DE2746418A1 - Glas fuer eine optische uebertragungsleitung und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Glas fuer eine optische uebertragungsleitung und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Glas für eine optische Übertragungsleitung
und Verfahren zu dessen Herstellung
Prioritäten: 2. November 1976 Japan 51-132135
15. Juni 1977 Japan 52-71265
Zusammenfassung
Es wird ein Glas für eine optische Übertragungsleitung beschrieben, das Phosphorpentoxyd (P?^) unc^ Germaniumdioxyd
(GeO0) als hauptsächliche glasbildende Oxyde und Galliumtrioxyd (Ga7O,) als Bestandteil zur Wasserbeständigkeit
und Brechungsindexsteuerung enthält. Des weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen des Glases unter Verwendung
einer chemischen Reaktion in der Gasphase beschrieben. Das Glas kann zu Glasfasern verarbeitet werden. Auch ist es
möglich, das Material durch Verglasung in einem Gefäß aus Silika, da dieses ein nichtalkalisches Material ist, zu
spinnen und dann aus einem am Boden des Gefäßes vorgesehenen Loch zu ziehen.
Bei als übertragungsleitung für eine optische Nachrichtenverbindung
verwendeten optischen Fasern muß der Gehalt an Verunreinigungen, welche die optische Ubertragungseigenschaft
verschlechtern, sehr gering sein. Zur Herstellung eines sehr reinen Glases ist es bekannt, feines Pulver aus
einem glasbildenden Oxyd, nämlich einen Niederschlag aus der Dampfphase (soot, Ruß), zu erzeugen, indem eine
chemische Reaktion in der Gasphase verwendet wird. Dann wird der Niederschlag verglast und in Glasfasern versponnen.
Da eine Verbindung hoher Reinheit, beispielsweise Siliziumtetrachlorid (SiCl^) oder Germaniumtetrachlorid (GeCl^,),
die zum Herstellen von Halbleitern verwendet werden, als Rohmaterial verwendet werden, kann ein sehr reiner Glasniederschlag
erhalten werden, indem nur die Reinheit der
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anderen Reaktionsgase, beispielsweise Sauerstoff Oo oder
Wasserstoff Ho, beachtet wird. Das Herstellungsverfahren
mit einer bekannten chemischen Reaktion in der Gasphase, wie oben erläutert wurde, verwendet jedoch ein Glasrohr
oder eine Glasstange als Träger, um zu ermöglichen, daß der Niederschlag an der Innenwand des Rohrs oder um die
Außenfläche der Stange anhaftet, weshalb dieses Verfahren für die Kassenherstellung nicht geeignet ist. Bei dem oben
beschriebenen bekannten Verfahren wird darüber hinaus der Niederschlag, der hauptsächlich aus Siliziumdioxyd (SiOp)
besteht, im allgemeinen erzeugt, jedoch hat der Niederschlag üblicherweise eine hohe Verglasungstemperatur, was zu dem
Nachteil führt, daß das Gefäß korrodiert, wenn die Verglasung in einem Gefäß aus Silika ausgeführt wird. Wenn
andererseits ein Gefäß, das aus Metall, wie Platin, besteht, anstatt des Silikagefäßes verwendet wird, löst sich das
Metall, aus dem das Gefäß besteht, in dem Glas, was die optischen Eigenschaften des Glases wesentlich verschlechtert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Glas für eine optische übertragungsleitung zu schaffen, das bei einer
vergleichsweise niedrigen Temperatur verglast wird, nichtalkalisch ist und sehr gute optischen Eigenschaften aufweist.
Das erfindungsgemäße Glas mit sehr guter Wasserbeständigkeit korrodiert nicht das Gefäß, wenn die Verglasung in einem SiIikagefäß
ausgeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zum Herstellen eines Glases für eine optische Übertragungsleitung
zu schaffen, bei dem Rohmaterialien aus einem flüchtigen Säureoxyd und einer Verbindung eines Elements, das sich mit
dem Säureoxyd in der Gasphase verbinden kann, in der Gasphase gemischt werden und dann oxydiert werden, wodurch eine
Bi-Verbindung erhalten werden kann.
Gemäß der Erfindung kann ein Glas für eine optische Übertragungsleitung,
das Ga2O, enthält, mit P2O,- 1^ Ge02 als
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Hauptbestandteile erhalten werden. Dieses Glas wird ausreichend bei 14000C verglast und ist nichtalkalischer
Natur. Deshalb kann es leicht in einem Silikagefäß ohne Korrosion des Gefäßes verglast werden.
Dieses Glas ist leicht in Wasser löslich, wenn es sehr geringe Mengen von GapO, enthält, hat jedoch eine sehr
gute Wasserbeständigkeit, wenn etwa 10% Ca^Oj, zugegeben sind.
Um dieses Glas herzustellen, werden ein Phosphorhalogenid und ein Germaniumhalogenid in Gasphase gemischt und diese
Gasmischung wird zusammen mit Op z-um Zwecke der Oxydation
erhitzt. Dann wird durch diese Oxydation das glasbildende Oxyd erzeugt. Da das flüchtige PpOc m^ ^e Eemiscnt ist
und zu einer nichtflüchtigen Verbindung bei dieser Oxydationsreaktion gebildet wird, kann der Verlust von Phosphor
aufgrund der Verdampfung des PpO,- wesentlich verringert werden. Wenn Ga^O, diesem gemischten Oxyd zugegeben wird
oder in der Form von GaClτ zur Gasphase der Phosphorverbindung
(beispielsweise POCl,) und der Germaniumverbindung (beispielsweise GeCl^) gemischt wird und zu einem Glasniederschlag
geformt wird und dieser verglast wird, wird ein transparentes Glas, das Ga^O, enthält, erhalten. Der Zusatz
von GaoO, stellt eine ausreichende Wasserbeständigkeit sicher
und darüber hinaus wird der Brechungsindex des gebildeten Glases verringert, wenn der GapO^-Gehalt ansteigt. Durch
Steuern des gemischten Gehalts von Ga^O;, kann deshalb ein
Glas mit einem geeigneten Brechungsindex für den Kern und für den Überzug erhalten werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Pig· 1 ein Diagramm der Zusammensetzung des Glases für eine optische Übertragungsleitung nach der Erfindung,
Pig. 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen der GaoO,-Konzentration
in dem Dreikomponentenglas und dem Brechungsindex,
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Fig. 3 ein Schnitt zum Erläutern eines Beispiels eines
Herstellungsverfahrens für optische Pasern nach der Erfindung,
Fig. 4 ein Schnitt zum Erläutern des Aufwallprozesses durch
trockenes Gas für das geschmolzene Glas und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Wirkung des Aufwallprozesses.
SiO2 ist ein saures Oxyd und wird leicht durch alkalische,
nicht jedoch durch schwach saure Stoffe korrodiert. Als Oxyd zum Bilden eines sauren Glases ist PpOc bekannt,
jedoch ist dieses selbst chemisch aktiv und absorbiert insbesondere Feuchtigkeit in Luft stark. Darüber hinaus
verdampft Pp^t leicht und wird deshalb in großer Menge
bei hoher Temperatur beim Verglasungsprozeß verdampft. Als Ergebnis wird die P^Oc-Konzentration in dem hergestellten
Glas im Vergleich mit dem anfänglichen Mischungsverhältnis gering. Wenn jedoch GeCl^ und PCI, oder POCl, gleichzeitig
in der Gasphase oxydiert werden, wird eine Verbindung mit der Zusammensetzung Ge(HPO^)p erzeugt und die Verdampfung
von PpOc verringert sich. So wurden beispielsweise im
Verlauf der Entwicklung der Erfindung POCl, und GeCl^ in
Gasphase gemischt und es wurde ein Zwischenprodukt in der Form eines Pulvers durch Flammhydrolyse der Gasmischung
erhalten und des weiteren wurde ein Glas durch Erhitzen und Schmelzen des vorstehend erwähnten Produkts erhalten. Als
Ergebnis der Untersuchung mittels ßöntgenstrahlen-Diffraktion
wurde festgestellt, daß das oben erwähnte Zwischenprodukt Ge(HPO^)o enthält. Jedoch ist dieses Zweikomponentenglas
in Wasser löslich und absorbiert Feuchtigkeit in Luft stark.
Deshalb kann es nicht direkt als Vorform für optische Fasern verwendet werden.
Andererseits ist festgestellt worden, daß der durch Oxydierung von Galliumtrichlorid (GaCl*) als Gas erhaltene Niederschlag,
wenn die oben erwähnte chemische Reaktion in der Gasphase durchgeführt wird, eine sehr gute Wasserbeständigkeit
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hat und wenig Feuchtigkeit absorbiert, wie später erläutert wird.
Darüber hinaus ist festgestellt worden, daß der Niederschlag, der die Oxyde von drei Elementen, wie P, Ge und Ga,
enthält, vor dem Schmelzen sich im nichtkristallinen Zustand befindet. Zusätzlich schmilzt der Niederschlag, wenn er
bis auf etwa 1400°C erhitzt wird, und wird zu einem transparenten und homogenen Glas bei der Abkühlung gebildet.
Die Untersuchung mit dem Emissionsspektroskop, um Si in dem Glas nach der Verglasung in dem Silikagefäß festzustellen,
hat ergeben, daß wenige Si-Atome in dem Glas enthalten sind. Aus dieser Tatsache kann festgestellt werden,
daß das oben erwähnte Glas nicht das Silikagefäß wesentlich bei einer Temperatur von 1400°C korrodiert. Diese Tatsache
kann darüber hinaus auch für Glas angenommen werden, das durch die folgenden Verfahren erhalten wird, wobei nur die
Phosphor- und Germaniumverbindungen in den Niederschlag durch Flammhydrolyse umgewandelt werden. Anschließend wird
zusätzlich vorbereitetes Ga^O, mit dem Niederschlag in
der Form eines Pulvers gemischt, um die andere Verbindung zu erhalten. Es ist deshalb offensichtlich, daß Ga in dem
Dreikomponenten-Niederschlag, der durch Flammhydrolyse erhalten worden ist, in der Form von GapO, vorhanden ist.
Es ist festgestellt worden, daß der Brechungsindex des Dreikomponentenglases einschließlich des oben erwähnten
Ga2O, sich linear mit dem Anstieg des Ga20,-Gehalts ändert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
POCl, und GeC1^-Gase werden in einem solchen Verhältnis
gemischt, das bei der Berechnung des Verhältnisses P2O5 '>
GeOp erwartet wird. Dann wird der Niederschlag mit dem in Tabelle 1 gezeigten Komponentenverhältnis aus der
Gasmischung durch Flammhydrolyse erzeugt und darüber hinaus wird Ga2O,-Pulver diesem Niederschlag in einer
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solchen Menge beigemischt, wie sie in Tabelle 1 angegeben ist. Das gemischte Pulver wird zwei Stunden lang bei etwa
14000C in einem Silikatrog zum Zwecke der Verglasung erhitzt.
Dadurch wird ein homogenes, transparentes und blasenfreies Glas erhalten. Das in diesem Fall verwendete Ga2O^ wird
getrennt durch Flaminhydrolyse erzeugt.
| P2O5 | : GeO2 | Ga2( | ), (Gew. | |
| 1 | 20 | : 80 | 0 | bis 12 |
| 2 | 30 | : 70 | 5 | bis 20 |
| 3 | 40 | : 60 | 7 | bis 25 |
Das Verhältnis von P2On und GeO2 wird durch den Strom des
jeweiligen Trägergases POCI5 und GeCl^ gesteuert. Wenn
beispielsweise POCl, bei 400C mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von 2 l/min zugeführt wird, wird der Niederschlag mit einem Gew.-%-Verhältnis P2O1-:GeO2= 4 : 6 erhalten, wenn
eine Strömungsgeschwindigkeit des GeCl^, bei 400C mit
0,75 l/min in Betracht gezogen wird. Darüber hinaus ist durch Röntgenstrahlen-Diffraktion bestätigt worden, daß
der durch das obige Verfahren gebildete Niederschlag Ge(HPO^)2
enthält. Die Menge von P2Oc in dem aus diesem Niederschlag
erhaltenen Glas ist etwas verringert im Vergleich zu dem anfänglichen Mischungsverhältnis. Diese Tatsache ergibt sich
aus der Tabelle 2. Die Tabelle 2 zeigt ein Vergleichskomponentenverhältnis,
das durch Analyse des Niederschlags und durch Analyse des Glases nach der Verglasung des
Niederschlags erhalten worden ist. Die Beschaffenheit ist so bestimmt worden, daß der Bestandteil A für das Kernglas
einer optischen Faser vorgesehen ist, während B für das Uberzugsglas bestimmt ist.
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| Tabelle 2 | der Be | standtei | |
| Verhältnis | P2O5 | Ga2O3 | |
| GeO2 | 54,2 | 10,0 | |
| Niederschlag | 55,8 | 54,0 | 10,0 |
| Glas | 56,0 | 50,4 | 20,0 |
| Niederschlag | 49,6 | 51,1 | 20,6 |
| Glas | 48,5 | ||
Fig. 1 zeigt die Verglasungsflache des Niederschlags, der
durch das vorstehend erwähnte Verfahren hergestellt worden ist, unter Verwendung eines Dreikoordinatensystems. Die
gestrichelte Fläche ist die Verglasungsflache, die durch
Versuche bestätigt worden ist, wobei die Verglasung mit 10 bis 85 Gew.-% P2O5, 15 bis 95 Gew.-% GeO2 und O bis 40
Gew.-% Ga2O, erhalten werden kann. Das für die Tabellen
1 und 2 gegebene Verhältnis der Bestandteile ist erhalten worden, indem der Gehalt jedes positiven Elements durch
quantitative Analyse des Glases erhalten worden ist und dann dieser Wert in den Mittelwert des Oxyds jedes positiven
Elements umgesetzt worden ist.
Das oben erwähnte Dreikomponentenglas ändert den Brechungsindex entsprechend der Ga20,-Konzentration. Fig. 2 zeigt
die Beziehung zwischen der Ga2O,-Konzentration und dem
Brechungsindex. Gemäß dieser -^igur ist das Gewichtsverhältnis
von P2Oc und GeO2 auf 40 : 60 festgelegt und das
Mischungsverhältnis von Ga2O, für dieses Gewichtsverhältnis
wird geändert, wobei die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und dem Brechungskoeffizienten des Glases nach
dem Mischen aufgetragen ist. Aus der Figur ergibt sich, daß der Brechungsindex fast linear mit dem Anstieg der Ga2O,-Konzentration
abnimmt. Deshalb können Gläser für den Kern und für den überzug mit gewünschtem Brechungsindex erhalten
werden, indem die Ga2O,-Menge gesteuert wird. Als Glas für
den Kern ist dasjenige geeignet, das 10% oder weniger Ga2O,
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enthält, während für den überzug das Glas geeignet ist,
das eine größere Menge Ga2O, als im lalle des Kernglases
enthält. Bei dem oben erwähnten Dreikomponentenglas wird eine nur geringe Änderung des Brechungskoeffizienten
festgestellt, auch wenn das Verhältnis der Bestandteile P2Oc un<^ GeOo geändert wird.
Das Dreikomponentenglas wurde einer Prüfung der Wasserbeständigkeit
unterzogen, was nachfolgend beschrieben wird.
Vier Glasproben (A bis D) wurden durch ein 35 bis 60- Siebgegeben,
mit destilliertem Wasser und Alkohol gewaschen und dann getrocknet. Daraufhin wurden 10g jeder Probe
jeweils für drei Stunden in 50 ml destilliertem Wasser erhitzt und dann abgekühlt. Dann wurde der spezifische
Widerstand des destillierten Wassers gemessen. Zur Bestätigung wurde ein gleicher Vorgang mit destilliertem Wasser durchgeführt,
das kein Glaspulver enthält, und eine Kalibrierung wurde als Blindversuch durchgeführt. Die Versuchsergebnxsse
sind in Tabelle 3 angegeben.
Komponente
SiO2
Ha2O
Li2O
CaO
MgO
Probe A
75
15
5
15
5
| GeO2 | 80 | 50 | 47 |
| P2O5 | 20 | 30 | 28 |
| Ga2O3 | 20 | 20 | |
|
B2O3
spezifischer Widerstand (x102 Ohm.cm) |
9,9 0,9
809818/ |
15
0738 |
5
6,5 |
Wie sich aus der Tabelle ergibt, hat die Probe C, nämlich
das Glas mit den drei Komponenten GeOo, ^"p^S ^1^ ^a2^3»
die beste Wasserbeständigkeit. Die Probe C enthält SiOo als Hauptbestandteil und hat bessere Wasserbeständigkeit
als die Probe A mit einem alkalischen Bestandteil. Die Probe D ist bezüglich der Wasserbeständigkeit schlechter
als die Probe C, ist jedoch in der Wasserbeständigkeit wesentlich verbessert im Vergleich zur Probe B, die nur
GeO2 und P2Oc enthält.
Es ist bereits beschrieben worden, daß ein transparentes Glas nur mit den beiden Bestandteilen P2O,- und GeO2 erhalten
werden kann. Um jedoch für das als optische Übertragungsleitung verwendete Glas einen ausreichenden Widerstand
gegen Wasser bei den Umgebungsbedingungen während der Herstellung oder der Verarbeitung zu erhalten, muß wenigstens
5 Gew.-% Ga2O, (gewünschtenfalls 10 Gew.-% oder mehr)
beigegeben werden. Wie oben beschrieben wurde, wird Ga2O,
auch gleichzeitig das Dotierungsmittel zum Steuern des Brechungsindex. Wie oben erläutert wurde, ist Ga2O, ein
sehr wirksamer Bestandteil, jedoch kann der Wasserwiderstand auch verbessert werden, indem ein oder mehrere Bestandteile
Al2O, oder B2O, oder CaO anstelle von Ga2O, verwendet
werden. Es ist aber auch möglich, die oben erwähnten Bestandteile Al2O, usw. zusammen mit Ga2O, zu verwenden.
Auf jeden Fall kann ein zufriedenstellendes Glas nicht erhalten werden, wenn nicht die Summe der Bestandteile
P2Oc und GeO2 mehr als 50 Gew.-% in dem Glas beträgt.
Wenn beispielsweise B2O, dem Dreikomponentenglas hinzugefügt
wird, bei dem das Gewichtsverhältnis von Pp^S' GeO2
und Ga2O, 3:5:2 beträgt, kann ein transparentes und
homogenes Glas erhalten werden, wenn die Menge von B2O,
innerhalb von 20% liegt.
Bei der Entwicklung der Erfindung wurden versuchsweise
optische Fasern mit Überzug unter Verwendung eines Glases
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der drei Komponenten PpOc* GeO^ und GaoO, hergestellt, was
nachfolgend beschrieben wird.
Eine Gasmischung von POCIz und GeCl^ wurde gesteuert, indem
das Strömungsverhältnis des Gases einschließlich jeder Komponente so eingestellt wurde, daß das Verhältnis
PpO(-:GeO2 40 : 60 wurde,und diese Gasmischung wurde in eine
Sauerstoff- und Wasserstofflamme eingebracht. Danach wurde
eine Flammhydrolyse in einem Silikagefäß durchgeführt und es wurde dadurch ein Oxydniederscblag erhalten. Dann wurde
GapO,, das getrennt durch Plammhydrolyse erhalten worden
war, dem Niederschlag in solcher Menge zugegeben, daß 10 Gew.-% entstanden, wodurch das Glas für den Kern gebildet
wurde. Andererseits wurde Ga^O, dem Niederschlag in solcher
Menge beigegeben, daß 17,5 Gew.-% erhalten wurden, wodurch das Glas für den Überzug gebildet wurde. Diese beiden Niederschläge
wurden in Tiegeln 11 und 12 mit unterschiedlichen Abmessungen eingebracht und die beiden Tiegel 11 und 12
wurden in dem Heizofen 10 koaxial angeordnet, wodurch ein Doppeltiegel gebildet wurde. Die Ausbildung dieses Doppeltiegels
wird nachfolgend beschrieben.
Der Außentiegel 11 des Doppeltiegels ist mit dem Glas für
den Überzug gefüllt und der Innentiegel 12 ist mit dem Glas für den Kern gefüllt. Der Boden des jeweiligen Tiegels
ist mit Düsen N1 und N2 versehen. Das Ende der Düse N1 des Außentiegels 11 ist durch ein dünnes Silikadichtungsmaterial
13 geschlossen. 14 ist ein rohrförmiges Teil, das zum Ausrichten
der beiden Tiegel 11 und 12 vorgesehen ist. Die Düsen N1 und N2 sind auf einer Temperatur gehalten, die
niedriger als die der anderen Teile ist. Die Gläser in beiden Tiegeln
werden auf hoher Viskosität gehalten, so daß diese nicht gemischt werden. Der untere Teil der beiden Tiegel
wird bis zu 1300°C erhitzt, wodurch beide Gläser in einen
Zustand niedriger Viskosität gebracht werden.
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Bei diesem Zustand wird trockener Sauerstoff in das Glas eingeblasen und wallt vor dem Spinnen auf, wie in
Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 4 sind 13 und 23 Dichtungsteile.
Der Heizofen ist dabei weggelassen.
Der Aufwallprozeß durch das trockene Gas ist sehr wirksam zum Entfernen des Wassergehalts in dem Glas. Der Niederschlag
kann nämlich eine geringe Wassermenge enthalten. Wenn das Spinnen ohne Entfernen des Wassergehalts ausgeführt
wird, bleibt das Wasser in der optischen Faser. Insbesondere ist die Anwesenheit von OH-Radikalen, die von
Wassergehalt herrühren, sehr schädlich für die optischen Eigenschaften der fertigen optischen Faser. Als Ergebnis
der Entfernung des Wassers in dem Glas wird insbesondere der Verlust der Lichtübertragung der optischen Faser wesentlieh
verringert im Vergleich zu einer Behandlung, bei der ein Aufwallprozeß nicht durchgeführt wird. Fig. 5 ist
eine graphische Darstellung, welche die Wirkung des Aufwallprozesses zeigt. Die X-Achse gibt die Wellenlänge des
übertragenen Lichts an, während Y den Verlust angibt.
Die Kurve a in der graphischen Darstellung zeigt die Kennlinie,
die durch Aufwallen während I5 Minuten mit einer Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffgases von 250 cnr/min
erhalten wird. Die Kurve b zeigt die Kennlinie, die durch Aufwallen während I5 Minuten mit einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit
des Sauerstoffgases bis zu 2000 cnr/min,
also mit der achtfachen Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Kurve a, erhalten wird. Insbesondere ist der
Verlust um die Wellenlänge von 9000 A bei der Kurve b im Vergleich mit dem Verlust bei der Kurve a wesentlich verringert.
Hier kann praktisch dieselbe Wirkung erhalten
werden, auch wenn Ar oder N2 als Gas zum Aufwallen anstatt
Op verwendet wird.
Wenn das Spinnen unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ausgeführt wird, wird die Temperatur bis zu
900°C verringert, wobei das Ende der Düse N1 durch Auf
brechen dee Dichtungsmaterials 13 geöffnet wird. Dann
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wird das Glas mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 m/min
ausgezogen und letztlich in eine optische Faser mit Überzug mit einem Außenumfang von 130/U und einem Kerndurchmesser
von 65/U geformt.
Die optische Faser zeigt eine hohe Leistung bei einem Übertragungsverlust von 11 dB/km für die optische übertragung
bei einer Wellenlänge von etwa 0,83M (8300 X).
Die numerische Apertur der optischen Faser beträgt 0,2, der Brechungsindex des Kernglases beträgt 1,612 und der
Brechungsindex des Uberzugsglases beträgt 1,591· Der
thermische Expansionskoeffizient des Kernglases beträgt
64,8 χ 10"'/ C und der thermische Expansionskoeffizient
des Überzugsglases beträgt 64,9 χ 10"'/0C. Die geringe
Differenz zwischen diesen Werten ist als Meßfehler anzusehen. Deshalb ergeben sich keine Schwierigkeiten wegen
der Differenz zwischen diesen thermischen Expansionskoeffizienten. Gemäß dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung
wird ein Silikatiegel als Reaktionsgefäß verwendet. Da es möglich ist, die optische Faser direkt aus dem Tiegel
herauszuführen, ergibt sich eine wirkungsvolle Herstellung und dieses Verfahren ist gerade für die Massenherstellung
geeignet.
Wie sich aus Fig. 3 ergibt, sind die Gefäße 21 und 22 zum Zuführen der Rohmaterialien jeweils an dem oberen Teil
der Doppeltiegel 11 und 12 vorgesehen und das Spinnen der optischen Faser kann kontinuierlich (ohne Unterbrechung)
ausgeführt werden, indem die Herstellung des Niederschlags und die Verglasung in den Zuführungsgefäßen 21 und 22
ausgeführt werden.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform sind die Zusammensetzung,
das Herstellungsverfahren und die Beschaffenheit der fertigen optischen Faser nur desjenigen Glases beschrieben
worden, das aus drei Komponenten, wie Pp^S' GeO2
und Ga2O,, besteht. Es kann aber auch beispielsweise eine
Verbindung mit P2O,- in der GasPnase gebildet werden und
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als Oxyd zum Verhindern der Verdampfung von P2Oc kann
Siliziumdioxyd SiOp ebenfalls verwendet werden. Das Glas nach der Erfindung kann ein oder mehrere Oxyde unter BeO,
MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, CdO, B2O,, Al2O,, PbO und As2O,
als zusätzliches eutektiscb.es Oxyd zusätzlich zu den drei
Komponenten enthalten.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein verbessertes Phosphorglas geschaffen wird, was bisher
unter dem Gesichtspunkt der Wasserbeständigkeit und des Verlustes aufgrund der Verdampfung von P2Oc beim Herstellungsverfahren
nicht für praktikabel angesehen wurde. Das erfindungsgemäße Glas kann durch den Zusatz von Ga2O,
als optische Übertragungsleitung verwendet werden, wobei das Herstellungsverfahren verbessert ist.
Das Glas für die optische Übertragungsleitung nach der Erfindung besteht aus einem neutralen oder sauren Oxyd wenigstens
in seinem Hauptbestandteil und korrodiert gleichzeitig nicht das Silikagefäß, da der Schmelzpunkt relativ gering ist.
Deshalb ist es möglich, kontinuierlich unter Verwendung eines Silikagefäßes zu spinnen. Aus diesem Grund ist das Glas
nach der Erfindung insbesondere als Material für eine Massenproduktion von optischen Fasern mit hoher Qualität geeignet.
Da die Bestandteile des Glases nach der Erfindung unter Verwendung einer chemischen Reaktion in Gasphase hergestellt
werden können, erfolgt eine Verdampfung des flüchtigen P2O5 nur in einer geringen Menge. Das Glas nach der Erfindung
ist für optische Fasern deshalb zweckmäßig, weil es mit hoher Reinheit erhalten werden kann, d.h. der Gehalt an unerwünschten
und schädlichenFremdstoffen ist sehr gering.
Darüber hinaus verbessert der Bestandteil Ga2O, nicht nur die
Wasserbeständigkeit des Glases, sondern ist auch als Bestandteil zum Steuern des Brechungsindex zweckmäßig. Auch hat Ga2O,
die Funktion, den Brechungsindex für ein Phosphor-Germanium-Glas zu verringern, und deshalb kann Ga2O, sowohl für das
Steuern des Brechungsindex als auch der Wasserbeständigkeit des Überzugs verwendet werden.
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Claims (15)
- REINLANDER & BERNHARDTOrthstraße12 D-8000 München 60FUJITSU LIMITEDNo. 1015» Kamikodana.kaNakahara-ku, KawasakiJapanPatentansprücheVi.' Glas für eine optische Übertragungsleitung, gekennzeichnet durch die Hauptbestandteile 10 bis 58 Gew.-% Phosphoroxyd als PpOc» 15 bis 85 Gew.-% Geriaaniumoxyd als GeOp und 5 bis 40 Gew.-% Galliumoxyd als Ga2O,.
- 2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ga2O, als Netzwerkänderungsmittel zum Verbessern der Wasserbeständigkeit zugegeben ist.
- 3. Glas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß PpOc und GeOp als Hauptbestandteile im Gewichtsverhältnis von 4:6 verwendet sind und daß 10 bis 25 Gew.-% Ga2O, als Rest enthalten ist.
- 4. Glas für eine optische Übertragungsleitung, gekennzeichnet durch wenigstens 50 Gew.-% P2O,- und ein Oxyd eines Elements, das zusammen mit P2Oc eine Verbindung eingehen kann, und durch Ga2O, als Bestandteil zum Steuern des Brechungsindex.
- 5. Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxyd, das mit P2Oc eine Verbindung eingehen kann, GeO2 und/oder SiO2 ist.
- 6. Glas nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 40 Gew.-% oder weniger Ga2O, als Bestandteil zum Steuern des Brechungskoeffizienten verwendet ist.8098 18/0738
- 7. Glas nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens ein Oxyd aus der Gruppe BeO1 MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO1 CdO BpO,, AIpO,, PbO, ASoO, als zusätzliches eutektisches Oxyd.
- 8. Verfahren zum Herstellen eines Glases für eine optische Übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß flüchtiges Fhosphoroxyd und eine flüchtige Verbindung wenigstens eines Elements, das mit Phosphor eine Verbindung eingehen kann, in einem bestimmten Verhältnis in der Gasphase gemischt werden, daß die Verbindung dieser Elemente durch chemische Reaktion in der Gasphase erzeugt wird und daß eine Verglasung ausgeführt wird, indem GapO, mit der Verbindung gemischt wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß GapO, mit der Phosphorverbindung in Gasphase in der Form einer flüchtigen Ga-Verbindung gemischt wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ga^O, mit einem anderen glasbildenden Oxyd im festen Zustand gemischt wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß POCl und/oder PCI, als flüchtige Phosphorverbindung undGeCl^, das mit Phosphor eine Verbindung eingehen kann, als flüchtige Verbindung in der Gasphase gemischt werden und die Verbindung der beiden Bestandteile durch Flammhydrolyse erzeugt wird.
- 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Homogenisierung des Glases und eine Entfernung von Wasser dadurch ausgeführt werden, daß trockenes Gas in das Glas bei dem Verglasungsschritt nach dem Mischen von GaoO* in der bestimmten Menge in die Phosphorverbindung als Zwischenprodukt geblasen wird.
- 13. Verfahren nach Anspruch 8t dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Verbindung mittels chemischer Reaktion809818/0738in der Gasphase und die Erhitzung für die Verglasung des Reaktionsprodukts in demselben Gefäß ausgeführt werden.
- 14. Optische Übertragungsleitung mit einem Kernglas und einem Überzugsglas mit einem Brechungsindex, der kleiner als der des Kernglases ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernglas und das Überzugsglas aus Phosphatglas bestehen, das Ga2O, enthält, und daß die Ga2O,-Konzentration in dem Überzugsglas höher als die Ga20,-Konzentration in dem Kernglas ist.
- 15. Verfahren zum Herstellen einer optischen übertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Glasarten, die Ga2O, enthalten, in verschiedenen Konzentrationen durch Zugabe von Ga2O, in verschiedenen spezifischen Mengen zu Jeweils einer Phosphorverbindung und einer Germaniumverbindung hergestellt werden, daß die zwei Glasarten in einen Doppeltiegel eingebracht werden, dessen unteres Ende abgedichtet und dann für die Verglasung verschmolzen ist, und daß der Boden des Tiegels zum Spinnen geöffnet wird.809818/0738
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