CH631268A5

CH631268A5 - Verfahren zur herstellung einer lichtleitfaser aus einem kontinuierlichen lichtleitfaser-rohling.

Info

Publication number: CH631268A5
Application number: CH532278A
Authority: CH
Inventors: Henley Frank Sterling; John Irven
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-17
Publication date: 1982-07-30
Also published as: CA1106180A; JPS5812212B2; GB1551657A; AU3603278A; JPS53143342A; US4195980A; FR2391170B1; AU520411B2; FR2391170A1; NL7805062A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser durch kontinuierliches Herunterziehen der Lichtleitfaser aus einem kontinuierlichen Lichtleitfaser-Rohling, bestehend aus Einzelelementen aus Glas- oder aus Si-liciumdioxyd-Rohren oder -Stäben.

Beschichtete Lichtleitfasern, z.B. des Siliciumdioxid-Typs, werden üblicherweise aus einem Rohr hergestellt, dessen Innenwand mit einer Schicht aus einem Dotierungsstoff oder aus einem dotierten Glas versehen ist. Dieses Rohr wird durch Erhitzen zum Zusammenfallen gebracht, wodurch ein stabförmi-ger Rohling entsteht. Der Rohling wird dann zu einer Lichtleitfaser heruntergezogen, die ungefähr 3km lang ist. Die Enden des Rohlings werden üblicherweise weggeschnitten und beseitigt. Es ist jedoch auch möglich, das beschichtete Rohr direkt zu einer Faser herunterzuziehen, wobei industriell verwendbare Faserlängen entstehen. Manchmal ist es jedoch vorteilhaft, die Lichtleitfaser durch einen kontinuierlichen Ziehvorgang herzustellen.

Wie dies erfindugsgemäss zustande kommt, ist aus dem Wortlaut des Patentanspruchs 1 ersichtlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig.i bis 3 nacheinanderfolgende Herstellungsschritte eines kontinuierlichen Ziehvorgangs zu Erzeugung einer kontinuierlichen Lichtleitfaser, und

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines kontinuierlichen Rohlings.

Die Fig. 1 bis 3 sind nicht im Massstab gezeichnet. Ein Sili-ciumdioxidrohr 11 weist eine oder mehrere innere Beschichtiin-gen 12 aus dotiertem Siliciumdioxid auf. Diese Beschichtung oder Beschichtungen können aus einer Dampfphasenreaktion vorgenommen werden. Das Rohr wird dann erhitzt und fällt zu einem stabförmigen Gebilde 20 (Fig.2) zusammen, wobei die innere Beschichtung den Kern 21 des zukünftigen Rohlings und das ursprüngliche Rohr seine Beschichtung 22 bildet. Die Endteile des erwähnten stabförmigen Gebildes 20 werden durch Schneiden entlang der Linien A-A bzw. B-B weggeschnitten und beseitigt. Die so entstandenen Schnittflächen des übriggebliebenen mittleren Teils des Gebildes 20 werden senkrecht zur Längsachse dieses Gebildes geschliffen und poliert.

Nun, siehe Fig.3, wird eine Anzahl derart präparierter stab-förmiger Gebilde 20 Ende-an-Ende aneinander gereiht und Hülsen 31 aus Siliçiumdioxid als Gleitsitz über diese Gebilde gezogen. Die Gebilde 20 und die Hülsen 31 werden axial zusammengeschoben, so dass die einzelnen Enden stumpf anein-anderstossen. Das Ganze wird dann erhitzt und die Verbindungsstellen schmelzverbunden, wodurch ein kontinuierlicher stabförmiger Rohling entsteht. Die erwähnten Verbindungsstellen 34 und 35 zwischen den Gebilden 20 bzw. den Hülsen 31 sind in Bezug aufeinander versetzt angeordnet, siehe Fig.3.

Während des Schmelzverbindungsprozesses sichert die Oberflächenspannung der Hülsen 31 die Konzentrizität der Verbindungsstellen 34 zwischen den einzelnen Gebilden 20. Der so aus den erwähnten Gebilden, oder Einzelelementen, entstandene Rohling wird dann zu einer kontinuierlichen Faser heruntergezogen. Durch die Schmelzverbindungen der Verbindungsstellen der einzelnen Gebilde (oder Einzelelemente) in den Hülsen werden Störungen in der Kernregion so weit als möglich vermieden.

Die Lichtübertragung in der fertigen Faser wird auf die Kernregion 20 beschränkt, wobei die äussere Hülse 31 die optischen Eigenschaften der fertigen Faser auf keinerlei Art ungünstig beeinflusst.

In einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens können zugeschnittene und vorbereitete Längen von Gebilden (oder Einzelelementen) 20 in verhältnismässig lange Hülsen 31 eingeführt werden. Das Ganze wird dann in die Faser-Abziehzone gebracht, wo es zur Verschmelzung der Einzelelemente und der Hülsen unmittelbar vor dem Ziehvorgang zu einer Faser kommt. Die Verbindungen der langen Hülsen werden an den zweckmässigen Stellen vorgenommen, wobei es wieder gilt, dass die Verbindungsstellen der Einzelelemente und der Hülsen nicht zusammenfallen dürfen. Da die Hülsen länger sind, verringert sich die Anzahl der Hülsen-Verbindungsstellen.

In Fig. 4 wird eine weitere Ausführungsmethode zur Herstellung von kontinuierlichen Faserrohlingen gezeigt. Die Enden jedes stabförmigen Gebildes oder Einzelelements 20 werden so geschliffen, dass Teile 41 mit reduziertem Durchmesser abgegrenzt durch Schultern 42, entstehen. Die Enden der Einzelelemente 20 werden dann wieder aneinander gereiht und jede Verbindungsstelle 43 mit einem Kragen 44 aus Siliciumdioxid versehen. Hierbei weisen die Kragen 44 denselben Aussen-durchmesser wie die Einzelelemente 20 auf, um die richtige Ausrichtung der beschichteten Kernregion der Einzelelemente während des nachfolgenden Verbindungsvorgangs dieser sicherzustellen.

Die Verbindung der Einzelelemente durch Erhitzung muss so vorgenommen werden, dass es womöglich zu keinen Verzerrungen an den Verbindungsstellen 34 bzw. 43 kommt. Bei einer bestimmten Art des Schmelzverbindungsprozesses werden die stabförmigen Einzelelemente in den Hülsen 31, bzw. verbunden durch die Kragen 44, vertikal angeordnet und in einer lokalisierten heissen Zone rotiert. Die ganze Anordnung wird in vertikaler Abwärtsrichtung während des Erhitzungs- und Schmelz-verbindungs-Vorgangs fortbewegt, wobei gleichzeitig am obern Ende weitere stabförmige Einzelelemente und Hülsen bzw. Kragen hinzugefügt werden. Der Vorgang wird unter konstanten Gewichtsbedingungen weitergeführt. Eine strengere Kon2

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trolle des ganzen Vorgangs ist möglich, wenn dieser in einer Präzisionsdrehbank für Glasverarbeitung stattfindet.

In den bisher erwähnten Ausführungsformen sind sowohl die Verbindungsstellen zwischen den Einzelelementen als auch jene zwischen den Hülsen planparallel dargestellt. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, wie z.B. konische, konkav/ konvexe, halbüberlappende, verkeilte oder eckige Verbindungen denkbar.

In der bisherigen Beschreibung wurden die Einzelelement-Enden geschnitten, geschliffen und poliert ehe es zum Verbindungsvorgang kam. Andere Methoden sind jedoch auch zulässig. So z.B. kann eine absolut saubere und qualitativ gute optische Endoberfläche eines Siliciumdioxid-Stabs, -Rohrs oder -Rohlings in einem einzigen Prozess hergestellt werden, indem man eine Schneidmethode mittels eines C02 -Lasers wählt. Dieser wird in der Nähe von 10,6 |xm betrieben, so dass die entstandene Energie direkt durch das Siliciumdioxid absorbiert wird. Dies führt zu einer Erhitzung bis zum Schmelzpunkt des

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Materials, falls genügend Energie geliefert wird. (Eine derartige Methode wird oft auch zur Erhitzung von Rohlingen zum Faserziehen verwendet.) Bei richtig gewählten Herstellungsbedingungen entsteht eine flache, optisch «feuerpolierte» Oberfläche 5 ohne abgerundete Kanten, welche normalerweise durch das Weichwerden von Glas entstehen. Das erwähnte Verfahren kann auch zur Erhitzung von Rohren, Stäben und Rohlingen verwendet werden, um Schmelzverbindungen zwischen diesen herzustellen.

io Das Herunterziehen des kontinuierlichen Rohlings zu einer Faser kann durch herkömmliche Techniken erfolgen. Vorteilhafterweise kann jedoch die Herstellung des Rohlings und das Ziehen der Faser nacheinander erfolgen, um ein kontinuierliches Herstellungsverfahren einer Faser zu erreichen.

15 Bei den bisherigen Vorgängen wurde eine beschichtete Sili-ciumdioxid-Lichtleitfaser erwogen. Ebenso kann jedoch das er-findungsgemässe Verfahren auch für die Herstellung von Fasern aus'andern Glasmaterialien angewandt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

631268 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser durch kontinuierliches Herunterziehen der Lichtleitfaser aus einem kontinuierlichen Lichtleitfaser-Rohling bestehend aus Einzelelementen aus Glas- oder Siliciumdioxid-Rohren oder -Stäben, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (Fig. 1, Fig. 2) geradlinig Ende-an-Ende hintereinander angeordnet werden, dass über den Verbindungsstellen (34,43) der Einzelelemente Hülsen (31,44) angebracht werden, und dass nachfolgend die Verbindungsstellen schmelzverbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung von stab-förmigen Einzelelementen (20), welche durch das Zusammenfallen von rohrförmigen Einzelelementen (11) entstanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Verbindungsstellen (34) der stabförmigen Einzelelemente aufgezogenen Hülsen (31) einen Gleitsitz über diesen aufweisen, und dass die Verbindungsstellen (35) der Hülsen in Bezug auf die Verbindungsstellen (34) der Einzelelemente versetzt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Einzelelemente (11) vor dem Zusammenfallen an deren Innenwand mit mindestens einer Beschich-tung (12) aus dotiertem Siliciumdioxid versehen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile der Einzelelemente vor dem Schmelzverbindungsvorgang entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Endteile (41) der rohr- oder stabförmigen Einzelelemente (11,20) durch Schleifen reduziert werden, wodurch Schultern (42) entstehen, und dass die Hülsen als zwischen diesen Schultern anzubringende Kragen (44) ausgebildet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Endteile der Elemente durch eine La-ser-Schneidemethode erfolgt.