DE3527017A1 - Verfahren zur herstellung von glasfaser-lichtwellenleitern mit kollabieren eines rohrfoermigen glaskoerpers zu einer stabfoermigen vorform - Google Patents
Verfahren zur herstellung von glasfaser-lichtwellenleitern mit kollabieren eines rohrfoermigen glaskoerpers zu einer stabfoermigen vorformInfo
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Description
K.Karbassi yoon 1-1-4-1 ι.
Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Lichtwellenleitern
mit Kollabieren eines rohrförmigen Glaskörpers zu einer
stabförmigen Vorform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus
der DE-AS 27 41 854. Bei diesem Verfahren der Vorformherstellung werden oder gas- oder dampfförmige Ausgangsstoffe
in ein Substratrohr eingeleitet und unter Wärmeeinwirkung
lokal erhitzt und so eine oder mehrere Glasschichten mit
meistens unterschiedlicher Zusammensetzung auf der Innenwand
des Substrat roh res abgeschieden. Nach der Abscheidung
wird der dabei entstandene Glaskörper, der immer noch
rohrförmig ist, in eine stabförmige Vorform kollabiert,
aus der der Glasfaser-Lichtwellenleiter gezogen werden
rohrförmig ist, in eine stabförmige Vorform kollabiert,
aus der der Glasfaser-Lichtwellenleiter gezogen werden
kann.
ZT/Pi-Kg/R, 24.07.1985
K.Karbassiyoon 1-1-4-1
Die Maßnahme, während des Kollabierens einen überdruck im
Innern des rohrförmigen Glaskörpers aufrechtzuerhalten
dient dazu, die Rundheit, des rohrförmigen Glaskörpers während des KoI labierens, was üblicherweise in mehreren
Durchgängen und Kollabierschritten erfolgt, beizubehalten.
Bei dem eingangs angegebenen bekannten Verfahren wird dies auf statische Weise erreicht, indem der rohrförmige Glaskörper
an einer Stelle verschlossen wird und am offenen Ende ein Gas bei dem gewünschten über dem Umgebungsdruck
liegenden Druck eingeleitet wird, so daß dieser erwünschte Druck im gesamten Rohrinnenraum herrscht.
Erfahrungen mit diesem Verfahren haben jedoch gezeigt, daß die Druckdifferenz zwischen dem Außendruck und dem Innendruck
des rohrförmigen Glaskörpers während des Kollabierens Schwankungen unterworfen ist, die Unregelmäßigkeiten
in den Kollabierprozess einbringen. Hinzu kommt die
bekannte Schwierigkeit, daß bei den relativ hohen Temperaturen,
die für das Kollabieren notwendig sind, ein erheblicher
Anteil von Dotiermitteln, wie z. B. Germanium aus
der innersten Schicht des rohrförmigen Glaskörpers verdampft, so daß die optischen Eigenschaften des Glaskörpers
stark verändert werden. Durch diese Verdampfung entsteht im Brechungsindexverlauf des Kerns der Vorform und damit
auch in der daraus gezogenen Faser ein sogenannter "Dip" wenn nicht die betroffenen Schichten durch Abätzen unmittelbar
vor dem letzten Kollabierschritt entfernt werden.
Das Abätzen von Schichten ist ein zeitraubender Verfahrensschritt,
so daß er nur bei der Herstellung von Vorformen für Glasfasern mit sehr hoher Qualität angewendet
wird.
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K. Karbassi yoon 1-1-4-1 (/
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, das hinsichtlich des KoLLabierens
die NachteiLe des bekannten Verfahrens nicht mehr aufwei st.
Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben geLöst.
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematisehe Darstellung
einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens des Kollabierens von rohrförmigen
Glaskörpern in stabförmige Vorformen. Die Vorrichtung zeigt einen rohrförmigen Glaskörper 2, der in einem Halter
oder einem Spannfutter 3 befestigt ist, das in einer feststehenden
Haltevorrichtung 4 relativ zu dieser drehbar gelagert
ist. Das Ende des rohrförmigen Glaskörpers 2, das vom Spannfutter 3 entfernt ist, mündet in ein Abgasrohr 5,
das wiederum drehbar gelagert ist, mit Hilfe einer drehbaren Rohrverbindung 6 bekannter Konstruktion in einer
feststehenden Haltevorrichtung 7. Während des KolLabierens
dreht das Spannfutter den rohrförmigen Glaskörper 2 zusammen mit dem Abgasrohr 5 um die Achse des rohrförmigen
Glaskörpers 2, und die drehbare Rohrverbindung 6 sorgt für
eine im wesentlichen leckfreie Verbindung zwischen dem Innenraum des Abgasrohres 5 und dem Innenraum der Haltevor
ri c htung 7.
Eine WärmequeLle 8, z. 8. ein Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner,
ist so an der Vorrichtung befestigt, daß er in den durch den Doppelpfeil angezeigten Richtungen entlang
dem rohrförmigen Glaskörper 2 im wesentlichen
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K.Karbassi yoon 1-1-4-1 f-
zwischen dem Spannfutter 3 und der Einmündungsstelle des
rohrförmigen Glaskörpers 2 in das Abgasrohr 5 verschiebbar ist.
Durch ein Einlaßrohr 9 wird ein Gas bei einem vorbestimmten über dem Umgebungsdruck liegenden Druck in das
Innere des rohrförmigen Glaskörpers 2 eingeleitet, während das Rohr kollabiert, genauer gesagt während wenigstens
eines, aber vorzugsweise während aller außer dem letzten, der Kollabierschritte. Das Kollabieren wird wie vielfach
bekannt durch Wirkung der von der Wärmequelle 8 erzeugten
Hitze verursacht. In bekannter Weise wird die Wärmequelle 8 entlang dem rohrförmigen Glaskörper 2 verschoben während
jedes der Kollabierschritte oder Durchgänge, so daß bei
jedem Durchgang oder Kollabierschritt der innere und der
äußere Durchmesser des rohrförmigen Glaskörpers 2 sich schrittweise verringert, bis die in dem rohrförmigen Glaskörper
2 vorhandene öffnung während des letzten Kollabierschrittes
vollständig verschwindet und der rohrförmige
Glaskörper 2 in einen massiven Stab, in anderen Worten in eine stabförmige Vorform, überführt ist,
Soweit bisher beschrieben ist die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung eine bekannte und häufig angewendete
Vorrichtung, die daher keiner näheren Erläuterung bedarf. Es genügt, darauf hinzuweisen, daß die Haltevorrichtung 7
hohl ist und ein hohles Anschlußteil 10 aufweist. An
dieses Anschlußteil 10 ist mittels eines Verbinders 11
irgendeiner bekannten Bauart ein Rohr 12 angeschlossen, das wie gezeigt, ein flexibler Schlauch sein kann. Der im
Innern des hohlen Anschlußteils 10 herrschende Druck wird
auf ein Rohr 13 übertragen, das wie gezeigt, zwei Abzweige 14 und 15 hat. Der Abzweig 14 führt zu einem Druckan-
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K.Karbassiyoon 1-1-4-1 O
zeiger 16 bekannter Konstruktion. Auf der andern Seite
führt der Abzweig 15 zu einem Drucksensor 17, der auch
eine Einlaßöffnung 18 hat, durch die der Umgebungsdruck in
das Innere des Drucksensors 17 übertragen wird.
Der Drucksensor 17 ist ebenfalls von bekannter Bauart und
wird daher nicht näher erläutert. Er dient dazu, den über
den Rohrabzweig 15 zu ihm übertragenen Druck mit dem von
der Einlaßöffnung übertragenen Umgebungsdruck zu vergleichen
und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das das Ergebnis dieses Vergleichs der beiden Drücke, vorzugsweise
ihre Differenz, darstellt. Um Wärmeeinflüße auf das elektrische
Ausgangssignal auszuschließen, ist der Drucksensor 17 auf einer Grundplatte 19 befestigt.
Das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors 17 wird
über eine elektrische Verbindungsleitung 20 einem elektronischen
Monometer 21 zugeführt. Dieses erzeugt ein Ausgangssignal, das über eine elektrische Leitung 22 einem
Sollwertgeber 23 zugeführt wird.
Das vom Verbinder 11 abgewandte Ende des flexiblen Schlauchs 12 ist mit einem Anschluß verbunden, der mit dem
Inneren eines DruckausqLeichszyIinders 24 in Verbindung
steht. Das Innere dieses Zylinders 24 ist durch eine Wand 25 in zwei Kammern 26 und 27 geteilt.
Die Kammern 26 und 27 sind begrenzt miteinander verbunden über einen Durchgangsbegrenzer 28, dessen Durchgangsöffnung einen vorgegebenen Querschnitt hat. Eine Auslaßöffnung
verbindet die Kammern 27 mit einem Auslaßrohr 30, das zu einem Auslaßventil 31 führt. Dieses Ventil steuert den
Durchfluß durch das Auslaßrohr und den Auslaß des in dem
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K.Karbassiyoon 1-1-4-1 J
Rohr 30 vorhandenen Gases in die Umgebung. Das Ventil 31 ist vorzugsweise als D rosseLventiL konstruiert. Ein Ein-Laßrohr
32, in das ein einsteLLbares Ventil 33 eingebaut
ist, steht mit der Kammer 26 des Druckausgleichszylinders
24 in Verbindung.
Ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, wird in das Einlaßrohr
32 eingeleitet. Eine elektrische Leitung 34 verbindet
einen Ausgang des Sollwertgebers 23 mit dem einstellbaren
Ventil 33. Das Ventil 33 wird abhängig vom von der Leitung 34 empfangenen Signal eingestellt und dadurch
der Fluß des Inertgases durch das Einlaßrohr in die Kammer 26 gesteuert.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beschrieben. Während des Kollabierens
wird ein Gas bei vorgegebenen Druck in das Innere des rohrförmigen Glaskörpers 2 durch das Einlaßrohr 9 eingeleitet.
Gleichzeitig wird das Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, in die Kammer 26 des Druckausgleichszylinders
24 eingeleitet. Abhängig davon, wie weit das Ventil 33 offen ist, wird in der Kammer 26 ein Druck aufgebaut, und
dieser Druckaufbau breitet sich durch den flexiblen Schlauch 12 und das rohrförmige Anschlußteil 10 der Haltevorrichtung
7 in das Innere des Abgasrohres 5 aus. Selbstverständlich wird ein Teil des Inhalts der Kammer 26
gleichzeitig durch den Druchgangsbegrenzer 28 in die Kammer 27 und von dort durch die Auslaßlüftung 29, das
Auslaßrohr 30 und das Auslaßventil 31 in die Umgebung abgelassen. Trotzdem findet der Druckaufbau noch statt.
Der Drucksensor 17 stellt fest, wieweit dieser aufgebaute Druck über dem Umgebungsdruck liegt und gibt ein Ausgangs-
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K.Karbassi yoon 1-1-4-1 /\Q
signal über die Leitung 20 zum eLektronisehen Manometer
und von dort über die Leitung 22 zum So LLwertgeber 23.
Wenn dann der im rohrförmigen Anschlußteil 10 herrschende Druck von dem gewünschten Druck abweicht, gibt der SoIlwertgeber
23 ein Signal über die Leitung 34 zum Ventil 33, das dieses entweder mehr schließt oder mehr öffnet, abhängig
davon, in welcher Richtung der Druck vom gewünschten Druck abweicht. Dabei wird die drosselnde Wirkung des
Ventils 33 vergrößert, wenn der Druck nach oben vom gewünschten Druck abweicht. Gleichzeitig gibt der Druckanzeiger
16 eine visuelle Anzeige des im rohrförmigen Teil
der Haltevorrichtung 7 vorhandenen Drucks und versetzt so
die Bedienungsperson der Vorrichtung in die Lage, falls erforderlich, die am Sollwertgeber 23 voreingestellten
Werte zu ände rn.
Es ist erwünscht, daß der Druckausgleichszylinder 24 als
ein Pu I sierungsdämpfer wirkt, insofern, als zeitliche
Fluktuationen in ihm aufgehoben werden. Andererseits werden
Langzeittrends beim Druckaufbau durch den Drucksensor
17 festgestellt und dazu verwendet, die Einstellung des Durchlaßquerschnitts des Ventils 33 zu steuern. Es ist
klar, daß der Druck im rohrförmigen Anschlußteil 10 immer
geringer ist als der im Einlaßrohr 9 herrschende Druck, so
daß ein Gasfluß vom Einlaßrohr 9 zum Abgasrohr 5 und von dort durch das Anschlußteil 10, den flexiblen Schlauch 12,
die Kammer 26, den Durchgangsbegrenzer 28, die Kammer 27,
die Auslaßöffnung 29, das Auslaßrohr 30 in die Umgebung
während des Kollabierens aufrechterhalten wird.
Es wurde festgestellt, daß während des Kollabierens ge-0
wisse 0otierungsmittel wie zum Beispiel Germanium, Phosphor oder ähnliches leichter als das Grundmaterial SiIi-
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ziumdioxid aus dem rohrförmigen Glaskörper verdampfen. NormaLerweise ist die vor dem Kollabieren abgeschiedene
innerste Schicht des rohrförmigen Glaskörpers 2 die am meisten dotierte Schicht, da sie die größte Abweichung des
Brechungsindex vom Brechungsindex des undotierten Siliziumdioxids
haben soll. Somit ergibt die Verdampfung eines solchen Dotierungsmittels aus dieser innersten Schicht
eine Verschlechterung der gewünschten optischen Eigenschaften
dieser Schicht und/oder mehrerer sich daran anschließender Schichten.
Um dieser Verschlechterung entgegenzuwirken, enthält das
in den rohrförmigen Glaskörper 2 während des Kollabierens durch das Einlaßrohr 9 eingeleitete Gas Stoffe, die unter
Hitzeeinwirkung das jeweilige Dotiermittel oder die jewei-Ligen
Dotiermittel freisetzen. Dies bedeutet selbstverständlich, das während des Kollabierens ein Teil des Dotiermateria
Is aus der innersten Schicht verdampft und mit dem durch das Innere des rohrförmigen Glaskörpers strömenden
Gas abtransportiert wird, daß aber gleichzeitig in der
durch die Wärmequelle 8 erzeugten Erhitzungszone im Gasstrom
eine Ersatzmenge des Dotiermittels erzeugt wird, die sich auf der inneren Oberfläche des rohrförmigen Glaskörpers
stromabwärts von der Erhitzungszone abscheidet.
Somit wird die Verarmung der innersten Schicht an Dotiermitteln mindestens zum Teil kompensiert. In jedem Fall
wird der Dotiermitte I verLust, der in den in radialer Richtung
nach außen sich anschließenden Schichten auftritt und
sich daraus ergibt, daß diese Dotiermittel in die innerste Schicht diffundieren und von dort verdampfen, minimal gehalten,
wenn nicht sogar vollständig ausgeglichen.
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K.Karbassi yoon 1-1-4-1 Ai/
Gemäß der Erfindung wird die oben beschriebene Druckregelung
vorzugsweise wahrend sämtlicher Durchgänge der Wärmequelle 8 angewendet, d. h. während aller Kollabierschritte,
die den rohrförmigen Glaskörper 2 in eine Vo rform
mit massivem Querschnitt überführen, außer beim letzten Kollabierschritt, bei dem die öffnung im ursprünglich
rohrförmigen Glaskörper 2 verschwindet. Wegen des Verschwindens der öffnung im rohrförmigen Glaskörper mindestens
an einer Stelle, beim letzten KoIlabierschritt,
kann das Gas nicht mehr durch das Innere des rohrförmigen
Glaskörpers 2 hindurchströmen, und daher würde die oben
erwähnte Druckregelung keinen Sinn ergeben.
Der DruckausqleichszyIinder 24 regelt Kurzzeitfluktuationen
des Drucks aus. Jedoch hat die Erfahrung gezeigt, daß dieser Druckausgleichszylinder 24 und die damit verbundenen
Elemente in vielen Fällen auch weggelassen werden können, ohne daß der erwünschte Druckaufbau des Gegendrucks
im Abgasrohr 5 sich verschlechtert. Das Einlaßrohr
würde dann direkt in das Innere des rohrförmigen Anschlußteils 10 der Haltevorrichtung 7 führen und dort enden und
an dieser Stelle einen Gegendruck aufbauen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß auch unter diesen Umständen eine ausreichende
Regelung des Gegendrucks möglich ist.
ZT/Pi-Kg/R, 24.07.1985
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Glasfaser-Lichtwellenleiters,
bei dem eine stabförmige Vorform hergestellt und
der Glasfaser-Lichtwellenleiter aus dieser Vorform gezogen
wird, wobei zur VorformhersteI lung ein rohrförmiger Glaskörper
mit den gewünschten optischen Eigenschaften in
mehreren Kollabierschritten zur stabförmigen Vorform kollabiert
wird und während des Kollabierens ein Überdruck im rohrförmigen Glaskörper aufrechterhalten wird,
dadurch gekennzei c h η e t, daß der rohrförmiger
Glaskörper während mindestens eines der dem letzten, das Rohr verschließenden, Kollabierschritt vorausgehenden
Kollabierschritte von einem Gas durchströmt
wird, das auf einem vorbestimmten über dem Umgebungsdruck
liegenden Druck gehalten wird.
ZT/Pi-Kg/R, 24.07.1985
-Sf-
K.Karbassiyoon 1-1-4-1 t/
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
während aller Kollabierschritte außer dem letzten, das
Rohr verschließenden Kollabierschritt der rohrförmige
Glaskörper von dem Gas durchströmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gasstrom so geregelt wird, daß die Differenz zwischen
seinem vorgegebenen Druck und dem Umgebungsdruck während und zwischen den Kollabierschritten im wesentlichen konstant
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gasstrom so geregelt wird, daß die Differenz zwischen seinem vorgegebenen Druck und dem Umgebungsdruck im
wesentlichen konstant ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom bei vorgegebenem,
über dem Umgebungsdruck liegenden Druck an einem Ende des rohrförmigen Körpers in die Rohröffnung eingeleitet und
vom anderen Ende in einen Gasbehälter eingeleitet wird und daß die Differenz zwischen dem an einer vorbestimmten
Stelle des Gasbehälters herrschenden Druck und dem Umgebungsdruck festgestellt wird und zur Druckregelung ein
Gas bei einem über dem atmosphärischen Druck liegenden
Druck in einen Bereich eingeleitet wird, der stromabwärts von der vorgegebenen Stelle liegt, und die Einleitung
dieses Gases in Abhängigkeit von der festgestellten Druckdifferenz
gesteuert wird.
ZT/Pi-Kg/R, 24.07.1985
K.Karbassiyoon 1-1-4-1 ,3
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß dem durch den rohrförmigen Glaskörper
strömenden Gas ein gas- oder dampfförmiger Stoff
zugesetzt wird, der unter Wärmeeinwirkung ein oder mehrere DotiermitteL abscheidet, derart, daß die während des Kollabi
e rvorgangs stattfindende Verdampfung von DotiermitteLn
aus der Innenwand des rohrförmigen Glaskörpers im wesentlichen kompensiert wird.
ZT/PI-Kg/R, 24.07.1985
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ALCATEL N.V., AMSTERDAM, NL |
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