DE2366295C2 - Glasfaser-Lichtleiter - Google Patents

Glasfaser-Lichtleiter

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DE2366295C2 DE2366295A DE2366295A DE2366295C2 DE 2366295 C2 DE2366295 C2 DE 2366295C2 DE 2366295 A DE2366295 A DE 2366295A DE 2366295 A DE2366295 A DE 2366295A DE 2366295 C2 DE2366295 C2 DE 2366295C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Glasfaser-Lichtleiter mit einem Kern und einem Mantel, wobei der Mantel aus zwei Schiebisn besteht und sein Brechungsindex niedriger ist als der maximale Brechungsindex des Kerns und wobei die äußere Mantelschicht eine geringere Transparenz als die innere Mantelschicht hat
Ein derartiger Glasfaser-Lichtleiter ist bekannt aus der DE-OS 16 40 559. Er wird auch als optischer Wellenleiter bezeichnet Der M&iitel des dort beschriebenen Glasfaser-Lichtleiters besteht aus zwei Schichten. Die den Kern umgebende erste Schicht ist transparent. Sie ist von einer weiteren Schicht umgeben, die eine geringere Transparenz aufweist.
Angaben übvr Ausgangsmaterialien zur Herstellung dieses Glasfaser-Lichtleiters we/ .!en nicht gemacht.
In dem älteren Patent 2102 787 ist eine Monomode-Lichtleitfaser mit einem Kern ur i einem Mantel aus einer einzigen Schicht geschützt, bei der entweder der Kern oder der Mantel aus in wasser-, wasserstoff- und metallionenfreier Atmosphäre unter Verwendung von Siliziumhalogenid hergestelltem synthetischem Quarzglas besieht
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Glasfaser-Lichtleiter mit zwei Mantelschichten anzugeben, bei dem die Lichtverluste im Kern und in der inneron Mantelschicht möglichst klein sind.
Diese Aufgabe wird wie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben gelöst.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den bekannten optischen Wellenleiter, dessen Aufbau durch die Erfindung nicht verändert wird;
Fig. 2 ein zur Herstellung des optischen Wellenleiters innenbeschichtstes Glasrohr,
Fig.3 eine Anordnung zum Beschichten der Innenwand eines Glasrohrs, und
Fig. 4 eine Anordnung zum gleichzeitigen Beschichten der Innenwand und Ausziehen des Glasrohres zur Faser.
Der in Fig. I gezeigte optische Wellenleiter ist aus der De-OS 16 40 559 bekannt. Er besteht aus einem Kern I aus Quarzglas, einer inneren Mantelschicht 2 aus Quarzglas, deren Brechungsindex geringer als der des Kerns 1 ist, und einer äußeren Mantelschicht 3 aus Quarzglas, deren Transparenz geringer ist als die der inneren Mantelschicht 2.
In der DE-OS 16 40 559 ist auf Seite 14 ausgeführt, daß die damals vorhandenen Wellenleiter eine noch zu hohe Dämpfung aufwiesen.
Es wird nun beschrieben, wie man eine Lichtleitfaser mit verbesserter Dämpfung erhält Diese Lichtleitfaser mit verbesserter Dämpfung ist zur Übertragung der optischen Strahlung eines Galliumarsenid-Lasers geeignet
Man geht dabei aus von einem Quarzglasrohr 30 mit ungefähr 7 mm Außendurchmesser und 1 mm Wandstärke, Die Innenwandung dieses Rohres ist flammpoliert und darauf im Vakuum getrocknet, um Feuchtigkeitsreste zu beseitigen. Feuchtigkeit be-virkt im Fertigprodukt das Vorkommen von OH-Grjppen, die eine unerwünschte Absorption bei Wellenlängen um 0,9 μτη hervorrufen. Nach dem Trocknen wird das Rohr durch die Mittenöffnung einer Hochfrequenzspule 3i hindurchgeführt und seine Enden in Dichtungen 32
'5 gehalten. Die beiden Schichten 21 und 22 auf der Innenwand des Rohres entstehen durch Niederschlagen eines Quarzglasbelages aus einer Reaktion in der Dampfphase während einer Hochfrequenzerhitzung. Da erst die Schicht 22, die den Kern ergeben soll, einen erhöhten Brechungsindex haben soll, wird zunächst eine Schicht 21 aus einem Quarzglas niedergeschlagen, und darauf eine Schicht 22 aus Quarzglas mit einem Titangehalt von ein paar Prozenten. Die chemischen Reagenzien für diesen Prozeß sind Siliziumtetrachlorid, Titantetrachlorid und Sauerstoff. Beide Chloride sind bei Raumtemperatur flüssig, sie werden aber an den Reaktionsort in Dampfform mittels crockenen Stickstoffgases als Trägergas gebracht. Die beiden flüssigen Reagenzien werden voneinander getrennt gehalten und es werden zwei voneinander unabhängige Gasströme herangeführt Hierdurch kann das Mischungsverhältnis der beiden Dämpfe in der Reaktionszone leicht durch Ändern der Gaszufuhr eingeregelt werden. Im Innern des Rohres 30 werden die beiden Dämpfe vermischt mit
J5 trockenem Sauers'.offgas. Die Reaktion erfolgt bei Raumtemperatur nicht spontan, sie wird aber in der durch Hochfrequenzerregung erzeugten Glühzone beschleunigt
Während des Aufbringens der inneren Mantelschicht 21 auf das Glasrohr 30 wird seicr.tverständlich kein Titantetrachloriddampf zugeführt.
Eine gleichmäßige Beschichtung der Rohrinnenwand entlang des Rohres wird dadurch erreicht, daß entweder das Rohr gleichförmig durch die Spule hindurchbewegt wird oder die Spule am Rohr entlang. Die gleichmäßige Verteilung des Niederschlages wird noch dadurch unterstützt, daß das Rohr während des Beschichtungsprozesses gedreht wird. Zusätzlich kann dabei auch das Rohr bzw. die Spule in der Fortbewegungsrichtung etwas hin und her bewegt werden.
Für die Herstellung einer Einmoden-Lichtleitfaser wählt man die Stärke der Inncnwandbeschichtung nur /μ 03 μπι. Bei den herkömmlichen Arten der Beschichtung mit Oxyden liegt dieser Wert in dem Bereich, in dem noch keine Maßnahmen für den Ausgleich der Ausdehnungskoeffizienten von Kern und Mantel getroffen werden müssen. Bei Schichtdicken im Bereich von 5 ... 10 μηι müssen die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien berücksichtigt werden. Geeignete Zusammenstellungen können aus einer großen Ansah! bekannter Glasarten ausgewählt werden.
Wenn man statt zweier Schichten nach der oben beschriebenen Art mehr als zwei verschiedene Schichten auf die Innenwandung des Glasrohres aufbringt, deren Zusammensetzung so gewählt wird, daß eine nach einem quadratischen Gesetz erfolgende Abstufung des Brechungsindexes erfolgt, erhält man nach dem Ziehen
eine selbstfokussierende Vielmoden-Lichtleitfaser.
Das Ziehen des beschichteten Rohres zu einer Faser derart, daß die Rohröffnung dabei zusammenfällt, ist ein besonderer Herstellungsschritt, Das Rohrende wird dabei in eine heiße Zone eingeführt, in der das Rohr soweit erwärmt wird, daß es weich für das Ausziehen zu einer Faser wird. Durch die Überflächenspannung allein würde dabei das Hohlrohr zu einer massiven Rundform überführt werden, jedoch kann das Zusammenfallen dadurch unterstützt werden, daß das Innere des Rohres auf Unterdruck gehalten wird.
Nach dem Ziehvorgang wird der Kern der Lichtleitfaser aus dem Material der zweiten Schicht 22 gebildet, wogegen der Mantel zwei Schichten aufweist, die aus dem Material der zuerst aufgebrachten Glasschicht 21 bzw. aus dem Material des Glasrohres 20 bestehen. Hierbei kann nun die äußere Mantelschicht größere Verluste, als die innere aufweisen, da in sie keine optische Energie vom Kern her mehr eindringt.
Das Aufbringen des Kernmaterials auf die Innenwand des Rohres kann vereinigt werden mit dem Ausziehen zu einer Faser, wovon in Fig.4 ein Beispiel dargestellt ist. Ein Quarzglasrohr 40, es möge z. B. einen äußeren Durchmesser von 15 ... 25mm und eine Wandstärke von 1 ... 3 mm haben, laufe hängend durch eine Ringbrenner 41, durch den der Rohranfang so erwärmt wird, daß er zu einer Faser 42 zusammenschrumpft. Die
ίο gleichen Reagenzien, die beim Beispiel nach Fig.3 verwendet wurden, werden auch hier verwendet. Diese Reagenzien werden in das Rohr 40 mittels eines Zuführungsrohres 43 als Dampf eingebracht. Die Temperatur, die zum Erweichen des Glases benötigt wird, reicht aus, um auch die chemische Reaktion dieser Reagenzien genügend zu beschleunigen. Hierdurch wird eine Glasschicht 44 auf die Innenwand des Rohres 40 aufgebracht, die später den Kern 45 bildet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch;
    Glasfaser-Lichtleiter mit einem Kern und einem Mantel, wobei der Mantel aus zwei Schichten besteht und sein Brechungsindex niedriger ist als der maximale Brechungsindex des Kerns und wobei die äußere Mantelschicht eine geringere Transparenz als die innere Mantelschicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) und die innere Schicht (2) des Mantels (2,3) im wesentlichen aus Quarzglas bestehen, das zur Vermeidung von durch OH-Gruppen hervorgerufenen Absorptionen durch Dampfphasenreaktion von trockenem SiCU-Dampf mit trockenem Sauerstoff hergestellt ist
DE2366295A 1972-06-08 1973-06-06 Glasfaser-Lichtleiter Expired DE2366295C2 (de)

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