DE2415506C2 - Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine Kalium- oder Kalziumverbindung enthält.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Es bezieht sich insbesondere auf die Reinigung von vJIas oder Quarzglas, aus dem Lichtleitfasern als Übertraguntsmed» η für ein optisches Nachrichtenübertragungssystem hergestellt werden sollen.

An derartige Lichtleitfasern werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich möglichst geringer Übertragungsverluste gestellt. Zumindest teilweise können Übertragungsverluste auf Absorption durch im Glas enthaltene Verunreinigungen, wie z. B. Ionen der Übergangsmetalle oder Hydroxylionen, verursacht werden. Derartige Verunreinigungen müssen aus dem Glas entfernt werden; dieser Reinigungsvorgang sollte bereits vor einem Ziehvorgang stattfinden, der die Lichtleitfasern ergibt.

Aus der DE-AS 10 11594 ist ein Verfahren zur Reinigung von Glas bekannt, bei dem unmittelbar an einen Glaskörper Elektroden angelegt werden. Mit deren Hilfe wird ein elektrisches Gleichfeld erzeugt, das eine Beseitigung unerwünschter Ionen aus dem Glaskörper bewirkt. Aus der DE-OS 17 71 251 ist es weiterhin bekannt, die Festigkeit von Glas dadurch zu erhöhen, daß durch eine lonenaustauschbehandlung eine harte Glasoberfläche erzeugt wird. Dieser Ionenaustausch kann durch ein zusätzlich angelegtes elektrisches Feld beschleunigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren anzugeben, das in vorteilhafter Weise die Entfernung von Absorptionsverluste verursachenden Verunreinigungen aus einem Glasrohr ermöglicht, aus dem eine Lichtleitfaser gezögen wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dem Unteranspruch entnehmbar.

Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, daß ein'· gründliche Entfernung von Absorptionsverluste verursachenden Verunreinigungen aus Glas möglich ist.

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65 Die derartige Absorpüonsverluste überwiegend verursachenden Ionen der Übergangsmetalle, beispielsweise, wandern unter dem Einfluß des zwischen den in die Elektrolytlösung eingetauchten Elektroden herrschenden elektrischen Feldes aus dem Glas heraus. An ihre Stelle treten Ionen aus der Elektrolytlösung, die jedoch keine Absorptionsverluste verursachen.

Durch geeigneten Ablauf des Reinigungsverfahrens ergibt sich weiterhin der überraschende Voru, il, daß in dem zu reinigenden Gias ein gerade im Hinblick auf seine Verwendung als Lichtwellenleiter günstiger Brechungsindexgradient erzeugt werden kann. Enthält beispielsweise die Elektrolytlösung Ionen unterschiedlicher Beweglichkeit, νοτ denen vorausgesetzt wird, daß sie im Glas keine Absorptionsverluste verursachen, so werden nach einer gewissen Einwirkungszeit des elektrischen Feldes in weiter innenliegenden Bereichen des zu reinigenden Glases vorwiegend Ionen mit einer hohen Beweglichkeit anzutreffen sein, während sich die Ionen mit geringer Beweglichkeit vorzugsweise noch in an die Elektrolytlösung angrenzenden Bereichen des Glases aufhalten. Durch geeignete Auswahl der Ionenarten und der Einwirkungszeit des elektrischen Feldes lassen sich nahezu beliebige Brechzahlprofile erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

In Fig. 1 ist mit 12 ein Glasgebilde bezeichnet, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt werden soll. Es hat die Form eines an einem Ende zugeschmolzenen Rohres und ist in eine mit 11 bezeichnete Elektrolytlösung eingetaucht, die sich in einem Gefäß 10 befindet Eine als Anode geschaltete Elektrode 13 taucht in die das Rohr 12 ausfüllende Elektrolytlösung, während eine als Kathode wirksame Elektrode 14 zwischen Außenwandung des Glasrohrs 12 und der Wandung des Gefäßes 10 in der Elektrolytlösung angeordnet ist. In einem Auführungsbeispiel dieser Anordnung kann die Anode 13 zylinderförmig ausgebildet sein, während die Kathode 14 als ein das zu reinigende Glasrohr 12 konzentrisch umfassendes Rohgestaltet ist. Als Material für beide Elektroden eignet sich bevorzugt Graphit oder Platin. Als Elektrolyt 11 sollte eine Substanz Verwendung finden, die im Glas keine Absorptionsverluste verursacht. Beispielsweise eignet sich besonders gut eine Schmelze einer Kaliumoder Kalziumverbindung; beispielsweise Kaliumnitrat. Im Gegensatz zu Ionen der Übergangsmetalle verursachen Kalziumione/i bzw. Kaliumionen im Glas keine Absorptionsverluste. Das zu reinigende Glas 12 enthält unerwünschte Absorptionsverluste verursachende Verunreinigungen, wie beispielsweise Ionen der Übergangsmetalle. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Eintauchen des Glasrohrs 12 in die Elektrolytlösung 11 an die Elektroden 13 und 14 eine Gleichspannung angelegt. Erfindungsgemäß wird dabei das zu reinigende Glas 12 dem Einfluß des elektrischen Feldes ausgesetzt, das sich zwischen diesen beiden Elektroden ausbildet. Die Absorptionsverluste verursachenden, positiv geladenen Ionen der Übergangsmetalle setzen sieh in Richtung der negativ geladenen Elektrode 14 in Bewegung und wandern aus dem zu reinigenden Glas 12 aus. Eine erhöhte Temperatur, die bei Verwendung einer Schmelzlösung als Elektrolyt sowieso erforderlich ist, ist für diesen Vorgang förderlich. Als weitere, ebenfalls Absorptionsverluste verursachende Verunreinigung können Hydroxylionen im Glas vorhanden sein. Diese wurden.

entsprechend ihrer negativen Ladung, zur positiv geladenen Elektrode 13 wandern. Gleichzeitig dringen Ionen aus der Elektrolytlösung 11 in das Glas 12 ein. Durch geeignete Wahl der Elektrolytzusarnmensetzung kann jedoch erreicht werden, daß nur Ionen vorhanden sind, die keine Absorptionsverluste verursachen. Beispielsweise geben im Glas vorhandene Ionen von Kalium und Kalzium nicht τη Absorptionsverlusten Anlaß. Der Reinigungsvorgang kann nach beliebiger Zeit beendet werfen. Beispielsweise kann er solange ausgedehnt werden, daß nahezu alle Absorptionsverluste verursachende Ionen aus dem Glas ausgewandert sind. Er kann jedoch bereits auch schon nach kürzerer Zeit abgebrochen werden, wenn die Absorptionsverlüste verursachenden Ionen erst aus einer relativ dünnen Zone des zu reinigenden Glases 12 ausgewandert sind. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn eine Lichtleitfaser hergestellt werden soll, deren Kernbereich aus wenig absorbierendem Material und deren Mantelbereich aus stärker absorbierendem Material hergestellt werden soll.

Neben der Reinigung des zur Herstellung von Lichtleitfasern verwendeten Glases bietet das erfindungsgemäße Verfahren noch weitere überraschende Vorteile. Beispielsweise kann durch das Einwandern von nicht zu Absorptionsverlusten Anlaß gebenden Ionen aus dem Elektrolyten in das Glas im Glas ein Brechungsgradient erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich Gradientenlichtleitfasern herstellen, bei denen der Brechungsindex von der Faserachse zum Faserrand nach einer bestimmten Funktion abnimmt. Der Brechungsindexgradient entsteht dadurch, daß der erfindungsgemäße Reinigungsvorgang abgebrochen wird, wenn Ionen aus den Elektrolyten eine bestimmte Strecke in das zu reinigende Glas eingewandert sind. Durch eine abweichende Ionenkonzentration kann bekanntlich eine unterschiedliche Brechzahl des Glases erreicht werden. Das Verfahren kann dahingehend erweitert werden, daß der Elektrolyt mehrere, nicht zu Absorptionsverlusten Anlaß gebende Ionenarten enthält, die sich durch eine unterschiedliche Beweglichkeit auszeichnen. Abhängig von ihrer unterschiedlichen Beweglichkeit werden diese (onenarten nach einer bestimmten Zeit unterschiedlich weit in das zu reinigende Glas eingedrungen sein. So wird beispielsweise ein lon mit einer größeren Beweglichkeit bereits eine größere Strecke im Glas zurückgelegt haben als ein Ion, das eine geringere Beweglichkeit hat. Durch geeignete Auswahl von Ionenarten läßt sich demnach auf einfache Weise ein praktisch beliebig gestalteter Brechzahlverlauf im Glas 12 einstellen. In Fig.2 wird schematisch erläutert, wie demnach die Wandung, des in Fig. 1 mit 12 bezeichneten Glasrohrs nach einer gewissen Einwirkungsdauer des elektrischen Feldes aussehen könnte. Im Bereich 30 des Glasrohrs 12, der der in F i g. 1 mit 14 bezeichneten negativ geladenen Elektrode am nächsten gelegen ist, seie· beispielsweise noch Ionen vom Obcrgangsmctaüen vorhanden, die starken Absorptionsverluste verursachen. Die Bereiche 31 und 32 der Glaswandung dagegen sind bereits frei von Absorptionsverluste verursachenden Ionen; in diesen Bereichen sind nur Ionen enthalten, die aus dem Elektrolyt eingewandert sind, und die keine Absorptionsverluste verursachen. Bei Ionen, die bereits bis in das Gebiet 32 vorgedrungen sind, wird es sich um Ionen mit einer relativ großen Beweglichkeit handeln, während im Gebiet 31 vorhandene Ionen eine relativ geringe Beweglichkeit gezeigt haben. Abhängig von lonenart und Ionenkonzentration können die Bereiche 31 und 32 des Glases eine unterschiedliche Brechzahl aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres, aus dem eine Lichtleitfaser für die optische Nachrichtenübertragung gezogen wird, gekennzeichnet d u r c h die Kombination folgender Merkmale:

a) innerhalb und außerhalb des Glasrohres befindet sich ein flüssiger Elektrolyt, der durch das Glasrohr in zwei elektrisch nicht miteinander verbundene Bereiche aufgeteilt wird,

b) Zusammensetzung und Einwirkzeit des Elektrolyten wird nach Maßgabe des Brechzahlprofils der herzustellenden Lichtleitfaser gewählt,

c) das Glasrohr befindet sich zwischen konzen- |₅ trisch angeordneten, zylinderförmigen Elektroden, an die ein elektrisches Gleichfeld angelegt wird nach Maßgabe des herzustellenden Brechzahlprofils und bei denen die Anode innerhalb des Glisrohres angeordnet wird.