DE3232888A1

DE3232888A1 - Verfahren zur herstellung eines lichtwellenleiters

Info

Publication number: DE3232888A1
Application number: DE19823232888
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Dipl.-Phys. 7910 Neu-Ulm Huber; Oskar Dr.-Ing. 7900 Ulm Krumpholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-09-04
Filing date: 1982-09-04
Publication date: 1984-03-08

Description

Beschreibung
verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren wird auch als MCVD (modified chemical vapor deposition)-Verfahren bezeichnet. Mit einem derartigen Verfahren hergestellte Vorformen werden kollabiert und zu einem Lichtwellenleiter ausgezogen, der im wesentlichen aus einem lichtleitenden stabförmigem Kern und einen diesen umgebenden Mantel besteht. Dabei ist die Längsachse des Lichtwellenleiters im wesentlichen gleich dessen optische Achse. Insbesondere bei Lichtwellenleitern für die optische Nachrichtenübertragung ist es zur Erzielung einer hohen Bandbreite erforderlich, daß das entlang eines Durchmessers gemessene Brechzahlprofil einen bestimmten Verlauf hat, z.B. eine Parabelform im Kernbereich. Abweichungen davon, beispielsweise ein Brechzahleinbruch ("Dip") im Bereich der Längsachse, sind unerwünscht. Ein derartiger Brechzahleinbruch entsteht dadurch, daß während des Kollabier- und/oder Ziehvorgangs des Lichtwellenleiters aus der innersten Schicht der aufgebrachten Schichtenfolge glasbildende Bestandteile, z.B. Germaniumoxid, abdampfen. Dadurch wird die Brechzahl der innersten Schicht erniedrigt. Ein derartiger Brechzahleinbruch ist dadurch vermeidbar, daß während des Kollabier- und/oder Ziehvorganges innerhalb der Vorform ein bestimmter Partialdruck aufrecht erhalten wird, z.B.
durch ein entsprechend zusammengesetztes Gasgemisch. Ein derartiges Verfahren ist in nachteiliger Weise nur schwer kontrollierbar. Bei einem zu hohen Partialdruck entsteht im Bereich der Längsachse eine unerwünschte Brechzahlerhöhung, die ebenfalls eine unwirtschaftliche Nachrichtenübertragung bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung von Lichtwellenleitern anzugeben, die insbesondere zur optischen Nachrichtenübertragung mit einer hohen Datenrate geeignet sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorform vor dem Kollabier- und/oder Ziehvorgang. Auf die Innenfläche eines Trägerrohres 1 aus Quarzglas wird zunächst eine Schichtenfolge 2 aus unterschiedlich dotiertem Quarzglas aufgebracht, z.B. nach dem MCVD-Verfahren. Durch diese Schichtenfolge 2 wird der innere Mantel, der Kern und dessen Brechzahlprofil, z.B. dasjenige einer Gradientenlichtleitfaser erzeugt. Auf die Schichtenfolge 2 wird nun erfindungsgemäß als innerste Schicht mindestens eine Schutzschicht 3 aufgebracht, z.B. mit Hilfe des MCVD-Verfahren eine mit einem schwerflüchtigen Dotierstoff durchsetzte Quarzglasschicht. Dabei wird der Dotierstoff, z.B.
Siliziumnitrid (Si3N4) und/oder Aluminiumoxid und/oder ein Titanoxid, derart gewählt, daß einerseits eine Anpassung der Brechzahl und der Dicke der Schutzschicht 3 an die Schichtenfolge 2 möglich wird und andererseits ein Abdampfen von Bestandteilen, z.B. Germaniumoxid, aus der Schichtenfolge vermieden wird. Das Abdampfen ist ansonsten möglich beim Kollabier- und/oder Ziehvorgang, der bei ungefähr 20000C stattfindet. Die Schutzschicht 3 erzeugt in diesem Ausführungsbeispiel die innerste Kernschicht (Umgebung der Längsachse) des Lichtwellenleiters.
Entsprechend dem gewünschten Brechzahlprofil ist es weiterhin möglich, eine Schutzschicht aus reinem Dotierstoff, z.B. eine äußerst dünne Schicht aus Si3N4, aufzubringen.
Überraschenderweise ist es sogar möglich, eine Schutzschicht zu wählen, deren Brechzahl sich wesentlich von derjenigen der benachbarten Schicht unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, die Dicke der Schutzschicht derart zu wählen, daß bei dem fertigen Lichtwellenleiter die innerste Kernschicht einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als die halbe Wellenlänge des zu übertragenden Lichts. Es entsteht beispielsweise ein Brechzahleinbruch, der jedoch lediglich vernachlässigbare optische Einflüsse bewirkt.
Weiterhin ist es möglich, Dicke und/oder chemische Zusammensetzung der Schutzschicht derart zu wählen, daß diese während des Kollabier- und/oder Ziehvorganges im wesentlichen vollständig abdampft, während jedoch die Bestandteile der zu schützenden Schichtenfolge im wesentlichen erhalten bleiben.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf andere Verfahren zur Herstellung von Lichtwellenleitern anwendbar, z.B. auf ein sogenanntes Außen-MCVD-Verfahren, bei dem auf die Außenfläche eines Trägerrohres oder -stabes eine entsprechende Schichtenfolge aufgetragen wird.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters aus einem Glas- oder Quarzglasrohr, auf dessen Innenfläche eine glasige und/oder glasbildende Schichtenfolge angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schichtenfolge (2) mindestens eine Schutzschicht (3) aufgebracht wird, die bei einem -nachfolgenden Kollabier- und/oder Ziehvorgang ein Abdampfen eines Bestandteiles vermeidet, der in der Schichtenfolge (2) enthalten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht (3) ein einen Dotierstoff enthaltendes Quarzglas verwendet wird, das als innerste Kernschicht des Lichtwellenleiters geeignet ist, und daß der Dotierstoff und/oder der Kollabier- und/oder Ziehvorgang derart gewählt werden, daß ein Abdampfen des Dotierstoffes vermieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff derart gewählt wird, daß ein Brechzahleinbruch in der Kernmitte des Lichtwellenleiters vermieden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) Siliziumnitrid (Si3N4) enthält.
3 4) 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) Silizium enthält, das durch einen nachfolgenden Vorgang zumindest teilweise in Siliziumnitrid (Si3N4) umgewandelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein Titan-und/oder Aluminiumoxid enthält.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht (3) zunächst ein Aluminium und/oder Titan enthaltender Metallfilm aufgebracht wird, der durch anschließendes Oxidieren in einen Aluminium- und/oder Titanoxidfilm umgewandelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht (3) ein Material verwendet wird, das nach dem Ziehvorgang einen Brechungsindex besitzt, der sich vorzugsweise nicht wesentlich von demjenigen des benachbarten Kernglases unterscheidet, und daß die Schutzschicht (3) nach dem Ziehvorgang einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als die halbe Wellenlänge des in dem Lichtwellenleiter zu übertragenden Lichts.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Schutzschicht (3) ein Schutzgas verwendet wird, das die Bildung von OH -Ionen vermeidet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) durch einen pyrolytischen Prozeß erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) durch einen Hochfrequenz-Plasma-Prozeß erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) vor und/oder während des Kollabiervorganges aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) vor und/oder während des Ziehvorganges des Lichwellenleiters aus dem Vorformrohr aufgebracht wird.