(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＨ不純物が実質的に存在しない光ファイバー用プリフォームを製造するための方法であり、堆積段階の間にドープ又は未ドープの１又はそれ以上の石英層を石英ガラス支持管の内面に堆積し、石英層が堆積した後、炉を支持管に対して軸方向へ移動して、支持管を加熱中に棒状のプリフォームへ収縮させる方法であって、前記収縮段階において、前記炉が電気抵抗炉からなり、前記電気抵抗炉によって支持管の加熱が生じる軸方向に沿った長さが、前記収縮段階において５ｃｍ〜２０ｃｍの間の範囲にあり、支持管が回転して回転支持管と炉との間の空間を不活性ガスで洗浄するとともに、前記収縮段階において支持管の内部を酸素含有ガスで洗浄することを特徴とする方法。
【請求項２】
加熱中に支持管は、前記収縮段階において、支持管の粘度が１０１Ｐａ．ｓ〜１０６．６５Ｐａ．ｓの間の範囲にある温度を有するように、電気抵抗炉の温度をセットすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
支持管の収縮を湿度レベルが低い大気圧中において行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
電気抵抗炉が、前記収縮段階において、支持管の回転左右対称加熱をもたらすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
電気抵抗炉によって支持管の加熱が生じる軸方向に沿った長さが、前記収縮段階において７ｃｍ〜１５ｃｍの間の範囲にあること特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
支持管の回転を、前記収縮段階において１分当たり５回より大きい回転速度で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
支持管の回転を１分当たり１５〜３５回転の範囲にある回転速度で行うことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
支持管と電気抵抗炉との間の空間を洗浄するために使用する不活性ガスが、前記収縮段階においてアルゴン、ヘリウム及び窒素ガス、又はその混合物からなる群から選択されるガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
支持管の内部表面上の石英層の堆積をプラズマ化学蒸着（ＰＣＶＤ）法を使用して行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドープ又は未ドープの１又はそれ以上の石英層を石英ガラス支持管の内部表面に堆積し、石英層を堆積した後、炉を支持管について軸方向に移動させて、支持管を加熱中に棒状のプリフォームに収縮させる事を特徴とする、OH不純物が実質的に存在しない光ファイバー用のプリフォームを製造するための方法に関する。さらに本発明は当該プリフォームから得られたファイバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
はじめに言及する方法は、ドイツ公開公報（German Offenlegungsschrift） No.37 31 346号で既知である。ここで開示された方法によれば、石英ガラス支持管は、いわゆるMCVD（Modified Chemical Vapour Deposition）法と呼ばれる方法によって、形成すべき石英光学的光伝送管のコア及び／又はクラッドに対応する１又はそれ以上のドープ及び/又は未ドープのガラス質状石英層を内面に被膜する。ガラス形成混合物、例えばSiCl4等、及びO2を前記支持管の中へその１方の側で導入し、そこで非常に加熱、例えば1600℃の温度へ加熱する結果、所望のガラス層を内面に堆積する方法で、前記内面被膜を生じる。その目的のために要求される熱源は、例えば、支持管に関して軸の方向へ移動させた炎である。さらに、前記ドイツ公開公報から石英ガラス支持管を回転させないことは既知である。非回転の本方法は、特にここで適用されている。なぜなら、回転シールは、例えば、空気中の湿気によって形成される混乱を引き起こす水蒸気の欠点を有し、その点は不適当なシールの場合には制御できない方法で支持管中に見出されるので、結果として要求される回転シールは、ガラス形成ガスを導入する際に必要とされないからである。
【０００３】
したがって、焼成プロセス及び高温は、支持管の外面において望ましくないOH基の混入を生じる可能性がある。支持管は、まだ延伸していないファイバーの一部を形成するので、前記包含したOH基は最終的に得られるガラスファイバーの光学特性に関して問題があると予測される。温度が高いとき、更なるプロセス工程の段階において、外側に包含されるOH基は内側へすなわち、芯の方向へ拡散する可能性がある。前記OH基は、光ファイバーの光導電性部分において悪影響を生み出すことが明らかとなった。結局、OH基は、1385nmで広い吸収ピークを示す。その結果、追加のシグナル損失が、一般に使用される1300nm〜1500nm周辺の伝送波長を持つ光学ガラスファイバーに生ずる。さらに、1385nmでの前記吸収ピークは、現在の開発が要求する大きい波長範囲に渡るファイバーの使用を制限する。支持管の外面上の包含されたOH基の別の欠点は、それらが光ファイバーのＣＶＤ（化学蒸着）ガラスの部分の還元を制限するという事実である。
【０００４】
したがって、内部に拡散したOH基の影響を最小限にし、標準的な伝送波長でのシグナル損失を最小化して、商業的な観点から非常に適切なファイバーを作ることが望ましい。
【０００５】
さらに、従来技術の熱源、すなわち、炎技術の使用は、高価な酸化ガスを使用するという追加の欠点を示し、かなり大量のエネルギーを損失する。加えて、炎を気化する結果として大量のガラスを失い、収縮速度が制限される。
【０００６】
OH不純物が実質的に存在しないプリフォームを作るための別の方法が、US特許番号5,397,372号から既知である。ここで述べられた方法によれば、少なくとも１つの化合物ガラス形成前駆体を含む蒸気混合物を（おそらく回転）支持管の中へ酸化中間体と共に導入し、熱源として水素フリー等温プラズマを管の外面に発生させて、その結果、ガラス形成混合物が反応し、ガラス質の堆積物が管の内面に生成されて、それによってガラスプリフォームを形成するであろう。
【０００７】
同様の方法が、ヨーロッパ特許出願番号０ １７１ １０３号から既知であり、プラズマ炉が、プリフォームを生産するために、回転支持管の周りをその軸方向に沿って運動する。有害なOH不純物の存在について言及されていない。
【０００８】
ドイツ公開公報No.４０ ０１ ４６２は、垂直方向のクランプ−ダウン支持管の内面に１又はそれ以上のガラスの層を堆積することを特徴とするプリフォームの生産方法を開示する。使用する熱源は、非回転支持管に渡って軸方向へ移動するグラファイト抵抗炉である。有害なOH不純物の存在について言及されていない。
【０００９】
支持管が炉において回転することを特徴とする支持管に関して軸方向へ炉を移動させる方法は、US特許番号５，０９０、９７８号からそれ自体公知であり、トーチ点火器が熱源として使用されている。有害なOH不純物の存在について言及されていない。
【００１０】
US特許番号４、００９，０１４号は、層状の支持管を棒状のプリフォームに熱を使用して折りたたむ方法を開示し、当該方法は、熱源として酸水素炎を使用する。
【００１１】
ヨーロッパ特許出願番号０ １４０ １１３号は、光学ファイバープリフォームを製造する方法を開示し、当該方法は、支持管に等しい長さの静止した熱源を使用して支持管を回転しながら加熱することを特徴とする。そのようにして生産性と再現性を向上させるために温度プロフィールを支持管の半径に渡り、長さに沿って両者に適用させるような方法で、当該熱源は制御される。有害なOH不純物の存在を防ぐことに関して何も言及されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、従来技術の欠点を除去し、OH不純物が実質的に存在しないプリフォームを生産する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、迅速で安価なプロセスを使用することによって低い量のOH不純物を含有するプリファームを生産することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、はじめに言及する方法は、前記炉が、電気抵抗炉からなり、支持管が回転し、回転支持管と炉との間の空間を不活性ガスで洗浄することを特徴とする。
【００１５】
プリフォームを製造するための支持管の回転下での電気炉の使用は、ドイツ公開公報No.２５ ３３  ０４０からそれ自体既知であるが、支持管に関して軸方向へ炉を動かすことは、前記刊行物から知られていない。しかしながら、OH不純物を低い量で含有するプリフォームの生産に関してそこでは言及がなされていない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
さらに、本発明の特有の実施態様において、問題のガラス組成物のプロセス範囲内において、特に溶融温度より低く、支持管の軟化温度より高い温度で、支持管の収縮が生ずるようにセットする。軟化温度は、１０６．６５Pa.sの粘度によって特徴付けられ、溶融温度は、１０１Pa.sの粘度によって特徴付けられる。炉温度と、支持管に相対的な電気抵抗炉の軸方向の移動速度との組み合わせは、収縮が生ずる所望の温度を与える。
【００１７】
OH基が支持管の外面で含まれるのを防ぐために、支持管の収縮を乾燥した大気中、すなわち、湿度レベルが低い大気中で行うことが好ましい。結局、大気中に存在する水蒸気が、まだ熱い支持管に吸収されて、湿度レベルが相対的に高いとき、結果として実際問題として望ましくないOH基の濃度を高めるであろう。
【００１８】
支持管の物質の粘度が前述の範囲外にあるなら、支持管の収縮は、炉の一般的な温度では不十分であろう。
【００１９】
電気抵抗炉が、支持管の回転左右対称加熱をもたらすことがさらに好ましい。支持管の前記回転左右対称加熱は、軸及び半径方向のストレスを支持管に生じさせるのを防止するために特に要求される。
【００２０】
電気抵抗炉による支持管の加熱が生じる軸方向に沿った長さは、５cm〜２０cm、好ましくは、７cm〜１５cmの範囲である。
【００２１】
加熱すべき支持管の区域が、前述範囲の上限を超えるとき、効果的に収縮する管の長さは、小さすぎるであろう。しかしながら、電気抵抗炉における加熱区域が５ｃｍ未満であるとき、生産速度は望ましくなく低下するであろう。
【００２２】
本発明の特有の実施態様において、支持管の内部を酸素含有ガスで、好ましくは連続的に洗浄して、支持管の収縮を行う。
【００２３】
収縮中に酸素含有ガスで洗浄することは、支持管に堆積した層の最内部におけるガラス形成酸化物の気化を防ぐ観点で特に好ましい。当該気化は、屈折率の破壊を引き起こす可能性があり、それによって、支持管の内側での不純物のさらなる堆積を防ぐ。
【００２４】
本発明による方法の特有の実施態様において、支持管の回転を１分間当たり５回より多く、特に１分間当たり１５〜３５回の回転速度で生ずるようにすることが好ましい。
【００２５】
回転数が、前述した低限より低い場合、管は、回転中にたわみ、振動し始める可能性があるであろう。加えて、支持管は、均等に加熱されないであろう。
【００２６】
本発明によれば、回転支持管と電気抵抗炉との間の空間を洗浄するために使用する不活性ガスは、本質的には、アルゴン、ヘリウム、窒素、又はその混合物からなる群から選択されるガスであることがさらに好ましい。
【００２７】
回転支持管と電気抵抗炉との間の空間を不活性ガスで洗浄することは、電気抵抗炉の製品寿命を延長する観点から要求される。結局、普及している高温は、炉の焼却すべき内面物質を生じさせる可能性があるという事実は周知であり、本発明によれば、焼却は、回転支持管と炉との間の環状の空間は、不活性ガスで洗浄することによって防止される。それに加えて、この方法において支持管上の炭化珪素の形成が防止される。炭化珪素の形成は、特に好ましくない。なぜなら最終的に生産すべきガラスファイバーの強度に悪影響を与えるからである。
【００２８】
プラズマ化学蒸着（PCVD）プロセスを使用することによって支持管の内面に石英層の堆積を行うことがさらに好ましい。
【００３０】
前述した方法は、標準的な屈折率プロフィールを有するファイバー又はプリフォームの生産に限定されない。本発明によれば、プロフィール及び／又は材料のいずれの組み合わせも使用することができると理解されるべきである。
【００３１】
本発明をより詳細に実施例によって詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、実施例は単に本発明を説明する役割と理解されるべきである。
【００３２】
実施例１
多くの内部表面層、特に、PCVD法によって堆積した石英ガラス層を含む石英ガラス支持管を、１分間当たり２５回の速度で回転させ、約２２００℃の温度を有する電気抵抗炉を、回転中に４回軸方向に回転支持管に渡って移動させた。それによって炉の速度は２０〜３０mm／minに達した。炉と支持管との間の空間を、前記収縮中にアルゴンで洗浄し、支持管の内部空間を酸素含有ガスで洗浄した。
【００３３】
収縮中の支持管の耐久性を測定するこの方法で生産したプリフォームのバーニング損失は、０．０５mg／m２の値を有し、一方従来の天然ガスバーナーで生産したプリフォームは、実質的により高いバーニング損失、すなわち、１．７５mg／m２の値を示したことを測定は明らかにした。したがって、本発明による方法を使用することによってプリファーム当たりより高いファイバー収率を得ることが可能である。
【００３４】
実施例２
石英ガラス支持管を塊状の棒へ収縮するのに実施例１と同様の調製を使用した。加えて、H２／O２バーナーを使用して従来技術によって、石英ガラス支持管を塊状の棒へ収縮させた。２つの収縮した支持管のOH含量を測定するために、外面への距離の関数としてOH含有量をIRトランスミッション技術によって測定した後、表面層を化学的エッチング技術を使用して少しずつ支持管の外側から取り除いた。その結果を添付した図面に図解的に示した。図から電気抵抗炉によって収縮した本発明による支持管のOH含有量は、H２／O２によって塊状の棒へ収縮した支持管のものより実質的に低いことは明白である。本塊状棒の低OH含有量は、湿気を周辺の大気から吸収することに帰し、湿度レベルの低い大気で収縮を行うことによって減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  表面からの距離とＯＨ含有量との関係を示す図である。
【図１】
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