DE3731806A1 - Verfahren zum herstellen einer vorform fuer optische fasern - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer vorform fuer optische fasern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, in einer ersten Vorrichtung eine Vorform aus dotiertem Quarzglas herzustellen, sie zwischenzulagern, ein weiteres Rohr aus handelsüblichem Quarzglas vorzu­ bereiten und die Vorform in einer zweiten Vorrichtung mit diesem Rohr zu überfangen. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, daß man die äußeren Schichten eines Lichtwellen­ leiters, welche nicht zur Lichtleitung beitragen, aus wesentlich geringerwertigem Material herstellen kann, als den lichtleitenden Kern und seine unmittelbare Umgebung.
Das bisherige Verfahren hat den Nachteil, daß die Vorform durch die Lagerung an Luft Wasser in schädlicher Kon­ zentration aufnehmen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem sowohl das Verfahren zur Herstellung der Vorform, als auch das Verfahren zum Überfangen in einem einzigen von Schutzgas umspülten Raum durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und für eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens durch die im Anspruch 11 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein intensives Reinigen der Vorform nach ihrer Herstellung und Zwischenlagerung überflüssig ist. Durch die in der gleichen Apparatur er­ folgenden Verfahrensschritte wird sichergestellt, daß das Überfangen in der Reinstraumatmosphäre eine optische Faser höchster Güte garantiert. Das Verfahren ist insbesondere für Monomode-Fasern von Interesse. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Herstellung von Vorformen in quasikontinuierlicher Weise erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung mit eingebautem Substrat,
Fig. 2 die Vorrichtung mit Substrat und Mantelrohr,
Fig. 3 das Abschmelzen des einen Endes des Ausgangs­ körpers,
Fig. 4 das Überfangen des Substrats durch das Mantel­ rohr,
Fig. 5 das Einbauen eines neuen Mantelrohres während des Verfahrens,
Fig. 6 eine Alternative für das Positionieren des Ausgangskörpers.
Die Erfindung wird hier lediglich für den etwas komplizier­ ten Fall der Innenbeschichtung erläutert. Bei der Außenbe­ schichtung ist das Substrat ein Quarzstab.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach der Erfindung. Zunächst wird das Substratrohr 1 in das Dreibackenfutter 3 des Doppelspindelkopfschlittens 7 eingespannt, um es mit einem Handbrenner 19 zunächst zu richten, und in das Dreibackenfutter 2 einspannen zu können. Dann wird der Spindelkopfschlitten 6 nach rechts (oben) gefahren, die linke (untere) Gaszuführung 15′ auf das linke Rohrende aufgesetzt und in das Dreibackenfutter 2 des Spindelkopfschlittens 6 eingespannt. In dieser Stellung erfolgt mit Hilfe des auf den Brennerschlitten 9 montierten Knallgasbrenners 11 der Feuerpolier- und Innen­ ätzprozeß. Die eingeleiteten Gase werden über die Absaugung 18 abgeleitet. Der anschließende Beschichtungsprozeß er­ folgt in gleicher Weise.
Fig. 2 zeigt, daß das Mantelrohr 21 während des auto­ matischen Beschichtungsprozesses in die Außenbacken des Sechsbackenfutters 5 des Spindelkopfschlittens 8 einge­ spannt wird, um es ebenfalls mit dem Handbrenner 19 zu richten. Das Mantelrohr 21 wird dann mittels Spindelkopf­ schlitten 8 nach links gefahren und mit dem linken Rohr­ ende in das Dreibackenfutter 4 des Doppelspindelkopf­ schlittens 7 eingespannt. In dieser Position erfolgt dann mit dem auf den Brennerschlitten 10 montierten Knallgas­ brenner 12 der Feuerpolier- und Innenätzprozeß. Die über die rechte (obere) drehbare Gaszuführung 15′ eingeleiteten Spül- und Ätzgase werden ebenfalls über die Absaugung 18 abgeführt.
Fig. 3 zeigt das Abschmelzen des rechten Endstückes des kollabierten Ausgangskörpers 1 mit Hilfe des Handbrenners 19. Nach diesem Arbeitsgang wird das Mantelrohr 21 aus dem Dreibackenfutter 4 gelöst und mit dem Spindelkopfschlitten 8 nach rechts gefahren, um den Doppelspindelkopfschlitten 7 nach hinten fahren zu können.
Fig. 4 zeigt dann das Überfangen, indem der Ausgangs­ körper 1 mit dem Spindelkopfschlitten 6 und dem Brenner­ schlitten 9 nach rechts gefahren und in das Mantelrohr 21 geschoben wird. Das rechte Ende des Ausgangskörpers wird dann in die Innenbacken des Sechsbackenfutters 5 festgespannt und das linke Ende des Mantelrohres 21 auf das linke Ende des Ausgangskörpers 1 beispielsweise mittels eines Handbrenners 19 angeschweißt. Danach wird das Drei­ backenfutter 2 gelöst, der Spindelkopfschlitten 6 und der Brennerschlitten 9 in die linke Ausgangsposition gefahren, der linke Doppelspindelkopfschlitten 7 wieder in die Mittenlage gebracht und das linke Vorformende vom Drei­ backenfutter 4 übernommen. Beim Einleiten von Spülgasen über die drehbare Gaszuführung 15 wird dann das Mantelrohr mit dem auf den Brennerschlitten 9 montierten Brenner 11 von links nach rechts auf den Ausgangskörper aufgeschmolzen.
Während dieses Prozesses wird, wie Fig. 5 zeigt, auf der linken Maschinenseite wieder ein neues Substratrohr 1′ ein­ gespannt und der Prozeß kann kontinuierlich fortgesetzt werden.
Eine weitere Variante des Verfahrens, bei der das Umspannen fortfällt und der Arbeitsablauf vereinfacht wird, zeigt Fig. 6. Hierbei ist der Doppelspindelstockschlitten 7 auf dem Maschinenbett 14 fest montiert und führt eine Schwenk­ bewegung aus. Nach Fertigstellung des Vorformstabes wird dieser an der linken Seite abgeschmolzen, um 180° ge­ schwenkt und das Mantelrohr darübergefahren. Danach kann sofort das Aufschmelzen beginnen, wobei die linke Maschinen­ seite für die Aufnahme eines neuen Substratrohres für den nächsten Ausgangskörper frei ist.
Für den Beschichtungsprozeß kann auch ein elektrischer Wiederstandsofen verwendet werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Anlage mit einem zusätzlichen Schlitten auszurüsten.
Die Anlage kann sowohl in horizontaler als auch in verti­ kaler Bauart betrieben werden. Bei vertikaler Bauart soll die Bedienung von zwei übereinanderliegenden Ebenen aus erfolgen.
Die Vorrichtung weist im wesentlichen ein Maschinenbett 14 auf. Auf dem Maschinenbett 14 wird der rechte und linke Spindelkopfschlitten 6 und 8 und die beiden Brenner­ schlitten 9 und 10 durch je einen getrennten Winkelantrieb 16, 16′, 16′′, und 16′′′ über eine gemeinsame Zahnstange unabhängig voneinander in axialer Richtung bewegt.
In der Mitte des Maschinenbettes 14 ist der Doppelspindel­ kopfschlitten 7 radial verschiebbar angeordnet.
Rotationsbewegung der Spindelkopfschlitten 6, 7 und 8 erfolgt über je einen getrennten Schrittmotorantrieb 17, 17′, 17′′ und 17′′′ und wird für die rechte und linke Maschinenseite getrennt, aber für jede Seite synchron geschaltet.

Claims (15)

1. Verfahren zum Herstellen einer Vorform für optische Fasern, bei dem ein zylindrischer Ausgangskörper durch Beschichten eines zylindrischen Substrats mit Quarzglas hergestellt wird, von einem Mantelrohr überfangen und durch Kollabieren des Mantelrohres und Verschmelzen mit dem Ausgangskörper zur Vorform vereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) und das Mantelrohr (21) in ihren Achs­ richtungen zueinander fluchtend und parallel zueinander verfahrbar montiert werden, daß dann das Substrat beschichtet und zu einem Ausgangskörper (31) weiter­ verarbeitet wird und daß der Ausgangskörper (31) in das Mantelrohr (21) geschoben und mit diesem zur Vorform kollabiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verfahrensschritte unter Reinstraumbedingungen in einer zusammenhängenden Vorrichtung durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nach dem Einschieben des Ausgangs­ körpers (31) in das Mantelrohr (21) freiwerdende Raum zum Einspannen eines weiteren Substrats genutzt und somit zum Ausgangsschritt für das Herstellen der nächsten Vorform wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Rohr aus Quarzglas besteht, das nach der Innenbeschichtung mit Quarzglas zum Ausgangskörper (31) kollabiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Rohr aus Quarzglas besteht, das nach der Innenbeschichtung zum Ausgangskörper in das Mantelrohr (21) geschoben und mit diesem zusammen zur Vorform kollabiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskörper (31) und das Mantelrohr (21) nach Lösen je einer Einspannvorrichtung (3, 4 oder 2, 4) nur noch einseitig eingespannt sind bevor sie ineinandergeschoben werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspannen in die Spann­ vorrichtungen so vorgenommen wird, daß Substrat (1) und Mantelrohr (21) in ihren Achsrichtungen überein­ stimmen.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Maschinenbett (14) aufweist, auf dem zwei Spindel­ kopfschlitten (6, 8) und ein Doppelspindelkopfschlitten (7) parallel verschiebbar angeordnet sind und ein äußerer Spindelkopfschlitten zwei unabhängige koaxiale Spannvorrichtungen (22, 23) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (2, 3, 4, 5) eine überein­ stimmende Achsrichtung parallel zur Verschiebrichtung der Spindelkopfschlitten auf dem Maschinenbett (14) aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie in ein Gehäuse eingeschlossen ist, das ein Arbeiten unter Reinstraumbedingungen ermög­ licht, und daß Zugangsmöglichkeiten zu den einzelnen Vorrichtungsteilen vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleuse vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufheizvorrichtungen (11, 12) auf zwei Schlitten in axialer Ausrichtung zu den Spann­ vorrichtungen (2, 3, 4, 5) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizvorrichtungen mit Knallgas gespeiste Brenner sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub der Spindelkopf­ schlitten über Schrittmotore (17, 17′, 17′′, 17′′′) erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen elektrisch betätigt werden.
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