(57)【要約】【課題】光ファイバー中に水素が存在することによって光ファイバーの伝送特性が低下する問題を解決する。【解決手段】延伸操作の最中に光ファイバーをジュウテリウム、ジュウテリウム含有ガス混合物またはジュウテリウムイオンプラズマと接触させることによる、光ファイバーの製造方法。処理またはコーティングを、ファイバー冷却管から分離されるかまたはこれと組み合わせた処理管中で実行する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバー製造の最中に光ファイバーをパッシベーションする方法であって、前記光ファイバーをジュウテリウムと接触させることを含む方法。
【請求項２】
前記ファイバーをジュウテリウム含有ガス混合物と接触させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガス混合物は、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び二酸化炭素からなる群から選択されるガスを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ジュウテリウムは、前記ガス混合物中に約１〜約１０重量％の範囲にわたる量で存在する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光ファイバーにコーティングが施用される前に、前記ジュウテリウムは前記光ファイバーに接触する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記光ファイバーをジュウテリウムイオンプラズマと接触させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光ファイバーと反応しない前記ジュウテリウムは回収される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
延伸プロセスにおける光ファイバーの製造方法であって：
ａ）プリフォームから前記光ファイバーを延伸する工程と；
ｂ）前記光ファイバーを請求項１〜７のいずれか１項に記載のジュウテリウムガスと接触させる工程と；
ｃ）未反応のジュウテリウムガスを回収する工程と；
を含む方法。
【請求項９】
光ファイバーの製造の最中の光ファイバーと水素との間の化学反応を阻害する方法であって、前記光ファイバーを請求項１〜７のいずれか１項に記載のジュウテリウムと接触させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延伸炉（draw furnace）中のプリフォームからファイバーを延伸している間に同時に光ファイバーをインシトゥ（in situ）処理することによる、低水ピークファイバー（low water peak fiber）（ＬＷＰＦ）の製造に関する。本発明は、ファイバーを延伸している間に、ジュウテリウム（deuterium）、ジュウテリウムイオンプラズマまたは他のガスと混合したジュウテリウムを用いてファイバーを処理することによる光ファイバーのパッシベーション（passivation）方法に対処したものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス光ファイバーは通例、シリカ前駆体の化学気相成長法（ＣＶＤ）を使用して製造されるプリフォームから製造される。ＣＶＤプロセスはしばしば、前駆体と酸素との反応を促進するための熱源として酸水素炎を用いる。これは、直接酸化（ここでは、炎をＣＶＤ反応帯域から分離する）としてまたは加水分解反応（ここでは、前駆体及び酸素は酸水素炎内部で反応する）として行われる。いずれの場合にも、原料中の水分の存在または酸水素炎の作用の結果、堆積したシリカ中に水蒸気が存在することがある。この少量の水分は、小さいが測定可能なファイバー減衰の増大を引き起こすのに十分な程度に、堆積したシリカ中のガラス質マトリックス中の特定の欠陥部位に局在化することが周知である。減衰のこの増大は、ケーブルの若干の伝送スペクトルの損失を引き起こそう。たとえファイバーの製造における様々な乾燥工程が水分を除去しても、ファイバーを囲繞する環境中の水素は時間と共にファイバーのコア中に拡散して、さらなる光減衰中心を生じよう。
【０００３】
光ファイバーの伝送特性は、多数のファクターの例えば散乱、ファイバーの曲がり及び吸着によって決定される。ヒドロキシル（ＯＨ）吸収、または“吸水”は、多くの光学系が動作する波長領域における有用なバンド幅を減少させる。ＯＨ吸収は、ファイバー中のヒドロキシルイオンの振動倍音（vibrational overtone）が理由となっており、９５０nm、１２４０nm及び１３８５nmに３つの損失ピークを引き起こす。こうした損失ピーク、特に１３８５nmのピークを低減するのが望ましく、というのは、このことは、１２００〜１６００nmの比較的に低い伝送損失を有する断続しない領域を有効に提供するであろうからである。１つのタイプの吸収損失は、ファイバーの寿命の間に生じる水素エージング損失を含むエージング損失である。このような損失は、光ファイバー中の様々な欠陥とファイバー中に拡散する光ファイバー環境中の水素との間の化学反応が理由となって生じると考えられている。
【０００４】
ファイバー中の水素の存在が理由となっている減衰のこの増大に取り組むための１つの手段は、電子、プロトン及び中性子を含む水素の同位体であるジュウテリウムの使用である。水素同様、ジュウテリウムは、堆積したシリカ中のガラス質マトリックス中の欠陥部位に局在しよう。これは再度、減衰の増大を引き起こそうが、共鳴ピーク及びそのテールは、伝送のために現在使用されているスペクトルのバンドの外にある。ジュウテリウムの存在は、ファイバーによる水素のさらなる取込みを防いで、その耐用寿命にわたってこれを有効に“無水”にしよう。
【０００５】
ファイバー製造において２段でジュウテリウムを用いて光ファイバーを処理するかまたは“浸漬する”ことができる：これは、プリフォームを堆積した後に、及びファイバーを延伸した後に行う。典型的な処理は、プリフォームまたはファイバーを、不活性ガス中のジュウテリウムの静かな混合物（quiescent mix）（通常、窒素中の１〜１０％のジュウテリウム）に露出することからなる。ジュウテリウムの濃度は、ガラスがジュウテリウムを吸収することを可能にする拡散プロセスにとって重要であるが、ガラス中に取り入れられる混合物中のジュウテリウムはほとんどない。処理のために使用したガスの残りは排気され、廃棄され、ジュウテリウムの大きな損失及びファイバー製造における追加の経費となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、光ファイバーをパッシベーションまたはコーティングし、同時に光ファイバー製造プロセスの最中に生じる問題を抑制する、光ファイバーを処理する方法に対する必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、延伸操作の最中に光ファイバーをパッシベーションする方法であって、ファイバーをジュウテリウムと接触させることを含む方法を提供するものである。他に、ジュウテリウム含有ガス混合物を用いることができ、ここで、ジュウテリウムと混合されるガスは、ヘリウム、アルゴン及び窒素からなる群から選択される。
【０００８】
本発明はさらに、延伸操作の最中に光ファイバーをパッシベーションする方法であって、ファイバーをジュウテリウムイオンプラズマと接触させることを含む方法である。
本明細書において使用する“ジュウテリウム含有”は、ガス混合物中のジュウテリウムの濃度は、約１〜約１００体積％のジュウテリウムであることを意味する。
【０００９】
本発明の他の具体例は、光ファイバーの製造方法であって：
ａ）プリフォームから前記光ファイバーを延伸する工程と；
ｂ）前記光ファイバーをジュウテリウムガスと接触させる工程と；
ｃ）未反応のジュウテリウムガスを回収する工程と；
を含む方法である。
【００１０】
本発明のさらに他の具体例は、光ファイバーの製造の最中の光ファイバーと水素との間の化学反応を阻害する方法であって、光ファイバーをジュウテリウムと接触させることを含む方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
光ファイバーの処理を、延伸炉の下に存在する処理管中で実行することができる。処理管は別個の装置とすることができ、または、ファイバー冷却管若しくは製造プロセスにおいて用いられる管と組み合わせることができる。
【００１２】
ファイバーを冷却し、コーティング材料でコーティングする前に光ファイバーを処理する本発明は、従来の延伸後処理よりも有効である。ファイバー処理及びファイバー冷却を１工程へと組み合わせることは多数の利点を有する。ジュウテリウムの高い熱伝導率が理由となって、ジュウテリウムを冷却ガスと混合することは、プロセスの冷却効率を低下させないだろう。
【００１３】
純粋なジュウテリウムガスの代わりにジュウテリウム混合物を使用することは、処理ガスをジュウテリウムの燃焼限界の外に保とうし、また、延伸炉の近くの高温領域におけるガラスファイバー材料とジュウテリウムとの間の還元反応を防ごう。
【００１４】
ガス混合物中に用いられるガスは、好ましくは不活性ガスであり、より好ましくは、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び二酸化炭素からなる群から選択される。典型的に、ジュウテリウムは、ガス混合物中に約１〜約１０重量％の範囲にわたる量で存在する。
【００１５】
本方法によって実現されるさらなる利点は、光ファイバーを製造した後に光ファイバーを処理する必要を無くすことを含む。これは、用いる処理装置の総量を低減しようし、生産時間を短縮しよう。
【００１６】
本発明の方法において、ジュウテリウムをジュウテリウムイオンプラズマと組み合わせて、光ファイバーをその製造の最中にパッシベーションする。
使用済みの処理／冷却ガスを装置から取り出し、集めて、ジュウテリウムが周囲空気と混合するのを止める。この集めたガスを精製し、再循環して冷却管に戻すことができ、または、水素を焼成において燃焼させるか若しくは不活性ガスの例えば窒素と混合することによって廃棄することができる。
【００１７】
延伸塔の頂部でプリフォームを炉中に降ろすことによって、延伸プロセスを開始する。溶融ガラスの滴がプリフォームの先端から伸び、重力下で落下するまで、プリフォームを、プリフォームが軟化する温度に加熱する。ガラスの落下するストランドは逐次、１つ以上のジュウテリウム処理装置及び／または冷却装置及びコーティングアプリケーターを通って移動する。冷却ガスを導入する前に、処理／冷却装置は、不活性ガスの例えば窒素、アルゴン、ヘリウムまたは二酸化炭素によってパージされる可能性がある。
【００１８】
ジュウテリウム処理ガス／冷却ガスを１つ以上の入口から導入する。ファイバー中に拡散するジュウテリウムとゲルマニウムまたはケイ素の欠陥中心とを反応させることによって及びヒドロキシルからジュウテロキシルへの同位体交換反応によって、ファイバーをパッシベーションする。ファイバーのパッシベーションを向上させるために、ジュウテリウム処理プロセスにおいてジュウテリウムプラズマが用いられる可能性がある。光ファイバーからの熱は、冷却ガスによって冷却管壁に伝達される。使用済みの冷却ガスを、ブロワまたはポンプによってジュウテリウム処理／冷却装置の頂部及び底部に位置する出口から取り出すことができる。
【００１９】
処理／冷却装置から生じた使用済みのガスを精製ユニットに送り、ここで、使用済みのガス流れ中の不純物を除去する。こうした不純物は典型的に、空気、水分及び二酸化炭素であるが、雰囲気中に存在する他のガスを含み得る。精製ユニットは、不純物及び処理／冷却装置の頂部及び底部において使用してよいシーリングガスから冷却材を分離する任意の精製系とすることができる。精製系は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）系、膜系、蒸留系、深冷分離系、またはこうした系の組合せからなる群から選択してよい。
【００２０】
精製したガスを新たな処理／冷却ガスと混合し、再循環することができる。他に、冷却管から取り出した使用済みのガス混合物をバーナーに送ることができ、ここで、冷却ガスを空気と共に燃焼させる。使用済みのガスもまた不活性ガスと混合し、安全に廃棄することが可能である。不活性ガスは、窒素または二酸化炭素とすることができ、別のプロセスから生じた廃ガス流れから得られる可能性がある。
【００２１】
ファイバーが処理／冷却管に入り、これから出るための頂部及び底部開口から可燃性ガスであるジュウテリウムが現れることをさらに妨げるために、シーリングガスを使用できる。シーリングガスは、窒素、二酸化炭素、アルゴンまたはこれらの混合物からなる群から選択されるガスとすることができ、処理／冷却管の出口よりも上の頂部及び出口よりも下の底部中に導入することができる。シーリングガスを処理／冷却装置または処理／冷却装置に取り付けたシーリングガスチャンバに供給することができる。
【００２２】
本発明を、その特定の具体例に関して説明してきたが、本発明の多数の他の形式及び修正は当業者には明白になることは明瞭であろう。本発明における添付の請求の範囲は一般に、本発明の真の精神及び範囲内にある全ての明白な形式及び修正を包含するものと解釈すべきである。
【外国語明細書】
2005325019000001.pdf