DE2912960A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF OPTICAL FIBERS - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF OPTICAL FIBERS

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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 29.03.79 6000 Frankfurt (Main)70 ^f/^ Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 29.03.79 6000 Frankfurt (Main) 70 ^ f / ^

"Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern""Process for the production of optical fibers"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern, insbesondere Monomode-Lichtleifrfasern, mit einem Kernbereich und einem Mantelbereich der einen kleineren Brechungsindex aufweist als der Kernbereich, sowie gegebenenfalls einem Träger.The invention relates to a method for producing optical fibers, in particular single-mode optical fibers, with a core area and a cladding area of the smaller one Has refractive index as the core area, and optionally a carrier.

Aus der DT-AS 21 22 895 ist ein Verfahren zur Herstellung von optischen Glasfasern bekannt, wobei das Kernmaterial in Form einer Schicht auf die Innenwand eines aus dem Mante!material bestehenden Rohres aufgebracht wird« Das beschichtete Rohr wird sodann bis zu Erweichungstemperatur erhitzt und anschließend zur Glasfaser ausgezogen* Das Verfahren besteht also aus mehreren verschiedenartigen Prozesschritten und ist somit aufwendig.From the DT-AS 21 22 895 a method for the production is known from optical glass fibers, the core material in the form of a layer on the inner wall of one of the Mante! Material of the existing pipe is applied «The coated tube is then heated up to softening temperature and then drawn out into glass fiber * The method therefore consists of several different process steps and is therefore complex.

Weiterhin ist aus der DE-AS 19 13 358 ein Verfahren zur Herstellung eines lichtleitenden Glaskörpers bekannt, wobei zur Herstellung eines Kernbereiches ein Ionenaustauschverfahren angewendet wird. Dieses Verfahren ist für die Herstellung von Gradientenfasern geeignet, es erfordert jedoch einen relativ hohen Zeitaufwand.Furthermore, from DE-AS 19 13 358 a method for producing a light-guiding glass body is known, an ion exchange process being used to produce a core area. This procedure is for the Production of gradient fibers suitable, but it requires a relatively high expenditure of time.

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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dämpfungsarmer Lichtleitfasern, insbesondere Monomode-Lichtleitfasern, anzugeben, welches sich durch eine geringe Anzahl von Verfahrensschritten und einen geringen Zeitaufwand auszeichnet.The invention was therefore based on the object of a method for producing low-attenuation optical fibers, in particular Single-mode optical fibers, which are characterized by a small number of process steps and a small number of steps Time expenditure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Rohr verwendet wird, das zumindest in seinem inneren Teil aus Glas besteht, welches mindestens eine den Brechungsindex verminderade Komponente aufweist, daß das Rohr derart erhitzt wird, daß ein Teil dieser Komponente durch die Rohrinnenwand ausdiffundiert, und daß das Rohr anschließend zur Lichtleitfaser ausgezogen wird.This object is achieved according to the invention in that a tube is used which at least in its inner part consists of glass, which has at least one refractive index has reduced component that the tube is heated in such a way is that a part of this component diffuses out through the pipe inner wall, and that the pipe then to the optical fiber is pulled out.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figuren 1 bis 4- noch näher erläutert werden.In the following, the inventive method is based on the Figures 1 to 4- are explained in more detail.

In FIG. 1 ist schematisch ein Ziehofen 1 dargestellt, in den ein Rohr 2 beispielhaft aus vorzugsweise homogen dotiertem Quarzglas eingeführt ist. Die Dotierung ist so gewählt, daß das dotierte Quarzglas einen kleineren Brechungsindex η aufweist als reines Quarzglas. Als Dotierstoff eignet sich insbesondere Boroxid oder Fluor.In FIG. 1, a drawing furnace 1 is shown schematically, in which a tube 2 is exemplarily made of preferably homogeneously doped Quartz glass is introduced. The doping is chosen so that the doped quartz glass has a lower refractive index η as pure quartz glass. Boron oxide or fluorine are particularly suitable as dopants.

Die Wärmezufuhr aus dem Ziehofen 1 wird in der Weise geregelt, daß,der Dotierstoff zumindest aus den an die Innenwand des Rohres aungrenzenden Bereichen ausdiffundiert. Dadurch erhöht sich der Brechungsindex in diesen Bereichen. Üblicherweise kommt es hierbei auch zum Ausdiffundieren von XDotierstoff aus der Außenwaid des Rohres, jeoch ist die damit verbundene Brechungsindexerhöhung ohne Belang, da sich diese Außenbereiche bei der fertigen Lichtleitfaser in einem hinreichenden Abstand von den eigentlichen lichtleitendne Bereichen befinden.The heat supply from the drawing furnace 1 is regulated in such a way that the dopant at least from the to the inner wall of the pipe diffuses out from border areas. This increases the refractive index in these areas. Usually, X-dopant also diffuses out of the outer woad of the pipe, however this is the case the associated increase in the refractive index is irrelevant, since these outer areas are in the finished optical fiber a sufficient distance from the actual light-conducting areas.

Das Rohr wird hierbei zugleich soweit erhitzt, daß es in einem anschließenden Verfahrensschritt zur Faser 3 (FIG. 1) ausgezogen werden kann. Das Brechungsindexprofil läßt sichAt the same time, the tube is heated to such an extent that it becomes fiber 3 (FIG. 1) in a subsequent process step. can be pulled out. The refractive index profile can

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"*· 2912860"* 2912860

dabei durch die Wärmezufuhr und die Ziehgeschwindigkeit beeinflussen.by the supply of heat and the drawing speed influence.

Zweckmäßig ist es, die Faser noch mit einer Schutzschicht zu versehen, was beispielsweise mit Hilfe einer Beschichtungsvorrichtung 4 erfolgen kann, durch welche die Faser in einem unmittelbar anschließenden Verfahrensschritt geführt wird.It is useful to provide the fiber with a protective layer, for example with the help of a coating device 4 can take place, through which the fiber is guided in an immediately subsequent process step will.

In FIGS 2 ist das Brechungsindexprofil einer derart hergestellten Faser wiedergegeben. Die Lichtführung erfolgtIn FIG. S 2, the refractive index profile of a fiber produced in this way is shown. The light is guided

10im höherbrechenden Bereich um die Faserachse (r<rj d.h. im Kerribered.cn. Für r—»0 kann der Brechungsindex η annähernd in den Brechungsindex von reinem Quarzglas übergehen. Im Bereich zwischen r,- und r2 d.h. im Mantelbereich nimmt der Brechungsindex einen konstanten Wert an, der demIn the higher refractive index area around the fiber axis (r <rj ie in the Kerribered.cn. For r- »0 the refractive index η can almost change into the refractive index of pure quartz glass. In the area between r 1 and r 2, ie in the cladding area, the refractive index decreases constant value corresponding to the

15Wert des dotierten Quarzglases entspricht. Zwischen r2 und r, kann sich der Brechungsindex nochmals erhöhen, jedoch hat das, wie schon erwähnt, keinen Einfluß auf die optischen Eigenschaften der Faser, ebensowenig wie die Schutzschicht (r y r,, nicht eingezeichnet), welche ledig-15 value of the doped quartz glass. Between r 2 and r, the refractive index can increase again, but, as already mentioned, this has no influence on the optical properties of the fiber, just as the protective layer (r y r ,, not shown), which is only

201ich zum Schutz gegen äußere z.B. mechanische Einwirkungen dienen soll.201 I should serve as protection against external e.g. mechanical influences.

In den Figuren 3 und 4 sind die Verhältinisse für ein Rohr dargestellt, das in seinem inneren Teil 2 aus Quarzglas besteht, welches eine den Brechungsindex vermindernde Dotierungjvorzugsweise Boroxid oder Fluor,aufweist. Der übrige Teil 2' des Rohres besteht aus reinem Quarzglas und dient lediglich als Träger für den dotierten Teil 2. Der Ziehvorgang selbst sich spielt sich jaanaloger Weise ab, wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren (FIG, Ί).In Figures 3 and 4, the proportions for a tube are shown, which in its inner part 2 made of quartz glass consists, which a doping that reduces the refractive index is preferred Boron oxide or fluorine. The remaining part 2 'of the tube consists of pure quartz glass and serves only as a carrier for the endowed part 2. The drawing process itself takes place in a manner analogous to how in the method described above (FIG, Ί).

Der in FIG. 4 wiedergegebene Brechungsindexverlauf zeigt im Bereich r<r^ keinen Unterschied zum Brechungsindexverlauf gemäß FIG. 2. Der Mantelbereich zwischen r^ und r2 (nSi0 dotiert^ ist hier 3edoc]l kleiner, da nur der innere Teil tr< r2) des Rohres dotiert war. Anschließend folgtThe one shown in FIG. 4 shown refractive index curve shows in the range r <r ^ no difference to the refractive index curve according to FIG. 2. The cladding area between r ^ and r 2 ( n Si0 doped ^ is here 3 edoc] l smaller, since only the inner part tr < r 2 ) of the tube was doped. Then follows

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wieder ein Bereich mit erhöhtem Brechungsindex, der im vorliegenden fall durch das Trägermaterial - Quarzglas - bestimmt ist. Auch hier muß selbstverständlich darauf geachtet werden, daß der Bereich r> rp hinreichend weit von den eigentlichen lichtleitenden Bereichen der Lichtleitfaser entfernt ist. Dimensionierungsangaben hierzu lassen sich aus der Druckschrift "V. Eickhoff et al: Properties of Monomode Fibres for the 1.3/um Wavelength Region 4 th EOOC S. 193 - 197 (Gemma Sept. 1978)" entnehmen.again a region with an increased refractive index, which in the present case is due to the carrier material - quartz glass - is determined. Here, too, it must of course be ensured that the area r> rp sufficiently far from the actual light-guiding areas of the optical fiber away. Dimensioning information for this can be found in the publication "V. Eickhoff et al: Properties of Monomode Fibers for the 1.3 / um Wavelength Region 4 th EOOC pp. 193-197 (Gemma Sept. 1978) ".

Bei den bisher beschriebenen Verfahren (FIG. 1, FIG. 3) erfolgt das Diffundieren des Dotierstoffes und das Ziehen der Faser in einem einzigen Verfahrenschritt. Es ist jedoch auch möglich, das gesamte Verfahren in zwei z. B. räumlich und/oder zeitlich getrennte Verfahrensschritte zu zerlegen. Beispielsweise kann beim ersten Verfahrensschritt die Wärmezufuhr gezielt so bemessen werden, daß lediglich die gewünschte Verarmung an Dotierstoff in den unmittelbar an die Innenwand des Rohres angrenzenden Bereichen eintritt. Beim zweiten Verfahrensschritt wird dann die Wärmezufuhr hauptsächlich an den reinen Ziehvorgang angepasst.In the methods described so far (FIG. 1, FIG. 3), the dopant is diffused and drawn the fiber in a single process step. However, it is also possible to carry out the entire process in two z. B. to dismantle spatially and / or temporally separate procedural steps. For example, in the first process step, the heat supply can be specifically dimensioned so that only the desired depletion of dopant in the areas immediately adjacent to the inner wall of the tube entry. In the second process step, the heat is mainly supplied to the pure drawing process customized.

Dieses letztgenannte Verfahren erlaubt eine genauere Abstimmung der Verfahrensparameter aufeinander, während das erstgenannte Verfahren fertigungstechnische Vorteile insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwandes bietet.This last-mentioned method allows the method parameters to be more precisely matched to one another while the first-mentioned method offers advantages in terms of manufacturing technology, in particular with regard to the time required.

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Claims (7)

29123602912360 Licentia-Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 29 03 79 6000 Frankfurt (Main) 70 ^ffi*' Licentia-Patent-Verwaltungs-GmbH Ulm, 29 03 79 6000 Frankfurt (Main) 70 ^ ffi * ' PatentansprücheClaims vjl·! Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern, insbesondere Mcmomode -Lichtleitfasern mit einem Kembereich und einem Kantelbereich der einen kleineren Brechungsindex aufweist als der Kernbereich, sowie gegebenenfalls einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr verwendet wird, das zumindest in seinem inneren Teil aus Glas besteht, welches mindestens eine den Brechungsindex vermindernde Komponente aufweist,
daß das Rohr derart erhitzt wird, daß ein Teil dieser Komponente durch die Rohrinnenwand ausdiffundiert und daß das Rohr anschließend zur Lichtleitfaser ausgezogen wird.
vjl ·! Process for the production of optical fibers, in particular Mcmomode optical fibers with a core area and a bevel area which has a lower refractive index than the core area, and optionally a carrier, characterized in that a tube is used which is made of glass at least in its inner part, which has at least one component that reduces the refractive index,
that the tube is heated in such a way that part of this component diffuses out through the inner wall of the tube and that the tube is then drawn out to form the optical fiber.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr aus Glas mit mindestens einer homogen verteilten Komponente verwendet wird, die den Brechungsindex vermindert,2. The method according to claim 1, characterized in that a tube made of glass with at least one homogeneously distributed Component is used that reduces the refractive index, 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Glas bestehendes Rohr verwendet wird, dessen an die Innenwand angrenzender Bereich eine die Brechungszahl· erniedrigende Komponente aufweist.3. The method according to claim 1, characterized in that a tube made of glass is used, whose on the area adjacent to the inner wall has the refractive index Has degrading component. Q30Ö41/0384Q30Ö41 / 0384 -2- 2312960-2- 2312960 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Glas mit Brechungszahl erniedrigender Komponente ein mit Boroxid oder Fluor dotiertes Glas, insbesondere Quarzglas verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 Ms 3, characterized in that that a glass doped with boron oxide or fluorine is used as the glass with a component that lowers the refractive index, in particular Quartz glass is used. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung eines vorgegebenen Brechungsindexprofils die Wärmezufuhr und ZiehgesclMndigkeit entsprechend gewählt wird.5. The method according to any one of claims 1 "to 4-, characterized in, that for the formation of a given refractive index profile the heat supply and drawing strength is chosen accordingly. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr derart vorgenommen wird, daß das Ausdiffundieren der Komponente oder des Dotierstoffes und die Erwärmung auf Ziehtemperatur in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the supply of heat is carried out in such a way that the component or the dopant diffuses out and the heating to drawing temperature takes place in a single process step. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr derart vorgenommen wird, daß in eirem ersten Verfahrensschritt nur das Ausdiffunddieren der Komponente oder des Dotierstoffes erfolgt und in dnem zweiten Verfahrensschritt im wesentlichen nur-das Ausziehen zur Lichtleitfaser durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the supply of heat is carried out in such a way that only the outdiffusion is carried out in a first process step the component or the dopant takes place and in the second process step essentially only that Pulling out to the optical fiber is carried out. 0 30041/03840 30041/0384
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