DE2623989C3 - Monomode-Lichtleiter - Google Patents
Monomode-LichtleiterInfo
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen dielektrischen Monomode-Lichtleiter mit geringer Dämpfung.
Unter einem Monomode-Lichtleiter versteht man einen Lichtleiter, in dem vorzugsweise nur eine einzige
Wellenform oder »Mode« des elektrischen Feldes ausbreitungsfähia ist
Ein Lichtleiter mit deranigen F:genschaften besteht
üblicherweise aus einem Kernbereich und einen diesen Kernbereich konzentrisch umgeber-fen Mantelbereich.
Zwischen Kern- und Mantelbereich besteht ein Brechzahlunterschied, und zwar derart daß der
Mantelbereich eine geringere Brechzahl hat als der Kernbereich. Der Durchmesser des Kernbereichs eines
solchen Monomode· Lichtleiters liegt etwa in der Größenordnung der zu übertragenden Lichtwellenlänge.
Als Grundmaterial für die Herstellung sowohl des Kern- als auch des Mantelbereichs eines solchen Licht
leiters wird wegen seiner hervorragenden optischen Eigenschaften bevorzugt Quarzglas verwendet. Der für
die Lichtführungseigenschaften notwendige Brechzahl-Unterschied zwischen Kern- und Mantelbereich wird
durch Hinzufügen geeigneter Dotierungsmittelsubstanzen eingestellt.
Es ist bereits ein Lichtleiter bekannt dessen Kernbereich aus reinstem Quarzglas besteht. Da reines
Quarzglas bekanntermaßen eine sehr niedrige Brechzahl hat, bereitet es Schwierigkeiten, einen Mantelbereich
mit noch niedrigerer Brechzahl herzustellen. Die Auswahl an dafür geeigneten Dotierungsmittelsubstnnien
ist gering. Meist werden für diesen Zweck Verbindungen der Elemente Bor oder Fluor verwendet. Die
Herstellung eines solchen Lichtleiters ist relativ schwierig, weil für die Verarbeitung von reinem Quarzglas
bekanntermaßen sehr hohe Temperaturen in der Grö-Benordnung von 2000° C erforderlich sind.
Weiterhin ist ein Lichtleiter bekannt, bei dem entweder nur der Kernbereich oder der Kernbereich und in
geringerem Maße der Mantelbereich eine gleichartige Dotierungssubstanz oder mehrere Dotierungssubstanzen
enthalten. Durch die Dotierungsmittelanteile soll einerseits die für die Lichtführung erforderliche Brechzahldifferenz
zwischen Kern- und Mantelbereich eingestellt werden; andererseits ergibt sich zusätzlich der
Vorteil, daß solches Dotierungsmittel enthaltendes Quarzglas bei niedrigeren Temperaturen verarbeitbar
ist als völlig reines Quarzglas. Als Dotierungsmittel werden dabei Substanzen verwendet die zwar die Brechzahl
des Quarzglases verändern, jedoch die Lichtübertragungseigenschaften
des Quarzglases möglichst wenig in nachteiliger Weise beeinflussen. Insbesondere soll
das Dotierungsmittel nicht zu einem Anstieg rV Absorption
führen. Wie aus den Druckschriften Proc. IEEE,
VOL62, pp. 1280-1281, Sept 1974, und Electron. Lett,
voL 10, pp. 289-290, July 25,1974, bekannt ist werden deshalb als Dotierungsmittel Sauerstoffverbindungen
der Elemente Phosphor oder Germanium gewählt Diese Verbindungen sind bei hohen Temperaturen
relativ leichtflüchtig, so daß sie bei der Herstellung der Lichtleiter, auf die weiter unten noch näher eingegangen
wird, relativ leicht verdampfen können. Dadurch verändert sich in unerwünschter Weise der über dem
Durchmesser des Lichtleiters aufgetragene Brechzahlverlauf.
Aus der DE-OS 25 24 335 ist ein Lichtleiter bekannt dessen Kernbereich ein erstes Dotierungsmittel enthält
welches die Brechzahl erhöht und dessen Mantelbereich das erste Dotierungsmittel in geringer Konzentration
enthält und ggf. ein die Brechzahl erniedrigendes zweites Dotierungsmittel aufweist
vermeidbare Diffusion des im Kernbereich enthaltenen leichtflüchtigen Dotierungsmittels in den Mantelbereich
bemerkbar. Dadurch wird nämlich das für die
abgeflacht In vielen Fällen kann so nur eine
erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtleiter anzugeben, der nicht mit den vorstehend
geschilderten Nachteilen behaftet ist und der infolge seiner Monomode-üchtleitungseigensdiaften zu einer
sehr breitbandigen Übertragung optischer Signale geeignet ist
Ausgehend von einem dielektrischen Monomode-Lichtleiter mit aus Quarzglas und Dotierungsmittelanteilen
bestehenden Kern- und Mantelbereichen, wobei Kern- und Mantelbereich ein erstes, die Brechzahl
erhöhendes Dotierungsmittel wie z. B. Phosphor- oder Germaniumoxid enthalten, wird die Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst daß das erste, die Brechzahl erhöhende Dotierungsmittel im Kern- und
Mantelbereich in gleicher Konzentration vorliegt und daß ausschließlich der Mantelbereich des Lichtleiters
zusätzlich als ein die Brechzahl erniedrigendes weiteres
Dotierungsmittel Boroxid enthält
Die Herstellung des erfindungsgemä3en Lichtleiters wird nachfolgend erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Dabei zeigt
Die Herstellung des erfindungsgemä3en Lichtleiters wird nachfolgend erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt eines innenbeschichteten Trägerrohrs,
Fig.2 den Querschnitt einer daraus hergestellten Kern-Mantelfaser,
Fig.3 eine Kurve, die das Dämpfungsverhalten als
Funktion der Wellenlänge darstellt.
erfolgt in einem an sich bekannten Verfahren in der
hergestellt wird, die aus einem Trägerrohr besteht, auf dessen Innenwandung Schichten aufgebracht sind. In
einem weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens wird diese Vorforra sodann erhitzt und zu einer Kern-Mantelfaser
ausgezogen.
Ein Querschnitt durch eine derartige Vorform ist in Fig. 1 dargestellt Mit 10 ist dabei das eigentliche
Trägerrohr bezeichnet, auf dessen Innenwandung übereinanderliegende Schichten 11 und 12 aufgebracht
sind. Durch Erhitzen dieser Vorform und Ausziehen in einer Faserziehmaschine entsteht eine Kern-Mantelfaser,
die in F ig. 2 im Querschnitt dargestellt ist Beim ι ο Ausziehvorgang fällt die zuletzt auf der Innenwandung
des Trägerrohrs (Fig. 1) aufgebrachte Schicht 12 zusammen, so daß der mit 12* bezeichnete Kembereich
des Lichtleiters gebildet wird. Aus der Schicht 11 entsteht der den Kernbereich 12' konzentrisch umge- is
bende Mantelbereich 11'. Die beim fertiggestellten Lichtleiter ebenfalls noch vorhandenen Bestandteile 10'
des ursprünglichen Trägerrohrs 10, die Kern- und Mantelbereich des Lichtleiters ebenfalls konzentrisch
umfassen, verleihen dem fertigen Lichtleiter im wesentlichen eine ausreichende mechanische Stabilität
Für die eigentliche Lichtleitung sind dagegen Kernbereich 12" und Mantelbereich 11' des Lichtleiters
maßgebend. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde folgendermaßen hergestellt Auf die Innenwandung
eines als Trägerrohr verwendeten Quarzglasrohrs mit 11 mm Außendurchmesser und 1,5 mm Wandstärke
wurden nach dem CVD-Verfahren (chemical vapor deposition) Schichten abgeschieden. Dazu wurden über
ein Trägergas Reaktionsgase in das Rohrinnere gelei- jo
tet während ein das Trägerrohr lediglich stückweise koaxial umfassender Graphitofen entlang der Längsachse
des Trägerrohrs hin- und hergeführt wurde und dabei das Rohrinnere auf die für die Reaktion
erforderliche Temperatur eritzte. Als Trägergas wurde Sauerstoff verwendet, der mit den Reaktionsgasen
Siliciumtetrachlorid (SiCU), Bortribromid (BBr3) und
Phosphoroxychlorid (POCl3) gesättigt wurde, indem er
durch mit diesen Substanzen gefüllte Waschflaschen geleitet wurde. Die Waschflaschen waren bei etwa 16° C
thermostatisiert Die zunächt auf die Innenwandung des
Trägerrohrs 10 aufgebrachte Schicht 11 (F i g. 1), die im fertiggestellten Lichtleiter die Mantelsciiicht 11'
(F i g. 2) bildet, wurde durch sukzessives Aufbringen von zehn übereinanderliegenden Schichten hergestellt Diese
Schichten bestanden aus Quarzglas dem Dotierungsmittelanteile beigefügt waren. Die Konzentration der
jeweiligen Dotierungsmittel wurde über die Durchflußmengen des durch die jeweiligen Waschflaschen
hindurchtretenden Trägergases eingestellt Durch die so
SiCU enthaltende Waschflasche wurde Sauerstoffgas in einer Menge von etwa 7,5 l/h hindurchgeleitet Durch
die die erste Dotierungssubstanz BBr3 enthaltende Waschflasrhe wurde Trägergas in einer Menge vor.
etwa 9,0 l/h hindurchgeleitet, während durch die die
zweite Dotierungssubstanz POCl3 enthaltende Waschflasche
Trägergas mit einer Durchflußrate von etwa 1,8 l/h hindurchströmte. Nach insgesamt zehn Beschichtungsgängen
war die Schicht 11 (Fig. 1) fertiggestellt Die Verbindung zu der BBn enthaltenden Waschflasche
wurde unterbrochen; die Durchflußrate des Trägergases durch die beiden anderen Waschflaschen wurde auf
folgende Werte eingestellt: SiCU etwa 5,0 l/h; PoCl3
etwa 1,2 l/h, so daß das bei der Beschichtung des
Mantels vorliegende Verhältnis Trägergas SiCU/Trägergas POCL3 konstant blieb. Auf die zuvor aus zehn
Teilschichten bestehende Schicht U wurde sodann in einem einzigen Durchgang eine einzige dünne Schicht
12 aus Kernmaterial aufgetragen, die lediglich eine Phosphorverbindung als Dotiermittel enthielt Das
gleiche Dociermittel war bereits in der den Mantelbereich des Lichtleiters bildenden Sch. ^t 11 eingelagert
Zusätzlich und ausschließlich war in c'teser Manteischicht
11, wie zuvor beschrieben, eine Borverbindung als Dotiermittel abgelagert worden.
Gute Lichtübertragungseigenschaften wurden erreicht '''it einer Konzentration an Phosphor- oder
Germaniumoxid im Kern- und Mantelbereich zwischen 0,2 und maximal 2 Gewichtsprozent Die Konzentration
des weiteren Dotiermittels Boroxid (BjO3) im Mantelbereich
des Lichtleiters ist so zu wählen, xlaß sich der für
die Monomode-Lichtleitung erforderliche Brechungsindexunterschied zum Kernbereich ergibt
Im vorerwähnten Beispiel waren dafür etwa 16 Gewichtsprozent Boroxid notwendig.
In einer Faserziehmaschine wurde das beschichtete Trägerrohr erhitzt und zu einer Lichtleitfaser von etwa
120 Mikrometer 0 ausgezogen.
Die an einem solchen Lichtleiter ermittelten Dämpfungswerte sind als Funktion der Wellenlänge in i: i g. 3
dargestellt (Kurve B). Es konnten niedrige Dämpfungswerte über einen relativ breiten Längenbereich
gemessen werden, der auch die für die optische Nachrichtenübertragung interessierenden Wellenlängen
einschloß. Zum Vergleich ist in Kurve A der Dämpfungsverlauf eines weiteren Lichtleiters dargestellt,
der im wesentlichen nach dem gleichen Verfahren wie der erfindungsgemäße Lichtleiter hergestellt
worden war, bei dem jedoch der Kembereich ausschließlich eine Phosphorverbindung und der Mantelbereich
ausschließlich eine Borverbindung als Dotierungsmittel enthielt
Claims (3)
1. Dielektrischer Monomode-Lichtleiter mit aus
Quarzglas und Dotierungsmittelanteilen bestehenden
Kern- und Mantelbereichen, wobei Kern- und Mantelbereich ein erstes, die Brechzahl erhöhendes
Dotierungsmittel wie z. B. Phosphor- oder Germaniumoxid
enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, die Brechzahl erhöhende
Dotierungsmittel im Kern- und Mantelbereich in gleicher Konzentration vorliegt und daß ausschließlich
der Mantelbereich des Lichtleiters zusätzlich als ein die Brechzahl erniedrigendes weiteres Dotierungsmittel
Boroxid enthält
2. Lichtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kern- und Mantelbereich Phosphoroder
Germaniumoxid als erstes Dotiermittel enthalten.
3. Lichtleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Konzentration des im Kern- und Mantelbereich enthaltenen ersten Dotiermittels
zwischen 0,2 und 2 Gewichtsprozent liegt
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762623989 DE2623989C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Monomode-Lichtleiter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762623989 DE2623989C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Monomode-Lichtleiter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2623989A1 DE2623989A1 (de) | 1977-12-01 |
DE2623989B2 DE2623989B2 (de) | 1980-05-29 |
DE2623989C3 true DE2623989C3 (de) | 1981-02-26 |
Family
ID=5979259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762623989 Expired DE2623989C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Monomode-Lichtleiter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2623989C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5565909A (en) * | 1978-11-13 | 1980-05-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical fiber |
EP0044712B1 (de) * | 1980-07-17 | 1989-08-23 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Glasfasern für optische Übertragung |
US4439007A (en) * | 1981-06-09 | 1984-03-27 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Low dispersion single mode fiber |
-
1976
- 1976-05-28 DE DE19762623989 patent/DE2623989C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2623989B2 (de) | 1980-05-29 |
DE2623989A1 (de) | 1977-12-01 |
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