DE3625731A1

DE3625731A1 - Verfahren zur herstellung von lichtwellenleitern

Info

Publication number: DE3625731A1
Application number: DE19863625731
Authority: DE
Inventors: Titus Dr Ing Mueller; Georg Dipl Ing Maltz
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1988-02-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Lichtwellenleitern, bei welchem eine stabförmige Vorform aus dotiertem Glas, die in vertikaler Position an einem Halter befestigt ist, mit einem axialen Ende in einen ringförmigen Ofen eingebracht und an diesem Ende bis zum Erweichen des Glases erwärmt wird, bei welchem vom erweichten Ende der Vorform aus dem Ofen heraus kontinuierlich eine im Verhältnis zur Vorform dünne Faser gezogen wird und bei welchem die Vorform nach Maßgabe der abgezogenen Glasmenge ständig in den Ofen nachgeschoben wird (DE-AS 20 04 955).

Lichtwellenleiter - im folgenden kurz als "LWL" bezeichnet - sind fertige Gebilde aus Glasfasern, die ohne zusätzliche Bearbeitung zur Übertragung von Lichtwellen geeignet sind. Sie haben gegenüber den in der Nachrichtentechnik bisher üblichen metallischen Leitern Vorteile. Die LWL sind sehr breitbandig und dämpfungsarm, so daß über einen Leiter mehr Kanäle bei vergrößertem Verstärkerabstand übertragen werden können. Sie sind gut biegbar und haben kleine Durchmesser, so daß der Kabelquerschnitt verringert werden kann. Ferner treten keine Beeinflussungen durch äußere elektrische und magnetische Störfelder auf.

Mit dem bekannten Verfahren nach der eingangs erwähnten DE-AS 20 04 955 wird ein solcher LWL aus einem Glasstab als Vorform gezogen. Diese Vorform ist in der Brechzahlverteilung in ihrem Querschnitt eine maßstäbliche Vergrößerung des späteren LWL. Sie wird zur Herstellung des LWL in einer Vorrichtung senkrecht derart aufgehängt, daß ihr unteres axiales Ende in einen ringförmigen Ofen hineinragt. Durch Erwärmung im Ofen wird das untere Ende der Vorform erweicht. Es löst sich dadurch ein Teil des Endes in Form eines Tropfens ab. Dabei zieht der üblicherweise als "Ziehzwiebel" bezeichnete Tropfen fadenförmig Material hinter sich her. Dieser Faden wird aufgenommen und mit definierter Geschwindigkeit abgezogen und gegebenenfalls aufgewickelt. Er stellt den fertigen LWL dar. Zu dessen fehlerfreier Herstellung müssen die Bedingungen des Ziehvorganges sorgfältig kontrolliert werden. In enger Abhängigkeit voneinander sind Ofentemperatur, Ziehgeschwindigkeit und räumliche Lage des unteren Endes der Vorform innerhalb des Ofens bei vorgegebenen Werten zu halten. Das gilt besonders für die Eintauchtiefe der Vorform in den Ofen, weil dieselbe die Viskosität und somit die Materialmenge beeinflußt, die beim Ziehvorgang aus der Vorform entnommen wird. Von großer Bedeutung ist dabei auch die Vorform selbst, von deren sorgfältiger Herstellung die Güte des aus einer solchen Vorform herzustellenden LWL abhängt. Wenn das Durchmesserverhältnis von Kern und Mantel in der Vorform nicht genau den gewünschten und vorgegebenen Maßen entspricht, dann führt das zu Schwankungen des Kerndurchmessers in dem fertigen LWL. An der Verbindungsstelle von zwei derartigen LWL tritt dann eine unzulässig hohe Dämpfung auf, die nicht mehr ausgeglichen werden kann. Solche LWL sind daher nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Abmessungen des Kerns eines aus einer Vorform gezogenen LWL unabhängig von der Genauigkeit der Vorform konstant gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß während des Ziehens der Faser der Durchmesser des Kerns derselben mittels einer optischen Anordnung lateral gemessen wird und
- daß bei einer Abweichung des Durchmessers von einer vorgegebenen Größe die Abzugsgeschwindigkeit der Faser und/oder die Temperatur des Ofens im Ausgleichssinne verändert werden.

Bei Einsatz dieses Verfahrens können die bisher üblichen Vorrichtungen zum Ziehen von Glasfasern aus einer Vorform weiter benutzt werden. Da der Durchmesser des Kerns des LWL unmittelbar nach seinem Austreten aus dem Ofen ständig gemessen wird, kann jede Abweichung der Kernabmessungen durch Änderung der Abzugsgeschwindig keit und/oder der Temperatur des Ofens sofort korrigiert werden. Schwankungen des Kerndurchmessers in der Vorform machen sich daher in dem fertigen LWL nicht bemerkbar. Mögliche Schwankungen des Außendurchmessers des LWL sind für die optischen Eigenschaften desselben von untergeordneter Bedeutung.

Die Messung des Kerns kann beispielsweise mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Durchleuchtungseinrichtungen durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, nur eine Durchleuchtungseinrichtung zu verwenden, die in Umfangsrichtung um den LWL herumbewegt wird.

Das Verfahren kann noch dadurch verbessert werden, daß die Vorform vor dem Ziehvorgang bezüglich der Abmessungen des Kerns vermessen wird. Dabei wird der Durchmesser des Kerns über die Länge der Vorform gesehen an jeder Stelle derselben ermittelt. Das Ergebnis kann beispielsweise einem elektronischen Speicher zugeführt und als Basisinformation für die Steuerung der Abzugsgeschwindigkeit und/oder der Ofentemperatur verwendet werden. Das Meßergebnis der Kernmessung am LWL wird dieser Basisinformation überlagert.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung.

Mit 1 ist eine stabförmige Vorform aus dotiertem Glas zur Herstellung eines LWL bezeichnet. Eine solche Vorform hat etwa eine Länge von 0,5 m bis 2 m und einen Durchmesser von etwa 1 bis 8 cm. Die Vorform 1 ist an einem Halter 2 in senkrechter Position festgelegt, der in Richtung des Doppelpfeiles 3 bewegbar ist. Mit dem einen axialen Ende ragt die Vorform 1 in einen ringförmigen Ofen 4 hinein, der beheizbar ist. Für die Beheizung kann beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung 5 verwendet werden. Durch die Beheizung wird das in den Ofen 4 hineinragende Ende der Vorform 1 so weit erwärmt, daß das Glas weich wird. Es kann dann mit entsprechender Abzugsgeschwindig keit ein LWL 6 aus der Vorform 1 gezogen werden, nachdem sich anfänglich ein Tropfen von der Vorform 1 gelöst hat, an dem eine Ziehvorrichtung angreifen kann. Zum Ziehen des LWL 6 kann beispielsweise ein Raupenabzug 7 verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, den LWL 6 von einem Antriebsrad 8 ziehen zu lassen und dann auf eine Aufwickelspule 9 aufzuwickeln.

Unmittelbar unterhalb des Ofens 4 sind zwei Durchleuchtungseinrich tungen 10 und 11 angebracht, die im rechten Winkel zueinander stehen, so daß die Durchleuchtung des LWL 6 in zwei orthogonalen Richtungen erfolgt. Die beiden Durchleuchtungseinrichtungen 10 und 11 liegen in einer rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufenden Ebene. Die Darstellung in Fig. 1 wurde des besseren Verständnisses wegen gewählt. Beide Durchleuchtungseinrichtungen 10 und 11 bestehen aus einer Lichtquelle L und einem Empfänger E. Die Lichtquellen 1 können sichtbares, infrarotes oder ultraviolettes Licht abstrahlen, das zur Vermeidung von Störungen und zur besseren Auflösung der Kernstrukturen moduliert sein kann. Den Empfängern E kann eine Bildverarbeitung vor- oder nachgeschaltet sein. Die Meßergebnisse der beiden Durchleuchtungseinrichtungen 10 und 11 werden einem Auswerter 12 zugeführt, bei dem es sich beispielsweise um einen programmierbaren Rechner handeln kann. Von dort aus werden Signale ausgegeben, wenn der Kerndurchmesser des LWL 6 von der vorgegebenen Größe abweicht. Die Signale können entweder zur Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit des LWL 6 oder zur Veränderung der Temperatur im Ofen 4 verwendet werden. Dazu wird entweder in den Antrieb des Raupenabzuges 7 oder des Antriebsrades 8 eingegriffen, oder es wird direkt die Temperatur des Ofens 4 verändert. Beide Maßnahmen können selbstverständlich auch gleichzeitig erfolgen.

Die Vorform 1 kann vor Beginn des Ziehverfahrens zusätzlich optisch vermessen werden. Es wird dabei mit einem prinzipiell bekannten Verfahren der Durchmesser des Kerns 1 über die ganze Länge der Vorform 1 gemessen. Das Meßergebnis kann in einem elektronischen Speicher 13 gespeichert und als Basisinformation für die Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit des LWL 6 oder der Ofentemperatur verwendet werden. Der Speicher 13 ist dementsprechend an den Auswerter 12 angeschlossen. Die Stellgröße der Durchleuchtungseinrichtungen 10 und 11 wird der Basisinformation des Speichers 13 überlagert.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie die nach Fig. 1. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auch das Verfahren bei der Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 2 ist grundsätzlich das gleiche wie bei Fig. 1. Die Messung des Kerndurchmessers des LWL 6 wird hier allerdings nicht mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Durchleuchtungseinrichtungen durchgeführt, sondern es wird nur eine aus Lichtquelle L und Empfänger E bestehende Durchleuchtungseinrichtung 14 eingesetzt, die während des Ziehvorgangs in Umfangsrichtung entsprechend dem Pfeil 15 um den LWL 6 herumbewegt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Lichtwellenleitern, bei welchem eine stabförmige Vorform aus dotiertem Glas, die in vertikaler Position an einem Halter befestigt ist, mit einem axialen Ende in einen ringförmigen Ofen eingebracht und an diesem Ende bis zum Erweichen des Glases erwärmt wird, bei welchem vom erweichten Ende der Vorform aus dem Ofen heraus kontinuierlich eine im Verhältnis zur Vorform dünne Faser gezogen wird und bei welchem die Vorform nach Maßgabe der abgezogenen Glasmenge ständig in den Ofen nachgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Anordnung zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete Durchleuchtungseinrichtungen (10, 11) verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Anordnung eine in Umfangsrichtung um die Faser herum bewegbare Durchleuchtungseinrichtung (14) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Durchleuchtungseinrichtungen (10, 11, 14) moduliertes Licht verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Vorform (1) vor Beginn des Ziehvorgangs bezüglich des Durchmessers des Kerns über der Länge der Vorform (1) vermessen wird und
- daß das Ergebnis dieser Messung elektronisch gespeichert und als Basisinformation zur Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit des Lichtwellenleiters (6) und/oder der Ofentemperatur verwendet wird, der das Meßergebnis der Durchleuchtungseinrichtun gen (10, 11, 14) überlagert wird.