DE3331899A1

DE3331899A1 - Verfahren zur herstellung von schichten aus der gasphase, insbesondere eines glaskoerpers fuer die bildung einer vorform fuer das ziehen von lichtleitfasern

Info

Publication number: DE3331899A1
Application number: DE19833331899
Authority: DE
Inventors: Hans-Detlef Dipl.-Phys. Dr. 5810 Witten Leppert
Original assignee: AEG Telefunken Kabelwerke AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1983-09-03
Filing date: 1983-09-03
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE3331899C2

Description

331893

AEG-TELEFUMKEN Kabelwerke Aktiengesellschaft,Rheydt Bonnenbroicher Str. 2-14-

4050 Mönchengladbach 2

22. August 1983 ^{MG 85/6}

Dr. Kc/sehr

Verfahren zur Herstellung von Schichten aus der Gasphase, ins-"besondere eines Glaskörpers für die Bildung einer Vorform für das Ziehen von Lichtleitfasern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff_: bezeichneten Art. Ein solches Verfahren ist als PCVD-Verfahren in "Philips Telecommunication Review", Vol. 37, No. 4, S. 215 bis 230 beschrieben. Im bekannten Fall wird innerhalb eines an der Innenseite zu beschichtenden Quarzrohres,' durch welches die gasförmigen Ausgangsstoffe geführt werden, mittels eines umgebenden Mikrowellenofens bei Unterdruck ein Flasma erzeugt. Das Plasma verursacht die glasbildende Reaktion der Ausgangsstoffe und die Niederschlagung von Glasschichten auf der Innenseite des Quararohres. Für diesen Vorgang ist ein Wärmeofen zur Erzeugung von einer Temperatur von etwa 1100⁰C erforderlich.^ Wenn längere Quarzrohre beschichtet werden sollen, muß der Mikrowellenofen mit sorgfältig gesteuerter Bewegung axial über die Länge des Quarzrohres hin- und herbewegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein anderes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Bildung von Glaskörpern größerer Länge ermöglicht, ohne daß bewegte Vorrichtungsteile erforderlich sind.

Die Lösung gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet.

Zur erfindungsgemäßen Bildung von Glasschichten verwendbare Pinch-Anordnungen sind beispielsweise in "Introduction to Plasma Physics", Plenum Press, New York, London, 1977, S. bis 308 beschrieben. Solche Anordnungen, mit welchen heiße Plasmen von großer Dichte erzeugt werden können, werden vornehmlich für die Kernfusion verwendet.

Besonders geeignet für die vorliegende Erfindung ist der sogenannte Θ-Pinch, bei welchem der Pinch-Effekt innerhalb des Unterdruckraums eines aus nicht elektrisch leitendem und vorzugsweise aus Quarzglas bestehenden Entladungsrohrs durch ein impulsartig in Achsrichtung des Entladungsrohrs gebildetes Magnetfeld erzeugt wird. Innerhalb des Quarzrohres befinden sich keinerlei Metallteile, von welchen Partikelchen gelöst werden und in die Glasschicht gelangen könnten. Insbesondere für die Herstellung von Lichtleitfasern müssen Verunreinigungen durch Übergangsmetalle vermieden werden.

Da es keinerlei Schwierigkeiten bereitet, auch innerhalb eines sehr langen Entladungsrohres ein axial homogenes und über die gesamte Länge gleiches Magnetfeld zu erzeugen, können durch das erfindungsgemäße Verfahren nahezu beliebig lange Grundkörper auf der gesamten Länge und in Umfangsrichtung gleichmäßig beschichtet werden. Eine Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und der Pinch-Anordnung ist nicht erforderlich. Be-

sonders lange Grundkörper sind bei senkrechter Achse der Pinch-Anordnung möglich, weil dann ein Durchbiegen des Grundkörpers vermieden und die zentrische Lage innerhalb des Entladungsrohres gesichert ist.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist keine oder nur eine geringe Vorheizung erforderlich. Die chemische Reaktion zur Glasbildung aus der Dampfphase erfolgt durch die gerichtete kinetisch Energie der zum Grundkörper beschleunigten Ionen und nicht thermophoretisch durch einen Temperaturgradienten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung am Beispiel der Herstellung einer Vorform zum Ziehen von Lichtleitfasern näher erläutert.

Die Pinch-Anordnung besteht in der Ausführung als O-Pinch aus einem Entladungsrohr 1, einer Erregerwicklung 3 und Vorionisierungswicklungei 3 und 4. Über die Erregerwicklung 2 und den Schalter 5 ist der vorher aufgeladene Kondensator 6 entladbar, so daß in Richtung der Pfeile 7. ein hoher Stromstoß durch die Erregerwicklung gebildet wird. Dadurch entsteht ein hohes im- j pulsartiges magnetisches Feld in Achsrichtung des Entladungs- = rohrs 1, welches in bekannter Weise die im Entladungsrohr 1 befindlichen Gase ionisiert und zur Mittelachse hin. komprimiert. Der Ablauf und Einsatz dieser Ionisierung läßt sich durch Vorionisierung steuern, indem vor der Zündung des Pinch-Impulses über den Generator 8 und die Vorionisierungswicklungen 3 und Hochfrequenzenergie in das Entladungsrohr 1 eingebracht wird.

Mittig im vorzugsweise aus Quarzglas bestehenden Entladungsrohr 1 befindet sich ein stabförmiger Grundkörper 9, welcher ebenfalls aus Glas bestehen kann. Dieser Grundkörper 9 soll zur

Herstellung einer Vorform für das Siehen von Lichtleitfasern zunächst mit ersten Schichten aus mit Germanium dotiertem SiO_p beschichtet werden, welche den optisch leitenden Kern einer später zu ziehenden Glasfaser "bilden sollen. Die Dotierung kann von Schicht zu Schicht stetig geändert werden, wenn Gradientenfasern mit etwa parabolisch zum Mantel hin abnehmendem Brechungsindex gewünscht werden.

Auf die erste Schicht können weitere Schichten aus Quarzglas als Sperrschichten und Mantelschichten aufgebracht werden, wobei keine oder andere Dotierungsstoffe zugemischt werden können.

Im dargestellten Beispiel wird die mit Germanium dotierte erste Schicht auf dem Grundkörper 9 aufgebracht. Aus den Vorratsbehältern 10, 11 und 12 werden die Gase Op, GeCl. und SiCl. über die Dosier- und Mischeinrichtung 13 in den Raum zwischen der Innenwandung des Entladungsrohrs 1 und dem Grundkörper 9 geleitet. Eine Pumpanordnung 14 sorgt in Verbindung mit einem der Mischeinrichtung 13 zugeordneten Druckminderventil, beispielsweise einem Kapillarrohr, dafür, daß der für die Entstehung des Pinch-Effektes erforderliche Unterdruck von weniger als 20 Torr aufrechterhalten bleibt. Bei Zündung der Pinch-Anordnung, indem der Schalter 5 geschlossen wird, werden die zugeführten Gase ionisiert. Die Ionen werden zum Grundkörper 9 hin komprimiert, auf welchem dann glasige Schichten aus SiOp und GeO„ entstehen, während verbleibendes Chlorgas Cl₂ und überschüssiger Sauerstoff Op von der Pumpanordnung 14 abgesaugt werden. Auf diese Weise entsteht eine sehr dünne Schicht aus dotiertem Kernglas. Durch beliebig häufiges Wiederholen des beschriebenen Vorgangs können Beläge gewünschter Dicke hergestellt werden, wobei die Brechungsindizes jeder Schicht durch Änderung des GeCl.-Anteils variiert werden können.

_ 7 —

Selbstverständlich ist vor dem Ziehen von Lichtleitfasern der
Grundkörper zu entfernen, wenn dieser keine optischen Aufgaben
zu erfüllen hat, sondern lediglich als Basis für die Nieder- ^: schlagung von dotierten Glasschichten dient. ^:

In der Zeichnung ist die Q-Pinch-Anordnung nur prinzipartig _: angedeutet. Stirnscheiben, welche das Entladungsrohr 1 abdichtet und den Grundkörper 9 zentriert halten, sind nicht dargestellt.j

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Her-; stellung beliebig anderer Schichten verwendet werden wie z.B. : zur Metallisierung von Grundkörpern aus der Dampfphase mittels '^; im- gasförmigen Zustand vorliegender Ausgangskörper. ^l

6 Patentansprüche

5 Seiten Beschreibung

1 Zeichnung

- Leerseite -

Claims

333189!

AEG-TELEFUNKEN Kabelwerke AktiengeSeilschaft,Eheydt Bonnenbroicher Str. 2-14

4050 Mönchengladbach 2

22. August 1983 MG 83/6

Dr. Kc/schr

Patent ansprüche

1/ Verfahren zur Herstellung von Schichten aus der Gasphase, insbesondere eines Glaskörpers für die Bildung einer Vorform für das Ziehen von Lichtleitfasern, bei welchem auf einem Grundkörper mittels Plasmabildung aus gasförmigen Ausgangsstoffen eine Vielzahl*von aufeinanderfolgenden Schichten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein stabförmiger Grundkörper (9) mittig in einem Entladungsrohr (1) einer Pinch-Anordnung angeordnet wird, daß in den Raum zwischen der Innenwandung des Entladungsrohrs (1) und dem Grundkörper (9) die gasförmigen Ausgangsstoffe eingeleitet werden, daß danach die Pinch-Reaktion bewirkt wird, ■ durch welche die ionisierten gasförmigen Ausgangsstoffe auf der Außenfläche des Grundkörpers (9) komprimiert werden und zu Schichten reagieren, und daß danach in gleicher Weise weitere Schichten gebildet werden.

— d. -
2. Verfahren nach. Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines O-Pinch.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Pinch-Reaktion eine Vorionisierung der gasförmigen Ausgangsstoffe, insbesondere durch Einleitung von Hochfrequenzenergie bewirkt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß zur Glasbildung geeignete Ausgangsstoffe wie z.B. SiC1^, 0_? und gegebenenfalls den Brechungsindex" beeinflussenden Dotierungsstoffen wie insbesondere Ge, P, Fl, B, Ti in gasförmigem Zustand zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Grundkörper (9) zunächst erste Schichten aufgebracht werden, deren Brechungsindex durch konstante oder kontinuierlich geänderte Dotierung mit» insbesondere Ge oder P größer als derjenige von SiCU ist und welche zur Bildung des Kerns einer Lichtleitfaser dienen und daß danach mindestens eine weitere Schichtenfolge aufgebracht wird, aus welcher die Mantelschicht und/oder Sperrschicht einer Lichtleitfaser gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsrohr (1) der Pincn-Anordnung mit senkrechter Achse angeordnet ist.