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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Vorformen
für optische
Fasern. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Herstellen einer Vorform für optische Fasern.
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Die
Herstellung einer Vorform aus einer anderen, sogenannten primären, Vorform,
die den optisch leitenden Teil der optischen Faser, die aus der genannten
Vorform stammt, aufweist, durch eine Technik der externen, seitlichen
Ablagerung, wie die Technik der Plasmanachfüllung, ist ebenfalls bekannt,
und wird zum Beispiel in dem Patentantrag EP-A1-0.450.465 beschrieben. Mit der endgültigen Vorform,
die matt auf diese Art und Weise erhält, und die allgemeiner einfach
Vorform genannt wird, wird eine optische Faser durch Ziehen von
Fasern hergestellt.
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In
dem Patentantrag EP-A1-0.875.489 wird ein Verfahren zum Herstellen
einer Vorform für
optische Fasern beschrieben, das aus einer Drehbewegung einer primären, zylindrischen
Vorform entlang ihrer Achse, der relativen Translationsbewegung
der Vorform und aus einem Plasmabrenner, und dem Einbringen von
Glasstaub in die Plasmaflamme besteht, wobei der Glasstaub durch
ein Beschleunigungsgas, das in den durch Schwerkraft verlaufenden
Glasstaubstrom eingebracht wird, beschleunigt wird, bevor er in
die Plasmaflamme gelangt. Die Regelung der Beschleunigung erfolgt über die
Beschleunigungsgasmenge. Das Beschleunigungsgas kann einer Vorbehandlung
wie einer Erwärmung
oder der Einbringung einer Dotiersubstanz in sein Inneres unterzogen
werden. Die Achse der Plasmaflamme und die Achse der Vorform sind
um einen Wert versetzt, der im allgemeinen von der Beschleunigung des
Glasstaubs abhängt.
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Bei
einem Verfahren wie dem in dem Patentantrag EP-A1-0.875.489 beschriebenen
ist es nun schwierig, den Wirkungsgrad der Kieselerdeablagerung
zu optimieren, weil die Abführung
der von dem Plasmabrenner erzeugten Wärme durchgeführt bzw. gelenkt
werden muss, was die Ablagerung der Kieselerde auf der Vorform behindern
kann. Die Durchführung
einer wirksamen Wärmeabführung impliziert nämlich einen
Luftabzug und demzufolge eine Störung
der Strömung
des Beschleunigungsgases. Folglich befindet sich das Korngefüge in einem
ungeordneten, nicht kontrollierten Zustand, wenn es auf die Vorform
auftrifft, und somit sind sämtliche
Vorteile, die sich aus der Verwendung eines Beschleunigungsgases
ergeben, in Frage gestellt, ja sogar verloren.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
zielt hauptsächlich
darauf ab, bei dem Verfahren der externen Ablagerung den Wirkungsgrad
der Ablagerung zu erhöhen.
Es zielt darüberhinaus
darauf ab, die Abführung
der Wärme
des Plasmabrenners unter guten Bedingungen zu ermöglichen,
ohne dass dadurch das Einbringen von Glasstaub in die Plasmaflamme
gestört
wird.
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Zu
diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen
einer Vorform für optische
Fasern, das aus einer Drehbewegung einer primären, zylindrischen Vorform
entlang ihrer Achse, der relativen Translationsbewegung der Vorform
und einem Plasmabrenner, und dem Einbringen von Glasstaub in die
Plasmaflamme besteht, wobei der Glasstaub durch ein Beschleunigungsgas,
das in den durch Schwerkraft verlaufenden Glasstaubstrom eingebracht
wird, beschleunigt wird, bevor er in die Plasmaflamme gelangt, wobei
das genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Herstellungsverfahren
innerhalb eines geschlossenen Raumes durchgeführt wird und dass das Einbringen
von Glasstaub in einer gashaltigen Atmosphäre unter einem Druck erfolgt,
der niedriger ist als der außerhalb
des geschlossenen Raumes herrschende Druck, wobei die Druckdifferenz
zwischen dem genannten, geschlossenen Raum und der Atmosphäre außerhalb des
geschlossenen Raumes geregelt wird.
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Der
außerhalb
des geschlossenen Raumes herrschende Druck oder der Druck in der
Atmosphäre
außerhalb
des geschlossenen Raumes ist im allgemeinen der außerhalb
des geschlossenen Raumes bei der Lagerung des Glasstaubes herrschende Druck,
bevor der Glasstaub in die Plasmaflamme eingebracht wird.
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Im
allgemeinen wird die Druckdifferenz meistens auf einen Wert zwischen –0,3·102 und –2·102 Pa geregelt. Beispielsweise liegt sie bei –0,9·102 Pa.
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Die
Regelung des Unterdrucks erfolgt im allgemeinen durch Eichen der
Vorformen, die als Test-Vorformen dienen. Ein solcher Referenzunterdruck
hängt nämlich hauptsächlich von
verschiedenen Systemparametern ab. Für die Eichung müssen also
bei einer bestimmten Außenatmosphäre (Temperatur
und Feuchtigkeitsgrad) und einer bestimmten Vorformart und einem
Glasstaub mit bestimmter Körnung
verschiedene Unterdruckwerte in Bezug auf die Beschleunigungsgasmenge
an einer oder mehreren Test-Vorformen ausgewertet werden.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Herstellen
einer Vorform für
optische Fasern, die einen Plasmabrenner, eine Vorrichtung für die Drehbewegung
einer primären
Vorform entlang ihrer Achse, eine Vorrichtung für die relative Translationsbewegung
der genannten Vorform und des genannten Brenners, eine Zuführvorrichtung
für Glasstaub
in die Flamme des genannten Brenners besitzt, wobei die genannte
Zufuhrvorrichtung selbst eine Einrichtung zum Einblasen des Beschleunigungsgases
besitzt, wobei die genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass sie einen geschlossenen Raum für die Herstellung der Vorform besitzt,
und dass der genannte, geschlossene Raum mit einer Vorrichtung zur
Regelung des Drucks (P2) in dem geschlossenen Raum verbunden ist,
wobei der Druck niedriger ist als der außerhalb des geschlossenen Raumes
herrschende Druck (P1).
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Vorteilhafterweise
kann der Druck in dem geschlossenen Raum mit der genannten Druckregelungsvorrichtung
niedriger gehalten werden als der außerhalb des geschlossenen Raumes
herrschende Druck.
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Bei
dem außerhalb
des geschlossenen Raumes herrschenden Druck handelt es sich meistens um
den außerhalb
des geschlossenen Raumes bei der Lagerung des Glasstaubs herrschenden
Druck vor Einbringen in die Plasmaflamme.
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Im
allgemeinen wird die Druckdifferenz in dem geschlossenen Raum (d.
h. der Druck im geschlossenen Raum, von dem der in der Außenatmosphäre herrschende
Druck abgezogen werden muss) von der Druckregelungsvorrichtung meistens
auf einem Wert zwischen –0,3·102 und –2·102 Pa, beispielsweise –0,9·102 Pa
gegenüber
dem außerhalb des
geschlossenen Raumes herrschenden Druck gehalten.
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Die
Regelung des Unterdrucks erfolgt im allgemeinen durch Eichen der
Vorformen, die als Test-Vorformen dienen. Ein solcher Referenzunterdruck
hängt nämlich hauptsächlich von
verschiedenen Systemparametern ab. Für die Eichung müssen also
bei einer bestimmten Außenatmosphäre (Temperatur
und Feuchtigkeitsgrad) und einer bestimmten Vorformart und einem
Glasstaub mit bestimmter Körnung
verschiedene Unterdruckwerte in Bezug auf die Beschleunigungsgasmenge
an einer oder mehreren Test-Vorformen ausgewertet werden.
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Nach
einer Ausführungsart
besitzt die genannte Vorrichtung eine Vorrichtung zum Messen der Druckdifferenz
zwischen dem geschlossenen Raum und der Atmosphäre außerhalb des geschlossenen Raumes.
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Nach
einer Ausführungsart,
die sich von der vorhergehenden unterscheiden kann, aber nicht unterscheiden
muss, besitzt die genannte Vorrichtung darüberhinaus eine Einrichtung
zum Einblasen von Luft in den geschlossenen Raum.
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Nach
einer Ausführungsart,
die sich von der vorhergehenden unterscheiden kann, aber nicht unterscheiden
muss, besitzt die genannte Vorrichtung darüberhinaus eine Einrichtung
zum Luftabzug aus dem geschlossenen Raum in die Atmosphäre außerhalb
des geschlossenen Raumes.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
und weitere Merkmale und Vorteile werden beim Lesen der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 1 bis 3,
die lediglich ein Ausführungbeispiel
darstellen, deutlicher. Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Plasmanachfüllung in
sehr schematischer Form, in der das Verfahren der Erfindung durchgeführt wird.
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2 eine Aufrissansicht der
Teile 3, 4 und 5 von 1 in sehr schematischer Form entlang den
Achsen X und Y
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3 eine Ansicht des genannten
Teils 5 in sehr schematischer Form.
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1 zeigt eine Vorrichtung
zur Plasmanachfüllung
in sehr schematischer Form. In den 2 und 3 werden die Teile aus 1 präzisiert. Die Vorrichtung zur
Plasmanachfüllung
gemäß der Erfindung
besitzt einen geschlossenen Raum 1 mit einem durchsichtigen
Fenster 2, einer Vorform 3 von ihrem Ende aus
gesehen, eine Längsachse
X, in deren Richtung ein Plasmabrenner 4, eine Längsachse
Y und eine Zufuhrdüse
mit Nachfüllstaub
gerichtet sind, eine Öffnung 5a und
eine Längsachse
Z. Wie in 2 zu sehen
ist, wird die Erwärmung
durch eine Induktionsschleife 16 erzeugt und der Brenner 4 erzeugt
eine Plasmaflamme 17. Außerhalb des geschlossenen Raumes 1 ist
eine CCD-Kamera 6, die hinter dem Fenster angeordnet ist,
auf die Vorform 3 gerichtet. Sie misst den Durchmesser
der Vorform 3 an der Stelle, an der sie darauf gerichtet
ist, wobei dieser Wert über
eine Verbindung 7 mit einer Steuervorrichtung 8 des
Nachfüllvorgangs übertragen
wird.
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Der
Luftdruck außen
hat den Wert P1. Der Druck in dem geschlossenen Raum 1 hat
den Wert P2, der im allgemeinen auf jeden Fall unter P1 liegt. Die
Differenz zwischen Druck P2 – P1
wird durch eine Messvorrichtung 15 bestimmt, die sich am
Rand des geschlossenen Raumes 1 befindet. Insbesondere
erhält
die Vorrichtung 8 über
eine Verbindung 20 von der Vorrichtung 15 die
Messung der Druckdifferenz P2 – P1.
Am Anfang wird, eventuell nach den Messungen an einer oder mehreren
Referenz-Vorformen, in Abhängigkeit
von der Außenatmosphäre (hauptsächlich in
Bezug auf die Temperaturparameter und den Grad der Feuchtigkeit)
ein Referenzwert festgelegt.
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Die
Druckdifferenz P2 – P1,
oder der eingestellte Druck, ist ein konstanter oder variabler Druck, d.
h. dass er vorher für
die gesamte Herstellung festgelegt werden kann, oder während der
Herstellung einer bestimmten Vorform in Abhängigkeit von Elementen, die
vorher im Regelbereich der Steuervorrichtung 8 festgelegt
worden sind, variieren kann.
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Mit
der Steuervorrichtung 8 kann somit die Luftmenge in dem
geschlossenen Raum 1 durch eine Steuerverbindung 22 zu
einem Luftabzug 13, der sich am Rand des geschlossenen
Raumes 1 befindet, und/oder durch eine Steuerverbindung 21 zu
einem Luftgebläse 14,
das sich am Rand des geschlossenen Raumes 1 befindet, geregelt
werden. Selbstverständlich
besitzt die Luft, die durch das Luftgebläse 14 in den geschlossenen
Raum 1 eintritt, eine Reinheit, die mit der Herstellung
einer Vorform 3 für
optische Fasern kompatibel ist.
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Wie
in 3 zu sehen ist, besitzt
die Düse 5 außer einem
Ende 5a noch einen Oberteil 5d für die Zufuhr
des Korns durch Gravimetrie. Hinzukommt noch die Zufuhr des Beschleunigungsgases über die Leitung 5b,
sowie der untere Teil 5c.
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Die
Steuervorrichtung 8 für
den Nachfüllvorgang
erhält über eine
Mehrfachverbindung 9 weitere Anzeigen über die Bedingungen des Nachfüllvorgangs.
Unter der Wirkung eines internen Steuerungsprogrammes für den Nachfüllvorgang,
kann die Vorrichtung 8 beispielsweise über eine abgehende Verbindung 10,
die eine Steuervorrichtung 11 speist, einen Steuerungswert
für die
Positionierung der Düse 5 gegenüber dem
Brenner 4 und der Vorform 3 liefern, aufgrund
dessen die Düse 5 folglich
durch Verschiebung entlang einer Achse parallel zur Längsachse
X der Vorform 3 positioniert wird. Eine solche Positionierung
ist vorzugsweise während
der gesamten Dauer des Nachfüllvorgangs
der Vorform 3 unveränderlich.
Allgemeiner liefert die Vorrichtung 8 über eine abgehende Mehrfachverbindung 12 noch weitere
Steuerungswerte, die weitere Aspekte des Steuerungsvorganges bestimmen.
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Sämtliche
Elemente der in 1 veranschaulichten
Vorrichtung sind dem Fachmann gut bekannt. Weitere Elemente, die
nicht dargestellt sind, sind ebenfalls bekannt. So werden beispielsweise
die Beurteilungselemente der Positionen der Teile 3, 4 und 5 zueinander
in dem europäischen
Patentantrag EP-A1-0.440.130 beschrieben.
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Die
Plasmanachfüllung
erfolgt über
Durchgänge
von rechts nach links und anschließend von links nach rechts,
während
derer der Plasmabrenner 4 und die Düse 5 die Länge der
Vorform 3 abtasten. Nach einer Variante variiert die Positionierung
der Düse 5 gegenüber dem
Brenner 4 während
des Vorgangs, wobei sie von dem Durchmesser der Vorform 3 abhängig ist.
Wie in 3 zu sehen ist,
sind die X-Achse der Vorform 3 und die Y-Achse des Brenners 4 außerdem durch
einen Abstand voneinander getrennt, der in 1 mit x bezeichnet wird.
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Die
Körnung
des Kieselerdepulvers, das eventuell dotiert ist, die bei der Herstellung
gemäß der Erfindung
verwendet wird, ist in Fachkreisen bekannt. Sie liegt meistens in
der Größenordnung
von einigen zehntel Millimetern, z. B. zwischen 0,1 und 0,2 mm.
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Dank
der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird
der gesamte Steuerungsvorgang optimiert, um für die Menge der Kieselerdeablagerung
bei einer bestimmten Translationsgeschwindigkeit einen hohen Wirkungsgrad
zu erreichen.