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Die
Erfindung betrifft den Bereich der Verfahren zur Herstellung von
Vorformlingen von optischen Fasern. Optische Fasern werden anschließend erhalten
durch das Ziehen von Fasern ausgehend von diesen Vorformlingen.
Die Erfindung kann auf verschiedene Verfahren zur Herstellung von
Vorformlingen angewendet werden, insbesondere die OVPO-Verfahren
(Abkürzung
aus dem Englischen für „outside
vapor Phase Oxydation"),
die VAD-Verfahren (Abkürzung
aus dem Englischen für „vapor
axial deposition"),
die Verfahren vom Typ CVD (Abkürzung aus
dem Englischen für „chemical
vapor deposition").
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Nach
einer bekannten Technik weisen die durch das eine oder andere dieser
Verfahren erhaltenen Vorformlinge eine hohe Dispersion vom Durchmesser
zwischen Vorformlingen auf, insbesondere im Falle eines Verfahrens
vom Typ CVD. Dies bringt mehrere Nachteile beim Ziehverfahren der
Fasern mit sich. Beim Ziehverfahren von Fasern wird der Vorformling
teilweise in einen Faserziehofen eingeführt. Eine um den Vorformling
angebrachte Verbindung ist nötig,
um die Abdichtung zwischen dem Inneren des Faserziehofens und dem
Außenmilieu
des Faserziehofens zu erhalten. In dem Maße, in dem die Dispersion vom
Durchmesser zwischen Vorformlingen hoch ist, ist es nötig, mehrere
Verbindungsgruppen unterschiedlichen Durchmessers zu verwenden, so
dass der größte Teil
des Bereichs der Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorfomlingen
abgedeckt ist. Außerdem
je größer die
Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorformlingen wird, desto komplexer
wird die automatische Regulierung der Faserziehung, insbesondere
auf dem Niveau der Anpassung so vieler angewandter Erhitzungskräfte, wie
der Faserziehgeschwindigkeit, und dies insbesondere beim Starten
des Faserziehverfahrens sowie am Ende des Faserziehverfahrens. Im Übrigen wird
die Paarung von zwei Vorformlingen, um sie Ende an Ende vor dem
Ziehen zu verschweißen,
umso schwieriger in dem Maße,
in dem die Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorformlingen wächst.
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Mit
dem Ziel, die vorher erwähnten
Nachteile zu reduzieren, offenbart die Erfindung die Modifizierung
des Verfahrens zur Herstellung von Vorformlingen durch Zufügen einer
Stufe. Diese Stufe kann in verdeckter Zeit, d.h., gleichzeitig mit
einer anderen Stufe durchgeführt
werden und verlängert
somit nicht die Gesamtdauer des Herstellungsverfahrens. Diese Stufe
ist eine Stufe des Ziehens oder der Kompression oder auch eine Stufe
des Ziehens, der eine Stufe der Kompression folgt oder dieser vorausgeht,
mit einer Zieh- und/oder Kompressionsrate, die die Dispersion vom
Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert. Daher kann eine einzige
Gruppe von Abdichtungsverbindungen mit demselben Durchmesser untereinander
ausreichend sein, was das Faserziehverfahren ausgehend von den Vorformlingen
deutlich vereinfacht. Außerdem
wird die automatische Regulierung des Faserziehens weiter vereinfacht.
Jede dieser Vereinfachungen ermöglicht
die Erhöhung
der Produktivität
des verwendeten Faserziehverfahrens. Im Übrigen wird die Paarung durch
Verschweißen von
zwei Vorformlingen Ende an Ende auch einfacher.
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Gemäß einer
bisher bekannten Art, die in der europäischen Patentanmeldung
EP 1156018 beschrieben wird,
ist es bekannt, eine Stufe zu verwenden, während der die Vorgänge des
Ziehens und/oder der Kompression entlang eines Vorformings realisiert
werden, wobei die Zieh- und/oder Kompressionsraten entlang des Vorformlings
variieren. Diese Stufe ermöglicht
insbesondere die Reduzierung der Dispersion vom Durchmesser entlang desselben
Vorformlings. Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines primären Vorformlings
einer optischen Faser bekannt, das eine Stufe der Kompression des primären Vorformlings
mit einer konstanten Kompressionsrate für diesen Vorformling umfasst.
Der komprimierte primäre
Vorformling ist in einer Röhre aus
reiner Kieselerde platziert, wobei jene Röhre dann auf dem primären Vorformling
kontrahiert wird.
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Erfindungsgemäß ist ein
Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen von optischen Fasern
vorgesehen, das eine Stufe des Ziehens des Vorformlings mit einer
Ziehrate aufweist, die für
denselben Vorformling konstant bleibt und von einem zum anderen
Vorformling in Abhängigkeit
ihres jeweils mittleren Durchmessers so variieren kann, dass die
Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert
wird, wobei das Herstellungsverfahren eine Stufe der Herstellung
eines primären
Vorformlings, gefolgt von einer Stufe der Herstellung eines finalen
Vorformlings, ausgehend von dem primären Vorformling, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe des Ziehens eine Stufe des
Ziehens des finalen Vorformlings ist.
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Erfindungsgemäß ist ein
Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen von optischen Fasern
vorgesehen, das eine Stufe der Kompression des Vorformlings mit
einer Kompressionsrate aufweist, die für denselben Vorformling konstant
bleibt und von einem zum anderen Vorformling in Abhängigkeit
ihres jeweils mittleren Durchmessers so variieren kann, dass die
Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert
wird, wobei das Herstellungsverfahren eine Stufe der Herstellung
eines primären
Vorformlings, gefolgt von einer Stufe der Herstellung eines finalen
Vorformlings, ausgehend von dem primären Vorformling, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe der Kompression eine Stufe
der Kompression des finalen Vorformlings ist.
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Erfindungsgemäß ist auch
Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen von optischen Fasern vorgesehen,
das eine Stufe des Ziehens des Vorformlings aufweist, die von einer
Stufe zur Kompression des Vorformlings gefolgt ist oder die dieser
vorausgeht, deren Zieh- und Kompressionsraten sich voneinander unterscheiden,
damit die für
den Vorformling resultierende Zieh- oder Kompressionsrate ungleich
Null ist, für
denselben Vorformling jeweils konstant bleiben und von einem Vorformling
zum anderen in Abhängigkeit
ihres jeweils mittleren Durchmessers variieren können, so dass die Dispersion vom
mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert wird.
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Die
Erfindung wird besser verstanden und andere Besonderheiten und Vorteile
ergeben sich mittels der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichungen,
die als Beispiele angegeben sind, in denen:
- – die 1 schematisch
Histogramme zeigt, die die Reduzierung der Dispersion vom mittleren Durchmesser
zwischen Vorformlingen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
verdeutlichen;
- – die 2 schematisch
Kurven darstellt, die ausgehend von den Histogrammen der 1 durch Glättung erhalten
wurden und die Reduzierung der Dispersion vom mittleren Durchmesser
zwischen Vorformlingen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
verdeutlichen.
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Die
Stufe des Ziehens kann beispielsweise darin bestehen, eine Heizquelle
entlang eines Vorformlings zu bewegen, so dass ein Bereich des Vorformlings
zu einem gegebenen Zeitpunkt erhitzt wird. Durch Anwendung von Ziehbewegungen
an den Enden des Vorformlings wird dieser auf Höhe des erhitzten Bereichs gezogen
und sein Durchmesser reduziert sich. Nach und nach wird so im Laufe
der Zeit der gesamte Vorformling gezogen, was eine Reduzierung seines
Durchmessers zur Folge hat. Die Heizquelle ist beispielsweise eine
Plasmafackel oder beispielsweise ein Brenner. Die Stufe der Kompression
kann ähnlich
sein, aber es sind Kompressionsbewegungen, die angewendet werden,
um den Vorformling zu komprimieren, dessen Durchmesser dann wächst.
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Im
Falle beispielsweise eines Verfahrens vom Typ CVD mit einer Stufe
der Nachladung, das nacheinander eine Stufe des Vorerhitzens eines
primären
Vorformlings, eine Stufe des Niederschlags der Nachladung um den
primären
Vorformling, um einen finalen Vorformling zu erhalten, eine Stufe
der weniger warmen Glättung
zum Reinigen der Oberfläche
des finalen Vorformlings umfasst, ist die Stufe des Ziehens oder
die Stufe der Kompression eine Stufe des Ziehens oder eine Stufe
der Kompression des finalen Vorformlings.
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In
den anderen Fällen
beispielsweise von Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen,
die eine Stufe der Herstellung eines primären Vorformlings, gefolgt von
einer Stufe der Herstellung eines finalen Vorformlings, ausgehend
vom primären
Vorformling umfassen, ist die Stufe des Ziehens oder der Kompression
eine Stufe des Ziehens oder der Kompression des finalen Vorformlings.
Das Korrigieren der Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorformlingen
so früh
wie möglich
beim Herstellungsverfahren, während
der Durchmesser der Vorformlinge noch nicht so groß ist, ist
wirksamer. In dem Falle, in dem das Verfahren zur Herstellung von
Vorformlingen eine Stufe des Ziehens und eine Stufe der Kompression
umfasst, sind die beiden Stufen des Ziehens und der Kompression
Schritte des Ziehens und der Kompression des finalen Vorformlings.
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Vorzugsweise
ist bei der Stufe des Ziehens und/oder bei der Stufe der Kompression
der Vorformling in horizontaler Position; der Vorformling kann jedoch
in vertikaler Position sein. Die horizontale Position weist den
Vorteil einer Verwendung und einer Wartung auf, die so praktischer
sind. Da der Bereich des erhitzten Vorformlings zu jedem Zeitpunkt
weniger ausgedehnt ist und das Material des Vorformlings eine erhöhte Viskosität aufweist,
besteht kaum ein Risiko von Verformung des Vorformlings in horizontaler
Position unter Schwerkrafteinwirkung, da der Vorformling sich während des
Erhitzens in Rotation befindet.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen
von optischen Fastern eine Stufe des Ziehens des Vorformlings mit
einer Ziehrate, die für
denselben Vorformling konstant bleibt und von einem zum anderen
Vorformling in Abhängigkeit
ihres jeweils mittleren Durchmessers so variieren kann, dass die
Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert
wird. Die Reduzierung der Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorformlingen
ermöglicht
eine vorteilhafte Vereinheitlichung des Verfahrens zum Ziehen von
Fasern der Vorformlinge. Die ausgewählte Ziehrate bleibt dieselbe
entlang des Vorformlings. Von einem Vorformling zum anderen sind
die ausgewählten
Ziehraten verschieden, in dem Maße, in dem die Ausgangsdurchmesser der
jeweiligen Vorformlinge verschieden sind. Das wären zwei Vorformlinge, von
denen einer einen Ausgangsdurchmesser hat, d.h. vor der Stufe des
Ziehens, der höher
ist als der Ausgangsdurchmesser des anderen. Die Ziehrate des Vorformlings
mit höherem
Ausgangsdurchmesser wird größer gewählt als die
Ziehrate des Vorformlings mit geringerem Ausgangsdurchmesser, so
dass die Enddurchmesser der beiden Vorformlinge vorzugsweise einander
so nah wie möglich
sind bzw. praktisch identisch und in jedem Fall weniger unterschiedlich
als die entsprechenden Ausgangsdurchmesser. Der Enddurchmesser,
d.h nach dem Ziehen, jedes Vorformlings ist dann kleiner oder gleich
seinem Ausgangsdurchmesser. Die konstante Ziehrate für einen
gegebenen Vorformling in Abhängigkeit
seines Ausgangsdurchmessers und in Abhängigkeit seines angepeilten
Enddurchmessers kann leicht automatisch durch die Ziehvorrichtung
berechnet werden. Daher hat diese Stufe des Ziehens mit konstanter
Rate für
denselben Vorformling zum Ziel ein homogenes Ziehen jedes Vorformlings
zu realisieren, wobei die Ziehrate von einem Vorformling zum anderen
in Abhängigkeit
ihres Ausgangsdurchmessers variiert und so gewählt wird, dass die Dispersion
der Enddurchmesser, d.h. nach dem Ziehen, der Vorformlinge reduziert
ist. Da der Durchmesser eines Vorformlings im Allgemeinen entlang
des Vorformlings nicht vollkommen konstant ist, sind die vorher
betrachteten Ausgangs- und Enddurchmesser mittlere Durchmesser.
Man kann festsellen, dass in der Realität das Ziehen mit konstanter Rate
nicht vollkommen homogen ist entlang des Vorformlings, aber dass
es bei einem Vorformling, dessen Material, aus dem er besteht, eine
gewisse Viskosität
aufweist, einen glättenden
Effekt auf die Abweichungen des Durchmessers entlang des Vorformlings
gibt, und dass es daher als zusätzliche
Folge eine Reduktion der Dispersion vom Durchmesser für denselben
Vorformling entlang von diesem hat, was ein zusätzlicher Vorteil ist, der zu
dem Vorteil der Reduktion der Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen
Vorformlingen hinzukommt. Zu große Abweichungen im Durchmesser
entlang eines Vorformlings können
in der Tat einerseits den Ausstoß der aus diesem Vorformling
erhaltenen optischen Fasern nach sich ziehen als Folge des Nicht-Beachtens
der die Verteilungsparameter betreffenden Spezifikationen der optischen
Fasern und andererseits ein Bruchrisiko der optischen Faser beim
Ziehen des Vorformlings.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen
von optischen Fasern eine Stufe der Kompression des Vorformlings
mit einer Kompressionsrate, die für denselben Vorformling konstant
bleibt und von einem zum anderen Vorformling in Abhängigkeit ihres
jeweils mittleren Durchmessers so variieren kann, dass die Dispersion
vom mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert wird.
Diese Stufe der Kompression ist ähnlich
dem Schritt des Ziehens, aber hier ist für jeden Vorformling der Ausgangsdurchmesser
kleiner als der Enddurchmesser.
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Bei
der ersten und zweiten Ausführungsform der
Erfindung wird jeder Vorformling entweder gezogen oder komprimiert
und alle durch das erfindungsgemäße Verfahren
hergestellten Vorformlinge werden dann vorzugsweise entweder alle
gezogen oder alle komprimiert, um zu verhindern, dass man für bestimmte
Vorformlinge ein Ziehen oder eine Kompression mit zu geringen Raten
realisieren muss, was in der Praxis schwer durchzuführen ist.
Daher ist der Wert der mittleren Ziehrate oder der mittleren Kompressionsrate
einer Anordnung von Vorformlingen vorteilhafterweise ausreichend
hoch gewählt,
um unter eine Schwelle von 5% das Ausmaß der Vorformlinge zu reduzieren,
für die
die anzuwendende Zieh- oder Kompressionsrate unterhalb der Minimalrate
ist, die das vom Herstellungsverfahren verwendete Motorisierungssystem
liefern kann. Die Ziehrate muss nicht zu hoch gewählt werden,
um keine exzessive Verformung der Extremitäten des Vorformlings, aufgrund
des Schweißens
mit dem Haltestab zu risikieren. Vorteilhafterweise beträgt die mittlere
Zieh- oder Kompressionsrate einer Anordnung von Vorformlingen zwischen
8% und 25% der mittleren Ausgangslänge der betrachteten Vorformlinge.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen
von optischen Fasern eine Stufe des Ziehens des Vorformlings, die
von einer Stufe zur Kompression des Vorformlings gefolgt ist oder
die dieser vorausgeht, deren Zieh- und Kompressionsraten sich voneinander
unterscheiden, damit die für
den Vorformling resultierende Zieh- oder Kompressionsrate ungleich
Null ist, für
denselben Vorformling jeweils konstant bleiben und von einem Vorformling
zum anderen in Abhängigkeit
ihres jeweils mittleren Durchmessers variieren können, dass die Dispersion vom mittleren
Durchmesser zwischen Vorformlingen reduziert wird. Die sukkzessive
Verbindung zuerst von einer Ziehstufe mit konstanter Rate für denselben
Vorformling, dann eine Stufe der Kompression mit konstanter Rate
für denselben
Vorformling oder auch zuerst einer Stufe der Kompression, dann einer
Stufe des Ziehens, ermöglicht
den Erhalt einer resultierenden Ziehrate, wenn die Ziehrate größer ist
als die Kompressionsrate oder eine resultierende Kompressionsrate,
wenn die Ziehrate kleiner ist als die Kompressionsrate, die gering
sind und ansonsten schwierig direkt zu erhalten mittels jeweils
nur einer Ziehstufe oder nur einer Kompressionsstufe. Dies ermöglicht die
Beherrschung eines resultierenden Ziehens oder einer resultierenden
Kompression von geringem Wert und verbessert die Qualität der so
erhaltenen Vorformlinge. Die Stufen des Ziehens und der Kompression
werden nacheinander im Laufe von verschiedenen Durchgängen durchgeführt, in
dem Falle, in dem das Herstellungsverfahren mehrere aufeinander
folgende Durchläufe
der Heizquelle entlang des Vorformlings umfassen kann. Beispielsweise
führt eine
Stufe der Kompression eines Vorformlings mit einer konstanten Kompressionsrate
von etwa 16,5%, gefolgt von einer Stufe des Ziehens desselben Vorformlings
mit einer konstanten Ziehrate von etwa 20% zu einer resultierenden
Ziehrate von etwa 3%. Vorzugsweise ist die resultierende Zieh- und
Kompressionsrate kleiner als jeweils die Zieh- und Kompressionsrate.
Die resultierende Zieh- und Kompressionsrate ist vorteilhafterweise
kleiner als jeweils die minimalen Zieh- und Kompressionsraten, die
das vom Herstellungsverfahren verwendete Motorisierungssystem liefern
kann. Bei dieser dritten Ausführungsform,
in dem Falle, in dem die Vorformlinge einen geringen Ausgangdurchmesser
aufweisen, und in dem Falle, in dem die Zieh- und Kompressionsraten
hoch sind, geht die Kompressionstufe der Ziehstufe vorzugsweise
voraus.
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Unter
der Bedingung, dass die Zieh- und Kompressionsraten nicht zu hoch
werden, scheinen sowohl das Ziehen wie die Kompression die optischen
Eigens haften der diesem Ziehen oder dieser Kompression unterzogenen
Vorformlinge nicht zu beeinflussen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung von Vorformlingen entsprechend der ersten Ausführungsform,
d.h. mit nur einer Ziehstufe, werden vor der Stufe des Ziehens die
Durchmesser einer Reihe von Vorformlingen indirekt durch ihre optometrischen
Parameter, d.h. der Durchmesser und das Indexprofil, gemessen. Beispielsweise
für einen Vorformling
vom Typ mit Stufenindex, der durch das MCVD-Verfahren hergestellt
wurde, entspricht dies den Bereichen von Kern, Hülle und Röhre. Die Stufe des Ziehens
wird auf diese Reihe von Vorformlingen angewendet, deren Mittelwert
der Enddurchmesser nach dem Ziehen etwa 90 mm beträgt. Der
effektiv erhaltene Durchmeser der finalen Vorformlingen wird durch
die Vorrichtung zum Ziehen ausgehend vom Ausgangsdurchmesser und
den tatsächlich
von der Vorrichtung zum Ziehen angewendeten Ziehrate rekalkuliert.
Diese durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltene Reihe von Vorformlingen ist in der Kurve B in den 1 und 2 dargestellt.
Eine andere Reihe von Vorformlingen wird mittels eines identischen
Verfahrens erhalten, außer
dass dieses Verfahren die erfindungsgemäße Stufe des Ziehens nicht
enthält.
Der Mittelwert des so erhaltenen Durchmessers dieser Testreihe von
Vorformlingen beträgt etwa
100 mm. Diese Testreihe von Vorformlingen ist in der Kurve A in
den 1 und 2 dargestellt. Jede dieser den
Kurven A und B entsprechenden Reihen wurde mit ca. 60 Vorformlingen
gebildet.
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1 zeigt
schematisch Histogramme, die die Reduzierung der Dispersion vom
Durchmesser zwischen Vorformlingen verdeutlichen, durch Verwendung
des Herstellungsverfahrens gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung. Das Histogramm A in hell zeigt die Dispersion vom
mittleren Durchmesser der Vorformlinge des Testbereichs, d.h. die
ohne Ziehen gemäß der Erfindung
erhalten wurden. Das Histogramm B in grau zeigt die Dispersion vom
mittleren Durchmesser der durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltenen Vorformlinge, das eine erfindungsgemäße Stufe des Ziehens umfasst.
Auf der Abszisse kennzeichnet der Wert 0 den Mittelwert der mittleren
Durchmesser der Vorformlinge jeder Reihe. Die auf der Abszisse eingetragenen Werte
repräsentieren
den jeweiligen Abstand in Prozent bezüglich dieser Mittelwerte. Auf
der Ordinate ist der Prozentsatz je Histogrammabschnitt angezeigt. Das
Histogramm B scheint wesentlich mehr um den Mittelwert 0 verengt
wie das Histogramm A, das ausgedehnter ist. Nun je mehr das Histogramm
also ausgedehnt ist, desto größer ist
die Dispersion vom Durchmesser zwischen Vorformlingen. Die Reduktion
der Ausdehnung zwischen dem Histogramm A und dem Histogramm B ist
groß,
sie spiegelt die Reduktion der Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen
Vorformlingen, die durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
erhalten wurde, wider.
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2 zeigt
schematisch Kurven, die ausgehend von den Histogrammen der 1 durch
Glätten erhalten
wurden und die Reduzierung der Dispersion vom Durchmesser zwischen
Vorformlingen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
herausstellen. Die Kurve A zeigt die Dispersion vom mittleren Durchmesser
der Vorformlinge der Testreihe. Die Kurve A wurde durch Glätten des Histogramms
A erhalten. Die Kurve B repräsentiert die
Dispersion vom mittleren Durchmesser der Vorformlinge, die durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten wurden. Die Kurve B wurde durch Glätten des Histogramms B erhalten.
Auf der Abszisse repräsentiert
der Wert 0 den Mittelwert der mittleren Durchmesser der Vorformlinge
jeder Reihe. Die auf der Abszisse eingetragenen Werte zeigen den
jeweiligen Abstand in Prozent bezüglich dieser Mittelwerte. Auf
der Ordinate ist die Dichte der Verteilung der mittleren Durchmesser
vom Vorformling aufgetragen. Die Kurve B scheint wesentlich verengter
um den Mittelwert 0 wie die Kurve A, die weiter ausgedehnt ist. Daraus
folgt, je ausgedehnter die Kurve ist, desto größer ist die Dispersion vom
mittleren Durchmesser zwischen Vorformlingen. Die Reduzierung der
Ausdehnung zwischen der Kurve A und der Kurve B ist groß, sie spiegelt
die Reduzierung der Dispersion vom mittleren Durchmesser zwischen
Vorformlingen, die durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erhalten wurden, wider. Die Reduzierung der Abstandart zwischen
der Kurve A und der Kurve B erreicht etwa 60%.