DE2930781A1

DE2930781A1 - Verfahren zur herstellung einer lichtleitfaser

Info

Publication number: DE2930781A1
Application number: DE19792930781
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl Phys Huber; Peter Dr Techn Russer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-07-28
Filing date: 1979-07-28
Publication date: 1981-02-12
Also published as: DE2930781C2

Description

"Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer vorzugsweise einwelligen Lichtleitfaser mit nicht rotationssymtnetrischer Abilangigkeit der Breclizahl vom Radius durch Bildung wenigstens einer Glas sicht auf einem Träger und/oder durch Änderung der Dotierung in einem Träger oder wenigstens einer auf dem Träger gebildeten Glasschicht und anschließendem Ausziehen der Vorform zur Lichtleitfaser.
Zur Herstellung von Lichtleitfasern mit geringer Dämpfung werden hauptsächlich Verfahren angewandt, bei denen die Kern- und/oder Mantelschichten aus der Gasphase auf einen Träger niedergeschlagen werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise unter der Bezeichnung CVD-Verfahren (chemical vapor deposition) bekannt.
Beim Innen-CVD-Verfahren wird auf der Innenseite eines Irägerrohrs , welches aus dem Mantelmaterial der Lichtleitfaser besteht, eine Schicht aus dem Kernmaterial der Lichtleitfaser aufgedampft und das beschichtete Trägerrohr, d.h. die Vorform, anschließend zur Lichtleitfaser ausgezogen. Beim Außen-CVD-Verfahren dagegen wird ein Träger z.B. ein hohlzylindrisches Trägerrohr aus dem Kern- material auf der Außenseite mit dem Mantelmaterial beschichtet und die so gewonnene Vorform sodann zur Lichtleitfaser ausgezogen.
3ei einem weiteren Verfahren wird ein Rohr verwendet, das zumindest in seinem inneren Teil aus Glas besteht, welches mindestens eine den Brechungsindex vermindernde Komponente aufweist. Das Rohr wird derart erhitzt, daß ein Teil dieser Komponente durch die Rohrinnenwand ausdiffundiert. Anschliessend wird das Rohr zur Lichtleitfaser ausgezogen.
In Monomod-Lichtwellenleitern sind zwei Wellen mit zueinander orthogonaler Polarisation ausbreitungsfähig. Bei idealem kreissnmmetrischem Querschnitt haben beide Wellen genau die gleiche zeilenzahl. Es treten daher keine Laufzeitdifferenzen zwischen den beiden Wellen auf. Bei praktisch realisierten Lichtwellenleitern treten jedoch immer Abweichungen vom idealen kreissymmetrischen Querschnitt auf. Als Folge davon haben die beiden Wellen mit zueinander orthogonaler Polarisation unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten. Wegen der geringen Unterschiede der Ausbreitungsgeschwindigkeiten ergeben sich laufend Sberkopplungen zwischen beiden Wellen und dadurch zusatzliche Verbreiterungen von Wellenpakten Da die Ungleichmäßigkeit in der Ausbreitungsgeschwindigkeit beider orthogonal polarisierter Wellentypen herstellungstechnisch prinzipiell nicht vermieden werden kann, ist es zweckm:ßig eine Lichtleitfaser mit einem nicht rotationssymmetrischen Querschnitt zu verwenden, so daß die beiden ausbreitungsfähigen, orthogonal polarisierten Wellentypen derart stark unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten und unterschiedliche Wellenzahlen haben, daß eine Verkopplung zwischen den Wellentypen nicht auftritt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung einer derart aufgebauten Lichtleitfaser anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bildung der Glasschicht und/oder die Änderung der Dotierung des Trägers und/oder der Glasschicht derart erfolgt, daß eine Glasschicht mit azimutal unsymmetrischer Geometrie und/oder ein Träger und/oder eine Glasschicht mit azimutal abhängiger Dotierung entsteht.
Hierdurch wird eine derart starke Abweichung von der kreissymmetrischen Form des Faserquerschnitts erreicht, daß eine Verkonplung zwischen den beiden Wellen mit zueinander orthogonaler Polarisation weitgehend unterbunden wird. Wird z.B. nur eine der beiden Wellentypen angeregt, so tritt der andere Zellentyp in der Lichtleitfaser garnicht auf und die fellenzahl ist damit eindeutig festgelegt.
Die Erfindung soll unter Zuhilfenahme der FIG. 1 bis 9B näher erläutert werden.
In den FIG. 1 und 2 weisen die Trägerrohre 1,11 eine Beschichtung 2, 12 mit azimutal unsymmetrischer Geometrie auf. Je nachdem ob ein Sttifenprofil oder ein Profil mit kontinuierlicher änderung der Brechzahl erzeugt werden soll, werden eine oder mehrere dotierte Schichten auf der Innenwand der rohres aufgebracht.
Die gewiinschte Uns;trnmerie kann auch entsprechend FIG. 3 oder FIG. 4 durch eine azimutal abhängige Dotierung der auf dem Träger 31 oder 41 aufgebrachten Schicht hervorgerufen werden, beispielsweise kann die Dotierung durch einen einzigen Dotierstoff a erfolgen, der in zwei einander gegenüber liegende Bereiche der Schicht z.B 33, FIG. 3 eindiffundiert wird. Es können aber auch mehrere Dotierstoffe a, b in die Schicht z.B. 42, FIG. 4 eindiffundiert werden, wodurch sich stärkere Unterschiede in den Brechzahlen herstellen lasse.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß FIG. 5A ein Führungsrohr 51 in das Rohrinnere des Trägers 50 eingeführt und das Reaktionsgemisch 53 durch geeignete Öffnungen 52 im Führungsrohr in azimutalen Vorzugsrichtungen auf die Innenwand des Trägerrohrs gerichtet. Selbstverständlich können die Reaktionsgase auch durch mehrere z.B. konzentrisch zueinander angeordnete Führungsrohre in das Innere des Trägerrohrs. geleitet werden. Dies hat den Vorteil, daß die unsymmetrische Dotierung durch Reaktionsgase erzeugt werden kann, welche durch Öffnungen im äußeren Führungsrohr auf die Rohrinnenwand gerichtet werden, während die eigentliche Beschichtung des Trägerrohrs über das innere Führungsrohr erfolgt.
FIG. SB zeigt einen Querschnitt durch diese Anordnung im Bereich der Reaktionszone 54.
Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung einer unsymmetrischen Beschichtung ist in FIG. 6 dargestellt. Die aus der Gasphase gebildeten Glaspartikel werden hier durch ein elektrisches Feld auf die Innenwand des Trägerrohrs geleitet. Durch die bei diosem Beispiel vorgesehene Anordnung der Elektroden 65, 66 wird ein stark inhomogenes Feld erzeugt, welches eine Kraft in Richtung der auf hohem Potential UO liegenden Elektroden ausübt. Hierdurch wird eine azimutal unsymmetrische Abscheidung 62 der Glaspartikel auf der Innenwand des Trägerrohrs 61 hervorgerufen, bzw. die Tendenz zu einer solchen Abscheidung verstärkt.
Weiterhin kann eine Unsymmetrie durch teilweises Abtragen eineroder mehrerer Schichten z.B. durch ätzen herbeigeführt werden. Die einzelnen Verfahrensschritte sind aus den FIG. 7A bis 7E zu erkennen. Durch die Ätzlösung wird zunächst der untere Bereich der Schicht abgetragen, sodaß ein Querschnitt gemäß FIG. 7C entsteht, Das beschichtete Rohr wird sodann um 1800 gedreht (FIG. 7D) und ein zweiter Ätzprozess angeschlossen, welcher zu dem gewünschten Querschnitt gemäß FIG. 7E führt.
Auch durch teilweises Abdampfen eines oder mehrerer Dotierstoffe aus der auf dem Trägerrohr aufgebrachten Schicht oder dem Trägerrohr selbst kann ein azimutal unsymmetrischer Brechzahlverlauf erzeugt werden. In FIG. 8 beispielsweise sind zwei Heizelemente dargestellt, zwischen denen sich das beschichtete und/oder dotierte Trägerrohr befindet. Bei Zufuhr von Wärmeenergie dampfen die Dotierstoffe bevorzugt aus den beiden den Heizelementen benachbarten Bereichen ab und es verbleibt eine Beschichtung bzw. ein Trägerrohr mit azimutal abhängiger Dotierung.
Schließlich können auch mehrere der beschriebenen Verfahren zugleich oder nacheinander angewandt werden, beispielsweise derart, daß zunächst eine unsymmetrische und darauf eine symmetrische Beschichtung auf der Rohrinnenwand aufgebracht wird (FIG. 9A) oder eine Beschichtung mit azimtal unsymmetrischer Geometrie und unterschiedlich dotierten Stufen erzeugt wird (FIG. 9B).

Claims

Patentanspriiche &. Verfahren zur Herstellung einer vorzugsweise einwelligen Lichtleitfaser mit nicht rotationssymmetrischer Abhängigkeit der Brechzahl vom Radius durch Bildung wenigstens einer Glasschicht auf einem träger und/oder durch änderung der Dotierung in einem Träger oder wenigstens einer auf dem Tr-ager gebildeten Glasschicht und anschließendem Ausziehen der Vorform zurLichtleitfaser, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Glasschicht und/oder die Änderung der Dotierung des Tragers und/oder der Glasschicht derart erfolgt, daß eine Glasschicht mit azimutal unsymmetrischer Geometrie und/oder ein Träger und/oder eine Glasschicht mit azimutal abhängiger Dotierung entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschich durch azimutal unsymmetrische Abscheidung von dotiertem oder undotiertem Glas gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Glasschicht und/oder zur Änderung der Dotierung des Träger und/oder der Glasschicht Reaktions- Nasgemische verwendet werden, wobei wenigstens ein Reaktionsgasgemisch durch ein Führungsrohr in die Reaktionszone gef;ihrt wird und durch geeignete oeffnungen im Führungsrohr in azimutalen Vorzugsrichtungen auf den Träger gerichtet wird.
W Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lie Glasschicht durch dotierte oder undotierte Glaspartitel gebildet wird, welche aus der Gasphase erzeugt wer-Sen und dan ein elektrisches Feld derart angelegt wird, laß die Glaspartikel durch das Feld in azimutalen Vorzugsrichtungen auf den Träger gelenkt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht durch azimutal unsymmetrisches Abtragen von zuvor abgeschiedenem dotiertem oder undotiertem Glas gebildet wird.
S. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen der Glasschicht durch ätzen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung durch azimutal abhängiges Ein- oder Ausdiffundieren vom Dotierstoff geändert wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Glasschicht mit azimutal unsymmetrischer Geometrie und/oder dem Träger und/oder der Glasschicht mit azimutal abhängiger Dotierung wenigstens eine weitere Glasschicht mit azimutal s mmetrischer oder unsymmetrischer Geometrie und/oder azimutal unabhängiger oder abhängiger Dotierung gebildet wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtleitfaser hergestellt wird, deren lichtleitender Bereich stark unterschiedliche Abmessungen in zwei orthogonalen Richtungen aufweist.
10. erfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, d eine Lichtleitfaser hergestellt wird derart, daß das Verhältnis der Abmessungen des lichtleitenden Bereichs in zwei orthogonalen ltichtungen wenigstens 2 : 1 beträgt.