DE19717607C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer metallbeschichteten Glasfaser - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer metallbeschichteten Glasfaser

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer metallbeschichteten Glasfaser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Im allgemeinen weist eine Glasfaser aus Siliziumoxid, nachfolgend auch Lichtleiter genannt, die für Kommunikationszwecke eingesetzt wird, eine Dicke von etwa 100 µm bis 150 µm auf, und ist daher mit einer Verstärkungs­ beschichtung beschichtet, um einen versehentlichen Bruch zu verhindern. Eine mechanische Spannung, die auf eine kleine Fehlstelle konzentriert ist, führt darüber hinaus zu einem Bruch des Lichtleiters. Theoretisch weist ein Lichtleiter aus Siliziumoxid eine hohe Festigkeit von mehr als 20 GPa auf, jedoch wird der Lichtleiter bei dem Kontakt mit Feuchtigkeit sehr brüchig. Der Lichtleiter ist daher mit einer Verstär­ kungsbeschichtung aus einem geeigneten Material beschichtet, um die Oberfläche des Lichtleiters zu schützen, die Zug- und Biegefestigkeit zu erhöhen, und das Eindringen von Feuchtig­ keit zu verhindern.
Fig. 2 zeigt schematisch eine konventionelle Vorrichtung zur Herstellung eines Lichtleiters, der mit einem Kunstharz be­ schichtet ist, welches durch Ultraviolettbestrahlung ausge­ härtet ist. Die Vorrichtung weist einen Schmelztiegel 52 zum Schmelzen des Lichtleiter-Vorformlings 50 auf, um einen un­ beschichteten Lichtleiter 54 abzuziehen, ein Durchmessermeß­ gerät 56 zur durchgehenden Messung des Durchmessers des unbe­ schichteten Lichtleiters 54, um den Durchmesser konstant zu halten, einen Kühler 58 unterhalb des Durchmessermeßgeräts 56 zum Kühlen des unbeschichteten Lichtleiters 54 von hoher Temperatur auf Zimmertemperatur herunter, eine Beschichtungs­ vorrichtung 60 zum Beschichten des unbeschichteten Lichtlei­ ters mit einem Acryl- oder Silikonharz, welches durch Ultra­ violettlicht ausgehärtet wird, um einen Schutz gegen Umge­ bungseinflüsse zur Verfügung zu stellen, eine Härtungsvorrich­ tung 62, die unterhalb der Beschichtungsvorrichtung 60 zum Härten des beschichteten Lichtleiters 64 angeordnet ist, eine Antriebsrolle 66 zum Abziehen des Lichtleiters von dem Licht­ leiter-Vorformling 50 durch Ausübung einer Zugkraft, und ei­ ne Spule 68 zum Aufwickeln des beschichteten Lichtleiters 64.
Im Betrieb wird der Lichtleiter-Vorformling 50 langsam dem Schmelztiegel 52 unter Steuerung durch einen Vorformling-Posi­ tionssteuermechanismus (nicht gezeigt) zugeführt. Der Schmelz­ tiegel 52 wird bei einigen tausend °C betrieben, typischer­ weise 2100°C bis 2200°C. Der unbeschichtete Lichtleiter 54 wird von dem im Querschnitt verringerten Teil des Lichtleiter- Vorformlings 50 abgezogen. Die Zugkraft wird durch die Antriebsrolle 66 erzeugt.
Das Durchmessermeßgerät 56 führt eine Messung des Durchmessers des unbeschichteten Lichtleiters 54 durch, um ein Meßsignal zu erzeugen, welches an einen Durchmesserregler (nicht gezeigt) übertragen wird, um den Durchmesser auf ein festgelegtes Maß einzuregeln, beispielsweise 125 µm. Der Durchmesserregler regelt nämlich die Zugkraft der Antriebsrolle 66 in Reaktion auf das Meßsignal, um so den Durchmesser des unbeschichteten Lichtleiters 54 auf 125 µm zu halten. Nach schneller Abküh­ lung durch die Kühlvorrichtung 58 wird der unbeschichtete Lichtleiter 54 mit einem Acryl- oder Silikonharz als Schutz­ beschichtung durch die Beschichtungsvorrichtung 60 beschich­ tet. Der beschichtete Lichtleiter 54 wird durch das Aushär­ tungsgerät gehärtet. Schließlich wird der beschichtete Licht­ leiter 64 um die Spule 68 herumgewickelt.
Dieser konventionell hergestellte Lichtleiter, der mit einem Kunstharz beschichtet ist, welches durch Ultraviolettlicht ausgehärtet wird, ist sehr empfindlich auf die Feuchtigkeit, die in der Atmosphäre enthalten ist, so daß die Feuchtigkeit, welche die Kunstharzbeschichtung durchdringt, die Festigkeit des Lichtleiters 64 selbst bei schwachen Stößen so beeinträch­ tigt, daß der Lichtleiter einfach zerstört wird. Darüber hin­ aus kann ein derartiges Harz nicht hohen Temperaturen über 200°C standhalten, so daß es kaum möglich ist, einen derarti­ gen konventionellen Lichtleiter 64 bei Umgebungsbedingungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchte einzusetzen.
Die Veröffentlichung "Technical Staff of CSELT offenbart wesentliche Merkma­ le einer Zugvorrichtung für die Erzeugung einer Glasfaser. Insbesondere lehrt sie, daß eine solche Vorrichtung ein Durchmessermeßsystem und eine Faser­ beschichtungseinrichtung aufweist. Darüber hinaus zeigt sie den funktionalen Zusammenhang zwischen der Größe des Durchmessers der Glasfaser und der Zuggeschwindigkeit bei ihrem Herstellungsprozess.
Aus der DE 25 56 786 A1 ist ein optischer Leiter und ein Verfahren für seine Herstellung bekannt. Gemäß dieser Druckschrift besteht der optische Leiter aus einer Glasfaser, die mit Metall und gelegentlich auch zusätzlich mit einer abschließenden Schutzschicht beschichtet ist. Die Glasfaser besteht aus Silici­ umdioxyd; ihr Schmelzpunkt liegt oberhalb des Schmelzpunktes von dem Me­ tall, das für ihre Beschichtung verwendet wird. Für den Fall, daß Aluminium für die Beschichtung der Glasfaser verwendet wird, beträgt die Dicke der Alumini­ umschicht ca. 10 µm. Die Glasfaser wird in einem "Endlos"-Produktionsprozess hergestellt und dabei mit dem Metall beschichtet.
Aus der WO 88/04284 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Glasfaser, die mit Metall beschichtet ist, bekannt. Zum Beschichten wird die Faser durch ein Bad mit flüssigem Metall geführt und vor der Lagerung gekühlt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur verbesserten Herstellung einer Glasfaser mit Metallbeschichtung anzugeben, die eine beim Stand der Technik zu beobachtende Oxidation verhindert.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beanspruchte Vorrichtung und das in Anspruch 7 beanspruchte Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Glasfaser besteht darin, daß diese selbst bei Umgebungsbedingungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchte nicht beschädigt wird und aufgrund ihrer Metallbeschichtung eine höher Festigkeit auf­ weist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens besteht darin, die Glasfaser durch gleichzeitiges Verhindern der Oxidation und Kühlen durch das Inertgas kostensparender, schneller und hochwertiger herzustellen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer konventionellen Vorrichtung zur Herstellung eines Lichtleiters, der mit einem Harz beschichtet ist;
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines metallisierten Lichtleiters;
Fig. 3A eine Querschnittsansicht eines Lichtleiters, der mit einer Kupferbeschichtung bedeckt ist, gemäß der vor­ liegenden Erfindung;
Fig. 3B eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3A, wobei jedoch eine Zinnbeschichtung vorgesehen ist; und
Fig. 3C eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 3A und 3B, jedoch mit einer Aluminiumbeschichtung.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist eine Vorrichtung zur Herstel­ lung eines Lichtleiters, der mit Metall beschichtet ist, einen Schmelztiegel 12 zum Schmelzen eines Lichtleiter-Vorformlings 10 bei einer hohen Temperatur von 2150°C auf, um einen unbe­ schichteten Lichtleiter 14 abzuziehen, ein Durchmessermeßgerät 16 zur ständigen Messung des Durchmessers des unbeschichteten Lichtleiters, um den Durchmesser zu regeln, und eine Metall­ beschichtungsvorrichtung 18 zur Beschichtung des unbeschich­ teten Lichtleiters 14 mit Kupfer 40, Zinn 42 oder Aluminium 44, in einer Dicke von 5 µm bis 30 µm, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen jeweils einen Querschnitt eines Lichtleiters, der mit Cu, Sn bzw. Al beschichtet ist.
Ein Hilfskühler kann zwischen dem Durchmessermeßgerät 16 und der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 vorgesehen sein, um den unbeschichteten Lichtleiter 14 auf Zimmertemperatur von 25°C zu kühlen, bevor der Lichtleiter in die Metallbeschichtungs­ vorrichtung 18 hineingelangt. Die Metallbeschichtungsvorrich­ tung 18 ist mit einem Thermoelement 20 zur Messung der Tem­ peratur des geschmolzenen Metalls versehen, wobei das Meß­ signal an einen Temperaturregler 22 übertragen wird, der die Innentemperatur der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 so kontrolliert, daß das geschmolzene Metall auf konstanter Tem­ peratur gehalten wird.
Weiterhin ist ein Tisch 24 zur Bewegung der Metallbeschich­ tungsvorrichtung 18 vorgesehen, um den unbeschichteten Licht­ leiter 14 ordnungsgemäß im Zentrum der Metallbeschichtungs­ vorrichtung anzuordnen. Ein Kühler 26 ist unterhalb des Tisches 24 vorgesehen, um den metallisierten Lichtleiter 30 von hoher Temperatur herunterzukühlen. Eine Kühlgaszufuhr­ vorrichtung 28 ist an einer Seite des Bodens des Kühlers 26 angebracht, um ein Inertgas wie beispielsweise He Ar oder N als Kühlmittel dem Kühler 26 zuzuführen. Eine Antriebsrolle 32, im folgenden auch als Capstan-Antrieb bezeichnet, ist dazu vorgese­ hen, den Lichtleiter von dem Lichtleiter-Vorformling 10 durch An­ legen einer Drehkraft abzuziehen. Schließlich ist eine Spule 34 dazu vorgesehen, den metallisierten Lichtleiter 30 aufzuwickeln.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, der mit Kupfer beschichtet ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird der Lichtleiter-Vorformling 10 aus Siliziumoxid oder Silizium­ oxid, welchem ein Dotiermittel hinzugefügt ist, langsam dem Schmelztiegel 12 unter Steuerung durch einen Vorformlings- Positionssteuermechanismus (nicht gezeigt) zugeführt. Der Schmelztiegel 12 wird bei einigen tausend °C betrieben, typi­ scherweise 2100°C bis 2200°C. Der unbeschichtete Lichtlei­ ter 14 wird von dem im Querschnitt verringerten Teil des Lichtleiter-Vorformlings 10 abgezogen. Die Zugkraft wird von dem Capstan-Antrieb 32 erzeugt.
Das Durchmessermeßgerät 16 führt eine Messung des Durchmessers des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch, um ein Meßsignal zu erzeugen, welches an einen Durchmesserregler (nicht gezeigt) übertragen wird, um den Durchmesser auf eine vorbestimmte Abmessung einzuregeln, beispielsweise 125 µm. Der Durchmes­ serregler steuert nämlich die Zugkraft des CapstanAntriebs 32 in Reaktion auf das Meßsignal, um so den Durchmesser des unbeschichteten Lichtleiters 14 auf 125 µm zu halten.
Nach Durchgang durch das Durchmessermeßgerät 16 wird der unbe­ schichtete Lichtleiter 14 mit Kupfer 40 in konstanter Dicke in der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 beschichtet, welche geschmolzenes Kupfer mit einer Reinheit von 99,9% enthält. Die Dicke der Kupferbeschichtung auf dem unbeschichteten Lichtleiter 14 wird durch die Temperatur des geschmolzenen Kupfers 40 und die Zuggeschwindigkeit des Lichtleiters be­ stimmt. Im einzelnen beträgt die Oberflächentemperatur des unbeschichteten Lichtleiters 14, der durch die Metallbeschich­ tungsvorrichtung 18 hindurchgeht, etwa 25°C, und liegt die Temperatur des geschmolzenen Kupfers 40 in der Metallbeschich­ tungsvorrichtung 18 oberhalb von 1085°C. Wenn daher die kal­ te Oberfläche des unbeschichteten Lichtleiters 14 in Berüh­ rung mit dem geschmolzenen Kupfer 40 gelangt, welches eine hohe Temperatur aufweist, haftet das geschmolzene Kupfer 40 in der Nähe des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch Erstarrung an diesem an. Wenn die Kontaktzeit des unbeschichteten Lichtleiters 14 mit dem geschmolzenen Kupfer verlängert wird, wird hierbei die Oberflächentemperatur des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch die Wärmeübertragung von dem geschmol­ zenen Kupfer 40 erhöht, so daß das Volumen des Kupfers 40, welches auf dem Lichtleiter 14 erstarrt, allmählich verrin­ gert wird, wodurch die Dicke der Kupferbeschichtung verrin­ gert wird. Um eine geeignete Dicke der Kupferbeschichtung zu erhalten, liegt daher vorzugsweise die Kontaktzeit des unbe­ schichteten Lichtleiters 14 mit dem geschmolzenen Kupfer 40 im Bereich von 0,001 Sekunden bis 0,1 Sekunden, besonders be­ vorzugt zwischen 0,001 Sekunden und 0,4 Sekunden.
Schließlich wird der mit Kupfer 40 beschichtete Lichtleiter 30 langsam durch den Kühler 26 abgekühlt, und um die Spule 34 unter Steuerung der Abzugskraft des Capstan-Antriebs 32 auf­ gewickelt. Der hergestellte Lichtleiter 30 weist daher einen Kern 36 zur Übertragung von Licht auf, einen Mantel 38 auf dem Kern, dessen Brechzahl niedriger ist als jene des Kerns, und eine Verstärkungs-Kupferbeschichtung 40 mit einer Dicke von 22 µm, die auf der Beschichtung vorgesehen ist, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Die Kupferbe­ schichtung kann auf einem Single-Mode-Lichtleiter ausgebil­ det werden, einem Lichtleiter mit Streulichtausbreitung, ei­ nem Multi-Mode-Lichtleiter, einem Lichtleiter mit zugefügtem Erbium, einem streukompensierten Lichtleiter, oder einem Polarisationslichtleiter.
Die Kupferbeschichtung auf dem Lichtleiter verhindert voll­ ständig das Eindringen von Feuchtigkeit und daher eine Beein­ trächtigung der Festigkeit des Lichtleiters, und da bei die­ sem Lichtleiter nicht nur Licht durch den Kern übertragen werden kann, sondern auch ein elektrisches Signal über die Kupferbeschichtung, ist dieser Lichtleiter besonders kosten­ günstig. Der mit Kupfer beschichtete Lichtleiter kann darüber hinaus bei Umgebungsbedingungen mit einer Temperatur oberhalb von 200°C eingesetzt werden, ohne beschädigt zu werden, und weist eine erhöhte Biegefestigkeit und eine verlängerte Lebensdauer auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, der mit Zinn beschichtet ist, gemäß einer zwei­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird der Lichtleiter-Vorformling 10 aus Siliziumoxid oder Silizium­ oxid, welchem ein Dotiermittel hinzugefügt ist, langsam dem Schmelztiegel 12 unter Steuerung durch einen Vorformlings- Positionssteuermechanismus (nicht gezeigt) zugeführt. Der Schmelztiegel 12 wird bei einigen tausend °C betrieben, typi­ scherweise 2100°C bis 2200°C. Der unbeschichtete Lichtleiter 14 wird von dem im Querschnitt verkleinerten Teil des Licht­ leiter-Vorformlings 10 abgezogen. Die Zugkraft wird durch den Capstan-Antrieb 32 erzeugt.
Das Durchmessermeßgerät 16 führt eine Messung des Durchmessers des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch, um ein Meßsignal zu erzeugen, welches einem Durchmesserregler (nicht gezeigt) zu­ geführt wird, um den Durchmesser auf eine vorbestimmte Abmes­ sung einzuregeln, beispielsweise 125 µm. Der Durchmesserregler steuert oder regelt die Zugkraft des Capstan-Antriebs 32 in Reaktion auf das Meßsignal, um so den Durchmesser des unbe­ schichteten Lichtleiters 14 auf einem Wert von 125 µm zu hal­ ten.
Nach Durchgang durch das Durchmessermeßgerät 16 wird der unbe­ schichtete Lichtleiter 14 mit Zinn 42 in konstanter Dicke in der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 beschichtet, welche ge­ schmolzenes Zinn mit einer Reinheit von 99,9% aufweist. Die Dicke der Zinnbeschichtung auf dem unbeschichteten Lichtlei­ ter 14 wird durch die Temperatur des geschmolzenen Zinns 42 und die Abzugsgeschwindigkeit des Lichtleiters bestimmt. Im einzelnen beträgt die Oberflächentemperatur des unbeschich­ teten Lichtleiters 14, der durch die Metallbeschichtungsvor­ richtung 18 hindurchgeht, etwa 25°C, und liegt die Tempera­ tur des geschmolzenen Zinns 42 in der Metallbeschichtungsvor­ richtung 18 auf einem Wert von etwa 235°C. Wenn die kalte Oberfläche des unbeschichteten Lichtleiters 14 in Kontakt mit dem sich auf hoher Temperatur befindlichen, geschmolzenen Zinn 42 gelangt, haftet das geschmolzene Zinn 42 in der Nähe des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch Erstarren an die­ sem an. Wenn die Kontaktzeit des unbeschichteten Licht­ leiters 14 mit dem geschmolzenen Zinn verlängert wird, wird hierbei die Oberflächentemperatur des unbeschichteten Licht­ leiters 14 durch die Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Zinn 42 erhöht, so daß das Volumen an Zinn 42, welches an dem Lichtleiter 14 erstarrt, allmählich verringert wird, so daß sich auch die Dicke der Zinnbeschichtung verringert. Zur Er­ zielung einer geeigneten Dicke der Zinnbeschichtung liegt da­ her die Zeit, in welcher der unbeschichtete Lichtleiter 14 in Kontakt mit dem geschmolzenen Zinn 42 gelangt, im Bereich von 0,001 Sekunden bis 0,1 Sekunden.
Schließlich wird der mit Zinn 42 beschichtete Lichtleiter 30 langsam durch den Kühler 26 abgekühlt, und um die Spule 34 herumgewickelt, unter Steuerung oder Regelung der Zugkraft des Capstan-Antriebs 32. Daher besteht der hergestellte Licht­ leiter 30 aus einem Kern 36 zur Übertragung von Licht, einem Mantel 38 auf dem Kern mit einer niedrigeren Brechzahl als jene des Kerns, und einer Verstärkungs-Zinn-Beschichtung 42 mit einer Dicke von 22 µm, die auf dem Mantel vorgesehen ist, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Die Zinnbeschichtung kann auf einem Single-Mode-Lichtleiter aus­ gebildet werden, auf einem Streulichtausbreitungs-Lichtlei­ ter, einem Multi-Mode-Lichtleiter, einem Lichtleiter mit zu­ gefügtem Erbium, einem streukompensierten Lichtleiter, oder einem Polarisationslichtleiter.
Die Zinnbeschichtung auf dem Lichtleiter verhindert vollstän­ dig das Eindringen von Feuchtigkeit und daher eine Beeinträch­ tigung der Festigkeit des Lichtleiters. Darüber hinaus kann der mit Zinn beschichtete Lichtleiter in einer Umgebung mit Temperaturen oberhalb von 100°C eingesetzt werden, ohne be­ schädigt zu werden, und weist eine verstärkte Biegefestigkeit und eine verlängerte Lebensdauer auf, wodurch die Verläßlich­ keit verbessert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, der mit Aluminium beschichtet ist, gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegen­ den Erfindung, wird der Lichtleiter-Vorformling 10 aus Sili­ ziumoxid oder Siliziumoxid, welchem ein Dotiermittel zugefügt ist, langsam dem Schmelztiegel 12 unter Steuerung durch einen Vorformlings-Positionssteuermechanismus (nicht gezeigt) zuge­ führt. Der Schmelztiegel 12 wird bei einigen tausend °C be­ trieben, typischerweise 2100°C bis 2200°C. Der unbeschich­ tete Lichtleiter 14 wird von dem im Querschnitt verringerten Teil des Lichtleiter-Vorformlings 10 abgezogen. Die Zugkraft wird von dem Capstan-Antrieb 32 erzeugt.
Das Durchmessermeßgerät 16 führt eine Messung des Durchmessers des unbeschichteten Lichtleiters 14 durch, um ein Meßsignal zu erzeugen, welches einem Durchmesserregler (nicht gezeigt) zugeführt wird, um den Durchmesser auf eine vorbestimmte Ab­ messung zu regeln, beispielsweise 125 µm. Der Durchmesserreg­ ler steuert oder regelt nämlich die Zugkraft des Capstan-An­ triebs 32 in Reaktion auf das Meßsignal, um so den Durchmes­ ser des unbeschichteten Lichtleiters 14 auf einem Wert von 125 µm zu halten.
Nach dem Durchgang durch das Durchmessermeßgerät 16 wird der unbeschichtete Lichtleiter 14 mit Aluminium 44 in konstanter Dicke in der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 beschichtet, welche geschmolzenes Aluminium mit einer Reinheit von 99,9% enthält. Die Dicke der Aluminiumbeschichtung auf dem unbe­ schichteten Lichtleiter 14 wird durch die Temperatur des ge­ schmolzenen Aluminiums 44 und die Abzugsgeschwindigkeit des Lichtleiters bestimmt. Im einzelnen beträgt die Oberflächen­ temperatur des unbeschichteten Lichtleiters 14, der durch die Metallbeschichtungsvorrichtung 18 hindurchgeht, etwa 25°C, und beträgt die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums 44 in der Metallbeschichtungsvorrichtung 18 etwa 660°C. Wenn daher die kalte Oberfläche des unbeschichteten Lichtleiters 14 in Kontakt mit dem auf hoher Temperatur liegenden geschmol­ zenen Aluminium 44 gelangt, erstarrt das geschmolzene Alumi­ nium in der Nähe des unbeschichteten Lichtleiters 14 auf die­ sem. Wenn die Kontaktzeit des unbeschichteten Lichtleiters 14 mit dem geschmolzenen Aluminium verlängert wird, wird hierbei die Oberflächentemperatur des unbeschichteten Licht­ leiters 14 durch die Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Aluminium 44 erhöht, so daß das Volumen an Aluminium 44, wel­ ches auf dem Lichtleiter 14 erstarrt, allmählich verringert wird, so daß auch die Dicke der Aluminiumbeschichtung zurück­ geht. Vorzugsweise wird zur Erzielung einer geeigneten Dicke der Aluminiumbeschichtung die Kontaktzeit des unbeschichte­ ten Lichtleiters 14 mit dem geschmolzenen Aluminium 44 so ge­ wählt, daß sie im Bereich von 0,001 Sekunden bis 0,1 Sekunden liegt.
Schließlich wird der mit Aluminium 44 beschichtete Lichtlei­ ter 30 langsam durch die Kühlvorrichtung 26 abgekühlt, und um die Spule 34 unter Steuerung durch die Zugkraft des Cap­ stan-Antriebs 32 herumgewickelt. Der hergestellte Lichtlei­ ter 30 besteht daher aus einem Kern 36 zur Übertragung von Licht, einem Mantel 38 auf dem Kern mit einer niedrigeren Brechzahl als jener des Kerns, und einer Verstärkungs- Aluminium-Beschichtung 44 mit einer Dicke von 22 µm, die auf dem Mantel vorgesehen ist, um das Eindringen von Feuchtig­ keit zu verhindern. Die Aluminiumbeschichtung kann auf einem Single-Mode-Lichtleiter hergestellt werden, einem Streuaus­ reitungs-Lichtleiter, einem Multi-Mode-Lichtleiter, einem Lichtleiter mit zugefügtem Erbium, einem streukompensierten Lichtleiter, oder einem Polarisationslichtleiter.
Die Aluminiumbeschichtung auf dem Lichtleiter verhindert vollständig das Eindringen von Feuchtigkeit und daher eine Beeinträchtigung der Festigkeit des Lichtleiters. Darüber hinaus kann der mit Aluminium beschichtete Lichtleiter unter Umgebungsbedingungen von mehr als 200°C benutzt werden, ohne beschädigt zu werden, weist eine erhöhte Biegefestig­ keit und eine verlängerte Lebensdauer auf, und daher eine verbesserte Verläßlichkeit.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer mit Metall beschichteten Glasfaser, mit:
einem Schmelztiegel (12) zum Schmelzen eines Glasfaser-Vorformlings zum Abziehen einer unbeschichteten Glasfaser (14) davon;
einer Antriebsrolle (32) zum Abziehen der Glasfaser von dem Glasfaser- Vorformling (10) durch Anlegen einer Zugkraft, wobei der Durchmesser der unbeschichteten Glasfaser durch ein Zusammenwirken der Antriebsrolle (32) mit einem Durchmessermeßgerät (16) zum Messen des Durchmessers der unbeschichteten Glasfaser reguliert wird;
einer Metallbeschichtungsvorrichtung (18), zum Beschichten der Glasfaser (14) mit Metall, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, welche bewegbar ist, um die un­ beschichtete Glasfaser exakt im Zentrum der Metallbeschichtungsvorrichtung ausrichten zu können und eine Temperaturregelung (22) aufweist zum Regeln der Temperatur des geschmolzenen Metalls innerhalb der Metallbeschich­ tungsvorrichtung;
einem Thermoelement zum messen der Temperatur des geschmolzenen Me­ talls;
eine Kühlvorrichtung (26) die der Metallbeschichtungsvorrichtung (18) nach­ geschaltet ist, zum Kühlen der metallisierten Glasfaser (30), bevor sie auf ei­ ne Spule (34) aufgewickelt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kühlgaszufuhrvorrichtung (28) an einer Seite des Bodens der Kühlvor­ richtung (26) angebracht ist, um ein Inertgas als Kühlmittel der Kühlvorrich­ tung zuzuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas He, Ar oder N sein kann.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfskühlvorrichtung zwischen dem Durchmessermeßgerät (16) und der Metallbeschichtungsvorrichtung (18) vorgesehen ist, zum Herunterkühlen der unbeschichteten Glasfaser (14) auf Zimmertemperatur, bevor diese in die Metallbeschichtungsvorrichtung (18) eintritt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallbeschichtung durch die Temperatur des geschmolze­ nen Metalls und die Zuggeschwindigkeit, die der Glasfaser durch die An­ triebsrolle (32) verliehen wird, bestimmt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallschicht von 5 µm bis 50 µm reicht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall zum Beschichten der Glasfaser entweder Kupfer, Zinn oder Aluminium ist.
7. Verfahren zum Herstellen einer mit Metall beschichteten Glasfaser mit den Schritten:
  • a) Abziehen einer unbeschichteten Glasfaser (14) von einem geschmolzenen Glasfaser-Vorformling (10); und
  • b) Durchleiten der unbeschichteten Glasfaser durch eine Metallbeschich­ tungsvorrichtung (18), welche geschmolzenes Metall enthält, um eine Metall­ beschichtung auf der unbeschichteten Glasfaser (14) auszubilden;
  • c) Regulieren des Durchmessers der unbeschichteten Glasfaser (14);
  • d) Ausrichten der Metallbeschichtungsvorrichtung so, daß die Glasfaser exakt durch das Zentrum der Metallbeschichtungsvorrichtung geleitet wird;
  • e) Abkühlen der Glasfaser nachdem sie mit Metall beschichtet wurde durch Zufuhr eines Inertgases als Kühlmittel in eine Kühlvorrichtung (26); und
  • f) Aufwickeln der metallisierten Glasfaser (30) auf eine Spule (34).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallbeschichtung durch die Temperatur des geschmolzenen Metalls und die Zuggeschwindigkeit der Glasfaser bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzeit der unbeschichteten Glasfaser mit dem geschmolzenen Metall in der Metallbeschichtungsvorrichtung in einem Bereich von 0,001 bis 0,1 sec liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall entweder Kupfer, Zinn oder Aluminium ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Kupfers innerhalb der Metallbeschichtungsvorrichtung (18) in einem Bereich von 1083°C bis 1110°C liegt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Zinns innerhalb der Metallbeschichtungsvorrichtung (18) in einem Bereich von 231°C bis 260°C liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums innerhalb der Metallbeschichtungsvorrich­ tung (18) innerhalb eines Bereiches von 660°C bis 690°C liegt.
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