DE3517450A1

DE3517450A1 - Verfahren zur herstellung einer vorform fuer lichtwellenleiter und einrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE3517450A1
Application number: DE19853517450
Authority: DE
Inventors: Ulrich 8000 München Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1986-11-20

Description

Verfahren zur Herstellung einer Vorform für Lichtwellen-
leiter und Einrichtung zu dessen Durchführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform für Lichtwellenleiter, bei dem die abzuscheidenden Substanzen auf der Außenfläche eines Rohlings über einen Brenner aufgebracht werden.
Aus der DE-PS 30 27 450 ist ein Verfahren zur Innenabscheidung bekannt, bei dem das Substratrohr außen von einer ringförmigen Elektrode umgeben ist und im Inneren zusätzlich ein auf Gegenpotential liegender Stab vorgesehen wird. In das Innere des Substratrohres werden die Reaktionsgase eingeleitet, wobei von außen eine Wärmequelle entlanggeführt wird. Synchron mit der Bewegung der Wärmequelle werden die Innen- und Außenelektrode in Längsrichtung verschoben, wobei zwischen diesen Elektroden ein radial gerichtetes, eine verbesserte Abscheidung bewirkendes elektrisches Feld erzeugt wird. Nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist, daß die Aufladung des Plasmas im erhitzten Zustand vorgenommen und also die ionisierende Elektrode in dieses Plasma eingebracht werden muß. Dies hat zur Folge, daß die Elektrode nur eine relativ kurze Lebensdauer aufweist. Außerdem besteht die Gefahr, daß es zu Verunreinigungen des Plasmas durch abgespaltete Bestandteile der Elektrode kommen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Außenabscheideverfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine einfache Realisierung möglich ist und die erhaltenen Abscheidungen auf den Rohling möglichst keine Verunreinigungen aus dem Elektrodenbereich enthalten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Brenner unipolar geladene Gase zugeführt werden und daß an den leitend ausgebildeten Kern des Rohlings eine Spannung angelegt wird, deren Polarität der der geladenen Gase entgegengesetzt ist.
Infolge der Zuführung bereits unipolar geladener (ionisierter) Gase und der Anordnung der leitenden Gegenelektrode im Kern sind im eigentlichen Brenner- und damit auch Plasmabereich keine Elektroden vorhanden. Dadurch ist sichergestellt, daß es zu keinem unerwünschten Verschleiß kommt, wobei außerdem Abspaltungsprodukte nicht in den Niederschlag gelangen können.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Zuleitungen der gasförmigen Ausgangsmaterialien Vorrichtungen zur Erzeugung von Raumladungen (Ionisatoren) eingefügt sind, deren Ausgangsleitungen mit dem Brenner verbunden sind, und daß an dem mit einem leitenden Kern versehenen Rohling eine Spannung angelegt ist, deren Polarität derjenigen der ionisierten Gase entgegengesetzt gewählt ist.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Einrichtung und Fig. 2 Einzelheiten des Aufbaus der Brennerkonstruktion.
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 sind drei Gasleitungen GL1, GL2, GL3 dargestellt, über welche die für die Herstellung der Vorform benötigten Ausgangssubstanzen zugeführt werden (also insbesondere Sir14, Ges14, 02).
Wenn noch mehr Ausgangsmaterialien verwendet werden, ist eine entsprechend größere Anzahl von Zuleitungen vorzusehen. Die gasförmigen Ausgangsmaterialien GS1, GS2 und GS3 im Inneren der Rohrleitungen GL1, GL2 und GL3 werden Ionisatoren IN1, IN2 und IN3 (d.h. Vorrichtungen zur Erzeugung von Raumladungen) zugeführt, bei denen ringförmige Außenelektroden AR1, AR2 und AR3 sowie im einfachsten Fall als durchgehende Drähte ausgebildete Innenelektroden ID1, ID2 und 1D3 vorgesehen sind. Die angelegte Spannung ist jeweils mit U1, U2 und U3 bezeichnet, wobei das positive Potential jeweils an den äußeren Ringelektroden AR1, AR2 und AR3 anliegt. Die durch Vorentladung (Glimmen) erhaltenen, negativ ionisierten Gase GSll, GS21 und GS31 werden über isolierte oder zumindest isolierende Zwische-nstücke aufweisende flexible Gasleitungen GLll, GL21 und GL31 dem gemeinsamen Brenner BR zugeleitet. Die einzelnen Spannungen U1, U2 und U3 können j.e nach dem Druck und dem Ionisierungsverhalten des jeweiligen Gases unterschiedlich gewählt werden, wobei größenordnungsmäßig stets einige Kilovolt anzulegen sind. Die Emission erfolgt nur an der negativen Elektrode so daß um diese herum eine negative Raumladung entsteht, die abtransportiert werden kann. Die so negativ beladenen Gase GSll, GS21 und GS31 reagieren im Bren-ner BR ohne ihre Überschußladung zu verlieren-. Dabei ist es zweckmäßig, auch an dem (metallisch ausgebildeten) Brenner BR ein Potential anzulegen und zwar ein solches mit negativen Vorzeichen, derart, daß es zu einer Abstoßung der negativ ionisierten Gase GSll, GS21 und GS31 kommt. Die entsprechende Spannung Ua ist also größer zu wählen als die größte der Spannungen U1, U2 und U3.
Um das Abstoßen von Wandungsteilen des Brenners BR in den Plasmastrom hinein zu verhindern, wird der Brenner (außer der üblichen Kühlung) durch Ausrundung seiner äußeren Kanten am Erzeugen selbständiger Entladungen gehindert.
Um einen möglichst wirkungsvollen Niederschlag DS aus dem Plasma PL des Brenners BR zu bewirken, weist der Rohling RG in seinem Inneren einen Kern CR auf, welcher es gestattet, ein positives Potential über die volle Länge der Vorform PR aufrecht zu erhalten. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, daß der Kern CR selbst aus einem leitenden Draht besteht oder aber, daß der keramische Rohling RG in seinem Inneren durch eine Beigabe von Ruß oder anderen ionogenen Materialien leitfähig gemacht worden ist. Damit Potentialprobleme im Bereich der Vorform PR vermieden werden, ist diese zweckmäßig geerdet und die Spannung Ua dementsprechend auf Masse bezogen.
Durch das sich so zwischen den ionisierten Gasen GSll, Ges21, GS31 und dem auf positivem Potential liegenden Kern CR der Vorform PR ergebende elektrische Feld werden Kräfte auf die geladenen ionisierten Gasteilchen des Plasmabereichs PL ausgeübt, so daß diese einen hochwirksamen, stets radial auf den Kern CR der Vorform PR gerichteten Niederschlag DS ergeben. Im Bereich des Plasmas PL gibt es dabei keile Elektroden, die verschleißen und zu Verunreinigungen führen könnten. Die Leitfähigkeit des Kerns CR sollte auf jeden Fall mindestens etwa 10 9 S.cm 1 betragen. Die Leitfähigkeit der bereits abgeschiedenen Schicht ist zwar viel geringer, so daß der Rekombinationsstrom durch dieselbe etwas behindert wird. Wegen der Poren im Niederschlag DS (sooft) und des miterzeugten Wasserdampfs ist sie jedoch nicht Null. Der Brenner BR wird in bekannter Weise längs der Vorform PR verschoben, welche dabei fortlaufend gedreht wird.
Um den Wirkungsgrad des Niederschlags DS aus dem Plasma PL zu verbessern, können entsprechend der in Fig. 2 im Querschnitt dargestellten Ausführungsform an dem Brenner seitlich zwei Schirmbleche SB1 und SB2 angebracht werden, welche vom Brenner BR bis über die Vorform PR hinausreichen. Da diese Schirmbleche ebenfalls auf negativem Potential liegen, bewirken sie eine zusätzliche Komprimierung der Feldlinien zwischen dem Brenner und dem positiv geladenen Kern CR, so daß der Niederschlag DS mit besonders hohem Wirkungsgrad auf den Rohling RG aufgebracht wird.
Nach der Beendigung des Abscheidevorgangs wird der Rohling RG samt dem Kern CR entfernt und aus der so erhaltenen Vorform in bekannter Weise nach Kollabieren und Ausziehen eine Lichtwellenleiterfaser hergestellt.
Der Aufbau der Einrichtung kann auch so ergänzt werden, daß dem eine ionisierende Raumladung bildenden Gleichfeld ein die Ionisierung unterstützendes Wechselfeld, insbesondere ein Hochfrequenz-Wechselfeld, überlagert ist.
13 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen einer Vorform (PR) für Lichtwellenleiter, bei dem die abzuscheidenden Substanzen (DS) auf der Außenfläche eines Rohlings (RG) über einen Brenner (BR) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brenner (BR) unipolar geladene Gase (GSll, GS21, GS31) zugeführt werden und daß an den leitend ausgebildeten Kern (CR) des Rohlings (RG) eine Spannung (Ua) angelegt wird, deren Polarität der der geladenen Gase (GSll, GS21, GS31) entgegengesetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zusätzlich an den metallisch ausgebildeten Brenner (BR) ein Potential angelegt wird, durch das die ionisierten Gase (GSll, GS21, GS31) von der Brennerwandung abgestoßen werden.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurot' gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen (GL1 bis GL3) der gasförmigen Ausgangsmaterialien Vorrichtungen zur Erzeugung von Raumladungen (Ionisatoren) (IN1, IN2, IN3) eingefügt sind, deren Ausgangsleitungen (GLll, GL21, GL31) mit dem Brenner verbunden sind, und daß an dem mit einem leitenden Kern (CR) versehenen Rohling eine Spannung (Ua) angelegt ist, deren Polarität derjenigen der ionisierten Gase (GSll, GS21, GS31) entgegengesetzt gewählt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (CR) aus keramischem Material besteht, dem leitfähige Stoffe zugesetzt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kern (CR) ein, insbesondere drahtförmiger, Leiter eingefügt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den metallischen Brenner (BR) ein Potential angelegt ist, das eine Abstoßung der ionisierten Gase (GSll, GS21, GS31) von der Brennerinnenwand bewirkt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (BR) in seinen äußeren Kanten durch Ausrundung gegen selbständige Entladungen gesichert ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstücke (GLll, GL21, GL31) zwischen den Ionisatoren (IN1, IN2, IN3) und dem Brenner (BR) ganz oder teilweise aus Isoliermaterial bestehen.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die ionisierten Gase (GSll, GS21, GS31) negativ geladen sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, a a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Rohling (RG) bzw. deren leitender Kern (CR) auf Massepotential liegen.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Brenners (BR) Schirmbleche (SB1, SB2) angebracht sind, die bis über den Rohling (RG) sich erstrecken.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase (GSll, G521, GS31) negativ ionisiert sind.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem eine ionisierende Raumladung bildenden Gleichfeld ein die Ionisierung unterstützendes Wechselfeld, insbesondere ein Hochfrequenz-Wechselfeld, überlagert ist.