DE3434213C2

DE3434213C2 -

Info

Publication number: DE3434213C2
Application number: DE3434213A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. 8000 Muenchen De Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-18
Filing date: 1984-09-18
Publication date: 1988-12-15
Also published as: US4735644A; DE3434213A1; JPS6177630A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer Lichtleitfaservorform nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

SiO₂ für Glasfasern für die optische Nachrichtentechnik kann bekanntlich durch Flammenhydrolyse hergestellt werden. Bekannte Verfahren sind das OVD-Verfahren und das VAD-Verfahren, bei denen dotiertes SiO₂ als fest haftendes Pulver auf der Mantel fläche bzw. der Stirnseite eines rotierenden Substratstabs ab geschieden wird. Beim erstgenannten Verfahren werden die Flamme und der Substratstab relativ zueinander in Längsrichtung des Substratstabes bewegt und die Dotierstoffkonzentration wird in dem die Flamme erzeugenden Brenngas zeitlich variiert, während Position und Konzentration beim zweitgenannten Verfahren nicht verändert werden. Beiden Verfahren gemeinsam ist die begrenzte Ausbeute der Abscheidung, denn etwa 50% des eingesetzten SiCl₄ geht als SiO₂ mit dem Abgas verloren und muß ausgefiltert wer den. Wirkungsmechanismus bei der Abscheidung ist die Thermo phorese, die zur Wanderung der im Submikron-Bereich liegenden Glaspartikel quer zum Gasstrom vom heißen Zentrum der Flamme hin zum kalten Substrat führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie auf einfache Weise die Ausbeute der Abscheidung erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Flamme von mehreren Seiten von Substratflächen umgeben wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei den bisher publizierten Anordnungen eines Substratstabs zu einer oder mehreren Flammen die Abscheidung nicht vollständig gelingt, weil die Partikel auf der vom Substratstab abgewandten Seite der Flamme fort vom Substrat driften. Ursache ist der vom Flammenzentrum zum Rand hin abfallende Temperaturverlauf. Eine effizientere Abscheidung kann erzielt werden, wenn die Flamme von mehreren, möglichst von allen Seiten von Substratflächen umgeben wird.

Bei einem Verfahren herkömmlicher Art, bei dem auf einem um seine Achse rotierenden Substratstab abgeschieden wird, ist es vorteilhaft und zweckmäßig, gemäß Anspruch 2 so vorzugehen, daß zwei oder mehrere um ihre Achse rotierende Substratstäbe mit einem Zwischenraum, der in der Größenordnung des Durchmessers der freien Flamme liegt, angeordnet werden, und daß die Flamme durch diesen Zwischenraum hindurchgeleitet wird. Vorteilhaft ist es dabei, wenn gemäß Anspruch 3 der Zwischenraum einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der freien Flamme.

Zur Durchführung eines OVD-Verfahrens wird zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 4 so vorgegangen, daß zwei Substratstäbe paral lel nebeneinander angeordnet werden, die zweckmäßigerweise nach Anspruch 5 gegensinnig in Strömungsrichtung der Flammengase gedreht werden.

Zur Durchführung eines VAD-Verfahrens kann gemäß Anspruch 6 so vorgegangen werden, daß die Flamme durch den Zwischenraum zwi schen benachbarten Enden mehrerer um die Flamme herum verteil ter und in Strömungsrichtung der Flammengase voneinander diver gierender Substratstäbe durchgeleitet wird. Zweckmäßigerweise werden dabei nach Anspruch 7 die mehreren divergierenden Sub stratstäbe gleichsinnig gedreht.

Zweckmäßig ist es auch, wenn gemäß Anspruch 8, daß der Zwi schenraum zwischen den Substratstäben konstant gehalten wird.

Günstig für die Abfuhr der Reaktionsprodukte ist es, wenn gemäß Anspruch 9 die von einem Brenner abgegebene und durch den Zwi schenraum zwischen den Substratstäben hindurchgeleitete Flamme durch eine dem Brenner gegenüberliegende Absaugung abgesaugt wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung eine Anordnung zur Durchführung eines Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung, bei dem zwei Substratstäbe parallel nebeneinander angeordnet sind;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 senk recht zur Längsrichtung der Substratstäbe und längs der Schnittlinie I-I,

Fig. 3 in schematischer perspektivischer Darstellung eine Anordung zur Durchführung des anderen Ausführungsbei spiels, bei der mehrere Substratstäbe um die Flamme herum angeordnet sind,

Fig. 4 einen waagrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 3 längs der Schnittlinie II-II.

Bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 wird die vom Hydro lysebrenner 1 abgegebene Flamme 6 vertikal zwischen den beiden horizontalen und parallel im Abstand nebeneinander angeordneten Substratstäben 40, 41 hindurchgeleitet, die gegensinnig in Richtung der Pfeile 70, 71 und damit auch in Strömungsrichtung 61 der Flammengase gedreht werden. Das dem unterhalb der beiden Substratstäbe 40, 41 angeordneten Brenner 1 zugeführte Brenn gasgemisch besteht beispielsweise aus einem Gemisch aus H₂, O₂ und SiCl₄.

Die Flamme 6 tritt, insbesondere auch aufgrund der Sogwirkung der oberhalb der Substratstäbe 40, 41 angeordneten und dem Brenner 1 gegenübergestellten Absaugung 3, durch den relativ zur Flamme 6 mit dem Durchmesser D engen Spalt zwischen den Substratstäben 40, 41 hindurch, wobei sie gewissermaßen flachgewalzt wird. Dadurch ist ein beidseitiges effektives Abscheiden der Glaspartikel aus den Flammengasen ermöglicht, wobei vorteilhafterweise auch die inneren Bereiche der Flamme 6 erfaßt werden.

Damit zwei gleichmäßig zylindrische Körper 50, 51 durch die Abscheidung heranwachsen, werden der Brenner 1, zweckmäßiger weise zusammen mit der Absaugung 3, und die Substratstäbe 40, 41 relativ zueinander in Längsrichtung 83 der Stäbe hin- und herbewegt, und außerdem werden die Substratstäbe 40, 41 nach Maßgabe der Dickenzunahme der heranwachsenden zylindrischen Körper 50, 51 senkrecht zur Längsrichtung 83 der Stäbe, d.h. in Richtung der Pfeile 80 und 81 so auseinanderbewegt, daß der Spalt 9 zwischen den Stäben erhalten bleibt. Über die Breite d des Spaltes 9 zwischen den Substratstäben 40, 41 bzw. den heranwachsenden zylindrischen Körpern 50, 51 kann zusätzlich die Temperatur auf der Substratoberfläche und damit die Dichte des abgeschiedenen Materials beeinflußt werden.

Aus dem Schnittbild der Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, wie die durch den Spalt 9 zwischen den Körpern 50 und 51 hindurch tretende Flamme 6 flachgewalzt wird.

Mit der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 kann aus einem Hydrolysebrenner 1 gleichzeitig auf die Stirnseiten 421, 431, 441 mehrerer, beispielsweise dreier Substratstäbe 42, 43 bzw. 44 abgeschieden werden, die symmetrisch zum Brenner 1 bzw. der Flamme 6 in Richtung der Kanten einer auf die Spitze gestellten triagonalen Pyramide angeordnet sind. Zwischen den Stirnseiten 421, 431 und 441 bleibt ursprünglich der Zwischenraum 90 mit einem Durchmesser d′ frei, durch den die Flamme 6 hindurchge leitet wird, deren Durchmesser D im freien Zustand vorteilhaf terweise größer ist als der Durchmesser d′ des Zwischenraums 90.

Die Substratstäbe 42, 43, 44 werden gleichsinnig in Richtung der Pfeile 73 gedreht und nach Maßgabe des Wachstums der in ihren Längsrichtungen 84, 85 bzw. 86 heranwachsenden zylin drischen Körper 52, 53, 54 in diesen Längsrichtungen 84, 85 bzw. 86 vom Brenner 1 bzw. der Flamme 6 so abgezogen, daß zwi schen den Stirnflächen dieser Körper etwa der ursprüngliche Zwischenraum 90 freibleibt. Auch hier wird der Querschnitt der Flamme 6 verformt, beispielsweise entsprechend dem Schnittbild nach Fig. 4, was für die Abscheidung aus dem inneren Flammen bereich günstig ist.

Sowohl bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 als auch bei der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 wirkt sich die direkte Gegenüberstellung von Brenner 1 und Absaugung 3 günstig für die Abfuhr der Reaktionsprodukte aus, Fenster- und Gehäusever schmutzung können so verhindert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaservorform durch Abscheidung der durch Flammenhydrolyse gebildeten Glaspartikel auf einem Substrat dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme von mehreren Seiten von Substratflächen umgeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei oder mehrere um ihre Achse rotie rende Substratstäbe mit einem Zwischenraum, der in der Größen ordnung des Durchmessers der freien Flamme liegt, angeordnet werden und die Flamme durch diesen Zwischenraum hindurchge leitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zwischenraum einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der freien Flamme.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zwei Substratstäbe parallel nebeneinander angeordet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die parallel angeordneten Substratstäbe gegensinnig in Strömungsrichtung der Flammengase gedreht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Flamme durch den Zwischenraum (90) zwischen benachbarten Enden (421, 431, 441) mehrerer um die Flamme (6) herum verteilter und in Strömungsrichtung (61) der Flammengase voneinander divergierender Substratstäbe (42, 43, 44) hindurchgeleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die divergierenden Substratstäbe (42, 43, 44) gleichsinnig gedreht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (9; 90) zwischen den Substratstäben konstant gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die von einem Brenner abgegebene und durch den Zwischenraum (9; 90) zwischen den Substratstäben (40, 41; 42, 43, 44) hindurchgeleitete Flamme durch eine dem Brenner gegenüberliegende Absaugung abgesaugt wird.