DE2850717A1 - Herstellungsverfahren fuer eine glasfaser - Google Patents

Herstellungsverfahren fuer eine glasfaser

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Jean-Pierre Dumas
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Description

HERSTELLUNGSVERFÄHREN FÜR EINE GLASFASER
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Glasfaser zur Übermittlung von Infrarotstrahlen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Festkörper zur Übertragung von Infrarotstrahlen wurden bereits für Laserstrahlen-Fenster angegeben. Diese Materialien sind entweder Kristalle wie z.B. alkalische Halogenidverbindungen in mono- oder polykristalliner Form, oder Gläser wie z.B. kupferdotiertes Glas.
Es wurden auch bereits Versuche gemacht, um Glasfasern aus diesen Materialien herzustellen, beispielsweise aus Arsenik-Dreisulfid-Gläsern (siehe INFRARED PHYSICS, Vol. 8, 1968, Seiten 49-58). Weiter sind in der Zeitschrift Electronics vom 15.9.1977, Seite 197 Ausziehverfahren für Glasfasern ausgehend von alkalischen Stoffen beschrieben.
Die so hergestellten Glasfasern sind jedoch wegen ihrer großen Verluste pro Längeneinheit wenig zufriedenstellend.
Aufgabe der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren, bei dem verlustarme Glasfasern entstehen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst* Bezüglich von Merkmalen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der einzigen Figur erläutert, die im Längsschnitt eine Vorrichtung zeigt, mit deren Hilfe das erfin-
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dungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung enthält eine Ampulle 1, z.B. aus einem Aluminium-Silikat-Glas, von zylindrischer Form und in senkrechter Stellung. Der untere Teil dieser Ampulle weist eine Verlängerung 2 aus einfachem Glas mit geringem Durchmesser auf. Der obere Teil dieser Ampulle hat eine Öffnung 3, die durch einen Kanal 4 mit einer Vakuumpumpe 5 über ein Ventil 6 verbunden ist. An diesen Kanal 4 kann ein Abzweigkanal 7 angeschlossen sein, der die Öffnung 3 über ein Ventil 9 mit einem Behälter 8 verbindet, der zuvor mit einem neutralen Gas wie z.B. Argon gefüllt wurde.
Im mittleren und unteren Teil der Ampulle 1 befindet sich eine Mischung 10, z.B. aus Kadmium und Tellur in stoechiometrischen Proportionen. Diese Mischung wird in den unteren Teil der Ampulle eingeführt, ehe der Boden mit einer Lötflamme zugeschmolzen wird.
Ein Ofen 11, z.B. ein elektrischer Ofen, umgibt die Ampulle 1. Die Steuermittel (nicht dargestellt) des Ofens 11 enthalten eine Programmiervorrichtung, mit deren Hilfe man in Abhängigkeit von der Zeit die Temperatur des Ofens nach einem vorbestimmten Programm variieren kann.
Nun wird die Vakuumpumpe 5 eingeschaltet, wobei das Ventil 9 geschlossen und das Ventil 6 geöffnet ist. Wenn die in der Ampulle 1 vorhandene Luft herausgepumpt ist, schließt man das Ventil 6 und öffnet das Ventil 9, bis der Druck des Argon in der Ampulle einen vorbestimmten Druck erreicht hat, der so gewählt ist, daß der Gasdruck im Innern der Ampulle praktisch dem Atmosphärendruck entspricht, wenn die Mischung schmilzt.
§09822/0703
Nun wird das Ventil 9 geschlossen und der Ofen Il eingeschaltet. Man'heizt die Mischung bis zu ihrem Schmelzpunkt auf, d.h. bis auf 1040 C. Anschließend wird der Ofen 11 auf 1060 C erhitzt, wodurch die Wand der Ampulle 1, die die geschmolzene Verbindung umgibt, aufgeweicht wird.
Schließlich wird die Verlängerung 2 der Ampulle 1 so nach unten gezogen, daß man eine Glasfaser mit einem axialen Kern erhält, der aus der Verbindung besteht, wobei dieser Kern von einer Hülle umgeben wird, die aus dem Glas der Ampulle gebildet wird.
Nach der Herstellung der Faser kann man diese einem Ausglühen bei einer Temperatur unterziehen, die etwas niedriger ist als die Schmelztemperatur der Mischung, und zwar in einem anderen senkrecht stehenden Ofen, der dem in der Figur dargestellten Ofen gleicht. Dieses Ausglühen bewirkt, wenn nötig, das Umwandeln des Faserkerns in den monokristallinen Zustand. Dieser Kern kann tatsächlich in amorphem oder polykristallinem Zustand erhalten werden, je nach Geschwindigkeit der Herstellung der Faser, aufgrund der auf das Ausglühen folgenden Härtung.
Die so erhaltene Faser kann Infrarotlicht in Wellenbereichen von 1 Mikron bis 26 Mikron leiten. Sie hat den Vorteil einer sehr geringen optischen Abschwächung pro Längeneinheit. Dieser Vorteil beruht im wesentlichen darauf, daß die Mischung vor dem schädlichen Einfluß des Sauerstoffs und der Luftfeuchtigkeit während der Verschmelzungs- und Faserherstellungsprozesse geschützt ist. Tatsächlich führt das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Sauerstoff und OH Ionen in der Verbindung
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zu Absorptionsbändern im Infrarotwellenbereich. Dieses Phänomen könnte eine Erklärung sein für die schlechten Resultate, die mit den dem Stand der Technik entsprechenden Glasfasern erreicht wurden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Dopierstoff, der die Übertragung der Infrarotstrahlen verbessert, zu gleicher Zeit wie die Mischung in die Ampulle eingeführt. "Wenn die Mischung aus Kadmium und Tellur besteht, kann der Dopierstoff Indium sein.
Das Einführen der Mischung 10 und des Dopierstoffs in die Ampulle 1 kann durch Ablagerung in der Dampfphase geschehen. Diese Ablagerung kann das Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen den verdampften Elementen sein, was eine Reinigung ermöglicht.
Auf die Einführung eines neutralen Gases in die Ampulle kann verzichtet werden, wenn die Dampfspannung der in der Ampulle vorhandenen Elemente (Mischung und eventuell Dopierstoff) dem Atmosphärendruck für die Fusionstemperatur der Mischung entspricht.
Wenn man eine mono- oder polykristalline Verbindung erhalten will, besteht die Mischung vorteilhafterweise aus zwei oder mehr der in der folgenden Tabelle gewählten Elemente, die einen Auszug aus dem periodischen System der Elemente darstellt :
I II III IV V VI VII
Li Mg Al Ge P S F
K Zn Ga Sn As Se Cl
Rb Cd In Pb Sb Te Br
Cs Tl Bi I
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In diesem Fall besteht die Mischung vorteilhafterweise aus einem Element der Gruppe II und einem Element der Gruppe VI, oder einem Element der Gruppe III und einem Element der Gruppe V oder einem Element der Gruppe I und einem Element der Gruppe VII.
Wenn man eine glasartige Verbindung erhalten will, besteht die Mischung aus mehreren Elementen der nachfolgenden Liste :
Ge, P, As, Sb, S, Se, Te, Br und I
Beispielsweise kann eine Mischung zur Herstellung einer glasartigen Verbindung bestehen aus :
28% Ge
12% Sb
und 60% Se.
Die Dopiermittel können aus den Elementen der Tabelle gewählt werden..
Das die Wand der Ampulle bildende Glas muß so gewählt werden, daß seine Viskosität das Ausziehen der Glasfaser erlaubt, wenn es auf eine Temperatur gleich oder höher als die Fusionstemperatur der Mischung gebracht wird. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Dilatationskoeffizient des Ampullenglases dem der Verbindung etwa entspricht.
Die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhaltenen Glasfasern können im medizinischen Bereich angewandt werden, z.B. bei der Wärmebehandlung innerer Körperorgane mit Hilfe eines Kohlensäuregaslasers. Sie können auch zur Übertragung von Infrarotbildern verwendet werden.
χ χ
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Leerseite

Claims (1)

  1. Fo Il 056 D
    2 3. Nov. 1978
    COMPAGNIE GEHERALE D'ELECTRICITE S.A. 54, rue La Boetie, 75382 PARIS CEDEX 08 Frankreich
    HERSTELLUNG ^AHREN FÜR EINE GLASFASER
    PATENTANSPRÜCHE
    1 - Herstellungsverfahren für eine Glasfaser für Infrarotlicht, bei dem zuerst in eine senkrecht stehende, oben offene Glasampulle eine Mischung der Bestandteile einer Verbindung eingeführt wird, die einen Lichtstrahl übertragen kann, die Ampulle dann erhitzt wird, wodurch nacheinander die Verbindung durch Schmelzen der Mischung hergestellt wird und die die Verbindung umgebende Wand der Ampulle aufgeweicht wird, und schließlich ein unterer Teil der Ampullenwandung so ausgezogen wird, daß eine aus einem Kern und einer Hülle bestehende Glasfaser entsteht, wobei der Kern von der Verbindung und die Hülle vom Glas der Ampulle gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem nach Einführen der Mischung und vor dem Erhitzen die Luft durch die Öffnung der Ampulle entfernt und anschließend die Öffnung verschlossen wird.
    2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einführen der Mischung ein Dopierstoff in die Ampulle eingeführt wird.
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    ORiGfNAL INSPECTED ,/.
    3 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Mischung und des Dopierstoffs in die Ampulle durch Ablagerung aus der Dampfphase geschieht.
    4 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß außerdem nach Entfernen der Luft und vor dem Erhitzen ein neutrales Gas in die Ampulle eingeführt wird.
    5 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser einem äusglühvorgang unterworfen wird.
    6 - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerung durch chemische Reaktion in der Dampfphase erhalten wird.
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