DE2947074A1

DE2947074A1 - Verfahren zur herstellung von vorformen fuer optische fasern

Info

Publication number: DE2947074A1
Application number: DE19792947074
Authority: DE
Inventors: Ryuji Kobayashi; Takeshi Shintani; Tadaaki Sukawa; Atsushi Utsumi
Original assignee: Dainichi Nippon Cables Ltd; Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-11-22
Publication date: 1980-07-17
Also published as: CA1131029A; NL182308C; NL182308B; GB2038311B; SU1145923A3; AU5323479A; JPS5924092B2; AU536941B2; SE7909684L; JPS5590434A; US4264347A; SE438311B; GB2038311A; BR7907675A; FR2445301B1; NL7908604A; IT1126375B; FR2445301A1; DE2947074C2; IT7927477A0

Description

Anmelder; Mitsubishi Metal Corporation

No. 5-2, Ote-machi 1-chome, Chiyoda-ku,

Tokyo-to, Japan

Dainichi-Nippon Cables, Ltd.

No. 8, Hißashimukojiraa Nishino-cho,

Amagasaki-shi, Hyogo-ken, Japan

Verfahren zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der sogenannten Stab-im-Rohr-Methode ("rot in tube"), die im folgenden als "RT-Methode" bezeichnet wird, zur Herstellung der Vorformen für optische Fasern aus Silikatglas.

Optische Fasern werden gewöhnlich durch Bereiten einer Vorform und Erwärmen und Ziehen bzw. Strecken der Vorform hergestellt. Die Charakteristika der optischen Fasern hängen fast von den Charakteristika der Vorform ab, falls die Vorform nicht durch eine ungeeignete Technik gezogen wurde.

Allgemein bekannt als Methoden zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern sind die chemische Dampfabscheidungsmethode (CVD-Methode) und die RT-Methode. Wie in der JA-Patentveröffentlichung Nr. 29953/1976 (Tokkyo Kokoku) beschrieben, umfaßt die CVD-Methode die Stufen der Abscheidung einer dünnen Umhüllungsschicht an der inneren Oberfläche eines Silikatglasrohres, der Abscheidung einer dünnen Kernschicht mit einem höheren Brechungsindex als dem der Umhüllungsschicht, auf der Umhüllungsschicht, und Zusammensacken des resultierenden Rohres durch Erwärmen zu einer festen Vorform, die frei von jeglichen inneren Zwischenräumen ist. Gegenwärtig wird diese Methode am verbreitetsten für die Herstellung von Vorformen für optische Fasern verwendet und weist den Vorteil auf, daß sie dazu geeignet ist, verlustarme

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optische Fasern zu bilden. Die CVD-Methode jedoch erfordert zahlreiche Wiederholungen, beispielsweise 50 - lOOnial, der Dampfabscheidungsstufe und ergibt daher eine geringe Produktionsgeschwindigkeit. Ist es insbesondere erwünscht, Vorformen zu erzielen, die zu optischen Fasern führen, die ausgezeichnete Durchlässigkeitsbzw. Ubertragungscharakteristika und eine hohe Stabilität aufweisen, so ist es schwierig, eine größere Abscheidungsmenge auf einmal zur Bildung der Kernschicht bereitzustellen. So werden durch die Methode der Größe der Vorformen und der Länge der verfügbaren Fa- · sern Beschränkungen auferlegt. Da größere optische Verluste aus der Verbindung von optischen Fasern resultieren, wenn sie eine geringe Dimensionsgenauigkeit aufweisen, falls beispielsweise der Kern in bezug auf die Umhüllung exzentrisch ist oder eine schlechte Kreisform aufweist, muß die CVD-Methode unter genau gesteuerten Bedingungen durchgeführt werden, um die Schwierigkeiten zu überwinden, die mit der Herstellung von Vorformen mit erhöhter Dimensionsgenauigkeit, d. h. mit einer ausreichend guten Kern-Kreisform und einer verringerten Kernexzentrizität einhergehen. Aus diesen Gründen muß das CVD-Verfahren hinsichtlich seiner Möglichkeit zu einer quantitativen Produktion von Vorformen, seiner Ausbeute und dementsprechend der Herstellungskosten weiter verbessert werden.

Nach der seit langem bekannten RT-Methode wird ein Glasstab, der als ein Kern dient, in ein Glasrohr eingeführt, das als eine Umhüllung geeignet ist, und die Anordnung wird auf eine hohe Temperatur erwärmt, so daß das Rohr zusammensackt, um durch Hitze an dem Stab zu haften, wobei man die Vorform für eine optische Faser erhält. Da der Stab mit genauen Abmessungen und das Rohr auf diese Weise lediglich in der Wärme zu einer Vorform verklebt werden, kann man mit der RT-Methode leicht Vorformen in großen Größen mit großer Dimensionsgenauigkeit, die zudem relativ frei von Problemen, wie Kernexzentrizität und schlechter Kreisform des Kernes sind, herstellen, die der CVD-Methode anhaften. Hinsichtlich der Dimensionsgenauigkeit führt daher die Methode zu Produkten in erhöhten Ausbeuten bei verringerten Dimensionsänderungen von Produkt zu Produkt oder von Produktgruppe zu Produktgruppe, selbst wenn

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eine Massenproduktion durchgeführt wird. Jedoch weist das RT-Verfahren einen großen Nachteil auf. Es ist schwierig, Vorformen herzustellen, in denen die Grenzfläche bzw. Berührungsfläche zwischen dem Stab und dem Rohr frei von Unregelmäßigkeiten, wie Leerstellen und Fremdmaterialien ist. Diese Unregelmäßigkeiten, insbesondere die Leerstellen, führen zu Lichtstreuungsverlusten in der resultierenden optischen Faser. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von verlustarmen optischen Fasern, die mit den nach der CVD-Methode erhaltenen vergleichbar sind.

Zwar richtete sich die Forschung auch auf die RT-Methode in einem Versuch Vorformen bereitzustellen, die frei von Unzulänglichkeiten an der Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr sind, jedoch hat sich keine der bisherigen Empfehlungen als zufriedenstellend bei der Verringerung von Verlusten erwiesen, was im folgenden beschrieben wird.

Beispielsweise wurde empfohlen, die Oberflächen des Stabes und des Rohres mit Fluorwasserstoffsäure, heißem Fluorwasserstoffgas oder einem Gemisch von Chlorwasserstoff und Helium zu reinigen, bevor der Stab und das Rohr in der Hitze miteinander verklebt werden, jedoch ist diese Methode nicht dazu geeignet, von außen zugeführtes Material, wie Kohleteilchen zu entfernen, und ist unwirksam zur Verringerung von Streuungsverlusten durch die Anwesenheit von Unregelmäßigkeiten an der Grenzfläche zwischen dem Kern und dem Rohr. Wird zudem Fluorwasserstoffgas oder ähnliches Wasserstoff enthaltendes Gas bei einer hohen Temperatur verwendet, so wird die OH-Gruppe, die von dem in dem Gas enthaltenden Wasserstoff stammt, in verschiedenen Formen in den Stab und das Rohr eingebracht, was zu einem verstärkten Absorptionsverlust führt.

Es wurde auch empfohlen, Sauerstoffgas durch den Spielraum zwischen einem Stab und einem Rohr zu leiten, die bei einer hohen Temperatur von etwa 1 500 C gehalten werden, um Fremdmaterialen von den entgegengesetzten Flächen des Stabes und des Rohres durch Zersetzung und/oder Oxidation des Fremdmaterials zu entfernen und an-

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schließend den Stab und das Rohr durch Hitze zu verkleben. Bei dieser Verfahrensweise werden das Fremdmaterial oder das resultierende Oxid, wenn sie einen Siedepunkt aufweisen, der höher ist als die vorstehende hohe Temperatur, nicht sorgfältig entfernt, sondern verbleiben zwischen dem Stab und dem Rohr. Die Methode ist auch unwirksam für eine ausreichende Verringerung der Streuverluste, die Grenzflächenunregelmäßigkeiten, wie Leerstellen zuzuschreiben sind.

So wurde angenommen, daß trotz verschiedener Versuche, die RT-Methode zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von verlustarmen optischen Fasern führt, wie die nach der CVD-Methode hergestellten, obwohl sie den Vorteil hat, zu optischen Fasern großer Abmessungen mit hoher Dimensionsgenauigkeit zu führen.

Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten RT-Verfahrensweise zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern, die frei von Mangeln an der Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr ist, die dazu geeignet ist, verlustarme optische Fasern zu ergeben, die mit den nach der CVD-Methode hergestellten vergleichbar sind, wodurch der Nachteil der bisherigen RT-Verfahrensweise überwunden wird. '

Dieses und weitere Ziele der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Es wurde nunmehr gefunden, daß die vorstehenden Ziele erreicht werden können durch ein Verfahren zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern durch Einführen eines Silikatglasstabes in ein Silikatglasrohr und Zusammensacken des Rohres durch Erwärmen der resultierenden Anordnung, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Zusammensacken des Rohres ein Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas durch den Spielraum bzw. Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr zum Strömen gebracht werden, während der Stab und das Rohr auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, wobei das Behandlungsmittel für

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Glasoberflächen folgenden Kriterien genügt:

i) sein Wasserstoffgehalt liegt nicht über etwa 1 Gew.-% und

ii) die Substanzen, die daraus in Anwesenheit von Sauerstoffgas bei einer hohen Temperatur gebildet werden, weisen einen Siedepunkt oder Sublimationspunkt von nicht über der für das Zusammensacken des Rohres erforderlichen Temperatur auf.

Durch Anwendung der neuen Oberflächenbehandlungstechnik, die aus üblichen Techniken nicht herleitbar war, wurde es durch die Erfindung möglich, den Nachteil der RT-Methode zu überwinden durch Verwirklichung einer Stab-Rohr-Grenzfläche, die frei von Mangeln ist, um die beträchtlichen Grenzflächen-Streuverluste zu verringern, die aus derartigen Mängeln resultieren, wodurch es zum erstenmal möglich wird, mit der RT-Methode verlustarme optische Fasern herzustellen, die mit den nach der CVD-Methode hergestellten vergleichbar sind. Tatsächlich nutzt die Erfindung den Vorteil der RT-Methode, daß Vorformen für optische Fasern großer Abmessungen relativ leicht mit hoher Dimensionsgenauigkeit zugänglich sind, voll aus, und dementsprechend wird eine leichtere Herstellung von verlustarmen optischen- Fasern in hohen Ausbeuten sichergestellt. Durch die Erfindung wird somit ein überragendes Verfahren für die quantitative Herstellung von verlustarmen optischen Fasern bereitgestellt.

Erfindungsgemäß werden das vorstehende Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr strömen gelassen, um deren sich gegenüberliegende Oberflächen bei einer hohen Temperatur zu behandeln, bevor der Stab und das Rohr durch Erhitzen vereint werden. Nach der Oberflächenbehandlung wird das Rohr zusammengesackt und unter Bildung einer Vorform für optische Fasern an den Stab gebunden.

Werden das Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr strömen ge-

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lassen, während das Rohr und der Stab auf eine hohe Temperatur erhitzt v/erden, so wird die Substanz, die aus dem Mittel bei der hohen Temperatur in Anwesenheit von Sauerstoffgas gebildet wird, in jede der sich gegenüberliegenden Oberflächenschichten von Stab und Rohr eingearbeitet.

Der Silikatglasstab und das Silikatglasrohr, die erfindungsgemäß verwendet werden sollen, werden aus reinem Silikatglas oder Silikatglas, das nach einer bekannten Verfahrensweise mit mindestens einem Zusatz, wie GeO₂, P₂ ⁰S* ¹^⁰?' ^B2°3' ^{F oc}*^er dgl., versetzt bzw· dotiert wurde, hergestellt, so daß sie variierende Brechungsindices aufweisen. Zugabeverfahren und Zusatzmittel sind beispielsweise in der JA-Patentveröffentlichung Nr. 23185/1976 (Tokkyo Kokoku) und in der JA-Patentveröffentlichung Nr. 120352/1975 und 35654/1977 (Tokkyo Kokai) UBW. beschrieben. Der Stab kann in seiner Gesamtheit als Kern der optischen Fasern dienen, oder kann mit einer äußeren peripheren Schicht versehen sein, die als ein Teil der Umhüllung der Fasern dient. Der Stab kann einen Kern vom Stufenindextyp ("step-index type") oder vom Gradienten-Indextyp ("graded-index type") ergeben. Das Rohr kann in seiner Gesamtheit als Umhüllung der optischen Faser dienen, oder kann eine innere Schicht zur Bildung der Umhüllung der Faser und eine äußere Schicht, die. von außen um die innere Schicht gebildet wurde, zur Anwendung als Träger bzw. Stützschicht der Faser umfassen. Das Rohr kann darüber hinaus mit einer Schicht bereitgestellt werden, die innerhalb der inneren Umhüllungsschicht gebildet wurde, zur Anwendung als ein Teil des Kerns und einen Stufenbrechungsindex oder Gradienten-Brechnungsindex aufweist.

Wenn die Vorformen optischer Fasern nach der üblichen RT-Methode aus Rohren des letztgenannten Typs mit einer Innenschicht, die als ein Teil des Kerns dient, hergestellt werden, so liegt die Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr im Inneren des Kerns der optischen Faser. Die Faser führt dann zu Absorptionsverlusten oder Streuungsverlusten durch die Anwesenheit von Fremdmaterial an der inneren Grenzfläche, sowie auch zu Streuverlusten, die Unregelmäßigkeiten der Grenzfläche, wie Leerstellen, zuzuschrei-

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ben sind. So ist es fast unmöglich, verlustarme optische Fasern nach der üblichen RT-Verfahrensweise herzustellen, wohingegen erfindungsgemäß voll brauchbare verlustarme optische Fasern hergestellt werden können, selbst wenn die Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr im Inneren des Kerns liegt, da die Grenzfläche fast frei von Unregelmäßigkeiten, wie Leerstellen, gemacht wurde.

Hierdurch wird es zum erstenmal möglich, mit der RT-Verfahrensweise Vorformen herzustellen, die optische Fasern ergeben,in denen das stufenförmige Profil des Brechungsindex¹ des Kerns eine Schulter mit einem Brechungsindexgradienten aufweist, wodurch die optische Faser durch Erweiterung ihres Durchlässigkeits-bzw. Ubermittlungsfrequenzbandes verbessert wird. Die Erfindung ist daher von großer industrieller Bedeutung.

Zur Herstellung von optischen Fasern mit stark verringerten Streuverlusten werden der erfindungsgemäß zu verwendende Stab und das erfindungsgemäß zu verwendende Rohr vorzugsweise an ihren Oberflächen vor der Oberflächenbehandlung gereinigt, beispielsweise durch Behandeln mit Fluorwasserstoffsäure, worauf eine Wäsche mit reinem Wasser folgt. Eine derartige Behandlung und Wäsche können gemeinsam mit einer Wäsche durch Ultraschallwellen durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird der Stab in das Rohr eingeführt, und das später genauer beschriebene Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas werden durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr strömen gelassen, während die Anordnung auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, wodurch der Stab und das Rohr eine Oberflächenbehandlung erfahren. Wird die Oberflächenbehandlung bei niedriger Temperatur durchgeführt, so werden die Oberflächen nicht ausreichend behandelt, wodurch das Ziel der Erfindung nicht erreicht wird. Dementsprechend erfolgt die Oberflächenbehandlung bei einer Temperatur von mindestens etwa 700⁰C, vorzugsweise mindestens etwa 1000⁰C und besonders bevorzugt bei mindestens etwa 1200 C. Die Oberflächenbehandlungstemperatur wird als Tem-

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peratur der äußeren Oberfläche des Rohres ausgedrückt. Die Behandlung kann auch bei höheren Temperaturen als die vorstehend angegebenen Temperaturen erfolgen, vorausgesetzt, daß der Stab und das Rohr nicht erweicht oder deformiert werden, wobei die bevorzugten Temperaturen bei bis zu etwa 1900°C liegen, da höhere Temperaturen die Menge und die Verteilung des gegebenenfalls in dem Stab oder in dem Rohr vorhandenen Dotiermittels bzw. Zusatzes stark verändern können.

Die Anordnung von Stab und Rohr kann nach jeglicher gewünschten Methode erwärmt werden, beispielsweise durch langsames Bewegen einer Wärmequelle, wie einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme in Form einer Hin- und Herbewegung oder wiederholt parallel zur Zentralachse des Stabes, während die Anordnung um die Achse rotiert. Dieses Erwärmungsverfahren ist für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders bevorzugt. Die Wärmequelle wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis etwa 500 mm/Min., besonders bevorzugt von etwa 50 bis etwa 300 mm/Min, bewegt, während die Anordnung mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 10 bis etwa 100 UpM rotiert wird, so daß das Rohr und der darin befindliche Stab an der Stelle, an der sie durch die Wärmequelle erwärmt werden, vollständig gleichmäßig peripher auf die angegebene Temperatur erwärmt werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Behandlungsmittel für Glasoberflächen entsprechen folgenden Kriterien:

i) ihr Wasserstoffgehalt liegt nicht über etwa 1 Gew.-% und

ii) die daraus in Anwesenheit von Sauerstoffgas bei einer hohen Temperatur erzeugten Substanzen weisen einen Siedepunkt oder Sublimationspunkt von nicht über der für das Zusammensacken des Rohres erforderlichen Temperatur auf.

Werden Behandlungsmittel für Glasoberflächen mit einem Wasserstoff gehalt von mehr als etwa 1 Gew.-% verwendet, so werden OH-

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Gruppen in die gegenüberliegenden Oberflächen von Stab und Rohr während der Oberflächenbehandlung eingearbeitet, wodurch erhöhte Absorptionsverluste aufgrund deren Anwesenheit bewirkt werden, und es daher schwierig wird, verlustarme optische Fasern herzustellen. Je geringer der Wasserstoffgehalt des Behandlungsmittels für Glasoberflächen ist, umso geringer ist der Absorptionsverlust aufgrund von OH-Gruppen. So weisen die erfindungsgemäß verwendeten Behandlungsmittel für Glasoberflächen vorzugsweise einen Wasserstoffgehalt von nicht mehr als etwa 0,1 Gew.-% auf.

Die erfindungsgemäß verwendeten Behandlungsmittel für Glasoberflächen sollten beim Erwärmen auf eine hohe Temperatur in Anwesenheit von Sauerstoffgas keine Substanzen ergeben, die einen Siedepunkt oder Sublimationspunkt aufweisen, der über der Temperatur liegt, die zum Zusammensacken des Rohres erforderlich ist, da das auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen von Stab und Rohr abgelagerte Produkt ansonsten nach dem Zusammensacken an der Grenzfläche dazwischen verbleiben würde und zu Unregelmäßigkeiten und Stellen mit abnormalem Brechungsindex an der Grenzfläche führen würde, was gesteigerte Streuungsverluste bewirken würde. Dementsprechend ist es kritisch, daß das Produkt fast vollständig verdampft werden muß, zumindest während das Rohr unter Anwendung von Wärme zusammengesackt wird. Dies kann erzielt werden, wenn die Behandlungsmittel für Glasoberflächen dem vorstehenden Erfordernis entsprechen. Selbst wenn die Behandlungsmittel ein festes oder flüssiges Produkt ergeben, das teilweise an der Oberfläche des Stabes oder Rohres nach Beendigung der Oberflächenbehandlung zurückbleibt, so wird das Produkt sofort verdampfen, wenn der Stab und das Rohr auf eine hohe Temperatur für das Zusammensacken erwärmt werden, wenn es bei einer derart hohen Temperatur verdampfbar ist. Dementsprechend ist das Produkt evtl. aus dem Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr entfernbar, ohne daß eine ungleichmäßige Schicht gebildet wird, oder ohne daß es als Fremdmaterial an der Grenzfläche zwischen Stab und Rohr, die miteinander verbunden sind, zurückbleibt.

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Die für das Zusammensacken eines Rohres erforderliche Temperatur bezeichnet die Temperatur, bei der das Rohr zusammensackt, um eine Wärmehaftung von Stab und Rohr zu ergeben (Zusammensacktemperatur, die Temperatur der äußeren Oberfläche des Rohres beim Zusammensacken) . Im Falle von Silikatglas liegt diese Temperatur bei etwa 1900 bis etwa 23OO°C.

Um ein vollständiges Verdampfen des Produkts zu sichern , ist es günstig, Glasoberflächen-Behandlungsmittel zu verwenden, die zu einem Produkt mit einem Siedepunkt oder einem Sublimationspunkt führen, der um beispielsweise mindestens 200 C niedriger ist, als die Zusammensacktemperatur.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung angestellte Untersuchungen über den Grund, warum die Oberflächenbehandlung zu einer Stab-Rohr-Grenzfläche führt, die frei von Mängeln ist, hat es sich gezeigt, daß anscheinend das überragende Ergebnis den folgenden Gründen zuzuschreiben ist.

Läßt man das Behandlungsmittel für Glasoberflächen in Form eines Gases und Sauerstoffgas durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr, die auf eine hohe Temperatur erwärmt sind, strömen, so wird eine in Anwesenheit von Sauerstoffgas bei der hohen Temperatur frisch gebildete Substanz gleichmäßig in die sich gegenüberliegenden Oberflächenschichten von Stab und Rohr durch Diffusion, Auflösen, chemische Reaktion mit Glas usw. eingearbeitet, wodurch die dünne Oberflächenschicht sowohl des Stabes als auch des Rohres zu einer Glasschicht modifiziert wird, die die Substanz (das Produkt) enthält. Die so modifizierten Oberflächenschichten von Stab und Rohr erfahren daher eine erhöhte chemische Affinität für einander oder eine verringerte Glasviskosität, und das Zusammensacken des Rohres anschließend an die Oberflächenbehandlung führt zu einer zufriedenstellenden Grenzfläche bzw. Berührungsfläche, die frei von Mängeln, wie Leerstellen, ist, die zu Streuverlusten führen würden.

Neben dem vorstehend erwähnten Mechanismus der Oberflächenbe-

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handlung reinigen auch einige Arten der Oberflächenbehandlungsmittel die sich gegenüberliegenden Oberflächenschichten von Stab und Rohr nach folgendem Mechanismus.

Bei diesem Mechanismus wird die aus dem Mittel im erhitzten Anteil während des Erhitzens der Anordnung durch eine sich bewegende Wärmequelle gebildete Substanz nicht im erhitzten Anteil abgelagert, sondern strömt stromab zu einem Anteil mit niedriger Temperatur und wird in diesem Anteil an den Stab- und Rohroberflächen abgeschieden. Gegebenenfalls an der Oberfläche vorhandenes Fremd- · material wird dann in die Ablagerung eingeschlossen. Wenn die sich bewegende Wärmequelle den Abschnitt mit der niedrigen Temperatur erreicht, so verdampft das Produkt an den Oberflächen bei der Behandlung mit der hohen Temperatur, mit dem Ergebnis, daß das Fremdmaterial ebenfalls von der Oberfläche durch den Verdampfungsdruck des Produkts abgetrennt und stromab mit dem Dampf weggewaschen wird. Dies erfolgt wiederholt mit der Bewegung der Wärmequelle, wodurch das Fremdmaterial fortschreitend stromab bewegt wird, wodurch schließlich das Fremdmaterial von den Stab- und Rohroberflächen entfernt wird.

Darüber hinaus ergeben andere Arten von Oberflächen-Behandlungsmitteln neben dem vorstehend erwähnten Substanz-Einarbeitungsmechanismus auch eine Reinigung der sich gegenüberliegenden Oberflächenschichten von Stab und Rohr durch einen Ä'tzmechanismus, bei dem die Mittel die dünnen Oberflächenschichten durch chemisches Ätzen entfernen, wodurch neue saubere Oberflächenschichten bereitgestellt werden (die selbstverständlich durch Einarbeitung der Substanzen chemisch affin gemacht wurden).

Da die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung durch Leiten des Behandlungsmittels für Glasoberflächen in Form eines Gases zusammen mit Sauerstoffgas bewirkt wird, weisen die erfindungsgemäßen Behandlungsmittel für Glasoberflächen vorzugsweise einen derartigen Dampfdruck auf, daß sie in der Form eines Gases strömen können, d. h. daß sie bei der Behandlungstemperatur der Oberflächen mit Sauerstoffgas zumindest in dem später angegebenen Ver-

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hältnis vermischt werden können. Wenn darüber hinaus die Behandlungsmittel bei niedrigen Temperaturen vermischt mit Sauerstoff transportiert werden können, kann die Leitung für das Gasgemisch leicht wärmeisoliert werden, um eine tropfen- bzw. tauartige Abscheidung zu verhindern. Von diesem Gesichtspunkt her ist es bevorzugt, Glasoberflächen-Behandlungsmittel mit einem ausreichenden Dampfdruck bei niedrigen Temperaturen zu verwenden, insbesondere einem Dampfdruck von mindestens 13,3 mbar (10 mmHg) bei 300°C.

Da die Substanz, die aus dem Oberflächen-Behandlungsmittel resultiert, durch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung in den Stab und das Rohr eingearbeitet wird, sollte das Oberflächenbehandlungsmittel selbstverständlich kein Element enthalten, das eine charakteristische Absorption bei oder nahe der Wellenlänge des durch die resultierende optische Faser zu übermittelnden Lichts besitzt.

Die erfindungsgemäß verwendeten Behandlungsmittel für Glasoberflächen sind hinsichtlich ihrer Elementkomponenten und ihrer chemischen Struktur nicht speziell beschränkt, insofern sie den vorstehend genauer angegebenen Erfordernissen entsprechen.

Für die erfindungsgemäße Behandlung sind solche Behandlungsmittel für Glasoberflächen bevorzugt, die zu Produkten führen, die stabil in den Silikatgläsern von Stab und Rohr vorliegen können.

Beispiele für derartige Produkte sind glasbildende Oxide, die allein ein stabiles Glasnetzwerk bilden können, und den bekannten Glasbildungs-Kriterien von Zachariasen entsprechen (wie beispielsweise in T. Moritani et al "Glass Technology Hand-Book", 10. Auflage, Tokyo, Asakura-Shoten, 1973, Seite 5 beschrieben). Bevorzugte Beispiele für die glasbildenden Oxide sind solche mit einer Bindungsfestigkeit (kcal) (der Wert der Dissoziationsenergie des Oxids (kcal) dividiert durch seine Koordinationszahl) von

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mindestens etwa 60 (bzw. etwa 251 kJ), wie Oxide von Bor, Phosphor, Selen, Arsen, Antimon usw.

Als vorstehende Produkte ebenfalls bevorzugt sind glasmodifizierende Oxide, die nicht die Fähigkeit zur Glasbildung besitzen, die jedoch bei Einarbeitung in ein Glasnetzwerk stabil vorliegen können, um die Charakteristika des Glases zu modifizieren, wie in der vorstehenden Literaturstelle, Seiten 5 bis 6 beschrieben. Bevorzugte Beispiele für die glasmodifizierenden Oxide sind solche mit einer Bindungsfestigkeit (kcal) von etwa 10 bis etwa 60 (bzw. etwa 41,8 bis etwa 251 kJ).

Daher sind als Behandlungsmittel für Glasoberflächen solche Materialien bevorzugt, die in ihrer chemischen Struktur ein Element enthalten, das zur Bildung des vorstehend erwähnten glasbildenden Oxids oder glasmodifizierenden Oxids geeignet ist.

Bor und Phosphor sind unter diesen Elementen bevorzugt. Zwar werden Halogene und Schwefel im allgemeinen nicht als Elemente in Betracht gezogen, die glasbildende Oxide oder glasmodifizierende Oxide bilden, jedoch sind diese Elemente als Bestandteile der erfindungsgemäßen Behandlungsmittel für Glasoberflächen bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Fluor und Chlor, von denen Fluor zweckmäßiger ist.

Beispiele für die speziellen Behandlungsmittel für Glasoberflächen, die ein derartiges Element enthalten sind BF₃, BCl₃, BBr₃, BI-, BHF₂, BHCl₂, B(CH₃O)₃ und ähnliche Borverbindungen; PCl₃, PI₂, PF₃, PCl₃, PBr₃, PI₃, PF₅, PCl₅, PBr₅, PI₅ und ähnliche Phosphorhalogenide; POCl₃ und ähnliche Phosphoroxychloride;

(PNCl₂J₃, (PNCl₂)₄, (PNCl₂)_5# (PNCl₂)_gf (PNCl₂J₇ und ähnliche Phospho-nitrilchloride; AsF₃, AsCl₃, AsBr₃, AsF₅ und ähnliche Arsenhalogenide, SbF₃, SbCl₃, SbBr₃, SbF₅, SbCl₅ und ähnliche Antimonhalogenide; S₃F₃, S₃Cl₂, S₃Br₃, SF₃, SCl₃, SF₄, SF₅ und ähnliche Schwefelhalogenide; SO₃ und ähnliche Schwefelverbindungen; SOF₂, SOCl₂, SOBr₃, SO₃F₃, SO₃Cl₃, SO₃(OH)F, S₃O₅Cl₂, SO₂(OH)Cl, SO(OH)F und ähnliche Schwefeloxyhalogenide; SeF₄,

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SeF₆, Se₂Cl₂, SeCl₄, Se₃Br₃, SeBr₄ und ähnliche Selenhalogenide; CCl₂F₂, CCl₃F, CClF₃ und ähnliche Chlorfluorkohlenstoffe; CF₄, CCl₄, CBr₄ und ähnliche Tetrahalogenkohlenstoffe; F₂O, Cl₂O, ClO₂ und ähnliche Sauerstoffhalogenide; ClF, ClF₃, BrF, BrF₄ und ähnliche Verbindungen von Halogenen; F₃, Cl₂, Br₂ und ähnliche Halogene; usw. Diese Substanzen können einzeln verwendet werden oder können mindestens zwei von ihnen im Gemisch miteinander verwendet werden. Die Substanzen mit einem Wasserstoffgehalt von mehr als etwa 1 Gew.-% müssen im Gemisch mit anderen Substanzen verwendet werden, so daß das Gemisch nicht mehr als etwa 1 Gew.-% Wasserstoffgehalt aufweist. Bevorzugte Verbindungen als Behandlungsmittel für Glasoberflächen sind BCl₃, BF₃, BBr₃, PCl₃, PF₃, POCl₃, CCl₂F₂, CClF₃, F₂, SFg usw.

Das Behandlungsmittel für Glasoberflächen wird in Form eines Gases in den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr im Gemisch mit Sauerstoffgas im Verhältnis von vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 200 Teilen (bezogen auf das Volumen, ebenso wie nachstehend) besonders bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 1OO Teilen, insbesondere bevorzugt von etwa 1 bis etwa 50 Teilen Behandlungsmittel pro 100 Teile Sauerstoffgas, eingespeist.

Erfindungsgemäß können zufriedenstellende Wirkungen erzielt werden durch bloße Behandlung der dünnen Oberflächenschichten von Stab und Rohr. Die für die Oberflächenbehandlung erforderliche Zeit variiert mit dem Gesamtdruck und der Fliessgeschwindigkeit des Gasgemischs aus Behandlungsmittel und Sauerstoffgas, mit der Konzentration des Mittels in dem Gemisch usw., wobei die Neigung besteht, daß, je größer der Gesamtdruck und die Strömungsgeschwindigkeit und je höher die Konzentration des Mittels sind, desto kürzer die Behändlungszeit ist. Wird das Gasgemisch mit einem Gesamtdruck von etwa 133 bis etwa 6650 mbar (etwa 100-etwa 5000 mm/Hg) bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 20 bis etwa 5000 ml/Min, verwendet und enthält es etwa 0,1 bis etwa 1000 Teile des Behandlungsmittels pro 100 Teile Sauerstoffgas, in Kombination mit einer sich bewegenden Wärmequelle, so wird die Wärmequelle

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wiederholt oder hin und her mit der erforderlichen Anzahl von Bewegungen mit einer Geschwindigkeit innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs bewegt. Die Wärmequelle wird gewöhnlich etwa 1 bis etwa lOOmal wiederholt bewegt oder hin- und herbewegt.

Im Falle der Verwendung anderer Erwärmungsvorrichtungen als vorstehend erwähnt, beispielsweise bei Verwendung von Erwärmungsvorrichtungen vom nicht-beweglichen Typ, wie ein elektrischer Ofen, in dem die gesamte Anordnung erwärmt wird, wird die Wärmebehandlung während eines Zeitraums durchgeführt, der zur gesamten Zeit äquivalent ist, während der die Anordnung mittels der vorstehend erwähnten beweglichen Wärmequelle auf eine zur Oberflächenbehandlung ausreichende Temperatur erwärmt wird.

Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird das Gasgemisch bei einem Gesamtdruck von etwa 665 mbar bis etwa 1330 mbar (etwa 500-etwa1000 mmHg) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 50 bis etwa 2000 ml/Min, verwendet und enthält etwa 0,5 bis etwa 200 Teile, bevorzugter etwa 0,5 bis etwa 100 Teile des Behandlungsmittels pro 100 Teile Sauerstoffgas, wobei in Kombination mit der sich fortbewegenden Wärmequelle gearbeitet wird und die Wärmequelle in einer Geschwindigkeit innerhalb des vorstehend genannten Bereichs 1- bis etwa 20mal bewegt wird.

Der oberflächenbehandelte Stab und Rohr werden anschließend in üblicher Weise miteinander verbunden, beispielsweise durch Erwärmen des Rohres auf etwa 1900 bis etwa 23OO°C mit einer Knallgasflamme oder einer ähnlichen Wärmequelle, während der Stab und das Rohr gleichzeitig in konzentrischer Anordnung miteinander rotiert werden, um ein Zusammensacken des Rohrs durch die Wärme und Flamme zu bewirken und sie innig miteinander in der Wärme zu verkleben. Auf diese Weise kann eine Vorform für eine optische Faser erfindungsgemäß hergestellt werden.

Die Vorformen für optische Fasern, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, können in üblicher Weise zu opti-

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sehen Fasern verarbeitet werden, beispielsweise durch Ziehen bzw. Strecken der Vorform mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis etwa 100 m/Min, auf einen Außendurchmesser von etwa 100 bis etwa 200 u,m, während die Vorform in einem elektrischen Ofen erhitzt wird.

Der Stab und das Rohr, die der speziellen Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung unterzogen wurden, können in zufriedenstellender Weise miteinander verbunden werden, unter Bildung einer Vorform für optische Fasern mit stark verminderten Mängeln der Grenzfläche im Vergleich mit nach der üblichen RT-Methode hergestellten Produkten. Dementsprechend ergeben die erfindungsgemäß hergestellten Vorformen verlustarme optische Fasern, die mit solchen vergleichbar sind, die nach der CVD-Methode erhalten wurden. So wurde es durch die Erfindung möglich, die Massenproduktion von verlustarmen optischen Fasern erstmals nach der RT-Methode durchzuführen.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

Nach der in der JA-Patentbeschreibung Nr. 120352/1975 (Tokkyo Kokai) beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Rohr von 80 cm Länge und 15,4 mm Innendurchmesser hergestellt, das ein Trägerrohr aus einem Silikatglas vom n_p° -= 1,4585 von 20 mm Außendurchroesser und 1,5 mm Dicke und eine 0,8 mm dicke ümhüllungsschicht aufwies, die auf der inneren Oberfläche des Trägerrohres ausgebildet war und aus einem Silikatglas vom n^° = 1,4485 und dotiert mit bzw. versehen mit Zusätzen von Bor und Fluor war. Das Rohr wurde unmittelbar nach der Herstellung verwendet.

Ein Stab von 8 mm Außendurchmesser, hergestellt aus einem hoch-

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reinen Silikatglas vom η = 1,4585, wurde über der Oberfläche mit einer 30 Gew.-%igen Fluorwasserstoffsäure gewaschen und anschliessend sorgfältig in reinem Wasser gespült, unter Anwendung von Ultraschallwellen, worauf er in das Rohr konzentrisch eingeführt wurde. Ein Gemisch von Sauerstoffgas und BCl₃-GaS / O₂/BCl₃ = 800/20 (Volumenverhältnis, wie auch nachstehend), Gesamtdruck = 1010 mbar (760 mmHg) bei Raumtemperatur_7 wurde kontinuierlich in den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr mit einer Fließgeschwindigkeit von 800 ml/Min, eingespeist, während der Stab und das Rohr gleichzeitig um die Zentralachse mit einer Geschwindigkeit von 60 UpM rotiert wurden. Gleichzeitig damit wurde eine Knallgasflamme zehnmal parallel zu dem Rohr mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/Min, hin- und herbewegt, um die Anordnung zur Oberflächenbehandlung zu erwärmen. Die äußere Oberfläche des Rohres an dem Teil, das mit der Flamme erwärmt wurde, wies eine Temperatur von etwa 1500⁰C, gemessen mit einem Infrarotthermometer, auf.

Nach der Oberflächenbehandlung wurden der Stab und das Rohr gleichzeitig um die Achse mit einer Geschwindigkeit von 60 UpM kontinuierlich rotiert, und das Rohr wurde mit der Knallgasflamme auf 2000 C erwärmt und sackte zusammen, unter Erzielung einer Zwischenprodukt-Vorform von 17 mm Außendurchmesser.

Zur Einstellung des Außerndurchmessers wurde die Zwischenproduktvorform mit einem Silikatglasrohr von 25 mm Außendurchmesser und 1,5 nun Dicke bedeckt, und das Rohr wurde anschließend in gleicher Weise wie vorstehend zusammengesackt, unter Erzielung einer Vorform für optische Fasern von 20,5 mm Außendurchmesser. Die Vorform wurde weiter einer Feuerpolitur mit der Knallgasflamme auf einen justierten Außendurchmesser von 20 mm unterzogen.

Die Vorform für die optische Faser wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 m/Min, unter Erwärmen auf 2000⁰C in einem Kohle-Widerstandsofen gezogen bzw. gestreckt, unter Bildung einer optischen Faser von 60 u,m Kerndurchmesser, 15 Mm Umhüllungsdicke und 150 ^m

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Faseraußendurchmesser. über die Faser wurde eine Urethanharzvorbeschichtung aufgetragen, worauf ein Mantel aus Nylon über die Vorbeschichtungsschicht aufgebracht wurde. Die optische Faser war so auf einen Außendurchinesser von 0,9 nun fertiggestellt. Die optische Faser wies die in der Tabelle I dargestellten Verlustcharakterisitka auf, d. h. sehr geringe Verluste.

Der in der Tabelle I angegebene Streuverlust wurde aus der Ver-

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lustcharakteristikakurve der Faser nach der Methode der K, Messung bzw. Anzeige bestimmt (bei der der reziproke Wert der vierten Potenz der Wellenlänge % als Abszisse aufgetragen wird, gegen den Gesamtverlust (dB/km) der Faser als Ordinate und als Streuungsverlust der Gesamtverlust (dB/km) bei einer unendlichen Wellenlänge angenommen wird, die durch Extrapolieren des linearen Anteils der Kurve im Wellenlängenbereich von 0,65 bis 0,85 Min auf eine unendliche Wellenlänge bestimmt wird). Ein derartiger Verlustwert ist unabhängig von der Wellenlänge und wird im allgemeinen als Anzeige für den Streuungsverlust akzeptiert.

Beispiele 2 bis 8 und Vergleichsversuche 1 bis 3

Die Verfahrensweisen des Beispiels 1 wurden wiederholt zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern und von optischen Fasern mit der Ausnahme, daß die Behandlungsmittel für Glasoberflächen, die in der Tabelle I angegeben sind, vermischt mit Sauerstoffgas in den verschiedenen in der Tabelle angegebenen Verhältnissen verwendet wurden, und daß im Vergleichsversuch 1 keine Oberflächenbehandlung durchgeführt wurde. Die verwendeten Stäbe erhielt man aus derselben Fertigungsserie, wie der im Beispiel 1 verwendete, und in jedem Falle wurde als Stütz- bzw. Trägerrohr mit der Umhüllungsschicht das gleiche wie im Beispiel 1 verwendet. Dementsprechend waren sowohl die Stäbe als auch die Stützrohre mit der Umhüllungsschicht in den Abmessungen und im Brechungsindex mit den im Beispiel 1 verwendeten identisch,

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Im Vergleichsversuch 2 zeigte sich, daß die durch die Oberflächenbehandlung gebildete Substanz an der Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr verblieben war, ohne bei dem Zusammensacken des Rohres zu verdampfen.

Die Tabelle I zeigt die Verlustcharakteristika der hergestellten optischen Fasern.

Beispiele 9 bis 14 und Vergleichsversuche 4 bis 6

Die Verfahrensweisen des Beispiels 1 wurden zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern und von optischen Fasern wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Umhüllungsschicht hergestellt wurde aus einem Silikatglas, das mit Bor dotiert wurde und einen n_n -Wert von 1,4510 aufwies und daß die in der Tabelle I angegebenen Behandlungsmittel für Glasoberflächen vermischt mit Sauerstoffgas in den in der Tabelle angebenen variierenden Verhältnissen verwendet wurden.

Es zeigte sich, daß die im Vergleichsversuch 5 wie im Vergleichsversuch 2 durch die Oberflächenbehandlung gebildete Substanz an der Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Rohr verblieben war. Darüberhinaus erfolgte im Falle des Vergleichsversuchs 6 keine zufriedenstellende Hitzehaftung des Rohres an dem Stab während des Zusammensackens aufgrund der Ablagerung von SnO-.

Da die in den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsversuchen 1 bis 3 verwendeten Stäbe aus der gleichen Produktionsgruppe stammten und die in den Beispielen IbLs 8 und Vergleichsversuchen 1 bis 3 verwendeten Stützrohre mit der Umhüllungsschicht, wie bereits erwähnt, gleich waren, scheinen die Unterschiede des Streuverlusts

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zwischen den in diesen Beispielen und Vergleichsversuchen hergestellten optischen Fasern hauptsächlich den Fehlstellen zuzuschreiben zu sein, die an der Grenzfläche zwischen Stab und Rohr erzeugt wurden. Dies trifft für die unterschiedlichen Streuverluste zwischen den optischen Fasern, die in den Beispielen 9 bis 14 hergestellt wurden, und denen der Vergleichsversuche 4-6 ebenfalls zu.

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Tabelle

Bei- Art des Behandlungsmittels spiel für die Glasoberfläche und Verhältnis von O„ zum Mittel Verlustcharakteristika der optischen Faser

Verlust bei einer Wellenlänge von 0,85/tm (dB/km)	Streuver lust (dB/km)
2,6	0,4
2,8	0,6
2,7	0,5
2,9	0,7
2,9	0,7
2,7	0,5
3,2	0,9
3,0	0,8
2,5	0,3
2,6	0,4
2,9	0,6
3,0	0,8
2,9	0,7
3,2	1,0

O₂/BC1₃=8OO/2O O₂/BF₃=8OO/2O O₂/BF₃=8OO/2OO O₂/BBr₃=8OO/5O O₂/PC1₃=8OO/2O 0₂/POC1₃=800/20 O₂/S0₂=8O0/200 O₂/SOC1₂=8OO/2OO O₂/CC1₂F₂=8OO/2OO O₂/CF₄=8OO/2OO 0_o/SF =800/200

O₂/F₂=8OO/5O O₂/BC1₃/CC1₂F₂=8OO/5O/1OO O₂/CCl₂F₂/AsF₃=8OO/100/50

Vergleichs- versuche

1 keine Oberflächenbehandlung

2 O₂/SiCl₄/BCl₃=8OO/150/30

3 O₂/BH₃=8OO/2OO

4 nur Sauerstoff

5 O₂/GeCl₄=8OO/2O

6 O₂/SnCl₄=8OO/2O

7,8	5,5
9,0	6,7
7,5	erhöhter Absorp tionsverlust durch OH
6,9	4,7
80	77

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Die Tabelle I zeigt, daß die in den Beispielen 1 bis 14 hergestellten optischen Fasern geringere Streuverluste haben, als die in den Vergleichsversuchen 1 bis 6 hergestellten, was anzeigt, daß Stab und Rohr nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr zufriedenstellend miteinander verbunden werden können.

Beispiele 15 und 16

Zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern und von optischen Fasern wurden die Verfahrensweisen des Beispiels 3 für das Beispiel 15 und die des Beispiels 5 für das Beispiel 16 wiederholt, wobei jedoch Silikatglasstäbe vom Typ des Gradienten-Index verwendet wurden, die im Zentrum des Stabes einen η -Wert von

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1,4605 und an seiner Oberfläche einen n_ß -Wert von 1,4585 aufwiesen. Die in den Beispielen 15 ind16 hergestellten optischen Fasern wiesen Verluste (dB/km) von 3,3 bzw.3,5 bei einer Wellenlänge von 0,85 um und Streuverluste (dB/km) von 0,8 bzw. 1,2 auf.

Beispiel 17

Ein Rohr von 50 cm Länge und 15,4 mm Innendurchmesser wurde nach der CVD-Methode hergestellt. Das Rohr wies ein Stützrohr, hergestellt aus einem Silikatglas vom η = 1,4585 und von 20 mm Außendurchmesser und 1 ,5 mm Dicke sowie eine 0,8 mm dicke Umhüllungsschicht, ausgebildet an der inneren Oberfläche des Stützrohrs, und hergestellt aus einem Silikatglas vom n_ = 1,4550, dotiert mit Bor, auf. Das Rohr wurde unmittelbar nach seiner Herstellung verwendet.

Ein Stab von 1 mm Außendurchmesser, hergestellt aus einem hochreinen Silikatglas von η = 1,4585, wurde in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 gereinigt.

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Der Stab und das Rohr wurden anschließend einer Oberflächenbehandlung und einem Zusammensack-Arbeitsgang in gleicher Weise und unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 unterzogen, zur Erzielung einer Zwischenprodukt-Vorform. Zur Einstellung des Außendurchmessers wurde die Zwischenprodukt-Vorform mit einem Silikatglasrohr von 25 mm Außendurchmesser und 2,5 mm Dicke bedeckt, und anschließend wurde das Rohr zusammengesackt und in gleicher Weise wie im Beispiel 1 auf einen Außendurchmesser von 21,5 nun eingestellt, zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern.

Die Vorform für optische Fasern wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 m/Min, unter Erwärmen auf 2000°C in einem Kohlewiderstandsofen gezogen bzw. gestreckt, unter Erzielung einer optischen Faser von 7 am Kerndurchmesser, 35 «,m Umhüllungsdicke und 150 hjs\ RBeraußendurchmesser. Eine Vorüberzugsschicht und eine Mantelschicht wurden ferner in gleicher Weise wie in Beispiel 1 auf der Faser gebildet.

Die so hergestellteoptische Faser wies einen Verlust von 2,4 dB/km bei einer Wellenlänge von 0,85 x*.m und einen Streuverlust von 0,2 dB/km auf.

Beispiel 18

Eine erste Schicht von 0,4 mm Dicke, die als eine Umhüllung diente, und hergestellt war aus einem mit Bor und Fluor dotierten Silikatglas, mit einem η -Wert von 1,4485 wurde nach der CVD-Methode auf der inneren Oberfläche des gleichen Stützrohres, wie in Beispiel 1 verwendet, ausgebildet. Eine zweite 0,8 mm dicke Schicht aus dotiertem Silikatglas, die als Teil eines Kernsdiente, wurde in gleicher Weise nach der CVD-Methode über der ersten Schicht ausgebildet, wobei die zweite Schicht einen Brechungsindexgradienten derart aufwies, daß die zweite Schicht an ihrer Kontaktseite mit der ersten Schicht einen Brechungsindex gleich

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dem der ersten Schicht aufwies und den gleichen Brechungsindex von 1,4585 wie reines Silikatglas an ihrer anderen Seite aufwies. In gleicher Weise wie im Beispiel 1 wurden eine Vorform für optische Fasern und eine optische Faser hergestellt, mit der Ausnahme, daß das wie vorstehend hergestellte Rohr verwendet wurde, und mit der Ausnahme, daß der Stab (ein reines Silikatglas, n_ß = 1,4585) einen Außendurchmesser von 5 mm aufwies.

Die erhaltene optische Faser wies einen Verlust von 3,0 dB/km bei einer Wellenlänge von 0,85 yu,m und einem Streuverlust von 0,7 dB/km auf.

Beispiel 19

Eine Vorform für optische Fasern und eine optische Faser wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Stab (ein reines SiIi]
durchmesser von 1 mm aufwies.

daß der Stab (ein reines Silikatglas, n_ = 1,4585) einen Außen-

Die erhaltene optische Faser wies ein^n Verlust von 2,8 dB/km bei einer Wellenlänge von 0,85 <**m, einen Streuverlust von 0,5 dB/km und eine Frequenzbandenbreite von 900 MHz auf.

Zusammenfassend betrift die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Vorformen für optische Fasern und von optischen Fasern nach der sogenannten Stab-im-Rohr-Methode, bei der vor dem Zusammensacken eines Rohres zur Hitzehaftung an einem Stab ein spezielles Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr, die bei einer hohen Temperatur gehalten werden, strömt, wodurch eine Vorform für optische Fasern frei von Mängel an der Grenz- bzw. Berührungsfläche zwischen dem Stab und dem Rohr her-

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gestellt werden kann, so daß verlustarnie optische Fasern erhalten werden. Als vorstehendes Behandlungsmittel für Glasoberflächen werden Materialien verwendet, die folgenden Kriterien entsprechen:

i) ihr Wasserstoffgehalt beträgt nicht mehr als etwa 1 Gew.-% und

ii) die daraus in Anwesenheit von Sauerstoffgas bei hoher Temperatur gebildeten Substanzen weisen einen Siedepunkt oder
Sublimationspunkt von nicht mehr als der für das Zusammensacken des Rohres erforderlichen Temperatur auf.

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Claims

294707A T 52 Ο55 Anmelder: 1. Mitsubishi Metal Corporation No. 5-2, Ote-maclii 1-chome, Cniyoda-ku, Tokyo-to,Japar 2* Dalnichi-Nippon Cables, Ltd. No.8, Higashiiaukojima Nishino-cho.Amagasaki-shi, Hyogo-ken, Japan Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern, durch Einführen eines Silikatglasstabes in ein Silikatglasrohr und Zusammensacken des Rohres durch Erwärmen der resultierenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Zusammensacken des Rohres ein Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas durch den Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr strömen läßt, während die Anordnung auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wobei das Behandlungsmittel für die Glasoberfläche folgenden Kriterien genügt:

i) sein Wasserstoffgehalt beträgt nicht mehr als etwa 1 Gew.-% und

ii) Substanzen, die daraus in Anwesenheit von Sauerstoffgas bei einer hohen Temperatur erzeugt werden, weisen einen Siedepunkt oder Sublimationspunkt auf, der nicht höher
liegt als die für dar Zusammensacken des Rohres erforder-

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liehe Temperatur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Behandlungsmittel für Glasoberflächen und Sauerstoffgas strömen läßt, während die Anordnung an der äußeren Oberfläche des Rohres auf eine Temperatur von mindestens etwa 1000 C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Wasserstoffgehalt des Dehandlungsmittels für Glasoberflächen von nicht über etwa O,1 Gew.-% arbeitet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Behandlungsmittel für Glasoberflächen arbeitet, das mindestens ein Element enthält, ausgewählt aus der Gruppe der Elemente, die dazu geeignet sind, ein Glasnetzwerk bildendes Oxid zu bilden, der Elemente, die dazu geeignet sind, ein glasmodifizierendes Oxid zu bilden, der Halogene und Schwefel.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Behandlungsmittel für Glasoberflächen arbeitet, das mindestens einen der Bestandteile Bor und Phosphor enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Behandlungsmittel für Glasoberflächen arbeitet, das mindestens einen der Bestandteile Halogene und Schwefel enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Behandlungsmittel für Glasoberflächen arbeitet, bei dem es sich um eine Fluor enthaltende Verbindung handelt.

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