DE2715333C3

DE2715333C3 - Verfahren zur Herstellung von Vorformlings, aus dem optische Fasern ziehbar sind, aus gasförmigen Glasausgangsmaterialien

Info

Publication number: DE2715333C3
Application number: DE2715333A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Mito Ibaraki Miyashita
Original assignee: Nippon Telegraph & Telephone Public Corp Tokyo; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1976-04-06
Filing date: 1977-04-06
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE2715333A1; DE2715333B2; CA1091928A; FR2347317A1; JPS52121341A; JPS5435217B2; GB1580152A; US4062665A; NL181500C; NL181500B; IT1113545B; FR2347317B1; NL7703812A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings für optische Fasern, aus dem optische Fasern erhalten werden, welche als Übertragungsleitung für optische Kommunikation brauchbar sind; insbesondere betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren für die Herstellung solcher Vorformlin- b^r> ge für optische Fasern.

Die bei der optischen Kommunikation benutzte Übertragungsleitung wird im Rahmen dieser Unterlagen als optische Faser bezeichnet, Diese Übertragungsleitung stellt ein fadenförmiges Gebilde dar, das üblicherweise aus transparentem Glas hergestellt wird. Zu deren Bereitstellung wird ein großer Glasstab hergestellt, der hinsichtlich seiner Querschnittsstruktur mit der optischen Faser übereinstimmt, anschließend wird dieser Glasstab zu der optischen Faser ausgezogen. Dieser Glasstab wird im Rahmen dieser Unterlagen als Vorformling für optische Fasern bezeichnet.

Da mit der optischen Faser ein optisches Signal über eine Entfernung von mehreren Kilometern oder mehr übertragen wird, muß sorgfältig auf die Maßnahmen zu deren Herstellung und auf deren Qualität geachtet werden. Bei einer üblichen optischen Faser wird der Hauptanteil des Lichtes im zentralen Kern der optischen Faser übertragen, welcher einen hohen Brechungsindex aufweist; darüber hinaus wird lediglich ein sehr kleiner Anteil des Lichtes in der den Kern umgebendem Ummantelung übertragen, deren Brechungsindex kleiner ist, als der Index des Kernes. Je größer die Differenz der Brechungsindizes zwischen Kern und Ummantelung ist, um so stärker kann der Lichttransport auf den Kern beschränkt werden; weiterhin ist der Lichtanteil, der durch Abbiegen der Faser entweichen kann, gering. Mit einem Anstieg des Unterschiedes zwischen den Brechungsindizes steigt ebenfalls der Unterschied der Lichifortpflanzungsgeschwindigkeit zwischen dem Licht, das hauptsächlich im Kern und dem Licht, das hauptsächlich in der Ummantelung transportiert wird, an; weiterhin dehnt sich ein Lieh I impuls, der an einem Ende der optischen Faser aufgegeben wird, im Verlauf der Übertragung aus, so daß Schwierigkeiten bei der Übertragung eines Signals aus optischen Impulsen mit hoher Bitanzahl auftreten. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Bandbreite des Grundbandsignals, das durch die optische Faser übertragen werden kann, wird schmal. Vom physikalischen Standpunkt her betrachtet, läßt sich das durch die optische Faser übertragene Licht als Moden mit entsprechenden elektromagnetischen Eigenschaften ausdrücken, nämlich mit entsprechender Wanderüngskonstante und einem entsprechenden Profil des elektromagnetischen Feldes; da die entsprechenden Lichtsorten aus den entsprechenden Moden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen werden, tritt eine Ausdehnung bzw. Erweiterung der Impulsbreite auf.

Übliche Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen für optische Fasern werden mit den US-Patentschriften 37 37 292 und 38 23 995 offenbart. Bei diesen bekannten Verfahren wird ein im wesentlichen zylindrisches Anfangsglied hergestellt, und die mittels Flammenhydrolyse aus Glasausgangsmaterialien erzeugten feinen Glasteilchen werden in Schichten auf dem gesamten Bereich der Umfangsfläche des Anfangsggliedes aufgebracht. Anschließend werden die aufgebrachten Schichten aus feinen Glasteilchen zur Glasbildung in einen Hochtemperaturofen gebracht, und danach das Anfangsglied entfernt; zur Ausbildung eines Vorformlings mit einem festen Querschnitt werden lediglich die aufgebrachten Glasschichten so lange erhitzt, bis der hohle Raum kollabiert. Sofern bei diesem Verfahren die Bestandteile der obengenannten Schichten jeweils dahingehend ausgewählt werden, daß sie sich etwas von den Bestandteilen der innersten Schicht unterscheiden, kann ein Vorformling für optische Fasern mit allmählich übergehendem Index erhalten werden. Werden andererseits eine Anzahl von Schichten mit konstanter

Dicke für den Kern mit hohem Brechungsindex auf dem Anfangsglied niedergeschlagen und darauf eine Anzahl von Schichten für die Ummantelung mit niedrigem Brechungsindex auf dem Kern niedergeschlagen, so kann ein Vorformling für optische Fasern mit abgestuftem Index erhalten werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Schichten werden auf dem Anfangsglied eine nach der anderen aufgebracht, wobei die Konzentration an Dotierungsmittel zur Regelung des Brechungsindex für jede Schicht geändert wird.

Das obengenannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß dabei ein poröser Niederschlag aus feinen Glasteilchen auf einem festen Anfangsglied gebildet wird, welcher durch sehr kleine Temperaturänderungen zerbrochen werden kann, bzw. Risse erhält; dies beruht auf den Unterschieden der thermischen Ausdehnungskoeffizienten und den Dichteunterschieden zwischen dem Anfangsglied und dem aufgebrachten Niederschlag. Mit diesem Verfahren läßt sich jedoch die Herstellung, von großen Formungen für optische Fasern leichter durchführen, als nach anderen üblichen Verfahren, wie sie z. B in der US-Palentschrift 37 37 293 angegeben sind.

Nach dem zuletzt genannten Verfahren wird ein Quarzrohr bereitgestellt, eine Anzahl von Glasschichten mit niedrigem Brechungsindex auf der Innenfläche des Quarzrohres aufgebracht, und daraufhin eine Anzahl von Glasschichten mit hohem Brechungsindex auf den Schichten mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht, und schließlich die zusammengesetzte Struktur kollabiert, um schließlich eine feste Struktur mit entsprechendem Brechungsindexprofil zum Zentrum hin zu erhalten. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß Schwierigkeiten bei der Herstellung großer Vorformlinge für optische Fasern auftreten. Aus der US-PS 39 66 446 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Vorformlings, aus dem optische Fasern gezogen werden können, bekannt, wobei ein pulverförmiges Glasvorläufermaterial, das sich zu einem einheitlichen Glaskörper zu konsolidieren vermag, thermochemisch erzeugt wird, und wobei ein mit einer ebenen Fläche versehener Träger um eine im wesentlichen senkrecht zu dieser orientierten Drehachse gedreht und auf die Fläche des rotierenden Trägers eine Strömung des pulverförmigen Glasvorläufermaterials in einer im wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufenden Richtung gerichtet wird. Ein gleichzeitiges Aufbringen von Kernmaterial und Ummantelungsmaterial ist nach diesem Verfahren nicht möglich.

Aus der DE-OS 25 18 056 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Vorformlingen mit Kern und Ummantelung für optische Fasern bekannt, bei dem aus flüchtigen, glasbildenden Materialien, die aus einer ersten Düse für das den Kern bildende Material und aus wenigstens einer zweiten Düse für das die Ummantelung bildende Material austreten, bei hoher Temperatur feine Glasteilchen unterschiedlicher Zusammensetzung erzeugt werden. Diese Glasteilchen werden auf einem um seine Längsachse rotierenden und entsprechend der Bildungsgeschwindigkeit längs dieser Achse von den Düsen wegbewegten Anfangsglied, bzw. auf dem bereits gebildeten Rohling aufgebracht. Der dabei gebildete Körper wird anschließend durch eine auf noch höherer Temperatur gehaltenen Zone geführt und dabei in den transparenten Vorformling überführt.

Soll unter diesen Bedingungen ein Vorformling mit einer Ummantelung mit allmählich abnehmenden! Brechungsindex hergestellt werden, so lassen sich häufig einzelne Schichten mit unterschiedlicher Dotierungsmittelkonzentration feststellen, die ähnlich den Jahresringen eines Baumes ausgebildet sind. Beispielsweise wird eine solche Struktur in »Bell System Technical Journal«, Dezember 1975, Seiten 1681 bis 1692, beschrieben. An nach diesem Verfahren hergestellten Vorformlingen treten somit im Querschnitt betrachtet häufig gewisse Brechungsindexschwankungen auf, oder der Überzug des Brechungsindex ist nicht ausreichend gleichmäßig. Abgesehen davon führt das Verfahren dieser Literaturstelle nicht zu einem porösen Glaskörper, sondern die Glasteilchen werden im Augenblick des Zusammenstoßens geschmolzen, und man erhält einen transparenten Glaskörper.

Aus der DE-OS 26 25 064 ist ein Verfahren zur Herstellung von mit Aluminiumoxid dotiertem Quarzglas hoher Reinheit bekannt, bei welchem auf einem Trägerrohling gleichzeitig Siliciumoxid und Aluminiumoxid abgelagert werden, das in situ bei der Oxidation von Aluminiumpulver entsteht Lediglich das Beispiel ⁴ dieser Offenlegungsschrift betrifft .!ie Herstellung eines Vorformlings mit Brechungsindc^-Gradienten. Nach diesem Beispiel sollen die Glaskomponenten für Kern und Ummantelung nacheinander auf der Mantelfläche des Anfangsglieds bzw. des bereits gebildeten Rohlings aufgebracht werden, das heißt, bei diesem Verfahren werden zunächst die Komponenten für den Kern und zeitlich später die Komponenten für die Ummantelung aufgebracht

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kontinuierlich arbeitendes, aus einfachen Schritten bestehendes Verfahren für die Herstellung von Vorformlingen von optischen Fasern anzugeben, das die Bereitstellung von Vorformlingen für optische Fasern mit den angestrebten Eigenschaften auf einfachem und kontinuierlichem Wege bei hoher Produktivität ermöglicht, selbst wenn diese Vorformlinge groß und lang sind. Dabei sollen diese Vorformlinge durch Aufbringen von feinen Glasteilchen auf dem Kern erhalten werden, so daß der Vorformling frei ist von Fremdsubstanzen, wie etwa Materialien aus dem anfangsglied und dergleichen; weiterhin soll der Vorformling thermisch beständig sein, mechanische Festigkeit aufweisen und gegen Rißbildung oder Zerbrechen beständig sein. Die Entfernung des Anfangsgliedes ist dabei nicht vorgesehen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings, aus dem optische Fasern ziehbar sind, bei dem durch Oxidation von aus einer Düse austretenden, gasförmigen Glasausgangsmaterialien in einer Flamme feine Glasteilchen erzeugt werden, die auf ein rotierendes Anfangsglied niedergeschlagen werden und in Richtung der Rotationsachse unter Bildung eines porösen Glaskörpers aufwachsen, der durch Erhitzen in einen transparenten Vorformling übergeführt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß aus mindestens einer zweiten, zur Rotationsachse versetzten Düse Glasausgangsmaterialien einer anderen, ein Glas mit geringerem Brechungsindex ergebenden Zusammensetzung austreten, und die daraus gebildeten Glasteilchen ebenfalls in Richtung der Rotationsachse gleichzeitig niedergeschlagen werden und einen Mantelbereich des porösen Glaskörpers bilden.

Gemäß dieser Erfindung werden die feinen Glasteilchen mit einem räumlichen Zusammensetzungsprofil auf dem Anfangsglied in dessen Längsrichtung aufgebracht und dabei in kontinuierlicher Arbeitsweise ein

Vorformling für optische Fasern erzeugt; dies unterscheidet sich von den üblichen Verfahren, bei denen die Zusammensetzung der feinen Glasteilchen im Verlauf der Aufbringung zeitabhängig geändert wird. Das bedeutet, beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein hochschmelzendes Anfangsglied gedreht und zugleich längs seiner Drehachse bewegt. Ein Glasausgangsmaterial für die Bildung des Kerns des Vorformlings wird aus einer Düse ausgestoßen, die gegenüber dem Rotationszentrum einer Endfläche des Anfangsgliedes angeordnet ist. Das Glasausgangsmaterial wird dazu gebracht, in der Hochtemperaturzone nahe der Spitze eines Hochtemperaturbrenners zu reagieren, um feine Glasteilchen zu erzeugen, die hauptsächlich aus Siliziumdioxid bestehen. Die feinen Glasteilchen werden auf dem zentralen Abschnitt einer Endfläche des Anfangsgliedes in dessen axialer Richtung aufgebracht, um einen porösen Kern zu bilden. Wenigstens eine Düse zum Versprühen von Glasausgangsmaterial für die Bildung der Ummantelung des Vorformlings ist gegenüber der Endfläche des Anfangsgliedes, jedoch geringfügig seitlich zum Rotationszentrum versetzt angeordnet. Das aus dieser Düse ausgestoßene Glasausgangsmaterial wird der Hochtemperaturzone zugeführt, um feine Glasteilchen zu erzeugen, die hauptsächlich aus Siliziumdioxid bestehen. Die dabei gebildeten feinen Glasteilchen werden auf der Endfläche des Anfangsgliedes in dessen axialer Richtung an der Außenseite des porösen Kerns aufgebracht, wodurch eine poröse Ummantelung gebildet wird. Der dabei erhaltene poröse Vorformling, der aus dem Kern und der darauf aufgebrachten Ummantelung besteht, wird einem Hochtemperaturofen zugeführt, welcher in der Bewegungsrichtung des Anfangsgliedes angeordnet ist. um die Glasbildung durchzuführen, so daß ein transparenter Vorformling für optische Fasern erhalten wird. Auf diese Weise wird der Vorformling für optische Fasern kontinuierlich erhalten. Wenn eine Anzahl von Düsen für die Ummantelung gegenüber der Endfläche des Anfangsgliedes angeordnet ist. sind diese Düsen symmetrisch mit Bezug auf die Düse für den Kern angeordnet: und jeweils zwei Düsen, die symmetrisch hinsichtlich der Düse für den Kern angeordnet sind, werden mit einem Glasausgangsmaterial aus den gleichen Bestandteilen beschickt. Die diesen Düsen zugeführten Glasausgangsmaterialien werden dahingehend ausgewählt, daß der Brechungsindex des erhaltenen Glases geringer wird, je weiter die äußerste Düse von der Düse für den Kern entfernt ist. Die Düse für den Kern, sowie die Düsen für die Ummantelung können in unterschiedlichen Hochtemperaturbrennern untergebracht sein: andererseits können die Düsen auch in einem einzigen üblichen Hochtemperaturbrenner untergebracht sein. Wenn eine Anzahl von Düsen für die Ummantelung gegenüber der Umfangsfläche des porösen Kerns angeordnet ist. werden diesen Düsen die Glasausgangsmaterialien mit der Maßgabe zugeführt, daß der Brechungsindex des erhaltenen Glases abnimmt wenn der Hochtemperaturofen erreicht wird. Diese Düsen können in einem üblichen Hochtemperaturbrenner untergebracht sein; oder diese Düsen können in getrennten Hochtemperaturbrennern unter gebracht sein. Der Durchmesser des porösen Kerns kann dadurch konstant gehalten werden, daß ein Schneidwerkzeug in Berührung mit der Umfangsfläche des porösen Kerns gebracht wird. Durch eir. inertes Gas, das von der Randkante des Hochtemperaturbrenners in Schichten in Richtung der Drehachse strömt.

können die feinen Glasteilchen wirksam auf der Endfläche des Anfangsgliedes aufgebracht werden, ohne daß es zu einer Divergenz kommt. Weiterhin wird die Stellung der Wachstumsendfläche des porösen Vorformlings beobachtet, um ein Ausgangssignal für die festgestellte Stellung zu erhalten, mittels dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Anfangsgliedes geregelt wird, um die Wachstumsendfläche in einer konstanten Stellung zu halten.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch fünf Blatt Zeichnungen mit den Fig. I bis 8; im ein/einen zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines Vorformlings für optische Fasern;

Fig2A eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführung eines Sauerstoff-Wasserstoff-Brenners mit Sprühdüsen für das GlasausganRS-material;

F i g. 2B eine Draufsicht auf eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Brenners;

Fig. 2C eine Drausicht zur Erläuterung der einfachsten Ausführungsform eines Sauerstoff-Wasserstoff-Brenners mit Sprühdüsen für das Glasausgangsmaterial;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Ausführung eines Plasmabrenners mit SprüMüsen für das Glasausgangsmaterial;

F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. des Brechungsindex von der Dotierungsmittelkonzentration eines entsprechenden Glases;

F i g. 5 in Form einer graphischen Darstellung das Brechungsindexprofil in Richtung des Durchmessers eines erfindungsgemäß hergestellten Vorformlings für optische Fasern:

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Frequenzverluste des Vorformlings für optische Fasern;

F i g. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Ausführung der Mittel zur Regelung der Wachstumsendfläche des porösen Vorformlings und um diese Endfläche in einer konstanten Stellung zu halten; und

F i g. 8A und 8B die Interferenzstreifen von Schwankungen des Brechungsindex des Vorformlings für optische Fasern, welche mit einem Interferenzmikroskop gemessen wurden.

Wie mit Fig. 1 dargestellt, besteht ein gasdichtes Gefäß 1 aus einem zylindrischen Gefäß, etwas aus Hartglas und Platten aus rostfreiem Stahl, die n*'t einem korrosionsbeständigen Schutzanstrich versehen sind, und die beiden Enden des zylindrischen Gefäßes bedecken; in einer Hochtemperaturzone des Flammenhydrolyse-Brenners 12 werden feine Glasteilchen 11 erzeugt und in der Form eines Stabes auf einer Endfläche des hochschmelzenden Anfangsgliedes oder des Kerns 13 aufgebracht der nahe am Brenner 12 angeordnet ist; dadurch wird ein poröser Vorformling 14 gebildet Aus (nicht dargestellten) Quellen wird dem Brenner 12 über geeignete Mittel wie etwa die Leitungen 15 gasförmiger Sauerstoff und gasförmiger Wasserstoff oder ein anderes brennbares Gas zugeführt Das Gemisch wird in dem Brenner 12 verbrannt und solche Reaktionsbedingungen vorgesehen, daß die in die Flammen gesprühten Glasausgangsmaterialien, bzw. Glasrohmaterialien eine Glassynthesereaktion durchführen.

In den Behältern 20, 21 und 22 sind vorgegebene Mengen an flüssigen Gemischen 23,24 und 25 enthalten, welche im Ergebnis den porösen Vorformling" 14 ergeben. Die flüssigen Gemische 23,24 und 25 werden in Form von Däl.ipfen, hervorgerufen von ihren eigenen -, Dampfdrücken, aus den Behältern 20, 21 und 22 durch die Regelventile 26, 27, 28 und 29 und die Strömungsmesser 30,31, 32 und 33 dem Brenner 12 zugeführt. Die an v'en Durchflußgeräten 30 bis 33 abgelesenen Werte der Durchflußmengen werden den entsprechenden in Rcgelschaltkreisen 34, 35, 36 und 37 zugeführt und ergeben eine Rückkopplung für dii Motore zur Einstellung der Ventile, um die Regelventile 26 bis 29 entsprechend /u steuern, wodurch zu allen Zeiten das Einströmen von konstanten Mengen der Ausgangs- π materialien in den Brenner 12 gewährleistet wird. Sofern die Strömung der flüssigen Gemische zu klein ist. kann die Zuführung eines geeigneten gasförmigen Mediums, wie z. B. Argon. Sauerstoff oder Wasserstoff in den Behälter ühpr die l.rilunp 51 vnrgpsphpn spin um in den Dampf der entsprechenden Flüssigkeit mit dem obengenannten Gas dem Brenner 12 zuzuführen.

Die Behälter 20, 21 und 22 befinden sich in entsprechenden Bädern 40, 41 und 42. die jeweils auf konstanter Temperatur gehalten werden, um die 2> flüssigen Gemische 23, 24 und 25 auf den vorgesehenen Temperaturen zu halten, um den jeweiligen Dampfdruck konstant zu halten.

Sofern die vorgesehenen Temperaturen der flüssigen Gemische oberhalb von Raumtemperatur liegen, κι werden die Zuführleitungen zu dem Brenner 12 mittels de Heizeinrichtung 43 erwärmt, um diese Leitungen oberhalb der Temperatur der flüssigen Gemische zu halten, so daß eine Kondensation der Dämpfe dieser Gemische verhindert wird. n

Das in dem Behälter 20 enthaltene flüssige Gemisch 23 besteht aus einem Material, das im Ergebnis Siliziumdioxid bildet, was den Hauptbestandteil des porösen Vorformlings darstellt: die in den Behältern 24 und 25 enthaltenen flüssigen Gemische bzw. Zusam- -to mensetzungen stellen solche Materialien dar, die im Ergebnis den Brechungsindex des porösen Vorformlings relativ anzuheben oder abzusenken vermögen. Die vermischten Dämpfe der flüssigen Zusammensetzungen 23 und 24 werden dem Brenner 12 über eine Leitung 51 zugeführt und von der zentral angeordneten Düse 71 in die Flammen des Brenners 12 geblasen; diese zentral angeordnete Düse 71 ist zur Erzeugung des Kerns des porösen Vorformlings 14 bestimmt. In gleicher Weise werden die vermischten Dämpfe der flüssigen Zusam- >n mensetzungen 23 und 25 über eine Leitung 52 dem Brenner 12 zugeführt und über die Düsen 72 in die Flammen des Brenners 12 geblasen; die Düsen 72 sind an beiden Seiten der Düse 71 angeordnet und zur Erzeugung der Ummantelung des porösen Vorformlings 14 bestimmt Die auf diese Weise in die Flammen des Brenners 12 geblasenen vermischten Dämpfe werden hydrolysiert und bilden die feinen Glasteilchen 11. Die Düse 71 ist gegenüber dem Mittelpunkt der Endfläche des Anfangsgliedes 13 angeordnet Der ω erhaltene Strom aus feinen Glasteilchen 11 ist auf eine Endfläche des Anfangsgliedes 13 gerichtet

Das Anfangsglied 13 wird in axialer Richtung bewegt während es um seine Achse gedreht wird. Zum Beispiel ist nahe an dem gasdichten Gefäß 1 ein Halterahmen 2 angebracht, der parallel zu dem Gefäß 1 ausgerichtet ist Zu dem Hakerahmen 2 gehört ein Motor 3, der fest am unteren Ende in der Mitte des Halterahmens angebracht ist. und eine Spindel 4, welche mit der drehenden Welle des Motors 3 verbunden ist. Parallel zur Spindel 4 sind zwei Führungsstangen 5 und 6 fest mit dem Halterahmen 2 verbunden und auf beiden Seiten der Spindel 4 angeordnet. Die Spindel 4 wird in eine mit Gewinde versehene Öffnung am oberen Ende einer Halteplatte 7 geschraubt; weiterhin reichen die Führungsstäbe 5 und 6 durch entsprechende durchgehende Öffnungen in der Halteplatte 7 hindurch. Das Anfangsglied 13 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Halteplatte 7 nach oben. Auf der Halteplatte 7 ist rund um das Anfangsglied 13 ein Spannfutter 8 fest angebracht: weiterhin liegt das Spannfutter 8 an der Halteplatte 7 an. so daß das Anfangsglied 13 mit einer nach oben gerichteten Verschiebung der Halteplatte 7 angehoben wird. Auf der Halteplatte 7 ist ein Motor 9 fest angebracht; an der drehenden Welle des Motors 9 ist ein Zahnkranz 10 angebracht, der in einen Zahnkranz 19 am Umfang des Spannfutters 8 eingreift, um das Anfangsglied 13 in Pfpilps 18 711 clrphpn.

Mit dieser *\nordnung werden die feinen Glasteilchen 11 einheitlich auf der Endfläche des Anfangsgliedes 13 in axialer Richtung niedergeschlagen, so daß ein poröser Vorformling 14 in Form eines Stabes erhalten wird. Der poröse Vorformling 14 weist in radialer Richtung die Verteilung der Bestandteile auf. die mit den enisprechenden Glasausgangsmaterialien über die Düsen 71 und 72 in den Brenner 12 eitigeblasen worden sind. Die Verschiebebewegung des Anfangsgliedes 13 in axialer Richtung wird dahingehend eingestellt, daß ein poröser Vorformling mit einheitlicher Zusammensetzung in Längsrichtung erhalten wird. Das Anfangsglied 13 wird mit einer solchen Geschwindigkeit nach oben bewegt, daß der Brenner 12 und die Wachstumsfläche des porösen Vorformlings 14 stets konstanten Abstand zueinander aufweisen; mit anderen Worten ausgedrückt, es wird stets die gleiche Geschwindigkeit wie die Wachstumgeschwindigkeit des porösen Vorformlings 14 eingehalten. Das Anfangsglied 13 kann beispielsweise aus einem Quarzstab mit einem Durchmesser von ungefähr 15 mm bestehen: weiterhin kann das Anfangsglied 13 aus einem Bauteil mit einer Haltestange bestehen, an deren Mittelpunkt eine Quarzscheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 20 bis 50 mm angebracht ist.

Mit der nach oben gerichteten Bewegung des Anfangsgliedes 13 wird der dabei erzeugte poröse Vorformling 14 in einen Hochtemperaturofen 60 geführt, der rund um die Drehachse des Anfangsgliedes 13 vorgesehen ist. In dem Hochtemperaturofen 60 wird der poröse Vorformling 14 erhitzt, beispielsweise bis auf ungefähr 1600⁰C. örtlich über eine Länge, die im wesentlichen dem Durchmesser des Vorformlings 14 entspricht, oder etwas kürzer ist; hierdurch wird der poröse Vorformling 14 geschmolzen und durch Glasbildung ein transparenter Vorformling für optische Fasern erzeugt Im Verlauf der Glasbildung werden in dem porösen Vorformling 14 enthaltene Blasen vollständig aus diesem ausgetrieben. Wenn die Hochtemperaturzone zu lang ist dann findet die Entfernung der Blasen nicht vollständig statt; wenn die Hochtemperaturzone andererseits zu kurz ist, dann kann der Vorformling nicht in eine transparente Form bis zu seinem Zentrum überführt werden.

Sofern feine Glasteilchen vorgesehen werden, die aus drei oder mehr Bestandteilen bestehen, kann die erforderliche Anzahl von Behältern für diese Bestandteile zusätzlich zu den Behältern 23 bis 25 vorgesehen

werden. Damit kann nicht nur das Brechungsindexprofil wirksam geregelt werden, sondern auch der thermische Ausdehnungskoeffizient des Vorformlings für die optischen Fasern in dessen radialer Richtung; dies dient zur Verhinderung der Rißbildung im Vorformling durch Erhöhung des Brechungsindex im zentralen Teil des Vorformlings und zur gleichzeitigen Ausbildung eines einheitlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch den Vorformling.

Zu dem Hochtemperaturofen 60 gehört ein zylindrisches Metallgefäß und eine zylindrische Kohlenstofflleizeinrichtung 61, welche innerhalb des Gefäßes koaxial zu diesem angeordnet ist. Das metallische Gefäß weist z. B. einen Durchmesser von ungefähr 200 mm und eine Länge von 250 mm auf. Um zu verhindern, daß das r, metallische Gefäß durch die Heizeinrichtung 61 aufgeheizt wird, wird dem metallischen Gefäß über eine Leitung 62 Kühlwasser zugeführt und über eine Leitung 62' abgeführt. Die Kohlenstoff-Heizeinrichtung61 weist inertes Gas ausgeblasen wird: dadurch wird verhindert, daß die Sauers'off-Wasserstoff-Flammen sich mit den Ausgangsmatenalien in der Nähe der offenen Enden der Düsen vermischen und dort reagieren; dadurch wird verhindert, daß sich Glas auf den offenen Enden niederschlägt und diese gegebenenfalls bedecken würde. Der Sauerstoff wird gleichzeitig aus einer Anzahl von Düsen 74 ausgestoßen, die recht dünn sind, beispielsweise einen Innendurchmesser von ungefähr 0,5 mm aufweisen und in der Nähe der Düsen für das Ausgangsmaterial angeordnet sind, d. h. rund um die Düsen 73 herum. Wasserstoff tritt gleichmäßig rund um die Düsen 74 herum aus einer Düse 75 aus, innerhalb der die Düsen 74 als Ganzes angeordnet sind. Weiterhin ist eine Düse 76 von geringer Breite an der Außenseite der Düse 75 vorgesehen; aus dieser Düse 76 tritt inertes Gas aus, um eine Ausbreitung der Sauerstoff-Wasserstoff-Flammen zu verhindern. Das ganz außen austretende inerte Gas verhindert auch eine Verteilung der

einen inneren Duiuhiiiessci vun 65 nun und einen .'» eizcugicil feinen GiiiSiciiCMcü, wodurch die Wirksam-

äußeren Durchmesser von 71 mm auf, wobei in der Heizeinrichtung Schlitze 63 in Form der Zähne eines Kammes ausgebildet sind, welche parallel zur Achse der Heizeinrichtung nach oben und unten ragen, so daß /wischen zwei benachbarten Schlitzen jeweils ein in die r, entgegengesetzte Richtung zeigender Schlitz vorgesehen ist; hierdurch wird der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung 61 reguliert. Die die Hitze erzeugenden Bereiche der Heizeinrichtung 61 sind zwischen benachbarten Schlitzen ausgebildet, welche in entgegengesetz- in te Richtungen zeigen; die gegenüberstehende Länge benachbarter Schlitze beträgt 30 mm. Der Zwischenraum zwischen dem Außenumfang der Kohlenstoff-Heizeinrichtung 61 und dem metallischen Gefäß ist mit Kohlenstoffwolle (aus Kohlenstoffasern) ausgefüllt, so η daß sich eine verstärkte thermische Isolierung ergibt. Wenn ein Strom von 20 V und 150A über einen Anschluß 64 an einem Ende des Durchmessers der Kohlenstoff-Heizeinrichtung 61 angelegt und über einen anderen Anschluß 65 am anderen Ende abgeführt wird, so wird eine hohe Temperatur von 1600°C erhalten. Um eine Oxidation des Kohlenstoffs zu vermeiden, wird ein in^/tes Gas wie etwa Stickstoff, Argon, Helium oder dergleichen über die Leitung 66 mit einer Durchsatzmenge von drei Litern/Min, in das metallische Gefäß eingeführt, wodurch das Eindringen von Luft in das metallische Gefäß verhindert wird. Es ist ebenfalls möglich, den Innenraum des Ofens unter Vakuum zu setzen, anstelle diesem Bereich inertes Gas zuzuführen. Die angegebene hohe Temperatur ist ίο hauptsächlich als Beispiel für Heizeinrichtungen gedacht, die bei der Durchführung der Erfindung benutzt werden und soll die Erfindung nicht aufbesondere Werte und Maßnahmen beschränken.

Eine beispielhafte Ausführungsform des Brenners 12 weist grundsätzlich zwei Düsen auf und ist in der Weise konstruiert, daß daraus zwei Sorten vermischter Gase ausgeblasen werden können.

Mit Fig. 2A ist ein Beispiel einer konkreten Ausführungsform des Brenners 12 dargestellt; bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangsmaterial, das schließlich das Glas mit hohem Brechungsindex bildet, aus der Düse 71 ausgestoßen, und dasjenige Ausgangsmaterial, das schließlich das Glas mit niedrigem Brechungsindex bildet, wird aus den Düsen 72 ausgestoßen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Düse 71 angeordnet sind. Die offenen Enden-der Düsen 71 und 72 sind von engen Düsen 73 umgeben, aus denen keit der Ablagerung auf dem Anfangsglied 13 verbessert wird. Der Brenner 12 wird mit der Maßgabe angeordnet, daß die zentrale Achse der Düse 71 mit der Drehachse des Anfangsgliedes 13 fluchtet.

Die genaue Regelung der Brechungsindexverteilung kann dadurch erreicht werden, daß viele Düsen benutzt werden, um das Mischungsverhältnis der aus den entsprechenden Düsen ausgetretenen Ausgangsmaterialien zu steuern, so daß der Brechungsindex allmählich abgeändert werden kann. Die Fig. 2B zeigt die Ausgangsöffnungen einer solchen Düse. An der Außenseite der Düse 71, aus welcher das Kern bildende Material des Vorformlings austritt, sind jeweils paarweise die Düsen 72a bis 72c/ für die Bildung der Ummantelung angeordnet. Das heißt, die Düsen 72a sind gegenüberliegend zu beiden Seiten der Düse 71 angeordnet; die Düsen 72i> sind außerhalb der Düsen 72a, die Düsen 72c außerhalb der Düsen 72b und die Düsen 72c/ außerhalb der Düsen 72c angeordnet. Aus den Düsen 72a bis 72c/ außerhalb der Düse 71 werden Ausgangsmaterialien ausgesprüht, mittels denen ein Glasstab erzeugt wird, dessen Brechungsindex allmählich von dem Zentrum in radialer Richtung abnimmt. Jeweils aus zwei der Düsen 72a bis 72c/, welche symmetrisch mit Bezug zu der Düse 71 angeordnet sind, tritt Ausgangsmaterial der gleichen Zusammensetzung aus.

Umgekehrt ist mit Fig. 2C die einfachste Form des Brenners 12 dargestellt; diese Ausführungsform weist lediglich eine Düse 70 für den Austritt des Ausgangsmaterials auf. Zwei derartige Brenner 12 sind Seite an Seite parallel zur Drehachse des Anfangsgliedes 13 angeordnet, und ein Ausgangsmaterial für Glas mit hohem Brechungsindex tritt aus einem dieser Brenner in Richtung des Zentrums der Endfläche des rotierenden Anfangsgliedes 13 aus; das Rohmaterial für Glas mit niedrigem Brechungsindex tritt aus dem anderen Brenner in Richtung des Randabschnittes dieser Endfläche des Anfangsgliedes 13 aus, wodurch ebenfalls ein poröser Vorformling erhalten wird. In diesem Falle kann durch Einstellung der relativen Positionen der beiden Brenner zueinander entweder ein Vorformling mit allmählich übergehendem Index oder ein Vorformling mit abgestuftem Index erhalten werden. Das heißt, sind die beiden Brenner so nahe beieinander angeordnet, daß die erzeugten feinen Glasteilchen sich untereinander vermischen, dann wird ein Vorformling mit allmählich übergehendem Index erzeugt. Sind

andererseits die Brenner so weit voneinander entfernt, daß die erzeugten Ströme aus feinen Glasteilchen sich nicht untereinander vermischen, dann wird ein Vorformling mit abgestuftem Index erhalten.

Der für die Bildung der feinen GlasteMchen verwendete Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner kann durch einen Hochfrequenz-Plasmabrenner, einen Gleichstrom-Plasmabrenner oder dergleichen ersetzt werden. Im Falle eines Sauerstoff-Wasserstoff-Brenners wird durch die Hydrolysereaktion zwischen dem bei der Verbrennung entstehenden Wasser und den Glasausgangsmaterialien wie etwa Siliziumtetrachlorid und dergleichen ein Oxid gebildet, so daß ein Teil des Wassers in den Vorformling eintritt und dort Absorptionsverluste verursacht. Im Gegensatz dazu wird mit dein nachfolgend beschriebenen Plasmabrenner Sauerstoff von hoher Temperatur erzeugt, welcher direkt eine Oxidationsieaktion des Glasausgangsmaterials wie etwa Siliziumtetrachlorid verursacht, so daß kein SiCI₂(CHj)₂, Si(CHj)₄ und dergleichen) eingesetzt; in Bestreben, den Wassergehalt möglichst weit zu reduzieren, wird vorzugsweise Siliziumtetrachlorid oder dergleichen eingesetzt, das keinerlei Wasserstoff enthält. Diese Materialien werden schließlich zu Siliziumdioxid (SiO₂) umgesetzt. Als AusgangSTiateriol zur Regelung des Brechungsindex und des Koeffizienten der thermischen Ausdehnung werden Germaniumtetrachlorid (GeCU), Bortrichlorid (BCIj), Bortribromid

ίο (BBr]), Phosphortrichlorid (PCIj) und Phosphoroxichlorid (POCIj) verwendet, wobei eine oder mehrere dieser Verbindungen eingesetzt werden können; aus diesen Verbindungen werden schließlich Germaniumdioxid (GeO₂), Boroxid (B₂O₁) bzw. Phosphorpentaoxid (P₂O₅)

π gebildet. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung sind die eingesetzten Ausgangsmaterialien bzw. Rohmaterialien jedoch nicht immer auf die angegebenen Verbindungen beschränkt; vielmehr können auch weitere Oxide wie etwa Aluminiumoxid.

im ULKi

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Vorformling aus Glas mit geringen Absorbtionsverlusten erhalten wird.

Mit Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform eines Gleichstrom-Plasmabrenners dargestellt. Ein inertes Gas wie ewta Argon wird durch eine Leitung 46 in den Brenner zwischen die zylindrischen Elektroden 44 und 45 aus hochreinem Kohlenstoff geführt; diese Elektroden 44 und 45 sind koaxial zueinander angeordnet; ein Gleichstrom von 50 V und 100 A wird an die Oberseite der Elektroden 44 und 45 angelegt, was zu einer Lichtbogenentladung 50 führt, welche das Argon bis auf I4OO°C erhitzt. Weiterhin wird Sauerstoff aus einer Leitung 47 gemeinsam mit Glasausgangsmaterial aus einer Leitung 48 in die innere Elektrode 45 eingebracht; die Leitungen 47 und 48 stehen miteinander in Verbindung, und das Glasausgangsmaterial und der Sauerstoff werden mit dem hoch erhitzten Argon in einem Raum 49 oberhalb der Elektrode vermischt, wo die Oxidationsreaktion stattfindet, so daß feine Glasteilchen erzeugt werden. Sofern nach dem Vermischen von dem hoch erhitzten Argon, Sauerstoff und gasförmigen Ausgangsmaterialien die Temperatur oberhalb 1200⁰C liegt, tritt eine hoch wirksame Reaktion ein. Der mit F i g. 3 dargestellte Brenner entspricht dem Brenner nach F i g. 2C, so daß ein Brenner für das Kern bildende Material und ein oder mehrere Brenner für die Bildung der Ummantelung vorgesehen werden müssen.

Eine verwendbare Ausführungsform eines Hochfrequenz-Plasmabrenners ist im einzelnen in der US-Patentschrift 32 75 408 beschrieben. Mit dem Hochfrequenz-Plasmabrenner können feine Glasteilchen auf die gleiche Weise erzeugt werden. Entsprechend werden durch das Vermischen von hoch erhitztem Sauerstoff und Glasausgangsmaterial unabhängig von der Bauweise des verwendeten Brenners feine Glasteilchen erhalten.

Sofern dem verwendeten Sauerstoff Ozon (Oj) in Anteilen von 03 bis 10% zugemischt wird, kann die Oxidationsreaktion bei tieferen Temperaturen durchgeführt werden; in diesem Falle tritt eine ausreichende Reaktion bereits bei 250 bis 300⁰C ein.

Der hergestellte poröse Vorformling 14 soll aus einem Glas bestehen, das die geringst mögliche Lichtabsorbtion aufweist; für ein solches Glas werden hochreine Ausgangsmaterialien angestrebt Im einzelnen werden Siliziumtetrachlorid (SiCU), Silan (SiH.*), siliziumorganische Verbindungen (SiCl₃CH₃,

vjtiiiiüfiiüxiu, liinPiOXfu ümu ucrgiCiCiiCi*i. sowie organische Verbindungen eingesetzt werden.

In allgemeiner Hinsicht gilt, wird ein Doticrungsmittel wie etwa Germaniumdioxid (GeO₂) zugesetzt, um den Brechungsindex des Kerns des Vorformlings '.u erhöhen, so wird dadurch auch der thermische Ausdehnungskoeffizient des Kerns erhöht, was eine Rißbildung verursacht. Um dies zu vermeiden, wird es angestrebt, in der radialen Richtung des Vorformlings einen einheitlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu gewährleisten; hierzu muß den Umfangsbereichen des Vorformlings ein Dotierungsmittel zugesetzt werden, welches lediglich den thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhöht, ohne eine abrupte Erhöhung oder Erniedrigung des Brechungsindex zu verursachen; dies kann beispielsweise durch den Zusatz von Boroxid (B₂O₃) oder dergleichen erfolgen.

Mit Fig.4 sind in Form von graphischen Darstellungen die Abhängigkeit des Brechungsindex bzw. des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von den Mengen an zugesetzten Oxiden dargestellt. Die Kurven 38a. 386 und 38c zeigen die Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von den Anteilen an Phosphorpentoxid. Boroxid und Germaniumdioxid; entsprechend zeigen die Kurven 39a. 39£> und Wc die Abhängigkeit des Brechungsindex von den Anfeilen an Phosphorpentoxid, Boroxid und Germaniumdioxid. Wird beispielsweise dem Kern des Vorformlings 10 Mol-% Germaniumdioxid zugesetzt, so besteht eine Brechungsindex-Differenz von 0.01 zwischen dem Kern und dem reinen Quarzglas, welches die Ummantelung bildet; der thermische Ausdehnungskoeffizient nimmt einen so großen Wert von etwa 1 χ 10 ⁶ an. Dementsprechend führt die Verwendung von reinem Quarz für die Ummantelung zu einer großen Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Kern und der Ummantelung, so daß in dem Vorformling Rißbildung und dergleichen auftreten wird. Um daher den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Ummantelung im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kerns zu bringen, wird es angestrebt. Boroxid oder dergleichen zuzusetzen, was eine geringe Erniedrigung oder Erhöhung des Brechungsindex zur Folge hat. Wenn dem Kern Boroxid zugesetzt wird, so nimmt dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen den Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Ummantelung an, wobei der Brechungsindex lediglich um 0,003 oder dergleichen kleiner wird als der

Brechungsindex von reinem Quarz. Dies hat keinen großen Einfluß auf die vorgesehene Ausbildung der optischen Faser; andererseits können jedoch Vorformlinge für optische Fasern erhalten werden, die auch mechanische Festigkeit aufweisen. -,

Beispiel

Zur Erzeugung feiner Glasteilchen wurden dem mit F i g. 2A dargestellten Brenner die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Ausgangsmaterialien und brenn- in baren Gase zugeführt.

Tabelle

Düse	Ausgangs-	Temperatur des	Gas	Durchfluß-
	malerial	Gefäßes		menge
		( C)		(cm'/Min.)
	SiCI₄	23	H,	200
71	GeCl₄	10	H₂	200
	BBr₃	5	H₂	100
	SiCl₄	23	H₂	200
72	GeCI₄	2	H₂	120
	BBr,	15	H₂	200

Ar 250

O₂ 260

H₂ 4000

Ar 2000

JO

Sofern die Ausgangsmaterialien in die Flammen geblasen wurden, die in dem Brenner aus dem zugeführten Sauerstoff-Wasserstoff-Gas brannten, so wurden kugelförmige feine Glasteilchen mit einem Durchmesser von ungefähr 500 bis 1000 Ä erhalten. Der Strom aus feinen Glasteilchen wurde auf die untere w Endfläche eines Stabes aus Quarzglas mit einem Durchmesser von 15 mm gerichtet, welcher als Anfangsglied verwendet wurde. Der Quarzglasstab wurde mit einer Geschwindigkeit von 150 bis 60 Umdrehungen/Min, gedreht und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 mm/Min, nach oben bewegt. Der Brenner 12 war mit seiner Mittelachse, d. h. der Achse der Düse fluchtend zur Längsachse des Quarzglasstabes ausgerichtet. Im Ergebnis wurde mit einer Geschwindigkeit von 6cm/Std. ein poröser Vorformling mit einem Durchmesser von 40 mm erzeugt. Zur Glasbildung wurde dieser poröse Vorformling fortlaufend in den Hochtemperaturofen 60 eingebracht, wobei ein Vorformling für optische Fasern mit einem Durchmessser von 20 mm erhalten wurde. Es ergab sich eine Herstellungsgeschwindigkeit für den Vorformling für optische Fasern von 15 g/Std.

Der zentrale Abschnitt des Brechungsindexprofiles dieses hergestellten Vorformlings für optische Fasern entsprach recht gut der parabolischen Kurve, die in Fig.5 (als ausgezogene Linie) dargestellt ist; das Bfechüngsindefcpföfil des äußeren Abschnittes wich etwas von der parabolischen Kurve ab, wie das dargestellt ist. Die Frequenz des optischen Grundbandes des Vorformlings für optische Fasern nahm bei b^r, 500 M Hz bis auf 6 dB ab, was als relativ ausgezeichnetes Ergebnis anzusehen ist. Im Bereich von 0,8 bis 1,1 um betrug das Leitungsverlustspektrum des Vorformlings für optische Fasern ungefähr 5 dB/km, wie das mil F i g. 6 dargestellt ist. In diesem Bereich gab es einer Abschnitt, in dem der Verlust weiter auf ungefähr 5 dB/km bei 035 μπι anstieg. Dies beruht auf Absorption durch den Wassergehalt im Glas, wie das in der Fachwelt gut bekannt ist; aus diesem Absorptionswen wurde geschlossen, daß der Wassergehalt ungefähr 5 ppm (Teile Wasser auf eine Million Teile Glas) betrug, Diese Werte entsprechen im wesentlichen solchen Werten von Vorformlingen für optische Fasern, die nach üblichen Herstellungsmethoden hergestellt worden sind. Das heißt, es wurde ein Vorformling für optische Fasern erhalten, dessen charakteristische Eigenschaften in keinem Falle schlechter waren, als die entsprechenden Eigenschaften üblicher Vorformlinge für optische Fasern.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vorformlinge für optische Fasern unterscheiden sich von den Vorformlingen, die nach bekannten Verfahren (US-Patentschriften 37 37 293 und 38 23 995] erhalten wurden, in den nachfolgenden Punkten:

Bei ders üblichen Verfahren wird Glas in radialer Richtung bezüglich der Achse des Vorformlings für optische Fasern aufgebracht, wie das oben beschrieben wurde, so daß kleine Schwankungen des Brechungsindex in radialer Richtung auftreten, gerade so wie Jahresringe. Eine solche Struktur ist im einzelnen in dem Beitrag von H. M. Presby, R. D. Standley, J. B Machesuey und P. B. O'Comer in »Material Structure öl Germanium-Doped Optical Fibers and Preforms«, ir Bell System Technical Journal, Dezember 1975, Seiten 1681 bis 1692 beschrieben.

Andererseits werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die feinen Glasteilchen in axialer Richtung des porösen Vorformlings niedergeschlagen, was zu Vorformlingen für optische Fasern führt, die frei von dieser an Jahresringe erinnernden Schwankungen des Brechungsindex sind; weiterhin weisen die erfindungsgemäß hergestellten Vorformlinge einen äußerst einheitlichen Brechungsindex in radialer Richtung auf. In axialer Richtung des Vorformlings für optische Fasern werden durch Schwankungen im Strom der feinen Glasteilchen während der Aufbringung geringfügige Veränderungen des Brechungsindex hervorgerufen; diese Veränderungen des Brechungsindex sind jedoch kleiner als 0,0005 so daß der Kern des Vorformlings für optische Fasern in axialer Richtung als homogen angesehen werden kann im Vergleich zu solchen Kernen, die nach dem üblichen Verfahren erhalten wurden.

Mit den Fig.8A und 8B sind Interferenzstreifen dargestellt, die durch Messung mit einem Interferenzmikroskop der Schwankungen des Brechungsindex vor erfindungsgemäß hergestellten Vorformlingen für optische Fasern in axialer und radialer Richtung erhalten wurden. Wie aus F i g. 8A ersichtlich, äind die Schwankungen des Brechungsindex kleiner als 0,0001; wie aus F i g. 8B ersichtlich, treten überhaupt keine Schwankungen des Brechungsindex auf.

Weiterhin wird bei den üblichen Verfahren das Anfangsglied entfernt, nachdem der Vorformling für optische Fasern gebildet ist, und daraufhin wird del Vorformling geschmolzen, um dessen zentralen hohler Abschnitt zu kollabieren, damit ein fester Querschnitl erhalten wird; bei diesen Verfahrensschritten können Dotierungsmittel wie etwa Germaniumdioxid und dergleichen verdampfen, so daß eine Senke de« Brechungsindex im zentralen Abschnitt des Vorformlings gebildet wird.

Diese Senke ist die Ursache für einen Anstieg des Leitungsverlustes und für eine Verschlechterung der Frequenzeigenschaften. Demgegenüber ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings für optische Fasern nicht erforderlich, das Anfangsglied zu entfernen; vielmehr wird von Anfang an ein kompakter zentraler Kern enthalten, so daß keine Senke des Brechungsindex nachträglich eingeführt wird.

Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht die Herstellung von dicken und langen Vorformlingen für optische Fasern erfolgen kann. Mit dem üblichen Verfahren, wobei die Glasteilchen auf der Innenseite des Anfangsgliedes niedergeschlagen werden, lassen sich lediglich 2 bis 10 g Vorformling pro Stunde erhalten. Demgegenüber können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bis zu 240 g Vorformling für optische Fasern

pro Stunde erzeugt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die erforderliche Zeitspanne vom Beginn der Herstellung bis zum Niederschlagen des porösen Glases im wesentlichen die gleiche wie bei dem bekannten Verfahren, wo die Glasteilchen auf der Außenseite des Anfangsgliedes aufgebracht werden; bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch eine sehr lange Zeitspanne für die Entfernung des Anfangsgliedes erforderlich, wobei sich dann das Auffüllen des

to erhaltenen hohlen Bauteils anschließt. Dementsprechend erfordert auch dieses bekannte Verfahren höheren Zeit- und Arbeitsaufwand. Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar nach der Aufbringung des porösen Vorfomilings auf dem Anfangsglied an diesem die Glasbildung kontinuierlich durchgeführt, um einen Vorformling für optische Fasern zu erhalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings,

aus dem optische Fasern ziehbar sind, bei dem durch Oxidation von aus einer Düse austretenden, gasförmigen Glasausgangsmaterialien in einer Flamme feine Glasteilchen erzeugt werden,
die auf ein rotierendes Anfangsglied niedergeschlagen werden und in Richtung der Rotationsachse unter Bildung eines porösen Glaskörpes aufwachsen,
der durch Erhitzen in einen transparenten Vorformling übergeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß !5

aus mindestens einer zweiten, zur Rotationsachse versetzten Düse Glasausgangsmaterialien einer anderen, ein Glas mit geringerem Brechungsindex ergebenden Zusammensetzung austreten und die daraus gebildeten Glasteilchen ebenfalls in Richtung der Rotationsachse gleichzeitig niedergeschlagen werden und einen Mantelbereich des porösen Glaskörpers bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus wenigstens zwei zur Rotationsachse symmetrisch angeordneten Düsen Glasausgangsmaterialien gleicher Zusammensetzung ausgestoßen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Glasteilchen teilweise miteinander vermischt werden, so daß ein Vorformling mit allmählich übergehendem Index erhalten wird, d ei sen Ej schungsindexprofil im Querschnitt im wesentlichen eine quadratische Kurve bildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Wachstumsendfläche des porösen Glaskörpers optisch überwacht wird, um die Verschiebungsgeschwindigkeit des Anfangsgliedes auf einen konstanten Durchmesser des porösen Glaskörpers hin zu steuern.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi» 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Glasteilchen in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Glasteilchen in einem Plasma aus hoch erhitzten Sauerstoff- und Wasserstoff-freien Glasausgangsmaterialien erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen von inertem Gas umgeben sind, um ein Abwandern der feinen Glasteilchen zu verhindern.