DE4001462A1 - Verfahren zum herstellen einer vorform - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer vorformInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform für
optische Fasern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Herstellen einer Vorform, aus der eine lichtleitende Faser gezogen
werden kann, ist das MCVD(Modified Chemical Vapour Deposition)-Verfahren
bekannt. Eine Abwandlung dieses Verfahrens besteht darin, das zu be
schichtende Quarzrohr senkrecht in eine Drehbank einzuspannen. Als
Wärmequelle zur Erzeugung der notwendigen Reaktionstemperatur und zum
Verglasen der innen aufgebrachten Schichten wird ein Widerstandsofen mit
einem Graphiteinsatz benutzt, wobei der Ofen langsam entlang des Quarz
rohres fährt und auf der Innenfläche des Quarzrohres eine Schicht auf
trägt. Nach Auftragen von je nach Fasertyp 10 bis 100 Schichten wird die
Temperatur des Graphitofens erhöht und so das Rohr in mehreren Schritten
geschrumpft. Im letzten Schritt wird das Quarzrohr mit der dünnen Kapil
lare von unten nach oben zugezogen oder kollabiert.
Bei diesem Verfahren kommt es zu Qualitätseinbußen, weil die hergestellte
Vorform nicht rotationssymmetrisch ist. Zum einen stimmt der Mittelpunkt
der lichtleitenden Bereiche nicht mit dem Mittelpunkt des Außenkreises
der Vorform überein (Kernexzentrizität), was in der späteren Faser dann
erhöhte Spleißdämpfungen verursacht. Zum anderen kommt es vor, daß die
Vorform von außen nicht rund sondern oval ist. Ferner kann das Trägerrohr
während des Prozesses aus der Ofenmitte herauswandern und eine gebogene
Vorform ergeben. Die beiden Störungen Ovalität und Kernexzentrizität
werden während des gesamten Herstellungsprozesses der Vorform durch
unsymmetrische Temperaturverteilungen im Ofen hervorgerufen. Die Tempera
turverteilung wiederum wird zum einen durch die Lage des Quarzrohres im
Graphiteinsatz des Ofens, zum anderen von den Schutzgasströmen zwischen
Graphiteinsatz und Quarzrohr bestimmt. Außerdem hängen die Strömungs
verhältnisse von der eingestellten Gasmenge und der Öffnung an der
Oberseite des Ofens ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei
dem es möglich ist, die Kernexzentrizität und Ovalität des Quarzrohres
als Qualitätsmerkmale so gering wie möglich von den Idealwerten abweichen
zu lassen und die Gasströme im Ofen in allen Phasen der Vorform
herstellung so zu beherrschen, daß ein möglichst geringer Gasfluß
rotationssymmetrisch zwischen Quarzrohr und Graphiteinsatz aufrecht
erhalten wird. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 genannten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen enthalten.
Die wesentlichen Nachteile der bisher bekannten Lösungen bestehen darin,
daß man einen hohen Fluß des Schutzgases einstellte und die Oberseite des
Ofens mit einer Blende manuell so verschlossen hielt, daß der Spalt
zwischen Quarzrohr und Blende etwa 2 mm war. Das manuelle Einstellen
brachte es aber mit sich, daß zeitweise die Rotationssymmetrie des
Ringspaltes erheblich gestört war. Beim Durchbiegen des Quarzrohres
während der Erhitzungsphase sind Berührungen der Quarzoberfläche mit der
Metallblende möglich, was zu Verletzungen der Quarzoberfläche führen
kann. Dies führt in der später gezogenen Faser zu Brüchen. Die gleichen
Auswirkungen hat das zur Zeit manuell durchgeführte Vermessen des Außen
durchmessers mit einem metallischen Tastgerät. Auch dabei sind Ein
schlüsse von kleinen Metallpartikeln in das Quarzrohr nicht zu vermeiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Meßanordnung,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Graphitofen und
Fig. 3 die schematische Darstellung der Anordnung zur Herstellung
von Vorformen.
Für das Innenbeschichtungsverfahren wird ein Quarzrohr verwendet, das
durch die Erhitzungszone, welche durch einen Graphitofen 3 erzeugt wird,
bis in die Nähe des Erweichungspunktes erhitzt. Dadurch kann das Quarz
rohr sich verbiegen, d. h. seine Mittellinie wird im Laufe des Her
stellungsprozesses gekrümmt. Außerdem kann sich der Querschnitt des
Quarzrohres 1 (s. Fig. 1) von der Kreisform in eine elliptische Form
verwandeln, wenn die Kräfte nicht rotationssymmetrisch angreifen.
An der Oberseite des Graphitofens 3 wird eine Verschiebeeinheit 9 ange
bracht, deren Öffnung vom Durchmesser und der Lage in einer Ebene senk
recht zum Quarzrohr einstellbar ist. Über ein optisches Meßsystem,
bestehend beispielsweise aus einer Lampe oder einem Laser 10 und einer
Kamera oder Aufnahmediode 8, wird die Lage des Quarzrohres und der
Durchmesser vermessen und überwacht. Über eine Regeleinheit 18 wird die
Verschiebeeinheit 9 so eingestellt, daß der Ringspalt 11 zwischen Quarz
rohr 1 und Blende 2 minimiert wird (typtisch etwa 0,2 mm). Es darf unter
keinen Umständen die Oberfläche des Quarzrohres mit metallischen Teilen
- also hier der Blende - in Berührung kommen. Durch die um 90° zueinander
versetzt angeordneten Elemente 8 und 10 der optischen Meßeinrichtung wird
über eine Regelung gleichzeitig gewährleistet, daß der Ringspalt 11
rotationssymmetrisch bleibt. Dies ist die Voraussetzung dafür, die
Schutzgasströme 4, 5, 6 und 7 auf kleinem Niveau so einzustellen, daß
sich im Raum zwischen Graphiteinsatz 13 und Quarzrohr 1 ein minimaler
rotationssymmetrischer Schutzgasstrom einstellt. Als Schutzgas wird hier
vorzugsweise Argon verwendet. Dieser Gasstrom von beispielsweise 0,05 bis
0,2 l/Min. bewirkt zum einen, daß der Graphiteinsatz 13 nicht mit dem
Luftsauerstoff in Berührung kommt, zum anderen bewirkt er, daß das durch
den Graphiteinsatz 13 hergestellte rotationssymmetrische Temperaturprofil
erhalten bleibt.
In Fig. 3 ist die Gesamtanordnung zur Herstellung von Vorformen für
optische Fasern wiedergegeben. In das in eine Spanneinrichtung einge
spannte Quarzrohr 2 werden vom Gasversorgungssystem 15 Reaktions-,
Träger-, Spül- und Ätzgase eingeleitet. Die Bildung von Glaspartikeln aus
den Reaktionsgasen wird in der Erhitzungszone des längs des Quarzrohres 2
bewegbaren Ofens 3 durch einen thermisch angeregten Prozeß bewirkt.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen einer Vorform für optische Fasern, bei
dem ein Quarzrohr innenbeschichtet wird, indem ein Graphit-Wider
standsofen als Wärmequelle entlang des Quarzrohres bewegt wird,
und bei jedem Durchlauf eine Schicht abgeschieden wird und wobei
der Ringspalt zwischen Quarzrohr und Graphiteinsatz des Wider
standsofens durch eine Blende bestimmt wird, dadurch gekennzeich
net, daß deren Lage und Öffnung unter Zuhilfenahme optischer
Meßeinrichtungen bezüglich Durchmesser und Mittelpunktslage so
geregelt wird, daß der freie Spalt (11) möglichst klein wird, die
Blende aber das Rohr nicht berührt und daß gleichzeitig die
Schutzgasströme in dem Ofen so eingestellt werden, daß der Raum
(12) zwischen Graphiteinsatz (13) und Rohr (1) von einem möglichst
geringen Schutzgasstrom von oben nach unten durchspült wird, der
gerade ausreicht, die Kontamination des Graphiteinsatzes (13) zu
verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opti
sche Meßmethode mit zwei um 90° zueinander versetzt angeordneten
CCD-Zeilenkameras mit möglichst hoher Auflösung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
transparente Quarzrohr beleuchtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß über eine Auswerteeinheit sowohl der Durchmesser als auch
die Lage des Quarzrohres ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß nach dem Aufdampfen der Schichten das Quarzrohr (1) in
der gleichen Anlage kollabiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Kollabieren ein Ätzschritt erfolgt, wobei Teile des
aufgetragenen Materials von innen weggeätzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als letzter Schritt das Rohr zu einem Stab kollabiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe der optischen Meßmethode der aktuelle Durchmesser,
die Ovalität sowie die relative Position des Quarzrohres (1) zur
Ofenmitte rechnerlesbar zur Verfügung steht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenabscheidung von Quarzschichten nach dem MCVD-Verfahren
vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schutzgasstrom 0,05-0,5 l Argon in der Minute beträgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904001462 DE4001462A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Verfahren zum herstellen einer vorform |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19904001462 DE4001462A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Verfahren zum herstellen einer vorform |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4001462A1 true DE4001462A1 (de) | 1991-07-25 |
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ID=6398377
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19904001462 Withdrawn DE4001462A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Verfahren zum herstellen einer vorform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4001462A1 (de) |
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| US6718801B1 (en) | 1999-07-16 | 2004-04-13 | Plasma Optical Fibre B.V. | MCVD/PCVD method for making a preform with movement of a furnace |
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