DE4233869C1

DE4233869C1 - Drawing light conducting glass fibres - by feeding glass rod and glass tube into tubular furnace at different speeds and drawing thin covered rod from bottom

Info

Publication number: DE4233869C1
Application number: DE19924233869
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Hund
Original assignee: Hund Helmut GmbH
Current assignee: Hund Helmut GmbH
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2012-10-09

Abstract

Method of drawing light conducting glass fibres in which a glass rod (2) of low refractory index is fed inside a glass tube (3) of high refractory index and both rod and tube are fed at different speeds into a tube-shaped furnace (1) where they are melted and drawn off from the bottom. ADVANTAGE - Fibres of various thickness with covers of various thickness can be produced by varying the feeding speeds. Esp. fibres of large dia. such as 70 microns may be drawn with thin covers of only 1-1.5 microns thickness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von Lichtleitfasern nach dem Stab-Rohr-Verfahren.The invention relates to a method for drawing optical fibers according to the rod-tube method.

Es ist bekannt, derartige Glasfasern dadurch herzustellen, daß man einen Glasstab von z. B. 30 mm Durchmesser in ein Glasrohr von z. B. 40 mm Außendurchmesser und 2,5 mm Wandstärke steckt und diese konzentrische Anordnung von oben in einen senkrecht stehenden, rohrförmigen Elektroofen einführt, in dem die Anordnung von Glasstab und -rohr über den Schmelzpunkt des Glases erhitzt und die nach unten in Form eines dünnen Fadens abfließende Masse abgezogen und auf eine Trommel aufgewickelt wird.It is known to produce such glass fibers by that you have a glass rod of z. B. 30 mm diameter in a Glass tube of z. B. 40 mm outside diameter and 2.5 mm wall thickness and this concentric arrangement from above into one vertical, tubular electric furnace introduces, in the arrangement of the glass rod and tube above the melting point the glass heated and the down in the form of a thin thread deducted outgoing mass and onto a drum is wound up.

Aus der EP 253 427 A1 ist aber auch ein Stab-Rohr-Verfahren bekannt, bei dem ein Quarzrohr innen mit einer Glasschicht bedeckt und dann zu einem Stab zusammengeschmolzen wird, dessen innere Seele einen anderen Brechungsindex besitzt als der umgebende Mantel. Die DE 39 29 193 A1 beschreibt dagegen ein Verfahren, bei dem ein Glasstab und ein Glasrohr konzentrisch in getrennten Spannfuttern gehalten und Stab und Rohr in einem Schmelzvorgang zusammengeschmolzen werden.From EP 253 427 A1 but also a rod-tube method known in which a quartz tube inside with a glass layer covered and then melted down into a stick, whose inner soul has a different refractive index than the surrounding coat. On the other hand, DE 39 29 193 A1 describes a method in which a glass rod and a glass tube concentric held in separate chucks and rod and tube melted together in a melting process.

Auch die DE 37 31 806 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein zylindrischer Ausgangskörper mit einem Mantelrohr umgeben und beides dann zusammengeschmolzen wird.The DE 37 31 806 A1 describes a method in which a cylindrical output body surrounded by a jacket tube and then both are melted together.

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß während des Zusammenschmelzens von Stab und Mantel zwischen diesen keine Relativbewegung stattfindet.All these methods have in common that during the melting together of rod and sheath between these no relative movement takes place.

Mittels dieser bekannten Verfahren wird eine Glasfaser erzeugt, die einen Kern besitzt, der gleichmäßig von einem Mantel umgeben ist, wobei aus optischen und Lichtleitgründen für den Kern stets ein Glas niedrigerer Brechzahl und für den Mantel ein Glas höherer Brechzahl gewählt wird. Jedoch hängen dabei der Durchmesser der Glasfaser und die Dicke des darüberliegenden Mantels immer von den Abmessungen des Ausgangsmaterials ab. Bei einem Ausgangsmaterial für den Kern in Form eines Glasstabes von den bereits erwähnten 30 mm Durchmesser in einem Glasrohr mit der ebenfalls bereits erwähnten Wandstärke von 2,5 mm kann man, je nach Abzugsgeschwindigkeit, Glasfasern der unterschiedlichsten Dicke ziehen, die dann auch jeweils eine unterschiedliche Mantelstärke besitzen. Je dünner die Glasfaser, um so dünner auch die Wandstärke des Mantels. Mit Ausgangsmaterial der genannten Abmessungen lassen sich z. B. folgende Durchmesser- und Wandstärken-Kombinationen erreichen:By means of these known methods, a glass fiber is produced, which has a core that is evenly surrounded by a mantle is, for optical and Lichtleitgründen for the Core always a glass of lower refractive index and for the mantle a glass of higher refractive index is selected. However, it depends the diameter of the glass fiber and the thickness of the overlying Mantels always on the dimensions of the starting material from. For a starting material for the core in shape a glass rod of the already mentioned 30 mm diameter in a glass tube with the already mentioned wall thickness 2.5 mm, depending on the take-off speed, Pull glass fibers of different thickness, which then each also have a different shell thickness. The thinner the glass fiber, the thinner the wall thickness of the coat. With starting material of the dimensions mentioned can be z. B. the following diameter and wall thickness combinations to reach:

70 µm Faser ⌀70 μm fiber ⌀ 3 µm Mantelstärke3 μm shell thickness 50 µm Faser ⌀50 μm fiber ⌀ 2 µm Mantelstärke2 μm jacket thickness 30 µm Faser ⌀30 μm fiber ⌀ 1 µm Mantelstärke1 μm jacket thickness

Andererseits ist es aus Gründen der Lichtleittechnik (innerer Reflektion, Auskopplung des langwelligen Lichtanteils etc.) erwünscht, immer eine möglichst geringe Wandstärke des Mantels zu erreichen. Angestrebt wird dabei eine Mantelstärke von etwa 1 µm-1,5 µm möglichst gleichmäßig bei allen Faserdicken.On the other hand, it is for reasons of Lichtleittechnik (inner Reflection, decoupling of the long-wave light component, etc.) desired, always the smallest possible wall thickness of the shell to reach. The aim is a jacket thickness of about 1 μm-1.5 μm as evenly as possible at all fiber thicknesses.

Dieses Ziel läßt sich allerdings durch geeignete Auswahl der Ausgangsmaterial-Abmessungen nicht erreichen, weil das Ausgangsmaterial von den Glasherstellern nicht in beliebigen Abmessungen zur Verfügung gestellt wird.However, this objective can be achieved by appropriate selection of Starting material dimensions do not reach because of the starting material not from glass manufacturers in any dimensions is made available.

Um mit einem Ausgangsmaterial von 30 mm Kerndurchmesser beim Ziehen einer 70-µm-Faser eine Mantelstärke von 1 µm zu erreichen, müßte als Ausgangsmaterial für den Mantel ein Glasrohr der Abmessung von ca. 38 mm Außendurchmesser bei 1 mm Wandstärke verwendet werden. Ein solches Glasrohr liefert keiner der Glashersteller. Beim Ziehen von Fasern anderen Kerndurchmessers liegen die Abmessungen für das Mantel-Ausgangsmaterial ebenso ungünstig.To use with a starting material of 30 mm core diameter Pulling a 70 micron fiber to achieve a sheath thickness of 1 micron, would have as a starting material for the jacket a glass tube Dimension of approx. 38 mm outside diameter with 1 mm wall thickness be used. Such a glass tube supplies none of Glass manufacturer. When pulling fibers of other core diameter The dimensions for the shell starting material are the same unfavorable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ziehen ummantelter Lichtleit-Glasfasern anzugeben, mit dem in weiten Grenzen bei jedem gewünschten Faserdurchmesser jede gewünschte Mantelstärke erzeugt werden kann, vorzugsweise stets eine Stärke von 1-1,5 µm.The invention is therefore based on the object, a method for pulling coated fiber optic glass fibers, with the within wide limits for each desired fiber diameter each desired jacket thickness can be generated, preferably always a thickness of 1-1.5 microns.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gelöst, das das im Anspruch angegebene Verfahrensmerkmal aufweist.This object is achieved by a method that in the claim having specified method feature.

Nach diesem Merkmal wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Ausgangsmaterial für den Faserkern und den Mantel, nämlich der dicke Glaskern und das Glasrohr, im Schmelzofen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorgeschoben werden, wobei in aller Regel der Kern schneller vorgeschoben wird als das Mantelrohr. According to this feature, the object is achieved in that the Starting material for the fiber core and the jacket, namely the thick glass core and the glass tube, in the melting furnace with different Speeds are advanced, with in Often the kernel is advanced faster than that Casing pipe.

Auf diese Weise lassen sich auf Glasfasern mit nahezu allen praktisch brauchbaren und verwertbaren Durchmessern Mantelstärken unterschiedlicher Dicke erzeugen, wobei die Dicke - bei Vorliegen ausreichender Erfahrung - sogar vorherberechnet werden kann; andernfalls kann sie leicht empirisch ermittelt werden.In this way, you can rely on glass fibers with almost all practically usable and usable diameters sheath thicknesses produce different thickness, the thickness - even with sufficient experience - even pre-calculated can be; otherwise it can easily be empirical be determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert unterschiedliche Halterungen für das Ausgangsmaterial Kern und Rohr, und unterschiedliche Antriebe für diese Halterungen. Während bisher der Kern und das Rohr von der gleichen Halterung getragen wurden und für diese Halterung auch nur ein motorischer Antrieb (Vorschub) erforderlich war, werden nunmehr zwei derartige Halterungen und Antriebe benötigt, die in zweckentsprechender Weise konstruktiv zusammengebaut sein müssen.The inventive method requires different brackets for the starting material core and tube, and different Drives for these brackets. While so far the core and the tube were carried by the same bracket and for this holder only a motor drive (Feed) was required, now two such Mounts and drives needed in appropriate Be constructively assembled.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfundenen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigtIn the drawing is a device for carrying out the invented Process shown in one embodiment. It shows

Fig. 1 eine Frontansicht der Ausgangsmaterial-Halterungen, deren motorische Antriebe und den Schmelzofen; Fig. 1 is a front view of the starting material holders, their motor drives and the melting furnace;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1. Fig. 2 is a plan view of FIG. 1,.

In Fig. 1 ist mit 1 der elektrisch beheizte Schmelzofen bezeichnet, der die Form einer senkrecht stehenden Röhre besitzt und in nicht weiter dargestellter Weise eine Schamotte-Auskleidung und in dieser Windungen aus Widerstandsdraht besitzt, durch die der elektrische Strom geleitet wird.In Fig. 1, 1 denotes the electrically heated melting furnace, which has the shape of a vertical tube and in a manner not shown has a fireclay lining and in these turns of resistance wire, through which the electric current is passed.

In diesen Ofen 1 wird von oben das Ausgangsmaterial in Form des Glasstabes 2 (Kern) und des konzentrisch dazu eingesteckten Glasrohres 3 eingeführt. Dabei wird der Kern 2 von einem Klemmring 4 gehalten, der über einen Steg 5 an einer Gewindebuchse 6 festgemacht ist, die ihrerseits auf einer Gewindespindel 7 sitzt. Die Buchse 6 ist in nicht weiter gezeigter Weise gerade geführt, so daß sie beim Drehen der Spindel 7 in der Höhe verschoben wird, vorzugsweise in Richtung nach unten.In this furnace 1 , the starting material in the form of the glass rod 2 (core) and the concentrically inserted glass tube 3 is introduced from above. In this case, the core 2 is held by a clamping ring 4 which is fixed by a web 5 on a threaded bushing 6 , which in turn sits on a threaded spindle 7 . The sleeve 6 is guided in a manner not shown further, so that it is displaced when turning the spindle 7 in height, preferably in the downward direction.

In gleicher Weise wird das Glasrohr 3 von einem Klemmring 8 gehalten, der über einen Steg 9 mit einer Gewindebuchse 10 fest verbunden ist. Die Buchse 10 sitzt auf der Gewindespindel 11, ist ebenfalls gerade geführt und wird daher bei der Spindeldrehung in der Höhe verschoben.In the same way, the glass tube 3 is held by a clamping ring 8 which is fixedly connected via a web 9 with a threaded bushing 10 . The sleeve 10 is seated on the threaded spindle 11 , is also guided straight and is therefore moved in the spindle rotation in height.

Beide Spindeln 7 und 11 tragen an ihren unteren Enden je ein Zahnrad 12 bzw. 13, mit denen sie mit je einem Ritzel 14 bzw. 15 kämmen, die ihrerseits auf den Achsen von Elektromotoren M1 und M2 sitzen. Die Drehzahl dieser Elektromotore ist über geeignete Steuermittel wahlweise unterschiedlich regelbar.Both spindles 7 and 11 carry at their lower ends depending on a gear 12 and 13 , with which they mesh with a respective pinion 14 and 15 , which in turn sit on the axes of electric motors M1 and M2. The speed of these electric motors can be controlled differently via suitable control means.

Die vorbeschriebene Vorrichtung funktioniert in der Weise, daß zu Beginn die Klemmringe 4 und 8 mit dem Kern 2 bzw. mit dem Glasrohr 3 (Mantelrohr) bestückt und beide zusammen in den Ofen 1 eingeführt werden. Es ist leicht ersichtlich, daß bei diesem Vorrichtungsaufbau der Kern 2 und das Glasrohr 3 unterschiedlich schnell vorgeschoben werden können, so daß am unteren Ende des Ofens 1 mehr oder weniger Mantelrohr zur Bildung des Glasfasermantels zur Verfügung steht. Unabhängig von der Dicke der Glasfaser ist es daher möglich, dem Fasermantel stets etwa die gleiche geringe Dicke von vorzugsweise 1-1,5 µm zu geben.The device described above functions in such a way that at the beginning of the clamping rings 4 and 8 with the core 2 and the glass tube 3 (jacket tube) equipped and both are introduced together into the furnace 1 . It is readily apparent that in this device structure, the core 2 and the glass tube 3 can be advanced at different speeds, so that at the lower end of the furnace 1 more or less jacket tube for forming the glass fiber sheath is available. Regardless of the thickness of the glass fiber, it is therefore possible to give the fiber cladding always about the same small thickness of preferably 1-1.5 microns.

Am unteren Ende des Ofens 1 läuft die Glasfaser 16 aus dem Ofen aus und wird über eine Rolle 17 in Pfeilrichtung zu einer Aufwickelspule geführt.At the lower end of the furnace 1 , the glass fiber 16 runs out of the oven and is guided via a roller 17 in the direction of arrow to a take-up reel.

Claims

1. A process for drawing optical fibers by the rod-tube method in a vertically arranged, tubular electric furnace into which the starting material is introduced and melted in the form of a glass rod of lower refractive index and concentrically arranged glass tube of higher refractive index, characterized in that the glass rod ( 2 ) and the glass tube ( 3 ) are advanced at different speeds.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that for the glass rod ( 2 ) and for the glass tube ( 3 ) each have their own holder ( 4; 8 ) is provided with feed device.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the feed device for the glass rod ( 2 ) and the tube ( 3 ) consists of a respective threaded spindle ( 7, 11 ) on which the holders ( 4, 8 ) with a threaded bushing ( 6 10 ), which are driven by their own electric motors (M1, M2) at different speeds.