DE3635819C2 - - Google Patents

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DE3635819C2
DE3635819C2 DE19863635819 DE3635819A DE3635819C2 DE 3635819 C2 DE3635819 C2 DE 3635819C2 DE 19863635819 DE19863635819 DE 19863635819 DE 3635819 A DE3635819 A DE 3635819A DE 3635819 C2 DE3635819 C2 DE 3635819C2
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oxygen
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DE19863635819
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DE3635819A1 (de
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Wolfgang Dr. Siefert
Volker Dipl.-Phys. Paquet
Dieter Prof. Dr. 6500 Mainz De Krause
Hartmut Dipl.-Ing. 6237 Liederbach De Bauch
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Schott AG
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Schott Glaswerke AG
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01861Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
    • C03B37/01869Collapsing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters, der in seinem inneren Kernbereich aus reinem SiO2 besteht, aus einem Glasrohr mit einer geeigneten Brechzahlverteilung über die Wanddicke, durch Kollabieren dieses Glasrohres zu einer massiven Vorform und Ausziehen zu einem Lichtwellenleiter oder durch direktes Aus­ ziehen des Glasrohres zu einem Lichtwellenleiter.
Wichtige Prozesse für die Herstellung von Lichtwellenleitern sind die Verfahren zur Rohrinnenbeschichtung (MCVD-, PCVD-, PICVD-Verfahren). Dabei werden auf die Innenseite eines Quarz­ rohres dünne Schichten aus dotiertem Quarzglas abgeschieden. Durch die Wahl und die Konzentration des Dotierungsmittels der einzelnen Schichten wird der gewünschte radiale Brechzahlverlauf eingestellt, wobei der Kern eine höhere Brechzahl aufweist als der Mantel.
Nach der Beschichtung wird das Rohr in mehreren Schritten bei erhöhter Temperatur zu einem Stab kollabiert, der zu einer Licht­ leitfaser ausgezogen werden kann. Es ist aber auch möglich, direkt aus dem beschichteten Rohr eine Lichtleitfaser zu ziehen, ohne zuvor das Rohr zu einem Stab zu kollabieren.
Das am häufigsten eingesetzte Kerndotierungsmittel ist Germanium. Ein Nachteil dieses Dotierstoffes ist die Brechzahlsenke (Dip) in der Kernmitte, die durch Ausdampfen des Dotierstoffes beim Kollabieren entsteht. Dadurch wird bei Gradientenindexfasern die Übertragungsbandbreite reduziert.
Insbesondere bei Monomode-Fasern werden durch den Dip die Biege­ verluste erhöht.
Darüber hinaus werden theoretisch die Übertragungsverluste durch eine Dotierung gegenüber einem reinem SiO2-Kern erhöht.
Ein Lichtwellenleiter mit reinem SiO2-Kern weist keinen Dip auf und sollte theoretisch die geringsten Verluste aufweisen. Aller­ dings zeigen zumindest die bisher hergestellten Lichtleitfasern mit reinem SiO2-Kern deutlich höhere Verluste als theoretisch erwartet.
Zur Reduzierung der Übertragungsverluste schlagen Bachmann et al (Procee. IOOC/ECOC '85, Venedig, S. 81-85) vor, dem Kern geringe Mengen Germanium zuzusetzen. Die erforderliche Brechzahlabsen­ kung des Mantels erfolgte dabei durch Fluordotierung.
Dieser Stand der Technik weist wegen der Germaniumdotierung verschiedene Nachteile auf:
  • I. es ergibt sich wiederum eine Brechzahlprofilstörung im Kernbereich, welche die Biegeempfindlichkeit der Lichtleit­ faser erhöht;
  • II. die Empfindlichkeit gegenüber die Übertragungsverluste er­ höhenden Umwelteinflüssen, wie der Einwirkung von Wasserstoff, beispielsweise bei Verwendung der Lichtleitfasern in Unter­ seekabeln, oder Bestrahlung wird gesteigert;
  • III. hohe Herstellungskosten wegen des teuren Germaniums und der Notwendigkeit eines aufwendigen Gaserzeugers.
Ziel der Erfindung ist daher, auf einfache Weise einen verlust­ armen Lichtwellenleiter mit reinem SiO2-Kern herzustellen, um die obengenannten Nachteile der dotierten Lichtwellenleiter zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Es überraschte, bei so geringem O2-Druck eine Reduzierung der Verluste zu erreichen, da der Fachmann bei einem derartig gerin­ gen Sauerstoff-Angebot eher eine Reduktion von SiO2 zu SiO und damit eine Verlusterhöhung erwartet hätte.
Dabei kann so verfahren werden, daß Sauerstoff mit einem ent­ sprechenden Druck als einziges Gas im Glasrohrinnenraum zugegen ist, oder daß dem Sauerstoff noch mindestens ein anderes Gas beigemischt wird, um den erwünschten Sauerstoffdruck einzustellen.
Aus der DE-OS 34 47 082 ist es bekannt, zum Vermeiden eines Dips einen Unterdruck im Glasrohrinneren einzustellen. Dieser ist nach den Beispielen im Bereich um 400 mbar zu wählen. Dabei beträgt der Sauerstoffpartialdruck noch ein Vielfaches des hier angegebenen oberen Grenzwertes. Außerdem fehlt überhaupt die Erkenntnis, daß es auf den Sauerstoffdruck ankommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend erläutert.
Ein Quarzglasrohr wird nach dem PICVD-Verfahren, wie es in der DE-PS 30 10 314 beschrieben ist, auf der Innenseite beschichtet. Zunächst wird eine Beschichtung mit den Massenflüssen der Gas­ komponenten O2, SiCl4, CCl2F2 von 200, 50, 1,5 ml/min als Licht­ wellenleitermantel aufgebracht. Danach wird mit den Massenflüssen 200 ml/min O2 und 50 ml/min SiCl4 eine Kernschicht aus reinem SiO2 niedergeschlagen. Anschließend wird das beschichtete Rohr mit einem Brenner auf Temperaturen zwischen 2000°C und 2400°C erhitzt, wodurch es in mehreren Schritten zu einem Stab kolla­ biert.
Während des Kollabierens wird durch das Rohr ein Sauerstoff/ Argon-Gemisch ungefähr bei Normaldruck geleitet, wobei der Sauer­ stoffpartialdruck vor Eintritt des Gasgemisches in das Rohr 1 mbar beträgt.
Die so hergestellte Vorform wird anschließend zu einer Lichtleit­ faser ausgezogen, welche die oben beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften besitzt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einem Kern aus reinem SiO2, aus einem Glasrohr, das über die Wand­ dicke eine geeignete Brechzahlverteilung aufweist durch Kollabieren und Ausziehen oder durch direktes Ausziehen des Glasrohres zur Faser, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kollabier- oder Ziehvorgangs im Glasrohrinnenraum ein Sauer­ stoffdruck von p < 10 mbar eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwünschte Sauerstoffdruck durch eine Mischung von Sauerstoff mit mindestens einem anderen Gas eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sauerstoff ein Edelgas beigemischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sauerstoff Stickstoff beigemischt wird.
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