CH629165A5

CH629165A5 - Procedimento e apparecchiatura per la produzione continua di fibre ottiche.

Info

Publication number: CH629165A5
Application number: CH1202978A
Authority: CH
Inventors: Giuseppe Cocito
Original assignee: Cselt Centro Studi Lab Telecom
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1982-04-15
Also published as: BE872270A; ES474480A1; FR2410291B1; AU524265B2; FR2410291A1; GB2009140B; DE2850493C3; BR7806230A; US4202679A; NL173385B; JPS5477727A; NL173385C; DE2850493A1; CA1112431A; IT1091498B; SE7811843L; SE432418B; DE2850493B2; JPS6132267B2; AU4171078A

Description

La presente invenzione ha per oggetto un procedimento per la produzione continua di fibre ottiche e un'apparecchiatura per la produzione continua delle stesse.

È noto che gli sviluppi della tecnica di produzione di fibre ottiche per telecomunicazioni, permettendo di ottenere fibre con basse attenuazioni (per esempio, tali da consentire, con componenti reperibili sul mercato, passi di ripetizione dell'ordine della decina di chilometri) hanno reso possibile pensare a collegamenti in fibra ottica su lunga distanza.

Sarebbe desiderabile che il collegamento comprendesse il minor numero possibile di spezzoni di fibra, in modo da ridurre al minimo il numero delle giunzioni da effettuare. Infatti, anche nei casi più semplici l'effettuazione di una giunzione richiede sempre un certo tempo e comporta l'impiego di manodopera supplementare, per cui può incidere notevolmente sui costi di installazione. Inoltre, in molti casi questa operazione può essere particolarmente difficile o complessa. Ancora, se i giunti vengono effettuati tra spezzoni di fibre di caratteristiche diverse (diametri esterni, tipo e diametri dei nuclei, ecc.) ad ogni giunto si introducono perdite non eliminabili, quale che sia la bontà della giunzione.

Per queste ragioni sorge il problema di trovare un metodo di produzione per così dire «continua», che consenta di ottenere spezzoni di fibra ottica di lunghezza almeno uguale al massimo passo di ripetizione consentito dalle caratteristiche della fibra.

Sono noti in letteratura metodi adatti, od adattabili, alla produzione continua di fibre (doppio crogiolo e Verneuil); tuttavia con questi metodi non si riescono ad ottenere facilmente profili di indice di rifrazione ad andamento prefissato che non siano a gradino, e talvolta i problemi di inquinamento dei materiali sono quasi insormontabili.

Ovviano a questi inconvenienti il procedimento e l'apparecchiatura secondo l'invenzione, mediante i quali si possono produrre in modo continuo, senza pericoli di inquinamento del materiale, fibre ottiche di sezione qualsiasi e con qualsiasi profilo radiale ed assiale dell'indice di rifrazione; in questo modo si possono realizzare collegamenti su lunga distanza con un unico tronco di fibra, oppure giuntando spezzoni ottenuti da un unico tronco in modo da ricostruire il tronco stesso; inoltre possono essere prodotte, per scopi particolari, fibre con profilo di indice di rifrazione variabile lungo l'asse della fibra stessa.

Un procedimento secondo l'invenzione è definito dalla parte caratteristica della rivendicazione 1.

È anche oggetto dell'invenzione l'apparecchiatura che realizza il procedimento, definita nella rivendicazione 6.

Queste caratteristiche dell'invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue, eseguita con riferimento al disegno allegato, che mostra una preferita forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo l'invenzione.

Questa apparecchiatura comprende essenzialmente una camera di preformazione 1, un condotto 2 che dà sede a s

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una barretta iniziale 8 ed è associato a mezzi 3 per traslare la barretta in direzione assiale, un forno 4 e un dispositivo di filatura 5.

La camera 1, munita di pompa 6 per il vuoto, è collegata a un distributore 7 di materiale vetroso o vetrificabile in polvere, per esempio silice sintetica pura o vetro basso-fondente. Tale materiale cade con continuità, oppure in modo discontinuo, sulla testa della barretta 8 depositandosi sotto forma di strati sovrapposti di materiale.

Limitatori di margine 9 circoscrivono l'area di caduta del materiale in modo che tale area coincida sostanzialmente con la sezione della barretta iniziale.

All'interno della camera 1 è previsto un generatore di ioni 10 di un qualsiasi tipo noto, atto ad impiantare negli strati depositati gli ioni necessari per ottenere il drogaggio del materiale; tale drogaggio, come è noto, dà origine alle variazioni di indice di rifrazione all'interno della fibra ricavata dalla preforma. L'impiantazione di ioni provoca una vetrificazione più o meno completa degli strati depositati, a seconda dell'energia del fascio ionico emesso dal generatore 10.

La vetrificazione può essere completata nella camera 1 per azione di un bombardamento con elettroni, ottenuto mediante un cannone elettronico 11 montato anch'esso all'interno della camera 1 e associato a mezzi atti a creare un campo magnetico (schematizzato dalla linea a tratti 13) per dirigere e concentrare sulla testa della preforma 8 il fascio di elettroni.

In alternativa, la vetrificazione può essere completata in fasi successive a quelle di deposizione e impiantazione ionica, e cioè durante la traslazione od anche durante la filatura; prima del completamento della vetrificazione il materiale potrà venire sottoposto ad un trattamento termico con opportuna atmosfera gassosa per ottenere, ad esempio, un miglioramento delle caratteristiche di trasmissione della fibra ottica prodotta (diminuzione del contenuto di ossidrili, ossidazione o riduzione di eventuali impurità metalliche, ecc.).

Il fascio emesso dal generatore di ioni 10 dovrà essere deflesso (di solito in senso radiale) in modo da determinare variazioni controllate dalla concentrazione degli ioni nella preforma e quindi variazioni di indice di rifrazione nella fibra; vantaggiosamente tale fascio potrà anche essere fatto ruotare all'interno della camera 1 allo scopo di ottenere, quando occorra, una distribuzione di drogante uniformemente simmetrica rispetto all'asse della preforma. Agendo sui controlli del generatore 10 l'impiantazione ionica può anche awe-

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nire in modo tale da creare una variazione assiale dell'indice di rifrazione, come può essere necessario per impieghi particolari della fibra.

Il condotto 2, che può avere sezione di forma qualsiasi, presenta lungo le sue pareti i mezzi 3 che provocano lo spostamento assiale, verso eventuali ulteriori camere o zone di trattamento termico e verso il forno 4, della barretta e del materiale depositato su un'estremità di questa: tali mezzi possono essere costituiti da rullini, come si vede in figura, o da sistemi a cingoli o da qualsiasi altro sistema adatto. Le eventuali camere o zone di trattamento comprenderanno almeno una camera per il trattamento termico in atmosfera controllata e una zona di preriscaldamento per il completamento della vetrificazione del materiale della preforma intermedia. Questa zona potrà essere successiva o coincidere con la camera o l'ultima camera di trattamento in atmosfera controllata.

Il forno 4, di cui si è rappresentato solo l'involucro esterno, può essere di un qualsiasi tipo noto, per esempio del tipo descritto dall'inventore nelle domande di brevetto n. 70005 A/76 e 70006 - A/76 a nome della stessa Richiedente: nel forno si perfeziona, se necessario, la vetrificazione del materiale depositato, e lo si porta alla temperatura necessaria per la filatura, effettuata ad opera del dispositivo 5, di un qualsiasi tipo noto.

Il funzionamento del dispositivo descritto è il seguente: il materiale in polvere proveniente dal distributore 7 cade sulla testa della preforma 8, e viene bombardato con opportuni ioni di drogaggio per ottenere la voluta distribuzione radiale e assiale di indice di rifrazione nella fibra ottica che si intende produrre ed eventualmente bombardato con gli elettroni emessi dal cannone 11 per ottenerne la vetrificazione più o meno completa.

Contemporaneamente la preforma intermedia costituita dalla barretta 8 composta con gli strati di materiale sovrapposto, vetrificati in modo più o meno completo, viene fatta avanzare lungo il condotto 2 verso il forno 4, passando attraverso eventuali stazioni di trattamento intermedio. La preforma, rammollita nel forno 4, si dispone in forma di cono di filatura per effetto della trazione che viene su di essa esercitata dal dispositivo di filatura 5, dando origine ad una fibra 12 dalle caratteristiche volute. Si provvederà, come ovvio, ad eliminare preliminarmente quella parte di fibra corrispondente alla barretta iniziale servita per l'avviamento del processo.

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1 foglio disegni

Claims

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1. Procedimento per la produzione continua di fibre ottiche di sezione qualsiasi a partire da una barretta di materiale vetroso che viene portata a temperatura di rammollimento e filata, caratterizzato da ciò che sull'estremità di una barretta iniziale, si deposita una successione di strati di materiale vetroso o vetrificabile in polvere; si sottopongono detti strati, a mano a mano che vengono depositati, a una impiantazione di ioni di drogaggio per ottenere una voluta distribuzione radiale e assiale di indice di rifrazione nella fibra da produrre; contemporaneamente si fa avanzare progressivamente in direzione assiale la barretta e con questa gli strati di materiale ad essa sovrapposti, realizzando così con continuità una preforma intermedia che si accresce in senso assiale, la traslazione assiale portando la preforma in una zona in cui essa viene riscaldata a temperatura adatta alla filatura, e ciò con ritmo tale che vi sia equilibrio tra la quantità di materiale che viene depositata sulla preforma e quella che viene sottratta per effetto della filatura.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il deposito di detti strati di materiale vetroso o vetrificabile è effettuato sotto vuoto.

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RIVENDICAZIONI

3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato da ciò che detti strati di materiale in polvere vengono vetrificati in modo completo man mano che vengono depositati, per azione dell'energia associata a detto fascio ionico ed eventualmente dell'energia fornita da un bombardamento con elettroni.

4. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato da ciò che la vetrificazione di detti strati di materiale in polvere è completata in fasi successive a quelle di deposizione ed impiantazione ionica.

5. Procedimento secondo le rivendicazioni 1, 2 e 4, caratterizzato da ciò che detti strati di materiale vetrificati parzialmente vengono sottoposti a un'operazione di trattamento con opportuna atmosfera gassosa prima della vetrificazione completa.

6. Apparecchiatura per la realizzazione del procedimento secondo le rivendicazioni 2 oppure 5, comprendente un forno per il riscaldamento di una barretta di vetro e un organo atto a filare il materiale fluido uscente da detto forno, caratterizzata da ciò che comprende, sovrapposta a detto forno, una camera di preformazione, comunicante da un lato con un distributore di materiale vetroso o vetrificabile in polvere e dall'altro con un condotto (2) che collega detta camera con il forno ed è atto a dar sede a una barretta iniziale, il distributore fornendo per caduta detto materiale, in modo continuo oppure discontinuo, sull'estremità della barretta; da ciò che detta camera contiene mezzi (9) atti a circoscrivere l'area di caduta del materiale in modo da farla coincidere sostanzialmente con l'area della testa della barretta iniziale e un generatore ionico (10) atto a impiantare nel materiale ioni di drogaggio in modo da ottenere un voluto profilo radiale e assiale dell'indice di rifrazione del materiale depositato; e da ciò che a detto condotto sono associati mezzi atti a guidare (3) e a far avanzare in direzione assiale verso detto forno la barretta con gli strati depositati su di essa.

7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto generatore di ioni è montato all'interno di detta camera in modo da ruotare attorno all'asse di questa per ottenere una distribuzione di drogante uniformemente simmetrica rispetto all'asse della barretta.

8. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzata da ciò che all'interno di detta camera è disposto un cannone elettronico, atto a bombardare con elettroni il materiale depositato per riscaldarlo e provocarne la vetrificazione parziale o completa, oppure completarne la vetrificazione.

9. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzata da ciò che lungo detto condotto, tra la camera di preformazione e il forno, è prevista almeno una camera per il trattamento termico in atmosfera controllata degli strati deposti.

10. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzata da ciò che lungo detto condotto, tra la camera di preformazione ed il forno, è disposta una zona di preriscaldamento per il completamento della vetrificazione del materiale della preforma intermedia, detta zona di preriscaldamento essendo successiva all'ultima camera di trattamento in atmosfera controllata.