DE3725252A1 - Vorform fuer eine multimode-lichtleitfaser - Google Patents
Vorform fuer eine multimode-lichtleitfaserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorform für eine Multimode-Lichtleitfaser,
die durch einen Innenrohrbeschichtungsprozeß (MCVD-
Verfahren) mittels Dampfphasenreaktion hergestellt wird.
Sie ist insbesondere bei der Herstellung von Lichtleiternachrichtenübertragungssystemen
einsetzbar, bei denen für die
Signalübertragung im Arbeitswellenlängenbereich 0,85 µm und
1,3 µm hohe Anforderungen an die Qualität der Lichtleitfasern
gestellt werden.
Für die Herstellung von Multimode-Lichtleitfasern werden vielfältige
Glaszusammensetzungen des Kernes beschrieben. In der
US-PS 41 48 621 wird ein Verfahren zur Herstellung von optischen
Fasern nach dem MCVD-Verfahren vorgestellt, bei dem in
einem ersten Ausführungsbeispiel als Dotanden in den Gradientenschichten
P₂O₅, Sb₂O₃ ab der 1. Gradientenschicht und GeO₂
ab der 2. Gradientenschicht in schichtweise linear ansteigender
Konzentration eingesetzt werden. In einem 2. Ausführungsbeispiel
der gleichen Schrift wird eine Faser mit ebenfalls steigender
Sb₂O₃- und GeO₂-Konzentration mit konstanter B₂O₃-Konzentration
ohne P₂O₅-Dotierung im Kern vorgestellt.
Durch die US-PS 45 26 599 sind für die Gestaltung des lichtleitenden
Kernes einer optischen Faser 50 Gradientenschichten
vorgesehen. Dabei sind die ersten 5 Gradientenschichten mit
P₂O₅ in schichtweise steigender Konzentration dotiert, die ab
der 5. Gradientenschicht für alle weiteren konstant gehalten
wird, während die GeO₂-Konzentration von der 1. bis zur letzten
Schicht entsprechend dem gewünschten Profil ansteigt.
In der praktischen Durchführung erweisen sich diese Gestaltungen
des lichtleitenden Kernes für die Produktion insofern als
nachteilig, da durch die viskositätserniedrigende Wirkung, insbesondere
der P₂O₅-Dotierung, die Ovalität des Kernes zunimmt
und diese zu Qualitätseinbußen führt. Weiterhin bewirkt die Erhöhung
des Chloranteils in der heißen Zone bei der Zersetzung
von POCl₃ zu P₂O₅ bei vergleichsweise geringer Δ n-Wirkung der
P₂O₅-Dotierung eine Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes
der Reaktion
nach links und somit eine Verschlechterung der GeCl₄-Ausnutzung
im CVD-Prozeß.
Ziel der Erfindung ist es, den Materialeinsatz zur Herstellung
von Multimode-Lichtleitfasern effektiver zu gestalten und qualitativ
hochwertige Vorformen herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für die Signalübertragung
optimalen Aufbau einer Vorform für Multimode-Lichtleitfasern
zu gestalten, um eine rationelle und wirtschaftliche
Herstellung zu sichern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorform für eine
Multimode-Lichtleitfaser für die Arbeitswellenlängen 0,85 µm
und 1,3 µm, bei der ein Mantel, Sperrschichten und ein lichtleitender,
aus einzelnen Gradientenschichten aufgebauter Kern mit
genau definierter Glaszusammensetzung und einem daraus resultierenden
radialen Brechzahlgradienten im Glassystem SiO₂-GeO₂-P₂O₅
vorgesehen ist, dadurch gelöst, daß von den den Kern bildenden
Gradientenschichten mindestens zwei der den Sperrschichten
benachbarten äußeren Gradientenschichten als brechzahlbestimmenden
Dotanden nur P₂O₅ mit schichtweise ansteigender Konzentration
enthalten und ab einer vorgegebenen darauffolgenden
inneren Gradientenschicht die P₂O₅-Konzentration auf ein tieferes,
für alle weiteren Gradientenschichten konstant bleibendes Niveau
absinkt und als wesentlich die Brechzahl bestimmender Dotand noch
GeO₂ mit schichtweise entsprechend dem vorgegebenen Gradientenprofil
ansteigender Konzentration vorhanden ist.
Dabei ist es vorteilhaft, mindestens die ersten 2 Gradientenschichten
und höchstens die ersten 8 Gradientenschichten nur mit
P₂O₅ zu dotieren, wobei die P₂O₅-Konzentration von 0,5-0,7 Mol-%
in der ersten bis höchsten 4,2-5,2 Mol-% in der 8. Gradientenschicht
ansteigt, ab frühestens der 3. Gradientenschicht und spätestens
der 9. Gradientenschicht auf eine konstante Konzentration
im Bereich von 0,5-1,8 Mol-% absinkt und die GeO₂-Konzentration
von 0,8-1,8 Mol-% frühestens in der 3. Gradientenschicht und
spätestens in der 9. Gradientenschicht auf 10,4-12,1 Mol-% in
der letzten, 45. Gradientenschicht ansteigt.
Die Sperrschichten können aus reinem oder Fluor-dotiertem SiO₂
gebildet sein.
Bei Realisierung der Erfindung wird der Materialeinsatz zur
Herstellung von Vorformen für Multimode-Lichtleitfasern wesentlich
effektiver gestaltet und somit die Wirtschaftlichkeit der
Herstellung erhöht. Darüberhinaus ergeben sich durch die nur
geringfügige P₂O₅-Dotierung der Gradientenschicht durch Minimierung
von Ovalitätsfehlern an den hergestellten Vorformen
hohe Produktionsausbeuten und eine hohe Reproduzierbarkeit aller
Parameter. Weiterhin wirken die den Sperrschichten benachbarten
äußeren Gradientenschichten durch ihre ausschließliche P₂O₅-Dotierung
als zusätzliche Barrierschichten gegen ein Eindringen
von transmissionsstörenden OH-Gruppen in den Kern und verbessern
somit die Langzeitstabilität von aus diesen Vorformen hergestellten
Multimode-Lichtleitfasern.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel,
einer Vorform für eine Multimode-Lichtleitfaser erläutert werden.
Eine Vorform für eine Multimode-Lichtleitfaser setzt sich aus
einem äußeren Mantel, mindestens einer Sperrschicht und einem
aus 35 bis 60 Gradientenschichten aufgebauten Kern zusammen.
Dabei ist ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Manteldurchmesser
(KMV) von 1 : 2,5 erwünscht. Die angestrebte numerische
Apertur (NA) an der Vorform beträgt 0,215 und ist durch
mit
n m
= Brechzahl des Mantels
Δ
n
max
= Brechzahldifferenz zwischen Mantel und letzter
Gradientenschicht
bestimmt.
Für den Aufbau der Vorform ist bestimmender Parameter die
Fläche des Mantels F M :
In (2) bedeuten:
m/l= Masse pro Länge des TrägerrohresR= Dichte des synthetischen Kieselglasesf₀= Abdampfung bei der Herstellung der
Vorform in Prozent
D i = Innendurchmesser des Trägerrohres
d s = Dicke der Sperrschichten
Damit ergibt sich aus dem Durchmesserverhältnis die Fläche des
Kernes F k zu
Daraus ergibt sich die Fläche einer einzelnen Gradientenschicht
F GS bei einer Gesamtzahl von Z Gradientenschichten im Kern zu
Zur Erzielung eines bestimmten Brechzahlgradienten wird die
Brechzahldifferenz Δ n i für jede einzelne Gradientenschicht
berechnet.
Es gilt durch Unabhängigkeit der einzelnen Brechzahlanteile der
Dotanden D₁ und D₂ voneinander:
Δ n i = Δ n D 1i + Δ n D 2i (5)
in der i-ten Schicht sowie die Beziehung
in der α den Profilparameter beschreibt.
Somit liegen alle für die Gestaltung des Aufbaus der Vorform
benötigten Voraussetzungen durch die Gleichungen (1) bis (6)
vor. Durch die entsprechende Optimierung von Profilparameter α,
der Glaszusammensetzungen der Gradientenschichten, anlagen- und
verfahrenstechnischen Erfordernissen im Hinblick auf Qualität,
Impulsdispersion und Produktausbeute wurden folgende Parameter
für den Aufbau der Vorform für Multimode-Lichtleitfasern als
besonders günstig ermittelt:
NA0,215 ± 0,02
α1,95
Z45
KMV2,29 - 2,71
Kernovalität 6%
Außenovalität 2%
Außenovalität 2%
Die sichere Einstellung dieser Parameter wird mit folgender
beispielhafter Glaszusammensetzung der Gradientenschichten in
hohem Maße und Reproduzierbarkeit gewährleistet.
Claims (4)
1. Vorform für eine Multimode-Lichtleitfaser für die Arbeitswellenlängen
0,85 µm und 1,3 µm, bei der ein Mantel, Sperrschichten
und ein lichtleitender, aus einzelnen Gradientenschichten
aufgebauter Kern mit genau definierter Glaszusammensetzung
und einem daraus resultierenden radialen Brechzahlgradienten
im Glassystem SiO₂-GeO₂-P₂O₅ vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den den Kern bildenden
Gradientenschichten mindestens zwei der den Sperrschichten
benachbarten äußeren Gradientenschichten als brechzahlbestimmenden
Dotanden nur P₂O₅ mit schichtweise ansteigender
Konzentration enthalten und daß ab einer vorgegebenen darauffolgenden
inneren Gradientenschicht die P₂O₅-Konzentration
auf ein tieferes, für alle weiteren Gradientenschichten
konstant bleibendes Niveau absinkt und als wesentlich die
Brechzahl bestimmender Dotand noch GeO₂ mit schichtweise
entsprechend dem vorgegebenen Gradientenprofil ansteigender
Konzentration vorhanden ist.
2. Vorform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
die ersten 2 Gradientenschichten und höchstens die
ersten 8 Gradientenschichten nur mit P₂O₅ dotiert werden,
die P₂O₅-Konzentration von 0,5-0,7 Mol-% in der ersten
äußeren Gradientenschicht bis auf höchstens 4,2-5,2 Mol-%
in der 8. Gradientenschicht ansteigt, frühestens ab der
3. Gradientenschicht und spätestens ab der 9. Gradientenschicht
auf eine konstante Konzentration von 0,5-1,8 Mol-%
absinkt und die GeO₂-Konzentration von 0,8-1,8 Mol-% frühestens
in der 3. Gradientenschicht und spätestens in der
9. Gradientenschicht auf 10,4-12,1 Mol-% in der letzten,
der 45. Gradientenschicht ansteigt.
3. Vorform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sperrschichten aus undotiertem SiO₂ bestehen.
4. Vorform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sperrschichten aus Fluor-dotiertem SiO₂ bestehen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD29504786 | 1986-10-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3725252A1 true DE3725252A1 (de) | 1988-04-14 |
Family
ID=5582926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873725252 Withdrawn DE3725252A1 (de) | 1986-10-06 | 1987-07-30 | Vorform fuer eine multimode-lichtleitfaser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3725252A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3842805A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
DE3842804A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
DE3938386A1 (de) * | 1989-11-18 | 1991-05-23 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
-
1987
- 1987-07-30 DE DE19873725252 patent/DE3725252A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3842805A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
DE3842804A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
DE3938386A1 (de) * | 1989-11-18 | 1991-05-23 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: WICHERT, FRIEDEL ENGLER, HANS, DIPL.-ING. FENK, DETLEV, DIPL.-ING., DDR 6902 JENA, DD VOITSCH, ANDREAS, DIPL.-ING., DDR 6908 JENA, DD POPPITZ, ELKE, DIPL.-CHEM., DDR 6900 JENA, DD |
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