DE60304661T2

DE60304661T2 - Verfahren zum Herstellen einer Vorform für optische Fasern

Info

Publication number: DE60304661T2
Application number: DE60304661T
Authority: DE
Inventors: Jacques Jolly; Isabelle Decaux; Marie-Pierre Glemot; Nathalie Offre; Jean-Florent Campion
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: FR2848206B1; FR2848206A1; EP1426342A1; US20040109942A1; JP2004284939A; DE60304661D1; CN1504783A; DK1426342T3; CN1328603C; EP1426342B1; ATE323663T1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern durch Niederschlag von Schichten, wobei die Verfahren von der Art chemischer Niederschlag in der Dampfphase (CVD, engl. „Chemical Vapor Deposition") sind. Bei den Verfahren der Art CVD gibt es insbesondere die Verfahren der Art modifizierter chemischer Niederschlag in der Dampfphase (MCVD, engl. „Modified Chemical Vapor Deposition"), die einen Brenner verwenden, und die Verfahren der Art chemischer Niederschlag in der Dampfphase, die einen Ofen als Heizmittel verwenden (FCVD, engl. „Furnace Chemical Vapor Deposition"), die sich eines Induktionsofens oder eines Widerstandsofens bedienen.
Eines der Probleme all dieser Verfahren besteht darin, ihre Produktivität zu erhöhen. Bei den Verfahren der Art CVD erfolgt das Indexprofil der Vorform für optische Fasern durch sukzessiven Niederschlag von konzentrischen Glasschichten im Inneren eines Glasrohres. Je dicker die niedergeschlagenen Schichten sind, desto kürzer ist die Zyklusdauer und desto größer wird die Produktivität.
Gemäß einem ersten Stand der Technik sind Verfahren der Art MCVD bekannt, die einen höheren Phosphoranteil verwenden, um die Viskosität des Glases zu senken, um die Stufe der Vitrifizierung zu vereinfachen, wodurch dicke Schichten niedergeschlagen werden können und so eine höhere Produktivität erzielt wird. Bei der Herstellung von Vorformen für optische Fasern mit komplexem Indexprofil der Art Faser mit versetzter Dispersion (DSF, engl. „Dispersion Shifted Fiber"), die insbesondere die Vorformen für optische Fasern der Art Faser mit versetzter Dispersion ungleich Null (NZ-DSF, engl. „Non Zero Dispersion Shifted Fiber") und der Art Faser mit Dispersionskompensation (DCF, engl. „Dispersion Compensating Fiber") einschließt, deren Kern wenigstens drei Scheiben aufweist, nämlich einen zentralen Teil, einen inneren Mantel und einen Ring, wobei sich an den Kern ein äußerer Mantel anschließt, beträgt der Gewichtsanteil von Phosphor in den Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring entsprechen, zwischen 0,2% und 0,4%. Der zentrale Teil des Kerns mit relativ hohem Index, enthält kein Phosphor und ist aus dünneren Schichten hergestellt. Siehe zum Beispiel das US-Patent 2002/0159735 A1.
Gemäß einem zweiten bisherigen Stand ist ein Verfahren der Art FCVD bekannt, beispielsweise in der Patentanmeldung FR 2742743 , das eine gute Produktivität durch Niederschlag von dicken Schichten ermöglicht, wobei der Ofen besser heizt als der Brenner, aber unpräzise ist, was eine eventuelle Verwendung von Phosphor anbelangt, um die Vitrifizierung zu verbessern, und sich nicht mit dem besonderen Problem der Vorformen für optischen Fasern mit komplexem Indexprofil beschäftigt.
Für die Vorformen für optische Fasern mit komplexem Indexprofil weist nun der Phosphor den Nachteil auf, dass er die Schaffung von Profilen mit unpräzisem Index mit sich bringt, was optogeometrische Parameter ergibt, die schlecht kontrolliert sind und umso schlechter kontrolliert sind, je komplexer das Indexprofil ist, was insbesondere eine Auswirkung auf die Steigung der chromatischen Dispersion hat, was wiederum sehr störend ist bei optischen Fasern der Art DSF oder DCF. Ein ungenaues Indexprofil weist insbesondere „Wellen" zwischen jeder Niederschlagsschicht auf. Der erste Stand der Technik weist den Nachteil auf, dass ein zu hoher Phosphoranteil verwendet wird, der in Vorformen für optische Fasern mit ungenauem Indexprofil resultiert. Der zweite Stand der Technik beschäftigt sich nicht mit dem besonderen Problem der Vorformen für optische Fasern mit komplexem Indexprofil und präzisiert den Phosphoranteil nicht.
Um die Produktivität unter Realisierung sauberer Indexprofile zu erhöhen, offenbart die Erfindung im Rahmen der Herstellung von Vorformen für optische Fasern mit komplexem Indexprofil der Art DSF oder DCF, die wenigstens einen inneren Mantel und einen Ring aufweisen, die Verbindung der Verwendung eines Ofens als Heizmittel, d.h. eines Verfahrens der Art FCVD, und eines Gewichtsanteils von Phosphor als Schmelzelement, das die Vitrifizierung erleichtert, von kleiner oder gleich 0,1%, wenigstens in den Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser entsprechen. Genau die Verwendung eines Verfahrens der Art FCVD, wobei der Ofen wesentlich wirksamer ist als der Brenner, um die Vorform zu erhitzen, ermöglicht die Verringerung des Phosphoranteils unter Beibehaltung einer korrekten Vitrifizierung, um eine korrekte Produktivität beizubehalten. Mit einem Brenner wäre es notwendig gewesen, einen höheren Phosphoranteil zu halten, um eine korrekte Vitrifizierung beim Niederschlag von dicken Schichten beizubehalten; in Abwesenheit von Phosphor kann man mit einem Brenner nur dünne Schichten niederschlagen, was die Produktivität beeinträchtigt.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern durch Niederschlag von Schichten vorgesehen, wobei das Verfahren von der Art CVD ist, wobei die optische Faser einerseits einen Kern mit wenigstens einem zentralen Teil, einem inneren Mantel und einem Ring und andererseits einen äußeren Mantel aufweist, wobei die optische Faser von der Art DSF oder DCF ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren von der Art FCVD ist und dass die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser, die Phosphor enthält, entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor von kleiner oder gleich 0,1% aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wählt man einen geringen Phosphoranteil, aber ungleich Null, um eine gute Vitrifizierung beizubehalten, was eine bessere Produktivität mit sich bringt. In der Tat kann selbst eine sehr geringe Phosphormenge die Vitrifizierung wesentlich verbessern und so die Produktivität wesentlich erhöhen, und wenn diese Phosphormenge jedoch ausreichend gering gewählt ist, wird sie keinen negativen Effekt auf die Reinheit der Indexprofile haben oder aber einen unbedeutenden Effekt. Eine totale Abwesenheit von Phosphor kann im Gegenteil in einigen Fällen zu Problemen bei der Vitrifizierung führen. Vorzugsweise wird ein guter Kompromiss zwischen der Reinheit des Indexprofils einerseits und einer guten Vitrifizierung, die eine höhere Produktivität mit sich bringt, andererseits geschaffen, wenn die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor zwischen 0,03% und 0,1% aufweisen.
Vorteilhafterweise weisen die Schichten der Vorform, die dem äußeren Mantel der optischen Faser entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor auf, der demselben Zahlenbereich angehört wie die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser entsprechen, d.h. kleiner oder gleich 0,1% und vorzugsweise zwischen 0,03% und 0,1%.
Vorteilhafterweise erfolgt der Niederschlag der Schichten bei einem Druck, der im Wesentlichen, d.h. auf 20% genau, gleich dem atmosphärischen Druck ist und nicht bei geringem oder sehr geringem Druck, wie beispielsweise einem Zehntel oder Hundertstel der Atmosphäre, wobei ein höherer Partialdruck bei der Dotierung die Menge an verfügbarem Material und somit die Größe der niedergeschlagenen Russpartikel erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das den in der hergestellten optischen Faser enthaltenen Phosphoranteil stark verringert oder beseitigt, ist insbesondere vorteilhaft in dem Falle, in dem die optische Faser für die Einarbeitung in ein Unterwasserkabel bestimmt ist, da ein hoher Phosphoranteil die Sensibilität der optischen Faser gegenüber den vom Meeresboden abgegebenen Gammastrahlen erhöht, wobei diese Gammastrahlen zu einer Erhöhung der Dämpfung der optischen Fasern im Laufe der Zeit führen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern durch Niederschlag von Schichten, wobei das Verfahren von der Art chemischer Niederschlag in der Dampfphase ist (CVD), wobei die optische Faser einerseits einen Kern mit wenigstens einem zentralen Teil, einem inneren Mantel und einem Ring und andererseits einen äußeren Mantel aufweist, wobei die optische Faser von der Art Faser mit versetzer Dispersion oder mit Dispersionskompensation (DSF oder DCF) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren von der Art chemischer Niederschlag in der Dampfphase ist, das einen Ofen als Heizmittel verwendet (FCVD) und dass die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser, die Phosphor enthält, entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor von kleiner oder gleich 0,1% aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor zwischen 0,03% und 0,1% aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten der Vorform, die dem äußeren Mantel der optischen Faser entsprechen, einen Gewichtsanteil von Phosphor aufweisen, der demselben Zahlenbereich angehört wie die Schichten der Vorform, die dem inneren Mantel und dem Ring der optischen Faser entsprechen.
Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederschlag der Schichten bei einem Druck erfolgt, der im Wesentlichen, d.h. auf 20% genau gleich dem atmosphärischen Druck ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser zum Einbau in ein Unterwasserkabel bestimmt ist.