(57)【要約】【課題】複数の構成成分を含むガラス体、具体的には希土類（ＲＥ）ドープ光ファイバを製作するための装置および方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つの構成成分が低蒸気圧（ＬＶＰ）先駆物質を有するドーパント（例えば、希土類元素）である、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法は、（ａ）前記ＬＶＰ先駆物質からエアロゾルを発生させる工程と、（ｂ）別の構成成分から蒸気を個別に発生させる工程と、（ｃ）基板を含む堆積システムにエアロゾルおよび蒸気を対流させる工程と、（ｄ）前記基板の１表面上に少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含む。ある実施形態では、本方法は、特定の粒度範囲外のエアロゾル粒子を除去するようにエアロゾルをろ過することも含む。また、希土類ドーパントのエアロゾルを発生させるために特に有用な独特のエアロゾル発生器も説明する。Ｙｂドープ光ファイバの製作を対象とする特定の実施形態も説明する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、
（ａ）前記第１ＬＶＰ先駆物質の第１粒子を含む第１エアロゾルを発生させる工程を含み、前記第１粒子の各々が前記第１ドーパントの前記第１ＬＶＰ先駆物質のみを含んでおり、さらに、
（ｂ）他の前記構成成分の蒸気を個別に発生させる工程を含み、前記発生させる工程（ａ）および（ｂ）は、前記ガラス体を形成するために使用される堆積システムから離れた個所において行われており、さらに、
（ｃ）前記離れた個所からの工程（ａ）の前記エアロゾルと工程（ｂ）の前記蒸気とを基板を含む前記堆積システムへ対流させる工程と、
（ｄ）前記基板の表面上に、工程（ｃ）において対流した前記エアロゾルと蒸気とに含まれるドーパントを含む少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含む方法。
【請求項２】
特定の粒度範囲外のエアロゾル粒子を除去して、同じ粒度範囲内のエアロゾル粒子を送るように、前記第１エアロゾルをろ過する工程をさらに含み、前記ろ過する工程は、酸化エアロゾル発生工程（ａ）において使用される発生器または対流工程（ｃ）において使用される管を全く含まない少なくとも１つの構成部分によって実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ろ過工程が、約０．０１〜１０μｍの範囲外の粒度を有する粒子を除去し、同範囲内の粒子を送ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記発生工程（ａ）が、前記ＬＶＰ先駆物質を室温より高い第１温度で加熱することを含み、前記対流工程（ｃ）は、前記第１温度より低い温度に維持された管を通じて前記エアロゾルを対流させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発生工程（ａ）が、
（ａ１）前記ＬＶＰ先駆物質を容器の第１室に提供する工程と、
（ａ２）前記ＬＶＰ先駆物質を加熱してその蒸気を提供する工程と、
（ａ３）前記第１室の中にキャリア・ガスを流して、これによって前記容器の中の第２室において前記先駆物質を含むガス混合物を発生させる工程と、
（ａ４）冷却キャリア・ガスを前記第２室の中に流し、これによって前記蒸気を凝縮して前記先駆物質のエアロゾルを形成する工程と、
（ａ５）前記容器から前記エアロゾルを抽出する工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キャリア・ガスが前記先駆物質によって飽和されていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス体が平面導波路として製作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】
前記導波路がシリカ光ファイバとして製作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】
前記堆積システムはＭＣＶＤシステムを含み、そして前記基板は基板チューブを含んでおり、前記ＭＣＶＤシステムは、前記基板チューブに軸方向に結合された供給原料チューブと、前記供給原料チューブの中に置かれた同心の内部チューブとを含み、前記対流工程（ｃ）は、前記エアロゾルを前記内部チューブと前記供給原料チューブの１つの中に対流させ、前記エアロゾルが前記基板チューブに入る前に前記エアロゾルを加熱して蒸気状態にすることを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
別の構成成分が第２ＬＶＰ先駆物質を有する第２ドーパントであり、前記第２ＬＶＰ先駆物質の第２粒子を含む第２エアロゾルを個別に発生させる工程をさらに含み、前記第２粒子の各々は前記第２ドーパントの前記第２ＬＶＰ先駆物質のみを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１エアロゾルおよび前記第２エアロゾルを互いに並列流体流連絡状態に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
工程（ａ）の前記エアロゾルを、前記堆積システムに対流させる前に互いに混合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ａ）の前記エアロゾルを、前記堆積システムに対流させる前に工程（ｂ）の前記蒸気と混合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つのドープ層を含むプリフォームを形成する工程と、前記プリフォームから光ファイバを線引きする工程とをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１ＬＶＰ粒子およびキャリア・ガスが有機化合物を全く含んでいないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１ＬＶＰ先駆物質が塩化物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１粒子がＨｅのキャリア・ガスの中に浮遊していることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラス体がＹｂドープ光ファイバであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ファイバがＹｂドープ領域を含み、前記ファイバは、光放射が少なくとも前記Ｙｂドープ領域に沿って伝播するときにより少ない光黒化現象を示すことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１ドーパントが、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏ、およびＬａからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記堆積システムは、送出された先駆物質を酸化および気化し、そして前記ＬＶＰ先駆物質の大部分は酸化の前に前記堆積システムにおいて気化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記エアロゾル粒子の大部分が前記堆積システムに送出される前に酸化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記対流工程（ｃ）を実施する前に、前記発生工程（ａ）および（ｂ）が平衡状態に達することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
工程（ａ）において発生する第１粒子の粒度および／または数をモニタリングする工程と、前記モニタリング工程に応じて工程（ａ）の動作パラメータを制御する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ガラス体がガラス・スートとして製作されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１希土類ドーパントである、複数の構成成分を含むシリカ光ファイバ製作するＭＣＶＤ法であって、
（ａ）前記第１ＬＶＰ先駆物質の第１粒子を含む第１エアロゾルを発生させる工程を含み、前記第１粒子が前記第１ドーパントの前記第１ＬＶＰ先駆物質のみを含んでおり、前記発生工程（ａ）が、（ａ１）前記第１ＬＶＰ先駆物質を容器の第１室に供給する工程と、（ａ２）前記第１ＬＶＰ先駆物質を室温より高い温度に加熱して、この蒸気を提供する工程と、（ａ３）キャリア・ガスを前記第１室に流して、これによって前記容器の第２室の中で前記第１先駆物質を含むキャリア・ガスの蒸気を発生させる工程と、（ａ４）冷却キャリア・ガスを前記第２室に流し、これによって前記蒸気を凝縮して前記第１ＬＶＰ先駆物質の前記第１エアロゾルを形成する工程と、（ａ５）前記容器から前記第１エアロゾルを抽出する工程とを含み、前記方法はさらに、
（ｂ）シリカ先駆物質の蒸気を個別に発生させる工程を含み、前記発生工程（ａ）および（ｂ）は前記光ファイバを形成するために使用される堆積システムから離れた個所において行われており、前記方法はさらに、
（ｃ）前記離れた個所からの前記第１エアロゾルおよび前記シリカ蒸気をＭＣＶＤシステムへ管を通じて対流させる工程を含み、前記ＭＣＶＤシステムは基板チューブを含み、前記管は室温または室温よりわずかに高い温度に維持されており、さらに、
（ｄ）前記基板チューブの内壁の上に、前記工程（ｃ）によって対流した前記粒子および蒸気からドープ・シリカ層を形成する工程と、
（ｅ）前記基板チューブをつぶしてファイバ・プリフォームを形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
工程（ｂ）の後に、所定の範囲外の粒度を有するエアロゾル粒子を除去し、かつ同範囲内にある粒度のエアロゾル粒子を送るように、前記第１エアロゾルをろ過する工程を含み、前記ろ過工程が、前記エアロゾル発生工程（ａ）において使用される発生器または対流工程（ｃ）において使用される管を全く含まない少なくとも１つの構成部分によって実施されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＭＣＶＤシステムが、前記基板チューブに軸方向に結合された供給原料チューブおよび前記供給原料チューブの中に置かれた同心の内部チューブを含み、前記対流工程（ｄ）が、前記第１エアロゾルを前記内部チューブの中に対流させて、前記第１エアロゾルを基板チューブに入る前に加熱して蒸気状態にすることを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１ＬＶＰ先駆物質が塩化物であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１粒子がＨｅのキャリア・ガスの中に浮遊していることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ファイバがＹｂドープ光ファイバであることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記ファイバがＹｂドープ領域を含み、そして、光放射が前記Ｙｂドープ領域に沿って伝播するときに、前記ファイバがより少ない光黒化現象を示すことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１ＬＶＰ粒子およびキャリア・ガスが有機化合物を全く含んでいないことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、
（ａ）前記第１ＬＶＰ先駆物質を含む第１粒子を包含する第１エアロゾルを発生させる工程を含み、前記発生工程（ａ）は、（ａ１）前記ＬＶＰ先駆物質の蒸気を提供する工程と、（ａ２）前記ＬＶＰ蒸気を過飽和させてエアロゾルを形成する工程とを含む発生工程とを含み、さらに、
（ｂ）他の前記構成成分の蒸気を個別に発生させる工程と、
（ｃ）工程（ａ）の前記エアロゾルおよび工程（ｂ）の前記蒸気を、基板を含む堆積システムへ対流で送る工程と、
（ｄ）前記基板の表面上に、工程（ｃ）において対流で送られた前記エアロゾルと蒸気とに含まれるドーパントを含む少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
工程（ａ２）は、前記ＬＶＰ蒸気を通して一次キャリア・ガスを流して前記ＬＶＰ蒸気を飛沫同伴させる工程と、前記飛沫同伴した蒸気を凝縮して前記エアロゾルを形成する工程とを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記凝縮工程は、前記飛沫同伴した蒸気を通して冷却二次キャリア・ガスを流すことを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
工程（ａ１）は、前記ＬＶＰ先駆物質の副先駆物質を通じて反応性ガスを流して、前記ＬＶＰ先駆物質蒸気を発生する化学反応を起させることを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記副先駆物質は金属体を含み、前記金属は前記第１ドーパントを含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
工程（ａ２）は前記ＬＶＰ蒸気を急速冷却することを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
工程（ａ２）は、前記一次キャリア・ガスおよびＬＶＰ蒸気を断熱膨張させて前記ＬＶＰ蒸気を凝縮させることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１ＬＶＰ粒子およびキャリア・ガスが有機化合物を全く含んでいないことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
工程（ａ２）において、前記第１ＬＶＰ先駆物質がシード・エアロゾルの上に凝縮することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
前記シード・エアロゾルがＬＶＰ物質を含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記シード・エアロゾルがＲＥ先駆物質エアロゾルおよびアルミナ・エアロゾルからなる群から選択されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記シード・エアロゾルが酸化ＨＶＰ化合物のエアロゾルを含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ＨＶＰ化合物がドーパントおよびホスト材料からなる群から選択されることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記シード・エアロゾルが、２つまたはそれ以上のＨＶＰ化合物を含む均質の多成分酸化物を含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
発生工程（ａ）および（ｂ）が、前記ガラス体を形成するために使用される堆積システムから離れた個所で起り、前記対流工程（ｃ）が、工程（ａ）の前記エアロゾルおよび工程（ｂ）の前記蒸気を前記の離れた個所から前記堆積システムへ搬送することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４９】
所定の粒度範囲外のエアロゾル粒子を除去し、かつ同範囲内にあるエアロゾル粒子を送るように、前記第１エアロゾルをろ過する工程をさらに含み、前記ろ過工程が、前記エアロゾル発生工程（ａ）において使用される発生器または対流工程（ｃ）において使用される管を全く含まない少なくとも１つの構成部分によって実施されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項５０】
前記ろ過工程が、約０．０１〜１０μｍの範囲外にある粒度を有する粒子を除去し、同範囲内にある粒子を送ることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
工程（ａ）において発生する第１粒子の粒度および／または数をモニタリングする工程と、前記モニタリング工程に応じて工程（ａ）の動作パラメータを制御する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項５２】
互いに流体流連絡の関係にある第１室と第２室を有する容器を含み、前記第１室はＬＶＰ物質を含むために構成されており、さらに、
前記物質を加熱するために構成された加熱器と、
前記第１室の中に一次ガスを流すために構成された第１入力ポートとを含み、前記第１入力ポートが、前記第２室の中で、前記物質の少なくとも１つの要素を含む蒸気合成物を発生させ、さらに、
前記第２室の中に冷却キャリア・ガスを流すように構成された第２入力ポートを含み、前記第２入力ポートが前記蒸気を凝縮させてこれからエアロゾルを形成し、そして、
前記容器から前記エアロゾルを抽出するように構成された出力ポートを含むエアロゾル発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス体（例えば、光ファイバ、平面導波路、ガラス・スート）に関し、具体的には、希土類（ＲＥ）ドープ光ファイバを製作するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００５年１２月１６日に出願した「Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｐｒｅｆｏｒｍ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」と題する同時係属中の米国仮出願第６０／７５０９６６号の優先権を主張するものである。
【０００３】
光ファイバを製作するための標準的なＭＣＶＤ技法では、プリフォームは、比較的高い蒸気圧（ＨＶＰ）の先駆物質ガス（例えばＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、およびＰＯＣｌ３）および酸素を上から回転するシリカ基板チューブに流すことによって作られる。外部の水素−酸素トーチがゆっくりチューブの長さを横切り、チューブの小さな部分を局部的に加熱する。トーチよりもはるかに速く移動するガス流は、トーチで加熱された部分に近づくと加熱されて十分に熱くなり、こうして先駆物質は酸素と反応して、酸化物エアロゾル粒子を形成する。これらの粒子は互いに衝突して合体することによって粒度（粒径）が大きくなる。ガス流がトーチで加熱された部分を離れると、ガスはチューブ壁に対して熱い状態のままである。チューブとガス流との間のこの温度勾配が、エアロゾル粒子をチューブ壁に向けて動かし、チューブ壁の上に堆積させ、スートの層を形成する。トーチがこのスート層を通り過ぎると、スートは固体ガラス層の中に焼結する。このプロセスを繰り返してチューブの内壁の上に複数のガラス層を堆積させる。例えば、数百の層を堆積させて従来のシリカ・ファイバのコアを製作することもできるが、一般的にはもっと少ない層（例えば３〜１５層）を堆積させてＲＥドープ・ファイバのコアを製作する。層の堆積が完成した後、チューブを加熱してつぶし、プリフォームとして知られている固体のロッドを形成する。光ファイバは標準的な技法を用いてプリフォームから線引きされる。
【０００４】
適切なＨＶＰ先駆物質は存在しないので、この標準的なＭＣＶＤ法を使用してすべての所望のドーパントを送出することはできない。適切な先駆物質は比較的高い蒸気圧（室温で約１ｔｏｒｒ以上）を有することが必要で、堆積したガラスの特性に悪い影響を及ぼすことになるいずれの化学物質（例えば水素、水）も含んではならない。ＲＥ元素（特にエルビウム（Ｅｒ）およびイッテルビウム（Ｙｂ））などのいくつかの好ましいドーパントは低い蒸気圧（ＬＶＰ）先駆物質を有し、標準的ＭＣＶＤなどの従来の蒸気相手法を用いて送出することはできない。
【０００５】
この問題を克服する試みとして、ＬＶＰ  ＲＥ先駆物質を使用するための従来の技術においていくつかの製作方法が開発されたが、これらはすべて重要な限界を有している。以下に、最も重要な限界が付きまとう最も通常の方法を簡単に説明する。
【０００６】
溶液ドーピング（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄｏｐｉｎｇ）法
標準的なドーパントを使用して基板チューブの内壁にスート層を堆積させるが、スート層は焼結されない。スート層はＬＶＰ  ＲＥ先駆物質を含む液体溶液によって浸される。溶液をチューブの外に排出させると、スート層は、スートの細孔の中にある一定量の溶液を保持するスポンジのように作用する。ＬＶＰ先駆物質を含むスート層を乾燥させ、ＬＶＰ先駆物質を酸化させ、スート層を焼結させる。溶液ドーピングには次の限界がある。すなわち（ｉ）プリフォームからプリフォームへのＬＶＰドーパント濃度の再現の精度が低い。（ｉｉ）スート層によって保持された液体の量が、制御が非常に困難なその孔隙率に依存する。（ｉｉｉ）プロセスが非常に長い時間を要し、通常、標準的なＭＣＶＤガラス層における約１０分間に対して、堆積ガラス層当り１〜２時間を要する。
【０００７】
キレート（Ｃｈｅｌａｔｅ）法
プリフォームは、ＲＥ元素のキレート先駆物質を使用して製作されている。キレートは、比較的高い蒸気圧を有する大きな有機金属化合物である。キレート法には次の限界がある。すなわちキレートは水素などの好ましくない元素を含み、現在までのところ、高品質の光ファイバに必要な純度を有するガラスを製造していない。
【０００８】
蒸気送出（Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）法
所望のＬＶＰ  ＲＥ先駆物質を入れたアンプルをＭＣＶＤ基板チューブの内部に置く。アンプルを（火炎または炉などの）外部熱源によって、必要な蒸気圧を得るために十分に高い温度にまで加熱する。参照により本明細書に組み込まれている、１９８７年５月１９日にＪ．Ｂ．ＭａｃＣｈｅｓｎｅｙ他に譲渡された米国特許第４、６６６、２４７号明細書を参照されたい。このアンプル手法には次の限界がある。すなわち（ｉ）先駆物質蒸気圧（およびしたがって送出される量）は温度に非常に影響され、この温度は、外部熱源がいくつかの同心ガラス・チューブの中に置かれたＲＥ源材料を加熱するので、制御が困難である。（ｉｉ）流れるガス流がチューブを冷却して実際の熱源温度を不確実にする。（ｉｉｉ）先駆物質とキャリア・ガスとの間に小さな表面積が存在するのみで、したがって先駆物質がキャリア・ガスの中で飽和状態にはなりそうもない。このことは、表面が例えばＲＥ酸化物層によってサイズを変えるかまたは被覆される場合に、送出される先駆物質の量の変化をもたらし、（ｉｖ）先駆物質がアンプルを離れると、先駆物質の一部またはすべてが周囲の酸素と反応して金属酸化物エアロゾル粒子を形成する。これらのエアロゾル粒子の粒度は制御されない。大きな粒子が形成された場合には、現在の知識では、これらの粒子はＲＥドープ・プリフォームおよびファイバのために有害になり得るクラスタを形成することが示唆される。
【０００９】
液体エアロゾル送出法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）
有機溶媒における所望のドーパントすべてのための有機金属先駆物質を含む溶液が、噴霧され液体エアロゾル（液滴）となり、基板チューブの中に送出される。液体エアロゾルがホット・ゾーンに近づくと、溶媒は気化して、結果として得られる固体エアロゾル粒子は酸化して、スートの層として基板チューブの上に堆積する。スートの層を焼結しないことに注意が払われる。スート層はいくつかの処理（浄化）工程を経て、水素（Ｈ）や炭素（Ｃ）などの望ましくない元素を除去する。最後に、スート層が焼結される。例えば、Ｔ．Ｆ．Ｍｏｒｓｅ他による２つの論文、「Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｓ」の第１２９巻、第９３頁乃至１００頁（１９９１年）、および「Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃｉ．」の第２２巻第５号、第６５７頁乃至６６６頁（１９９１年）を参照されたい。これらの両論文は参照により本明細書に組み込まれている。Ｍｏｒｓｅ他の「Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｓ」（同上）の第９６頁、第２欄によれば、「溶液は、ガラスの中における結晶の包含を最小限にする微視的均質性を確証するために、エアロゾル粒子の『各々』中にガラス構造の『すべて』の成分を含まなければならない。」としている。語句「すべての成分」とは、例えば、Ｇｅおよび／またはＰなどの標準ＨＶＰドーパントの先駆物質、ならびにＮｄおよび／またはＥｒなどの選択されたＬＶＰ  ＲＥ元素を含む。この液体エアロゾル手法には次の限界がある。すなわち（ｉ）溶液は可燃性であり、爆発を誘導する可能性がある。（ｉｉ）異なるガラス組成物を所望するたびに新しい溶液を作ることが必要である。（ｉｉｉ）このプロセスは時間を要する。および（ｉｖ）プロセスでは、反応生成物がＨ２ＯやＨ２などの汚染物および所望のガラス酸化物を含むかぎり、損失が非常に低いガラスを生成することは期待されない。
【特許文献１】米国仮出願第６０／７５０９６６号
【特許文献２】米国特許第４６６６２４７号
【非特許文献１】Ｔ．Ｆ．Ｍｏｒｓｅ他、Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｓ、第１２９巻（１９９１）、９３〜１００頁
【非特許文献２】Ｔ．Ｆ．Ｍｏｒｓｅ他、Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃｉ．、第２２巻、第５号（１９９１）、６５７〜６６６頁
【非特許文献３】Ｄ．Ｙ．Ｈ．Ｐｕｉ他、Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈ．誌、第７巻、３０１〜３１５頁（１９８７年）
【非特許文献４】Ｓ．Ｋ．Ｆｒｉｅｄｌａｎｄｅｒ、「Ｓｍｏｋｅ  Ｄｕｓｔ  ａｎｄ  Ｈａｚｅ」（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、ＮＹ、（１９７７年））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、上記の液体エアロゾル送出システムの欠点の１つまたは複数を伴わない、ＲＥ先駆物質などのＬＶＰ先駆物質を取り扱うことができるエアロゾル送出システムを有することが望ましい。
【００１１】
その上、ＭＣＶＤシステムのみならず、他の光ファイバ製作システム（例えばＯＶＤおよびＶＡＤ）にも適用可能である、このような送出システムを有することが望ましい。
【００１２】
最後に、一般に光ファイバおよび平面導波路のみならずガラス・スートも含むガラス体の製作に適用可能である、このような送出システムを有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、特許請求の対象は、複数の構成成分を含むガラス体（例えば、光ファイバ、平面導波路、またはガラス・スート）を製作する方法であって、前記構成成分の少なくとも１つは第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパント（例えばＲＥ元素）である方法である。この方法は、（ａ）ＬＶＰ先駆物質から第１単一成分エアロゾル（ＳＣＡ）を発生させる工程であって、すなわち各第１エアロゾル粒子が第１ドーパントのＬＶＰ先駆物質のみを含む工程と、（ｂ）他の構成成分の蒸気を個別に発生させる工程であって、両発生工程（ａ）および（ｂ）はガラス体を形成するために使用される堆積システムから離れた個所において行われる工程と、（ｃ）離れた個所からの工程（ａ）のエアロゾルと工程（ｂ）の蒸気とを導管系統を通じて基板を含む堆積システムへ対流で送る工程と、（ｄ）基板の表面上に少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含む。
【００１４】
ガラス体が第２ＬＶＰ先駆物質を有する第２ドーパントを含むある実施形態では、本方法は、第２ＬＶＰ先駆物質から第２ＳＣＡを個別に発生させる追加の工程を含み、すなわち、各第２エアロゾル粒子もまた第２ドーパントのＬＶＰ先駆物質のみを含む。２つのエアロゾルを、堆積システムに対流させながら互いに離して維持してもよい。代替案として、これらを互いにおよび／またはその他の構成成分の蒸気と混合してもよく、次にこの混合物を堆積システムに対流させてもよい。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、特許請求の対象は、少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、（ａ）第１ＬＶＰ先駆物質を含む第１粒子を含む第１エアロゾルを発生させる工程であって、（ａ１）ＬＶＰ先駆物質の蒸気を提供する工程と（ａ２）ＬＶＰ蒸気を過飽和させてエアロゾルを形成する工程とを含む発生工程と、（ｂ）その他の構成成分の蒸気を個別に発生させる工程と、（ｃ）工程（ａ）のエアロゾルおよび工程（ｂ）の蒸気を、基板を含む堆積システムに対流させる工程と、（ｄ）エアロゾルの中に含まれるドーパントと工程（ｃ）で対流した蒸気とを含む少なくとも１つのドープ層を基板の表面上に形成する工程とを含む方法である。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、エアロゾル発生器は、互いに流体流連絡状態で結合された第１室および第２室を有する容器を含む。ある実施形態では、第１室は気泡室であり、第２室は凝縮室である。加熱器が第１室を取り囲み、これを本質的に一定の温度に保つ。第１入力ポートは、一次キャリア・ガスが気泡室の中に給送されることを可能にし、第２入力ポートは、冷却ガスすなわち二次キャリア・ガスが凝縮室の中に給送されることを可能にする。凝縮室には出力ポートが結合されている。動作中は、先駆物質（通常は室温において固体）は気泡室の中に置かれ、気泡室は、先駆物質を液化させて先駆物質の所望の蒸気圧を得るために十分な比較的高い温度に加熱されている。一次キャリア・ガスは、先駆物質の蒸気を先駆物質の液体から凝縮室の中へ対流させる。（先駆物質の蒸気は一次キャリア・ガスを完全に飽和させることが好ましい。）先駆物質の蒸気をこのように高い温度では送出することができないので（すなわち、先駆物質の蒸気は、蒸気を堆積システムに送出するために使用される標準的な管の壁の上で凝縮するので）、この蒸気は、第２入力ポートの中に給送される冷却ガス、すなわち二次キャリア・ガスによって急速に冷却される。この結果、先駆物質のエアロゾルが凝縮室の中に形成され、出口ポートを介して取り出される。エアロゾルを、重大な凝集または堆積を起すことなく標準的な管を通じて室温または室温より僅かに高い温度で送出することができ、これは、エアロゾルが標準的な蒸気種と共に標準的な堆積システムの中に対流することを可能にする。
【００１７】
別の実施形態では、第１室は反応室である。この場合、副先駆物質を第１室の中に置き、一次ガスは、副先駆物質と反応して先駆物質化合物を蒸気の形で発生させるガスである。この蒸気は凝縮室の中に対流し、冷却二次キャリア・ガスは凝縮室の中に流れ、エアロゾルが上記の方式で形成される。
【００１８】
本送出システムを、ＭＣＶＤ、ＯＶＤ、およびＶＡＤなどのさまざまなガラス堆積システムと共に使用してもよい。
【００１９】
本発明は、そのさまざまな特徴と利点と共に、添付の図面を参照して行う下記の詳細な説明から容易に理解することができよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
送出システム
本発明は、基板の上にガラス体を製作するために適用可能である。ガラス体は、加熱された基板の表面上に堆積してから焼結されてガラス層を形成するガラス・スート層の形を取ってもよい。このようなガラス層を使用して、例えば光ファイバを形成することもできる。代替案として、本発明によって形成されたガラス体は、加熱された基板の上に意図的に堆積して焼結されないガラス・スートの形を取ることもでき、すなわち、ガラス・スートはむしろ適当な収集器（collector）に流される（例えば、スートは、加熱されない基板として使用される真空バッグの表面に収集される）。このようなスートを収集器から容易に除去して、次に例えば光ファイバを作るためのゾル−ゲル・プロセスにおいて使用してもよい。いずれにしても、ガラス体はＬＶＰ先駆物質を有する少なくとも１つのドーパントを含む。このようなドーパントは、ＲＥ元素（例えばＥｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏ、およびＬａ、またはこれらの組合せ）ならびにアルミニウム（Ａｌ）およびアルカリ土類金属（例えばＢｅ、Ｍｇ、およびＣａ）を含む。
【００２１】
例証的に、本発明は、ＭＣＶＤによる光ファイバの製作に適用可能であり、これは、加熱された基板チューブの内部表面の上にスート・ガラス層を堆積させること、層を焼結すること、チューブをつぶしてプリフォームを形成すること、およびプリフォームから光ファイバを線引きすることを必然的に伴う。これはまた、ＶＡＤおよびＯＶＤによって製作される光ファイバの製作にも適用可能であり、これは、回転シリンダの外側または端部表面の上にスート・ガラス層を堆積させること、スート層を焼結すること、およびプリフォームから光ファイバを線引きすることを必然的に伴う。一方、本発明は平面光導波路の製作にも適用可能であり、これは平面基板の主表面の上にガラス層を堆積させることを必然的に伴う。しかし簡単にするため、および例示のみの目的で、以下の説明を、加熱される基板チューブを使用する光ファイバの製作に集中させる。
【００２２】
本発明のさまざまな態様は、ＬＶＰ先駆物質の少なくとも１つのエアロゾルを発生させ、堆積システム送出することを含む。用語「エアロゾル」とは、中で固体または液体ＬＶＰ先駆物質粒子がキャリア・ガスの中に浮遊している粒子およびガスの組合せを意味する。各粒子はＬＶＰ先駆物質の複数（通常、数千）の分子を含有する。一般に、エアロゾルは単一成分エアロゾル（ＳＣＡ）であっても、または複数成分エアロゾル（ＭＣＡ）であってもよい。ＳＣＡでは、各粒子は単一ＬＶＰ先駆物質のみの分子を含む。２種類またはそれ以上のエアロゾルが混合されても、粒子はそれらの個別の主体性を維持し、すなわち各粒子は単一先駆物質のみの分子を含む。一方、ＭＣＡにおいては、各粒子は、ドーパントもしくはホスト材料の先駆物質および／またはドーパントもしくはホスト材料の酸化物を含む、少なくとも２つの化合物を包含する。
【００２３】
単一成分エアロゾル
本発明のある態様によれば、図１に示すように、光ファイバを製作するための装置１０は、複数の先駆物質源１２を含み、この先駆物質源１２は光ファイバのさまざまな構成成分（例えば、シリカなどのホスト材料、上で確認されたＬＶＰドーパント、およびＧｅやＰなどの標準ＨＶＰドーパント）の先駆物質を発生させる。この供給源１２は、ＬＶＰ先駆物質（例えばＲＥ塩化物）のＳＣＡを提供する少なくとも１つのエアロゾル発生器１２ａを含む。（省略記号１２ａ’で指示された個別のエアロゾル発生器を、別のＬＶＰ先駆物質のＳＣＡを発生させるために使用することもできよう。）その上、供給源１２は少なくとも１つの従来の蒸気発生器（または気泡管）１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含み、この蒸気発生器は他のファイバ構成成分、通常はＨＶＰ先駆物質を有する構成成分（例えば、Ｓｉ、ＧＥ、およびＰＯの塩化物）の蒸気を提供する。
【００２４】
供給源１２はガラス層堆積システム１６から離れて位置している。例証的には、これらの供給源１２は、互いに並列に流体流連絡状態で結合されているが、堆積システム１６とは直列に流体流連絡状態で結合されている。システム１６が、例えばＭＣＶＤシステム、ＯＶＤシステム、ＶＡＤシステム、または本先駆物質送出システムと両立できるその他の堆積システムのいずれかであってもよいことは、当業者には理解されよう。例証の目的のみのため、以下の説明では、堆積システム１６は標準的なＭＣＶＤシステムであると想定する。
【００２５】
したがって、ＭＣＶＤシステム１６は一般的に、互いに縦一列に並ぶ供給原料チューブ１６．１と、基板チューブ１６．２と、排出チューブ１６．３とを含む。供給源路油チューブ、基板チューブ、および排出チューブは、これらの共通縦軸の周りに回転し（矢印１６．４）、熱源（すなわち、トーチ）１６．５はこの軸に沿って並進し（矢印１６．６）、基板チューブを加熱する。蒸気およびエアロゾル先駆物質は、標準的な回転ユニオン（図示せず）を介して供給原料チューブ１６．１に入る。このユニオンによって、送出管１８は定置したままで供給原料チューブはＭＣＶＤ旋盤の上で可能となる。蒸気先駆物質と同じポートを使用して、エアロゾル先駆物質をシステム１６の中に送出することができるか、または個別のポートを介して送出することができる。エアロゾル先駆物質をその専用のポートを使用して送出するのが便利であることがわかった。さらに、チューブの必要な曲がりの量が最小になるように、供給原料チューブと同軸上にあるポートを通じて蒸気先駆物質を送出することが好ましい。この設計によって、図３の実施形態におけるチューブ１６．７によって図示されるように、同心チューブを供給原料チューブ１６．１の内部に容易に位置付けることもできる。
【００２６】
「送出」という語は、先駆物質と付属のガスを発生させて、発生器１２から導管系統（例えば管１８）を通じて堆積システム１６へ搬送するプロセスを意味する。
【００２７】
ＭＣＶＤ供給原料チューブ１６．１に送出された後、エアロゾルおよび蒸気先駆物質は基盤チューブ１６．２のホット・ゾーンにおいて酸化され、酸化物は、基板チューブ１６．２の内部の上に堆積するスートを形成し、堆積したスートは焼結され、基盤チューブはつぶされてプリフォームとなり、プリフォームは線引きされて光ファイバとなる。
【００２８】
複数の供給源１２は、形成しようとする光ファイバの構成成分の各々について１つ含まれる。例えば、ＲＥ、Ｇｅ、およびＰによってドープされるシリカ光ファイバを製作するためには、エアロゾル発生器１２ａはＲＥ先駆物質（例えば、ＥｒＣｌ３またはＹｂＣｌ３などのＲＥ塩化物）のＳＣＡを提供し、蒸気発生器１２ｂはシリカ先駆物質（例えばＳｉＣｌ４）の蒸気を提供し、蒸気発生器１２ｃはＧｅ先駆物質（例えばＧｅＣｌ４）の蒸気を提供し、蒸気発生器１２ｄはＰ先駆物質（例えばＰＯＣｌ３）の蒸気を提供する。
【００２９】
一般に、供給源１２のために使用されるキャリア・ガスは、不活性である（例えばＨｅ、Ａｒ）、または高品質ガラスを製造するために有利である（例えばＯ２）、またはファイバに悪影響を及ぼさないその他の加工処理の理由で有用である（例えばＮ２、Ｃｌ２）ことが必要である。エアロゾル発生器１２ａでは、Ｈｅが一般的に使用される。そのわけは、これは焼結中に気泡の形成を最小限に抑える助けになるからである。一方、発生器（気泡管）１２ｂ、１２ｃ、１２ｄでは一般的にＯ２が使用される。（気泡管は比較的低い温度（例えば＜１００℃）に維持されるので、金属塩化物先駆物質は気泡管の中では酸化しない。）
【００３０】
図示されていないが、（ｉ）送出システムに直接、すなわちエアロゾル発生器１２ａも気泡管１２ｂ、１２ｃ、または１２ｄも通らずに結合してもよい追加キャリア・ガス（例えばＨｅ、Ｏ２）源、および／または（ｉｉ）室温では蒸気であり（例えばＳｉＦ４）であり、したがって必要な蒸気圧を発生させるために気泡管を必要としない追加ドーパント・ガス源、は当業者にはよく知られている。
【００３１】
エアロゾル発生器１２ａ、１２ａ’によって、ＬＶＰドーパント（例えばＲＥドーパント）を低温でＭＣＶＤシステムに標準的な堆積速度を維持するために十分な高い濃度で送出することが可能になることは重要である。
【００３２】
各供給源１２は、所望の蒸気圧で先駆物質ガスを発生させるために、室温よりかなり高い温度に先駆物質を加熱する。例えば、シリカおよび通常のドーパント（例えば、ＧｅやＰなどの屈折率上昇ドーパント）については、先駆物質は一般的に３０〜５０℃（例えば３８℃）に加熱される。さらにまた、ＬＶＰ先駆物質から導出されたドーパント（例えば、ＥｒやＹｂなどのＲＥドーパント）については、状況ははるかに厳しく、これらは一般的に８００〜１１００℃に加熱される（例えば、先駆物質ＥｒＣｌ３については９００℃、ＹｂＣｌ３については９５０℃）。しかし、発生器をＭＣＶＤシステム１６に結合する管１８は一般的に発生器１２ａにおけるＬＶＰドーパント源よりもはるかに低い温度に維持されるので（例えば、周知であるが図示されていない加熱器によって５０〜１００℃）、このような熱ガスをかなり低い温度の管を介してＭＣＶＤシステムに送出することはできない。そのわけは、熱いＬＶＰ先駆物質ガスが管の内壁の上に凝縮して堆積するからである。この問題に対する本発明の解決策は、室温または室温より僅かに高い温度に維持された管１８を介してＭＣＶＤシステム１６に送出することができるエアロゾルとして、ＬＶＰファイバ構成成分を発生させることである。いずれにしても、図１に示すようにエアロゾルをＨＶＰ蒸気と混合する場合には、管１８を最も熱い気泡管１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの温度（例えば３８℃）より高い温度（例えば７０℃）に維持しなければならない。一方、エアロゾルを最初にＨＶＰ蒸気と混合することなく、堆積システム１６に直接送出する場合には、エアロゾル発生器（例えば、１２ａ）の出力側に連結された管のすべてを室温の状態に置いてもよい。
【００３３】
本発明は下記の動作理論に依存するものではないが、下記の現象が起ると思われる。ＲＥ塩化物エアロゾルが、酸素も供給されるＭＣＶＤシステムのホット・ゾーンに入ると、エアロゾルの大部分は気化してＲＥ塩化物蒸気になる。次に、この気化したＲＥ塩化物（ガス）分子は酸化してＲＥ酸化物分子を形成し、このＲＥ酸化物分子は他の酸化物分子（例えばＳｉＯ２分子）と衝突し、基板チューブの内壁の上にスートとして堆積する。焼結後に、このプロセスは非常に均質のガラスを形成する。本発明が２つのキー・プロセス（ドーパントの送出と酸化）を個別に制御できることは重要である。所定の（例えば最適または最適に近い）サイズ範囲を有する粒子を生成するための条件をエアロゾル発生器に設定し、所望のＬＶＰドーパント濃度をごく僅かな損失でｈｅａｄｓｔｏｃｋ  ｔｕｂｅへ送出することを可能にする。エアロゾル粒子がホット・ゾーンに達すると、これらの大部分が気化して個別の分子となり、これによって粒子としてこれらの以前の粒度の経歴を解き放すと考えられる。ホット・ゾーンでは、これらの気化した分子は酸化される。次いで、ホット・ゾーンにおける条件を、ドーパントがすべて共に反応して本質的に均質のガラスを形成するように設定することができる（例えば、あらゆるエアロゾル発生器の条件とは独立して最適化またはほぼ最適化される）。
【００３４】
ガラスの中にＬＶＰドーパントのクラスタが望まれるという稀な場合もあり得ることに留意されたい。このような状況では、エアロゾル粒子はホット・ゾーンに達する前に酸化される必要がある。次に、ＬＶＰ酸化物粒子を送出する前にこれをろ過することができ、こうしてクラスタの最適サイズがガラスの中に形成される。クラスタのサイズはこの場合、粒子がホット・ゾーンにおいて気化しない（サイズを変えない）ので、送出されたドーパント酸化物によって決定される。
【００３５】
エアロゾル粒度
エアロゾルの粒度（大きさ、または、粒径）は０．０１μｍ〜１．０μｍの近似範囲内にあることが好ましい。一方、必要であれば、エアロゾル発生器と基板チューブの間の距離を最小にするよう注意することを条件として、１０μｍもある大きさの粒子を送出することができる。粒子が１μｍよりもかなり大きな場合には、粒子は重力によって送出管の内壁の上に定着する。粒子が０．０１μｍよりもかなり小さな場合には、粒子はブラウン運動によって管壁の上に堆積する。本発明の一実施形態では、大きな粒子を送出中に除去するが、これは、ほとんどの場合大きな粒子がＲＥドープ・ファイバの中にクラスタを生成するので非常に有利であり、クラスタはアップコンバージョンなどの望ましくないプロセスをひき起こすことが知られている。
【００３６】
ＲＥエアロゾル粒子の一部を管１８において、または送出システムの他の構成部分（例えば、後述する凝縮室１２．１）において本質的に除去してもよいが、この形式の粒子ろ過は容易には制御されない。したがって、本発明の一実施形態によれば、これらの粒子は、エアロゾル発生器１２ａ、１２ａ’と堆積システム１６の間に挟在するフィルタ１４を通される。フィルタは、小さな粒子（例えば０，０１μｍ以下の粒子）を除去するための周知の拡散バッテリーを含んでもよい。その上、大きな粒子（例えば１．０μｍ以上の粒子）を除去するために、フィルタ１４は、使用者がいかに効率的に大きな粒子を除去しようと望むかに応じて、周知のサイクロン、いくつかの曲部を有する１個の管（例えばコイル）、または沈殿槽を含んでもよい。
【００３７】
所与の粒度に関する管コイルの収集効率は、管の内径、コイルにおけるループの数、流量、およびガスと粒子の特性の関数である。例えば、内径が１．５、２、３、および４ｍｍで、各々が２つ半のループを有する４本のチューブを通って流れるＨｅの中のＹｂＣｌ３粒子を考えてみる。１．０μｍの粒子については、それぞれ異なる直径のコイルの収集効率は約９２％、６５％、２７％、および１２％であり、１．４μｍの粒子については、対応する効率はそれぞれ約９９％、８４％、４８％、および２６％であり、２．０μｍの粒子については、対応する効率はそれぞれ約１００％、１００％、７２％、および４２％である。したがって、より小さな直径の管（１．５ｍｍおよび２ｍｍ）は約２μｍを超えるサイズの粒子のほとんどすべてを収集し、より大きな直径の管（３ｍｍおよび４ｍｍ）は、約４μｍに達する粒度まで（３ｍｍ管）および５μｍより大きな（４ｍｍ管）粒子のほぼすべてを収集しない。参照により本明細書に組み込まれている、Ｄ．Ｙ．Ｈ．Ｐｕｉ他のＪ．Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈ．誌、第７巻、３０１〜３１５頁（１９８７年）を参照されたい。
【００３８】
エアロゾルの粒度は通常、図２のエアロゾル発生器１２ａの説明に関連して下にさらに詳しく論述する粒子の衝突および合体の時間によって制御される。
【００３９】
エアロゾルの粒度はＬＶＰドーパントの効率的な送出に重要であるから、フィードバック・サブシステム３０を送出システム３０の中に含めて、堆積システムに送出される粒子の粒度および／または数をモニターし、これらに応じて発生器１２ａ、１２ａ’および／またはフィルタ１４の動作パラメータを制御することが有利であろう。図１に示すように、フィードバック・サブシステム３０は、エアロゾル発生器１２ａによって発生する粒子の粒度および／または数を検知するセンサ３０．１を含む。モニター３０．２がセンサ３０．１によって発生した信号を処理し、制御（例えばエラー）信号を制御装置３０．３に伝達し、制御装置３０．３は１つまたは複数の制御信号を出力バス３０．４に伝達する。後者の制御信号は、エアロゾル粒子の粒度と数を変える送出システムの構成部分を制御する。このような構成部分は流量制御装置を含み、これらの流量制御装置は、さまざまなガスの流量および／またはエアロゾル発生器１２ａの１つもしくは複数の温度を制御する加熱器を制御する。
【００４０】
モニター３０．２は、例えば市販の微粒子解析分光計（図示せず）を含んでもよい。
【００４１】
エアロゾル発生器
従来の技術は、本発明における使用に適しているエアロゾルを発生させるための多くの方法を教示しているが、エアロゾル発生器１２ａ、１２ａ’の好ましい設計を図２に示す。本発明のこの形態によれば、エアロゾル発生器１２ａ、１２ａ’は、互いに流体流連絡して結合されている容器１２．１と、第１室１２．２と、第２室１２．３とを含む。ある実施形態では、第１室は第１（例えば下）部分に位置する気泡室１２．２であり、第２室は第２（例えば上）部分に位置する凝縮室１２．３である。球根状の領域１２．８が気泡室１２．２の底部に結合されている。第１加熱器１２．４ａが下部分、すなわち気泡室１２．２と球根状の領域１２．８の両方を取り囲んでいる。第１入力ポート１２．５が、一次キャリア・ガス（例えばＨｅ）がチューブ２２を介して球根状の領域１２．８の中に給送されることを可能にし、第２入力ポート１２．６が、冷却二次キャリア・ガス（例えば室温のＨｅ）がチューブ２４を介して凝縮室１２．３の中にパイプ輸送されることを可能にする。第２加熱器が凝縮室１２．３のすべて（または重要な一部分）を取り囲んでいることは好ましい。第２加熱器１２．４ｂは凝縮室１２．３を、ガラス壁上の凝縮を最小限に抑え、所望の１つまたは複数のエアロゾル粒度を生成するために、気泡室１２．２より低い温度に維持する。出力チューブ２６が出力ポート１２．７を介して凝縮室１２．３に結合されている。
【００４２】
上記の説明は、気泡室１２．２と凝縮室１２．３が発生器１２ａの下部分と上部分にそれぞれ位置することを提案しているが、この２つの室を別の位置に（例えば横に並んで）置いてもよいことは、当業者には明らかになろう。
【００４３】
動作中は、球根状の領域１２．８は高純度ＬＶＰ先駆物質固体１２．９（例えば、市販の９９．９９９９％純度（６−９'）のＲＥ塩化物）によって満たされ、この高純度ＬＶＰ先駆物質固体１２．９は、先駆物質を液化して所望の蒸気圧を得るために十分な比較的高い温度（例えば８００〜１１００℃）に加熱される。一次キャリア・ガスは液化された先駆物質を通じて泡立ち、先駆物質の蒸気を先駆物質液体（熱い領域）から浮遊させて凝縮室１２．３（冷たい領域）の中に導く。（先駆物質の蒸気は球根状領域１２．８の中の一次キャリア・ガスを完全に飽和させることが好ましい。）しかし、かなり低い温度（例えば５００℃）に維持されている凝縮室１２．３では、先駆物質蒸気は過飽和される。したがって、ＲＥエアロゾル１２．０が凝縮室１２．３の中で生じ、出力ポート１２．７を介して容器から出る。後者のポートは、室温にまたは室温より僅かに高い温度に維持された出力チューブ２６と送出管１８（図１）とを介して、ＭＣＶＤシステム１６に流体流連絡状態で結合されている。さらに詳しくは、ＨＶＰ先駆物質が送出中に管の上で凝縮しないように、管１８を、最高温度のＨＶＰ気泡管の温度（例えば、図１の実施形態におけるＳｉＣｌ４気泡管１２ｂについては３８℃）より僅かに高い温度（例えば７０℃）に加熱すべきである。前述のように、送出システムの設計に応じて、エアロゾルを室温で、またはこれより僅かに高い温度で送出することができる。基板チューブ１６．２上で堆積が起ることになっているＭＣＶＤシステムのホット・ゾーンにエアロゾルが到達すると、先に論述したようにエアロゾルは気化して酸化物に変換される。
【００４４】
発生器１２ａの別の実施形態では、第１室１２．２は反応室である。この場合、副先駆物質（例えばＡｌ金属）が第１室の中に置かれて加熱され、一次ガスは、副先駆物質と反応して先駆物質化合物（例えばＡｌ２Ｃｌ６）を蒸気の形で発生させるガス（例えばＣｌ２）である。この蒸気は凝縮室の中に対流され、冷却二次キャリア・ガス（例えばＨｅ）は凝縮室の中に流され、エアロゾルが上述のように形成される。
【００４５】
どちらの実施形態でも、第２（凝縮）室１２．３の中に対流する蒸気は、ＬＶＰ物質（先駆物質または副先駆物質）から誘導された少なくとも１つの化学要素を含み、この要素は最終的に、形成されたガラス体におけるドーパントとなる。
【００４６】
先駆物質源１２とＭＣＶＤシステム１６との間の結合は、例証的に言えば、三方弁１３ａ〜ｄによって制御される。各弁はオフ、ベント、ラン位置を有する。図示するように、弁はベント位置にあり、この位置は、発生器が連続的に動いて、必要なときにだけ先駆物質をＭＣＶＤシステム１６に送出することを可能にする。この特徴は始動時の変動を減少させる。装置１０が先駆物質をＭＣＶＤシステム１６に送出する準備が完了すると、予め選択された弁をそのラン位置に回転し、これによって対応する選択された供給源１２がシステム１６と流体流連絡の状態に置かれる。
【００４７】
先に指摘したように、エアロゾルの粒度は通常粒子の衝突と合体の時間によって決定される。容量ローディング（キャリア・ガス容積当りの先駆物質容積）によって変化する衝突時間は、加熱器１２．４ａの温度（すなわち、ＲＥ塩化物１２．９の温度）、チューブ２２への一次キャリア・ガスの流量、およびチューブ２４への拡散ガスの流量によって制御される。一方、合体時間は、加熱器１２．４ｂの温度（すなわち、凝縮室１２．３の温度）、加熱器１２．４ｂによって囲まれていない凝縮室の部分、凝縮室出口ポート１２．７の形状、チューブ２４への希釈ガスの流量、および希釈ガスの温度によって制御される。
【００４８】
本システムは多くの重要な特徴と利点とを有している。すなわち（１）金属塩化物などの高純度の先駆物質を利用する能力が、追加の浄化工程を不必要性にする。（２）エアロゾル発生器のサイズと設計によって、エアロゾル発生器が比較的長い時限にわたって本質的に同じ質量出力を生成することが可能になり（例えば、先駆物質と接触状態にあるキャリア・ガス気泡の長い滞留時間）、小さな気泡を発生させる能力（大きな表面対容積比）は、先駆物質の蒸気がキャリア・ガスと平衡状態に達することを保証する。発生器を、数１００時間使用した後にのみ詰め替えが必要であるように容易に設計することができ、これによって、ＭＣＶＤプリフォーム間の段取り時間をＨＶＰドーパントのみによって作られるプリフォームのための時間と同じ速さにする。（３）本エアロゾル発生器はシステムの他の部分とは独立している。この特徴によって、堆積システムに任意の数のエアロゾル発生器（多くの可能性のあるドーパント）を加えることができる。（上述のように、エアロゾル発生器を、例証的には、直列ではなく並列に加えられる。）その上、本送出システム、およびしたがってこれと協働する全体的なファイバ製作システムは、システムの操作者または装置自体のいずれかの性能への依存性は小さく、すなわち本エアロゾル先駆物質はキャリア・ガスによって飽和に達し、温度は制御が容易であって、従来の技術の手法よりもさらに正確に知られる。さらにまた、三方スイッチによって、本ＬＶＰ先駆物質発生器（および標準的気泡管）を常に平衡状態で動かすことができる。（先駆物質の蒸気圧は時間にわたって大きくは変わらない。）
【００４９】
動作条件
この節は、本発明の一実施形態によるＹｂドープ光ファイバのＭＣＶＤ製作のための例証的な動作条件を説明する。エアロゾル発生器１２ａは先駆物質ＹｂＣｌ３を包含する。ＹｂＣｌ３の量と発生器の形状は、チューブ２２を介する一次Ｈｅの流れがＹｂＣｌ３を通過して流される（気泡になる）とき、ＹｂＣｌ３がその平衡蒸気圧に達することを可能にする。発生器の標準的動作温度は９５０℃であるが、より高いまたはより低いエアロゾル容積ローディングを望むとき、故意にこの温度を上昇または降下させることができる（例えば８００℃〜１１００℃）。先に説明したように、エアロゾル発生器１２ａの中に流れる一般的に（チューブ２２、２４を介する）２つのＨｅ流がある。チューブ２２を介する一次Ｈｅ流は球根状の領域１２．８の底部に流れ、ここで一次Ｈｅ流は液化ＹｂＣｌ３１２．９を通じて気泡になる。任意選択であるが好ましいチューブ２４を介する二次Ｈｅ流は、室温から９５０℃までの範囲にあり（例えば５００℃）、凝縮室１２．３の中に流れ、ここで二次Ｈｅは飽和したＹｂＣｌ３蒸気を冷却し、これを過飽和してエアロゾルを形成する。二次Ｈｅ流はまたエアロゾル容積ローディングも希釈する。一般的に、全流（気泡管と希釈）は一定に約０．５〜２リットル／分に保たれる。標準流はＨｅ流の各々について約０．５リットル／分である。一般的な範囲は約０．２〜１リットル／分であるが、より高いまたはより低い流量も使用することができる。
【００５０】
加熱器１２．４ａ、１２．４ｂの温度とＨｅキャリア・ガスの流量は、システムが平衡条件で動くことを保証するために、動きを開始する前に設定される。始動中またはＹｂＣｌ３エアロゾルがＭＣＶＤシステム１６に送出されていないときはいつでも、エアロゾルは三方弁１３ａを使用してシステム１６ではなくベントに送られる。
【００５１】
ＭＣＶＤシステム１６は標準様式で設定されて動作する。非Ｙｂドープ・ガラス層が例えばファイバ・クラッドにおいて所望されると想定すると、これらの層は弁１３ａを閉じるか、さもなければ標準ＭＣＶＤ技法を使用して製作される。例証的には、Ｙｂドープはファイバ・コアの中のみに存在し、Ｙｂの分布は本質的に径方向に均一である。最後のクラッド層が終ると、弁１３ａはオンに切り替えられ、こうしてＹｂＣｌ３エアロゾルは送出管の中に流れる。エアロゾルは、他の選択された蒸気ドーパントのすべてと共に回転シールに流れる。例えば、ＳｉＣｌ４およびＧｅＣｌ４を、弁１３ｂおよび１３ｃをオンに切り替え、弁１３ｄをオフに切り替えることによって選択する。標準的なＭＣＶＤ法および温度を使用して、基板チューブ１６．２の内壁の上にスートを形成し、堆積し、焼結する。余分の浄化パスを通す必要はない。所望の数のＹｂドープ・コア層が堆積すると、エアロゾル流および蒸気ドーパント流のすべてを、個別の三方弁１３ａ〜１３ｄを使用してオフに切り替える。基板チューブ１６．２における圧力を下げて、ＭＣＶＤ技法を使用してチューブ１６．２をつぶしてプリフォームにする。次にプリフォームを、やはり標準的な線引き技法を用いて線引きし、適当な長さの光ファイバにする。
【００５２】
コア層の堆積のための例証的な条件および流量は次の通りである。（１）ＹｂＣｌ３エアロゾル発生器１２ａ、加熱器１２．４ａの温度＝９５０℃、加熱器１２．４ｂの温度＝５００℃（一般的には室温と加熱器１２．４ａの温度との間）、一次Ｈｅの流量（気泡管流量）＝０．５リットル／分、および二次Ｈｅの流量（希釈流量）＝０．５リットル／分、および（２）ＳｉＣｌ４発生器１２ｂ、加熱器の温度＝３８℃（適当な範囲２５〜６０℃）、蒸気発生器１２ｂを通るＯ２流量＝１００ｓｃｃｍ（適当な範囲５０〜２０００ｓｃｃｍ）、および発生器１２ｂを通らない追加のＯ２流量＝９００ｓｃｃｍ（適当な範囲０〜２０００ｓｃｃｍ）、トーチ１６．５の横断速度＝８０ｍｍ／分（適当な範囲４０〜２００ｍｍ／分）、ならびにプリフォーム・チューブ１６．２の堆積／焼結温度＝２０００℃（適当な範囲１７００〜２５００℃）。
【００５３】
一般的に、５本またはそれ以上のコア・パス（基板チューブ１６．２に沿った熱源１６．６の並進）を、対応して５つまたはそれ以上のＲＥドープ・コア層を堆積させるために作る。もちろん、５つを超えるか５つ未満の層を堆積させてもよい。
【００５４】
適当な管として、エアロゾルと蒸気を発生器１２から回転シールに送出するための外径３／８インチ（９．５ｍｍ）のテフロン（登録商標）管１８がある。大きなＹｂＣｌ３粒子をろ過除去するための（任意選択のフィルタ１４としての）適当な沈殿槽は、内径３インチ（７６ｍｍ）のチューブを含み、このチューブは、大きな粒子が重力によってキャリア・ガス流から沈殿して出されるように、流れを十分に減速する。
【００５５】
さらに別の実施形態では、本方法は有機化合物（例えば溶剤または先駆物質）を全く使用せず、したがって、さらに従来の技術においてこのような化合物の使用の副産物である望ましくない汚染物（例えば、Ｈ２Ｏおよびその他の水素を含む種）を含まない。特に、ＬＶＰエアロゾル粒子およびキャリア・ガスには有機化合物を含まない。この結果、本プロセスは、このような汚染物を除去するための追加の浄化工程を全く必要としない。
【実施例】
【００５６】
以下の実施例は、Ｙｂドープ・シリカ光ファイバの製作を説明する。例証のためにのみ、さまざまな材料、寸法、および動作条件を準備し、また特に明白な注記がない限り、本発明の範囲を制限しようとするものではない。これらの実施例では、ＹｂＣｌ３はＹｂのＬＶＰ先駆物質であり、Ｙｂをシリカ・ファイバにおけるドーパントとして使用した。（Ｙｂを実際にはファイバの中に酸化物として組み入れたが、これは、従来の技術で周知のようにドープ・シリカの利得特性を変えるＹｂであった。）沈殿槽をフィルタ１４として使用した。
【００５７】
第１例
第１例は、本発明者らが製作したＹｂ−Ａｌドープ・シリカ・プリフォームを概説する。ＹｂＣｌ３エアロゾル発生器１２ａを９７５℃に維持して、高濃度のＹｂを達成した。溶融ＹｂＣｌ３を通じて気泡になった一次Ｈｅ流を０．５リットル／分に設定し、凝縮室１２．１において飽和ＹｂＣｌ３蒸気を冷却した二次Ｈｅ流を０．３リットル／分に設定した。エアロゾル発生器のためのこれらの条件を、送出する前に１時間維持し、システムが平衡に達することができるようにした。
【００５８】
ＭＣＶＤシステム１６を通常に様式に設定し、Ｙｂ−Ａｌドープ・シリカ・スート層の堆積の前のすべての工程を、ベントに設定されたエアロゾル三方弁１３ａによって標準ＭＣＶＤ技法を使用して実施した。Ｙｂ−Ａｌドープ層を堆積させるために、弁１３ａを、エアロゾルが送出チューブに入って他の先駆物質およびプロセス・ガス（例えばＨｅ、Ｏ２）と混合するように切り替えた。ＳｉＣｌ４気泡管１２ｂを３８℃に維持した。ＳｉＣｌ４先駆物質を通じて、１００ｓｃｃｍのＯ２を気泡にした。Ａｌ２Ｃｌ６蒸気をＡｌのための先駆物質（シリカの中に酸化物として取り込まれている）として使用し、６．７ｓｃｃｍの流量で基板チューブ１６．２の中に直接流した。先駆物質に加えて、９００ｓｃｃｍのＯ２と４００ｓｃｃｍのＨｅを流して、それぞれ酸化と焼結に役立てた。Ｈ２／Ｏ２トーチ１６．５が基板チューブ１６．２を横切ることによりチューブの外側表面を２１００℃にまで加熱することによって、先駆物質を酸化させた。
【００５９】
適当な数のクラッド層をまず堆積させた。次いで、８つのＹｂ−Ａｌドープ・コア層を堆積させた後、弁１３ａをベント位置に戻し、基板チューブ内の圧力を低下させ、堆積した層を含む基板チューブを通常の様式でつぶして棒にした。このプリフォームのＹｂ−Ａｌドープ領域と非ドープ領域との間の屈折率の差は０．００７であり、Ｙｂ濃度はほぼ１．６重量％であった。８つの層は７ｍｍ２の断面積を生成した。
【００６０】
第２例
第２例は、別のＹｂ−Ａｌドープ・シリカ・プリフォームおよび本発明者らがそのプリフォームから線引きしたファイバの製作を概説する。エアロゾル発生器１２ａを９５０℃に維持した。溶融ＹｂＣｌ３を通じて気泡になった一次Ｈｅ流を０．３８リットル／分に設定し、凝縮室１２．１において飽和ＹｂＣｌ３蒸気を冷却した二次Ｈｅ流を０．５リットル／分に設定した。エアロゾル発生器のためのこれらの条件を、送出する前に１時間維持し、システムが平衡に達することができるようにした。
【００６１】
ＭＣＶＤシステム１６を通常に様式に設定し、Ｙｂ−Ａｌドープ・シリカの堆積の前のすべての工程を、ベントに設定されたエアロゾル三方弁１３ａによって標準ＭＣＶＤ技法を使用して実施した。Ｙｂ−Ａｌドープ層を堆積させるために、弁１３ａを、エアロゾルが送出チューブに入って他の先駆物質およびプロセス・ガスと混合するように切り替えた。ＳｉＣｌ４気泡管１２ｂを３８℃に維持した。ＳｉＣｌ４先駆物質を通じて、１００ｓｃｃｍのＯ２を気泡にした。実施例１におけるように、Ａｌ２Ｃｌ６蒸気をＡｌのための先駆物質として使用し、５ｓｃｃｍの流量で基板チューブ１６．２の中に直接流した。先駆物質に加えて、９００ｓｃｃｍのＯ２と２００ｓｃｃｍのＨｅを流して、それぞれ酸化と焼結に役立てた。Ｈ２／Ｏ２トーチ１６．５が基板チューブ１６．２を横切ることによりチューブの外側表面を２０００℃にまで加熱することによって、先駆物質を酸化させた。
【００６２】
適当な数のクラッド層をまず堆積させた。次いで、８つのＹｂ−Ａｌドープ・コア層を堆積させた後、弁１３ａをベント位置に戻し、基板チューブ内の圧力を低下させ、堆積した層を含む基板チューブを通常の様式でつぶして棒にした。このプリフォームのＹｂ−Ａｌドープ領域と非ドープ領域との間の屈折率の差は０．００６であり、Ｙｂ濃度はほぼ０．８重量％であった。８つの層は７ｍｍ２の断面積を生成した。
【００６３】
次にこのプリフォームをシリカ・チューブで包被し、ファイバに線引きして、９７５ｎｍのポンプ波長で単一横モード動作を持続するための正確なコア／クラッド形状寸法を得た。
【００６４】
上に説明したように製作されたＹｂ−Ａｌドープ・コア領域を有する光ファイバは、周知で最良の市販のファイバの光黒化現象よりもかなり低い光黒化現象を示した。さらに詳細には、図３は２つの場合を比較している。すなわち、曲線Ｉは、光黒化現象の低いファイバとして広告され販売されている市販のＹｂドープ・ファイバであり、曲線ＩＩは、本発明の一実施形態による、ＹｂＣｌ３先駆物質がＳＣＡとして送出される標準的なＭＣＶＤシステムを使用して製作されたＹｂドープ・ファイバである。
【００６５】
市販のファイバ（曲線Ｉ）は１０００秒の後にその初期パワーの約８％を損失したが、本発明のファイバはこれより４倍も良好に動作し、同じ時間間隔の後にその初期パワーの約２％のみを損失した。われわれの知る限りでは、本発明のファイバはあらゆる高濃度Ｙｂドープ・シリカ・ファイバの最良の光黒化現象特性を示した。
【００６６】
代替例
上に説明した構成は、本発明の原理の適用を示すために考案することができる多くの可能な特定の実施形態を単に例証するものであることを理解されたい。多くのさまざまな他の構成を、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、当業者はこれらの原理に従って考案することができる。
【００６７】
特に、ＳＣＡを形成するための多くの方法がある。先駆物質蒸気によって飽和されるキャリア・ガス流を急速に冷却して過飽和をひき起こし、これによって先駆物質を均質に核状にして、エアロゾル粒子を形成することが好ましい。冷却は、伝導冷却、放射冷却、混合、または断熱膨張によって起ることができる。（例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Ｓ．Ｋ．Ｆｒｉｅｄｌａｎｄｅｒの「Ｓｍｏｋｅ  Ｄｕｓｔ  ａｎｄ  Ｈａｚｅ」（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、ＮＹ、１９７７年）を参照されたい。）しかし、また化学反応を使用してエアロゾルを形成することもできる。例えば、先に説明したように、ＲＥ塩化物が蒸気である温度で（例えば９５０℃で）ＲＥ塩化物を酸素と反応させる。この高い温度で、酸化物はＲＥ酸化物エアロゾルを形成する。一方、アルミニウム（Ａｌ）などの副先駆物質をＣｌ２と反応させて（例えば３５０℃で）Ａｌ２Ｃｌ６蒸気を生成することができ、次にこれを冷却してエアロゾルを形成することができる。（第１室１２．２が反応室である発生器１２ａの先の説明を参照されたい。）
【００６８】
その上、エアロゾル粒子を、プリフォーム・チューブ１６．２の中に流す前に気化させることは有利である。図３に示すように、エアロゾル１２．０を、供給原料チューブ１６．１の中に同心に置かれたチューブ１６．７の中に流す。その端部の近くで、内部チューブ１６．７を外部熱源１６．９によって加熱する。エアロゾル１２．０は気化し、次いでこれを蒸気としてプリフォーム・チューブ１６．２の中に流す（図１）。酸素を供給原料チューブ１６．１の中に流して、図１の送出システムによって送出されるエアロゾルおよび蒸気を酸化する。代替案として、酸素を内部チューブ１６．７の中を流すこともでき、エアロゾルを供給原料チューブ１６．１の中を流すこともできる。（内部チューブの主な目的は、エアロゾルが時期早尚に酸化されないように、すなわち気化する前にエアロゾルおよび酸素を分離して保持することである。）
【００６９】
この方法は、エアロゾル粒子がより高いマス・ローディングのためにより大きく作られる場合、またはエアロゾル粒子が長い送出滞留時間のために（ろ過にもかかわらず）過度に凝集してファイバが望ましくない希土類のクラスタ化の兆候を示し始める場合に望ましい。加熱したチューブ１６．７を使用しないときは、粒子は、粒子がＭＣＶＤシステムのホット・ゾーンに接近して理想的な（ＨＶＰ蒸気と混合したＬＶＰ蒸気）を形成するとき気化するか、または気化の前に酸化する。送出される粒子のサイズは送出効率の面から重要であるが、粒子が酸化の前に完全に気化する場合にはファイバの光学的特性の面では重要ではない。これはＹｂＣｌ３によって起るものであるといういくつかの指摘がある。しかし他のＲＥドーパントでは、ＲＥ塩化物粒子が最初に酸化し、この場合、粒子のサイズは酸化物粒子のサイズに影響し、したがってこれらのサイズは重要であり、できるだけ小さくする必要がある。
【００７０】
エアロゾルを金属塩化物として堆積システムに送出する代わりに、エアロゾルを酸化物として送出することも可能である。例えば、任意選択の酸化剤をエアロゾル発生器１２ａ、１２ａ’の各々と堆積システム１６との間に狭在させてもよい。酸化剤は図１に示すように個別の酸化室２０であってもよく、または簡単に（チューブ２４を介して入るＯ２流およびチューブ２２の中に入るＨｅ流を伴う）発生器１２ａの上部室１２．３であってもよい。しかし、酸化物は非常に低い蒸気圧を有し、これは酸化物粒子が基板チューブのホット・ゾーンにおいて気化せず、堆積したガラス層における均質性が低くなることを意味する。それでも、当業者には、例えば酸化物の使用がエアロゾル粒子の送出を改善する場合には、または酸化物の使用が特定のドーパントのエアロゾルを形成するための唯一の方法である場合には、エアロゾルを酸化物として送出することが他の理由で有利であることがわかるであろう。
【００７１】
最後に、本発明によるエアロゾル・プロセスのいくつかの実施形態を、光ファイバの製作の場合には、ファイバが続いて線引きされる源になるプリフォームをまず製作するサブプロセスを含むことを意図する光導波路を製作するための方法／装置として説明し、かつ特許請求をする。
【００７２】
多成分エアロゾル
先に指摘したように、本発明において使用されるエアロゾルはＳＣＡまたはＭＣＡのどちらであってもよい。後者の場合には、各エアロゾル粒子は、ドーパントもしくはホスト材料の先駆物質（例えば塩化物）および／またはドーパントもしくはホスト材料の酸化物を含む少なくとも２つの化合物を包含する。例えば、ＭＣＡは、各粒子がＹｂＣｌ３およびＥｒＣｌ３などの２つ（またはそれ以上）のＲＥドーパント先駆物質の複合物である、粒子を含むことができよう。代替案としてＭＣＡは、各粒子がそれぞれＹｂＣｌ３とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）などのＲＥドーパント先駆物質と非ＲＥＬＶＰドーパントとの複合物である、粒子を含むこともできよう。一方では、ＭＣＡは、各粒子がＲＥドーパント先駆物質（例えばＹｂｃｌ３）とＨＶＰドーパントの酸化物（例えばＧｅ２Ｏ３）および／またはホスト材料の酸化物（例えばＳｉＯ２）との複合物である、粒子を含むことができよう。
【００７３】
ＭＣＡエアロゾルを、例えば図２の発生器１２ａを使用して発生させることができる。したがって、発生器１２ａの冷却二次キャリア・ガスは、ＲＥ蒸気の凝縮をシードするための適当なシード粒子を含んでもよい。代替案として、シード粒子をそれ自体、別の分離した発生器によって発生させてもよい。一般に、シード粒子はＲＥ塩化物もしくはアルミナなどのＬＶＰ先駆物質もしくは酸化物であってもよく、あるいはＳｉＯ２もしくはＧｅ２Ｏ３、またはこれらの組合せなどのＨＶＰ酸化物、すなわち多成分シード・エアロゾルであってもよい。
【００７４】
後者の場合には、シード粒子は、均質のガラス体、特に光ファイバの製造に有利な、エアロゾル構成成分の各々の均質な組成物であることが好ましい。
【００７５】
したがって、本発明の別の態様によれば、特許請求の対象は、少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、（ａ）第１ＬＶＰ先駆物質を含む第１粒子を包含する第１エアロゾルを発生させる工程であって、（ａ１）ＬＶＰ先駆物質の蒸気を提供する工程と（ａ２）ＬＶＰ蒸気を過飽和させてエアロゾルを形成する工程とを含む発生工程と、（ｂ）その他の構成成分の蒸気を個別に発生させる工程と、（ｃ）工程（ａ）のエアロゾルと工程（ｂ）の蒸気とを、基板を含む堆積システムに対流させる工程と、（ｄ）基板の表面の上に、工程（ｃ）において対流したエアロゾルおよび蒸気の中に含まれるドーパントを含む少なくとも１つのドープ層の表面上に形成する工程とを含む方法である。本発明のこの態様では、エアロゾルはＭＣＡまたはＳＣＡのいずれであってもよい。
【００７６】
本方法を、先に図１〜２に関して説明した装置を使用して実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態によるＲＥドープ光ファイバを製作するための装置の概略部分等角図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるエアロゾル発生器の２つの側面図（部分（Ａ）および部分（Ｂ））と１つの端面図（部分（Ｃ））である。部分（Ａ）は部分（Ｃ）の矢印Ａの方向に見た側面図であり、部分（Ｂ）は部分（Ｃ）の矢印Ｂの方向に見た側面図である。部分（Ａ）の加熱器１２．４ａおよび１２．４ｂが概略的に示されていることに留意されたい。
【図３】本発明のさらに別の実施形態によるＭＣＶＤプリフォーム・チューブにエアロゾルが入る前にエアロゾルを気化させるため、同心内部チューブが中に位置する供給原料チューブの概略部分等角図である。
【図４】２つの異なる事例において、Ｙｂドープ・シリカ・ファイバにおける光の透過が時間と共にどのように低下する（光黒化現象）かを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、
（ａ）前記第１ＬＶＰ先駆物質の第１粒子を含む第１エアロゾルを発生させる工程を含み、前記第１粒子の各々が前記第１ドーパントの前記第１ＬＶＰ先駆物質のみを含んでおり、さらに、
（ｂ）他の前記構成成分の蒸気を個別に発生させる工程を含み、前記発生させる工程（ａ）および（ｂ）は、前記ガラス体を形成するために使用される堆積システムから離れた個所において行われており、さらに、
（ｃ）前記離れた個所からの工程（ａ）の前記エアロゾルと工程（ｂ）の前記蒸気とを基板を含む前記堆積システムへ対流させる工程と、
（ｄ）前記基板の表面上に、工程（ｃ）において対流した前記エアロゾルと蒸気とに含まれるドーパントを含む少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含む方法。
【請求項２】
特定の粒度範囲外のエアロゾル粒子を除去して、同じ粒度範囲内のエアロゾル粒子を送るように、前記第１エアロゾルをろ過する工程をさらに含み、前記ろ過する工程は、酸化エアロゾル発生工程（ａ）において使用される発生器または対流工程（ｃ）において使用される管を全く含まない少なくとも１つの構成部分によって実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発生工程（ａ）が、前記ＬＶＰ先駆物質を室温より高い第１温度で加熱することを含み、前記対流工程（ｃ）は、前記第１温度より低い温度に維持された管を通じて前記エアロゾルを対流させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記堆積システムはＭＣＶＤシステムを含み、そして前記基板は基板チューブを含んでおり、前記ＭＣＶＤシステムは、前記基板チューブに軸方向に結合された供給原料チューブと、前記供給原料チューブの中に置かれた同心の内部チューブとを含み、前記対流工程（ｃ）は、前記エアロゾルを前記内部チューブと前記供給原料チューブの１つの中に対流させ、前記エアロゾルが前記基板チューブに入る前に前記エアロゾルを加熱して蒸気状態にすること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】
別の構成成分が第２ＬＶＰ先駆物質を有する第２ドーパントであり、前記第２ＬＶＰ先駆物質の第２粒子を含む第２エアロゾルを個別に発生させる工程をさらに含み、前記第２粒子の各々は前記第２ドーパントの前記第２ＬＶＰ先駆物質のみを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１エアロゾルおよび前記第２エアロゾルを互いに並列流体流連絡状態に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）の前記エアロゾルを、前記堆積システムに対流させる前に互いに混合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
工程（ａ）の前記エアロゾルを、前記堆積システムに対流させる前に工程（ｂ）の前記蒸気と混合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１ＬＶＰ粒子およびキャリア・ガスが有機化合物を全く含んでいないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１ＬＶＰ先駆物質が塩化物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記対流工程（ｃ）を実施する前に、前記発生工程（ａ）および（ｂ）が平衡状態に達することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
工程（ａ）において発生する第１粒子の粒度および／または数をモニタリングする工程と、前記モニタリング工程に応じて工程（ａ）の動作パラメータを制御する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの構成成分が第１ＬＶＰ先駆物質を有する第１ドーパントである、複数の構成成分を含むガラス体を製作する方法であって、
（ａ）前記第１ＬＶＰ先駆物質を含む第１粒子を包含する第１エアロゾルを発生させる工程を含み、前記発生工程（ａ）は、（ａ１）前記ＬＶＰ先駆物質の蒸気を提供する工程と、（ａ２）前記ＬＶＰ蒸気を過飽和させてエアロゾルを形成する工程とを含む発生工程とを含み、さらに、
（ｂ）他の前記構成成分の蒸気を個別に発生させる工程と、
（ｃ）工程（ａ）の前記エアロゾルおよび工程（ｂ）の前記蒸気を、基板を含む堆積システムへ対流で送る工程と、
（ｄ）前記基板の表面上に、工程（ｃ）において対流で送られた前記エアロゾルと蒸気とに含まれるドーパントを含む少なくとも１つのドープ層を形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
工程（ａ２）は、前記ＬＶＰ蒸気を通して一次キャリア・ガスを流して前記ＬＶＰ蒸気を飛沫同伴させる工程と、前記飛沫同伴した蒸気を凝縮して前記エアロゾルを形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記凝縮工程は、前記飛沫同伴した蒸気を通して冷却二次キャリア・ガスを流すことを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
工程（ａ１）は、前記ＬＶＰ先駆物質の副先駆物質を通じて反応性ガスを流して、前記ＬＶＰ先駆物質蒸気を発生する化学反応を起させることを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１ＬＶＰ粒子およびキャリア・ガスが有機化合物を全く含んでいないことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
工程（ａ２）において、前記第１ＬＶＰ先駆物質がシード・エアロゾルの上に凝縮することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
発生工程（ａ）および（ｂ）が、前記ガラス体を形成するために使用される堆積システムから離れた個所で起り、前記対流工程（ｃ）が、工程（ａ）の前記エアロゾルおよび工程（ｂ）の前記蒸気を前記の離れた個所から前記堆積システムへ搬送することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
所定の粒度範囲外のエアロゾル粒子を除去し、かつ同範囲内にあるエアロゾル粒子を送るように、前記第１エアロゾルをろ過する工程をさらに含み、前記ろ過工程が、前記エアロゾル発生工程（ａ）において使用される発生器または対流工程（ｃ）において使用される管を全く含まない少なくとも１つの構成部分によって実施されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
工程（ａ）において発生する第１粒子の粒度および／または数をモニタリングする工程と、前記モニタリング工程に応じて工程（ａ）の動作パラメータを制御する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【外国語明細書】
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