(57)【要約】本発明は、多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法を含む。この方法は、多重坩堝の第１の坩堝を多重坩堝の第２の坩堝に対して移動させる工程を含む。本発明はまた、コアおよびクラッドの拡散を最小にする工程を含む。第１の坩堝の先端は、所定の距離だけ、第２の坩堝の先端の軸方向の上方に配置されている。本発明はさらに、ファイバのコアの直径を変更する可能性を含む。差圧が第１の坩堝に加えられる。正の差圧が加えられると、コアの直径が増加する。負の差圧が加えられると、コアの直径が減少する。さらに、本発明は、非等温条件下でファイバを線引きする工程を含む。
2004517021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法であって、
（ａ）  前記多重坩堝の第１の坩堝を該多重坩堝の第２の坩堝に対して移動させ、
（ｂ）  前記多重坩堝から光ファイバを線引きし、
（ｃ）  前記多重坩堝から線引きされた前記ファイバのクラッドに関するコアの位置を記録し、
（ｄ）  前記コアの位置が、前記線引きされた光ファイバの所望の地点を構成するまで、前記工程（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）を繰り返す、
各工程を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所望の地点が前記光ファイバの中心を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の坩堝を移動させる工程が、該第１の坩堝の位置を第１の軸に沿って調節して、前記ファイバの中心を該第１の軸に沿って決定する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の坩堝を第２の軸に沿って調節して、前記ファイバの中心を該第２の軸に沿って決定することにより、第１の坩堝を移動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記所望の地点からコアのズレを測定し、次いで、第１の軸に沿って少なくとも一度さらなる移動を行う各工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記コアのズレが最小となったときに前記軸上の地点を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法であって、
（ａ）  前記多重坩堝から線引きされた光ファイバのコアの位置を設立する工程、
（ｂ）  前記ファイバのコアの位置をそれに沿って移動させられる目盛り付きｘ−ｙ平面を決定する工程、
（ｃ）  前記設立工程の後、前記コアを前記ファイバのｘ軸の中心に配置するように、前記多重坩堝から線引きされたファイバのコアの位置を前記ｘ−ｙ平面のｘ軸に沿って変更する工程、および
（ｄ）  前記設立工程の後、前記コアを前記ファイバのｙ軸の中心に配置するように、前記多重坩堝から線引きされたファイバのコアの位置を前記ｘ−ｙ平面のｙ軸に沿って変更する工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ｘ軸は約２５０マイクロメートル以下の間隔で目盛り付けられており、前記ｙ軸は約２５０マイクロメートル以下の間隔で目盛り付けられていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記コアの位置をｘ軸に沿って変更する工程が、該ｘ軸の中心位置が決定されるまで、繰り返し、前記多重坩堝の第１の坩堝の位置を前記ｘ軸に沿って第２の坩堝に対して調節し、前記コアの位置を記録する各工程を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記コアの位置をｙ軸に沿って変更する工程が、該ｙ軸の中心位置が決定されるまで、繰り返し、前記多重坩堝の第１の坩堝の位置を前記ｙ軸に沿って第２の坩堝に対して調節し、前記コアの位置を記録する各工程を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記多重坩堝中への材料の質量流量を、該多重坩堝から出る材料の質量流量と実質的に等しく維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記多重坩堝の第１の坩堝の先端を、該多重坩堝の第２の坩堝の先端の軸方向上方に配置する工程をさらに含み、該第１の坩堝の先端と該第２の坩堝の先端との間の距離が、少なくとも約２ｍｍから約１９ｍｍ以下までであることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１３】
前記距離が約２ｍｍから約１０ｍｍまでであることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記多重坩堝の内の１つの坩堝内の原料の素地を約１０，０００ポアズ未満の粘度に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１５】
前記多重坩堝から光ファイバを線引きする最中に、該多重坩堝のコア材料を含有する第１の坩堝中にある原料の素地に差圧を加え、それによって、前記ファイバのコアの直径サイズを変化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１６】
先端を持つ少なくとも第１の坩堝および該第１の坩堝より下に配置された先端を持つ第２の坩堝を有する多重坩堝から光ファイバを線引きする方法であって、
コアおよびクラッドの拡散を最小にするように、前記第１の坩堝の先端を前記第２の坩堝の先端の上に軸方向の所定の距離だけアライメントし、
少なくとも前記第１の坩堝の先端から前記第２の坩堝の先端まで、少なくとも約１０℃／ｍｍの温度勾配の非等温条件下で前記坩堝から光ファイバを線引きする、
各工程を有してなることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記温度勾配が少なくとも約２５℃／ｍｍであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の距離が少なくとも約２ｍｍであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の坩堝中のコアガラスの原料の素地および前記第２の坩堝中のクラッドガラスの原料の素地を形成し、各々の前記素地が約１０，０００ポアズ未満の粘度を有するように両方の原料の素地を加熱する各工程をさらに含み、線引きされたファイバが、少なくとも約１０，０００ポアズの粘度を持つ基部を有することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
第１の坩堝を有する多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法であって、
前記多重坩堝から光ファイバを線引きしている最中に、前記第１の坩堝中の原料の素地に差圧を加え、それによって、線引きされた光ファイバのコアの直径を変化させる工程を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記差圧が正圧であることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記差圧が負圧であることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記加えられる差圧を約±０．０１ｐｓｉ（約±７０Ｐａ）の範囲内に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
前記多重坩堝からファイバを線引きする工程をさらに含み、該ファイバが、約７マイクロメートルまでの直径を持つコアを有することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
前記コアの直径を、前記ファイバの長手方向に沿って、約±０．５マイクロメートルの範囲内に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
請求項２０記載の方法により製造された光ファイバ。
【請求項２７】
多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法であって、少なくとも前記多重坩堝の第１の坩堝の先端から、該多重坩堝の第２の坩堝の先端まで、少なくとも約１０℃／ｍｍの温度勾配の非等温条件下で多重坩堝装置から光ファイバを線引きする工程を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記第１の坩堝中の原料の素地を、該素地の粘度が約１０，０００ポアズ未満となる温度まで加熱する工程をさらに含み、前記線引き工程が、前記第２の坩堝の先端から延在する、少なくとも約１０，０００ポアズの粘度を有する基部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
コアガラスの原料とクラッドガラスの原料との間の接触時間を約１分未満まで最小にする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
多重坩堝から線引きされた光ファイバを製造する方法であって、
前記多重坩堝の第１の坩堝の先端より上にあるガラス原料の素地を、該素地の粘度が約１０００ポアズ以下となるような温度まで加熱し、
約１０，０００ポアズより高い粘度を有する基部が前記多重坩堝の第２の坩堝の先端から延在するような速度で、前記多重坩堝から光ファイバを線引きする、各工程を有してなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．  発明の分野
本発明は、広く、光ファイバ（以後「ファイバ」と称する）に関し、より具体的には、ファイバを製造する多重坩堝法に関する。
【０００２】
２．  技術背景
もっとも広く知られている、ファイバを線引きする多重坩堝法は、二重坩堝法である。ファイバを製造する二重坩堝法は、少なくともここ二、三十年に亘り知られており、例えば、オプティカル・ファイバ・フォー・トランスミッション（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、ニューヨーク・ジョン・ウィリー（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ）、１６６−１７８頁、（１９７９年の真冬）に開示されている。
【０００３】
二重坩堝により多モードファイバを線引きする分野における初期の研究の多くは、ファイバのコアとクラッドが拡散する（混ざる）自然な傾向を活用したものである。このタイプのファイバは、一般に、クラッドに対して大きいコアを持ち、コアとクラッドとの界面での屈折率変化が階段関数というほどのものではないファイバ（以後、多モードファイバと称する）として特徴付けられている。この分野における以後の研究は、多モードファイバにおける放物線型屈折率プロファイルの形成に向けられた。これは、コアとクラッドの間の拡散を調節することにより行われた。
【０００４】
二重坩堝から単一モードファイバを製造する場合、拡散を制限するという課題は、少なくとも、単一モードファイバのコアは多モードファイバのコアよりもずっと小さいという理由のために、かなり難しい。単一モードファイバの典型的なコアサイズは、３−６マイクロメートルである。したがって、１マイクロメートルの拡散深さでも、単一モードファイバのコアの大部分に影響を与えるであろう。
【０００５】
単一モードファイバにおける拡散を制限する以前の試行は、ファイバを製造するロッド・イン・チューブ（ｒｏｄ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）法において行われてきた。この方法では、コアおよびクラッド材料の別個の部分を使用する必要がある。コア材料の別個の部分がクラッド材料中に挿入される。次いで、このアセンブリが固結され、高速で線引きされる。この方法は、界面の汚染、増加したファイバの減衰、およびガラスに加えられている追加の熱履歴を被る。追加の熱履歴の施用は、失透し易いタイプのガラスにとって、特に有害である。
【０００６】
多重坩堝装置から単一モードファイバを線引きする上での別の課題は、コアサイズである。コアサイズが大きすぎると、ファイバは単一モードとはならない。コアサイズが小さすぎると、ファイバは、要求される波長での光のモードをサポートしない。別の問題は、ファイバの長手方向に沿ったコアの直径の一貫性の維持である。
【０００７】
一貫して適切なサイズのコアを持つファイバを線引きする以前の試行は、ガラス原料の粘度、コアとクラッドのガラスのための坩堝のオリフィス直径の比、並びに線引き速度の問題に焦点を当てていた。しかしながら、これらの試行では、単一モードファイバのコアサイズに関する要件に適用できる必要な感受性を示していなかった。
【０００８】
発明の概要
本発明は、多重坩堝装置から線引きされた光ファイバを製造する方法に関する。この方法は、多重坩堝の第１の坩堝を多重坩堝の第２の坩堝に対して移動させる工程を含む。光ファイバが多重坩堝から線引きされ、線引きされたファイバのクラッドに関するファイバのコアの位置が記録される。第１の坩堝を移動させ、ファイバを線引きし、線引きされたファイバのコアの位置を記録する上述した各工程は、そのコアが、線引きされた光ファイバの所望の地点に位置するまで繰り返される。線引きされたファイバの所望の地点の一例は、ファイバの中心である。
【０００９】
本発明のある実施の形態は、多重坩堝から線引きされた光ファイバのコアの位置を確定する工程を含み、好ましくは、その位置は、半径方向の位置である。このことは、ファイバの断面に沿った目盛り付きのｘ−ｙ平面であって、ファイバのコアの位置をそれに沿って動かすことのできる平面を採用することにより容易になる。採用工程の後に線引きされるファイバの、ｘ−ｙ平面のｘ軸に沿ったコアの位置は、ｘ軸の中心にコアを配置するように変えられる。採用工程後に線引きされるファイバの、ｘ−ｙ平面のｙ軸に沿ったコアの位置は、ｙ軸の中心にコアを配置するように変えられる。ここに開示された方法を実施することにより得られる利点としては、ファイバのコアの円周の方位にかかわりなく、ファイバのコアを中心に置く能力が挙げられる。
【００１０】
ここに記載されるさらなる発明は、コアおよびクラッドの拡散を最小にするように多重坩堝装置からファイバを製造する方法である。第１の坩堝の先端が、コアおよびクラッドの拡散を最小にするように所定の距離だけ第２の坩堝の先端の軸方向の上方にアライメントされている。ファイバは、少なくとも約１０℃／ｍｍの温度勾配の非等温条件下で多重坩堝装置から線引きされる。この温度勾配は、少なくとも第１の坩堝の先端から、第２の坩堝の先端までに亘る。２つの坩堝の先端を互いに対して適切に方向を合わせることにより、多重坩堝法により線引きされたファイバのコアとクラッドとの間の拡散が最小となり、それによって、コアとクラッドとの界面でのステップ型屈折率変化を持つファイバを線引きすることができる。さらに、本発明を実施することにより、追加の熱履歴をガラスに与えずに、コア／クラッド界面の清浄度を維持することができる。上述した方法を実施することにより得られるであろうさらなる利点は、線引きされたファイバに生じる失透の可能性を最小にすることである。失透が最小になると、転じて、減衰が減少し、線引きされたファイバの引張強度が改善される。
【００１１】
ここに記載した追加の方法は、第１の坩堝中の原料の素地に差圧を加える工程を含む。圧力の施用により、線引きされたファイバのコアの直径のサイズに変化が生じる。上述した方法の利点の１つは、ファイバのコアのサイズを所定のサイズに調節する能力が挙げられる。この利点は、ファイバを連続的に線引きし、コアの直径を所定の範囲内に維持する能力を含む。さらに、上述した方法を実施することにより、ファイバの長手方向に沿って精密なコア幾何学形状を持つ光ファイバを製造することができる。
【００１２】
上述した方法の全ては、軟質と硬質のガラス両方に適用できるという利点を含む。上述した方法は、既存のファイバ線引き設備に容易に組み入れられるという少なくとももう一つの利点を持つ。
【００１３】
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明の述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明らかであるか、また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む、ここに記載した本発明を実施することにより認識されるであろう。
【００１４】
上述した一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、単に本発明の例示であって、特許請求の範囲に記載された本発明の性質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものである。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、この明細書に組み込まれ、その一部を構成する。これらの図面は、本発明の様々な実施の形態を示しており、説明と一緒になって、本発明の原理および動作を説明するように働く。
【００１５】
発明の詳細な説明
ここで、本発明の現在好ましい実施の形態を詳細に参照する。その実施例が添付の図面に示されている。同じかまたは同様の部材を称するために、図面全体に亘り、できる限り、同じ参照番号を使用する。
【００１６】
本発明の実施に用いてもよい多重坩堝線引き装置の実施の形態が、図１に示されており、一般に全体を通じて、参照番号１０により表される。図１には、二重坩堝線引き装置の携帯にある多重坩堝装置が示されている。本発明は、どのような、そして全ての多重坩堝線引きプロセスにも適用できる。例えば、本発明は、三重坩堝や四重坩堝にも等しく適用できる。坩堝の好ましい数を設定する要因の１つは、ファイバに必要とされるガラスの別個の層の数である。例えば、簡素なステップインデックス型コアおよびクラッドを持つファイバについては、二重坩堝線引き装置が好ましいであろう。多数のセグメントのコアおよびクラッドを持つファイバについては、三重坩堝線引き装置が好ましいであろう。
【００１７】
多重坩堝装置１０は、供給アライメント要素１２および支持ブラケット１６を備えている。ブラケット１６は、任意の既知の技法により静止物体に取り付けられている。アライメント要素１２は、装置１０の第１の坩堝２２にアライメントされている。コアガラスの原料は、要素１２の孔１４を最初に通過することにより、第１の坩堝２２中に供給される。孔１４は、坩堝２２の開口部２４にアライメントされている。
【００１８】
装置１０は、第２の坩堝３０も備えている。坩堝３０は開口部３２を有する。クラッド原料は、開口部３２を通して装置１０中に供給される。坩堝２２は、坩堝３０の内部に移動可能に配置されている。
【００１９】
要素１２は、ブラケット１６と一体であっても別体であってもよい。ブラケット１６は、装置１０の第１の坩堝２２のための調節機構１８ａおよび第２の坩堝３０のための調節機構１８ｂも備えている。機構１８ａおよび１８ｂはブラケット１６に接続されている。機構１８は、既知の技法によりブラケット１６に固定されていても差し支えない。装置１０の各々の坩堝２２および３０は、それぞれの関連する機構１８ａおよび１８ｂに移動可能に接続されている。機構１８ａは、第１の坩堝２２を、ｘまたはｙ方向に、好ましくは、ｘ、ｙまたはｚ方向に移動させるのに使用できる。本発明を実施する上で、好ましくは、それぞれの坩堝は、一度に、３つの軸（ｘ、ｙ、またはｚ）の内の１つに沿って動かされる。機構１８ｂは、機構１８ａが坩堝２２を動かすのに用いられたのと同じ様式で、第２の坩堝３０を動かすように用いてもよい。機構１８ａおよび１８ｂの適切な例が、カリフォルニア州、アービンのニューポート（Ｎｅｗｐｏｒｔ）社から得られる。好ましい機構１８ａまたは１８ｂの１つは、ニューポート社から得られる４６０Ａ−ＸＹＺ並進ステージである。機構１８ａまたは１８ｂの別の可能性のある例としては、それぞれの坩堝を自動的に移動させるためのボールスクリュー形装置または他のタイプの装置が挙げられる。
【００２０】
好ましくは、機構１８ａは、それぞれｘ、ｙまたはｚ方向に沿った坩堝２２の移動を調節する制御装置を備える。この制御装置は、機構１８ａと一体であっても別体であってもよい。ある例において、一体型制御装置は、４６０Ａ−ＸＹＺ並進ステージに組み込まれるハンド・マイクロメータである。別の実施の形態において、坩堝２２の動きは、機構１８ａにより、要素１８ａと共同してアライメントされる電子制御装置（図示せず）によって調節されている。好ましい制御装置の例は、ニューポート社から得られる、ニューポート・ユニバーサル・モーション・コントローラ（Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）ＥＳＰ−３００である。好ましくは、４６０Ａ−ＸＹＺのマイクロメータは、その機構から取り外され、８５０Ｇ（ニューポート社から得られる）作動装置およびＥＳＰ−３００制御装置と交換される。制御装置は、Ｘ、ＹまたはＺ軸の中心軸に沿って所望の距離だけ坩堝２２の動きを調節するのに使用できる。この制御装置は、３つの軸の内の１つまたはそれらの任意の組合せに沿って、坩堝２２の動きを調節することができる。
【００２１】
坩堝２２および３０は、所定のコアおよびクラッドの原料のための十分な耐熱性を持つどのような材料から作製されていてもよい。好ましい原料は、国際公開第９９／５１５３７号パンフレット、１９９９年４月４日に出願された米国特許出願第０９／２２８４５４号明細書、２０００年２月４日に出願された米国特許出願第０９／４９９０１０号明細書に開示されている。これらの明細書をここに引用する。開示されたガラスの各々の組成物は、軟質ガラスの組成物である。相対語において、軟質ガラスは、ソーダ石灰ガラスの歪み点（約４２０から４７０℃）と等しいかまたはそれ未満の歪み点を持つガラスである。ソーダ石灰ガラスのものよりも高い歪み点を持つガラスは、硬質ガラスと考えられる。引用した特許文献に開示されたガラス組成物は、ケイ酸アンチモンガラスの名前でも知られている、酸化アンチモンガラスの組成物である。開示されたガラス組成物は、多重坩堝装置から線引きされる光ファイバのコア、クラッド、または任意の他のガラス層に線引きされてもよい。本発明は、引用した特許文献に挙げられた原料に制限されるものではない。好ましい実施の形態において、坩堝２２は、少なくとも１５００℃の温度に耐えられるべきである。好ましくは、坩堝２２および３０は、溶融シリカから製造される。好ましくは、坩堝は、ガラス原料と反応しないどのような材料から構成されてもよい。
【００２２】
各々の坩堝２２および３０は、それぞれ、先端２８および３４を持つ。先端２８および３４は、それぞれの坩堝の開口部２４および３２とは、坩堝２２および３０の反対側に配置されている。先端２８および３４の好ましいテーパーは、それぞれの坩堝の軸中心線に関して約３０度から約４５度である。坩堝２２および３０が共通の軸中心線を持つことが好ましい。
【００２３】
坩堝２２の先端２８と坩堝３０の先端３４との間の距離は、装置１０の軸方向ｚにおいて変わってもよい。この距離は、機構１８ａまたは１８ｂのいづれかの垂直調節要素により先端２８と先端３４との間で変えられる。必要に応じて、装置１０はマッフル４０を備える。マッフル４０は、坩堝３０から先端３４を超えて軸方向の下方に延在する。
【００２４】
装置１０は炉２０を備えてもよい。炉２０は、本発明を実施するのには必要ない。本発明に使用してもよい適切な炉は、トレンテルマン（Ｔｒｅｎｔｅｌｍａｎ）により、１９９９年１２月３０日に出願された米国特許出願第０９／４７７５９９号明細書に開示されている。この明細書をここに引用する。しかしながら、本発明は、上述した炉に制限されるものではない。
【００２５】
本発明のある実施の形態は、装置１０から線引きされた光ファイバを製造する方法に関する。この方法は、装置１０の坩堝３０対して坩堝２２を移動させる工程を有してなる。光ファイバが装置１０から線引きされ、線引きされたファイバのコアの位置が記録される。ファイバのコアの位置は、ファイバのクラッドに関して記録される。坩堝２２を移動させ、ファイバを線引きし、コアの位置を記録する上述した各工程は、コアが、線引きされたファイバの所望の地点に位置するまで繰り返される。好ましくは、所望の地点は、ファイバの中心である。さらに、本発明は、坩堝３０に対して坩堝２２を移動させることには制限されるものではない。本発明は、坩堝２２に対して坩堝３０を移動させることにより実施してもよい。
【００２６】
好ましくは、坩堝２２を移動させる工程は、第１の軸に沿って第１の坩堝の位置を調節して、第１の軸に沿ったファイバの中心を決定する工程を含む。第１の坩堝の位置が第２の軸に沿って動かされて、第２の軸に沿ったファイバの中心を決定することがさらに好ましい。第１と第２の軸が交差することがより好ましい。交差する第１の軸と第２の軸の１つの例は、ｘ−ｙ平面のｘ軸とｙ軸である。本発明のこの実施の形態は、ファイバの所望の地点からのファイバのコアのズレ（ｏｆｆｓｅｔ）を測定する工程を含む。コアのズレは、コアが所望の地点から離れている距離である。コアが所望の地点からズレている場合、そのズレが最小となるまで、コアを移動させることがさらに好ましい。最小のコアのズレは、特定の軸に沿っていずれの方向に坩堝２２をさらに動かしても、ズレが増大した場合に得られる。コアのズレが増加したことが分かった際に、コアは以前の位置に戻される。コアの以前の位置が、最小のズレである。より好ましくは、コアのズレは、第１の軸と第２の軸の両方に沿って最小にされる。
【００２７】
多重坩堝装置において、本発明は、静止している第２の坩堝に対して、少なくとも１つの坩堝を移動させることにより実施される。例えば、三重坩堝装置において、本発明は、静止している第３の坩堝に対して、坩堝の１つまたは２つを移動させることにより実施してもよい。この実施の形態において、一度に１つの坩堝のみを移動させることが好ましい。
【００２８】
ある好ましい実施の形態において、坩堝２２がｘ−ｙ平面のｘ軸に沿って最初に動かされて、ｘ軸の中心にファイバのコアを配置する。次に、坩堝２２がｘ−ｙ平面のｙ軸に沿って動かされて、ｙ軸に沿った中心にファイバのコアを配置する。しかしながら、本発明は、ｘ軸の中心にファイバのコアを最初に配置することに制限されるものではない。コアは、ファイバのｘ軸またはｙ軸のいずれの中心に最初に配置しても差し支えない。
【００２９】
本発明のある実施の形態は、ファイバ内のコアの位置を確定する工程を含む。ファイバのコアの位置は、顕微鏡により、ファイバの断面を調査することにより確定してもよい。ファイバの断面はファイバのセグメントから切断される。試料を切断するための適切な切断装置は、オレゴン州、ビーバートン所在のピーケー・テクノロジー（ＰＫ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）社から得られるＹｏｒｋ  ＦＫ１１−ＰＫである。好ましい顕微鏡は、ニューヨーク州、ロチェスター所在のブルック・アンコ社（Ｂｒｏｏｋ−Ａｎｃｏ Ｃｏ．）から得られるＮｉｋｏｎ  Ｏｐｔｉｃｏ−２である。顕微鏡は、ビデオカメラおよびＣＲＴ表示装置を備えていてもよい。断面が一旦表示されたら、クロスヘアーを断面画像に加えて、コアの位置を確定するための参照地点を提供してもよい。クロスヘアーを動かして、様々なコアサイズを測定することが好ましい。必要に応じて、クロスヘアーに加え、測定目盛りを表示された画像に加えてもよい。これらの目盛りは、半径方向の所望の地点からのコアのズレ、並びに、ファイバの断面のｘおよびｙ軸の両方に沿ったズレを測定するのに用いても差し支えない。適切なビデオカメラは、アリゾナ州、トゥーソン所在のビデオイメージ・メーカー・システムズ（Ｖｉｄｅｏｉｍａｇｅ Ｍａｋｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）社から得られる、Ｂｏｅｃｋｌｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＶＩＡ−１７０である。上述した機器を使用すれば、当業者は、所望の地点に対するコアの位置を決定することができ、その機器を用いて、コアのズレを測定できるであろう。
【００３０】
ファイバの二次元断面に沿った目盛り（ｇｒａｄｕａｔｅｄ）ｘ−ｙ平面が決定される。機構１８ａまたは１８ｂにより、その後に線引きされるファイバのコアの位置をｘ−ｙ平面に沿って変更することができる。ｘ−ｙ平面に対するコアの位置は、動かすことができる。コアの位置は、機構１８ａを使用することにより、一度に１つの軸に沿って変えられることが好ましい。例えば、ｘ−ｙ平面のｘ軸に沿ったファイバのコアの位置は、ｘ軸の中心にコアを配置するように変更される。次いで、ｙ軸に沿ったファイバのコアの位置は、ｙ軸の中心にコアを配置するように変更される。本発明は、コアが最初に沿って中心に置かれる軸に制限されるものではない。
【００３１】
好ましくは、各々の軸は、２５０マイクロメートル以下、好ましくは、１５０マイクロメートル以下の間隔で目盛りが付けられている。また、好ましくは、ファイバのコアを軸の中心に配置するプロセスは、それぞれの軸の中心位置が決定されるまで、繰り返し、それぞれ１つの軸に沿って坩堝２２の位置を調節し、ファイバのコアの位置を記録する各工程を含む。
【００３２】
好ましくは、ファイバの線引きプロセスは、ファイバの特定の断面試料がとられる前に安定な状態に到達する。安定な状態により、材料の装置１０中への質量流量が、装置１０から出る材料の質量流量と実質的に等しいこと、好ましくは、コアの位置が安定化されたことを意味する。コアの位置は、コアが、坩堝２２のシフトに関連するコアの最終位置の約１０分の１マイクロメートル以内に位置する場合に安定化されている。装置１０中に入る材料の質量流量が、装置１０から出る材料の質量流量の±５％の範囲内にあることがより好ましい。装置１０中に入る材料の質量流量が、装置１０から出る材料の質量流量の±１％の範囲内にあることがもっとも好ましい。上述した好ましい原料に関して、装置１０から出るファイバの典型的な質量流量は、約３６から約４８グラム毎時である。この質量流量は、約１０メートル毎分よりも早い線引き速度と同等である。
【００３３】
ファイバの基部Ｒが実質的に一定の粘度で線引きされることも好ましい。この基部の粘度は少なくとも約１０，０００ポアズであることが好ましい。この基部の粘度は約１０，０００から約１００，０００ポアズまでであることがより好ましい。この基部の粘度は約２０，０００から約４０，０００ポアズまでであることがもっとも好ましい。素地２６に関して、原料の粘度は、好ましくは、約２０ポアズより大きく約１０，０００ポアズ未満まで、より好ましくは、約１００ポアズから約１０００ポアズまで、もっとも好ましくは、約３００ポアズから約５００ポアズまでである。
【００３４】
さらに、坩堝２２または３０の内の少なくとも１つの中での原料の素地２６の頂部高さは実質的に一定に維持されることが好ましい。実質的に一定な頂部高さの利点の１つは、坩堝の内の１つをシフトさせるであろう坩堝内の横力を生じる可能性を最小にすることである。坩堝３０内の頂部高さが実質的に一定に維持されることがより好ましい。坩堝２２および３０の両方の中での頂部高さが実質的に一定に維持されることがもっとも好ましい。実質的に一定とは、頂部高さが、開始時の頂部高さからの頂部高さの変化が約５０％未満の範囲内に維持されることを意味し、より好ましい範囲は約１５％未満であり、もっとも好ましい範囲は約５％未満である。本発明のある実施の形態に関して、頂部高さを実質的に一定に維持することは、坩堝２２および３０の内の少なくとも一方において、頂部高さを約５０から約１００ミリメートルまでに維持することに等しい。より好ましい実施の形態において、頂部高さは、約７０から約８０ミリメートルまでに維持される。本発明のさらに好ましい実施の形態において、頂部高さは、坩堝２２および３０の両方において一定に維持される。しかしながら、坩堝２２内の頂部高さが、坩堝３０内の頂部高さと同じレベルに維持される、またはその逆であることは必要ない。
【００３５】
コアとクラッドとの間の拡散を最小にするために、コアとクラッドとの界面は、好ましくは、長手方向の粘度勾配で形成される。少なくとも、坩堝２２の先端の下に存在するガラスの容積が小さいという理由のために、この界面から形成されたファイバは、先端３４のオリフィスから引き出され、比較的急速に、ファイバに急冷される。ガラスの容積以外に、拡散に影響を与える他のパラメータは、接触時間と粘度である。接触時間は、コアガラス原料が、坩堝２２の先端２８と、坩堝３０の先端３４から基部Ｒとして排出される箇所との間でクラッドガラス原料と接触している時間の量である。接触時間が長くなるほど、またガラス原料の粘度が低くなるほど、拡散する可能性が高くなる。
【００３６】
これらのパラメータが拡散に与える影響は、坩堝２２の先端２８と坩堝３０の先端３４とをごく近接させることにより最小にすることができる。しかしながら、それらの先端が近すぎると、他の問題が生じる。例えば、流動が減少するかもしれず、プロセス速度が悪影響を受ける。先端区域が冷たすぎるおよび／または先端が互いに近すぎる場合、コアの円形が影響を受けることも分かった。
【００３７】
図２に示したように、本発明は、先端２８を、先端３４の軸方向の上方でアライメントする工程を含む。好ましくは、先端２８は、先端３４の軸方向の少なくとも約２から約１９ミリメートル上方に配置される。より好ましくは、先端２８は先端３４の約２から約１０ｍｍ上方に配置される。さらにより好ましくは、先端２８は先端３４の約２から約５ｍｍ上方に配置される。
【００３８】
先端２８を先端３４より上述した量だけ上方に配置する上で、接触時間は、コアガラス原料とクラッドガラス原料が拡散する時間の量を減少させるように最小にされ、同様に、コアガラス原料とクラッドガラス原料との間の拡散が最小にされる。接触時間は、約数秒から約１分までに及ぶであろう。接触時間は約４５秒以下であることが好ましく、接触時間は約３０秒以下であることがより好ましく、接触時間は約２０秒以下であることがもっとも好ましい。
【００３９】
好ましくは、増加する拡散に粘度が与える影響は、非等温条件下で装置１０からファイバを線引きすることにより最小にされる。好ましくは、ファイバは、少なくとも坩堝２２の先端２８から坩堝３０の先端３４まで、少なくとも約１０℃／ｍｍの温度勾配で装置１０から線引きされる。より好ましい温度勾配は、少なくとも約２５℃／ｍｍの温度変化であり、もっとも好ましくは、その変化は少なくとも約５０℃／ｍｍである。上述した温度勾配は、長手方向の温度勾配であり、半径方向の温度勾配ではないことが好ましい。好ましくは、非等温条件下でのファイバの線引きにより、前記原料が先端２８から基部Ｒに進むにつれ、長手方向の粘度勾配が生じる。
【００４０】
別の実施の形態において、温度勾配は、図２に示したように、前記原料が炉の高温区域から排出されるときに始まる。温度勾配は、原料２６の各々の素地の一部を、加熱要素２７の端部２７ａを超えて長手方向に延在するようにアライメントすることにより、先端２８にもっとも近い加熱要素２７の端部で始まっても差し支えない。図２に示したように、炉２０の高温区域は、加熱要素２７を備えた炉２０の長手部分として説明される。
【００４１】
当業者には、炉２０に備えられる加熱要素のタイプに依存して、高温区域の正確な位置は異なってもよいことが理解されよう。米国特許出願第０９／４７７５９９号明細書に記載されたように、高温区域は、加熱要素の第１と第２の薄いセクション（図示せず）の間の炉の全長に亘り配置される。高温区域は、それら薄いセクション間の炉の長手方向に沿って半径方向の熱交換および各々の薄いセクションで生成された熱により形成される。熱が主に各々の薄いセクションで生成される理由は、各々の薄いセクションでの抵抗が、厚いセクションでの抵抗よりも大きいということである。炉２０の高温区域の温度は、炉２０の長手方向の中心線軸に沿って浸漬された熱電対により測定できる。熱電対は、加熱要素２７の全長に亘る軸に沿った周囲温度を測定できる。軸Ａに沿った測定の利点の１つは、これが、炉２０の内側に配置された原料の素地に向かって伝達されるであろう熱の量の良好な指標であることである。当業者には、材料の素地中の実際の温度は、少なくとも、周囲空気およびファイバ原料の異なる熱特性の理由のために、周囲温度測定値とは異なるかもしれないことが理解されよう。炉２０の内側の温度は、加熱要素２７の間の区域中に炉２０内の入口（図示せず）を通って延在する高温計により測定してもよい。
【００４２】
線引きされた光ファイバのコアとクラッドとの間の拡散を測定する上で、約５％以下、より好ましくは、約４％以下、もっとも好ましくは、３％以下のクラッドガラスしかコア領域中に拡散していないことが好ましい。線引きされたファイバのコアの中心が、クラッドガラスを全く含まないことも好ましい。
【００４３】
ファイバの断面がマイクロプローブ分析により測定される場合（実施例２参照）、拡散はデルタ（Δ）に関して測定できる。特定の要素のデルタは、以下の式にしたがって計算される：
Δ＝（平均コア−平均クラッド）／平均クラッド
平均コアは、特定の要素に関してファイバのコア領域についてサンプリングされた毎秒の平均カウント数を意味する。平均クラッドは、ファイバのクラッド領域についてサンプリングされた毎秒の平均カウント数を意味する。上述した好ましい原料の場合、ケイ素に関する好ましいデルタは、約−０．０５０未満、より好ましくは、約−０．０６０未満、もっとも好ましくは、約−０．０６９未満である。アンチモンに関しては、好ましいデルタは、約０．０３１より大きく、より好ましくは、約０．０３６より大きく、もっとも好ましくは、約０．０４１よりも大きい。デルタは、各々の数を１００倍することによりパーセントで表してもよい。
【００４４】
本発明のある実施の形態において、先端３４が約１．０ミリメートル以下の直径を持つ出口オリフィス３６を有することが好ましい。オリフィス３６は、約０．７ミリメートル以下の直径を持つことがより好ましい。オリフィス３６は約０．６ミリメートル以下の直径を持つことがもっとも好ましい。
【００４５】
好ましくは、上述した方法は、素地２６が液体状態にある粘度（以下、液体粘度と称する）以上に素地２６を維持することにより実施される。クラッドガラス原料およびコアガラス原料の両方がそれぞれの液体粘度以上に維持されることがさらに好ましい。上述した原料に関して、必要に応じて、素地２６は、約１０，０００ポアズ未満、好ましくは、約２０ポアズから約１０，０００ポアズ未満まで、より好ましくは、約１００ポアズから約１，０００ポアズまで、もっとも好ましくは、約３００ポアズから約５００ポアズまでの粘度にある。素地２６の粘度が約１０，０００ポアズ未満である適切な温度は、約１５００℃以下、好ましくは、約１２００℃から約１４５０℃まで、より好ましくは、１２５０℃から約１３００℃までである。
【００４６】
基部Ｒに関して、基部Ｒの好ましい粘度は、少なくとも約１０，０００ポアズ、より好ましくは、約１０，０００ポアズから約１００，０００ポアズまで、もっとも好ましくは、約２０，０００ポアズから約４０，０００ポアズまでである。基部Ｒが少なくとも約１０，０００ポアズの粘度を有する温度は、約１１５０℃以下、好ましくは、約８００℃から１１５０℃まで、より好ましくは、約９００℃から約１１００℃までである。基部Ｒの温度を素地２６の温度と比較すると、基部Ｒは素地２６の温度よりも少なくとも約１００℃低いことが好ましく、より好ましくは、基部Ｒは少なくとも約２００℃低く、もっとも好ましくは、少なくとも約３００℃低い。
【００４７】
好ましくは、基部Ｒは、基部Ｒが先端３４から出るときに、約４０秒から約６０秒に亘り冷却媒体により急冷される。適切な冷却媒体は周囲の空気である。しかしながら、本発明は、上述した冷却媒体のみに限られるものではない。
【００４８】
追加の実施の形態は、線引きされたファイバのコアの直径のサイズを変化させる能力を含む。このコアの直径のサイズは、差圧を坩堝２２中の原料の素地に加えることにより変更されるであろう。差圧は、正圧または負圧であってもよい。負圧の場合には、負の差圧は真空と称してもよい。
【００４９】
坩堝２２が、ファイバのコアを形成するための原料の素地２６を含む坩堝である場合、正の差圧を適用すると、コアサイズが増加する。反対に、負の差圧すなわち真空を適用すると、コアサイズが減少する。この実施の形態は、コアガラスの原料を含む坩堝のみに差圧を加えることに限られるものではない。したがって、差圧は、ファイバの外層、例えば、クラッド層の形成に対応する１つ以上の坩堝に加えられてもよい。差圧は、一度に、多重坩堝の内の１つの坩堝のみに加えられることが好ましい。
【００５０】
この実施の形態を実施する際に、ホースの第１の端部が、坩堝２２の開口部２４に接続される。ホースの第２の端部は、坩堝２２中に収容される原料の素地に正または負の圧力を提供するための供給源に取り付けられる。ファイバ線引きプロセスが定常状態に到達し、コアの直径のサイズが決定されることが好ましい。コアの直径のサイズが所定の範囲から外れている場合には、所望の正または負の圧力が加えられる。コアの直径のサイズを調査し、所望の圧力を加えるプロセスが、コアの直径が所望の範囲内に入るまで繰り返される。ファイバのコアの直径のサイズは、サンプリングした断面から決定しても差し支えない。
【００５１】
本発明のある実施の形態において、加えられる圧力は、約１．０ポンド毎平方インチ（約７ＭＰａ）までの絶対値を持つことが好ましく、圧力の絶対値は約０．５ポンド毎平方インチ（約３．５ＭＰａ）までであることがより好ましい。前記絶対値は約０．２ポンド毎平方インチ（約１．４ＭＰａ）までであることがもっとも好ましい。
【００５２】
必要に応じて、加えられる圧力は、線引きプロセス中に実質的に一定のままであってよい。好ましくは、加えられる圧力の変動は、約±０．０１ポンド毎平方インチ（約±７０Ｐａ）の範囲内、より好ましくは、約±０．００５ポンド毎平方インチ（約±３５Ｐａ）の範囲内、もっとも好ましくは、約±０．００１ポンド毎平方インチ（約±７Ｐａ）の範囲内に維持される。
【００５３】
単一モードファイバを線引きする場合、ファイバのコアは、約７マイクロメートル以下の直径を有することが好ましい。ファイバのコアの直径は約３から約６マイクロメートルまでであることがより好ましい。ファイバのコアの直径は約４．５から約５．５マイクロメートルまでであることがもっとも好ましい。
【００５４】
ファイバのコアの直径は、ファイバの長手方向に沿って実質的に一定のままであることも好ましい。ファイバの直径の変動は、ファイバの長手方向に沿って約±０．５マイクロメートルの範囲内に維持されることがより好ましい。ファイバのコアの直径の変動は、ファイバの長手方向に沿って約±０．１マイクロメートルの範囲内に維持されることがもっとも好ましい。
【００５５】
上述した方法は、好ましくは、装置１０が連続プロセスとして作動しており、かつ一旦このプロセスが一定の熱勾配で定常状態に到達してから実施される。この方法は、ファイバのコアを約１マイクロメートル以下の精度で中心に配置するのに用いられるであろう。
【００５６】
単一モードファイバは、ここに開示した方法にしたがって線引きすることができる。単一モードファイバは、コアとクラッドとの間でステップ型屈折率を示すことが好ましい。ステップ型ファイバは、コア内での均一な屈折率およびコアとクラッドとの界面での屈折率プロファイルの急激な減少により特徴付けられる屈折率プロファイルを持つ。これらの単一モードファイバは、屈折率増加ドーパント、屈折率減少ドーパント、希土類ドーパント、またはそれらの組合せの内の少なくとも１つがドープされたファイバであって差し支えない。本発明により線引きされるファイバは、光増幅器のためのファイバ利得モジュールとして優れた用途を持つ。本発明は、オプティカル・ファイバ・ウィズ・アブゾービング・オーバークラッド・ガラス・レイヤー（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｏｖｅｒｃｌａｄ Ｇｌａｓｓ Ｌａｙｅｒ）と題する、２０００年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／１８８４９２号明細書に記載されているファイバを製造するのに実施してもよい。この明細書をここに引用する。
【００５７】
実施例
本発明は、本発明の実例であることを意図した以下の実施例によりさらに明白になるであろう。
【００５８】
実施例１  コアの中心への配置
この実施例において、多重坩堝装置１０を用いて、ファイバの中心に配置されたコアを持つファイバを線引きした。試験ファイバを線引きしたときに、装置１０は定常状態で作動しており、カレットが坩堝２２および３０に加えられた速度は、ファイバが装置１０から線引きされた速度とほぼ同じであった。この装置は、連続プロセスとして働き、坩堝２２および３０における温度プロファイルは一定に維持した。また、坩堝２２および３０内の頂部高さは実質的に一定に維持され、したがって、新たなカレットの素地２６への添加により、坩堝２２をシフトさせる横力は生じなかった。
【００５９】
一旦装置が定常状態で作動したら、コアの位置は、コアとファイバ中心の半径方向の隔たり（コア／ファイバ中心のズレとしても知られている）を測定することにより決定した。ファイバの断面試料を上述した顕微鏡により分析した。ファイバの断面のｘまたはｙ方向のいずれかに沿った軸を選択した。実施例においては、最初にｙ軸を選択した。軸には約１５０マイクロメートルの目盛りを付けた。経験により、１５０マイクロメートルが適切な目盛り量であることが判明した。坩堝２２の位置は、１５０マイクロメートルの増量だけ、選択した軸に沿ってシフトさせた。
【００６０】
一旦坩堝２２の位置をシフトしたら、前記プロセスが坩堝２２の位置におけるシフトについて定常状態に到達するのに適切な時間に亘り作動させた（一般に、２−５分）。次いで、ファイバをサンプリングし、新たなコア／ファイバ中心のズレを測定した。ズレは良くなっているかまたは悪くなっているかのいずれかである。悪くなっている場合、以前の第１の位置に坩堝を戻すように、反対方向に１５０マイクロメートルだけ同様に動かすようにする。次いで、このプロセスを繰り返して、新たなズレを測定し、一旦新たなズレが決定されたら、坩堝２２を適切な方向に再度動かす。
【００６１】
ズレが小さくなれば、そのシフトを軸に沿って同じ方向に続ける。坩堝２２が同じ間隔だけ動かされ、選択された方向における坩堝２２の動きに対するズレの応答を原則的に調査する。ズレは、計画的に実施されたら、最小を示すようになる。この最小が、選択された軸についての最適設定を示す。次いで、坩堝を選択された軸に沿って最小に固定した。一旦、一方の軸に関する最小が決定されたら、第２の軸に関して、前記プロセスを繰り返した。２つの軸に関する組合せの最小がゼロのズレ条件を示し、コアが中心に置かれた。
【００６２】
図３は、上述した各工程を実施した結果を示している。ｙ軸における点１−５の測定したズレを生じたｘおよびｙ方向の指標の動きは、１５０マイクロメートルであった。ｙ方向における点６は、点１−５を測定した後に確定したものであった。それは、点６がｙ軸の可能性のある最小であるように思えたからである。次いで、ｘ軸の動きを、ここでも１５０マイクロメートルの間隔で開始した（点ＡおよびＢ）。２つの移動は、１マイクロメートル未満の測定ズレを達成するのに必要であった。
【００６３】
図４および５は、コアアライメント工程の前（図４）および後（図５）の両方のファイバ内のコアの位置を示している。図４において、線引きされたファイバ５０のコア５２は、ファイバ５０の中心からずれている。コア５２は、図３に示したような上記各工程を実施することにより中心に置かれる。上述した各工程を実施した結果、コア５２は、図５に示したように、ファイバ５０内の中心に配置される。
【００６４】
実施例２  コアとクラッドの拡散の最小化
実施例２において、実施例１にしたがって中心に配置されたコアを持つファイバを線引きした。試験ファイバを非等温（先端２８から先端３４まで少なくとも１０℃／ｍｍの変化）条件において定常状態で線引きし、材料の素地を約１４００℃の温度に維持し、基部は約１１００℃の温度であり、先端２８は先端３４の約５から１０ｍｍ上方に配置した。接触時間は約１分未満であった。ファイバは、約１０ｍ／分以下の速度で線引きした。試験に使用したガラスの組成が表１に示されている。
【００６５】
【表１】
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対照ファイバは、１２７５℃で等温条件下で線引きした。接触時間は約１０分であった。対照ファイバのガラスの組成は、試験ファイバのものと同じであった。対照の線引き中、先端２８は先端３４より約２０から４０ｍｍ上方に配置されていた。対照ファイバは、約１５ｍ／分の速度で線引きした。対照ファイバの線引き速度は、約１２５マイクロメートルの外形を持つファイバを線引きするように調節した。対照ファイバは、試験ファイバと同じ組成を有した。
【００６６】
試験ファイバおよび対照ファイバの試料を、マイクロプローブにより調査した。使用した特定のマイクロプローブは、マサチューセッツ州、ピーボディー所在のジョール・ユーエスエー社（ＪＥＯＬ ＵＳＡ， Ｉｎｃ．）による８９００  Ｓｕｐｅｒｐｒｏｂｅであった。高エネルギー電子ビームが、このマイクロプローブから発射され、ファイバのある断面の約１から約１．５マイクロメートルのスポットサイズに集束された。高エネルギービームは、約５から約１５ｋｅＶ（キロエレクトロン−ボルト）までであることが好ましい。この高エネルギービームにさらされた試料中の各々の元素は、サンプリングされたそれぞれの元素に特徴的な特定の波長のＸ線を放射する。その波長の強度を、カウント毎秒に関して測定して、特定の元素の濃度を決定する。マイクロプローブの空間分解能はスポットサイズにより制限されることに留意すべきである。これにより、コア／クラッド界面での特定の元素の濃度を測定するマイクロプローブの能力が制限される。前記マイクロプローブは、これらのＸ線放射を使用し、検出されたＸ線に基づいて、元素の同定および濃度を決定する。
【００６７】
マイクロプローブの元で測定したファイバの試料は、直線範囲で約３０マイクロメートルに亘った。関心のある元素の濃度は、この３０マイクロメートルに亘り十分の一マイクロメートル毎に測定した。各々の試料を３つのセクションに分割した。第１のセクションは、約０マイクロメートルから約１３マイクロメートルまでに延在し、ファイバのクラッド領域からなるものであった。第２のセクションは、約１４．５マイクロメートルから約１８．５マイクロメートルまでに延在し、ファイバのコア領域からなるものであった。第３のセクションは、約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートルまでに延在し、ファイバのクラッド領域からなるものであった。
【００６８】
図６および７において、試験ファイバおよび対照ファイバの断面を、上述したマイクロプローブを用いて分析した。図示したファイバの断面の部分は、約１５マイクロメートルの長さであり、ファイバのコアを含んだ。ファイバのコアは、図６および７のｘ軸に沿って、約１３マイクロメートルから約２０マイクロメートルまでに位置した。図６には、線６０および６２が示されており、線６０は、ケイ素の存在を示しており、線６２はアンチモンの存在を示している。試験ファイバに関して、クラッド材料の公称量のみがコア中に拡散していた。これは、ファイバのコア領域に亘り減少しているケイ素の濃度により表されている（約８５０００から約８００００未満へのカウントの変化により表されている）。同様に、同じ領域において、アンチモンの濃度が増加している（約６５０００カウントから約６８０００カウントまで）。当業者には、線６０の形状が、コアとクラッドとの間のステップ型屈折率変化を示すことが認識されよう。当業者には、コアとクラッドとの界面での任意の元素の濃度を測定するマイクロプローブの能力が、マイクロプローブのサンプリングサイズにより制限されることが理解されよう。上述したマイクロプローブは、約１から約１．５マイクロメートルまでのサンプリングサイズを有する。
【００６９】
図７において、線７０はケイ素の存在を表し、線７２はアンチモンの存在を表す。ファイバのコア領域中のケイ素のカウント数は、試験ファイバと比較して、ファイバの非コア領域のケイ素のカウント数からは大きくは変動しなかった。これは、対照ファイバのコアは、試験ファイバのコアよりも多くケイ素を含有することを示している。対照ファイバのコア中の追加のケイ素は、コアおよびクラッドの拡散によるものと考えられる。同じことが、試験ファイバと比較して、対照ファイバのコア領域および非コア領域中のアンチモンのカウント数にも当てはまる。
【００７０】
また、線７０および７２は、対照ファイバのコアとクラッドとの界面が階段関数ではないことを示している。コアとクラッドとの界面での曲線７０および７２の丸まった外観は、対照ファイバがその界面での屈折率において階段関数とはならないほどしか変化を持たないことを示している。したがって、ここに開示された方法を実施して、コアとクラッドの拡散が最小であり、ステップ型屈折率プロファイルを持つファイバを製造できる。
【００７１】
試験ファイバに関するケイ素の平均クラッドは約８３８００であり、試験ファイバに関するケイ素の平均コアは約７８０００であった。試験ファイバに関するアンチモンの平均クラッドは約６５３００であり、試験ファイバに関するアンチモンの平均コアは約６８０００であった。対照ファイバに関するケイ素の平均クラッドは約８７０００であり、対照ファイバに関するケイ素の平均コアは約８３０００であった。対照ファイバに関するアンチモンの平均クラッドは約６４６００であり、対照ファイバに関するアンチモンの平均コアは約６６５００であった。
【００７２】
アンチモンおよびケイ素のデルタ値は、試験ファイバおよび対照ファイバの両方について決定した。試験ファイバは、約−０．０６９のケイ素デルタおよび約０．０４１のアンチモンデルタを示した。対照ファイバは、約−０．０４７のケイ素デルタおよび約０．０３０のアンチモンデルタを示した。
【００７３】
本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の様々な改変および変更を行えることが当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物に含まれる限り、本発明は、本発明の改変および変更を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を実施するのに使用してもよい装置の断面図
【図２】
本発明による第２の坩堝の先端から離れて配置された第１の坩堝の先端の断面図
【図３】
本発明の方法を実施することにより生じるであろうグラフの例
【図４】
ファイバのコアが所定の地点に位置する前の線引きされた光ファイバの断面図
【図５】
本発明のある実施の形態による、ファイバのコアが所定の地点に位置している、線引きされた光ファイバの断面図
【図６】
本発明により製造されたファイバの、コアも含む断面に沿ったアンチモンおよびシリカの濃度（カウント毎秒に関する）の実験結果のグラフの一部
【図７】
ファイバのコアを含む、ファイバの断面に沿った対照ファイバのアンチモンおよびシリカの濃度（カウント毎秒に関する）の実験結果のグラフの一部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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