DD300287A7 - Vorrichtung zur herstellung von lichtleitervorformen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitervorformen nach dem MCVD-Verfahren. Ziel der Erfindung ist die Erreichung eines gleichmaeszigeren Brechzahlprofilverlaufes bei hoeheren Abscheideraten und groszen Beschichtungslaengen. Die Aufgabe besteht darin, eine Stabilisierung der Stroemungsverhaeltnisse der Reaktionsgase im Traegerrohr zu erreichen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz sich an das zu beschichtende Traegerrohr ein Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung und daran ein Glasrohrabschnitt mit Querschnittsverjuengung anschlieszt und mindestens in diesem letzten Glasrohrabschnitt ein Glasstab, der auch in den Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung hineinragen kann, angeordnet ist, dasz dabei der Durchmesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittsverjuengung mindestens doppelt so grosz ist als der Durchmesser des zu beschichtenden Traegerrohres und dasz das Verhaeltnis der Durchmesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittserweiterung zu dem des Glasrohrabschnittes mit Querschnittsverjuengung mindestens 1,1 betraegt. Die Laenge des Glasrohrabschnittes mit Querschnittserweiterung soll dabei etwa den 10fachen Wert des durchschnittlichen Durchmessers des zu beschichtenden Traegerrohres betragen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet dor Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleilervorformen r.r.ch dem MCVD-Verfahren, wobei Reaktionsmittel auf der Innenseite eines Trägerrohres niedergeschlagen und aufgeschmolzen und nichtniedergeschlagene Reaktionsmittel abtransportiert weruen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Herstellung von Lichtleitervorformen erfolgt üblicherweise nach dem modifizierten Dampfreaktionsniederschlagsverfahren, dem sogenannten MCVD-Vei fahren (Modified Chemical Vapor Deposition).

Beim MCVD-Verfahren durchströmt ein in der Regel horizontal und beidseitig eingespanntes, rotierendes Trägerrohr aus Kieselglas, ein mit Halogeniden wie SiCI₄, GeCU, POCI₃ und/oder BBr₃ geladenes Trägergas ζ. B. Sauerstoff, wobei in Strömungsrichtung ein Knallg sbrenner bewegt wird, der das Trägerrohr in einem relativ schmalen Beteich auf 200O-2200°C erhitzt.

In dieser heißen Zone werden die Reaktionsmittel zu Oxiden umgesetzt, an der vor der heißen Zone gelegenen kühleren Trägerrohrinnenseite abgeschieden und durch die nachrückende Brennerflamme zu einer Schicht relativ definierter chemischer Zusammensetzung aufgeschmolzen.

Je nach dem späteren Verwendungszweck werden eine bestimmte Anzahl von Schichten gleicher oder veränderter chemischer Zusammensetzung auf der Trägerrohrinnenseite aufgebracht.

Anschließend wird das beschichtete Trägerrohr so weit erhitzt, daß es zu einem Glasstab, der sogenannten Lichtleitervorform zusammensinkt.

Während de; Beschichtungsvorganges setzen sich allerdings nicht alle erzeugten Oxide an der Trägerrohrinnenseite ab, sondern ein Teil dieser Oxide wird durch den Gasstrom weitertransportiert.

Diese Oxide vermischen sich noch mit den reinen Halogeniden, die während des Brennerdurchlaufes nicht umgesetzt werden und denen, die während des Rücklaufes des dann abgeschalteten Brenners unzersetzt durch das Trägerrohr strömen.

Am Ende des Trägerrohres sammeln sich so mit zunehmender Beschichtungsdauer, besonders bei Zutritt von Luftfeuchtigkeit, verstärkt z. B. siliziumdioxidhaltige Flocken, der sogenannte Glasruß.

Dieser Glasruß stört bzw. verhindert selbst bei zusätzlicher Absaugung des Rußes in einen Sammelbehälter das gleichmaßige Durchströmen der Reaktionsmittel durch das zu beschichtende Trägerrohr und bewirkt einen ungleichmäßigen Schichtaufbau im Trägerrohr. Das wiederum führt zu erheblichen Qualitätsmängeln, insbesondere zu verschieden starken Brechzahleinbrüchen zwischen den Schichten und ungleichmäßigen Brechzahlprofilverlauf, in deren Folge es in dem aus der Vorform hergestellten Lichtleiter zu größeren Laufzeitstreuungen und damit geringeren Übertragungsbreiten kommt. Dies kann bis zur Unbrauchbarkeit des Lichtleiters führen.

Zur Vermeidung dieser Mängel ist es üblich, das Trägerrohr am Ende mit einem erweiterten Glasrohr zu verbinden und/oder einen Glasstab, der den Glasruß komprimiert, in diesem Glasrohr rollen zu lassen, wodurch bei kürzeren Beschichtungsiängen und geringen Abscheideraten ein Zusetzen des Rohrendes vermieden werden kann (Dissertation von K. Behm vom 11.12.1978; TU Braunschweig; S. 18). Dennoch ändern sich auch hier während des Beschichtungsvorganges die Strömungsverhältnisse im Trägerrohr, so daß ein gleichmäßiger Schichtaufbau nicht gewährleistet werden kann. Wird zusätzlich, wie oben beschrieben, ein Glasstab eingesetzt, können Rußpartikel stromaufwärts diffundieren und Anomalien in den bereits niedergeschlagenen Schichten hervorrufen.

Nach der DE-OS 3235465 besteht 6ine andere Möglichkeit zur Verbesserung des Rußtiansportes darin, daß sich in einem erweiterten Glasrohr ein inneres Glasrohr befindet, welches koaxial zum äußeren schmelzverbunden ist und wo in der Nähe der Verbindungsstelle eine Viei.iahl von Öffnungen angeordnet sind, durch die eine einstellbare Strömung eines reaktionsmittelfreien Gases zwischen dem inneren und dem äußeren Glasrohr ermöglicht werden kann, wobei sich vorzugsweise im Inneren dos Rohres ein Glasstab befindet. Auch bei Anwendung der zuletzt beschriebenen technischen Lösung ist vor allem bei größeren Beschichtungsiängen und höheren Abscheideraten kein s'römungsstabiler Beschichtungsvorgang gewährleistet, und es kommt zu Schichtstörungen mit den beschriebenen Qualitätsmängeln, wobei der erhöhte fertigungs- und regelungstechnische Aufwand einen wniteien Nachteil darstellt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Lichtleitervorformen mittels des MCVD-Verfahrens bei beliebig großen Beschichtungsliingen und höheren Abscheideraten mit einem gleichmäßigen Brechzahlprofilverlauf bei geringstem fertigungs- und regelungstechnischen Aufwand herzustellen.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisierung der Strömungsvurhältnisse der Reaktionsgse im Trägerrohr zu erreichen und damit insbesondere zu Vorformen mit höheren Massen und gleichmäßigerem Schichtaufbau zu gelangen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an das dem zu beschichtende Trägerrohr angeschlossene Glasrohr mit Querschnittserweiterung erfindungsgemäß ein weiterer Glasrohrabschnitt mit Querschnittsverjüngung sich anschließt und daß der üblich verwendete Glasstab zumindest in diesem letzten Glasrohranschnitt angeordnet ist und in den Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung hineinragen kann. Dabei muß aber der Durchmesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittsverjüngung mindestens doppelt so groß sein als der Durchmesser des zu beschichtenden Trägerrohres, um im Rohrabschnitt mit Querschnittsverjüngung ein Gleichgewicht zwischen den abwärts strömenHen Reaktionsmitteln im freien Öffnungsquerschnitt und dem sich aus zugeführten und ausgetragenen Glasruß ergebenden Schüttvolumen pro Zeiteinheit zu gewährleisten.

Der Durch,nesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittserweiterung muß mindestens um 10% größer als der Glasrohrabschnitt mit Quorschniitsverjüngung sein. Die Beschränkung des Verhältnisses nach oben ist von technologischen Parametern, wie eingesetzter Brennertyp und eingestelltes Flammenbild und der sich aus den jeweiligen Volumenstrom ergebenden möglichon unteren Strömungsgeschwindigkeit, abhängig. Es hat sich als Vorteil erwiesen, wenn die Länge des Glasiohrabschnittes mit Querschnittserweiterung etwa den 10fachen Wert des durchschnittlichen Durchmessers des beschichteten Trägerrohres beträgt, wobei eine Verlängerung möglich ist, aber unökonomisch wird, wenn sie zu Lasten der effektiven Liescni^htungslänge geht.

Entgegen der Annahme einer Verschlechterung der strömungstechnischen Verhaltnisse im zu beschichtenden Trägerrohr durch Erweiterung und anschließende Verjüngung der Glasrohrabschnitte, die erwartungsgemäß durch Turbulenz- und Ablagerungspr O7.esso des mit Rußpartikoln behafteten Abgasstrorr in diesen Glasrohrabschnitten gekennzeichnet sind, tritt der überraschende Effekt ein, daß die Strömungsverhältnisse im zu beschichtenden Trägerrohr stabil und konstant über den gesamten Beschichiungsprozeß gehaiier: werden können und ein gleichmäßiger Aufbau der einzelnen Schichten erreicht wird.

Ausführungsbeispiele

Der erfindungsgerechte Aufbau der Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei 1 das zu beschichtende Trägerrohr, 2 der Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung, 3 der Glasrohrabschnitt mit Querschnittsverjüngung, diese aus Kieselglas bestehenden Abschnitte schmelzverbunden sind und 4 ein Kieselglasstab, der vorzugsweise mit einer Spitze in Gegenstromrichtung ausgeführt ist, darstellen.

Die Ecschichtungslänge auf dem Trägerrohr 1 beträgt etwa 500-1000mm; der Durchmesser etwa 15-20mm. Die Rohrerweiterung ist ca. 200mm lang, der Durchmesser dieses Rohrabschnittes beträgt etwa 40mm. Der verjüngte Rohrabschnitt 3 ist 150 mm lang oder langer, der Durchmesser beträgt etwa 30mm. Der Glasstab 4 hat die Länge des verjüngten Rohres. Die Beschichtung wird so durchgeführt, daß der Brenner nur an die Rohrerweiterung 2 herangeführt wird. Die so hergestellten Lichtleitervorformen besitzen einen ausgezeichnet gleichmäßigen Schichtaufbau und eine erhöhte Homogenität der einzelnen Schichten.

Die Rohrabmessungen sind die gleichen wie im o. a. Beispiel. Der Glasstab ragt in die Rohrerweiterung hinein. Die Beschichtung wird so durchgeführt, daß der Brenner bis zur Spitze des Glasstabes gelangt. Bei Anwendung der im Ausführi/ngsbeispiel 2 beschriebenen Vorrichtung können hohe Abscheideraten, bei gleichzeitig homogenen Schichtaufbau erreicht werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitervorformen nach dem MCVD-Verfahren, bei dem sich an das zu beschichtende Trägerrohr (1) ein Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung (2) anschließt und in dem letzten ein Glasstab (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Glasrohrabschnitt mit Querschnittserweiterung (2) ein weiterer Glasrohrabschnitt'mit Querschnittsverjüngung (3) anschließt, wobei der Durchmesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittsverjüngung (3) mindestens doppelt so groß ist als der Durchmesser des zu beschichtenden Trägerrohres (1) und wobei das Verhältnis der Durchmesser des Glasrohrabschnittes mit Querschnittserweiterung (2) zu dem des Glasrohrabschnittes mit Querschnittsverjüngung (3) mindestens 1,1 beträgt.

2. Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitervorformen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Lange des Glasrohrabschnittes mit Querschnittserweiterung (2) etwa den lOfachen Wert des durchschnittlichen Durchmessers des zu beschichtenden Trägerrohres (1) beträgt.