(57)【要約】仮想温度の低い光ファイバー、並びにその光ファイバーを製造するシステム及び方法の開示である。本システムは、ガラス構造を緩和し、及び／又はガラスをより平衡状態に近づけることによって、ファイバーの仮想温度を低下させるのに十分な温度に、ファイバーを処理経路に沿って加熱する再加熱ステージを含んでいる。ファイバーが、母材から線引きされ、処理経路に沿って搬送され、冷却及びその後の再加熱により、ファイバーの仮想温度を低下させるのに役立つ温度に、ファイバーが曝露される時間が増加される。処理経路は、複数の再加熱ステージ、及び１つ以上のファイバー折り返し装置を含むことができる。
2018532674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーを処理するためのシステムにおいて、
光ファイバー母材を内包する線引き炉と、
前記光ファイバー母材から線引きされた光ファイバーであって、前記線引き炉から処理経路に沿って延びるファイバーと、
前記処理経路に沿って、前記線引き炉に動作可能に結合された、第１の再加熱ステージであって、前記光ファイバーが、第１の温度で進入し、第２の温度であって、前記第１の温度より高い温度で退出する、再加熱ステージと、
前記第１の再加熱ステージに動作可能に結合された、第１の徐冷装置であって、前記光ファイバーが、第３の温度で進入し、第４の温度であって、前記第３の温度より低い温度で退出する徐冷装置において、前記光ファイバーが、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露される、徐冷装置と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１の温度が、１２００℃より低いことを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも１００℃高いことを特徴とする、請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージの下流に位置することを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の再加熱ステージに動作可能に結合された、第１のファイバー折り返し装置であって、前記光ファイバーを、第１の処理経路セグメントから第２の処理経路セグメントに方向転換させる、ファイバー折り返し装置を更に備えたことを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のシステムによって製造された光ファイバー。
【請求項７】
光ファイバーを処理する方法において、
母材から光ファイバーを線引きするステップと、
前記光ファイバーを、処理経路に沿って、搬送するステップと、
前記光ファイバーを、前記処理経路に沿って、第１の温度から第２の温度に加熱するステップと、
前記光ファイバーを、前記処理経路に沿って、前記第２の温度から第３の温度に冷却するステップであって、前記光ファイバーを、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露するステップを含む、ステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露するステップを含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも１００℃高いことを特徴とする、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記光ファイバーが、前記処理経路に沿って、少なくとも４５ｍ／秒の速度で搬送されることを特徴とする、請求項７〜９いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１５年９月１０日出願の米国仮特許出願第６２／２１６，５６８号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に援用されるものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、低仮想温度光ファイバーに関するものである。本明細書は、低減衰光ファイバーを製造するための方法及びシステムにも関連している。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーの製造において、光学母材が、ガラス軟化点をはるかに上回る温度に加熱され、次いで、大きなドローダウン比で線引きされ、径が１２５μｍの光ファイバーが形成される。線引き温度が高く、ドローダウン比が大きく、線引き速度が速いため、ガラスは、平衡状態からほど遠い状態にあり、結果として高い仮想温度のファイバーが得られる。高い仮想温度は、信号減衰の増加と相関することが知られているため、光信号の伝送に用いられるファイバーにとって望ましくない。伝送ファイバーの信号減衰を抑制するためには、ファイバーの処理条件を改善して、仮想温度のより低いファイバーを製造することが望ましい。これまで、仮想温度を低下させる努力は、ファイバーをゆっくり冷却して、ファイバーを平衡状態に近い状態に安定させることに重点が置かれている。ファイバーの仮想温度を低下させる１つの方法は、ファイバーのガラス転移領域の臨界温度領域において、ファイバーを長期間冷却することである。しかし、カラス構造の大幅な緩和を可能にするためには、ファイバーが臨界領域内の温度に滞留する時間が短すぎる（＜０．２秒）ため、既存のファイバー処理システムにおいて、ファイバーの仮想温度を低下させることができる程度には限界がある。滞留時間が短いため、ガラス構造は平衡状態からほど遠い状態に留まり、得られる仮想温度の低下は僅かである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
仮想温度の低いファイバーの製造を可能にする、ファイバー処理方法を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、仮想温度の低い光ファイバーを提供する。本光ファイバーは、ガラスファイバーであって、より完全なガラス構造緩和を促進する条件下で処理される。より完全な構造緩和は、ファイバーの仮想温度を低下させることにつながり、ファイバーの減衰を減少させる。
【０００６】
ファイバーの処理条件は、ファイバーの母材からの線引き、ファイバーの冷却、及びファイバーの再加熱を含んでいる。処理条件は、複数回の冷却及び再加熱のサイクルを含むことができる。再加熱は、ファイバーを、ガラス構造がガラス転移領域で緩和することができる十分な温度に、加熱することを含んでいる。ガラス構造が緩和するにつれて、ファイバーの仮想温度が低下し、得られるファイバーの光信号の減衰が減少する。
【０００７】
本明細書は光ファイバーを処理するためのシステムに及んでいる。本システムは、
線引き炉であって、光ファイバー母材を内包する炉と、
光ファイバー母材から線引きされた光ファイバーであって、線引き炉から処理経路に沿って延びるファイバーと、
処理経路に沿って、線引き炉に動作可能に結合された第１の再加熱ステージであって、光ファイバーが、第１の温度で進入し、第２の温度であって、第１の温度より高い温度で退出する、再加熱ステージと、
を備えている。
【０００８】
本明細書は光ファイバーを処理するためのシステムに及んでいる。本システムは、
線引き炉であって、光ファイバー母材を内包する炉と、
光ファイバー母材から線引きされた光ファイバーであって、線引き炉から処理経路に沿って延びるファイバーと、
処理経路に沿って、線引き炉に動作可能に結合された第１の再加熱ステージであって、光ファイバーが、第１の温度で進入し、第２の温度であって、第１の温度より高い温度で退出する、再加熱ステージと、
第１の再加熱ステージに動作可能に結合された、第１の徐冷装置であって、光ファイバーが、第３の温度で進入し、第４の温度であって、第３の温度より低い温度で退出する、徐冷装置と、
を備えている。
【０００９】
本明細書は光ファイバーを処理する方法に及んでいる。本方法は、
第１の温度を有する光ファーバーを母材から線引きするステップと、
光ファイバーを、処理経路に沿って、搬送するステップと、
光ファイバーを、処理経路に沿って、第１の温度から第２の温度に冷却するステップと、
光ファイバーを、処理経路に沿って、第２の温度から第３の温度に加熱するステップと、を備えている。
【００１０】
本明細書は光ファイバーを処理する方法に及んでいる。本方法は、
シリカ又はドープシリカを含む光ファイバーを形成するステップと、
光ファイバーを冷却するステップと、
光ファイバーを加熱するステップと、
を備え、
ファイバーが１０００℃〜１７００℃の温度に曝露される時間が、少なくとも０．２秒間である方法。
【００１１】
本開示は光ファイバーを処理する方法に及んでいる。本方法は、
第１の経路に沿って、ファイバーを用意するステップと、
第１の経路に沿った第１の処理領域において、ファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが、第１の平均温度で第１の処理領域に進入し、第２の平均温度であって、９００℃〜１４００℃の温度で第１の処理領域から退出し、第１の平均温度から第２の平均温度への冷却が、第１の冷却速度で生じる、ステップと、
第１の経路に沿った第２の処理領域において、ファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが、第３の平均温度で第２の処理領域に進入し、第４の平均温度であって、８００℃〜１２００℃の温度で第２の処理領域から退出し、第３の平均温度から第４の平均温度への冷却が、第２の冷却速度で生じる、ステップと、
ファイバーを第１の経路から、第２の経路であって、第１の経路と同一線上にない経路に方向転換させるステップと、
第２の経路に沿った第３の処理領域において、ファイバーを加熱するステップであって、ファイバーが、第５の平均温度であって、２３℃〜５００℃の温度で第３の処理領域に進入し、第６の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で第３の処理領域から退出する、ステップと、
第２の経路に沿った第４の処理領域において、ファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが、第７の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で第４の処理領域に進入し、第８の平均温度であって、１０００℃〜１５００℃の温度で第４の処理領域から退出する、ステップと、
を備えた方法。
【００１２】
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識できるであろう。
【００１３】
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも単なる例示であって、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。
【００１４】
添付図面は、更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は、本明細書の選択された態様を例示するものであり、本明細書と併せ、本明細書が包含する方法、製品、及び組成の原理及び作用の説明に役立つものである。
【００１５】
本明細書は、本明細書に記載の主題を特に示し、明確に請求した特許請求の範囲で締めくくっているが、本明細書は、添付図面と併せ、以下の記述からより良く理解されるものと考える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光ファイバーを製造するためのシステム及び方法を示す図。
【図２】光ファイバー製造システムに用いられる流体ベアリング装置を示す図。
【図３】流体ベアリング装置を側面から見た図。
【図４】線引き炉及び再加熱ステージを備えた、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図５】線引き炉、再加熱ステージ、及び徐冷装置を備えた、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図６】線引き炉、再加熱ステージ、及び２つの徐冷装置を備えた、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図７】ファイバー折り返し装置、再加熱ステージ、及び徐冷装置を備えた、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図８】複数の処理経路セグメントを有する、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図９】線引き炉、複数のファイバー折り返し装置、複数の再加熱ステージ、及び複数の徐冷装置を備えた、例示的なファイバー処理システムを示す図。
【図１０】１つ以上の流体ベアリングファイバー折り返し装置を組み込んだ、再加熱ステージ及び方法を示す図。
【図１１】加熱された処理領域内に展開された、流体ベアリングファイバー折り返し装置を備えた、ファイバー処理システム及び方法を示す図。
【図１２】低速冷却がシリカファイバーに与える効果を示す図。
【図１３】２つの線引き速度について、低速冷却がシリカファイバーの仮想温度に与える効果を示す図。
【図１４】仮想温度が異なる一連のシリカファイバーのレイリー散乱損失の波長依存性を示す図。
【図１５】線引き炉、ファイバー折り返し装置、再加熱ステージ、及び２つの徐冷装置を備えた、例示的なファイバー処理システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面に記載の実施の形態は本質的に例示的なものであり、詳細な説明又は特許請求の範囲の範囲を限定するものではない。図面全体を通し、可能な限り、同一又は同様の機構には同じ参照番号が使用されている。
【００１８】
以下、本明細書の例示的な実施の形態について詳細に説明する。本明細書において、例示的な実施形態は、シリカベースの光ファイバーに関連している。シリカベースの光ファイバーは、純シリカ、ドープシリカ、又は純シリカとドープシリカとの組み合わせから構成されるファイバーを含んでいる。処理条件（例えば、温度、冷却範囲、冷却速度、線引き速度等）及び特性（例えば、仮想温度、粘度、減衰、屈折率等）は、シリカベースの光ファイバーに関する記述である。しかし、当業者には理解されるように、本開示の原理は、他の物質系の構成要素の特性（例えば、溶融温度、粘度、仮想温度、構造緩和のための時間スケール等）を十分考慮しつつ、他の材料系に基づく光ファイバーにも及ぶものである。
【００１９】
本明細書は仮想温度の低い光ファイバーの記述である。光ファイバーは、ガラスファイバーであって、ファイバーの構造緩和の促進及び光ファイバーの減衰を減少させる条件下で処理される。ファイバーの構造緩和の増大及び／又は平衡状態への接近によって、ファイバーの仮想温度が低下し、ファイバーの減衰が減少する。
【００２０】
従来のファイバー処理では、ガラス母材が軟化点より高い温度に加熱され、所望の径を有する光ファイバーを形成するために、大きいダウンドロー比で線引きされることによって、ファイバーが形成される。シリカガラスファイバーの場合、母材の径は、約１００〜１２０ｍｍ又はそれ以上とすることができ、母材から線引きされるガラスファイバーは、通常１２５μｍの径を有している。シリカガラスファイバーを製造するために、シリカガラス母材が、２０００℃より高い温度に加熱され、ファイバーが１０ｍ／ｓ以上の速度で線引きされる。線引き温度が高く、ドローダウン比が大きく、線引き速度が速いため、シリカベースのファイバーのガラス構造は平衡状態にはほど遠く、１５００℃より高い仮想温度を有している。理論に拘束されることを望むものではないが、シリカガラスファイバーの非平衡構造が、シリカガラスファイバーの信号減衰の重要な根本原因であると考えられている。従って、ガラス構造を安定化させるための処理条件を改善し、ガラス光ファイバーの仮想温度を低下させることによって、光ファイバーの減衰を減少させることができると考えられている。
【００２１】
本明細書において、ガラス構造の指標として仮想温度が使用される。仮想温度が高いガラスは、仮想温度が低いガラスより、平衡状態から大きく外れた構造を有している。ガラスの仮想温度を低下させる処理条件によって、減衰がより少ない光ファイバーを製造することができる。
【００２２】
本明細書によれば、ファイバーが、冷却中にガラス転移領域又はガラス転移領域に近い温度に曝露される時間を長くする処理条件によって、ファイバーの構造緩和が促進され、ファイバーの仮想温度が低下することが示される。本明細書において、ガラス転移領域は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を含む温度範囲である。１つの実施の形態において、ガラス転移領域は、ガラス転移温度より低い温度からガラス転移温度より高い領域までの範囲である。シリカガラス光ファイバーの場合、ガラス転移領域は、概して１２００℃〜１７００℃である。ガラス転移領域より低い領域（近Ｔｇ領域）において、ガラスの更なる緩和又はより平衡状態に近い状態への誘導が生じる可能性があり、シリカベースのファイバーの場合、この領域は１０００℃〜１２００℃の温度に対応している。
【００２３】
１つの実施の形態において、形成後のファイバーが、再加熱ステップ、及びガラス構造の緩和及び／又はファイバーを平衡状態に近づけるプロセス温度ウィンドウを経て、仮想温度が１０００℃〜１４７５℃に低下した光ファイバーが得られる。プロセス温度ウィンドウは、１０００℃〜１６００℃、１０００℃〜１４５０℃、１０００℃〜１３００℃、又は１０００℃〜１２００℃であってよい。
【００２４】
近Ｔｇ領域未満のプロセス温度（例えば、１０００℃未満）でファイバーを冷却すると、利用可能な熱エネルギーが、構造緩和、又はガラスを改質して構造緩和若しくは平衡状態に近づけるのに必要なエネルギーより小さいため、ガラスの構造及び／又はファイバーの状態が動力学的に急冷され、（実用的な時間スケールにおいて）本質的に不変になる。本明細書において、プロセス温度は、ファイバーが処理中に曝露される温度を意味する。プロセス温度又はプロセス温度ウィンドウは、例えば、本明細書に記載の徐冷装置が維持する温度又は温度ウィンドウに対応することができる。
【００２５】
ファイバーの温度は、プロセス温度と異なることがあり得ることを理解されたい。本明細書に記載のプロセス温度又はプロセス温度ウィンドウは、ファイバーの温度を確実に１０００℃〜１７００℃、１０５０℃〜１７００℃、１１００℃〜１７００℃、１０００℃〜１５００℃、１１００℃〜１５００℃、１０００℃〜１４００℃、又は１１００℃〜１４００℃とすることができる。
【００２６】
光ファイバーは、通常、周囲圧力で空気中において線引きされる。先行技術の方法に基づけば、線引き処理中における空気中の冷却速度は、一般に１２０００℃／秒であり、これは、ファイバーの仮想温度の低下を促進するプロセス温度ウィンドウ内における、ファイバーの滞留時間が短い（０．０５秒）こと、及びファイバーの構造又は状態が、動力学的に急冷される温度に、急速にファイバーが冷却されることを意味する。従って、仮想温度は高い。例えば、シリカガラスファイバーの場合、ファイバーの仮想温度は、通常１５５０℃以上であって、かかるファイバーの減衰は高い。
【００２７】
先行技術とは対照的に、本発明は、光ファイバーを０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、１．０秒、２．０秒、３．０秒、又は４．０秒より長い時間、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に維持する、光ファイバーを線引きするための方法及びシステムの記載である。別の実施の形態において、光ファイバーが、１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に維持される。
【００２８】
プロセス温度は、光ファイバーの温度を確実に０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、１．０秒、２．０秒、３．０秒、又は４．０秒より長い時間、１０００℃〜１７００℃に維持することができる。別の実施の形態において、プロセス温度は、光ファイバーの温度を確実に０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、１．０秒、２．０秒、３．０秒、又は４．０秒より長い時間、１１００℃〜１５００℃に維持することができる。別の実施の形態において、プロセス温度は、光ファイバーの温度を確実に０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、１．０秒、２．０秒、３．０秒、又は４．０秒より長い時間、１１００℃〜１７００℃に維持することができる。
【００２９】
図１は、光ファイバーを製造するための先行技術の代表的なシステムを示す図である。システム１０８は、炉１１２内に配置されたファイバー母材１１０を含んでいる。ファイバー母材１１０は、シリカガラス等のガラスから構成され、組成が異なる領域を含むことができる。例えば、母材１１０は、母材から線引きされるファイバーに所望される、コア及びクラッド組成に対応する組成を有する、改質及び未改質シリカガラス領域を含むことができる。ファイバー母材１１０が、炉１１２内で加熱され、母材からファイバー１１４が線引きされる。ファイバー１１４は、処理区域１３０に進入し、冷却し始める。ファイバー１１４は、処理区域１３０を退出し、一連の流体ベアリング装置１１６を含む、冷却領域１１８を通して誘導される。流体ベアリング装置１１６は、ファイバーを更に冷却し、ファイバーを被覆ユニットに１２０に誘導し、そこで被覆が施されて被覆ファイバー１２１が得られる。被覆ユニット１２０を退出した後、被覆光ファイバー１２１は、当技術分野で周知のシステム内の様々な処理ステージ（図示せず）を経ることができる。光ファイバーが、システム１０８を通して線引きされるとき、線引き機構１２８を用いて、光ファイバーに張力が与えられる。
【００３０】
流体ベアリング装置は、参照によりその開示内容が本明細書に援用される、米国特許第７，９３７，９７１号明細書に記載されている。例示的な流体ベアリング装置の構造及び作用の概要説明は以下の通りである。しかし、別の流体ベアリング装置の設計が可能であり、本明細書に開示の方法及び装置によって得られる利益は、流体ベアリング装置の特定の設計に限定されるものではないことを理解されたい。
【００３１】
流体ベアリング装置の代表的な構造を図２及び３に示す。図２の流体ベアリング装置２１６は、第１のプレート２３０、第２のプレート２３２、内部部材２３６、及び第１及び第２の少なくとも一方における少なくとも１つの開口部２３４を有している。第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２は、金属で構成することができ、それぞれ弓形の外面２３８、２３９を有している。ベアリングアセンブリ２１６を流体が通過することができるように、第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２が締結具（例えば、ボルト２４０）で接続され、プレート２３０、２３２が互いに連結されている。各々のプレート２３０、２３２の弓形外面２３８、２３９は、概して、それぞれのプレート２３０、２３２の外周に沿って位置している。第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２の各々は、それぞれの内面２４２、２４４及び外面２４３、２４５を有し、プレート２３０及び２３２の内面２４２、２４４は互いに位置合わせされている。第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２のいずれか一方の内面２４２、２４４の周囲に、流体を流すためのプレナムを与えるための、凹部２４７が少なくとも部分的に延びている。別の実施の形態において、本明細書で後述するように、ファイバー支持チャネル２５０に均一な流れを供給するために、凹部は様々な構成を有することができる。
【００３２】
図２に示す実施の形態において、第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２の弓形の外面２３８、２３９は、実質的に位置合わせされ、第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２の両方の外面２３８、２３９の間に領域を形成することが好ましい。この領域は、ベアリングアセンブリを回転させずに、光ファイバーがこの領域に沿って移動できるように、光ファイバーを受け取るように構成されている。このファイバー支持チャネル２５０は、図３に示す実施の形態において、より明確に示されている（本明細書で後述する）。少なくとも１つの開口部２３４が、第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２の少なくとも一方を貫通している。図２に示すように、第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２の開口部２３４は、流体ベアリング装置２１６を通して、流体（例えば、空気、ヘリウム、又は別の所望の気体又は液体）を、開口部２３４から第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に形成された、ファイバー支持チャネル２５０に供給することができる。以下に更に詳細に説明するように、チャネル２５０に供給される流体によって、ファイバーとチャネル２５０表面との間に高圧領域が生成される。流体は、線引きを促進する張力と相まって、チャネル２５０内のファイバーを安定させると共に、ファイバーをチャネル２５０の表面の上方に配置して、ファイバーが流体ベアリング装置と機械的に接触しないように作用する。流体ベアリング装置を通過する流体は、本明細書において浮揚流体と呼ぶことができる。浮揚流体は気体又は液体であってよい。代表的な浮揚流体には空気、Ｎ２、及び不活性ガスが含まれる。
【００３３】
加えて、流体ベアリング装置２１６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に配置された、内部部材２３６を含むことができる。内部部材２３６（例えば、シム２３７）は、浮揚流体が所定の流動方向を有する、ファイバー支持チャネル２５０を退出するように、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との表面２３８、２３９間の領域に浮揚流体を誘導するのを助長するように構成されている。内部部材２３６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に位置し、その間に隙間を形成する。所望であれば、内部部材２３６は、複数のフィンガー（図示せず）を含み、非半径方向の流れを抑制することによって、流体の流れを更に制御することができる。加えて、内部部材２３６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に実質的な接触をもたらすシール部として機能する。内部部材は、光ファイバーの進入及び退出を容易にするノッチを含むこともできる。
【００３４】
図３に示すように、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との表面２３８、２３９間に形成された、ファイバー支持チャネル２５０は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間の浮遊流体が退出する位置にテーパーをかけることができる。しかし、別の実施の形態において、ファイバー支持チャネル２５０は、例えば、平行又は逆テーパー形状を有することができる。加えて、テーパー付きファイバー支持チャネル２５０内の開口部２６０は、光ファイバー２１４の位置に応じて可変である。開口部２６０及びファイバー支持チャネル２５０は、使用する特定の線引き張力及び線引き速度、並びに開口部２６０を通過する浮遊流体の流速に対し、代表的な外径１２５μｍのファイバーが、５００μｍ未満、より好ましくは４００μｍ未満、更に好ましくは３００μｍ未満、最も好ましくは２００μｍ未満の幅のファイバー支持チャネル２５０の部分に保持されるように構成されることが好ましい。従って、ファイバーは、ファイバー径の１倍〜２倍、より好ましくはファイバー径の１倍〜１．７５倍、最も好ましくはファイバー径の１倍〜１．５倍のチャネル２５０の領域内に保持されることが好ましい。ファイバーは、ファイバーの外面と各々の壁との間の距離が、ファイバー径の０．０５〜０．５倍となるように、チャネルの領域内に位置することが好ましい。
【００３５】
図３に示す実施の形態において、見易くするために、テーパー角度は、ファイバー支持チャネル２５０のテーパー付き開口部の好ましい角度から、図示誇張されている。実際は、ファイバー支持チャネル２５０の上部又は外側部分の幅２６０が、ファイバー支持チャネル２５０の下部又は内側部分２３７の幅２６０より広くなるように、支持チャネル２５０の対向する表面の少なくとも一方、好ましくは両方の各々が、好ましくは０°を超え１０°未満、より好ましくは０．３°〜７°、最も好ましくは、０．４°〜３°で傾斜している。例えば、かかる実施の形態において、領域を形成する第１のプレート２３０及び第２のプレート２３２は、それぞれ−０．６°及び＋０．６°傾斜させることができる。別法として、ファイバー支持チャネル２５０は、任意の深さ、幅、及びテーパー角度を有することができる。テーパー付きファイバー支持チャネル２５０を利用して、流体がファイバー支持チャネル２５０のより狭い内側部分に進入し、ファイバー支持チャネル２５０のより広い外側領域から退出するように、ファイバー支持チャネル２５０によって形成されたスロットに流体を注入することによって、チャネル２５０を通して放出される浮揚流体のクッションによって、ファイバーがチャネル２５０の深さ内に自己位置決めすることになる。例えば、浮揚流体の所与の流速に対し、ファイバーの線引き張力が増加した場合、ファイバー２１４とチャネル壁との間の間隙が十分小さくなり、領域２３７の圧力が新らたな高張力に正しく対応するのに十分大きくなるまで、ファイバーはチャネル２５０内を下方に移動することになる。ファイバーの線引き張力が減少した場合、ファイバー２１４とチャネル壁との間の間隙が十分大きくなり、領域２３７の圧力が新らたな低張力に対応するのに十分小さくなるまで、ファイバーはチャネル２５０内を上方に移動することになる。従って、チャネル２５０にテーパーをかけることによって、チャネル２５０は、より広い範囲の線引き張力に対応することができる。図示のチャネル２５０がテーパー付きでなく、線引き張力が減少した場合、ファイバーは上方に移動して、ファイバー支持チャネル２５０から逸脱する可能性がある。
【００３６】
ファイバーは、ファイバー径の１〜２倍、より好ましくはファイバー径の１〜１．７５倍、最も好ましくはファイバー径の１〜１．５倍のチャネル２５０の領域内に位置していることが好ましい。かかるチャネル２５０内の比較的狭い領域にファイバーを配置することによって、ファイバーは、動作中ベルヌーイ効果によって、自ら中心に位置することになる。例えば、ファイバーがチャネル２５０の対抗する壁のいずれかに近づくと、浮揚流体の速度は、一方の表面の最も近くで増加し、他方の表面の最も近くで減少する。ベルヌーイ効果によれば、浮揚流体の速度が増加すると同時に圧力が減少する。その結果、一方の表面近傍の浮揚流体速度の減少によって生じた、より大きい圧力によって、ファイバーがチャネル２５０の中心に戻されることになる。従って、好ましい実施の形態において、ファイバーが線引きされる間、ファイバーの周囲を通過してファイバー支持チャネル２５０から退出する浮揚流体に起因する、少なくとも実質的なベルヌーイ効果によって、ファイバーは、ファイバー支持チャネル２５０の中心に配置される。特に、ファイバーの側面に衝突する浮揚流体の流れを利用する必要がなく、例えば、チャネル２５０の側壁から生じる浮遊流体のジェットが無くても、かかるセンタリングが生じる。ファイバーがスロット２５０のテーパー付き領域内に完全に位置するように、スロットを通して移動する浮揚流体の流速を調整してファイバーを維持することが好ましい。図３の実施の形態において、ファイバーが、ファイバー径の１〜２倍のチャネル２５０の領域に配置されているため、ファイバーは、（これも選択された場合には、ファイバーの支持に利用可能な空気力学的抗力とは対照的に）ファイバーの下方に存在する圧力差によって支持される。流体圧力差によってファイバーをチャネル２５０内に支持又は浮揚させることにより、空気力学的抗力を用いてファイバーを浮揚させる場合より、はるかに低い流速で済ませることができる。
【００３７】
図３に示す実施の形態において、流体流は、ファイバー支持チャネル２５０のより狭い内側部分を介して、ファイバー支持チャネル２５０に進入し、ファイバー支持チャネル２５０のより広い外側領域２６０を通して退出する、単一の浮揚流体によって与えられることが好ましい。このようにして、ファイバー支持チャネル２５０によって形成されたスロット内に、ファイバーを完全に配置することができ、ファイバーをスロットの最も狭い部分と最も広い部分との間で浮揚させることができる。テーパー付きファイバー支持チャネル２５０を採用し、このように領域２５０を通して浮揚流体を注入することによって、ファイバー支持チャネル２５０によって形成されたスロットの領域に、ファイバーを保持することができ、スロットは、ファイバー支持チャネル２５０を通して誘導されるファイバーの径より１０μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは１５μｍ〜１００μｍ、最も好ましくは約２４μｍ〜７０μｍ広い幅を有している。ファイバーの線引き処理の間、ファイバーは、ファイバーの外面と各々の壁との間の距離が、ファイバー径の０．０５〜０．５倍となるように、チャネル内に保持されることも好ましい。  
【００３８】
一部の好ましい実施の形態において、ファイバー支持チャネル２５０は、ファイバーが浮揚流体流の源から外側に移動するにつれ、ファイバーの下方の圧力を低減する手段を備えている。かかる圧力を解放するための手段は、前述のように、テーパー付きチャンネル構造の形態によって達成することができる。
【００３９】
流体ベアリング装置によって、光ファイバーとベアリングアセンブリとが実際に機械的に接触しない、又は実質的に接触しないように、光ファイバーが、浮揚流体クッション領域に沿って移動することができ、例えば、ファイバーはプレート２３０又は２３２のいずれにも接触せずに、ファイバー支持チャネル２５０内を移動する。加えて、領域の大きさ及び構成により、流体ベアリング装置は、一定の範囲の線引き張力を通して、浮揚流体流を能動的に制御することなく、ファイバーを機械的に接触させずに領域内に維持することができる。
【００４０】
光ファイバーが、ファイバー支持チャネル２５０の底部に向けて移動し、シム２３７又はファイバー支持チャネル２５０の側面に接触するのを防止するためには、浮揚流体流が重要であり得る。これは、光ファイバーがまだ被覆されておらず、ファイバーの品質が、流体ベアリング装置又はチャネル２５０との機械的接触によって損なわれないようにするために特に重要である。更に、光ファイバー２１４が、ファイバー支持チャネル２５０の底部のより近くに配置されるほど、光ファイバー２１４を所望に位置に維持するためには、ファイバー支持チャネル２５０の圧力をより高くする必要があると考えられている。明らかなように、チャネル側面のテーパーにより、チャネル側面とファイバーとの間隙が小さくなり、この高い圧力が必要になる。
【００４１】
ファイバー支持チャネル２５０内のファイバー位置に影響を与える他の要因には、線引き張力が含まれる。例えば、同じ流体流が与えられた場合、２００ｇの張力で牽引したファイバーは、１００ｇの張力で牽引したファイバーと比較して、ファイバー支持チャネル２５０内において、より低く浮揚する。従って、使用する特定のファイバー線引き速度及び線引き張力に対し、流体ベアリングの領域を退出する浮揚流体流が、光ファイバーを所望の位置に維持するのに十分であることが重要である。  
【００４２】
例えば、プレート２３０と２３２との最も内側部分の幅が約１２７μｍ、及び最も外側の幅が約３８０μｍの幅を有するファイバー支持チャネル２５０を用いる実施の形態において、浮揚流体の流量は、約０．５Ｌ／秒〜５Ｌ／秒を超えることができる。かかる構成及び浮揚流体流によって、光ファイバー周囲の局所的な流速が、８００ｋｍ／時以上になり得る。従って、一部の実施の形態において、ファイバー支持チャネル２５０に用いられるファイバー周囲の最大浮揚流体速度は、１００ｋｍ／時超、２００ｋｍ／時超、４００ｋｍ／時超、及び場合により６００ｋｍ／時超である。一部の実施の形態において、ファイバー支持チャネル２５０に用いられるファイバー周囲の最大浮揚流体速度は、９００ｋｍ／時超とすることができる。しかし、本明細書に開示の方法は、必ずしもこれ等の速度に限定されず、実際には、線引き条件（例えば、線引き速度、線引き張力等）及び流体ベアリングの構造に応じ、ファイバーが、ファイバー支持チャネル２５０内の所望の位置に配置されるように、速度が選択できることが好ましい。別の実施の形態において、浮揚流体の流量は、約３Ｌ／秒〜約４Ｌ／秒であってよい。勿論、所与の線引き張力において、光ファイバーを所望の位置に維持するのに十分な任意の浮揚流体流量を用いることができる。
【００４３】
一部の実施の形態において、光ファイバーが線引きされる速度は、１０ｍ／ｓ超であり、別の実施の形態において、速度は２０ｍ／ｓ超、別の実施の形態において、速度は３０ｍ／ｓ超、別の実施の形態において、速度４０ｍ／ｓ超、別の実施の形態において、速度は５０ｍ／ｓ超、更に別の実施の形態において、速度は６０ｍ／ｓ超である。
【００４４】
図１に示すシステム１０８の欠点の１つは、製造に所望される高い線引き速度を使用する場合、ファイバーの冷却速度が高いことである。光ファイバーの製造に通常使用される条件下で、１２０００℃／秒以上の冷却速度に直面する。これは、仮想温度を十分に下げて、ファイバーの減衰を有意に減少させるためには、ファイバーの構造緩和の誘発及び／又はファイバーの状態を平衡状態により近づける、十分な温度にある時間が短すぎることを意味している。
【００４５】
冷却速度を低下させる可能な方策は、処理区域１３０の温度を上昇させ、処理区域に進入するときのファイバーの温度に、より近づけることが含まれる。処理区域１３０と炉１１２との温度差が小さいと、ファイバーの冷却速度が低下する。原理的には、本明細書に記載のように、仮想温度を低下させるのに必要な構造緩和を実現するために、ファイバーが１０００℃〜１７００℃の範囲に滞留する時間が十分長くなるように、処理区域１３０が、入口温度（１５００℃以上）からより低い温度にファイバーを徐々に冷却することができる温度勾配を有することができる。別法として、ファイバー処理システムが、ファイバーを冷却するために、漸進的に低下する温度で動作する複数の処理区域を含み、好ましい１０００℃〜１７００℃のプロセス温度ウィンドウにおける、ファイバーの滞留時間を長くすることができる。
【００４６】
概念的には実行可能であるが、処理区域１３０の状態の調整を含む、ファイバーの制御冷却方法を実際に実施することは困難である。ファイバーの冷却を制御して、低い仮想温度を達成するのに必要な構造緩和を最も促進するためには、ファイバーの温度が、本明細書によって特定される好ましい１０００℃〜１７００℃のプロセス温度ウィンドウにある時間を最大にする必要がある。図１に示す先行技術のファイバー処理システムが、商用線引き速度で動作すると、ファイバーの温度が１２００℃〜１７００℃のプロセス温度ウィンドウにある時間が、約０．２秒に制限される。ガラスの大幅な構造緩和を可能にするためには、この時間は短すぎて、システムによって製造されるファイバーの仮想温度は高くなる（約１５００℃以上）。１０００℃〜１７００℃における滞留時間を増大するためには、処理区域１３０の温度を制御して、冷却速度を低下させる必要がある。前述のように、適切な温度制御には、ファイバーの温度をより緩やかに低下させて、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度ウィンドウにおける、適切なファイバーの滞留時間を確保する必要がある。しかし、温度低下がより緩やかになると、処理区域１３０の長さが増大する。商用線引き速度において、ファイバーの仮想温度を有意に約１５００℃未満に低下させるのに必要な漸進的な制御冷却を確立するためには、必要な処理区域１３０の長さは、ほとんどの製造施設で利用可能な垂直ヘッドスペース（床から天井まで）を超えてしまうであろう。より大きな垂直ヘッドスペースを得るために、既存設備を改修することは、生産コストを不当に増加させてしまうであろう。既存の垂直ヘッドスペースの限界内において、線引き速度を減少させる方法も、製造スループットが低下して高コストにつながるため好ましくない。
【００４７】
ファイバー処理システムに流体ベアリング装置を組み込むと、処理中に、ファイバーを水平又は他の非垂直方向に方向転換させることができるため有益である。システムに流体ベアリング装置を組み込むことによって、施設内の垂直スペースを増大させる必要がなく、ファイバー処理に利用可能な経路長を増大させることができる。図１に示すシステム１０８において、流体ベアリング装置１１６は、無被覆ファイバー１１４が処理区域１３０を退出するに従って、無被覆ファイバー１１４を、垂直方向からより水平に近い方向に転換する。図１に示す構成において、流体ベアリング装置１１６は、無被覆ファイバー１１４を被覆ユニット１２０に送る。仮想温度の低いファイバーを製造するのに十分な程度まで冷却速度を遅くする試みおける別の構成において、ファイバー処理システムを改修して、処理区域１３０と平行に、第２の処理区域を設け、ファイバーベアリング装置によって、ファイバーを垂直方向上方に方向転換させ、ファイバーを第２の処理区域に送って更に冷却経路を延長することができる。
【００４８】
しかし、図１のシステム構成において、流体ベアリング装置１１６は、仮想温度が低いファイバーを実現するという目的に対し逆の効果を招く。遅い速度で制御冷却を可能にする代わりに、図１に展開された流体ベアリング装置１１６は、ファイバーの急速冷却を促進する。光ファイバー１１４が流体ベアリング装置１１６の上を移送されるとき、各々の流体ベアリング装置１１６の浮揚流体クッションの領域が、光ファイバー１１４を冷却するように機能する。ファイバーを支持固定するために流体ベアリング装置に用いた浮揚流体が流動しているため、光ファイバーは室温の静止空気中で冷却される場合よりも速い速度で冷却される。光ファイバーと流体ベアリングの浮揚流体との温度差が大きいほど、浮遊流体ベアリングが光ファイバー１１４を冷却する能力が大きくなる。図１の展開において、流体ベアリング１１６に供給される浮揚流体は、室温の空気又は不活性ガスである。前述のように、ファイバーを支持浮揚して、流体ベアリング装置に対するファイバーの機械的接触を防止するために、チャネル２５０に供給される浮揚流体の速度は高い。かかる高い浮揚流体流速を使用すると、対流過程によってファイバーの冷却速度が大きく増加する。ファイバーの温度と流体ベアリング装置によって供給される浮揚流体の温度との差が大きいほど、及び浮揚流体の流速が高いほど、ファイバーの冷却速度は速くなる。
【００４９】
先行技術のファイバー処理システムにおいて、流体ベアリング装置によって供給される浮揚流体は室温であり、処理区域を退出して流体ベアリング装置のアセンブリに進入するファイバーは、一般に、５００℃以上の温度であり、より一般的には１０００℃以上の温度である。一般的なファイバー線引き速度及び流体ベアリング装置を通過する一般的な浮揚流体の速度において、ファイバーが流体ベアリング装置上を通過するとき、ファイバーの温度が、１〜２ｍの長さにわたり、数百から１０００℃を超えて低下する可能性がある。流体ベアリング装置を退出するファイバーの一般的な温度は、２３℃〜６００℃又は５０℃〜８００℃である。流体ベアリング装置を退出したファイバーを、再加熱ステージに誘導し、流体ベアリング装置からの退出温度より高い温度に加熱することができる。再加熱ステージに進入するファイバーの温度は、２３℃〜６００℃又は５０℃〜８００℃とすることができる。先行技術に展開される流体ベアリング装置によって与えられる高速のファイバー冷却速度は、ヘリウム冷却装置の必要性を排除することによって、ファイバー処理システムを単純化できるため、有益であると考えられている。
【００５０】
流体ベアリング装置を用いたファイバーの急速冷却は、先行技術では有益であると評価されている一方、本明細書は、ファイバーが冷却される時間スケールが、ファイバーの低い仮想温度を実現して、減衰の少ないファイバーを製造するのに必要な構造緩和の促進に必要な時間より、はるかに短いことを認識している。本明細書は、仮想温度が低いファイバーを製造するように設計された新しい処理システムを提供する。
【００５１】
本システムは、処理中に冷却されたファイバーを、１０００℃以上の温度に戻すための再加熱ステージを備えている。１つの実施の形態において、ファイバーは母材から線引きされたシリカ又はドープシリカファイバーであって、プロセス温度が１０００℃〜１７００℃の処理区域を通過し、１０００℃未満に冷却され、１０００℃より高いプロセス温度のステージで再加熱されたファイバーである。ファイバーを再加熱することによって、ファイバーが１０００℃〜１７００℃のウィンドウのプロセス温度に曝露される時間が長くなり、その後の冷却によってファイバーの仮想温度を更に低下させることができる。本システム及び方法は、ファイバーを１０００℃未満のファイバー温度に冷却し、１０００℃より高いプロセス温度のステージにおいて、そのファイバーを再加熱する複数のサイクルを含み、ファーバーが１０００℃〜１７００℃の温度に曝露される時間を長くし、更なる冷却サイクルを通して仮想温度を更に低下させることができる。本システムは、処理システム内を通過するファイバーの経路の方向転換を行う、流体ベアリング又は他のファイバー折り返し装置を備えることもでき、実現が困難な垂直プロセスヘッドスペースの必要性を最小限に抑制しつつ、ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に曝露する処理区域に、ファイバーを複数回通過させることができる。
【００５２】
本開示の特定の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５３】
本開示の別の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１０００℃〜１４５０℃のプロセス温度に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５４】
本開示の更に別の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５５】
本開示の更に別の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１０００℃〜１７００℃のファイバー温度を有する状態に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５６】
本開示の更に別の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１０５０℃〜１６００℃のファイバー温度を有する状態に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５７】
本開示の更に別の実施の形態によれば、ファイバーは、シリカ又はドープシリカファイバーであり、ファイバーが１１００℃〜１５００℃のファイバー温度を有する状態に滞留する時間は０．１秒超、０．２秒超、０．３秒超、０．４秒超、０．５秒超、０．６秒超、０．８秒超、１秒超、２秒超、３秒超、４秒超、５秒超、又は６秒超である。
【００５８】
図４は、線引き炉及び再加熱ステージを備えた、ファイバー処理システムの実施の形態を示す図である。矢印は処理経路に沿ったファイバーの移送方向を示している。システム３００は、ファイバー母材３１０を内包する線引き炉３０５を備えている。ファイバー母材３１０は、シリカ又はドープシリカ母材であってよく、単一組成領域及び複数組成領域を含むことができる。複数組成領域は同心であってよい。例えば、ファイバー母材３１０は、ファイバーのコア組成に対応する中央領域、及びファイバーの１つ以上のクラッド層の組成に対応する１つ以上の外側同心領域を含むことができる。コア及び／又はクラッド領域は純シリカ又はドープシリカを含むことができる。
【００５９】
ファイバー３１５は、ファイバー母材３１０から線引きされ、再加熱ステージ３２０の入口３２３に誘導される。ファイバー３１５は、再加熱ステージ３２０を通過して出口３２７に現れる。１つの実施の形態において、ファイバー３１５は、約１７００℃の温度で線引き炉３０５を退出する。ファイバー３１５は、線引き炉３０５を退出するに従って冷却し、再加熱ステージ３２０に進む。ファイバー３１５は、再加熱ステージ３２０の出口３２７に現れた後、処理経路を進むにつれて冷却する。図４には明確には示してないが、ファイバーの処理経路は、出口３２７の下流に、更に別の処理ユニット（例えば、追加の再加熱ステージ、徐冷装置、ファイバー折り返し装置、被覆ユニット、試験ユニット、又はスプールユニット）を備えることができる。
【００６０】
システム３００は、線引き炉３０５から再加熱ステージ３２０の出口３２７を越えて延びる処理経路を画成する。矢印は処理経路に沿ったファイバーの搬送方向を規定する。ファイバーは、処理されるにつれ、線引き炉３０５から離れる。線引き炉３０５に近い処理経路の部分は、本明細書において、線引き炉３０５から更に離れた処理経路の部分の上流にあると言うことができ、線引き炉からの距離は、本明細書では、ファイバーに沿って測定した距離を意味すると判断される。例えば、線引き炉と再加熱ステージ３２０の入口３２３との間に配置されたファイバー３１５の部分は、再加熱ステージ３２０の出口３２７よりも線引き炉３０５から離れて配置されたファイバー３１５の部分の上流にある。ファイバー３１５が、処理経路に沿って、線引き炉３０５及び再加熱ステージ３２０の両方を通過することから、本明細書では、線引き炉３０５と再加熱ステージ３２０とは、処理経路に沿って、動作可能に結合されていると称することができる。
【００６１】
図４の実施の形態において、線引き炉３０５と再加熱ステージ３２０の入口との間に間隙が示されている。別の実施の形態では、間隙は存在せず、再加熱ステージ３２０は、線引き炉３０５に直接接続されている。
【００６２】
再加熱ステージ３２０を備えることによって、その後の冷却時に、ファイバーの仮想温度を低下させるのに有効なプロセス温度に、ファイバー３１５を曝露する時間が増加する。１つの実施の形態において、出口３２７におけるファイバー３１５の温度は、入口３２３におけるファイバー３１５の温度より高い。別の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１６００℃未満であり、出口３２７におけるファイバー３１５の温度は９００℃より高い。更に別の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１５００℃未満であり、出口３２７におけるファイバー３１５の温度は１０００℃より高い。  
【００６３】
１つの実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１７００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１７００℃より高い温度に加熱される。第２の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１５００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１５００℃より高い温度に加熱される。第３の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１４００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１４００℃より高い温度に加熱される。第４の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１３００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１３００℃より高い温度に加熱される。第５の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１１００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１１００℃より高い温度に加熱される。第６の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、入口３２３におけるファイバー３１５の温度は１０００℃未満であり、再加熱ステージ３２０によって、ファイバー３１５が１０００℃より高い温度に加熱される。再加熱ステージ３２０によって生成されるピークファイバー温度は、再加熱ステージ３２０の内部の点若しくは内部、又は出口３２７で生じることができる。
【００６４】
再加熱ステージ３２０によって与えられるファイバー温度の上昇は、少なくとも５０℃、少なくとも１００℃、少なくとも２００℃、少なくとも３００℃、少なくとも４００℃、又は少なくとも５００℃とすることができる。
【００６５】
再加熱ステージ３２０は、対流、放射、又は電磁機構を介して、ファイバー３１５に熱を与える。再加熱ステージ３２０は、炉であってよく、加熱要素を介して動作するか、又は高温ガスをファイバー３１５上に流すものであってよい。あるいは、再加熱ステージ３２０は、ファイバー３１５を加熱するためのレーザー又は他の光源を含むことができる。レーザー又は他の光源は、ファイバー３１５が吸収する波長で動作することができ、吸収を通してファイバー３１５にエネルギーが伝達される。
【００６６】
図４に示す処理経路に沿ったファイバー３１５の搬送速度は、少なくとも２ｍ／秒、少なくとも５ｍ／秒、少なくとも１０ｍ／秒、少なくとも２０ｍ／秒、少なくとも３０ｍ／秒、少なくとも３５ｍ／秒、少なくとも４０ｍ／秒、少なくとも４５ｍ／秒、又は少なくとも５０ｍ／秒であってよい。
【００６７】
図５は、再加熱ステージ及び徐冷装置を備えた、ファイバー処理システムを示す図である。本明細書で定義するように、徐冷装置は、非加熱空気中におけるファイバーの冷却速度より遅い速度で光ファイバーを冷却する。再加熱ステージと徐冷装置は互いに動作可能に結合され、各々が線引き炉に動作可能に結合されている。１つの実施の形態において、図５に示すファイバー処理システムは、図４に示すシステムを改修して、徐冷装置を設けたものである。ファイバー処理システム３４０は、入口３３３及び出口３３７を有する徐冷装置３３０を備えている。図５に示す実施の形態において、ファイバー３１５は、加熱ステージ３２０の出口３２７を離れ、徐冷装置３３０の入口３３３から進入し、徐冷装置３３０の出口３３７から退出する。出口３３７におけるファイバー３１５の温度は入口３３３におけるファイバー３１５の温度より低い。徐冷装置３３０は、ファイバー３１５の制御冷却を行って、非加熱空気中の自然冷却速度より遅い冷却速度を可能にする。
【００６８】
１つの実施の形態において、徐冷装置３３０は制御された温度を有する１つ以上の区域を含んでいる。例えば、徐冷装置３３０は、１つ以上の温度制御区域を有する炉を備えることができる。制御された温度は、非加熱空気中での冷却と比較して、ファイバー３１５をより緩やかに冷却することができ、所望のプロセス温度又は所望のプロセス温度ウィンドウにおける、ファイバーの滞留時間が増加するように構成することができ、冷却中にファイバー３１５の仮想温度を低下させるという目標の達成を容易にすることができる。別の実施の形態において、徐冷装置３３０は、準大気圧条件下で動作する。ファイバーを囲むガス環境の圧力を低下させて、ファイバーからガス雰囲気への熱伝達率を低下させることによって、大気圧における冷却と比較して、ファイバー３１５をより緩やかに冷却することができ、冷却中にファイバー３１５の仮想温度を低下させるという目標の達成を容易にすることができる。
【００６９】
図５に示す処理経路に沿った、ファイバー３１５の搬送速度は、少なくとも２ｍ／秒、少なくとも５ｍ／秒、少なくとも１０ｍ／秒、少なくとも２０ｍ／秒、少なくとも３０ｍ／秒、少なくとも３５ｍ／秒、少なくとも４０ｍ／秒、少なくとも４５ｍ／秒、又は少なくとも５０ｍ／秒であってよい。
【００７０】
図５には明確には示してないが、ファイバーの処理経路は、出口３３７の下流に、更に別の処理ユニット（例えば、追加の再加熱ステージ、徐冷装置、ファイバー折り返し装置、被覆ユニット、試験ユニット、又はスプールユニット）を備えることができる。
【００７１】
図５の実施の形態において、再加熱ステージ３２０の出口３２７と徐冷装置３３０の入口３３３との間に間隙が示されている。別の実施の形態では、間隙は存在せず、徐冷装置３３０は、再加熱ステージ３２０に直接接続されている。
【００７２】
１つの実施の形態において、徐冷装置３３０は固定温度に維持される。固定温度は、例えば、徐冷装置３３０内のファイバー３１５を囲む環境内における、加熱要素及び／又は加熱ガス流によって確立することができる。固定温度は、室温と入口３３３におけるファイバー３１５の温度との間の温度である。固定温度は、ファイバー３１５の構造緩和及び／又は冷却中にファイバー３１５を平衡状態に近づけることができる温度であることが好ましい。固定温度は、少なくとも７００℃、少なくとも８００℃、少なくとも９００℃、少なくとも１０００℃、少なくとも１１００℃、少なくとも１２００℃、少なくとも１３００℃、少なくとも１４００℃、７００℃〜１５００℃、９００℃〜１４００℃、又は１０００℃〜１３００℃の温度であってよい。
【００７３】
別の実施の形態において、徐冷装置３３０は、各々が異なる温度を維持する２つ以上の区域を含んでいる。１つの実施の形態において、ファイバー３１５が、入口３３３の付近で最も高く、徐冷装置３３０を出口３３７の方向に通過するに従って漸減する温度に曝露されるように、区域の温度が徐冷装置３３０の入口３３３から出口の方向に向けて低下し、徐冷装置３３０においてファイバー３１５が曝露される最高温度は、入口３３３におけるファイバー３１５の温度より低い温度である。徐冷装置３３０において、ファイバー３１５が曝露される最低温度は、室温より高くてよい。特定の実施の形態において、ファイバー３１５は、シリカ又はドープシリカファイバーであり、徐冷装置３３０においてファイバー３１５が曝露される温度範囲は、１０００℃〜１７００℃、１０００℃〜１５００℃、又は１０００℃〜１３００℃に及ぶことができる。徐冷装置３３０の入口３３３と出口３３７との間の温度勾配は連続的であっても階段状であってもよい。図５に示す実施の形態では、再加熱ステージ３２０よりも線引き炉３０５から遠いファイバー処理経路に沿った位置に、徐冷装置３３０が配置されていることを示しているが、別法として、再加熱ステージ３２０より線引き炉３０５の近くに配置することができることを理解されたい。
【００７４】
徐冷装置３３０におけるファイバー３１５の冷却は、徐冷装置３３０の内部圧力を制御することによっても実現することができる。徐冷装置３３０の内部は、静止又は流動ガスを含むことができ、ガスの圧力及び／又は流速を制御することによって、冷却速度を変えることができる。ガス圧力が高いほど、又は流速が速いほど、冷却速度は速くなる一方、ガス圧力が低いほど、又は流速が遅いほど、冷却速度は遅くなる。徐冷装置３３０に使用される代表的なガスには、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２、空気、ＣＯ２、Ｋｒ、及びＸｅが含まれる。ファイバー３１５の仮想温度の低下を促進するために、より遅い冷却速度が好ましい。１つの実施の形態において、徐冷装置３３０内部のファイバー３１５の環境におけるガス圧力は室内圧力より低い。ファイバー３１５を囲むガス圧力は、１．０気圧未満、０．９気圧未満、０．８気圧未満、０．７気圧未満、０．６気圧未満、０．５気圧未満、０．４気圧未満、又は０．３気圧未満であってよい。
【００７５】
図６は、再加熱ステージ及び線引き炉に動作可能に結合された、２つの徐冷装置を備えた、ファイバー処理システムを示す図である。１つの実施の形態において、図６に示すファイバー処理システムは、図５に示すシステムを改修して、第２の徐冷装置を設けたものである。ファイバー処理システム３７０は、入口３３３及び出口３３７を有する徐冷装置３３０に加え、入口３６３及び出口３６７を有する徐冷装置３６０を備えている。ファイバー３１５は線引き炉３０５を離れ、徐冷装置３６０の入口３６３から進入し、徐冷装置３６０の出口３６７から退出する。ファイバー３１５は処理経路に沿って進み、加熱ステージ３２０の入口３２３から進入し、加熱ステージ３２０の出口３２７から退出する。次いで、ファイバー３１５は徐冷装置３３０の入口３３３から進入し、徐冷装置３３０の出口３３７から退出する。
【００７６】
図６に示す処理経路に沿ったファイバー３１５の搬送速度は、少なくとも２ｍ／秒、少なくとも５ｍ／秒、少なくとも１０ｍ／秒、少なくとも２０ｍ／秒、少なくとも３０ｍ／秒、少なくとも３５ｍ／秒、少なくとも４０ｍ／秒、少なくとも４５ｍ／秒、又は少なくとも５０ｍ／秒であってよい。
【００７７】
図６には明確には示してないが、ファイバーの処理経路は、出口３３７の下流に、更に別の処理ユニット（例えば、追加の再加熱ステージ、徐冷装置、ファイバー折り返し装置、被覆ユニット、試験ユニット、又はスプールユニット）を備えることができる。
【００７８】
徐冷装置３６０は、単一の固定温度区域、又は連続的若しくは階段状の温度勾配を与える複数の制御温度区域を含むことができる。出口３６７におけるファイバー３１５の温度は、入口３６３におけるファイバー３１５の温度より低い。徐冷装置３３０につて前述したように、徐冷装置３６０は、ファイバー３１５の冷却速度を制御して、非加熱空気中におけるファイバー３１５の冷却速度より遅い冷却速度を可能にする。第２の徐冷装置を備えることによって、処理中に、ファイバー３１５が曝露される温度環境をより細かく制御することができる。ファイバー３１５のガラス構造の緩和、又はファイバーの状態を平衡状態に近づけるのに役立つ温度に、ファイバー３１５が曝露される時間が長くなるように、あるいは冷却中におけるファイバー３１５の仮想温度の低下が促進されるように、徐冷装置の温度条件を設計することができる。
【００７９】
徐冷装置３６０においてファイバー３１５が曝露される最高温度は、入口３６３におけるファイバー３１５の温度より低い温度である。徐冷装置３６０においてファイバー３１５が曝露される最低温度は室温より高くてよい。徐冷装置３６０においてファイバー３１５が曝露される温度範囲は、８００℃〜１６００℃、９００℃〜１５００℃、１０００℃〜１５００℃、又は１０００℃〜１３００℃に及ぶことができる。
【００８０】
本明細書によるファイバー処理システムは、処理経路に沿ったファイバーの折り返しを含むことができる。ファイバーの折り返しは、前述の流体ベアリング装置等のファイバー折り返し装置によって達成することができる。ファイバーの折り返しによって、非線形の処理経路が得られ、垂直方向又は折り畳み垂直方向ではない方向に処理経路を延長することができ、製造施設内における追加の垂直ヘッドスペースの必要性が緩和される。本開示の範囲におけるファイバーの折り返しは、水平、非水平、垂直、非垂直、及び／又は製造施設の床に対する任意の角度の方向を含む、任意の搬送方向を包含している。ファイバー折り返し装置は、ファイバーを第１の搬送方向から第２の搬送方向に方向転換させることができ、第１の搬送方向と第２の搬送方向との角度は任意である。
【００８１】
処理システムに１つ以上のファイバー折り返し装置を含め、複数のセグメントを有する処理経路を形成することができる。処理経路セグメントは同一線上にない。１つの実施の形態において、処理経路は、平行であるが同一線上にない２つ以上の処理経路セグメントを有している。処理経路セグメントの１つ以上に、再加熱ステージ及び／又は徐冷装置を備えることができる。１つ以上のファイバーの折り返しを含むファイバー処理経路は、本明細書において、折り畳み処理経路と称することができる。再加熱ステージを折り畳み処理経路に含めると、ファイバー折り返し装置によって、ファイバーが方向転換されるとき、急速に冷却するので有益である。シリカファイバーが、ファイバー折り返し装置から退出する際の温度は、一般に、５０℃〜８００℃である。再加熱は、冷却を反転して、本明細書に記載の仮想温度の制御に十分な程度にファイバーの温度を上昇させる。
【００８２】
図７は、ファイバー折り返し装置を有する、ファイバー処理システムを示す図である。システム４００は、ファイバー４１５を線引きするための母材４１０を備えた、線引き炉４０５を有している。ファイバー４１５は、ファイバー折り返し装置４３５まで、処理経路に沿って矢印の方向に進む。ファイバー折り返し装置４３５は、ファイバー４１５を１つの処理方向から別の処理方向に方向転換させる。ファイバー折り返し装置４３５によって方向転換されるとき、ファイバー４１５が冷却される。方向転換に続き、ファイバー４１５は、再加熱ステージ４３０に進入し、徐冷装置４４５を経て、ファイバー折り返し装置４２５に進み、そこで再度方向転換される。図７の実施の形態において、徐冷装置４４５が再加熱ステージ４３０に直接接続されている。しかし、前述のように、別の実施の形態では、徐冷装置４４５と再加熱ステージ４３０との間に間隙が存在することができる。
【００８３】
線引き炉４０５、ファイバー折り返し装置４３５、再加熱ステージ４３０、徐冷装置４４５、及びファイバー折り返し装置４２５は、図７に示す処理経路に沿って、動作可能に結合されている。線引き炉４０５は、処理経路に沿って、ファイバー折り返し装置４３５、再加熱ステージ４３０、徐冷装置４４５、及びファイバー折り返し装置４２５の上流に位置している。ファイバー折り返し装置４３５は、処理経路に沿って、線引き炉４０５の下流、かつ再加熱ステージ４３０、徐冷装置４４５、及びファイバー折り返し装置４２５の上流に位置している。徐冷装置４４５は、処理経路に沿って、ファイバー折り返し装置４２５の上流、かつ再加熱ステージ４３０、ファイバー折り返し装置４３５、及び線引き炉４０５の下流に位置している。ファイバー折り返し装置４２５は、処理経路に沿って、徐冷装置４４５、再加熱ステージ４３０、ファイバー折り返し装置４３５、及び線引き炉４０５の下流に位置している。
【００８４】
図７に示す処理経路に沿ったファイバー４１５の搬送速度は、少なくとも２ｍ／秒、少なくとも５ｍ／秒、少なくとも１０ｍ／秒、少なくとも２０ｍ／秒、少なくとも３０ｍ／秒、少なくとも３５ｍ／秒、少なくとも４０ｍ／秒、少なくとも４５ｍ／秒、又は少なくとも５０ｍ／秒であってよい。
【００８５】
図７には明確には示してないが、ファイバーの処理経路は、ファイバー折り返し装置４２５の下流に、更に別の処理ユニット（例えば、追加の再加熱ステージ、徐冷装置、ファイバー折り返し装置、被覆ユニット、試験ユニット、又はスプールユニット）を備えることができる。
【００８６】
線引き炉４０５とファイバー折り返し装置４３５との間の処理経路部分を、処理経路セグメントと称することができる。ファイバー折り返し装置４３５とファイバー折り返し装置４２５との間の処理経路部分は、別の処理経路セグメントである。ファイバー折り返し装置４２５の後に示されている、先端が切り取られた処理経路部分は、第３の処理経路セグメントの最初の部分である。線引き炉４０５とファイバー折り返し装置４３５との間の処理経路セグメントは、ファイバー折り返し装置４３５とファイバー折り返し装置４２５との間の処理経路セグメントの上流に位置している。線引き炉４０５とファイバー折り返し装置４３５との間の処理経路セグメントは、ファイバー折り返し装置４３５とファイバー折り返し装置４２５との間の処理経路セグメントと平行であるが、同一線上にはない。図７に示す処理経路は折り畳み処理経路の例である。
【００８７】
図８は、複数の処理経路セグメントを有する、ファイバー処理システムを示す図である。システム４６０は、光ファイバー４６６を処理経路に供給するファイバー母材４６４を備えた線引き炉４６２を有している。処理経路は、線引き炉４６２とファイバー折り返し装置４７２との間に、第１の処理経路セグメント、ファイバー折り返し装置４７２とファイバー折り返し装置４７４との間に、第２の処理経路セグメント、ファイバー折り返し装置４７４とファイバー折り返し装置４７６との間に、第３の処理経路セグメント、ファイバー折り返し装置４７６とファイバー折り返し装置４７８との間に、第４の処理経路セグメント、及びファイバー折り返し装置４７８の先に更に処理経路セグメントを有している。処理経路において、ファイバー４６６は、母材４６４から形成され、線引き炉４６２を退出し、ファイバー折り返し装置４７２によって方向転換され、再加熱ステージ４８２及び徐冷装置４９２を通過し、ファイバー折り返し装置４７４によって方向転換され、再加熱ステージ４８４及び徐冷装置４９４を通過し、ファイバー折り返し装置４７６によって方向転換され、再加熱ステージ４８６及び徐冷装置４９６を通過し、ファイバー折り返し装置４７８によって方向転換され、更に処理経路セグメントに送られ、及び／又はスプールに巻き取られる。ファイバー４６６の搬送経路によって画成される処理経路に沿って、線引き炉、ファイバー折り返し装置、及び徐冷装置が動作可能に結合されている。
【００８８】
線引き炉４６２は、処理経路に沿って、ファイバー折り返し装置４７２、再加熱ステージ４８２、徐冷装置４９２、ファイバー折り返し装置４７４、再加熱ステージ４８４、徐冷装置４９４、ファイバー折り返し装置４７６、再加熱ステージ４８６、徐冷装置４９６、及びファイバー折り返し装置４７８の上流に位置している。図８に示す処理経路セグメントは、互いに平行であるが、同一線上にはない。
【００８９】
図８に示す処理経路に沿ったファイバー４６６の搬送速度は、少なくとも２ｍ／秒、少なくとも５ｍ／秒、少なくとも１０ｍ／秒、少なくとも２０ｍ／秒、少なくとも３０ｍ／秒、少なくとも３５ｍ／秒、少なくとも４０ｍ／秒、少なくとも４５ｍ／秒、又は少なくとも５０ｍ／秒であってよい。
【００９０】
図８には明確には示してないが、ファイバーの処理経路は、ファイバー折り返し装置４７８の下流に、更に別の処理ユニット（例えば、追加の再加熱ステージ、徐冷装置、ファイバー折り返し装置、被覆ユニット、試験ユニット、又はスプールユニット）を備えることができる。
【００９１】
図８に示す実施の形態では、各々の処理経路セグメントにおいて、再加熱ステージが、徐冷装置に直接接続され、再加熱ステージが、徐冷装置より線引き炉の近くに配置されている。しかし、前述のように、再加熱ステージと徐冷装置とを分離（離間）することができ、１つ以上の処理経路セグメントに沿って、再加熱ステージと徐冷装置との相対位置を逆にすることができる。必要に応じ、１つ以上の処理経路セグメントに、再加熱ステージ及び／又は徐冷装置を追加することもできる。
【００９２】
別の実施の形態において、折り畳み処理経路の処理経路セグメントのいずれにも、再加熱ステージ及び／又は徐冷装置を配置することができる。処理経路セグメントは、１つ以上の再加熱ステージ、１つ以上の徐冷装置、及び／又は１つ以上の再加熱ステージと１つ以上の徐冷装置との組み合わせを含むことができる。処理経路は、再加熱ステージ及び徐冷装置を備えていない処理経路セグメントを含むことができるが、少なくとも１つの処理経路セグメントが、再加熱ステージを備えている必要がある。加熱ステージと徐冷装置との組み合わせを含む処理経路セグメントに関し、線引き炉に対する加熱ステージ及び徐冷装置のあらゆる配置が本開示の範囲に含まれる。例えば、加熱ステージが、徐冷装置より線引き炉の近くにあっても、その逆であってもよい。処理経路セグメント内の複数の加熱ステージが連続的に配置されていても、１つ以上の徐冷装置が介在していてもよい。処理経路セグメント内の複数の徐冷装置が連続的に配置されていても、１つ以上の再加熱ステージが介在していてもよい。処理経路セグメントに沿った、徐冷装置及び／又は再加熱ステージのあらゆる順序は本開示の範囲に包含される。
【００９３】
別の実施の形態において、再加熱ステージは、１つ以上のファイバー折り返し装置を含むことができる。例えば、流体を用いてファイバーを浮揚するファイバー折り返し装置において、ファイバーが、方向転換中に、ファイバー折り返し装置に係合するとき、浮揚流体の温度を制御して、ファイバーを加熱することができる。流体ベアリングファイバー折り返し装置は、図２及び３に示す構造を有することができ、装置に係合するファイバーの温度より高い温度に加熱された浮揚流体を供給することができる。
【００９４】
図９は、追加の徐冷装置４６５を含む、図８に示すシステム４６０の変形例４６１を示す図である。システム４６１は、システム４６０と同様に機能するが、徐冷装置４６５を通過する追加のファイバー経路が得られるという利点を有している。徐冷装置４６５は、ガラス転移領域のプロセス温度における、ファイバーの滞留時間を更に延長する。図９の実施形態において、徐冷装置４６５は、線引き炉４６２に直接接続されている。別の実施の形態において、徐冷装置は線引き炉４６２とファイバー折り返し装置４７２との間に留まり、かつ線引き炉４６２から離間することができる。
【００９５】
図１０は、動作可能に結合された複数の流体ベアリングファイバー折り返し装置を含む、再加熱ステージを示す図である。再加熱ステージ４５０は、チャンバー４５２を有し、ファイバー４５５を受け取り、ファイバーは流体ベアリングファイバー折り返し装置４５４、４５６、及び４５８を通して誘導される。１つ以上の流体ベアリングファイバー折り返し装置４５４、４５６、及び４５８に、ファイバー４５５の係合点における、ファイバー４５５の温度より高い温度を有する加熱浮揚流体が供給される。流体ベアリングファイバー折り返し装置４５４、４５６、及び４５８に供給される浮揚流体は、同じであっても異なっていてもよい。１つの実施の形態において、浮揚流体の温度は、流体ベアリングファイバー折り返し装置間で、ファイバー４５５の移送方向に向けて増加する。
【００９６】
１つの実施の形態において、チャンバー４５２は、流体ベアリングファイバー折り返し装置４５４、４５６、及び４５８と関わりなく加熱され、ファイバー４５５の温度を更に制御するための加熱補助機構が提供される。例えば、加熱要素をチャンバー４５２に備え、及び／又は加熱ガスをチャンバー４５２に通すことができる。この実施の形態において、加熱浮揚ガスは、チャンバー４５２に組み込まれた流体ベアリングファイバー折り返し装置に、全く供給しないか又は１つ以上に供給することができる。加熱チャンバーに組み込まれる場合、ファイバー折り返し装置は、当技術分野において、高温環境で機能することが知られている鋼、他の金属、又はセラミックから構成することができる。
【００９７】
別の実施の形態において、再加熱ステージのチャンバーが、ある温度に加熱され、１つ以上のファイバー折り返し装置が、再加熱ステージを通して処理経路が延長される構成でチャンバー内に配置される。この実施の形態において、再加熱ステージのチャンバーは、ファイバーの温度より高い温度に加熱され、ファイバーがチャンバーを通過する際に加熱される。再加熱ステージの内部温度は、空間的に均一であっても空間的に変化してもよい。１つの実施の形態において、再加熱ステージの内部温度は、ファイバーの搬送方向に単調に増加し、内部のピーク温度は、ファイバーが再加熱ステージに進入する際の温度より高い。別の実施の形態において、再加熱ステージの内部温度は、ファイバーの搬送方向に単調に減少し、内部のピーク温度は、ファイバーが再加熱ステージに進入する際の温度より高い。ファイバー折り返し装置を備えることによって、ファイバーが再加熱装置のチャンバーの加熱された内部に曝露される時間が長くなる。加熱された内部にファイバーが曝露される時間を制御することによって、ファイバーの温度を更に制御することができる。この実施の形態において、１つ以上のファイバー折り返し装置は、ファイバーが再加熱ステージの加熱された内部を通過する際に生じる加熱とは無関係に、ファイバーを加熱するように構成されていてもいなくてもよい。
【００９８】
図１１は、動作可能に結合された複数のファイバー折り返し装置を有する、再加熱ステージを示す図である。１つの実施の形態において、ファイバー折り返し装置は、図２及び３に示すような種類の流体ベアリングファイバー折り返し装置である。再加熱ステージ５０８は、境界５５３及び５５７によって画成されるチャンバーを有し、ファイバー５３８を受け取り、ファイバーは一連の流体ベアリング装置５４０〜５５０を通して搬送される。必要に応じ、１つ以上の流体ベアリング装置に供給される浮揚流体を加熱して、ファイバーの温度を更に制御することができる。任意の流体ベアリング装置に供給される浮揚流体の温度は、再加熱ステージ５０８の内部温度と同じであっても異なっていてもよい。特定の実施の形態において、少なくとも１つの流体ベアリング装置に供給される浮揚流体の温度は、再加熱ステージ５０８の内部温度より高い。別の実施の形態において、少なくとも１つの流体ベアリングファイバー折り返し装置に供給される浮揚流体の温度は、再加熱ステージ５０８の内部温度より低い。
【００９９】
更に別の実施の形態において、再加熱ステージはチャンバーを有さず、１つ以上のファイバー折り返し装置を有し、１つ以上のファイバー折り返し装置の少なくとも１つが、ファイバーを加熱するように構成されている。例えば、再加熱ステージは、１つ以上の流体ベアリングファイバー折り返し装置を有することができ、ファイバーの温度より高い温度を有する浮揚流体が、流体ベアリングファイバー折り返し装置の少なくとも１つに供給される。
【０１００】
別の実施の形態において、光ファイバーを処理する方法が開示される。本方法は、第１の経路に沿ってファイバーを用意するステップと、第１の経路に沿った第１の処理領域においてファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが、第１の平均温度で第１の処理領域に進入し、第２の平均温度であって、９００℃〜１４００℃の温度で第１の処理領域から退出し、第１の平均温度から第２の平均温度への冷却が、第１の冷却速度で生じる、ステップと、第１の経路に沿った第２の処理領域において、ファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが、第３の平均温度で第２の処理領域に進入し、第４の平均温度であって、８００℃〜１２００℃の温度で第２の処理領域から退出し、第３の平均温度から第４の平均温度への冷却が、第２の冷却速度で生じる、ステップと、ファイバーを第１の経路から、第２の経路であって、第１の経路と同一線上にない経路に方向転換させるステップと、第２の経路に沿った第３の処理領域において、ファイバーを加熱するステップであって、ファイバーが第５の平均温度であって、２３℃〜５００℃の温度で第３の処理領域に進入し、第６の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で第３の処理領域から退出する、ステップと、第２の経路に沿った第４の処理領域において、ファイバーを冷却するステップであって、ファイバーが第７の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で第４の処理領域に進入し、第８の平均温度であって、１０００℃〜１５００℃の温度で第４の処理領域から退出する、ステップと、を備えている。
【実施例】
【０１０１】
図１１２は、線引き炉、及び介在する再加熱ステージを設けずに、線引き炉に動作可能に結合された徐冷装置を備えたシステム構成において、徐冷装置が、シリカファイバーに与える効果を示す図である。線引き炉内の母材からファイバーが線引きされ、徐冷装置に直接送られる。図１２は、ファイバーに沿った軸方向位置を関数とする、ファイバーの温度を示し、軸方向位置は、処理経路に沿って、線引き炉から離れる方向に増大する。曲線６０３は、徐冷装置がない場合のファイバーの温度プロファイルを示す基準トレースである。６０６として示されている一連の曲線は、線引き炉の下流に位置する徐冷装置によって制御された、ファイバーの温度を示すトレースである。徐冷装置は１２００℃の固定温度に維持される。それぞれ異なるトレースは、徐冷装置の入口と線引き炉との異なる距離に対応している。距離は０ｍｍ〜１０３０ｍｍである。トレース６０６は、処理システムに徐冷装置を備えることによって、ファイバーが１０００℃より高いプロセス温度に曝露される、ファイバーに沿った長さが長くなることを示している。徐冷装置を設けない場合、トレース６０３は、ファイバーの長さに沿った短い距離で、ファイバーの温度が１０００℃未満に低下することを示している。徐冷装置を設けることにより、ファイバーが１０００℃より高い温度に留まる長さが大幅に長くなる。ファイバーは、処理中、所定の速度で搬送されるため、ファイバーに沿った長さは、ファイバーが１０００℃より高い温度に留まるのに十分なプロセス温度にファイバーが曝露される時間と相関する。徐冷装置を備えることによって、冷却中に、ファイバーが１０００℃より高い温度に留まる時間が大幅に延びる。
【０１０２】
図１３は、４２ｍ／ｓ及び５０ｍ／ｓの線引き速度において、徐冷装置がシリカファイバーの仮想温度に与える効果を示す図である。図１３に用いたシステム構成は、介在する装置を設けずに、線引き炉に動作可能に結合された徐冷装置を備えている。４２ｍ／ｓ又は５０ｍ／ｓの線引き速度で、線引き炉内の母材からファイバーが線引きされ、徐冷装置に直接搬送され装置内に通される。徐冷装置は１１００℃の均一な温度に保持される。徐冷装置（「ＳＣＤ」）の入口は、線引き炉の出口（底板）から、処理経路に沿って１２１ｃｍ下流に配置される。線引き炉の底板に対する、徐冷装置の入口及び出口の位置が図１３に示してある。トレース６１２及び６１４は、線引き速度がそれぞれ４２ｍ／ｓ及び５０ｍ／ｓにおける、線引き炉の底板からの距離に対する、ファイバーの温度変化を示している。ファイバーが徐冷装置を通過するにつれ、ファイバーの温度は低下するが、冷却速度は空気中の冷却速度よりはるかに遅い。ファイバーの冷却速度は、ファイバーが徐冷装置から退出すると大幅に増大し、ファイバーの温度は、処理経路に沿って対応する短い距離にわたって低下する。トレース６１６及び６１８は、線引き速度が、それぞれ４２ｍ／ｓ及び５０ｍ／ｓにおける、線引き炉の底板からの距離に対する、ファイバーの仮想温度の変化を示している。空気中で直接冷却されたシリカファイバーの仮想温度は約１５５０℃である。図１３に示す結果は、徐冷装置を通してファイバーを搬送すると、ファイバーの仮想温度が約１５００℃に低下することを示している。
【０１０３】
図１４はモデル化した仮想温度（Ｔｆ）が、シリカファイバーのレイリー散乱損失に与える影響を示す図である。レイリー散乱は、示された波長範囲にわたる減衰の主要な要因である。プロットは、９００℃〜１５５０℃の仮想温度を有する、シリカファイバーの波長を関数とする、レイリー散乱損失を示している。一番上のトレースは、徐冷装置を設けずに、標準の空冷線引き処理によって形成されたファイバーのレイリー散乱損失を示している。標準の空冷線引き処理によって形成されたファイバーの仮想温度は約１５５０℃である。残りのトレースは、仮想温度の降順に並べられ、仮想温度は凡例に示すように低下する。一番下のトレースは、仮想温度が９００℃のファイバーに対応している。これ等のトレースは、ファイバーの仮想温度が低下するにつれて、レイリー散乱損失が低下することを立証している。９００℃の仮想温度を有するファイバーの減衰が最も小さく、１５５０℃の仮想温度を有するファイバーの減衰が最も大きいことが確認された。仮想温度が９００℃〜１５５０℃のファイバーについて、中程度の減衰が確認された。ファイバーの仮想温度が低下するにつれて、示された波長範囲を通して、減衰が連続的に減少することが確認された。
【０１０４】
前述のように、冷却中に、ファイバーの温度がガラス構造の緩和に役立つ温度を上回る時間を長くすることによって、ファイバーの仮想温度を低下させることができる。かかる温度は、ファイバーのガラス転移領域の温度（例えば、ガラス転移温度から略１００℃低い温度から、ガラス転移温度を上回り、かつファイバーの溶融温度より低い範囲の温度）を含む。再加熱ステージを組み込んだファイバー処理システム構成によって、ファイバーを複数の徐冷装置に通すことができるため、冷却中に、仮想温度を低下させるのに十分な高いプロセス温度にファイバーが曝露される時間を長くすることができる。ファイバーを徐冷装置に通す度に、ファイバーの仮想温度を低下させることができ、仮想温度の全体的な低下は、処理経路に組み込まれる徐冷装置の数によって制御することができる。前述のように、ファイバーが徐冷装置を退出すると、ファイバーの温度は急速に低下する。処理経路の徐冷装置間に再加熱ステージを備えることによって、仮想温度を低下させるのに必要な温度より高い温度にファイバーの温度を上昇させて、徐冷装置に送ることができ、その温度を維持ことができる時間がそれに応じて長くなる。
【０１０５】
本明細書に従って形成されるシリカファイバーの仮想温度は、１４５０℃未満、１４００℃未満、１３５０℃未満、１３００℃未満、１２５０℃未満、１２００℃未満、又は１１００℃未満とすることができる。
【０１０６】
本明細書に従って形成されるシリカファイバーの１５５０ｎｍにおける減衰は、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満、０．１７ｄＢ／ｋｍ未満、０．１６ｄＢ／ｋｍ未満、０．１５ｄＢ／ｋｍ未満、０．１４ｄＢ／ｋｍ未満、０．１３ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１２ｄＢ／ｋｍ未満とすることができる。
【０１０７】
１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１４５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１８ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１４００℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１７ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１３５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１６ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１３００℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１５ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１２５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１４ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１２５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１３ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１２５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１２ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１２５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１２ｄＢ／ｋｍより少ない。１つの実施の形態において、ファイバーの仮想温度が１２５０℃未満であり、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１０ｄＢ／ｋｍより少ない。
【０１０８】
図１５に示す例示的なシステムは、単一の徐冷装置を有するシステムに対し、第２の徐冷装置を備えたファイバー処理システムの利点を示す。図１５はファイバー処理システム７００を示す図であって、下流方向に向けて、線引き炉７０５、母材７１０、徐冷装置７１５、ファイバー折り返し装置７３５、再加熱ステージ７３０、及び徐冷装置７４５を備えた処理経路を示している。徐冷装置７１５及び７４５は、図１３に関連して前述した種類の装置である。徐冷装置７１５を、１１００℃の均一な温度に維持した。徐冷装置７１５を退出すると、ファイバーは、ファイバー折り返し装置７３５搬送され、再加熱ステージ７３０に送られる。ファイバーは再加熱ステージ７３０の徐冷装置７４５に維持されている均一な温度に加熱され、次いで徐冷装置７４５に搬送される。徐冷装置７４５について様々な温度が検討され、選択した均一の温度がファイバーの仮想温度及び減衰に与える効果につて判定を行った。
【０１０９】
表１は、シリカファイバーに関し、図１５に示すシステムに対してモデル化した関連動作パラメータ及び性能パラメータをまとめたものである。「Ｅｘ．」という表記は、例示的な試みを意味する。「ＳＣＤ」は徐冷装置を意味し、Ｔｆは仮想温度を意味する。「第１のファイバー折り返し装置」はファイバー折り返し装置７３５を意味し、「第２のＳＣＤ」は徐冷装置７４５を意味する。表１には、線引き速度、ファイバー折り返し装置７３５の入口におけるファイバーの温度、ファイバー折り返し装置７３５の入口におけるファイバーの仮想温度、徐冷装置７４５の均一温度、徐冷装置７４５におけるファイバーの滞留時間、徐冷装置７４５から退出する点におけるファイバー仮想温度、徐冷装置７４５によって得られるファイバーの仮想温度の低下、及び徐冷装置７４５によって得られるファイバーの仮想温度の低下による１５５０ｎｍにおける減衰の低下がリストされている。再加熱ステージ７３０はファイバーを徐冷装置７４５の均一温度まで加熱し、ファイバーは、徐冷装置７４５の均一温度で徐冷装置７４５に進入した。ファイバー処理経路に第２の徐冷装置を備えることによって、ファイバーの仮想温度が大幅に低下し、１５５０ｎｍにおける減衰が大幅に減少した。
【０１１０】
【表１】
2018532674.tif 000003
【０１１１】
表１に示す例示的な実施の形態において、ファイバー折り返し装置７３５の入口点におけるファイバーの温度は、８００℃〜１０００℃である。別の実施の形態において、ファイバー折り返し装置７３５の入口点におけるファイバーの温度は、１０００℃〜１１００℃、９５０℃〜１１００℃、１０００℃〜１１５０℃、又は９５０℃〜１１５０℃である。ファイバー折り返し装置７３５の入口点におけるファイバーの温度は、徐冷装置７１５の長さ及び／又は温度を変えるか、又は徐冷装置７１５の出口とファイバー折り返し装置７３５の入口との間隔を変えることによって制御することができる。
【０１１２】
表２は、図１５に示すシステムを拡張して、複数の徐冷装置を備えたシステムのモデル化の結果を示している。図１５に示すシステムに２つの処理経路セグメントを追加した。２つの処理経路セグメントの各々は、（図１５に示すように、徐冷装置が再加熱ステージの下流に配置された、図１５に示す再加熱ステージ７３０及び徐冷装置７４５に類似した）再加熱ステージ及び徐冷装置を含んでいた。それぞれの処理経路セグメントは（図１５に示すファイバー折り返し装置７３５に類した）ファイバー折り返し装置によって分離され、（図８に示す処理経路に類似した）折り畳み処理経路を構成していた。表２に示す結果は、再加熱ステージ及び徐冷装置を処理経路に追加すれば、ファイバーの仮想温度及び減衰を更に低減することができることを示している。処理経路に含まれる徐冷装置及び再加熱ステージの数が増加するにつれて、仮想温度及び減衰の継続的な低下が予想される。ファイバー折り返し装置によって、処理経路セグメントを分離することにより、製造施設の垂直ヘッドスペースを実現が困難なレベルにまで増加させる必要なく、多数の再加熱ステージ及び徐冷装置を備えたファイバー処理経路を構築することができる。
【０１１３】
【表２】
2018532674.tif 000004
【０１１４】
別に明記しない限り、本明細書に記載のすべての方法は、特定の順序で実行する必要があると解釈されることを意図するものでは全くない。従って、方法クレームに、そのステップが従うべき順序が記述されていない場合、あるいは特許請求の範囲又は明細書に、ステップが特定の順序に限定されると明記されていない場合、特定の順序を暗示することを意図するものでは全くない。
【０１１５】
例示した実施の形態の精神又は範囲から逸脱せずに様々な改良及び変形が可能であることは、同業者には明らかであろう。例示した実施の形態の精神及び実体を組み込んだ、本開示の実施の形態の改良、組み合わせ、部分組み合わせ、及び変形が当業者に想到され得るため、本明細書は添付の特許請求の範囲内のすべてのもの及びその均等物を包含すると解釈されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１１６】
実施形態１
光ファイバーを処理するためのシステムにおいて、
光ファイバー母材を内包する線引き炉と、
前記光ファイバー母材から線引きされた光ファイバーであって、前記線引き炉から処理経路に沿って延びるファイバーと、
前記処理経路に沿って、前記線引き炉に動作可能に結合された、第１の再加熱ステージであって、前記光ファイバーが、第１の温度で進入し、第２の温度であって、前記第１の温度より高い温度で退出する、再加熱ステージと、
前記第１の再加熱ステージに動作可能に結合された、第１の徐冷装置であって、前記光ファイバーが、第３の温度で進入し、第４の温度であって、前記第３の温度より低い温度で退出する徐冷装置において、前記光ファイバーが、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露される、徐冷装置と、
を備えたシステム。
【０１１７】
実施形態２
前記第１の温度が１５００℃より低く、前記第２の温度が１０００℃より高い、実施形態１記載のシステム。
【０１１８】
実施形態３
前記第１の温度が１２００℃より低い、実施形態２記載のシステム。
【０１１９】
実施形態４
前記第１の温度が１０００℃より低く、前記第２の温度が１０００℃より高い、実施形態１記載のシステム。
【０１２０】
実施形態５
前記第２の温度が１１００℃より高い、実施形態４記載のシステム。
【０１２１】
実施形態６
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも５０℃高い、実施形態１〜５いずれか１つに記載のシステム。
【０１２２】
実施形態７
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも１００℃高い、実施形態１〜５いずれか１つに記載のシステム。
【０１２３】
実施形態８
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも３００℃高い、実施形態１〜５いずれか１つに記載のシステム。
【０１２４】
実施形態９
前記第１の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージの下流に位置する、実施形態１〜８いずれか１つに記載のシステム。
【０１２５】
実施形態１０
前記第３の温度が、前記第２の温度より低い、実施形態９記載のシステム。
【０１２６】
実施形態１１
前記第１の温度が１５００℃より低く、前記第４の温度が１０００℃より高い、実施形態１０記載のシステム。
【０１２７】
実施形態１２
前記第１の徐冷装置に動作可能に結合された第２の再加熱ステージであって、前記光ファイバーが第５の温度で進入し、第６の温度であって、前記第５の温度より高い温度で退出する、再加熱ステージを更に備えた、実施形態１〜１１いずれか１つに記載のシステム。
【０１２８】
実施形態１３
前記第２の再加熱ステージが、前記処理経路に沿って、前記第１の徐冷装置の下流に位置する、実施形態１２記載のシステム。
【０１２９】
実施形態１４
前記第１の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージの下流に位置する、実施形態１〜１３いずれか１つに記載のシステム。
【０１３０】
実施形態１５
前記第１の温度が１０００℃より低く、前記第２の温度が１０００℃より高く、前記第６の温度が１０００℃より高い、実施形態１４記載のシステム。
【０１３１】
実施形態１６
前記第５の温度が１０００℃より低い、実施形態１５記載のシステム。
【０１３２】
実施形態１７
前記第１の再加熱ステージに動作可能に結合された、第１のファイバー折り返し装置であって、前記光ファイバーを、第１の処理経路セグメントから第２の処理経路セグメントに方向転換させる、ファイバー折り返し装置を更に備えた、実施形態１〜１６いずれか１つに記載のシステム。
【０１３３】
実施形態１８
前記第１のファイバー折り返し装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージの上流に位置する、実施形態１７記載のシステム。
【０１３４】
実施形態１９
前記第１の処理経路セグメントが、前記第２の処理経路セグメントと同一線上にない、実施形態１７記載のシステム。
【０１３５】
実施形態２０
前記第１の処理経路セグメントが、前記第２の処理経路セグメントと平行である、実施形態１９記載のシステム。
【０１３６】
実施形態２１
前記処理経路に沿って、前記第１のファイバー折り返し装置に動作可能に結合された、第２の徐冷装置を更に備えた、実施形態１７記載のシステム。
【０１３７】
実施形態２２
前記第２の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１のファイバー折り返し装置の下流に位置する、実施形態２１記載のシステム。
【０１３８】
実施形態２３
前記第２の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージの下流に位置する、実施形態２２記載のシステム。
【０１３９】
実施形態２４
前記第１の再加熱ステージが、前記処理経路に沿って、前記第１のファイバー折り返し装置の下流に位置する、実施形態２３記載のシステム。
【０１４０】
実施形態２５
前記第１のファイバー折り返し装置に動作可能に結合された、第２の再加熱ステージを更に備えた、実施形態２１記載のシステム。
【０１４１】
実施形態２６
前記第２の再加熱ステージが、前記処理経路に沿って、前記第１の徐冷装置の下流に位置し、前記第１の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第１の再加熱ステージ下流に位置し、前記第１の再加熱ステージが、前記処理経路に沿って、前記第１のファイバー折り返し装置の下流に位置する、実施形態２５記載のシステム。
【０１４２】
実施形態２７
前記第２の再加熱ステージに動作可能に結合された、第３の徐冷装置を更に備えた、実施形態２６記載のシステム。
【０１４３】
実施形態２８
前記第３の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第２の再加熱ステージの下流に位置する、実施形態２７記載のシステム。
【０１４４】
実施形態２９
前記第１のファイバー折り返し装置に動作可能に結合され、該折り返し装置の下流に位置する第２のファイバー折り返し装置を更に備えた、実施形態２７記載のシステム。
【０１４５】
実施形態３０
前記第２のファイバー折り返し装置が、前記光ファイバーを、前記第２の処理経路セグメントから第３の処理経路セグメントに方向転換させる、実施形態２９記載のシステム。
【０１４６】
実施形態３１
前記第２の再加熱ステージが、前記処理経路に沿って、前記第２のファイバー折り返し装置の下流に位置し、前記第３の徐冷装置が、前記処理経路に沿って、前記第２の再加熱ステージの下流に位置する、実施形態２９記載のシステム。
【０１４７】
実施形態３２
前記第１のファイバー折り返し装置が、流体ベアリング装置であって、前記光ファイバーに、浮揚流体を供給する装置を含む、実施形態１７記載のシステム。
【０１４８】
実施形態３３
前記浮揚流体が加熱される、実施形態３２記載のシステム。
【０１４９】
実施形態３４
前記第１のファイバー折り返し装置が、前記第１の再加熱ステージに内包された、実施形態１７記載のシステム。
【０１５０】
実施形態３５
前記第１のファイバー折り返し装置が、流体ベアリング装置を含む、実施形態３４記載のシステム。
【０１５１】
実施形態３６
前記光ファイバーが、シリカ又はドープシリカを含む、実施形態１〜３５いずれか１つに記載のシステム。
【０１５２】
実施形態３７
前記第１の徐冷装置が炉を含む、実施形態１〜３６いずれか１つに記載のシステム。
【０１５３】
実施形態３８
前記炉が、２つ以上の区域であって、温度が異なる区域を有する、実施形態３７記載のシステム。
【０１５４】
実施形態３９
前記第１の徐冷装置が、前記ファイバーが通過するガス環境であって、圧力が１気圧より低い環境を有する、実施形態１〜３８いずれか１つに記載のシステム。
【０１５５】
実施形態４０
前記ガス環境の圧力が、０．７気圧より低い、実施形態３９記載のシステム。
【０１５６】
実施形態４１
実施形態１〜４０いずれか１つに記載のシステムによって製造された光ファイバー。
【０１５７】
実施形態４２
光ファイバーを処理する方法において、
母材から光ファイバーを線引きするステップと、
前記光ファイバーを、処理経路に沿って、搬送するステップと、
前記光ファイバーを、前記処理経路に沿って、第１の温度から第２の温度に加熱するステップと、
前記光ファイバーを、前記処理経路に沿って、前記第２の温度から第３の温度に冷却するステップであって、前記光ファイバーを、１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露するステップを含む、ステップと、
を備えた方法。
【０１５８】
実施形態４３
前記第１の温度が、１５００℃より低い、実施形態４２記載の方法。
【０１５９】
実施形態４４
前記第１の温度が、１０００℃より低い、実施形態４３記載の方法．
実施形態４５
前記第２の温度が１０００℃より高い、実施形態４２〜４４いずれか１つに記載の方法。
【０１６０】
実施形態４６
前記第２の温度が１１００℃より高い、実施形態４２〜４４いずれか１つに記載の方法。
【０１６１】
実施形態４７
前記第２の温度が１２００℃より高い、実施形態４２〜４４いずれか１つに記載の方法。
【０１６２】
実施形態４８
前記第２の温度が１３００℃より高い、実施形態４２〜４４いずれか１つに記載の方法。
【０１６３】
実施形態４９
前記第３の温度が１０００℃より低い、実施形態４２〜４８いずれか１つに記載の方法。
【０１６４】
実施形態５０
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．３秒間曝露するステップを含む、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１６５】
実施形態５１
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露するステップを含む、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１６６】
実施形態５２
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも５．０秒間曝露するステップを含む、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１６７】
実施形態５３
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１６８】
実施形態５４
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１６９】
実施形態５５
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも５．０秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１７０】
実施形態５６
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１７１】
実施形態５７
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１７２】
実施形態５８
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも５．０秒間曝露する、実施形態４２〜４９いずれか１つに記載の方法。
【０１７３】
実施形態５９
前記第２の温度が、１５００℃より低い、実施形態４２〜５８いずれか１つに記載の方法。
【０１７４】
実施形態６０
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも５０℃高い、実施形態４２〜５８いずれか１つに記載の方法。
【０１７５】
実施形態６１
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも１００℃高い、実施形態４２〜５８いずれか１つに記載の方法。
【０１７６】
実施形態６２
前記第２の温度が、前記第１の温度より少なくとも３００℃高い、実施形態４２〜５８いずれか１つに記載の方法。
【０１７７】
実施形態６３
前記冷却するステップが、前記光ファイバーを炉に通すステップを含む、実施形態４２〜６２いずれか１つに記載の方法。
【０１７８】
実施形態６４
前記炉が、２つ以上の区域であって、温度が異なる区域を有する、実施形態６３記載の方法。
【０１７９】
実施形態６５
前記冷却するステップが、前記光ファイバーをガス環境であって、圧力が１気圧より低い環境に通すステップを含む、実施形態４２〜６４いずれか１つに記載の方法。
【０１８０】
実施形態６６
前記ガス環境の圧力が、０．７気圧より低い、実施形態６５記載の方法。
【０１８１】
実施形態６７
実施形態４２〜６６いずれか１つに記載の方法によって製造された光ファイバー。
【０１８２】
実施形態６８
前記光ファイバーを、第１の処理経路セグメントから第２の処理経路セグメントに、方向転換させるステップを更に含む、実施形態４２〜６６いずれか１つに記載の方法。
【０１８３】
実施形態６９
前記第１の処理経路セグメントが、前記第２の処理経路セグメントと同一線上にない、実施形態６８記載の方法。
【０１８４】
実施形態７０
前記第１の処理経路セグメントが、前記第２の処理経路セグメントと平行である、実施形態６９記載の方法。
【０１８５】
実施形態７１
前記光ファイバーを、前記第３の温度から第４の温度に加熱するステップを更に備えた、実施形態４２〜６６及び６８〜７０いずれか１つに記載の方法。
【０１８６】
実施形態７２
前記第３の温度が１０００℃より低い、実施形態７１記載の方法。
【０１８７】
実施形態７３
前記第４の温度が１０００℃より高い、実施形態７１記載の方法。
【０１８８】
実施形態７４
前記第４の温度が、前記第３の温度より少なくとも５０℃高い、実施形態７１〜７３いずれか１つに記載の方法。
【０１８９】
実施形態７５
前記第４の温度が、前記第３の温度より少なくとも２００℃高い、実施形態７１〜７３いずれか１つに記載の方法。
【０１９０】
実施形態７６
前記光ファイバーを、前記第４の温度から第５の温度に冷却するステップを更に備えた、実施形態７１〜７５いずれか１つに記載の方法。
【０１９１】
実施形態７７
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露するステップを含む、実施形態７６記載の方法。
【０１９２】
実施形態７８
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６記載の方法。
【０１９３】
実施形態７９
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを１０００℃〜１７００℃のプロセス温度に少なくとも３．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６記載の方法。
【０１９４】
実施形態８０
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜７９いずれか１つに記載の方法。
【０１９５】
実施形態８１
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜７９いずれか１つに記載の方法。
【０１９６】
実施形態８２
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１５００℃のプロセス温度に、少なくとも３．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜７９いずれか１つに記載の方法。
【０１９７】
実施形態８３
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも０．２秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜８２いずれか１つに記載の方法。
【０１９８】
実施形態８４
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも１．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜８２いずれか１つに記載の方法。
【０１９９】
実施形態８５
前記第４の温度から前記第５の温度に冷却するステップが、前記光ファイバーを、１０００℃〜１３００℃のプロセス温度に、少なくとも３．０秒間曝露するステップを含む、実施形態７６〜８２いずれか１つに記載の方法。
【０２００】
実施形態８６
前記第４の温度が、１５００℃より低い、実施形態７１〜８５いずれか１つに記載の方法。
【０２０１】
実施形態８７
前記光ファイバーがシリカ又はドープシリカを含む、実施形態４２〜８６いずれか１つに記載の方法。
【０２０２】
実施形態８８
前記光ファイバーが、前記処理経路に沿って、少なくとも３５ｍ／秒の速度で搬送される、実施形態４２〜８７いずれか１つに記載の方法。
【０２０３】
実施形態８９
前記光ファイバーが、前記処理経路に沿って、少なくとも４０ｍ／秒の速度で搬送される、実施形態４２〜８７いずれか１つに記載の方法。
【０２０４】
実施形態９０
前記光ファイバーが、前記処理経路に沿って、少なくとも４５ｍ／秒の速度で搬送される、実施形態４２〜８７いずれか１つに記載の方法。
【０２０５】
実施形態９１
前記光ファイバーが、前記処理経路に沿って、少なくとも５０ｍ／秒の速度で搬送される、実施形態４２〜８７いずれか１つに記載の方法。
【０２０６】
実施形態９２
光ファイバーを処理するための方法において、
光ファイバーを形成するステップであって、前記光ファイバーが、シリカ又はドープシリカを含む、ステップと、
前記光ファイバーを冷却するステップと、
冷却された前記光ファイバーを加熱するステップと、
を備え、
前記ファイバーが１０００℃〜１７００℃の温度に曝露される時間が、少なくとも０．２秒である、方法。
【０２０７】
実施形態９３
前記時間が、少なくとも０．３秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２０８】
実施形態９４
前記時間が、少なくとも０．４秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２０９】
実施形態９５
前記時間が、少なくとも０．５秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２１０】
実施形態９６
前記時間が、少なくとも１．０秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２１１】
実施形態９７
前記時間が、少なくとも２．０秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２１２】
実施形態９８
前記時間が、少なくとも５．０秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２１３】
実施形態９９
前記時間が、少なくとも７．０秒である、実施形態９２記載の方法。
【０２１４】
実施形態１００
光ファイバーを処理する方法において、
第１の経路に沿って、ファイバーを用意するステップと、
前記第１の経路に沿った第１の処理領域において、前記ファイバーを冷却するステップであって、前記ファイバーが、第１の平均温度で前記第１の処理領域に進入し、第２の平均温度であって、９００℃〜１４００℃の温度で前記第１の処理領域から退出し、前記第１の平均温度から前記第２の平均温度への冷却が、第１の冷却速度で生じる、ステップと、
前記第１の経路に沿った第２の処理領域において、前記ファイバーを冷却するステップであって、前記ファイバーが、第３の平均温度で前記第２の処理領域に進入し、第４の平均温度であって、８００℃〜１２００℃の温度で前記第２の処理領域から退出し、前記第３の平均温度から前記第４の平均温度への冷却が、第２の冷却速度であって、前記第１の冷却速度と異なる速度で生じる、ステップと、
前記ファイバーを前記第１の経路から、第２の経路であって、前記第１の経路と同一線上にない経路に方向転換させるステップと、
前記第２の経路に沿った第３の処理領域において、前記ファイバーを加熱するステップであって、前記ファイバーが、第５の平均温度であって、２３℃〜５００℃の温度で前記第３の処理領域に進入し、第６の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で前記第３の処理領域から退出する、ステップと、
前記第２の経路に沿った第４の処理領域において、前記ファイバーを冷却するステップであって、前記ファイバーが、第７の平均温度であって、６００℃〜１５００℃の温度で前記第４の処理領域に進入し、第８の平均温度であって、１０００℃〜１５００℃の温度で前記第４の処理領域から退出する、ステップと、
を備えた方法。
【符号の説明】
【０２１５】
１０８、３００、３４０、３７０、４００、４６０  ファイバー処理システム
１１０、３１０、４１０、４６４  ファイバー母材
１１２、３０５、４０５、４６２  線引き炉
１１４、２１４、３１５、４１５、４５５、４６６、５３８  光ファイバー
１１６、２１６、５４０〜５５０  流体ベアリング装置
１１８  冷却領域
１２０  被覆ユニット
１２８  線引き機構
１３０  処理区域
２３０  第１のプレート
２３２  第２のプレート
２３４  開口部
２４７  凹部
２５０  ファイバー支持チャネル
３２０、４３０、４５０、４８２、４８４、４８６、５０８  再加熱ステージ
３３０、３６０、４４５、４９２、４９４、４９６  徐冷装置
４２５、４３５、４７２、４７４、４７６、４７８  ファイバー折り返し装置
４５２  チャンバー
４５４、４５６、４５８  流体ベアリングファイバー折り返し装置
５５３、５５７  境界  
【図１】
2018532674.tif 000005
【図２】
2018532674.tif 000006
【図３】
2018532674.tif 000007
【図４】
2018532674.tif 000008
【図５】
2018532674.tif 000009
【図６】
2018532674.tif 000010
【図７】
2018532674.tif 000011
【図８】
2018532674.tif 000012
【図９】
2018532674.tif 000013
【図１０】
2018532674.tif 000014
【図１１】
2018532674.tif 000015
【図１２】
2018532674.tif 000016
【図１３】
2018532674.tif 000017
【図１４】
2018532674.tif 000018
【図１５】
2018532674.tif 000019
【国際調査報告】
2018532674.tif 000020
2018532674.tif 000021
2018532674.tif 000022