(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ化学蒸着を行なって、１つ以上のシリカ層を細長形のガラス質の基体上に堆積することができる装置であって、円筒軸線の周りに円筒的にほぼ対称である共振空胴内に併合する細長形のマイクロ波導波管を具えており、前記基体を前記円筒軸線に沿って位置させることができ：
前記共振空胴を内側円筒壁及び外側円筒壁を有するほぼ環状のものとし、
前記内側円筒壁が、前記円筒軸線の周りに完全な円にて延在するスリットを具え、且つ、
前記導波管の長手方向軸線を前記円筒軸線に対してほぼ垂直で、且つ前記スリットをさえぎらないようにしたプラズマ化学蒸着用装置において、
いずれも前記円筒軸線に対して平行な方向にて測定した前記スリットの幅Wと、前記共振空胴の長さLが次式の関係、即ち、W≦L/10を満足するようにしたことを特徴とするプラズマ化学着用装置。
【請求項２】
前記長手方向軸線が前記共振空胴を二等分しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
λを前記導波管によって転送されるマイクロ波放射の真空中での波長として、前記共振空胴のその円筒軸線に対して平行な方向の長さがλ/２以下となるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記共振空胴の各先端部の外側で、且つそれに隣接して、前記円筒軸線を中心とする環状のλ/4-導波管状のチョークを位置させたことを特徴とする請求項１-３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記導波管が前記共振空胴内に併合する個所にて、該導波管をそれによって転送されるマイクロ波に対して透過性の物体によって終端させるようにしたことを特徴とする請求項１-４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
・プラズマ化学蒸着法を用いて、ドープしたシリカ層を円筒形のガラス質の基体チューブの内側面上に堆積する工程と;
・プレフォームロッドを形成するように前記基体チューブを熱的にへこます工程と;
・前記ロッドの先端を溶融させ、且つそこから光ファイバを引出す工程と；
を順次含む光ファイバの製造方法において、
前記プラズマ化学蒸着を前記請求項１-５のいずれかに記載の装置にて、前記基体チューブを前記円筒軸線に沿って、且つ前記共振空胴の内側壁内に位置させ、前記チューブ及び共振空胴をほぼ同軸とし、且つ前記共振空胴を前記基体チューブの長さ方向に沿って前後に動かすようにすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
・プラズマ化学蒸着法を用いて、ドープしたシリカ層を円筒形のガラス質の基体チューブの内側面上に堆積する工程と;
・プレフォームロッドを形成するように前記基体チューブを熱的にへこます工程と;
を順次含む光ファイバプレフォームロッドの製造方法において、
前記プラズマ化学蒸着を前記請求項１-６のいずれかに記載の装置にて、前記基体チューブを前記円筒軸線に沿って、且つ前記共振空胴の内側壁内に位置させ、前記チューブ及び共振空胴をほぼ同軸とし、且つ前記共振空胴を前記基体チューブの長さ方向に沿って前後に動かすようにすることを特徴とする光ファイバプレフォームロッドの製造方法。
【請求項８】
光ファイバプレフォーム用のジャケットチューブを製造する方法において、円筒形のガラス質のスリーブの内側面上に非ドープシリカ層を堆積するのにプラズマ化学蒸着法を用い、該プラズマ化学蒸着を前記請求項１-５のいずれかに記載の装置にて、前記スリーブを前記円筒軸線に沿って、且つ前記共振空胴の内側壁内に位置させ、前記スリーブ及び共振空胴をほぼ同軸とし、且つ前記共振空胴を前記スリーブの長さ方向に沿って前後に動かすようにすることを特徴とする光ファイバプレフォーム用ジャケットチューブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、プラズマ化学蒸着(PCVD)を行なって、１つ以上のシリカ層を細長形のガラス質の基体上に堆積することができる装置であって、円筒軸線の周りに円筒的にほぼ対称である共振空胴内に併合する細長形のマイクロ波導波管を具えており、前記基体を前記円筒軸線に沿って位置させることができプラズマ化学蒸着用装置に関するものである。
【０００２】
“シリカ”なる用語は、ここでは、理論量であろうとなかろうと、また、結晶質であろうと、非晶質であろうと、SiOｘ形式の任意の物質を称するものと理解すべきものとする。
【０００３】
（背景技術）
このような装置は、例えば光ファイバの製造技術では周知であり、これは所謂プレフォームロッドを製造し、このロッドから光ファイバを引出せるようにするのに用いることができる。このようなプレフォームロッドを製造する１つの既知の方法では、まっすぐなガラス質の基体チューブ（例えば、石英から成る）の内側円筒面上に、ドープしたシリカ層（例えば、ゲルマニュームをドープしたシリカ）を塗布する。これは基体チューブを共振空胴の円筒軸線に沿って位置させると共に、その基体チューブの内側に、例えばO２,SiCl４及びGeCl２を含むガス混合物をどっと流し；これと同時に共振空胴内に局所化プラズマを発生させて、基体チューブの内側表面上にGe‐ドープSiOｘを直接堆積するようにSi,O及びGeを反応させることにより達成することができる。このような堆積は局所化プラズマの近辺でしか起こらないため、基体チューブの全長に均一に塗布するためには、共振空胴（従って、プラズマ）を基体チューブの円筒軸線に沿って掃引させなければならない。塗布が完了したら、チューブを熱的に圧壊して、Geをドープしたシリカのコア部分と、それを囲む非ドープシリカのクラッド部分とを有するロッドにする。一般に、このようなロッドは、長さが約１mで、幅が2cm程度のものである。このロッドの先端を加熱して、溶融させれば、そのロッドから（一般的には約125μm程度の幅の）細いグラスファイバを引出して、それをリールに巻き取ることができ;この場合、このファイバはロッドのコア及びクラッド部分相当するそれらの部分を有する。Geドープコア部分は非ドープのクラッド部分よりも高い屈折率を呈するため、ファイバは、例えば光電気通信信号の伝搬に使用する導波管として作用し得る。なお、基体チューブにどっと流すガス混合物には他の成分を含めることもでき；例えば、C２F６の添加はドープシリカの屈折率を低下させる。プレフォームロッドは、ファイバの引出し処置の前に所謂ジャケットチューブ（非ドープシリカから成る）内に入れて、完成ファイバにおけるドープシリカに対する非ドープシリカの量を増やすようにすることができることにも留意すべきである。
【０００４】
電気通信目的用にこのようなファイバを使用するには、ファイバの欠陥（例えば、ドーパント濃度の不一致、不所望な断面楕円率等）を十分になくす必要があり、これはファイバがかなり長い場合に、斯様な欠陥が搬送信号をかなり減衰させることになるからである。このことからして、堆積PCVD層の品質がファイバの品質を最終的に決定することになるから、PCVDの処理をかなり均一なものとすることが重要であり；従って、共振空胴内に発生するプラズマが（この共振空胴の円筒軸線の周りに）高度に回転対称となるようにするのが重要である。他方では、プレフォームロッドを太く作ることができれば、かなり長いファイバを単一のロッドから得ることができるから、生産プロセスの経済性が大いに向上することになる。しかし、こうした２つの目標を統一することは、一般に太い基体チューブを使用できるように共振空胴の直径を大きくすると、プラズマの回転対称性が損なわれるから困難であり；さらに、このようなプラズマは非常に高いマイクロ波電力を犠牲にしてしか発生させることができない。
【０００５】
本発明の目的は、このようなジレンマを軽減することにある。さらに本発明の目的は回転対称性が改善されるプラズマを発生させることができるPCVD装置を提供することにある。特に本発明の目的は、斯種の装置を比較的幅広の基体チューブと両立可能とすることにある。さらに本発明の目的は、この新規の装置のマイクロ波電力の消費量を比較的低くすることにある。
【０００６】
（発明の開示）
本発明によれば、これら及び他の目的を達成するために、冒頭にて特定したような装置にて：
前記共振空胴を内側円筒壁及び外側円筒壁を有するほぼ環状のものとし、
前記内側円筒壁が、前記円筒軸線の周りに完全な円にて延在するスリットを具え、且つ、
前記導波管の長手方向軸線を前記円筒軸線に対してほぼ垂直で、且つ前記スリットをさえぎらないようにしたプラズマ化学蒸着用装置において、λを前記導波管によって転送されるマイクロ波放射の真空中での波長として、前記共振空胴のその円筒軸線に対して平行な方向の長さがλ/２以下となるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
共振空胴の円筒軸線に対して平行な方向のこの共振空胴の長さの特定寸法は、スリットが共振空胴とプラズマとの間に引き起こす容量性結合を斟酌し、これは一般に所望周波数での共振を促進させるのに役立つ。
【０００８】
本発明による装置は多数の識見を活用し、これらの組合せによって特別な結果を得るようにする。先ず、共振空胴をただの開口円筒とする代わりに環状とするから、この空胴は本質的には閉成され、これは定在波をより一層良好に発生させることができ;この場合に、環状共振空胴の内側壁におけるスリットは漏れ電界を介して斯様な定在波によってプラズマを発生させることができる唯一の手段である。第２として、マイクロ波導波管の長手方向軸線はスリットをさえぎらないから、この導波管によって搬送されるマイクロ波のエネルギーはプラズマに直接入り込むことができないため、空胴内の励起モードが一層良好に制御され、有効なものとなる。こうしたファクタの組合せは、特に本発明による装置を用いてチューブの内側面上にシリカを堆積する場合に次ぎのような利点をもたらす。即ち、
1)プラズマ内へのマイクロ波エネルギーの結合が、チューブにどっと流す（及びプラズマを発生させる）ガス混合物の流速、組成及び圧力の如き様々な“負荷”ファクタにさほど依存しなくなる；
2)Si・,O・及びSiO・の基が従来の装置におけるよりもかなり多量に発生されることからして発生プラズマは一層強烈に出現し；
3)或る所定のマイクロ波電力レベル及び“負荷”（(1)参照）に対して、チューブの内壁に達する基の数が従来の装置におけるよりも多くなる。
【０００９】
結果として、或る所定のマイクロ波電力レベルでのシリカの堆積速度をかなり高めることができる。さらに、GeO2ドーパントを堆積シリカ内に組込める効率が著しく高まる。チューブの直径が通常のものよりも大きくなっても、発生プラズマの回転対称性が従来のものにおけるよりも十分に良くなること相俟って、本発明のこうした要点は新規装置の技術的且つ経済的な利点を示すことになる。
【００１０】
なお、ここで云う“マイクロ波導波管”とは広い範囲のものを意味し、これは、マイクロ波生成装置（例えば、クライストロン）から共振空胴へマイクロ波エネルギーを有効に転送するための任意の手段を称するものと理解すべきものである。特にその用語は、アンテナ、同軸ガイド、導波管等の如き手段を包含するものとする。
【００１１】
本発明による装置の特定例は、導波管の長手方向軸線が共振空胴を二等分しないように、即ち、導波管の“口”が共振空胴の円筒軸に沿う共振空胴の先端部に対して対称的に(即ち、真中に)位置しないようにすることを特徴とする。このようにすることにより、発生プラズマ内へのマイクロ波エネルギーの結合が“負荷”に一層依存しなくなる。
【００１２】
本発明による装置の他の好適例は、共に前記円筒軸線に対して平行な方向にて測定した前記スリットの幅Wと、前記共振空胴の長さLが次式の関係、即ち、W≦L/10を満足するようにしたことを特徴とするする。このようにスリットを比較的狭くすることは、発生プラズマの電界強度を高めるのに有利である。
【００１３】
本発明による装置の他の特定例は、共振空胴の各開放端の外側で、且つそれに隣接してチョークを位置させることを特徴とする。この“チョーク”なる用語については、例えば、1983年にPeter  Peregrinus社(ロンドン所在)にて発行されたA.C. Metaxas及びR.J. MeredithによるISBN 0 906048 89 3、特にpp．336及び286-7に説明されている。このように、共振空胴の先端部にチョーク（例えば、λ/４導波管）を使用することは、次ぎのような多数の利点を持たらす。即ち:
・発生プラズマが円筒軸線に対して平行な方向に一層良好に幽閉(局所化)される;
・共振空胴の外部環境へのマイクロ波放射の逃げが低減することにより、オペレータへの健康上の危害が少なくなる。
【００１４】
本発明による装置の他の例は、導波管が共振空胴内に併合する個所にて、該導波管をそれによって転送されるマイクロ波に対して透過性である物体によって成端させることを特徴とする。このような定損失の非イオン化材料性の成端物を存在させることにより、導波管と共振空胴の壁部との間にスパークが発生しなくなる。このような材料の例には、ホウ素窒化物、ポリテトラフルオロエタン（PTFE）、様々なセラミック及び（例えば、排気したガラスチャンバ内に維持される）真空が含まれる。
【００１５】
本発明は、
・PCVDを用いて、ドープしたシリカ層を円筒形のガラス質の基体チューブの内側面上に堆積する工程と;
・プレフォームロッドを形成するように前記基体チューブを熱的にへこます工程と;
・前記ロッドの先端を溶融させ、且つそこから光ファイバを引出す工程と；
を順次含む光ファイバの製造方法にも関するものである。
【００１６】
本発明によるこの方法は、PCVDを本発明による（請求項１-５のいずれかに記載の）装置にて、前記基体チューブを前記円筒軸線に沿って、且つ前記共振空胴の内側壁内に位置付け、前記チューブ及び共振空胴をほぼ同軸とし、且つ前記共振空胴を前記基体チューブの長さ（の少なくとも一部分）に沿って前後に動かすようにすることを特徴とする。本発明によるPCVD装置をこのように使用することによって、プレフォームロッドをより迅速に且つ経済的に製造することができ、しかもプレフォームロッドのドーピング断面がかなり回転対称にもなり；従って、得られる光ファイバの信号減衰度が低下する。
【００１７】
既に述べたように、プレフォームロッドは光ファイバを引出す前にシリカジャケットのチューブ内にはめ込むことができ、このような追加の工程は前節及び請求項７に記載した方法の範疇に入るものと理解すべきである。
【００１８】
本発明は光ファイバプレフォーム用のジャケットチューブを製造する方法にも関するものである。ジャケットチューブは(非ドープの)シリカ製の円筒状のチューブであり、これはプレフォームロッド及びチューブが同軸となるように、プレフォームロッドの上に置くことができる。ロッド及びジャケットチューブの共通先端部を一緒に溶融し、ファイバをこの溶融端部から引出し、且つこの引出し処理が続行する限りロッド及びチューブの残部は徐々に一緒に溶融させる。ジャケットチューブはプレフォームロッドの非ドープクラッド部分の外側に位置させるため、ジャケットチューブは光学的品質が高いものとする必要がなく;従って、このようなジャケットチューブの使用は、プレフォームロッドの外側に追加のシリカを加えるだけの（従って、最終プレフォームロッドを太くし、且つ所定の直径の長いファイバをそのロッドから引出せるようにする）安価なやり方である。月並みに、ジャケットチューブは外側蒸着法（OVD）を用いて基体マンドレルの上にシリカのすすを堆積するようにして作作ることができ;次ぎにこれを乾燥し、焼結し、且つ加工処理することにより、直径が約４-５cm程度で、壁厚が約１cm程度のチューブとなる。この直径は（一般に約３cm程度の）基体チューブの直径よりもかなり大きい。
【００１９】
本発明による光ファイバプレフォーム用のジャケットチューブを製造する他の方法は、円筒形のガラス質のスリーブの内側面上に非ドープシリカ層を堆積するのにPCVD法を用い、このPCVD法を本発明による装置にて（且つ請求項１-５のいずれかに記載のようにして）行ない、前記スリーブを前記円筒軸線に沿って、且つ前記共振空胴の内側壁内に位置させ、前記スリーブ及び共振空胴をほぼ同軸とし、且つ前記共振空胴を前記支持スリーブの長さ(の少なくとも一部分)に沿って前後に動かすようにすることを特徴とする。完成品（スリーブ+堆積シリカ）必要とされるジャケットチューブに相当する。
【００２０】
ジャケットチューブの製造にこのような本発明を用いることは通常のやり方とはかなり逸脱している。ジャケットチューブは必然的に比較的幅広となるから、使用するガラス質のスリーブ(これは基体として作用する)の直径も比較的大きくしなければならず、従って、共振空胴もそれを囲むべく十分に広くしなければならない。しかし、このようにすると、プラズマが広がってしまい、プラズマの外側の回転対称性が損なわれる恐れがある。それにも拘らず、既に述べたように、本発明によるPCVD装置は、直径が大きくなっても発生プラズマの回転対称性を向上させる。さらに、本発明による装置は、比較的低いマイクロは電力でシリカをより有効に、且つ迅速に堆積するため、（ジャケットチューブを所望な厚さにするように）スリーブの内側へのシリカの多量の堆積を経済的に行なうことができる。さらに、従来とは異なり、本発明による方法は、乾燥、焼結及び加工処理を必要としない一段法である。
【００２１】
基体チューブ、又はガラス質のスリーブの長さ方向に沿う共振空胴の動きに言及するに、それは相対的な動きのことであって、即ち、実際上、空胴又は基体の2つの(それらの円筒軸線に沿う)相対的な動きがある限り、空胴又は支持体のいずれを動かすことができるのである。
【００２２】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００２３】
（実施例）
図面は本発明によるPCVD装置１の一部を示す断面図である。この装置1は、クライストロン（図示せず）を共振空胴5に接続する細長形のマイクロ波導波管3を具えており、共振空胴5は円筒軸線7の周りに円筒的に対称である。空胴5は、内側の円筒壁9と、外側の円筒壁11とを有するほぼ環状のものである。内側円筒壁9は、（図面の平面に対して垂直の平面にて）円筒軸線7の周りを完全な円にて延在するスリット13を具えている。導波管3の（中心の）長手方向軸線15は円筒軸線7に対してほぼ垂直である。長手方向軸線15とスリット13は、軸線15がスリット13をさえぎらないように互いに片寄らせてある。
【００２４】
空胴5の円筒軸線7に対して平行な長さはLであるが、（同じ方向にて測定した）スリット13の幅はWである。ここに示したように、導波管3の長手方向軸線15は、それが空胴5を二等分しないで、即ち、軸線7に対して平行に測定した軸線15と、空胴5のいずれかの先端部19,21との間の距離がL/2にならないように片側に片寄らせる。
【００２５】
図示のように導波管3は、これが空胴5内に入る個所にてマイクロ波-透過体17によって終端させ；この透過体17は、例えばテフロン製の“プラグ”状のものとすることができる。他の好適例では、L<λ/2（ここに、λは導波管3によって空胴5へ転送されるマイクロ波放射の真空中での波長である）とし、且つW≦L/10とする。
【００２６】
装置１の好適例では、空胴5の各先端部19,21にチョーク（図示せず）を位置させる。このような各チョークは環状のλ/4-導波管状のものとすることができ、これは円筒軸線7を中心とし、且つ関連する先端部19,21に極めて接近するように（例えば、数ミリメートル以内で）位置させる。
【００２７】
直径がDの開口円筒中空体4が空胴5の内壁9内にあり、これは円筒軸線7に沿って延在する。この中空体4内に基体チューブ（図示せず）を位置させ、且つこれを中空体4に沿って摺動させることができる。
【００２８】
使用に当っては、ガス混合物を中空体4に沿ってどっと流すことができ、装置1は本明細書中にて既に説明したように、中空体4の一部の内部にプラズマ（図示せず）を発生させるのに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるPCVD装置の一部を示す断面図である。
【図１】
0004326146.tif 000002