化され、かつドープされる際に、低屈折率トレンチ領域１１２から、内側バリア層１１６ａを取り囲むオーバークラッド領域１１４へのダウン−ドーパントの拡散を防ぐ。本明細書に記載される実施形態において、内側バリア層１１６ａは、シリカから形成され、概して、オーバークラッド領域１１４と同じ組成を有する。したがって、図１Ｂ及び１Ｃに示される相対屈折率プロファイルにおいて、内側バリア層１１６ａの相対屈折率は、オーバークラッド領域１１４のものである（すなわち、これらの領域は圧密化された状態で存在する）。本明細書に記載される実施形態において、内側バリア層１１６ａは、１．５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは１．７５ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２ｇ／ｃｍ３以上の形成時密度（すなわち、トレンチ−オーバークラッドアセンブリの圧密化前）を有する。一部の好ましい実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約１ｇ／ｃｍ３〜約１．５ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。一部の他の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約１．５ｇ／ｃｍ３〜約２．２ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。内側バリア層１１６ａの形成時密度は、概して、一部の実施に従った低屈折率トレンチ領域１１２の形成時密度より大きい。
【００４０】
図１Ａに示されるように、内側バリア層１１６ａは、概して、半径ＲＴから半径Ｒｂａまでの間にあり、内側バリア層１１６ａが径方向厚さＴｉｂ＝Ｒｂａ−ＲＴを有する。本明細書に記載される実施形態において、バリア層１１６ａの径方向厚さＴｉｂは、概して、約１０μｍより大きく、より好ましくは約５０μｍより大きく、さらに好ましくは約１００μｍより大きい。一部の実施形態では、内側バリア層１１６ａの径方向厚さＴｉｂは、１００μｍ未満である。例えば、内側バリア層１１６ａは、約１０μｍ以上かつ約４００μｍ以下でありうる。他の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約５０μｍ以上かつ約４００μｍ以下でありうる。さらに他の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約１００μｍ以上かつ及約４００μｍ以下でありうる。さらなる実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約１００μｍ〜約７００μｍの範囲でありうる。しかしながら、内側バリア層１１６ａの密度が２．０ｇ／ｃｍ３を超える場合、内側バリア層１１６ａは、内側バリア層１１６ａの厚さに関わらず、ドーパントの拡散を緩和するのに有効である。したがって、これらの実施形態では、任意の厚さの内側バリア層１１６ａが使用されうると解されるべきである。
【００４１】
図１Ａをさらに参照すると、オーバークラッド領域１１４は、内側バリア層１１６ａを取り囲み、かつ、内側バリア層１１６ａと直接接触する。オーバークラッド領域１１４は、概して、半径Ｒｂａから半径ＲＯＣまでの間にあり、オーバークラッド領域１１４は径方向厚さＴＯＣ＝ＲＯＣ−Ｒｂａを有する。さらには、一部の実施形態において（例えば図１Ｂ参照）、オーバークラッド領域１１４は、内側バリア層１１６ａを備え、かつＴＯＣ＝ＲＯＣ−ＲＴである。オーバークラッド領域１１４は、概して、低屈折率トレンチ領域１１２の相対屈折率ΔＴＭＩＮ％より大きく、かつ、コア領域１０４の最大相対屈折率ΔＣＭＡＸ％より小さい、純粋なシリカガラスに対する相対屈折率ΔＯＣ％を有する。一部の実施形態では、図１Ｂに示されるように、ΔＯＣ％≧ΔＩＣ％である。したがって、オーバークラッド領域１１４は、純粋なシリカガラス（ＳｉＯ２）（すなわち、ドーパントを実質的に含まないシリカガラス）又は、オーバークラッド領域１１４の相対屈折率ΔＯＣ％がコア領域１０４の最大相対屈折率ΔＣＭＡＸ％より小さく、かつ、低屈折率トレンチ領域１１２の最小相対屈折率ΔＴＭＩＮ％より大きい限りにおいて、オーバークラッド領域１１４が「アップ−ドープ」される場合など、屈折率を増加させる１種類以上のドーパント（例えばＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｌ、及び／又はＴａ２Ｏ５）を有するシリカ系ガラスを含みうる。
【００４２】
外側バリア層１１６ｂは、オーバークラッド領域１１４を取り囲み、かつ、オーバークラッド領域１１４と直接接触する。外側バリア層１１６ｂは、オーバークラッド領域１１４の一部又はオーバークラッド領域１１４内のサブレイヤと考えられる。本明細書に記載される実施形態において、外側バリア層１１６ｂは、低屈折率トレンチ領域１１２の処理の間（例えば低屈折率トレンチ領域１１２が圧密化される前）に取り込まれるダウン−ドーパントの拡散が、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の外側部分及び表面を通じた拡散によって、オーバークラッド領域１１４に到達するのを防ぐ。本明細書に記載される実施形態において、外側バリア層１１６ｂは、シリカから形成され、概して、オーバークラッド領域１１４及び内側バリア層１１６ａと同じ組成を有する。したがって、図１Ｂ及び１Ｃに示される相対屈折率プロファイルにおいて、外側バリア層１１６ｂの相対屈折率は、オーバークラッド領域１１４のものである。本明細書に記載される実施形態において、外側バリア層１１６ｂは、１．５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは１．７５ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは、２ｇ／ｃｍ３以上の形成時密度（すなわち、トレンチ−オーバークラッドアセンブリの圧密化前）を有する。一部の好ましい実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約１ｇ／ｃｍ３〜約１．５ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。一部の他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約１．５ｇ／ｃｍ３〜約２．２ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。
【００４３】
図１Ａに示されるように、外側バリア層１１６ｂは、概して、半径Ｒｂｂから半径ＲＯＣまでの間にあり、外側バリア層１１６ｂが径方向厚さＴｏｂ＝ＲＯＣ−Ｒｂｂを有する。本明細書に記載される実施形態において、外側バリア層１１６ｂの径方向厚さＴｏｂは、概して、約１０μｍより大きく、より好ましくは約５０μｍより大きく、さらに好ましくは約１００μｍより大きい。一部の実施形態では、外側バリア層１１６ｂの径方向厚さＴｏｂは１００μｍ未満である。例えば、外側バリア層１１６ｂは、約１０μｍ以上かつ約７００μｍ以下でありうる。他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約５０μｍ以上かつ約７００μｍ以下でありうる。さらに他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約１００μｍ以上かつ約４００μｍ以下でありうる。さらなる実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約５００μｍ〜約３０００μｍの範囲でありうる。しかしながら、外側バリア層１１６ｂの密度が２．０ｇ／ｃｍ３を超える場合、外側バリア層１１６ｂは、外側バリア層１１６ｂの厚さに関わらず、ドーパントの拡散を緩和するのに有効である。したがって、これらの実施形態では、任意の厚さの外側バリア層１１６ｂが使用されうると解されるべきである。
【００４４】
次に図２Ａを参照すると、光ファイバプリフォーム１０１の別の実施形態（例えばプリフォーム１０１が圧密化状態で存在する）が概略的に示されている。この実施形態において、コアアセンブリは、内側クラッド領域（例えば図１Ａに示される内側クラッド領域１０６）を伴わずに形成される。したがって、この実施形態において、コア領域１０４は、図２Ａに示されるように、低屈折率トレンチ領域１１２と直接接触している。コア領域１０４は、図２Ｂに図示されるステップインデックス型の屈折率プロファイルを伴って形成されてもよく、又は代替的に、上述のようにグレーデッドインデックス型の屈折率プロファイルを伴って形成されてもよい。この実施形態において、低屈折率トレンチ領域１１２、内側バリア層１１６ａ、外側クラッド１１４、及び外側バリア層１１６ｂは、図１Ａに関して上述した通りでありうる。
【００４５】
図１Ａ及び２Ａに示される光ファイバプリフォーム１００、１０１を形成する方法について、次に図３Ａ〜３Ｄ及び図４〜６に関してさらに詳細に説明する。上述の通り、本明細書に記載される実施形態の光ファイバプリフォームは、コアアセンブリとトレンチ−オーバークラッドアセンブリとによって構築され、これらは個別に形成され、その後に組み立てられて光ファイバプリフォームを構築する。本明細書に記載される実施形態において、コアアセンブリ及びトレンチ−オーバークラッドアセンブリの各々は、外付け気相堆積（ＯＶＤ）法などの蒸着法を使用して、ベイトロッド上にシリカ系スートの連続した層を堆積させることによって形成される。
【００４６】
例として図３Ａを参照すると、低屈折率トレンチ領域１１２は、ベイトロッド１２０上にシリカ系スートを堆積させることによって形成される。一部の実施形態では、ベイトロッド１２０は、直径約１０ｍｍであり、Ａｌ２Ｏ３又は別の適切な耐火性材料から本質的になる組成を有する。シリカ系スートは、ＳｉＣｌ４又はオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）などの気相シリカガラス前駆体材料をバーナー１２２に供給することによって形成される。ガス供給バーナー１２２には、燃焼されて火炎１２６を生じる、ＣＨ４、Ｄ２（重水素）、ＣＤ４又はＣＯなどの燃料及び酸素が供給される。一部の実施形態では、気相シリカ前駆体材料はＳｉＣｌ４であり、ガス供給バーナー１２２には、堆積されたシリカ系スート中の残留ＯＨの量を制限するために、Ｄ２、ＣＤ４又はＣＯなどの燃料が供給される。このような組合せを使用してバリア層のシリカガラスを形成する場合、バリア層内の状態（mode）と残留水との間の相互作用は緩和される。気相シリカ前駆体材料が約４Ｌ／分〜約１０Ｌ／分の流量でバーナーに送給されうると共に、燃料が約１０Ｌ／分〜約４０Ｌ／分の流量でバーナーに供給されうる。
【００４７】
気相シリカ前駆体材料は、火炎１２６内で反応してシリカ系スート１２８を生成し、このシリカ系スート１２８は、ベイトロッドが約１５０ｒｐｍ〜約４００ｒｐｍの速度で回転される間にベイトロッド１２０上に堆積する。本明細書に記載される実施形態において、トレンチ領域１１２の形成に用いられる気相シリカ前駆体材料は、ドーパントを実質的に含まず、その結果、ベイトロッド１２０上に堆積したシリカ系スート１２８は、ベイトロッド１２０上に堆積されて低屈折率トレンチ領域１１２（すなわち、圧密化前の状態の領域１１２）を形成することから、ドーパントを実質的に含まない。ガス供給バーナー１２２の火炎１２６は、ベイトロッドが回転し、それによってベイトロッド１２０上にシリカ系スートを蓄積し、低屈折率トレンチ領域１１２を形成する際に、矢印１２４で示されるように、ベイトロッド１２０の軸方向長さにわたって第１の速度で前後に横断する。本明細書に記載される実施形態において、火炎１２６の横断速度は２ｃｍ／秒を超え、好ましくは３ｃｍ／秒以上である。
【００４８】
本明細書に記載される実施形態において、シリカ系スートは、低屈折率トレンチ領域１１２が０．８ｇ／ｃｍ３未満、一部の実施形態では、０．５ｇ／ｃｍ３未満の第１の密度を有するように、ベイトロッド１２０上に堆積される。上述のように、堆積されて低屈折率トレンチ領域１１２を形成するシリカ系スート１２８は、領域１１２におけるシリカの屈折率（すなわち、圧密化後に測定して）を変更しうるドーパントを実質的に含まない。したがって、形成時の低屈折率トレンチ領域１１２は、少なくとも初期には実質的にドーパントを含まないと解されるべきである。
【００４９】
図３Ｂを参照すると、内側バリア層１１６ａが低屈折率トレンチ領域１１２の周りに形成されている。内側バリア層１１６ａは、概して、低屈折率トレンチ領域１１２の第１の密度より大きい第２の密度を有する。上述したように、内側バリア層１１６ａの密度は、内側バリア層１１６ａの形成直後において、１．５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは１．７５ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２ｇ／ｃｍ３以上である。さらには、一部の好ましい実施形態では、前に述べたように、内側バリア層１１６ａは、約１ｇ／ｃｍ３〜約１．５ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。一部の他の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、約１．５ｇ／ｃｍ３〜約２．２ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。一実施形態では、内側バリア層１１６ａは、ガス供給バーナー１２２の火炎１２６の温度を第１の温度から第２の温度へと上昇させ、かつ、バーナーの火炎の横断速度を第１の速度から第２の速度へと低下させることによって、低屈折率トレンチ領域１１２の周りに形成される。火炎１２６の温度は、ガス供給バーナー１２２に供給される燃料及び酸素の流量を増加させることによって上昇させることができる。一実施形態において、ガス供給バーナー１２２の火炎１２６の温度は、１５００℃〜２０００℃の範囲から２０００℃超まで上昇する。バーナーの火炎の横断速度は、低屈折率トレンチ領域１１２を堆積させるのに用いられる第１の速度から、好ましくは１ｃｍ／秒未満、より好ましくは０．５ｃｍ／秒未満、さらに好ましくは０．２５ｃｍ／秒未満である第２の速度へと低下させてよい。ガス供給バーナー１２２の火炎１２６の温度の上昇及び火炎の横断速度の低下により、ベイトロッド上に堆積されるスートの密度が増大し、それによって、低屈折率トレンチ領域１１２の周りに、透過性が低下したバリア層１１６が形成される。
【００５０】
別の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、ガス供給バーナー１２２の火炎１２６の温度を第１の温度から第２の温度へと上昇させ、かつ、ガス供給バーナー１２２に供給される気相シリカ系ガラス前駆体材料の濃度を低下させることによって、低屈折率トレンチ領域１１２の周りに形成される。例えば、シリカ系ガラス前駆体材料の流れは、低屈折率トレンチ領域１１２の堆積の間のおおよそ４〜１０Ｌ／分から内側バリア層１１６ａの形成の間の１Ｌ／分未満まで低下させてよい。一実施形態において、気相シリカ系ガラス前駆体材料の濃度はゼロまで低下する。シリカ系ガラス前駆体材料の濃度の低下により、火炎温度が上昇し、かつ、低屈折率トレンチ領域１１２上のシリカ系ガラススートの堆積が遅延又は停止（例えばシリカ系ガラス前駆体材料の流れがゼロの場合）する。しかしながら、火炎１２６の温度の上昇は、低屈折率トレンチ領域１１２のシリカ系スートの外層の高密度化を生じさせ、したがってシリカ系スートの外層は、低屈折率トレンチ領域１１２の厚さの残余部分におけるシリカ系スートの密度より大きい密度を有する。スートのこの高密度化層は、内側バリア層１１６ａを形成する。この実施形態において、火炎１２６の温度は、低屈折率トレンチ領域１１２のシリカ系スートの外層を高密度化するため、２０００℃以上に上昇させてよい。
【００５１】
さらに別の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、ガス供給バーナー１２２へと供給されるキャリアガス中の気相シリカ系前駆体材料の濃度を低下させるとともに、上述したように、ガス供給バーナー１２２の火炎１２６の温度を第１の温度から第２の温度へと上昇させ、かつ、バーナーの横断速度を第１の速度から第２の速度へと低下させることによって、低屈折率トレンチ領域１１２の周りに形成されうる。上述したように、シリカ系前駆体材料の濃度の低下により、上述の低屈折率トレンチ領域１１２上へのシリカ系スートの堆積は遅延又は停止する。しかしながら、火炎１２６の温度の上昇及び火炎１２６の横断速度の低下により、低屈折率トレンチ領域１１２のシリカ系スートの外層が高密度化し、したがって低屈折率トレンチ領域１１２の残余部分において、シリカ系スートの外層はシリカ系スートの密度より大きい密度を有するようになる。スートのこの高密度化層は内側バリア層１１６ａを形成する。この実施形態において、火炎１２６の温度は、低屈折率トレンチ領域１１２のシリカ系スートの外層を高密度化するために、２０００℃以上に上昇させてよい。この実施形態において、火炎１２６の横断速度は、低屈折率トレンチ領域１１２の堆積に用いられる第１の速度から、好ましくは１ｃｍ／秒未満、より好ましくは０．５ｃｍ／秒未満、さらに好ましくは、０．２５ｃｍ／秒未満の第２の速度まで低下される。
【００５２】
本明細書に記載される一部の実施形態では、内側バリア層１１６ａは、スートを高密度化するために、堆積されたシリカ系スートは、ガス供給バーナーを用いて加熱することによって形成されるが、他の実施形態では、他の熱源を使用してよいと解されるべきである。例えば、代替的な実施形態では、ＣＯ２レーザーを利用して低屈折率トレンチ領域のシリカ系スートの外層を加熱し、それによってスートを高密度化してもよい。代替的な実施形態では、プラズマトーチ又はバーナー（熱プラズマが、例えば直流電流、交流電流及び／又は無線周波数等によって生成される場合）を利用して低屈折率トレンチ領域のシリカ系スートの外層を加熱し、それによってスートを高密度化してもよい。
【００５３】
さらには、本明細書に記載される一部の実施形態では、ベイトロッドの回転速度は、所望の密度を有するバリア層を実現するために、内側バリア層１１６ａの形成の間に調整されうると考えられる。具体的には、ベイトロッドの回転速度の低下によって、内側バリア層１１６ａの密度の増大が補助されうる。
【００５４】
次に図３Ｃを参照すると、低屈折率トレンチ領域１１２の周りに内側バリア層１１６ａが形成された後、オーバークラッド領域１１４が内側バリア層１１６ａの周りに形成される。本明細書に記載される実施形態において、オーバークラッド領域１１４は、形成時密度にほぼ等しい密度を含め、低屈折率トレンチ領域１１２と同様の方式で形成されてよい。具体的には、ＳｉＣｌ４又はＯＭＣＴＳなどの気相シリカ系ガラス前駆体材料がガス供給バーナー１２２に供給され、火炎１２６内で反応し、ベイトロッドが回転する際に、ベイトロッド１２０上の内側バリア層１１６ａの周囲に堆積したシリカ系スートを形成する。ガス供給バーナー１２２の火炎１２６は、上述したように、ベイトロッドが回転する際に、矢印１２４によって示されるように、ベイトロッド１２０の軸方向長さにわたって、第１の速度で前後に横断し、それによってベイトロッド１２０上にシリカ系スートを蓄積し、オーバークラッド領域１１４を形成する。オーバークラッド領域１１４の形成に用いられるシリカ系スートは、純粋なシリカ系スート（すなわち、ドーパントを実質的に含まないシリカ系スート）、又はオーバークラッド領域１１４の屈折率を増加させる１種類以上のドーパントを含むシリカ系スートでありうる。
【００５５】
次に図３Ｄを参照すると、ベイトロッド１２０を、形成時状態の内側バリア層１１６ａ、オーバークラッド領域１１４及び低屈折率トレンチ領域１１２から取り除くことができる。次いで、コアアセンブリ１０２が、領域１１２、１１４、１１６ａの中心穴又はチャネル内に挿入されうる。次に、コアアセンブリ１０２、低屈折率トレンチ領域１１２、オーバークラッド領域１１４及び内側バリア層１１６ａは、閉多孔性及び／又は空隙を含まないガラスへと圧密化されてよく、形成時のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１００の中心線をコアアセンブリ１０２上に落ち込ませ、光ファイバプリフォーム１００のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０が形成される。圧密化工程の間に、コアアセンブリ１０２及びトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、これらのアセンブリの中心線を通じて、かつ外側マッフルに沿って、脱水ガス（例えば塩素ガス）を流すことによって脱水されうる。この工程の一部として、外側バリア層１１６ｂが、オーバークラッド領域１１４内に及び／又はオーバークラッド領域１１４を取り囲むように形成されうる。図３Ｄに示されるように、外側バリア層１１６ｂもまた、先に概説されかつ図３Ｂに概略的に示される、内側バリア層１１６ａを調製する方法（例えば火炎研磨法）を使用して形成することができる。一部の実施形態によれば、外側バリア層１１６ｂは、内側バリア層１１６ａの形成に関して先に説明した他の方法のいずれかを使用して形成されうる。
【００５６】
先に述べたように、外側バリア層１１６ｂは、１．５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは１．７５ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２ｇ／ｃｍ３以上の形成時密度（すなわち圧密化前）を有するように調製されうる。一部の好ましい実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約１ｇ／ｃｍ３から約１．５ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。一部の他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは、約１．５ｇ／ｃｍ３から約２．２ｇ／ｃｍ３の範囲の形成時密度を有する。外側バリア層１１６ｂの形成時密度は、概して、一部の実施に従ったオーバークラッド領域１１４の形成時密度より大きい。
【００５７】
本明細書に記載される方法の実施形態において、形成時の外側バリア層１１６ｂの径方向厚さＴｏｂは、概して、約１０μｍより大きく、より好ましくは約５０μｍより大きく、さらに好ましくは約１００μｍより大きい。一部の実施形態では、外側バリア層１１６ｂの径方向厚さＴｏｂは１００μｍ未満である。例えば、外側バリア層１１６ｂは約１０μｍ以上かつ約４００μｍ以下でありうる。他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは約５０μｍ以上かつ約４００μｍ以下で形成されうる。さらに他の実施形態では、外側バリア層１１６ｂは約１００μｍ以上かつ約４００μｍ以下でありうる。さらなる実施形態では、外側バリア層１１６ｂは約５００μｍ〜約３０００μｍの範囲で形成することができる。
【００５８】
一実施によれば、外側バリア層１１６ｂは、オーバークラッド領域１１４の表面に閉多孔性の層を結果的に生じる研磨工程によって形成することができる。外側バリア層１１６ｂを生成するための研磨工程は、例えば、オーバークラッド領域１１４の所望の部分が必要な密度を有する外側バリア層１１６ｂへと高密度化されるまで、複数回、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０（及びトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０内に挿入されたコアアセンブリ１０２）を約３０〜６０分間、加熱炉のホットゾーン（例えば約１４５０〜１５５０℃で）を通じて（例えば約２５℃／分の温度ランプ速度で）下方へと、次に、約９００℃まで（例えば１００℃／分の冷却速度で）上方へと、横断する工程を含む。比較的速い横断速度でのトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の複数回の往復を利用することにより、焼結フロントがプリフォーム１００内に顕著かつ有害な深さまで伝播することなく、オーバークラッド領域１１４の外側の高密度化が可能となる。圧密化工程の間に、コアアセンブリ１０２及びトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、これらのアセンブリの中心線を通じて、かつ外側マッフルに沿って脱水ガス（例えば塩素ガス）を流すことによって脱水することができる。
【００５９】
図３Ｄに示されるように、ベイトロッド１２０は、外側バリア層１１６ｂの形成の間にその場所に残されてよい。これらの実施において、外側バリア層１１６ｂは、圧密化工程の前に、先に概説された方法のいずれかを使用して形成される。外側バリア層１１６ｂが形成された後、ベイトロッド１０２が取り除かれ、コアアセンブリ１０２が領域１１２、１１４、１１６ａ及び１１６ｂの中心穴又はチャネル内に挿入される。コアアセンブリ１０２、低屈折率トレンチ領域１１２、オーバークラッド領域１１４、内側バリア層１１６ａ及び外側バリア層１１６ｂは、次に、ガラスへと圧密化されてよく、形成時状態のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１００の中心線をコアアセンブリ１０２上へ落ち込ませ、光ファイバプリフォーム１００のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０が形成される。
【００６０】
内側クラッド（例えば内側クラッド１０６）を有する又は有しないコアアセンブリ（例えばコアアセンブリ１０２）は、トレンチ−オーバークラッドアセンブリと同様の方式で別個に構築される。具体的には、プリフォームのコア領域１０４に対応するシリカ系スートブランクが、概して単一のレイダウン工程での上述の外付け気相堆積（ＯＶＤ）法を使用して、ベイトロッド上に堆積される。あるいは、軸蒸着（ＶＡＤ）法を使用してコアアセンブリ１０２のコア領域１０４を生成してもよい。一部の実施において、コア領域１０４の直径は約４０ｍｍ〜６０ｍｍであり、コアアセンブリ１０２の長さは約１００ｃｍである。
【００６１】
コア領域１０４を形成するシリカ系スートは、純粋なシリカガラス（すなわち、ドーパントを実質的に含まないシリカガラス）と比較してコア領域の屈折率を増加させるドーパントでドープされてよく、あるいは代替的に、純粋なシリカガラスを含んでいてもよい。コア領域１０４の形成に用いられる気相シリカ系ガラス前駆体材料は、気相ドーパントと共にバーナーに供給されて、コア領域の所望のアップ−ドーピングを達成する。コアアセンブリ１０２が内側クラッド領域１０６をさらに備える実施形態では、内側クラッド領域は、同様の堆積技法を使用してベイトロッド上のコア領域１０４の周りに形成されうる。上述のように、内側クラッド領域は、純粋なシリカ系ガラスから、又は、内側クラッド領域の相対屈折率がコア領域の相対屈折率未満である限りにおいて、アップ−ドーパント又はダウン−ドーパントでドープされたシリカ系ガラスから形成されうる。
【００６２】
一部の実施形態では、コア領域１０４の密度は、コアアセンブリ１０２全体にわたるダウン−ドーパント（例えばフッ素）の移動を緩和するために、約０．８ｇ／ｃｍ３より大きく、又は、さらに好ましくは約１ｇ／ｃｍ３より大きくなることを目標とする。最も好ましくは、コア領域１０４は、特にダウン−ドーパントの移動を最小限に抑えるために、約１〜１．６ｇ／ｃｍ３の形成時密度を有するように処理される。概して、コアアセンブリ１０２は、ＯＶＤ／ＶＡＤ法を使用して、２０００〜５０００グラムの範囲の質量を有するように処理される。
【００６３】
コアアセンブリ１０２がひとたびベイトロッド上に形成されると、ベイトロッドはコアアセンブリから取り除かれ、コアアセンブリ１０２は固体ガラスへと圧密化される。具体的には、コアアセンブリ１０２は、塩素などの流動する脱水ガス中で最初に乾燥される。その後、コアアセンブリは約１４５０℃〜１５５０℃に十分な時間（例えば約３時間）加熱されて、コアアセンブリは焼結されて固体ガラスとなる。焼結されたコアアセンブリ１０２は、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ（例えばトレンチ−オーバークラッド構造１００）と一体化させる前に、さらなる加工のために再び延伸されて、より小さい直径のコアケーンとしてもよい。
【００６４】
次に図４を参照すると、低屈折率トレンチ領域１１２、内側バリア層１１６ａ、オーバークラッド領域１１４及び外側バリア層１１６ｂが堆積又は他の方法でベイトロッド１２０上に形成され、それによって光ファイバプリフォームのトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０が形成された後、ベイトロッド１２０はトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０から取り除かれて、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０を通って延びる中央チャネル１１８が残される。先に説明したように、本方法の一部の実施では、内側バリア層１１６ｂの形成前に、ベイトロッド１２０が取り除かれている。これらの取り組みのいずれかにおいて、圧密化されたコアアセンブリ１０２がトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の中央チャネル内に挿入される。圧密化されたコアアセンブリ１０２がベイトロッド１２０の除去によって残された中央チャネル内に位置づけられる場合には、トレンチ−オーバークラッドアセンブリは完全に高密度のガラスへと十分には圧密化されていないことから、圧密化されたコアアセンブリ１０２と低屈折率トレンチ領域１１２との間にはわずかな間隙が存在する。
【００６５】
トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０及び圧密化されたコアアセンブリ１０２は、次に、圧密化用加熱炉１３０内に設置され、トレンチ−オーバークラッドアセンブリが固体ガラスへと圧密化され、それによってトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０をコアアセンブリ１０２と接着させる。圧密化の間、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、圧密化されたコアアセンブリとトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０との間（すなわち、中央チャネル１１８を通じて）及びトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の外面の周りに脱水ガスを流すことによってまず乾燥される。一実施形態において、脱水ガスは、ヘリウムガス中、２％〜６％の塩素ガスの混合物を含む。該混合物は、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０が０．５〜４時間の間、約８００℃〜約１２５０℃の温度へと加熱される際に、約５Ｌ／分〜約２０Ｌ／分の流量で、トレンチ−オーバークラッドアセンブリを通って及びその周りへと導かれる。トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０内及び周りの両方での塩素ガスの流れは、単一工程における低屈折率トレンチ領域１１２とオーバークラッド領域１１４の両方の乾燥を促進する。
【００６６】
その後、図４に示されるように、低屈折率トレンチ領域１１２は、トレンチ−オーバークラッド並びにコアアセンブリ１１０及び１０２のそれぞれが、約１４００℃〜約１５００℃の温度に加熱される際に、フッ素などのドーパントを含む流動する前駆体ガス１３２をトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０を通じて中央チャネル１１８内に導くことによってドープされる。一実施形態において、前駆体ガスは、例えば、ＳｉＦ４又はＣＦ４などのドーパントと残りのＨｅガスとの混合物を含む。この実施形態において、混合物は、２５％のドーパント及び７５％のヘリウムガスを含みうる。前駆体ガスは、約０．１Ｌ／分〜約１．０Ｌ／分の流量でトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０を通じて導かれる。前駆体ガスは低屈折率トレンチ領域１１２内に拡散し、それによって低屈折率トレンチ領域１１２にフッ素がドープされる。しかしながら、内側バリア層１１６ａ及び外側バリア層１１６ｂの密度の増加は、前駆体ガスのオーバークラッド領域１１４内への拡散を防ぐ。結果的に、前駆体ガス１３２によるオーバークラッド領域１１４の汚染が防止される。さらには、コアアセンブリ１０２が十分に圧密化されることにより、前駆体ガス１３２はコアアセンブリ１０２内に拡散せず、したがってコアアセンブリ１０２の汚染を防ぐ。
【００６７】
一部の実施形態では、前駆体ガス１３２に加えて、ヘリウム、窒素又はアルゴンなどの不活性のマッフルガス１３４が圧密化用加熱炉内に導入され、図４に示されるトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０を通って導かれる。マッフルガス１３４は、約２Ｌ／分〜約５０Ｌ／分の流量（例えば一部の態様では５Ｌ／分の流量が許容される）でトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の外面の周囲に導かれ、それによって中央チャネル１１８を出る前駆体ガス１３２を希釈し、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の外側からオーバークラッド領域１１４内への前駆体ガス１３２の拡散を抑制する。加えて、外側バリア層１１６ｂもまた、オーバークラッド領域１１４内への前駆体ガス１３２由来のドーパントの拡散を防止するか、あるいは抑制する。
【００６８】
その後、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、約５ｍｍ／分〜５０ｍｍ／分の速度で圧密化用加熱炉１３０のホットゾーンを通してトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０及びコアアセンブリ１０２を下方駆動することによって固体ガラスへと焼結される（図４参照）。ホットゾーンは、概して、約１４００℃〜約１５００℃の温度を有する。下方駆動工程の後、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０及びコアアセンブリ１０２は、単一の固体ガラス光ファイバプリフォーム１００である（図５参照）。
【００６９】
図４Ａを参照すると、低屈折率トレンチ領域１１２はまた、チャネル１１８内にコアアセンブリ１０２が存在しない状態でドープされ、圧密化されうる。これらの実施において、コアアセンブリ１０２は、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０とは別個に、十分に圧密化される。ひとたびドーピング工程が完了して低屈折率トレンチ領域１１２が形成されると、十分に圧密化されたコアアセンブリ１０２が圧密化されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０内に挿入されうる。これらのアセンブリは共に再延伸されて、組合せブランク、さらには光ファイバプリフォーム（例えば図５に示される光ファイバプリフォーム１００）とすることができる。ある特定の実施形態では、トレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０は、コアアセンブリ１０２などのコアアセンブリが存在しない状態で十分に圧密化される。このように、アセンブリ１１０は、管状構造内に存在する光学プリフォーム製品として形成される。このプリフォームは、例えば、当業者に理解されるロッド・イン・チューブ法を使用して光ファイバプリフォームへとさらに加工することができる。
【００７０】
図６を参照すると、「比較例１」のプロットは、光ファイバプリフォーム１００（例えば図１Ａに構成される）のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０であるが外側バリア層１１６ｂを有しないものについての例示的な相対屈折率プロファイルを提供する比較例である。具体的には、「比較例１」は、比較例についてのトレンチ−オーバークラッドアセンブリの径方向厚さの関数としての低屈折率トレンチ領域１１２の相対屈折率及びオーバークラッド領域１１４の相対屈折率を示している。図６に示されるように、「比較例１」の比較例の内側バリア層１１６ａは、低屈折率トレンチ領域１１２からオーバークラッド領域１１４内へのダウン−ドーパントを含む前駆体ガスの拡散を防止している。しかしながら、比較例１は外側バリア層を有しないことから、加熱炉雰囲気１３４に入る前駆体ドーパントガス１３２のドープが可能であり（例えばＦ−ドープシリカを形成）、結果的に、オーバークラッド領域の相対屈折率は、オーバークラッド領域の径方向厚さ全体にわたり、実質的に低下する。
【００７１】
再び図６を参照すると、「実施例１」及び「実施例２」は、外側バリア層１１６ｂを備えた光ファイバプリフォーム１００（例えば図１Ａに構成される）のトレンチ−オーバークラッドアセンブリ１１０の例示的な相対屈折率プロファイルである、本発明に係る実施例１及び２を反映している。具体的には、「実施例１」及び「実施例２」は、本発明の実施例１及び２についてのトレンチ−オーバークラッドアセンブリの径方向厚さの関数としての低屈折率トレンチ領域１１２の相対屈折率及びオーバークラッド領域１１４の相対屈折率を示している。図６に示されるように、「実施例１」及び「実施例２」のファイバプリフォームの内側バリア層１１６ａ及び外側バリア層１１６ｂは、協働して、プリフォームの処理の間に、低屈折率トレンチ領域１１２からオーバークラッド領域１１４内への、及びプリフォーム１００の外側からオーバークラッド領域内へのダウン−ドーパントを含む前駆体ガスの拡散を防止した。結果として、オーバークラッド領域１１４の相対屈折率は、本発明に係るこれらの実施例におけるオーバークラッド領域の径方向厚さ全体にわたり、実質的に均一である。
【００７２】
図６に示される比較例１、実施例１及び実施例２のプロファイルは、それぞれ、内側バリア層を備えた光ファイバプリフォーム及び内側及び外側バリア層を備えた光ファイバプリフォームのプロファイルに対応する。比較例１のプロファイルに関しては、おおよそＲＴの径方向位置におけるオーバークラッド領域の内側部分は、−０．０５％の相対屈折率を示し、次に、オーバークラッド領域にわたる径方向距離の増大位置では約−０．１６％に下降する。比較例１のプロファイルにおけるオーバークラッド領域の相対屈折率の僅かな降下（ＲＴから、あるいは０．０％の相対屈折率を下回る）は、おそらくは、低屈折率トレンチ領域の処理及びその後の高温処理の間にオーバークラッド領域内に拡散したダウン−ドーパント（すなわちフッ素）の幾らかの残量に起因する。比較例１のプロファイルにおけるオーバークラッド領域内の残りのダウン−ドーパントの有意なパーセンテージは、おそらくは、圧密化用加熱炉１３０の外側に沿った前駆体ガスによるトレンチ−オーバークラッドアセンブリの最外部を通じたダウン−ドーパントの拡散に起因する（図４参照）。
【００７３】
比較例１とは対照的に、内側バリア層と外側バリア層の両方を有する光ファイバプリフォームを示す実施例１のプロファイルは、オーバークラッド領域における相対屈折率の「降下」の軽減を示している。ＲＴにおいて、実施例１のプロファイルの相対屈折率は０．０％よりわずかに低い。オーバークラッド領域内の径方向位置の増大につれて、相対屈折率は約−０．０８％から約−０．１２％へと僅かに降下する。したがって、実施例１のプロファイルのオーバークラッド領域における相対屈折率の０．０％からの降下は、オーバークラッド領域における実施例１のプロファイルのオーバークラッド領域に見られる降下よりかなり少ない。その結果として、実施例１のプロファイルの生成に用いられた光ファイバプリフォームに存在する外側バリア層は、オーバークラッド領域内の有害なダウン−ドーパントの拡散を著しく低下させるのに役立つ。
【００７４】
比較例１とは対照的に、内側及び外側バリア層の両方を有する光ファイバプリフォームを示す実施例２のプロファイルもまた、オーバークラッド領域における相対屈折率の「降下」が本質的に存在しないことを示している。その結果として、実施例２のプロファイルの生成に用いられた光ファイバプリフォームに存在する外側バリア層は、オーバークラッド領域内の有害なダウン−ドーパントの拡散を著しく低下させるのに役立つ。
【００７５】
本明細書に記載されるように構成されたプリフォームは、図１Ｂ、１Ｃ又は２Ｂに示されるものと同様の相対屈折率プロファイルを有する光ファイバへと延伸されうる。
【実施例】
【００７６】
本発明は次の実施例によってさらに明らかになるであろう。
【００７７】
実施例１
外付け気相堆積（ＯＶＤ）法を用いて、バリア層を有するトレンチ−オーバークラッドアセンブリを、１ｍ長の２０００ｇのシリカスートプリフォームの形態で作製した。旋盤において１０ｍｍの外径を有する回転するアルミナのベイトロッド上に、約２００ｇの実質的に純粋なシリカ系スートを堆積させることによって、トレンチ−オーバークラッドアセンブリの低屈折率トレンチ領域を形成した。ガス供給バーナーの火炎中での気相シリカ系ガラス前駆体材料の吸熱の加水分解反応を経て、シリカ系スートを形成した。シリカ系ガラス前駆体材料は、バーナーに供給されたＳｉＣｌ４であった。各々がバーナーに供給されるＣＨ４とＯ２との混合物によって、火炎を生成した。バーナーの火炎中でのＳｉＣｌ４の反応は、次式に従って進行した：
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２＋ＨＣｌ
シリカ系ガラススートを火炎中で生成させる際、ベイトロッドをおおよそ１５０ｒｐｍ〜約４００ｒｐｍの速度で回転させつつ、バーナーの火炎を約２ｃｍ／秒を超える速度でベイトロッド上を横断させ、それによってベイトロッドの周囲にスートを堆積させた。この反応によって生じたシリカ系ガラススートを、低屈折率トレンチ領域が約０．４〜０．５ｇ／ｃｍ３の密度を有するように、ベイトロッド上に堆積させた。
【００７８】
その後、ＳｉＣｌ４のバーナーへの流れをゼロまで低下させ、それによってＳｉＯ２スートの堆積を低減又は排除し、かつ火炎の温度を上昇させることによって、低屈折率トレンチ領域上に内側バリア層を形成した。１０回の通過の間に、火炎によってスートプリフォームを火仕上げし（fire-polished）、かつトレンチ領域のスートの最外層を高密度化し、約２〜２．２ｇ／ｃｍ３の密度及び約０．１〜０．７ｍｍの厚さを有する内側バリア層を形成した。
【００７９】
その後、オーバークラッド領域をバリア層上に堆積させた。具体的には、約２０００ｇのシリカ系スート（約０．４〜０．５ｇ／ｃｍ３の密度を有する）が内側バリア層上に堆積されてトレンチ−オーバークラッドアセンブリのオーバークラッド領域を形成するように、バーナーへの気相ＳｉＣｌ４の流れを回復させた。
【００８０】
次に、アルミナベイトロッドをトレンチ−オーバークラッドアセンブリから取り除き、アルミナベイトロッドによって残された中央チャネル内に直径８．５ｍｍのガラスコアケーンアセンブリを挿入した。コアケーンアセンブリは、７．５質量％のＧｅＯ２をドープされたＳｉＯ２コア及びＳｉＯ２内側クラッドで構成され、約０．４のコア／クラッド比を有していた。コアケーンアセンブリが所望の屈折率プロファイルを有するように、ＯＶＤ法によってコアケーンアセンブリを別個に形成した。次に、コアケーンアセンブリが挿入されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリを、プリフォームの外側の周囲を、及びＳｉＯ２ハンドル、ひいてはコアケーンとスートプリフォームとの間の環状体を通じて流れる約３体積％のＣｌ２ガス及び残りのＨｅガスを含む雰囲気中、９００℃で乾燥することを含む圧密化のために、圧密化用加熱炉内に導入した。
【００８１】
次に、アセンブリを、約１５００℃のピーク温度を有するホットゾーンを通じて約２５℃／分の温度ランプ速度で横断（下方駆動）させ、次いでホットゾーンを通じて上方駆動させ、１００℃／分で約９００℃に戻るまで冷却させた。この下方駆動及び上方駆動の手順をさらに２回繰り返し、結果として、オーバークラッド領域内の内側バリア層と外側バリア層の間のプリフォームのドーピングを防ぐ又は制限するように構成された、約１．７ｇ／ｃｍ３の密度を有するおおよそ１ｍｍ厚の外側バリア層を生じた。
【００８２】
その後、アセンブリを約９００℃まで冷却し、ＳｉＯ２ハンドル、ひいては中央チャネル（すなわちコアアセンブリと低屈折率トレンチ領域との間）を通じて１０体積％のＳｉＦ４及び残りのＨｅガスの混合物を流してコアケーンと内側バリア層との間のシリカスートに１．１Ｌ／分の流量でフッ素をドープし、圧密化用加熱炉の底部を通じて５Ｌ／分の流量でＨｅガスを流すことによって、低屈折率トレンチ領域をＦ焼結ドープ（F-sinter doped）した。５℃／分の温度ランプ速度で１５００℃のピーク温度を有する圧密化用加熱炉の焼結ゾーンへとトレンチ−オーバークラッドアセンブリを下方駆動して、内側環状体ＳｉＯ２スートにフッ素をドープし、かつＳｉＯ２スートをコアケーン上へ落ち込ませることによって、これらのガス及び流量に曝露しつつ、トレンチ−オーバークラッドアセンブリを圧密化した。具体的には、ＧｅＯ２をドープされたＳｉＯ２コア、ＳｉＯ２内側クラッド、フッ素をドープされたＳｉＯ２低屈折率トレンチ領域及びＳｉＯ２オーバークラッド領域を有する、十分に高密度化された光ファイバプリフォームを調製した。さらには、このような方式で調製されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリは、図６に示される（すなわち、「実施例１」のプロファイルに反映される）相対屈折率プロファイルを有していた。 
【００８３】
実施例２
実施例２の光ファイバプリフォームをモデル化した。具体的には、実施例２の光ファイバプリフォームを、アセンブリ以外は実施例１に記載した方式と同一の方式で作製し、次に、合計４回、ホットゾーンを通じて下方駆動及び上方駆動の手順を使用して横断させて、オーバークラッド領域における内側バリア層と外側バリア層との間のプリフォームのドーピングを防ぐ又は制限するように構成された、約２．１ｇ／ｃｍ３の密度を有するおおよそ１ｍｍ厚の外側バリア層を得た。次に、プリフォームにフッ素をドープし、実施例１に記載の方法で焼結した。この方式で調製されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリは、図６に示される（すなわち、「実施例２」のプロファイルを反映させた）相対屈折率プロファイルを有していた。
【００８４】
比較例１
同様の工程を使用して、外側バリア層を用いない以外は実施例１に記載されたように、比較例の光ファイバアセンブリを製造した。すなわち、ベイトロッド上にシリカスートを堆積させてトレンチ領域を形成し、バーナーを用いてバリア層の形成を達成し、追加のシリカスートを堆積させてオーバークラッドを形成し、ベイトロッドを取り除き、中心線環状体（例えば中央チャネル）内にコアケーンアセンブリを挿入した。次に、圧密化用加熱炉内にこのアセンブリを設置し、塩素乾燥工程をプリフォームアセンブリに施して、同一の量のＳｉＦ４にヘリウムを加えたものを中心線環状体を通して流し、圧密化用加熱炉の底部を通じてヘリウムを流した。内側環状体にフッ素をドープし、かつプリフォームを焼結するために、ホットゾーンを通じてプリフォームアセンブリを下方駆動しつつ、これらのガスを導いた。具体的には、ＧｅＯ２をドープされたＳｉＯ２コア、ＳｉＯ２内側クラッド、フッ素をドープされたＳｉＯ２低屈折率トレンチ領域、及び部分的にＦ−ドープされたＳｉＯ２オーバークラッド領域を有する十分に高密度化された光ファイバプリフォームを調製した。さらには、この方式で調製されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリは、図６に示される相対屈折率プロファイル（すなわち、比較例１のプロファイル）を有する。
【００８５】
上記に基づき、本明細書に記載される方法を使用して、工程数を低減した、コアを取り囲む低屈折率トレンチ領域を備えた光ファイバプリフォームを形成することができることが理解されよう。具体的には、低屈折率トレンチ領域とオーバークラッド領域との間に位置づけられた高密度のバリア層を有する別個のトレンチ−オーバークラッドアセンブリを形成することにより、低屈折率トレンチ領域及びオーバークラッド領域が１つのアセンブリとして形成可能になり、かつ、オーバークラッド領域がダウン−ドーパントで汚染されることなく、低屈折率トレンチ領域にダウン−ドープ可能になる。この構造により、低屈折率トレンチ領域及びオーバークラッド領域を単一工程で乾燥可能になり、それによって両方の領域における水による汚染を排除することが可能になる。したがって、トレンチ−オーバークラッドアセンブリにおけるバリア層の取り込みにより、低屈折率トレンチ領域及びオーバークラッド領域を別々に形成し、圧密化する必要性が回避されることが理解されよう。
【００８６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８７】
実施形態１
光ファイバプリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；
前記第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、前記第２の密度が前記第３の密度より大きい、工程；
前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルから前記ベイトロッドを取り除く工程；
前記ベイトロッドを取り除く工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程；
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；
前記コアケーンを挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流す工程であって、前記トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープするのに十分に加熱され、さらに、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内への前記ダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び
前記コアケーンを前記光ファイバプリフォーム内に挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造及び前記コアケーンを圧密化する工程
を含む、方法。
【００８８】
実施形態２
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の前に行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８９】
実施形態３
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の後に行われることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９０】
実施形態４
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスがＣＦ４及びＳｉＦ４のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９１】
実施形態５
前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００９２】
実施形態６
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が、約１．５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９３】
実施形態７
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が、約１．７５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９４】
実施形態８
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が、約２ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９５】
実施形態９
前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が約１０〜７００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９６】
実施形態１０
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約１ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９７】
実施形態１１
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約０．５ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９８】
実施形態１２
光学プリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第１の密度を有するように堆積される、工程；
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第１の密度より大きい第２の密度を有する、工程；
前記第１のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第３の密度で形成する工程であって、前記第２の密度が前記第３の密度より大きく、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有する、工程；
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第３の密度より大きい第４の密度を有する、工程；
前記トレンチ−オーバークラッド構造から前記ベイトロッドを取り除く工程であって、該取り除く工程が、前記トレンチ−オーバークラッド構造内に中央チャネルを画成する、工程；
前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流し、かつ、前記トレンチ−オーバークラッド構造を十分に加熱して、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープする工程であって、さらに前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程；及び
前記ドープされたトレンチ領域を有する前記トレンチ−オーバークラッド構造を圧密化して、中央チャネルを有する圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程
を含む、方法。
【００９９】
実施形態１３
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスが、ＣＦ４及びＳｉＦ４のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１００】
実施形態１４
前記圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程をさらに含む、実施形態１２に記載の方法。
【０１０１】
実施形態１５
前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、実施形態１２に記載の方法。
【０１０２】
実施形態１６
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が約１．５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１０３】
実施形態１７
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が約１．７５ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１０４】
実施形態１８
前記内側バリア層の前記第２の密度及び前記外側バリア層の前記第４の密度が約２ｇ／ｃｍ３より大きいことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１０５】
実施形態１９
前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が、  約１０〜７００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【０１０６】
実施形態２０
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対して又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約１ｃｍ／秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【符号の説明】
【０１０７】
１００、１０１    光ファイバプリフォーム
１０２    コアアセンブリ
１０４    コア領域
１０６    内側クラッド領域
１１０    トレンチ−オーバークラッドアセンブリ／構造
１１２    低屈折率トレンチ領域
１１４    オーバークラッド領域
１１６ａ    内側バリア層
１１６ｂ    外側バリア層
１２０    ベイトロッド
１２２    ガス供給バーナー
１２６    火炎
１２８    シリカ系スート
１３０    圧密化用加熱炉
１３２    前駆体ガス／前駆体ドーパントガス
１３４    加熱炉雰囲気
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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