DE3731347A1

DE3731347A1 - Vorrichtung zum ziehen eines lichtwellenleiters

Info

Publication number: DE3731347A1
Application number: DE19873731347
Authority: DE
Inventors: Joachim Guttmann; Peter Huber; Thomas Dr Rer Nat Ricker
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1989-03-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen eines Lichtwellenleiters nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Zur Herstellung eines Quarzglas-Lichtwellenleiters, z. B. eines Monomode- oder Multimode-Lichtwellenleiters, wird zunächst eine stabförmige Quarzglas-Vorform hergestellt. Diese besitzt ein Brechzahlprofil, welches demjenigen des herzustellenden Lichtwellenleiters entspricht. Diese Vorform wird in einer Ziehvorrichtung an einem Ende so stark er wärmt, daß eine sogenannte Ziehzwiebel entsteht, aus welcher der Lichtwellenleiter gezogen wird. Diese Ziehvorrichtung ist zweckmäßigerweise eine im wesentlichen senkrechte Anord nung.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine solche Vorrichtung. Ein im wesentlichen senkrecht angeordnetes Graphitrohr 1 besitzt einen Innendurchmesser von ungefähr 35 mm und eine Wandstärke, die im Mittenbereich strukturiert ist, so daß dort eine Temperatur von ungefähr 2000°C er reichbar ist. Dazu wird das Graphitrohr durch einen elektri schen Strom direkt beheizt, d. h. das Graphitrohr 1 bildet einen elektrischen Widerstand. Zum Ziehen eines Quarzglas- Lichtwellenleiters wird in das feststehende heiße Graphit rohr 1 von oben eine Quarzglas-Vorform 2, die einen Durch messer von ungefähr 17 mm besitzt, in Richtung des ersten Pfeiles 3 geschoben. Im Mittenbereich des Graphitrohres 1 erweicht die Vorform. Es entsteht die Ziehzwiebel 4, aus welcher der Lichtwellenleiter 5, der z. B. einen Außendurch messer von ungefähr 125 µm besitzt, in Richtung des zweiten Pfeiles 6 gezogen wird. Zwischen der Vorform 2, dem Licht wellenleiter 5 sowie dem Graphitrohr 1 entsteht ein Zwi schenraum 7, der während des Ziehvorganges mit einem Schutz gas, vorzugsweise dem Inertgas Argon, gefüllt werden muß, damit das Graphitrohr 1 nicht durch den Zutritt von Luft sauerstoff verbrennen kann. Es hat sich herausgestellt, daß innerhalb des Zwischenraumes 7 möglichst keine Gasströmun gen, z. B. Konvektionsströme, vorhanden sein sollten, damit ein einwandfreier Lichtwellenleiter 5 entsteht. Zur Vermei dung derartiger Störungen ist es naheliegend, zumindest das obere Ende des Zwischenraumes 7 mit einer feuerfesten Dich tungsblende 8 im wesentlichen gasdicht abzudichten. Diese besteht z. B. aus einer Kombination einer Graphit-Lochblen de, deren Lochdurchmesser ungefähr 2 mm größer ist als der Durchmesser der Vorform 2, sowie darüber angeordnete Gra phitwolle, durch welche die eigentliche Abdichtung erfolgt. Es ist weiterhin zweckmäßig, den unteren Teil des Zwischen raumes 7 ebenfalls abzudichten, z. B. mit einer Lochblende 9, welche den Lichtwellenleiter 5 möglichst berührungslos umgibt.

Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, daß insbesondere von der besonders wichtigen Dichtungsblende 8 einige Abrieb teilchen, z. B. Teile der Graphitwolle, auf die Vorform 2 gelangen können. Diese Abriebteilchen führen zu Störungen des Lichtwellenleiters. Zum Beispiel kann eine gestörte Oberfläche entstehen, welche die an sich hohe Zugfestigkeit des Quarzglas-Lichtwellenleiters 5 in störender Weise we sentlich verringert. Außerdem können die Abriebteilchen zu einer störenden Änderung der Geometrie des Querschnitts des Lichtwellenleiters 5 führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß insbesondere bei einer industriellen Massenfertigung in zuverlässiger und kostengünstiger Weise ein Ziehen von Quarzglas-Lichtwellenleitern möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteran sprüchen entnehmbar.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Abdichtung der Vorform gegenüber dem Graphitrohr berührungslos erfolgt.

Dadurch werden einerseits die erwähnten Verschmutzungen und/oder Deformationen der Vorform sowie des Lichtwellenlei ters vermieden. Andererseits ergeben sich auch folgende konstruktive Vorteile für die Vorrichtung: Der Innendurch messer der Dichtungsblende kann so groß gewählt werden, daß auch mögliche Verbiegungen und/oder Exzentrizitäten der Vorform nicht zu mechanischen Berührungen führen. Außerdem ist es möglich, die Vorform an ihrem oberen Ende fest einzu spannen, so daß lediglich eine Abwärtsbewegung möglich ist. Dadurch werden z. B. ansonsten mögliche Schwingungen der Vorform während des Ziehvorganges vermieden und die Zieh zwiebel befindet sich immer in einem optimalen Temperatur bereich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellte Fig. 2 näher erläutert.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 lediglich durch eine andere Ausgestal tung der Dichtungsblende 8. Diese besitzt eine Gasdüse 10, die als ringförmige Schlitzdüse ausgebildet ist, sowie einen ringförmigen Gaskanal 11. Wird diesem ein brennbares Gas, z. B. Propan oder Butan, zugeführt, so ist an der Gasdüse 10 eine ringförmig brennende Flamme 12 entzündbar, welche ein Eindringen von störendem Luftsauerstoff in den Zwischenraum 7 verhindert und außerdem einen so großen axialen Strömungs widerstand erzeugt, daß ein Entweichen des im Zwischenraum 7 befindlichen Schutzgases, z. B. Argon, vermieden wird. Außerdem werden Konvektionsströmungen verhindert, so daß insbesondere im Bereich der Ziehzwiebel 4 eine sehr gute Temperaturkonstanz vorhanden ist.

Alternativ dazu ist es möglich, die Gasdüse 10 aus mehreren Einzeldüsen zusammenzusetzen, so daß ebenfalls eine ringför mig brennende Flamme 12 erzeugbar ist.

Weiterhin ist es möglich, die Gasdüse 10 derart auszurich ten, daß die Flamme 12 in Richtung der Ziehzwiebel 4 gerich tet ist. Dadurch gelangt unverbranntes Gas und/oder unbrenn bares Gas, z. B. Kohlendioxid, in den Zwischenraum 7, so daß auf ein zusätzliches Schutzgas verzichtet werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung der Dichtungsblende 8 besteht darin, diese gemäß der am selben Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem internen Aktenzeichen UL 87/90 als rotierende Gasblende auszubilden. Dazu wird mindestens eine Einzelgasdüse, z. B. zwischen zwei Lochblenden, derart angeordnet, daß im oberen Teil des Zwischenraumes 7 zumin dest ein Teil des Schutzgases, z. B. Argon oder ein anderes Inertgas, in eine tangential um die Vorform 2 rotierende Bewegung versetzt wird. Dadurch entsteht ebenfalls ein großer axialer Strömungswiderstand, durch welchen ein Ent weichen des Schutzgases aus dem Zwischenraum 7 verhindert wird. Auch dabei ist es möglich, die Einzelgasdüse derart anzuordnen, daß das Schutzgas zusätzlich in Richtung der Ziehzwiebel gedrückt wird. In diesem Fall kann auf eine zusätzliche Einleitung von Schutzgas in den Zwischenraum 7 verzichtet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Ziehen eines Lichtwellenleiters, zumin dest bestehend aus

- einem im wesentlichen senkrecht angeordneten Graphit rohr (1), das elektrisch direkt heizbar ist, dessen Wandstärke entsprechend dem herzustellenden Temperatur profil geformt ist und dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser einer Vorform (2), aus welcher ein Lichtwellenleiter (5) ziehbar ist, sowie
- einer Dichtungsblende (8), die am oberen Ende des Graphitrohres (1) angeordnet ist und die dort den Zwischenraum (7) zwischen der Vorform (2) und dem Graphitrohr (1) im wesentlichen abdichtet, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Innendurchmesser der Dichtungsblende (8) größer ist als der Durchmesser der Vorform, derart, daß wäh rend des Ziehvorganges eine Berührung zwischen Vorform (2) und Dichtungsblende (8) vermeidbar ist, und
- daß die Dichtungsblende (8) mindestens eine zur Vorform (2) gerichtete Gasdüse (10) enthält, derart, daß ein daraus ausströmendes Gas einen derart hohen axialen Strömungswiderstand erzeugt, daß eine Abdichtung des Zwischenraumes (7) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (10) als schlitzförmige Ringdüse ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (10) aus mehreren Einzeldüsen besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (10) derart ausge bildet ist, daß eine die Vorform (2) tangential umströmende Gasströmung entsteht, derart, daß ein hoher axialer Strö mungswiderstand entsteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (10) derart ausge bildet ist, daß zumindest ein Teil des daraus ausströmenden Gases in das Graphitrohr (1) gelangt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (10) derart ausge bildet ist, daß eine die Vorform (2) ringförmig umgebende Flamme (12) herstellbar ist, welche die Abdichtung bewirkt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Graphitroh res (1) eine Lochblende (9) vorhanden ist, welche den Licht wellenleiter (5) umgibt und welche den Zwischenraum (7) im wesentlichen abdichtet.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende (9) als Irisblen de ausgebildet ist.