DE2203140C3

DE2203140C3 - Lichtleitfaser aus Quarzglas

Info

Publication number: DE2203140C3
Application number: DE2203140A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6500 Mainz Bernsee
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1972-01-24
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1974-06-12
Also published as: IT977597B; DE2203140A1; JPS4887849A; DE2203140B2; SE380001B; NL7300896A; FR2169155B1; US3966300A; FR2169155A1; GB1412884A

Description

Es ist bekannt, daß der Wassergehalt im Quazglas

ao den Brechwert geringfügig erniedrigt. So hat z. B. ein im Handel erhältliches, durchsichtiges, nahezu OH-

Die Erfindung betrifft eine Lichtleitfaser, bei der freies synthetisches Quarzglas bei 656,27 nm einen

iowohl der Kern als auch der Mantel aus Quarzglas Brechwert η = 1,45647, ein anderes, jedoch OH-

bestehen. haltiges Quarzglas bei der gleichen Wellenlänge einen

Optisch isolierte Lichtleitfasern slellt man her, in- as Brechwert von η = 1,45637. Nach der Beziehung

dem man einen hochbrechenden Kern mit einem nie-

drigbrechenden Mantel umgibt. Die verwendeten sin χ = n₀ }> ηκ² — n_m ²

Kern/Mantel-Kombinationen können sein:

VMoct . «·/ν f .««τ ^er8^{ibt sich aus den} obigen «-Daten sin * = 0,017067,

Kunststoff/Kunststoff _{30 das rf h ejnem} theoretischen Öffnungswinkel

Vielkomponentenglas/Vielkomponentenglas, 2 ==1 96°

Vielkomponentenglas/Kunststoff, Zur*Herstellung der neuen Lichtleitfaser fertigt Quarzglas/Kunststoff. , _{man eme} Q_{uarzglaskapillare)} bestehend aus einem Weiterhin kann man eine optische Isolierung er- wasserhaltigen Quarzglas, legt in diese einen wasserreichen, indem man durch Ionenaustausch den 35 ärmeren Quarzglasstab und zieht das ganze zu einem Brechwert des Fasermaterials erniedrigt bzw. der verschmolzenen Quarzglaskapillar/Quarzglasstabsyionenausgetauschten Faser ein Brechwertprofil mit stern aus. Aus diesem Kapillar/Stabsystem kann man Z. B. quadratischem Verlauf gibt. je nach Abmessungen der Systemteile Dickkernfasern Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Lichtleit- oder Dünnkemfasern herstellen. Diese Verfahren faser, die ganz aus Quarzglas besteht. Der Grund dafür 40 sind aus der Glasfaserherstellung bekannt. Zur Herist, daß man Quarzglas mit äußerst geringen optischen stellung von Dünnkemfasern steckt man das Kapillar/ Verlusten herstellen kann (5 bis 10 dB/km bei Stabsystem erneut in eine Kapillare aus wasserhalti-850 nm). Ein Vielkomponentenglas mit vergleich- gern Quarzglas und zieht sie zu einem verschmolzebaren Verlusten kann nach dem heutigen Stand der nen Kapillar/Kapillar/Stabsystem aus. Anschließend Technik nicht hergestellt werden (geringste bisher er- 45 kann dieses System zu einer Faser ausgezogen reichte Verluste mit einem Vielkomponentenglas etwa werden.

50 dB/km bei 850 nm). Die geringen Verluste des Dünnkernfasern stellt man z. B. her, uru Einzel-Quarzglases lassen es zu, durch eine Quarzglaslicht- moden mit einer Lichtleitfaser zu übertragen,
leitfaser Licht über große Entfernungen zu übertra- Mm kann die Quarzglaslichtleitfaser auch hergen. Dem übertragenen Licht können Informationen 50 stellen, indem man mehrere wasserhaltige Quarzglasaufgeprägl sein. In diesem Fall dient die Quarzglas- stäbe zusammenlegt, zwischen die Stäbe einen wasserlichtleitfaser aL Informationsübertragungsmedium. freien Quarzglasstab legt und das ganze zu einem Die Herstellung einer Quarzglaslichtleitfaser war System verschmilzt, welches man danach zu einer bisher deshalb nicht möglich, weil Quarzglas von Faser auszieht. Man kann das System aber auch allen Gläsern den niedrigsten Brechungsindex besitzt. 55 gleich zu einer Faser ausziehen.
Es gibt somit kein niedrigerbrechendes Glas, mit dem Ausführungsbeispiel:
ein Quarzglaskern umgeben werden konnte, damit

die Faser optisch isoliert ist Es besteht die Möglich- Zur Herstellung einer Dünnkernquarzglas-

keit, die Quarzglasfaser mit einem niedrigerbrechen- Lichtleitfaser wurde eine Quarzglaskapillare aus

den Kunststoffmantel (z. B. Teflon) zu umgeben. 60 wasserhaltigem Quarzglas mit den Abmessungen

Diese Fasern haben jedoch Verluste, die in der Grö- φα = 45mm, φ i = 7 mm hergestellt In diese

ßenordnung der Vielkomponentenglasfasern liegen. Kapillare wurde ein wasserfreier Quarzglasstab mit

Sie haben lediglich den Vorteil der UV-Durchlässig- den Abmessungen 0 = 6,5 mm eingelegt,

keit Für Lichtübertragung über große Entfernungen (Zur Vermeidung von Streuzentiren und Einschlüs-

sind kunststoffummantelte Fasern nicht geeignet. 65 sen müssen die zu verschmelzenden Oberflächen ex-

Man hat auch schon versucht, den Brechungsindex trem gut gereinigt werden, z. B. mit reinen fettlösen-

voti Quarzglas durch Dotieren mit TiO₂ u. ä. zu er- den Mitteln, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol,

höhen. Nun kann man zwar durch Dotierung eine Trichloräthylen, Perchloräthylen, Xylol u. ä. und

danach trockengerieben oder mit reinstem Aceton trockengerieben werden»)

Das Kapillar/Stabsystem wurde dann m einem verschmolzenen Kapillar/Stabsystem mit einem Durchmesser von 6,5 mm ausgezogen, Dieses wurde unter den oben angegebenen Reinigungsbedingungen erneut in eine Kapillare aus wasserhaltigem Quarzglas gelegt und zu einem Kapülar/Kapillar/Stabsystem ausgezogen,'das ein Verhältnis von Kern-zuSystemdurchjnesser von etwa 1:50 aufwies, Dieses System wurde dann in einem weiteren Sehritt zu Fasern ausgezogen, die Kerndurchmesser von 2 bis 28 \m haben,

Im vorstehenden Beispiel hatte das Kernglas einen Wassergehalt von etwa 4 ppm und einen Brechwert von 1,45857, das Mantelglas einen Wassergebalt von etwa 1000 ppm und einen Brechwert von 1,45847,

Claims

Brechwerterhöhung erreichen, gleichzeitig verscWech-Paientansprüche: tert sich aber die Durchlässigkeit des Quarzglases,

was natürlich unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil

^K I, Lichtleitfaser, bestehend aus einem höher- der Dotierung ist, daß die UV-Durcblässigkeit abbrechenden Glaskern und einem niedrigerbrechen- 5 nimmt.

den Glasmantel, dadurch gekennzeich- Es wurde nun überraschend gefunden, daß bei net, daß der Glaskera bus einem wasserärmeren Verwendung von wasserärmerem Quarzglas als Kern Quarzglas und der Glasmantel aus einem wasser- und von wasserreicherem Quarzglas als Mantel eine reicheren Quarzglas bestehen. nur aus Quarzglas· bestehende Lichtleitfaser erhalten
2. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο werden kann; die erSndungsgemäße Lichtleitfaser hat kennzeichnet, daß der Brechwertunterschied zwi- den Vorteil, daß der Kern aus einem Material höchschen dem Quarzglaskem und dem Quarzglas- ster Durchlässigkeit besteht

mantel mindestens 0,0001 beträgt . Die neue Lichtleitfaser ist auch leichter zu verar-
3. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch ge- betten als z, B, eine solche aus Quarzglas/Kunststoff, kennzeichnet, daß der Kern aus wasserfreiem 15 Sie hat außerdem den Vorteil, daß sie UV-durch-Quarzglas besteht lässig ist Damit ist das Ziel erreicht, eine Lichtleitfaser mit Verlusten von beispielsweise nur 20 dB/km bei 850 nm herzustellen.