JPH03295820A - 気相沈積方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光導波路ファイバに関し、特にこの種のファイ
バを製造し得る金属酸化物をドープされたプリフォーム
を作成するための改良された方法に関する。

技術的に公知のように、光導波路ファイバは屈折率の高
いコアと、それを包囲した屈折率の低いクラッドよりな
る。ファイバの種類およびそれの所望の性能特性に応じ
て、ファイバの断面における半径方向の屈折率分布が単
純であったり複雑であったりする。例えば、シングルモ
ードのファイバでは単純なステップ状の屈折率分布とな
っていて、コア内の屈折率は実質的に均一であり、コア
とクラッドの境界で屈折率が急激に低下している。

他方、高帯域幅マルチモードファイバを作成するために
は、ファイバコア内にほぼ放物線状の屈折率分布を形成
してモード間の分散を最小限に抑えるようにする必要が
ある。この点についてはＲｅｖｉｅｗｓ　ｏｆ　Ｍｏｄ
ｅｒｎ　Ｐｂ　５ｉｃｓ、Ｖｏｌ、　１５．　Ｎｏ、　
２１９７９年４月号、３４１〜３６７ページにおけるＲ
、　０１ｓｈａｎｓｋｙの“Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　
ｉｎ　Ｇｌａｓｓ　ＯｐｔｉｃａｌＷａｖｅｇｕｉｄｅ
ｓ”を参照されたい。

光導波路ファイバは種々の公知技術によって作成するこ
とができる。本発明は多孔質のスートプリフォームを形
成しそしてそれをコンソリデート（ｃｏｎｓｏｌｉｄａ
ｔｅ）させる技術に関する。さらに詳細には、本発明は
プリフォームを作成するための気相沈積スートレイダウ
ン技術に関係している。

気相沈積技術で作成されたプリフォームは通常、所望の
屈折率分布を与えるために少なくとも１つの金属または
メタロイド酸化物（ここでは一般的に金属酸化物と呼ぶ
）を選択的にドープされた二酸化ケイ素（Ｓｉｎｓ）で
構成されている。今日商業的に使用されている好ましい
金属酸化物ドーパントは二酸化ゲルマニュウムであるが
、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化アン
チモン、酸化アルミニュウムのような金属酸化物や、金
属酸化物の混合物もドーパントとして用いることができ
る。金属酸化物ドーパントは光導波路ファイバを作成す
るのに用いられる原材料のうちでも高価な材料の一つで
あるから、ドーパントが損失を最小限に抑えてプリフォ
ームに効果的に添加されるようにすることが重要である
。

気相沈積技術の１つである外付は気相沈積すなわちＯＶ
Ｄによれば、バーナで５ＩＣ１４およびＧｅＣｌ４のよ
うなハロゲン化物材料を酸化しかっ／または加水分解し
てスート粒子が形成される。回転するマンドレルの長さ
に沿ってバーナを往復移動させることによってそのスー
ト粒子からプリフォームが形成される。例えば米国特許
第４２９８３６５号を参照されたい。マンドレルとバー
ナとの間の距離は、バーナが１回通過する毎に薄い層を
なしてマンドレル上にスート粒子が収集されるように選
択される。バーナに供給されるハロゲン化物の量は、半
径とともに変化するドーパント濃度をプリフォームを生
じさせるようにスートレイダウン工程時に調節される。

このドーパント濃度分布は、完成したファイバが所望の
屈折率分布を有しているように選択される。

ＯＶＤ法のようなスートレイダウン法で用いられるバー
ナは多数のオリフィスまたはアウトレット構造を有して
いる。それらのオリフィスはハロゲン化物、バーナに対
する燃料、その燃料とハロゲン化物材料とを反応させる
ための酸素を運ぶ。

バーナの設計および沈積される材料の仕様に応じて、そ
れらのオリフィスはそれらの反応物のうちの１つまたは
それらの反応物の混合物を含み得る。

さらに、そのオリフィスのうちの幾つかは、キャリアま
たはバーナの炎の形状と温度分布を制御するための手段
として作用するための不活性ガスをそれだけでまたは反
応物と混合して搬送することができる。典型的なバーナ
設計が米国特許第３６９８９３６号に開示されており、
またそのようなバーナによって発生される炎の温度特性
についての論述が１９８６年に米国ジョーシア州アトラ
ンタで開かれた１９８９年光フアイバ通信会議のための
テクニカルダイジェストの７４ページにおけるＭ、　Ｅ
ｌｄｅｒおよびり、　Ｐｏｗｅｒｓによる“Ｐｒｏｆｉ
ｌｉｎｇ　ｏｆ　ＯｐｔｉｃａｌＷａｖｅｇｕｉｄｅ　
Ｆｌａｍｅｓ”でなされている。

ＯＶＤ法では、いったんスートレイダウンが完成される
と、マンドレルがプリフォームの中心から除去され、そ
してプリフォームが中空のハンドルに取付けられる。そ
のようにしてプリフォームはコンソリデージョン用炉内
で乾燥されかつコンソリデートされる態勢となる。乾燥
とコンソリデージョンは多孔質のプリフォームをそれの
焼結温度に加熱するとともにそのプリフォームを例えば
ヘリウムと塩素ガスの混合物のような１種以上の乾燥ガ
スで包囲し、かつそのガスをハンドルを通じてプリフォ
ームの中心を下方に通すことによって行なわれる。ある
いは、乾燥ガスがプリフォームの中心線に適用されるだ
けでもよい。例えば、米国特許第４１６５２２３号を参
照のこと。乾燥／コンソリデージョン工程時に、プリフ
ォームの気孔が十分に閉塞すれば、乾燥ガスの流れ停止
されてもよい。コンソリデージョンはプリフォームの長
さにわたって順次行なわれるが、その場合、プリフォー
ムの先端が最初にコンソリデートされ、ハンドルの近傍
の部分が最後にコンソリデートされるようにする。

理想的には、コンソリデートされたプリフォームはそれ
の長さに沿って均一な特性を有しているべきである。し
かし、実際には、プリフォームの先端部から作成された
ファイバはプリフォームの中間部から作成されたものと
は異なる特性を有し、かつ中間部から作成されたファイ
バはハンドル端部から作成されたものとは異なる特性を
有するような「軸線方向の傾向」がコンソリデートされ
たプリフォームの長さに沿ってコノソリデージョン工程
により生ずることが認められた。

これらの相違は多くの理由で望ましくない。例えば、そ
のような相違によって完成品のバラツキが大きくなる。

さらに、そのような相違が十分に大きい場合には、製品
に対する品質管理基準に適合しない受入れられない（不
合格の）材料を生ずることになる。この無駄のために製
作費が高くなる。これらのおよび他の問題点を考慮して
、本発明の主たる目標のひとつは、コンソリデートそれ
たプリフォームの異なる部分から作成されたファイバ間
の差異を最小限に抑えることである。

スートレイダウン時における金属酸化物および特に二酸
化ゲルマニウム（ゲルマニア）の挙動について幾つかの
実験的研究が行なわれている。例えば、エダヒロ外は、
沈積が生じている基体の温度が約４００℃以下の場合に
は、ゲルマニアがシリカ粒子と合体していない結晶構造
として沈積されることを示唆する実験を行なっている。

他方、基体の温度が約５００℃以上になると、ゲルマニ
アはシリカ粒子に溶解した非結晶状態として存在すると
言われている。応用物理学会誌第１９巻、第１１号、１
９８０年１１月号、２０４７〜２０５４ページに掲載さ
れているエダヒロ外の「光フアイバ作製のための火炎加
水分解反応における高シリカ粒子の沈積特性」と言う標
題の論文を参照されたい。また、応用物理学会誌第１９
巻、第２号、１９８０年２月号、Ｌ６９〜Ｌ７１ページ
におけるカワチ外の「光フアイバ製作のための火炎加水
分解反応におけるＳｉＯ，−ＧｅＯ，粒子の沈積特性」
という標題の論文、およびベル・テレフォン・ラボラト
リーズ、インコーホレイテッドの「光フアイバ通信」第
１巻、３．３．２．３および３．３．２゜４章、１０９
〜１１３ページを参照されたい。

同様に、サナダ外は、気相軸付は沈積ソートレイダウン
法では、プリフォームの中央部分に位置しているゲルマ
ニウムはＧｅＯ２およびＳｉＯ□の固溶体で構成された
ガラス粒子よりなり、一方、プリフォームの周辺部分で
は、ゲルマニウムの大部分が六方結晶形式であることを
示唆している。サナダ外は、これらの差異は沈積工程時
におけるプリフォームの種々の部分の温度差によるとし
ている。

１９８４年ニューオルリーンズで開催された光フアイバ
通信会議のためのテクニカルダイジェスト、２６ページ
におけるサナダ外の「ＶＡＤ法の脱水およびコンソリデ
ージョン処理におけるＧｅＯ２の挙動」と言う標題の論
文を参照されたい。サナダ外は、六方晶Ｇｅｍ２は容易
にハロゲン化されるので、この形式のＧｅＯ２の存在が
ＶＡＤプリフォームの脱水時における屈折率分布の長さ
方向の変動に影響を与えると述べている。この問題に対
する解決策としてサナダが提案しているのは、六方晶Ｇ
ｅＯ２が除去されるように脱水処理を調節することであ
る。１９８１年にコペンハーゲンで開催された第７回Ｅ
Ｃ０Ｃのダイジェスト、２．１−１〜２．１−４ページ
におけるサナダ外のｒＶＡＤ法の脱水処理におけるＧｅ
Ｏ２の挙動」よいう標題の論文を参照されたい。

米国特許第４６２７８６６号およびヨーロッパ特許公報
第１８５１０６号は、スートレイダウン工程でフッ素が
添加されるＶＡＤ法に関している。これらの文献はシリ
カプリフォームに対するフッ素の添加を助長するために
より高い酸素分圧を用いることについて記述している。

これらの文献で上昇された酸素分圧の目的は、フッ素を
含有した材料（例えばＣＣＩ□Ｆ２、ＣＦ４等）を完全
に分解させて他のフッ素が効果的に添加されかつ十分に
微細なガラス粒子が合成されるようにすることである。

（米国特許第４６２７８６６号、第２欄、３４〜３９ペ
ージ参照）。

これらの文献には、バーナを出る燃料を完全に酸化する
ために化学当量的に必要とされる量より多い量の酸素を
バーナの最外部燃料通路の内側でバーナに与えるという
考えは全く開示されていない点は重要である。Ｓらに、
これらの文献には、多孔質のガラスプリフォームの作成
時に発生しそのプリフォームの長さに沿って移動し得る
金属酸化物の量を減少させることについては開示されて
も示唆されてもいない。

カナモリ外の文献ではＧｅＣｌ４が「微細ガラス粒子を
合成する」ための「ガス状のガラス原材料」として述べ
られているが、ゲルマニウム／酸素金属酸化物の形式や
、バーナガス流における酸素の割合とその結果生ずるゲ
ルマニウム／酸素の形式との間の関係については全く開
示されていない。

これらの文献はフッ素を含有した材料の沈積に対する酸
化雰囲気の影響に向けられているものであって、爾後の
再加熱時に移動する傾向のある望ましくない形式の金属
酸化物の量を減少させることによってプリフォームにお
ける軸方向傾向を低下させるためにこのような雰囲気を
用いることについては開示してもいなければ示唆もして
いない。

ゲルマニアの生成に関連してこのような雰囲気を用いる
ことが示唆されているにすぎないが、そのためにはフッ
素を含有した材料の存在を必要とし、そのような材料の
存在は酸化雰囲気の効果にインパクトを与えることは明
らかである。

上述したような技術的状況を考慮して、金属酸化物をド
ープされた多孔質スートプリフォームを作成するための
気相沈積レイダウン処理を改良することが本発明の目的
である。さらに詳細には、本発明の目的には、（１）ス
ートプリフォームの作成時に用いられる金属酸化物ドー
パントの量を減少すること、（２）コンソリデートされ
たスートプリフォームおよびそのプリフォームから作成
された光導波路ファイバの軸線方向傾向を軽減すること
、および（３）バーナ流の変動に対するスートレイダウ
ン処理の感度を低下させることが含まれる。

これらのおよび他の目的を達成するために、本発明は、
（１）スートプリフォーム内への金属酸化物の混入効率
が上昇され、かつ（２）レイダウンおよびコンソリデー
ジョン時に半径方向と軸線方向の両方向にそのような酸
化物が移動しようとする傾向が軽減される安定化された
スートレイダウン方法を提供する。その安定化はスート
レイダウン時におけるスートバーナに対する酸素と燃料
の流れを制御することによって実現される。詳細には、
これらの流れは、。少なくともレイダウン処理の重要な
部分時に、すなわちコアの中心部分が沈積付着されてい
るときに、燃料との反応のために利用できる酸素の量が
、燃料を完全に酸化するために必要とされる酸素の量よ
り化学当量的に多くなるように調節される。さらに詳細
には、バーナを通る燃料の流れと、燃料と直接混合され
る酸素流（もしあれば）およびこれに加えられる最外側
の燃料流の内側の酸素流（もしあれば）（これらは全体
として「バーナの最外側燃料通路の内側における酸素」
と呼ばれる）がこの完全酸化条件を実現するように調節
される。

以下例示して説明するように、この完全酸化条、件を維
持することによって、プリフォームを作成するために必
要とされるドーパントを含有した原材料の量が減少され
つとともに、コンソリデートされたプリフォームおよび
完成したファイバにおける軸線方向傾向も軽減される。

さらに、バーナ中を通る反応物、酸素および燃料の流れ
の変化（摂動）　　（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓ）に
対する感度が低下するという意味で全ドーパント混入工
程が改良される。

以下図面を参照して本発明の実施例について説明しよう
。

上述のように、本発明は金属酸化物ドーパントがスート
プリフォームに混入される効率を高めることおよびレイ
ダウンおよびコンソリデージョン時にそのようなドーパ
ントがプリフォーム内で移動する傾向を軽減することに
関係している。以下での論述は特に二酸化ゲルマニウム
をドーパントとして用いることに関しているが、この論
述は酸化チタン、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ア
ンチモン、酸化アルミニウム、酸化ホウ素のようなドー
パントを含む光導波路ファイバを作成するために現在用
いられているまたは将来用いられ得る他の金属酸化物ド
ーパントにも等しく該当することが理解される。

さらに、以下の論述は、原材料が５ｉＣ１４、ＧｅＣｌ
４．０□、およびＣＨ４であり、かつバーナが第１図に
しめされた形式の形状を有しているスートレイダウン方
式についてなされる。その図に示されているように、バ
ーナ１１は５ｉＣ１，、ＧｅＣｌ４および０２の混合物
が通る中央のフユームチューブ１３と、０．が通るチュ
ーブ１３の周りの内側シールド環状孔１５と、ＣＨ，と
Ｏ８の混合物（この混合物を形成するために用いられる
酸素は「予備混合酸素」と呼ばれる）が通る２組の燃料
オリフィス１７と、０゜が通る外側シールドオリフィス
１９を具備している。内側シールド環状穴は必要に応じ
て１組のオリフィスまたは多孔質領域あるいはリングで
置換され得る。

本発明は、異なる原材料および／または異なるバーナ形
状を用いる現在使用されているまたは続いて開発される
ＯＶＤ方式を含むがこれに限定されないスートレイダウ
ン方式に適用され得る。

同様に、本発明はシングルモードおよびマルチモードフ
ァイバを含む種々の形式の光導波路ファイバを作成する
ために用いられ得る。特に、本発明はシングルモード光
ファイバの製作における軸線方向傾向を軽減して、モー
ドフィールド直径とカットオフ波長の首尾一貫性を改善
しかつ分散の改善された制御っを可能にするために用い
られ得る。本発明は、高帯域幅マルチモードファイバ（
６００ＭＨｚ−ｋｍより大きいかそれに等しい帯域幅）
に対しては高い裕度が屈折率分布に維持されなければな
らないので、この種のファイバに対して特に有益である
。

上述のように、本発明によれば、プリフォームの臨界的
な部分、例えばドーパント濃度における中心線落込みを
受けるとして知られているコアの中心部分（中心線）の
ようなドーパント移動を最も受ける部分の少なくともレ
イダウン時に、酸化性雰囲気を生ずるように、スートレ
イダウンバーナを通る流れが調節される。酸化性雰囲気
は、もし所望されれば、レイダウン工程の全体にわたる
場合を含むレイダウン工程の非臨界的な部分においても
用いられ得る。

ここで用いられているように、バーナを通る流れは、燃
料との反応のために利用できる酸素のモルが燃料を完全
に酸化するために必要とされるモル数を超えた場合には
酸化性と考えられる。例えば、１モルのメタンを完全に
酸化するためには２モルの酸素を必要とする。

ＣＨ４＋　２０ｔ　＝ＣＯ＊　÷２ＨＯ。

一方、水素の場合には、１モルの燃料に対して半モルの
酸素が必要とされる。

Ｈ＠　＋　１／２０！　＝ＨｉＯ 本発明では、酸化条件が存在するかどうかを知るために
用いられる酸素流は、燃料と直接混合される酸素流、お
よびこれに加えられる、燃料流の内側、すなわちバーナ
の最外側燃料通路内およびそれの内側における酸素流で
ある。この増加された酸素流の機能は、燃料を完全に燃
焼して還元性燃焼生成物の発生を防止するとともに、５
ｉＣ１，およびＧｅＣ１，を完全に酸化することである
。バーナの最外側燃料通路内およびそれの内側に供給さ
れる酸素はバーナ炎内の化学反応を実質的に制御するた
めに用いられ得るが、この最外側燃料通路の外側に供給
される酸素は主としてバーナ炎を整形するためのもので
あり、炎内の化学反応の実質的な制御を与えない。

例えば、第１図のバーナの場合には、予備混合酸素、内
側シールド環状穴を通る酸素、およびフュームチューブ
中を通る酸素が、酸化性雰囲気が存在しているかどうか
を知るために用いられる。

これらの酸素流の和とメタン流の２倍（または水素が燃
料である場合には酸素流の半分）との比が１より大きい
場合には、バーナは本発明によって要求される酸化条件
の下では動作されていない。

他方、従来技術のように上記の比が１より小さい場合に
は、バーナは酸化性雰囲気を生じていない。

他のバーナ形状に対して比較されるべき流れは本願の開
示から等業者には明らかであろう。

気相沈積スートレイダウン工程の動作条件および温度で
は、ゲルマニウムは、ＧｅＣ１４（ハロゲン化物、原材
料形式）　、ＧｅＯ（−酸化物形式）、およびＧｅＯ２
　（二酸化動形式）の３つの形式で存在し得る。Ｇｅｍ
２が望ましい形式であり、ＧｅＣｌ４とＧｅＯはレイダ
ウン時にはゲルマニウム収集量が減少し、レイダウンお
よびコンソリデージョン時にはゲルマニウムの移動が増
大することになる形式である。

上述のように、ゲルマニウム収集量の減少は原材料のコ
ストを増大させるので単純に望ましくない。

また上述したように、スートブランクの長さに沿った不
均一なゲルマニウムの移動はコンソリデートされたブラ
ンクに不均一な屈折率分布を生ずる。

このブランクの不均一性がそのブランクの異なる部分か
ら線引されるファイバの不均一性を生ずる。

特に、高帯域幅マルチモードファイバの場合には、これ
らの差異はファイバの異なる長さに対して異なる帯域幅
を有することを示すが、これは望ましくない。

本発明はプリフォーム内のゲルマニウムをＧｅＣｋの形
式で安定化するスートレイダウン動作条件を与えること
によってこれらの問題に対処する。本発明が与えるレイ
ダウン安定性は第２図によって視覚的に示され得る。こ
の図は３つの状態（ＧｅＯ（ｇ）、ＧｅＣ１ａ（ｇ）ま
たはＧｅ０２）のそれぞれにおけるゲルマニウムの割合
のを所定の酸素分圧に対する温度の関数として平衡条件
のもとでプロットした図である。このプロットは、１９
７９年にソ連の科学アカデミ−によって刊行されたり、
　Ｖ、　Ｇｕｒｂｉｃｈ著ｒＴｈｅｒｍｏｄｉｎ　５ｖ
ｏｉｓｔｖａ　ＩｎｄｉｖｉｄｕａｌｎｙｋｈＶｅｓｈ
ｃｈｅｓｔｖＪ　　Ｖｏｌ、ＩＩの熱力学データから得
られた。

このプロットに示されているように、ＧｅＯ２状態にお
けるゲルマニウムの割合は、十分に高い温度でＧｅＯ（
ｇ）が相当な量で形成し始めるまで温度上昇に伴って増
加する。この温度を超えると、Ｇｅｍ！とじてのゲルマ
ニウムの割合は温度上昇ともに急激に低下する。

従って、平衡状態または近平衡状態における温度に関し
ては、動作領域として好ましい（安定な）領域はＧｅｍ
５．領域におけるピークの直ぐ左側であろう。この温度
領域では、ＧｅＯ２として保持されるゲルマニウムの割
合が大きく、その割合の温度による変化は比較的小さく
、従って、穏当な温度変化ではＧｅＯ２として形成され
るゲルマニウムの割合に大きな変化を生ずることはない
。

もちろん、スートレイダウン工程は平衡条件下では行な
われず、温度はその工程に影響する唯一の変数ではない
。しかし、第２図との類似によって、プロセスがゲルマ
ニアの捕獲および移動の点でより安定している動作条件
を与える。しかし、温度が独立の変数であるほかに、第
２図におけるように、独立の変数としては、例えばメタ
ン流、予備混合酸素流、フユーム酸素流、内側シールド
酸素流、および全反応物フユーム流れ（ＳＩＣ１４＋Ｇ
ｅＣ１４）のようなスートレイダウンバーナを通る種々
の流れがある。第２図に適用された理由付けとの類比に
よって、これらの変数は、（１）ゲルマニウム捕獲を増
大させる、（２）ゲルマニウムの移動を減少させる、（
３）種々の流れにおける摂動に比較的感応しない動作条
件、すなわちプロセフが第２図におけるＧｅｍ２ピーク
のすぐ左側の領域に類似した流れ空間のより安定した領
域である「フラッタ」で動作される条件を与えるように
選択される。

気相沈積スートレイダウンプロセスの動的および相互作
用の性質を考慮すると、これらの結果を得るように流れ
条件を選択するには、種々の相互に関係した現象を考慮
する必要がある。ＧｅＯ２がらＧｅＯへの変換を規制す
る基本的な化学式は次の通りである。

２ＧｅＯ＊　＝２０ｅＯ（ｇ）　＋　０＊（ｇ）　　　
　（１）Ｇｕｒｖｉｃｈの熱力学データはこの反応がき
わめて温度に感応しやすいものであることをしめしてい
る。例えば、任意の酸素分圧およびＧｅＯ２活動度にお
いて、純粋なＧｅｍ５に対するＧｅＯ（ｇ）の平衡分圧
は温度が１１３０℃から１５３０℃まで上昇すると、約
９２００倍だけ上昇する。このようにして、温度に対す
るバーナ流の影響は、ゲルマニアの収集および移動にお
いて重要な役割を演する相互に関連した要因の１つであ
る。

現象学的な観点から、レイダウン時のスートブランクに
おけるＧｅＯ２濃度の変化は（１）ブランクにスート粒
子が沈積する前にフユーム流内に形成するＧｅＯ（ｇ）
およびＧｅｍ２の相対的な流の変化または（２）スート
ブランク上に沈積して後にスート粒子の表面から移動す
る（ＧｅＯ（ｇ）として）ゲルマニアの量の変化から生
じ得る。換言すれば、ＧｅＯ（ｇ）はスート沈積に先立
ってフユーム流れ内で、または例えばＯＶＤスートレイ
ダウン工程における爾後のバーナ通過による再加熱時に
おいて沈積後のスート粒子におけるＧｅＯ２の分解から
生じ得る。さらに、フユーム流れ内で形成されるＧｅＯ
（ｇ）のいくらかはより冷たいスート粒子上にＧｅＯ２
とじて凝縮することができ、バーナ炎のより熱い部分に
直接露呈することはない。

これらの効果に加えて、ゲルマニアは種々の形式のスー
ト粒子として明らかに存在し得る。スートブランクの熱
重量分析により、スートブランクにおけるゲルマニアの
割合は塩素または一酸化炭素の存在しているときに非移
動度が高いことが明らかとなった。このことは、沈積さ
れた全体のゲルマニアのうちの少なくとも幾らかは純粋
なＧｅＯ□として存在しており、シリカとは合体してい
ないことを示唆している。この純粋なＧｅＯ２はゲルマ
ニアリッチの表皮被覆ゲルマニア・シリカスート粒子と
して存在し得る。他方、走査透過電子顕微鏡分析はある
スート粒子が純粋なシリカか純粋なゲルマニアよりなる
ことを示している。

これらの考慮のすべてがゲルマニアの収集効率および移
動を決定する役割を果す。本発明によれば、この高度に
相互に関連したシステムは、酸化性雰囲気を生ずるよう
にバーナを通る酸素流を制御することによって、増大さ
れたゲルマニア収集および減少されたゲルマニア移動に
対して最適化され得ることが認められた。

さらに詳細には、フユーム酸素、内側シールド酸素、お
よび予備混合酸素のうちの１つ以上を増加することによ
って収集効率が改善され、かつ移動が減少され、フユー
ム酸素および内側シールド酸素の増加の効果が最も顕著
であることが認められた。これらの変化の理由付けは次
の通りである。

上記式（１）およびＧｕｒｖｉｃｈの熱力学データから
、フユーム流れ内で形成されるＧｅＯ（ｇ）の量はフユ
ーム流れの酸化状態と温度の関数である。フユーム流れ
の酸化状態はフユーム酸素、内側シールド酸素、および
反応物フユームの流れによって最も強く影響され、予備
混合酸素およびメタンの流れの影響は少ない。フユーム
酸素および内側シールド酸素の増加は高い酸化状態を有
するフユーム流れを生じ、反応物フユーム流れの増加は
低い酸化状態を生ずる。

炎内の温度分布はメタン、予備混合酸素、および内側シ
ールド酸素の流れによって最も強く影響され、メタンに
対して増加した予備混合酸素および内側シールド酸素は
より温度の低い炎を生ずる。

特に増加した内側シールド酸素はフユーム流れのエツジ
近傍におけるＣＨ，の酸化を禁止することによってフユ
ーム流れの温度を低下させる。

沈積されたＧｅＯ２リッチのスート粒子をバーナで加熱
することによってＧｅＯ（ｇ）を形成することに関して
は、この効果は主としてブランクの表面温度の関数であ
る。炎温度はメタンと予備加熱酸素の流れによって最も
強く影響され、メタンに対して予備混合酸素が化学当量
流れより少ないかあるいはそれより多いと炎の温度が低
くなる。他方、化学当量より少ないメタンに対する予備
混合酸素の流れで最高プリフォーム表面温度が生ずるこ
とが観察された。

これらの観点から、増大したフユーム酸素流れ、増大し
たフユーム内側シールド酸素流れ、および少なくともあ
る程度まで増大された予備混合酸素流れはすべて、フユ
ーム流れ内または沈積されたスート粒子の表面上に形成
されるＧｅＯ（ｇ）の量の減少を生ずる。メタンと反応
物の流れも重要な役割を果すが、その程度は少ない。詳
細には、メタン流れと全体の反応物フユーム流れの減少
がフユーム流れの実効的な酸化状態を増加させる。なぜ
なら、０２／（２ＣＨ４＋　５ＩＣ１４＋　ＧｅＣ１４
）の比か、ＣＨ，，５ｉＣ１４およびＧｅＣｌ４の流れ
の減少にともなって、増加するからである。増大した実
効酸化状態は形成されるＧｅＯ（ｇ）の量を減少させる
。

寒旌亘１ 増加したフユーム、内側シールドおよび予備混合酸素流
れのゲルマニア捕獲および移動に対する前述した影響は
下記の実験で確認された。

ＯＶＤ法を用いて８箇のスートブランクが作成された。

各ブランクにつき、次のレイダウンパラメータ、すなわ
ち（１）全反応物（ＳｉＣ１４＋　ＧｅＣ１４）フユー
ム流れ、（２）　ＧｅＣ１，／５ｉＣ１，比、（３）フ
ューム酸素流れ、（４）内側シールド酸素流れ、（５）
メタン流れ、および（６）予備混合酸素／メタン流れ比
が系統的に変化された。外側シールド酸素流れはすべて
のブランクにつき？、５ｓｌｐｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　
１ｉｔｅｒｓ　ｐｅｒ　ｍ１ｎｕｔｅ）に固定された。

最初の４箇のブランクに対しては、変化される流れのそ
れぞれについて３つの条件（−、０，＋）が用いられ、
一方、第２の４箇のブランクに対しては、５つの条件（
−、−，０，＋、＋＋）　、が用いられた。

各ブランクは３２〜３４のテストセグメントを含み、各
セグメントは１５回の完全な（前後の）レイダウン通過
よりなる。テストセグメントは回転マンドレル（ベイト
ロッド）上に沈積された。そのマンドレルは長さが７０
センチメートルで、その上に４０回の完全通過によりシ
リカ中心線スートが沈積された。各ブランクの最初の１
６箇のテストセグメントに対して用いられた全反応物フ
ユーム流れ（Ｆ　Ｆ）およびメタン流れ（ＣＨ）の対す
る値の範囲（「インナーハーフ」）は最後の１６〜１８
箇のセグメント（「アウターハーフ」）に対して用いら
れたものとは異なっていた。用いられた特定の流れが表
１〜４に示されている。

異なるブランクセグメントに対する流れの組合せが異な
る変数に対する異なる流れ値開の相互作用を観察するた
めに変化された。各ブランクの８箇または９箇のセグメ
ントでは、ガス流のすべてが中間（０）値にセットされ
た。これらのセグメントはコントロールとして働き、ブ
ランク間のバラツキを検査できるようにした。また、ゲ
ルマニア収集効率はセグメント半径の関数として変化す
ることが知られているから、これらのコントロールセグ
メントは半径の効果を軸線方向傾向データから差引くた
めに用いられた。

特に、直径の効果をゲルマニア捕獲データから差引くた
めには、下記の形の式がコントロールセグメントに対す
るゲルマニアデータに適合した。

Ｇｅ０ｔ（Ｄｉａ）　＝　ａ１＋　ａｔ＊Ｄｉａ＋　ａ
ｍ＊（Ｄｉａ）”　　　　（２）同様に、直径の効果を
軸線方向傾向データから差引くためには、下記の形式の
式がコントロールセグメントに対する中間標本マイナス
先端標本データ（下記参照）に適合した。

ＡｘＤｉｆ（Ｄｉａ）　　＝　ａｌ’　　＋　ａｓ°＊
Ｄｉａ＋　ａｓ’（Ｄｉａ）’　　　（３） 実施例２で述べるように、これらの式２および３はスー
トレイダウンバーナに対する最適流れを計算するために
後で用いられる。

プリフォームはシリカマツフルを有するコンソリデージ
ョン用炉内で乾燥されそしてコンソリデートされた。乾
燥／コンソリデージョン工程時に、ＨｅとＣ１，の混合
物がプリフォームの中心線を下方に通され、モしてＨｅ
と０２の混合物がマツフルの底からコンソリデート中の
プリフォームの周りを上方に流動された。プリフォーム
の気孔が閉塞されると、その流れがＨｅの流れに置き換
えられた。乾燥／コンソリデージョン工程時の温度は約
９２０℃から約１４０５℃のピーク温度までの範囲であ
った。

この実験で用いられたプリフォームは、フィバプリフォ
ームを作製するために後で延伸されてケーンとなされそ
してクラッドスートを被覆されるコアケーンブランク（
クラッドの一部分を含む）であった。しかし、これは、
考慮中のファイバがコアにだけ金属酸化物ドーパントを
含んでいるから、便宜上そのようになされた。本発明は
、延伸してケーンとしその後でクラッドを被着するよう
にしないで、線引してファイバとなされるプリフォーム
のためのスートレイダウン処理にも同様に適用できる。

コンソリデージョンの後で、ブランクの断面が、ブラン
クチップより約１０インチの位置（中間標本、ｍｉｄ−
ｓｐｅｃｉｍｅｎ）およびブランクチップより約２イン
チの位置（先端標本、ｔｉｐ−ｓｐｅｃｉｍｅｎ）から
カットされた。５ｉｎ２とＧｅｍ２濃度のマイクロプロ
ーブ測定が従来の手段で行なわれた。全ＧｅＯ２／　Ｓ
ｉＯ２濃度の変化と各セグメント内の微細な変化を観察
するために、広い範囲と絞った範囲とでマイクロプロー
ブ走査が行なわれた。これらの測定では、ＯｖＤスート
レイダウンで用いられた繰返し走査に合致した筋跡が観
察された。第３図の後方散乱された電子画像がこのよう
な組成筋跡の効果を示している。

８箇のブランクに対する実験データは、保持されるゲル
マニア濃度がフユームＯ２、内側シールド０□、および
ある程度まで予備混合した０□７ＣＨ４の流れの増加に
伴って増加することを示した。そのデータは、保持され
るゲルマニア濃度がメタン流の増加に伴って減少するこ
とも示した。

このデータはさらに、フユーム０２および内側シールド
Ｏ３の増加によって軸線方向のゲルマニア変化が減少さ
れること、および反応物フユーム流れとＣＨ，の流れの
増加によって軸線方向のゲルマニア変化が増加されるこ
とを示した。

全体としては、データは、炎の酸化状態および特にフユ
ームチューブの領域における酸化状態を増大させる流れ
の変化によってゲルマニアの捕獲が多くなりかつ軸線方
向傾向が少なくなることを示しており、これらは両方と
も非常に望ましいことである。

実１凱ス この実施例は、（１）増大したドーパント収集効率、（
２）減少した軸線方向傾向、および／または（３）増大
したプロセス安定性のうちの１つ以上を、実施例１で得
られる種類の実験データを用いて実現するようにバーナ
流れを選択（最適化）するための手順を示している。

一般的に言うと、この手順の実験上の部分、すなわち実
施例１に示された部分によれば、最適化が望まれている
プロセスとバーナ形状を用いて１箇以上のテストプリフ
ォームが作成される。このテストプリフォームの作成時
に、最適化されるべきバーナ流がそれの関心のある範囲
にわたって変化される。−度に１つの流れについて変化
が行なわれてもよく、あるいは複数のグループの流れが
同時に変化されてもよい。最適化のために必要とされる
テストプリフォームの数を最少に抑えるために、プリフ
ォームが複数のセグメントに分割され、それらのセグメ
ント間で流れを変化させるようにするのが好ましい。

テストプリフォームが作成された後に、それらのテスト
プリフォームはコンソリデートされ、その後で、種々の
セグメントにおけるドーパント濃度を決定するために測
定が行なわれることが好ましい。軸線方向傾向が最小限
に抑えられるべき場合には、１つのセグメント内の異な
る軸線方向位置のドーパント濃度の測定も行なわれる。

この手順の分析部分によれば、流れ変数の関数、例えば
３つの流れ（ｆｌＸｆ２、およびＦ３）が最適化される
べきシステム（こ対するａ。＋ａ４ｆｌ　＋　ａ２＊ｆ
２　＋ａ、＊ｆ３　＋　ａ４＊ｆｌ’　＋　ａ６＊ｆ２
”　＋　ａ、＊ｆ３’　＋　ａ、＊ｆｌ＊ｆ２＋　ａｓ
＊ｆｌ＊ｆ３　＋　ａｅ＊ｆ２＊ｆ３という形式の二次
多項式が、例えば従来の最小２乗適合法（ｌｅａｓｔｓ
ｑｕａｒｅｓ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）
を用いて、測定されたドーパント濃度データに適合され
る。適合化処理によって決定された係数（例えばａ。、
ａｌ、ａ２、ａｓ、ａ４、ａ５、ａ６、ａ）、ａｓ、ａ
ｓ）を用いて、流れ変数の許容された範囲内にありかつ
ドーパント収集を最大にする流れ変数（例えばＦｌ、　
Ｆ２およびＦ３）の値が計算される。（流れ変数の許容
された範囲は、バーナまたは他のプロセス上の拘束のた
めに実際に用いられ得る流れの範囲である。）軸線方向
傾向も最小に抑えられるべき場合には、流れ変数におけ
る別個の関数が軸線方向傾向ブタに適合される。この適
合化処理によって決だされた係数を用いて、流れ変数の
許容された範囲内にありかつ軸線方向傾向を最小に抑え
る流れ変数（例えばＦｌｏ、Ｆ２゛およびＦ３゛）の値
が計算される。

最後に、プロセス安定性および特にドーパント濃度安定
性も最適化されるべき場合には、各流れ変数に関するド
ーパント濃度関数の一次微分か計算され、二乗され、そ
して加算されて、「二乗の和」安定性関数（例えば、（
ａ＋　＋　２＊ａ４＊ｆｌ　＋ａｖ＊ｆ２　＋　ａａ＊
ｆ３）”　＋　（ａｔ　＋　２＊ａａ＊ｆ２　＋　ａｔ
＊ｆｌ　＋ａｓ＊ｆ３）２＋　（ａｓ　＋２＊ａａ＊ｆ
３　＋　ａ、＊ｆｌ　＋　ａ、＊ｆ２）２）を形成する
。流れ変数の許容された範囲内にありかつこの関数を最
小にする流れ変数（例えばＦド、Ｆ２”、およびＦ３”
）の値が次に計算される。

一般的に、ドーパント収集を最大にする流れ変数の値は
傾向を最小にするものとは同一ではなく、かつ同様に、
これらの組の値のいずれもが安定性を最大にする値と同
一ではない。しかし、本発明によれば、これらの最適化
のそれぞれが、増大された酸素流れ、すなわち酸化性雰
囲気の生成を含む。すなわち、ドーパント捕獲を増大す
る流れ変数の値、傾向を最小にする値、および安定性を
増大する値はすべて、酸化性雰囲気の生成を含む。

従って、プリフォームの作成で究極的に用いられる流れ
変数の値は、種々の組の最適値間の妥協でありうる。そ
の妥協値は作成中の特定の製品に対してどの最適化が最
も重要かに基づいて選択される。あるいは、その妥協値
は、関数の異なる大きさと単位を糾酌するために適当な
ウェイトづけ関数を用いて３つの関数を同時に最適化す
ることによって数学的に決定されてもよい。例えば、軸
線方向傾向の逆数と二乗関数の和にドーパント濃度関数
が加えられ得る。各関数はウェイトづけ係数が掛は算さ
れ、そのウェイトづけ係数の和は１に等しく、そして流
れ変数の許容された範囲内にありかつこの結合された関
数を最大にする流れ変数の値が計算され得る。

二の最適化手順の分析部分が下記のようにして実施例１
の実験データに適用された。まず最初に、式２および３
と、実施例１の測定された実験データを用いて、次のパ
ラメータが計算された。

Ｒｅ５ｉｄ（ＧｅＯａ）　＝ＧｅＯ＝　−ＧｅＯａ（Ｄ
ｉａ）　　　（４）および ＡｓＤｉｆ（ＧｅＯａ）　＝　Ｍｉｄ（Ｇｅｍｓ）　−
Ｔｉｐ（ＧｅＯ２）−ＡｘＤｉｆ（Ｄｉａ）　　　　　
（５）ただし、Ｒｅｓｉｄ（ＧｅＯ２）はゲルマニア濃
度に対する直径の影響が差引かれた後の中間標本におけ
る残留ゲルマニア濃度であり、またＡｘＤｉｆ（ＧｅＯ
ｓ）はこれも直径の影響が差引かれた後の中間および先
端標本間のゲルマニア濃度の差である。

次に、下記の形式の多項式がＲｅ５ｉｄ（ＧｅＯ，）お
よびＡｘＤｉｆ（ＧｅＯ□）データに適合された。

Ｒｅ５ｉｄ（Ｇｅ０２）　＝ ＣＯ＋　Ｃ１＊Ｇ／Ｓ　＋　Ｃ２＊ＦＯ＋　Ｃ３＊ＩＯ
＋　Ｃ４＊ＣＨ＋Ｃ５＊ＰＭＯ／ＣＨ＋　Ｃ６＊ＦＦ　
＋　Ｃ７＊Ｇ／Ｓ＊ＦＯ＋ＣＢ＊Ｇ／Ｓ＊ＩＯ÷　Ｃ９
＊Ｇ／Ｓ＊ＣＨ＋　　Ｃ１０＊Ｇ／Ｓ＊ＭＯ／ＣＨ＋Ｃ
１１＊Ｇ／Ｓ＊ＦＦ　＋　Ｃ１２＊ＦＯ＊ＩＯ＋　Ｃ１
３＊ＦＯ＊ＣＨ＋Ｃ１４＊ＦＯ＊ＭＯ／ＣＨ＋　Ｃ１５
＊ＦＯ＊ＦＦ　＋　Ｃ１６＊ＩＯ＊ＣＨ＋Ｃ１７＊ＩＯ
＊ＭＯ／ＣＨ＋　Ｃ１８＊ＩＯ＊ＦＦ　＋　Ｃ１９＊Ｃ
Ｈ＊ＭＯ／鉗＋　Ｃ２０＊ＣＨ＊ＦＦ　＋Ｃ２１＊ＭＯ
／ＣＨ＊ＦＦ　＋　Ｃ２２＊（Ｇ／Ｓ）”＋　Ｃ２３＊
（ＦＯ）”　＋　Ｃ２４＊（１０）”　＋Ｃ２５＊（Ｃ
Ｈ）２＋Ｃ２６（ＭＯ／ＣＨ）　２÷Ｃ２７＊（ＦＦ）
’　　　　　　　（６）および ＡｘＤｉｆ（Ｇｅｍ２）　＝ Ｄｏ　＋　Ｄ１＊Ｇ／Ｓ　＋　Ｃ２＊ＦＯ＋Ｄ３＊ＩＯ
＋　Ｃ４＊ＣＨ＋Ｄ５＊ＰＭＯ／ＣＨ＋　Ｃ６＊ＦＦ　
＋　Ｃ７＊Ｇ／Ｓ＊ＦＯ＋Ｄ８＊Ｇ／Ｓ＊ＩＯ＋　Ｄ９
＊Ｇ／Ｓ＊ＣＨ＋　Ｄ１０＊Ｇ／Ｓ＊ＭＯ／ＣＨ＋Ｄ１
１＊Ｇ／Ｓ＊ＦＦ　＋Ｄ１２＊ＦＯ＊ＩＯ＋　Ｃ１３＊
ＦＯ＊ＣＨ＋Ｄ１４＊ＦＯ＊ＭＯ／ＣＨ＋　Ｄ１５＊Ｆ
Ｏ＊ＦＦ　＋　Ｃ１６＊ＩＯ＊ＣＨ＋ＤＩ７＊ＩＯ＊Ｍ
Ｏ／ＣＨ＋　　Ｄ１８＊ＩＯ＊ＦＦ　　＋　　Ｄ１９＊
ＣＨ＊ＭＯ／ＣＨ＋　Ｃ２０＊ＣＨ＊ＦＦ　＋　Ｄ２１
＊ＭＯ＊／ＣＨ＊ＦＦ　＋　Ｃ２２＊（Ｇ／Ｓ）’＋　
Ｃ２３＊（ＦＯ）２＋　Ｃ２４＊（１０）２＋　Ｃ２５
＊（ＣＨ）２＋Ｄ２６（ＭＯ／ｃ）Ｉ）２＋　Ｃ２７＊
（ＦＦ）”　　　　　（７）ただし、ＦＯ・フユーム酸
素流、ＩＯ・内側シールド酸素流、ＣＨ・メタン流、Ｐ
ＭＯ・予備混合酸素流、ＦＦ＝全反応物フユーム流、Ｇ
／５ＧｅＣ１４／５ｘＣ１４流れ比であり、かつ全ての
流れの単位はｓｌｐｍ　（ｓｔａｎｄａｒｄ　１ｉｔｅ
ｒｓ　ｐｅｒ　ｍ１ｎｕｔｅ）である。

これらの式は線形効果、二方向相互作用効果、および２
次効果に対する係数を含んでいる。高次の多項式または
他の関数が適合化を実施するために用いることができ、
かつある場合には、実験データに適合するために必要と
されうる。しかし、実施例１で得られたデータの場合に
は、式６および７の多項式が充分な適合（下記参照）を
与えることが認められた。

この適合化は、ブランク１〜４の外側の半分に対するも
の、ブランク５〜８の内側の半分に対するもの、および
ブランク５〜８の外側の半分に対するものの３つの組の
多項式を用いて実施された。

各項の統計的意義を決定するために「Ｆテスト」を用い
た最小２乗適合ルーチンを用いて係数が決定された。ブ
ランク５〜８の外側の半分に対する係数の典型的な組が
表５に示されている。この表で示されているように、適
合化処理の後ではほんの限られた数の項しか残らなかっ
た。３つの適合のそれぞれは、項０〜６、すなわち線形
項を含んでおり、統計的に重要であると認められた高次
の項は適合毎に変化した。

Ｒｅ５ｉｄ（ＧｅＯ，）データに対する回帰方程式の適
合の品質はＲ２が０．８１−０．９３の範囲にある場合
には極めて良好であることが認められた。ＡｘＤｉｆ（
ＧｅＯｉ）に対するこの式の適合化の品質は良好ではな
かったが（Ｂｘ値は０．６０〜０．７６の範囲）、やは
り妥当なものであった。

この回帰方程式を用いて、ゲルマニア収集を最大にし、
軸線方向傾向を最小にし、そして安定性を最大にする流
れパラメータの値を見出すために実施例１でテストされ
た流れ条件についてコンピュータサーチが行なわれた。

ゲルマニア収集にたいする最大値のサーチは、式６と、
上述したように実験データから計算された種々の組の係
数を用いて行なわれた。

最小傾向のサーチは式７の修正を用いて行なわれた。詳
細には、軸線方向のゲルマニア差の最小値を生ずる流れ
のサーチでは、Ｍｉｄ（ＧｅＯｚ）　−Ｔｉｐ（ＧｅＯ
ｔ）の最小値を欲し、式５で定義されたＡｘＤｉｆ（Ｇ
ｅＯ２）の最小値は欲しない。従って、Ｍｉｄ　（Ｇｅ
ｍｓ）−Ｔｉｐ（Ｇｅｍｓ）の値を得るために、ＡｓＤ
ｉｆ（Ｄｉａ）の値が、ＡｘＤｉｆ　（Ｇｅｍｓ　）に
対する回帰方程式に加えられた。特に、各半分の中間点
に対するＡｓＤｉｆ（ＧｅＯ２）の値を計算するために
式３が用いられ、この値がその半分に対するＤｏ係数に
加えられた。

最大化された安定性のサーチは、弐６と下記の「二乗の
和」安定性関数を用いて行なわれた。

ＳｕｍＳｑ（Ｇｅｍｓ）　＝（ｄＲｅｓｉｄ（ＧｅＯ□
）／ｄＦＯ）’　＋（ｄＲｅｓｉｄ（ＧｅＯｚ）／ｄｌ
ｏ）”　＋（ｄＲｅｓｉｄ（Ｇｅｍ２）／ｄＣＨ）２＋
（ｄＲｅｓｉｄ（ＧｅＯ，）／ｄＰＭｏ）’　＋（ｄＲ
ｅｓｉｄ（ＧｅＯｚ）／ｄＦＦ）　”ただし、最初の微
分は式６を用いて計算された。

このサーチは３つの組の最適流れ値を生じた１゜これら
の流れ値は、放物線状の屈折率分布を有したプリフォー
ムを作成している時に第１図に示された形式のバーナに
対する流れを制御するのに適した単純で連続したアルゴ
リズムを生ずるように結合された。特に、下記の式にお
けるＦＯｌＦｌ、　Ｆ２、ＰｔｒＳＰｔｏｔ、　ＡＩ、
およびＡ２の値を得るために最適流れ値が結合された。

流れ変数＝　ＦＯ＋　（Ｆｌ−Ｆｏ）［（Ｐｃｕｒｉ）
／（Ｐｔｒ−１）］”（ＰｃｕｒはＰｔｒより小さいか
それに等しい）（９）および 流れ変数＝ Ｆｌ　　＋　　（Ｆ２−Ｆｌ）［（Ｐｃｕｒ−Ｐｔｒ）
／（Ｐｔｏｔ−Ｐｔｒ）コ月（ＰｃｕｒはＰｔｒより大
きいかそれに等しい）　　　（１０）ただし、Ｐｃｕｒ
、　Ｐｔｒ、およびＰｔｏｔはそれぞれ、現在のレイダ
ウン通過回数、遷移レイダウン通過回数、およびスート
プリフォームの作成のためのレイダウン通過の全回数で
ある。

この最適化処理によって得られた係数の値が表６に示さ
れている。このアルゴリズムによって要求されるメタン
流れは最適化手順によって示唆されるものよりも大きい
。これらの高い値は、充分に稠訃で従ってレイダウン時
に割れる畏れのないコアケーンブランクを得るために選
択された。表６の係数を用いて、プリフォームが成功裡
に作成されかつコンソリデートされた。

同じ形式のプリフォームを作成するための１つの組の最
適化されていない係数が表７に示されている。これらの
係数を表６のものと比較すると、最適化された系は、最
適化されていない系よりも多いフユーム酸素、内側シー
ルド酸素、および予備混合酸素を用いることが判る。ま
た、最適化された系に対する出発反応物フユーム流れは
小さく、最終的な反応物フユーム流れはほぼ同じくらい
であり、またメタン流れは若干小さい値で始り、そして
若干大きい値で終る。

酸化状態については、最適化された系（表６）は、Ｐｃ
ｕｒ／Ｐｔｏｔが０．０．６５、および１．０にそれぞ
れ等しい場合ニ１３４．１３４、および０　、８９ノ０
２／２ＣＨ４比を有している、すなわち最適化された系
はレイダウン工程のはとんとにわたって酸化性雰囲気を
生ずる。比較すると、最適化されていない系（表７）は
プロセスの同し点で０．９５．０．８１、および０．７
７の０２／２ＣＨ４比を有している、すなわち最適化さ
れていない系はレイダウン工程全体にわたって非酸化性
である。

表６および７を用イテ、多数ノＧｅＣ１ａ／５ｉＣＬ４
比に対してＡｚＤｉｆ（ＧｅＯｔ）、Ｒｅｓｉｄ（Ｇｅ
ｍり、およびＳｕｍＳｑ　（ＧｅＯ２）の予期値が計算
された。その結果カ表８に示されている。この表に示さ
れているＡｘＤｉｆ（ＧｅＯｔ）、Ｒｅ５ｉｄ　（Ｇｅ
Ｏ２）、およびＳｕｍＳｑ　（ＧｅＯｔ）の推定される
改良は重要である。

実施例１ この実施例はブランクの臨界的な中心線部分のレイダウ
ン時に酸化性雰囲気を用いる効果を示している。

第５図のプラス記号によって示された四塩化ゲルマニウ
ムとともに表７の最適化されていないアルゴリズムを用
いて第１のコアケーンブランクが作成された。参考のた
めに、このアルゴリズムに対するフユーム酸素流が第４
図のプラス記号で示されている。

このブランクの先端部分と中間部分とがらファイバが作
成された。その先端部分がら作成されたファイバと中間
部分がら作成されたフィアバとに対する差モード遅延（
ＤＭＤ）が決定され、そしてそれらの部分間のＤＭＤの
差が計算されそしてファイバの規格化半径の二乗の関数
としてプロットされた。その結果が第６図で「標準」と
印された曲線で示されている。この曲線で示されている
ように、表７のアルゴリズムを用いて作成されたブラン
クは、ＤＭＤパラメータにおいて１．２３ナノ秒／キロ
メートルのオーダの大きな軸線方向傾向を有している。

同じアルゴリズムを、第４図および第５図に四角で示さ
れているフユーム酸素および四塩化ゲルマニウムととも
に用いて第２のブランクが作成された。表７のアルゴリ
ズムに対するレイダウンの開始時におけるＯ、／２ＣＨ
，比は０．９５、すなわち非酸化性であったが、第４図
の増大されたフユーム酸素流れが用いられた場合の比は
１．０３であり、すなわちこの増大されたフユーム酸素
流れはブランクの中央部分のレイダウン時に酸化性雰囲
気を生ずる。

第１のブランクの場合と同様に、第２のブランクの先端
部分と中間部分とからファイバが作成された。これらの
部分間のＤＭＤの差が計算され、そしてその結果が「実
験」と印された曲線として第６図にプロットされている
。この曲線で示されているように、中心線レイダウン時
に酸化性雰囲気を用いて作成されたブランクは大幅に軽
減された、すなわち非酸化性雰囲気を用いて作成された
ブランクの場合の傾向より７０％小さい軸線方向傾向を
有していた。

この重要な結果に加えて、第２のブランクのゲルマニア
捕獲効率は第１のブランクのそれより８％高かった。さ
らに、第２のブランクで作成されたファイバは優れた物
理特性を有していた。

この実施例によって示されるように、酸化性雰囲気を用
いれば、その酸化性雰囲気はレイダウン手順の限定され
た部分でしか用いられなくても、レイダウン処理が大幅
に改善されることになる。

本発明によって軸線方向傾向が軽減された場合には、光
ファイバのプリフォームブランクのより大きな部分が所
定の仕様を満たすまたはそれを超えたファイバを生ずる
ことになる。例えば、約２％のピークデルタを有するマ
ルチモードファイバを作成するためのマルチモードコア
ケーンの場合には、本発明を実施する前に、６００　Ｍ
Ｈｚ−ｋｍより大きい帯域幅を有する光ファイバを製造
するために１５０キロメートルのコアケーンブランクの
約６５％を用いることができた。本発明を用いることに
よって、このパーセンテージが約９０％まで上昇した。

約１％のデルタピークを有するマルチモードファイバの
場合には、本発明を用いれば、同様の利用パーセンテー
ジが実現可能である。すなわち、２００キロメートルの
コアケーンブランクの場合に、１５００　ＭＨｚ−ｋｍ
より大きい帯域幅を有する光ファイバを製造するために
ブランクの同様に高いパーセンテージを用いることがで
きた。これらのパーセンテージは少なくとも０．５〜２
．０キロメートルの典型的な測定長を占める。

軸線方向の変化を制限された光フアイバブランクを生成
するためには例えばプラズマ内材は法のような他の製造
方法を用いることができる。これらの方法は、約３０キ
ロメートル以下の光ファイバを線引しうるブランクを通
常与えるが、これらの方法は爾後にクラッドで覆うため
のコアケーンを作成するためには用いられない。

表１ ブランク１〜４の最初の１６セグメントに対する流れ範
囲流れ変数 ＧｅＣｌ４／５ｘＣ１− フユーム　０２ 内側シールド　０２ フユーム流れ Ｈ４ 予備混合０．７ＣＨ。

低誼区→ ０．１０ ８ ３．３ １．０ ５ ０．８５ ０．１２ ０ ４．３ １．５ ９．５ ９０ ０．１４ ６．３ ４ ２．０ １０．５ ０．９５ 表２ ブランク１〜４の第２の１６〜１８セグメントに対する
流れ範囲流れ変数 ＧｅＣ１，／５ｉＣ１゜ フユーム　Ｏ３ 内側シールド　０゜ フユーム流れ ＣＨ。

予備混合０□／ＣＨ。

低■」 ０．１０ ３．８ ３ ０ １２．５ ８５ ０．１２ ５、θ ３ ８ ３５ ０．９０ ０．１４ ６．３ ５．４ ３．５ ４５ ９５ ブランク５〜８の最初の１６セグメントに対する流れ範
囲流れ変数 ＧｅＣｌ４／５ｔＣ１４ フユーム　０２ 内側シールド　Ｏ。

フユーム流れ Ｈ４ 予備混合０．７ＣＨ。

最低値止づ ０　、２２０ ４．００ ３．５０ １．００ ７．５０ ０．９４５ ０．２２６ ４．４４ ３．９４ １．１５ ７．９４ ０．９９ ０．２４０ ５．５０ ５．００ １．５０ ００ １．１０ ０．２５４ ６．５６ ０６ １．８５ １０．０６ ２１ ０．２６０ ７．００ ６．５０ ２．００ １０　、５０ １．２５５ 表４ ブランク５〜８の第２の１６セグメントに対する流れ範
囲流れ変数 ｃｅｃｔ４／５ｉｃｔ４ フユーム　０゜ 内側シールド　０２ フユーム流れ ＣＨ。

予備混合０２／ＣＨ。

最低値Ｅづ ０．０４０ ４．００ ５０ ２．００ １２．００ ９４５ ０．０４６ ４４ ９４ ２．２２ １２．３７ ９９ ０．０６０ ５．５０ ５．００ ２．７５ １３．２５ １０ ０．０７４ ６．５６ ０６ ２８ １４．１３ ２１ ０．０８０ ８００ ５０ ３．５０ ４５０ ２５５ 表５ ブランク５〜８の第２の半分に対する統計的に重要な流
れ係数ＣＣｏｅｆｆナンバー　　　　ＣＣｏｅｆｆ値　
　　　　Ｄ　Ｃｏｅｆｆナンバー　　　　Ｗ立准ｕ匝Ｃ
Ｏ４，０６ＤＯ１４，３ ＣＩ　　　　　　　　　−７８，４Ｄｉ　　　　　　　
　　−３５，ＩＣ２０，１６５Ｄ２　　　　　　　　　
−０．１０２Ｃ３０，２２８Ｄ３　　　　　　　　　０
．６８４Ｃ４−０，３４０Ｄ４　　　　　　　　　−０
．００２Ｃ６−１，０２Ｄ５　　　　　　　　−２８．
６Ｃ１ｌ　　　　　　　　　２３．７　　　　　　　　
　Ｄ６　　　　　　　　　０．１５０Ｃ２２５６７Ｄ９
　　　　　　　　　　ｇ、０３Ｄ１１　　　　　　　　
　７．７２ ＤＩ６　　　　　　　　　　　−０．０６１Ｄ２２　　
　　　　　−７０２ Ｄ２６　　　　　　　　１３．０ 流れ変数 ５ｉＣ１４ 内側シールド　０２ 外側シールド　０２ フユーム　０□ 予備混合　０□ Ｈ４ ｅＣ１４ ０ １，２０ ５０ ４，９９ ４，９０ ６，２５ ６，５７ ０，４２ 表６ 最適化されたアルゴリズム” ＰＩ　　　　Ｆ２　　　　Ｐｔｒ” １．５６　　３．２８　　　４１４ ６．５０　　６．５０　　　　０ ４．９９　　９．９０　　　　０ ４．９０　　８．０９　　　６４８ ６．２５　１４．４８　　　　０ ６．５７　１６．２５　　　　０ ０．４６　　０　　　　３００ Ｐｔｏｔ” ０５０ ０５０ ０５０ ０５０ ０５０ ０５０ ０５０ ２ ４５７ ０．９６８ ２．５２ ＦＯｌＦｌ、Ｆ２はそれぞれ開始、中間および最終の流
である。Ｐｔｒは流れの変化率が式９から式１０への遷
移をなす場合における遷移レイダウン通過回数を示す。

流れの単位はｓｌｐｍである。

一方向通過

【図面の簡単な説明】

第１図はフユームチューブ（ｆｕｍｅ　ｔｕｂｅ）、内
側シールド酸素搬送環孔、２組の燃料／予備混合酸素オ
リフィス、および２組の外側シールドオリフィスを有し
たスートレイダウンバーナの上面を示す図、第２図はＧ
ｅＣｌ４、ＧｅＯ２、およびＧｅＯのようなＧｅの割合
（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を平衡条件における温度の関数と
して示す図、第３図はテスト素材３の中間標本の後方散
乱電子画像を示す図、第３ａ図は４０倍に拡大してセグ
メント１８〜２１０筋跡を示す図、第３ｂ図は１０００
倍に拡大してセグメント２０の筋跡を示す図、第４図お
よび第５図はＯＶＤプリフォームのレイダウン（沈積付
着）時における規格化された半径（ｒ　／　ａ　）の関
数として酸素流（第４図）とＧｅＣ１，流（第５図）を
示し、四角で示された点に対する中心線レイダウン時に
は酸素／燃料の化学当量比が酸化性であり、プラス記号
で示された・点に対しては非酸化性である図、第６図は
先端部と中間部とから作成されたファイバ間の差モード
遅延（ＤＭＤ）の差を規格化されたファイバ半径の二乗
（（ａ／ｒ）”）の関数としてプロットした図であって
、「標準」曲線は第４図および第５図の非酸化流、すな
わちプラス記号で示された流れで得られた結果を表わし
ており、「実験」曲線はそれらの図における酸化流、す
なわち四角で示された流れで得られた結果を表わしてい
る図である。 １１：バーナ １３：中央のフユームチューブ １５二内側シールド環状穴 １７：燃料オリフィス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つの金属酸化物を含む多孔質ガラスプ
   リフォームを作成する気相沈積方法であって、前記少な
   くとも１つの金属酸化物の前駆物質を含むガス・蒸気混
   合物の存在のもとで酸素を燃料と反応させるためにバー
   ナが用いられる方法において、単位時間当りバーナから
   出る燃料を完全に酸化するために単位時間当り化学量的
   に必要とされる酸素の量より多い単位時間当りの第１の
   量をもって前記プリフォームの少なくとも一部分を形成
   しているときに前記燃料および／またはガス・蒸気混合
   物に酸素を供給することを特徴とする気相沈積方法。 ２、前記プリフォームが光導波路ファイバを作製するた
   めに用いられ、かつプリフォームの前記一部分がファイ
   バのコアの中心部を形成するまたはドーパント移動を受
   けやすいプリフォームの部分を含んでいる請求項１の方
   法。 ３、前記プリフォームから作製されたマルチモードファ
   イバの大部分が少なくとも部分的にこの方法における屈
   折率分布の制御から生じた８００ＭＨｚ・ｋｍより大き
   いかあるいはそれに等しい帯域幅を有している請求項１
   または２の方法。 ４、前記プリフォームがグレーデッドインデクス型マル
   チモード光ファイバまたはシングルモード光ファイバを
   作製するために用いられる請求項１〜３の方法。 ５、プリフォームの前記少なくとも一部分がファイバの
   コアの中心部を形成するプリフォームの部分を含んでい
   る請求項１〜４の方法。 ６、前記酸素の供給により、多孔質ガラスプリフォーム
   の作成時に発生されかつプリフォームの長さに沿って移
   動する傾向のある望ましくない種類の金属酸化物の量を
   減少させる請求項１〜５の方法。 ７、前記少なくとも１つの金属酸化物がＧｅＯ＿２より
   なり、かつ前記望ましくない種類がＧｅＯよりなる請求
   項１〜６の方法。 ８、前記ガス・蒸気混合物にフッ素化合物前駆物質が存
   在していない請求項１〜７の方法。 ９、前記燃料がメタンまたは水素であり、かつ前記化学
   当量的に単位時間当り必要とされる酸素の量は、燃料が
   メタンの場合には、単位時間当りバーナから出る燃料の
   量の少なくとも２倍であり、また燃料が水素の場合には
   、単位時間当りバーナから出る燃料の量の半分である請
   求項１〜８の方法。 １０、前記多孔質ガラスプリフォームの少なくとも一部
   分は、それに続く部分が沈積されているときに、再加熱
   される請求項１〜９の方法。 １１、前記多孔質ガラスプリフォームが外付け気相沈積
   スートレイダウン技術によって形成される請求項１〜１
   ０の方法。 １２、請求項１〜１１の方法を実施するための装置であ
   って、前記少なくとも１つの金属酸化物の前駆物質を含
   むガス・蒸気混合物の存在のもとで酸素を燃料と反応さ
   せるために用いられるバーナを具備しており、前記バー
   ナは燃料がそれを通って出る少なくとも１つの通路を形
   成されたフェースを有している装置において、単位時間
   当りバーナから出る燃料を完全に酸化するために単位時
   間当り化学量的に必要とされる酸素の量より多い単位時
   間当りの第１の量をもって前記プリフォームの少なくと
   も一部分を形成しているときにバーナ炎内の化学反応を
   実質的に制御できるようにするバーナ位置に酸素を供給
   することを特徴とする装置。 １３、前記バーアナが、少なくとも酸素を搬送し燃料は
   搬送しない第１の通路（１３）と、この第１の通路を包
   囲しておりかつ少なくとも酸素を搬送し燃料は搬送しな
   い第２の通路（１５）と、この第２の通路を包囲してお
   りかつ少なくとも燃料と酸素を搬送する第３の通路（１
   ７）を含む一連の同心状の通路を形成されたフェースを
   有している請求項１２の装置であって、単位時間当り前
   記第３の通路によって搬送される燃料を完全に酸化する
   ために化学当量的に単位時間当り必要とされる酸素の量
   より多い単位時間当りの合成された量をもって、プリフ
   ォームの少なくとも一部分の形成時に前記第１、第２お
   よび第３の酸素を供給することを特徴とする装置。 １４、前記第３の通路を包囲しておりかつ少なくとも酸
   素を搬送し燃料は搬送しない第４の通路（１９）を具備
   した請求項１３の装置。 １５、前記第１の通路がチューブ状をなしており、前記
   第２の通路が環状をなしておりまたは前記第１の通路の
   まわりの多孔質領域であり、そして前記第３の通路およ
   びもし存在するとすれば前記第４の通路は１以上の円を
   なして配列された複数のオリフィスよりなる請求項１２
   、１３または１４の装置。