DE3707969A1

DE3707969A1 - Vefahren zum herstellen einer optischen faser

Info

Publication number: DE3707969A1
Application number: DE19873707969
Authority: DE
Inventors: Adolf Moetter; Norbert Dipl Ing Moeller; Hans-Josef Dipl Phys D Leppert
Original assignee: AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1988-09-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei den heute bekannten Anlagen zum Ziehen von optischen Fasern wird ein Glaskörper an seinem unteren Ende erhitzt, so daß von dieser Stelle aus eine dünne Faser abgezogen werden kann. Die Glasfaser wird senkrecht nach unten gezogen, beschichtet und ausgehärtet, ehe sie mechanisch über Scheiben- oder Bandabzug abgezogen und umgelenkt werden kann. Für hohe Abzugsgeschwindigkeiten muß die Anlage sehr hoch sein, weil die Faser eine bestimmte Abkühlzeit und die Beschichtung eine bestimmte Aushärtezeit benötigt. Anlagen bis zu einer Höhe von 16m sind üblich. Die Bedienung der Anlagen erfolgt auf mehreren Etagen oder mittels Aufzug. Die Faserdurchmesser-Regelung erfolgt über ein Durchmesser-Regelgerät, das die Faser in zwei Ebenen optisch erfaßt und mit den erfaßten Größen den Abzug bei konstantem Vorformschub kontinuierlich nachregelt.

Die bekannten Anlagen sind wegen der gewünschten Abzugs leistung sehr hoch. Damit sind sie aber sehr anfällig auf Gebäudeschwingungen, wodurch die Qualität der Glasfaser negativ beeinflußt wird. Die Anlagen sind sehr teuer und benötigen ein kostspieliges Fundament. Die Bedienung ist sehr umständlich, weil sie auf mehreren Etagen oder mittels Aufzug erfolgen muß. Während des Ziehprozesses läßt sich die Faserzugspannung weder ablesen noch nachregeln. Dieses ist aber beim Ziehen von Monomodefasern sehr wichtig, weil die Sollzugspannung nicht wesentlich über- oder unter schritten werden darf. Die Durchmesserregelung verursacht unerwünschte Faserdurchmesserschwankungen. Beim Anfahren der Anlagen gehen außerdem mehrere 100 m Fasern verloren. Die Beschichtung der Faseroberfläche von oben nach unten schafft Probleme und begrenzt die Abzugsgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ziehvorgang so zu gestalten, daß er platz- und kostensparend durchge führt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst und für die Vorrichtung durch die im Anspruch 4 gekennzeichneten Merk male. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im Gegensatz zu den bekannten Anlagen ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Ziehanlage sehr niedrig. Dadurch ist es leichter die Anlage gegen Schwingungen zu schützen.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß die optische Faser, noch bevor sie beschichtet wird, von unten nach oben umgelenkt wird und von unten durch das Beschichtungsgefäß gezogen wird. Dadurch ist es möglich, eine gleichmäßige Beschichtung vorzunehmen. Außerdem kann gegenüber herkömm lichen Anlagen die Geschwindigkeit der Beschichtung erheb lich gesteigert werden. Die Umlenkung wird dadurch ermög licht, daß die Faser berührungslos aus der "Ziehzwiebel" gezogen wird. Für das berührungslose Ziehen der Licht wellenleiterfaser werden Reibungskräfte zwischen einer Gasströmung und der Faseroberfläche bzw. die Schwerkraft ausgenutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Seitenansicht der Zieh vorrichtung.

Die Figur zeigt eine Vorform 1, welche in eine Drehbank 2 eingespannt ist. Im Ofen 3 wird das Ende der Vorform aufge schmolzen und zu einer Faser 4 ausgezogen, deren Durch messer durch das Meßgerät 5 bestimmt wird. Die Faser wird mechanisch berührungslos von der Gasstrahldüse 6 trans portiert. Nach dem vollständigen Abkühlen wird die Faser umgelenkt, indem sie über einen mechanischen Abzug 11 geführt wird. Der Sensor in der Durchhangmeßeinrichtung 7 verfolgt die Faser und ermöglicht es mittels einer Regelung den Durchhang auf einen konstanten Wert festzulegen. Bei zu großem Durchhang spricht der mechanische Abzug 11 an und transportiert die Faser schneller. Nach der ersten Umlenkung erfolgt die Beschichtung in dem Beschichtungs gerät 9 und die Aushärtung in der Trockenvorrichtung 10. Die Faser wird schließlich über eine zweite Durchhang steuerung 12 mittels Wickler 13 auf die Spule 14 aufge wickelt.

Die Faserdickenregelung wird während des ganzen Prozesses nur geringen Schwankungen als Folge einer Regelung mit kleinerer Zeitkonstanten unterliegen, welche dadurch bewirkt wird, daß die Gasstrahldüse 6 je nach Faserdurch messer ihre Strömungsgeschwindigkeit sehr schnell ändert. Dabei wird die Durchflußgeschwindigkeit mit dem freien Düsenquerschnitt so verändert, daß bei zunehmendem Faser durchmesser der Faserabzug schneller und bei abnehmendem Faserdurchmesser langsamer vor sich geht. Damit ist schon eine Faserdurchmesser-Regelung gegeben, die wenig über schwingt und keine größeren Durchmesserschwankungen zuläßt. Das Durchmesser-Meß- und -Regelgerät mit einem ent sprechenden Sensor 5 kann zusätzlich zu Regelzwecken heran gezogen werden, falls die Regeleigenschaft der Düse nicht ausreicht, um einen genügend genauen Durchmesser der Faser zu gewährleisten.

Die Ofentemperatur wird so eingestellt, daß die Viskosität der Glasschmelze in der Ziehzwiebel ein Ziehen auch durch die geringen Kräfte der berührungslosen Abzugseinrichtung mittels der Gasdüse erlaubt.

Eine andere bevorzugte Möglichkeit den Faserzug einzu stellen, beruht darauf, daß die Glasfaser unter dem Einfluß ihrer eigenen Schwerkraft aus der Ziehzwiebel gezogen wird. Dazu wird das aus dem Durchmessermeßgerät 3 resultierende Regelsignal auf einen Motor gegeben, der das Durchhang- Meßgerät 7 entsprechend nach oben oder unten verschiebt, so daß die Zugkraft zu- oder abnimmt, so daß die Durchmesser schwankungen ausgeregelt werden.

Zur Stabilisierung und Zentrierung der Faser dienen die Gasringdüsen 15 und 8. Das Beschichten der Faser von unten nach oben, wie es bei Lackdrahtmaschinen üblich ist, erlaubt es, problemlos mit höheren Geschwindigkeiten zu beschichten. Bei mehrern Faserumlenkungen zwischen der Aus härteeinheit 10 und dem Abzug 11 kann eine Doppel- oder Mehrfachbeschichtung erfolgen.

Die Faser wird durch den Gasstrom aus den Düsen 6, 15 und 8 gekühlt. Dies ist für die nachfolgende Beschichtung von Vorteil.

Die Gasstrahldüse 6 wird mit einer bestimmten Durchfluß menge Edelgas oder Stickstoff unter einem bestimmten Druck so betrieben, daß die durch sie geführte Faser bei einer bestimmten Ofentemperatur mit einer bestimmten Zugspannung und einer bestimmten Abzugsgeschwindigkeit, die in einem genauen Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit steht, aus der Ziehzwiebel der Vorform 1 gezogen wird. Wählt man zum Beispiel zum Ziehen einer 125 µm - Faser einen Düsen durchmesser von 0,378 mm, dann beträgt der freie Düsen querschnitt einschließlich der Faser 0,1 mm². Bei einer Durchflußrate von 1 ml pro Minute beträgt die Durchfluß geschwindkeit 10 m pro Minute. Der Gasdruck und die Ofentemperatur werden beispielsweise manuell eingestellt.

Bei einer festen Zugspannung sind Abzugsgeschwindigkeit und Gasdurchflußgeschwindigkeit annähernd proportional.

Die durch dieses Verfahren bedingte niedrige Bauhöhe der Maschinenanlage erlaubt auch eine vollständige Abkapselung der Anlage unter Reinstraumbedingungen. Die Gasdüsen haben dann noch die zweite Funktion, den Innenraum unter einem leichten Überdruck zu halten. Ferner ist die Anlage ein facher zu bedienen als herkömmliche Anlagen, benötigt kein kostspieliges Fundament und ist wesentlich erschütterungs freier, so daß die Fasern geringere Durchmesserschwankungen aufweisen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser durch Ausziehen aus einer Vorform (1) und anschließendes Beschichten, bei dem das Ausziehen der Faser von oben nach unten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die gezogene Faser (4) nach dem Ausziehen derart umgelenkt wird, daß das Beschichten von unten nach oben erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser (4) nach dem Beschichten derart umgelenkt wird, daß der Weitertransport der Faser von oben nach unten erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Faser (4) durch eine Düse (6) geführt wird, daß ein Gasstrahl durch die Düse geleitet wird und daß die Faser durch die Einwirkung des Gasstromes ausgezogen und transportiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser (4) durch Einwirkung des Gasstromes in den Düsen (6) und/oder (15) gekühlt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Transportieren der Faser (4) mehrere Transport vorrichtungen vorgesehen sind, daß eine erste Transportvorrichtung zwischen der Ausziehvorrichtung und einer ersten Umlenkvorrichtung (7) angeordnet ist, und daß die Beschichtungsvorrichtung und eine zweite Transportvorrichtung (11) nach der Beschichtungs vorrichtung angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportvorrichtung eine von einem Gas durchströmte Düse (6) vorgesehen ist und daß die Länge und der Durchmesser der Düse sowie der Gasdruck derart gewählt sind, daß eine bestimmte Transportgeschwindig keit der Faser erzielt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport der Faser durch die Schwerkraft erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Transport vorrichtung (6) eine berührungslose Umlenkvorrichtung (7) mittels Durchhangregelung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Faser durchmessers durch Heben bzw. Senken der Umlenk vorrichtung (7) bewirkt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Beschichtungsvorrichtung (9) eine Aushärtevorrichtung (10) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung und Zentrierung der Faser Gasringdüsen (8, 15) beiderseits der berührungslosen Umlenkvorrichtung (7) vorgesehen sind.