DE3031160C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Vorform aus Glas nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Ein Verfahren der genannten Art ist aus der DE-OS 25 21 270
bekannt. Besonders wenn bei diesem bekannten Verfahren die
abgeschiedene Schicht aus reinem Arsenoxid oder Antimon
oxid anstelle einer gemeinsam abgeschiedenen Schicht mit
weniger flüchtigen Bestandteilen besteht, wird wahrschein
lich die Verwendung einer scharf gebündelten Heizquelle
zum Schrumpfen des Rohres eine derartige Verdampfung ver
ursachen, daß das Zentrum der Lichtleiter-Vorform im wesent
lichen frei von dem Oxid des Dotierungswerkstoffs sein
wird. Dieser Abfall des Brechungsindex im Zentrum des Ker
nes, dem dieses zur Folge hat, ist für viele Anwendungen
unerwünscht. Wenn das Rohr jedoch vor dem Zusammenfallen
des Rohres einer Wärmebehandlung unterzogen wird, kann
der Abfall des Brechungsindex wesentlich vermindert oder
sogar vollständig vermieden werden. Diese Wärmebehandlung
besteht aus einer Erwärmung des Rohres auf eine Tempera
tur von etwa 1400°C im Gegensatz zur Temperatur von
1700°C, welche für das Zusammenfallen des Rohres benötigt
wird. Beispielsweise wird jedes Teil des Rohres während
einer Zeitspanne von einigen Sekunden bis einigen Minuten
auf diese niedrige Temperatur gebracht.
Aus der DE-OS 29 46 011 und der DE-OS 29 47 074 ist je
weils ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform aus
Glas zum Ziehen von Glasfaser-Lichtwellenleitern bekannt,
bei welchem in ein Glasrohr ein Glasstab eingeführt und
der Glasstab und das Rohr durch Zusammensacken des Rohres
und der Wärmebehandlung miteinander verbunden werden.
Bei jedem dieser bekannten Verfahren wird vor dem Zu
sammensacken oder Verschmelzen von Stab und Rohr ein
Behandlungsmittel für Glasoberflächen, beispielsweise
ein fluorhaltiges Molekülgas, durch den Zwischenraum
zwischen Stab und Rohr geleitet, wodurch die Grenzbedin
gungen, die sich bei dem Verschmelzen der beiden Materia
lien ausbilden, verbessert und die Lichtdämpfung der so
gebildeten optischen Faser erheblich erniedrigt wird.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der ein
gangs genannten Art Vorformen mit äußerst schmalen Dotier
stoffkonzentrationssenken im Zentrum der Vorform erhalten
werden können.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorteile der Erfindung liegen darin, daß beispielsweise
während des Kollabierungsprozesses auch
unregelmäßig dotierte Oberflächenschichten abgeätzt
werden bzw. sich nicht ausbilden können und daß fluor
haltige Molekülgase im Unterschied beispielsweise zu
Wasserstoff und anderen Halogeniden auch in Sauer
stoffatmosphäre durchgeführt werden können. Gerade
letztgenanntes wirkt sich günstig auf das Dämpfungs
verhalten der Lichtleitfasern aus.
Die Erfindung wird anhand eines konkreten Ausführungs
beispiels in der nun folgenden Beschreibung, aus der
sich weitere Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens
ergeben werden, näher erläutert.
Das Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines
innen beschichteten Glasrohres für eine stabförmige
Vorform zum Ziehen einer Glasfaser.
Ein sauberes, blasen- und einschlußfreies Quarzglas
rohr von 1 m Länge, 20 mm Außendurchmesser und etwa
1,5 mm Wandstärke wird nach dem Einbau in eine Glas
drehbank bei etwa 1700°C mittels eines Getrenntgas
brenners mit zwei wassergekühlten Köpfen mit je 20
Düsen auf der Außenseite flammenpoliert. Dadurch werden
Rückstände auf der Rohroberfläche weitgehend verbrannt
oder verdampft. Außerdem verschmelzen etwa vorhandene
mechanische Oberflächenverletzungen zumindest teilweise.
Während des Flammenpolierens werden durch das Rohr
1100 Nml/min Sauerstoff und damit vermischt 15 Nml/min
Schwefelhexafluorid (SF6) geleitet. Bei der hohen Tem
peratur von etwa 1760°C in der Heizzone wird die Innen
fläche des Rohres in dieser Heizzone durch chemische
Reaktion des Schwefelhexafluorid mit dem Quarzglas ge
ätzt, wobei flüchtiges Siliziumtetrafluorid entsteht.
Dieses wird von dem Sauerstoffstrom fortgespült. Außer
dem werden schwer flüchtige oxidische Verunreinigungen
in gasförmige und damit im Gasstrom transportable Ver
bindungen überführt. Selbst hochschmelzende stabile
Oxide können quantitativ entfernt werden. Darüber hinaus
wird der Wassergehalt der Oberfläche durch chemische
Reaktion, bei welcher flüchtiges Fluorwasserstoffgas
entsteht, entfernt, was von besonderer Bedeutung für
die Reinheit des Glases ist.
Auf die so gereinigte Innenfläche werden Glasschichten
beispielsweise nach dem CVD-Verfahren abgeschieden.
Dabei wird zumindest vor jedem neuen Abscheidungsvor
gang eine beschriebene Gasphasenätzung vorgenommen.
Nachdem eine ausreichende Anzahl von Glasschichten,
deren Zusammensetzung geeignet gewählt worden ist,
abgeschieden worden ist, wird das Rohr zum Stab kolla
biert oder zusammengeschmolzen. Dies wird bei erhöhter
Temperatur von 1960°C bis 2000°C mit einem wasserge
kühlten Knallgasbrenner durchgeführt. Dabei wird die
Brennergeschwindigkeit schrittweise vermindert, während
die Brenngaszufuhr und der Düsenabstand zum Rohr konstant
gehalten werden. Während dieses Vorgangs wird durch das
Rohr wiederum ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Schwefel
hexafluorid geleitet, wobei der Schwefelhexafluoridfluß
jetzt etwa 1,5 Nml/min beträgt.
Dieser geringere Schwefelhexafluoridfluß bewirkt eine
geringfügige Ätzung und damit wiederum Reinigung der
Innenfläche des Rohres. Dabei werden aufgrund der chemi
schen Reaktion zu Fluorwasserstoff der Wassergehalt der
Gasatmosphäre - es wird hier reiner Sauerstoff mit einem
Restwassergehalt von 1-2 ppm eingesetzt - deutlich er
niedrigt und außerdem OH-Gruppen, die auf der Innenfläche
des Rohres oberflächlich vorhanden sein können, abge
ätzt. Auch Metallverunreinigungen im Gasstrom oder der
Innenfläche werden in flüchtige Fluoride umgewandelt.
Nach etwa fünf Brennerdurchläufen wird der Gasdurchfluß
unterbunden und das entstandene Kapillarrohr in einem
letzten Brennerdurchlauf lückenlos zum Stab verschmolzen.
Ein auf vorstehend beschriebene Weise hergestellter Stab
zeichnet sich durch eine gute Homogenität des Glases und
durch eine äußerst schmale Dotierstoff-Konzentrations
senke im Zentrum des Stabes, wenn dotierte Schichten ab
geschieden worden sind, aus. Bei Quarzglasschichten, die
mit Germanium dotiert worden sind, können Halbwerts
breiten für die GeO2-Konzentrationssenke von nur 60 µm
erreicht werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer Vorform aus Glas zum
Ziehen von Glasfaser-Lichtwellenleitern, wobei auf der
Innenfläche eines Glasrohres insbesondere dotierte Glas
schichten abgeschieden werden und das beschichtete Rohr
zu einem Stab kollabiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Kollabierungsvorganges die Innenfläche der
Beschichtung des Glasrohres mit einem diese Innenfläche
ätzenden Gas bespült wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor und/oder während der Abscheidung einer Glasschicht
die Innenfläche des Rohres mit einem die Innenfläche ätzen
den Gas bespült wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das ätzende Gas das Glas erst bei einer höheren
Temperatur ätzt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das ätzende Gas ein fluorhaltiges Molekülgas ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das fluorhaltige Molekülgas ein oder mehrere Schwefel
fluorverbindungen, Fluorkohlenwasserstoffe und/oder Stick
stoff-Fluorverbindungen enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das fluorhaltige Molekülgas ein oder mehrere
Schwefelfluoride, Stickstofffluoride, Fluorhalogenkohlen
wasserstoffe und/oder Carbonyl-Fluorid enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das fluoridhaltige Molekülgas Schwefelhexafluorid ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenfläche mit einem Gasgemisch aus Hexafluorid
und Sauerstoff bei einer Temperatur von mehr als 800°C be
spült wird.
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Families Citing this family (13)
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