DE69305229T2 - Vorrichtung zur Herstellung einer hermetisch beschichteten optischen Faser - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung hermetisch überzogener optischer Fasern, die eine Beständigkeit gegenüber Wasserstoff sowie gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für eine kommerzielle Massenproduktion solcher optischer Fasern geeignet.
• Ein hermetischer Überzug für optische Fasern wie eine optische Faser auf Basis von Quarzglas sollte sich als wirksam erweisen, ein Eindringen von Wasser (oder Feuchtigkeit), Wasserstoff und dgl. zu verhindern. Ein Material für den hermetischen Überzug besteht gewöhnlich aus Metall, wobei auch Legierungen eingeschlossen sein können, oder aus einem anorganischen Material wie Kohlenstoff. Unter diesen zeichnet sich ein Überzug aus Kohlenstoff wegen seiner chemischen Stabilität und der Dichtheit der Überzugsstruktur aus. Das chemische Dampfabscheidungs(CVD)-Verfahren ist als wirkungsvolles Verfahren zur Bildung eines Überzugs aus Kohlenstoff bekannt, wobei man ein Einspeisgas chemisch reagieren läßt und den Überzug auf der Oberfläche einer optischen Faser abscheidet, wobei ein derartiges Verfahren bezüglich der Wachstumsgeschwindigkeit und Qualität des entstandenen Überzugs vorteilhaft ist.
• Eine Vorrichtung, in der ein solches Überzugsverfahren durchgeführt wird, ist in US 4 790 625 und EP 0 308 143 beschrieben. Ein typischer Reaktor, worin der Überzug um die optische Faser herum gebildet wird, umfaßt einen Einlaß, durch den ein Verschlußgas eingeleitet wird, einen Einlaß, durch den ein Einspeisgas eingeleitet wird, sowie einen Auslaß, durch den das Abgas abgezogen wird. In einem solchen Reaktor wird zwischen dem Einlaß für das Einspeisgas und dem Auslaß für das Abgas eine optische Faser, die bei hoher Temperatur aus einem Schmelzziehofen gezogen worden ist, durch eine thermo-chemische Reaktion hermetisch überzogen.
• Bei Einsatz einer oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung zum Überziehen einer optischen Faser mit einem Überzugsmaterial scheiden sich feste Partikel wie Kohlenstoff-Partikel, die in der Dampfphase gebildet werden, innerhalb des Reaktors auf einer inneren Oberfläche des Reaktors ab. Wird das Überzugsbehandlungsverfahren kontinuierlich eine längere Zeit lang durchgeführt, wächst die Abscheidung der festen Partikel an und blockiert den Reaktor, weshalb das Überzugsbehandlungsverfahren und somit das Herstellziehverfahren der optischen Faser unterbrochen werden müssen. Es besteht daher ein Bedarf, dieses Problem zu lösen, um die Produktivität des Herstellverfahrens der optischen Fasern zu verbessern.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Herstellung einer hermetisch überzogenen optischen Faser bereitzustellen, in welcher die Abscheidung fester Partikel unterdrückt oder sogar verhindert wird. Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen durchgeführt und dabei herausgefunden, daß die obige Aufgabe dadurch gelöst wird, daß ein Reaktor, in dem das Überzugsbehandlungsverfahren der optischen Faser durchgeführt wird, so konfiguriert ist, daß die senkrecht zur Längsrichtung vorliegende Querschnittsfläche der Durchgangswege der optischen Faser von einem oberen Teilbereich des Reaktors hin zu einem unteren Teilbereich des Reaktors vergrößert wird, und daß der Reaktor aus einem chemisch stabilen und hitzebeständigen Material gebildet ist und eine Spiegel-Innenoberfläche aufweist. Bei Einsatz einer Vorrichtung zur Herstellung optischer Fasern, welche einen solchen Reaktor umfaßt, und bei entsprechender Auswahl der Bedingungen der Überzugsbehandlung werden hermetisch überzogene optische Fasern, die Wasserstoffbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften aufweisen, mit hoher Produktivität erzeugt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher eine Vorrichtung zur Herstellung hermetisch überzogener optischer Fasern bereitgestellt, worin eine Glas-Vorform für eine optische Faser in einem Schmelzziehofen in der Schmelze gezogen wird, um eine blanke optische Faser zu erzeugen, die durch einen Reaktor geführt wird, in den ein Einspeisgas eingeleitet und worin die blanke optische Faser mit einem dünnen Überzug aus Kohlenstoff überzogen werden, der aus den Einspeisgasen durch ein chemisches Dampfabscheidungs(CVD)-Verfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor einen oberen Teilbereich, in den das Einspeisgas eingeleitet wird, einen mittleren Teilbereich, in welchem das CVD-Verfahren im wesentlichen durchgeführt wird, sowie einen unteren Teilbereich umfaßt, wobei die senkrecht zur longitudinalen Ziehrichtung der optischen Faser vorliegende Querschnittsfläche des mittleren Teilbereichs größer als diejenige des oberen Teilbereichs ist.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das Korrelationen zwischen Zusammensetzungen der Einspeisgas-Mischung und der Beständigkeit gegenüber Wasserstoff der entstandenen hermetisch überzogenen optischen Faser angibt, die unter Einsatz einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einer herkömmlichen Vorrichtung hergestellt worden ist,
• Fig. 4 zeigt schematisch eine herkömmliche Vorrichtung, die in Vergleichsbeispiel 1 eingesetzt wurde, und
• Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die in Vergleichsbeispiel 2 angewandt wurde.
• Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, worin gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Elemente angegeben sind.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer hermetisch überzogenen optischen Fasern worin die Bezugsziffer 1 einen Schmelzziehofen und 2 ein Gas-Abschirmteilstück bezeichnen, das die Verbindung zwischen dem Schmelzziehofen 2 und Reaktor 5 herstellt, in welchem das Überzugsbehandlungsverfahren durchgeführt wird. Das Gas-Abschirmteilstück 2 umfaßt Öffnungen 21, deren Größe frei wählbar ist, wobei die Länge des Gas-Abschirmteilstücks ebenfalls frei wählbar ist. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Reaktor 5, umfassend ein oberes Teilstück für Gaseinlaß 3 für ein Verschlußgas für den Reaktor, einen Gaseinlaß 4 für ein Einspeisgas, einen Gasauslaß 6 für das Abgas, ein Rohrstück 7 zum Schutz der Faser sowie einen unteren Teilbereich für Gasauslaß 8 des Verschlußgases. Der Reaktor 5 weist eine zwischen dem unteren und dem oberen Teilbereich des Reaktors abgeschrägte Konfiguration auf, worin sich der Innendurchmesser in Richtung zum Schutzrohr 7 vergrößert. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 die hermetisch überzogene optische Faser.
• Die senkrecht zur optischen Faser vorliegende Querschnittsform des Reaktors 5 ist nicht besonders eingeschränkt, unter der Voraussetzung, daß ein einheitlicher Gasfluß im Innneren des Reaktors gewährleistet ist. Vorzugsweise weist die Form eine Liniensymmetrie wie die eines Quadrats oder Kreises auf. Noch bevorzugter weist die Konfiguration des Reaktors eine Achsensymmetrie wie die einer zylindrischen Konfiguration auf, da dadurch der Gasfluß im Reaktor symmetrisch um die optische Phase herum als Achse des Zylinders gestaltet wird und somit der Überzug einheitlich in Aussenrichtung um die Faser herum gebildet wird.
• Gemäß der von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen hängt die Abscheidung der in der Dampfphase gebildeten festen Partikel im Reaktor in hohem Maße von der Konfiguration des Reaktors und ebenso von den Bedingungen auf den inneren Oberflächen des Reaktors ab. D.h., bei Vorliegen von Vorsprüngen und/oder deutlichen Unregelmäßigkeiten der Innenflächen des Reaktors wird der Gasfluß im Reaktor um diese Vorsprünge und/oder Unregelmäßigkeiten herum gestört, wodurch sich dort Mikrostauungen bilden. Feststoffpartikel werden dann ziemlich leicht auf der Innenfläche abgeschieden, wo sich die Mikrostauungen ausbilden. Um deshalb die Abscheidung von Feststoffpartikeln wirksam zu unterbinden, ist es zuerst von Vorteil, daß die innere Oberfläche des Reaktors geglättet, z.B. verspiegelt, ist.
• Zur Glättung der inneren Oberfläche des Reaktors können ein mechanisches oder Flamm-Abrasionsverfahren oder ein Trockenätzverfahren angewandt werden. Wird ferner ein Glasmaterial wie Quarz für den Reaktor verwendet, kann dessen innere Oberfläche durch Erhitzen geglättet werden.
• Allerdings ist zur Lösung der gemäß der vorliegenden Erfindung gestellten Aufgabe die Glätte der inneren Oberfläche des Reaktors nicht unbedingt ausreichend. Zusätzlich zu den mit der Glätte zusammenhängenden Vorteilen ist herausgefunden worden, daß die oben beschriebene Konfiguration des Reaktors in entsprechendem Zusammenwirken das Abscheidungsproblem der Feststoffpartikel verbessert. Ist nämlich die zur optischen Faser senkrecht vorliegende Querschnittsfläche des mittleren Teilstücks des Reaktors größer als diejenige des oberen Teilstücks des Reaktors, wird die Abscheidung von Partikeln weitgehend unterbunden. Wird die Querschnittsfläche des mittleren Teilstücks kontinuierlich (wie in Fig. 1 gezeigt) oder stufenweise in Richtung des unteren Teilstücks des Reaktors vergrößert, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß Feststoffpartikel auf der Innenfläche des Reaktors nicht abgeschieden werden. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, besteht der Grund dafür wahrscheinlich darin, daß es durch Abänderungen von Transportphänomenen der Feststoffpartikel in Zusammenwirken mit dem Gasfluß in wirksamer Weise verhindert wird, daß Feststoffpartikel auf der Innenfläche des Reaktors abgeschieden werden.
• Gemäß weiterer von den hier auftretenden Erfindern durchgeführter Untersuchungen gibt es zwei Teilbereiche, wo eine größere Menge an Abscheidungspartikeln auftreten kann. Der eine liegt im oberen Teilstück des Reaktors (d.h. in der Nähe des Einspeisgas-Zufuhreinlasses), und der andere liegt im unteren Teilstück des Reaktors (d.h. in der Nähe des Abgas-Auslasses) . Somit ist es ebenfalls sehr wirkungsvoll, die in Fig. 2 gezeigte Konfiguration des Reaktors anzuwenden, worin die Querschnittsfläche im oberen Teilstück und auch im unteren Teilstück des Reaktors graduell vergrößert ist.
• Konkret gesagt, betragen im Reaktor, worin der hermetische Überzug auf die bloße optische Faser aufgebracht wird, die Querschnittsfläche des oberen Teilstücks einer Länge von ca. 5 bis 100 mm ca. 80 bis 700 und vorzugsweise ca. 300 bis 500 mm² und die Querschnittsfläche des unteren Teilstücks einer Länge von ca. 50 bis 200 mm ca. 700 bis 5000 und vorzugsweise ca. 1000 bis 3000 mm² gemäß der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Somit liegt die Querschnittsfläche des mittleren Teilstücks des Reaktors mit deren Länge von ca. 200 bis 1000 mm zwischen derjenigen des oberen und des unteren Teilstücks, sie beträgt nämlich ca. 80 bis 5000 und vorzugsweise 300 bis 3000 mm².
• Weist der Reaktor eine zylindrische Konfiguration auf, betragen der Minimaldurchmesser des oberen Teilstücks vorzugsweise ca. 10 bis 30 und der Maximaldurchmesser des unteren Teilstücks vorzugsweise ca. 30 bis 80 mm. Ist der Minimaldurchmesser des oberen Teilstücks zu klein (z.B. weniger als 10 mm), blockieren Feststoffpartikel den Reaktor, sogar wenn sich eine nur geringe Menge an Feststoffpartikeln abscheidet. Ist dagegen der Minimaldurchmesser zu groß (z.B. größer als 30 mm), besteht wenig Wahrscheinlichkeit, daß das Einspeisgas die optische Faser erreicht, so daß kein guter Überzug gebildet wird. Ist der Maximaldurchmesser des unteren Teilstücks zu groß (z.B. größer als 80 mm), wird die Fließgeschwindigkeit des Gases dann dort zu klein, so daß das Gas wahrscheinlich stagniert, was dann eine Abscheidung von Feststoffpartikeln verursacht.
• Im Hinblick auf hohe Hitzebeständigkiet, hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Thermoschockbeständigkeit, Bearbeitungseigenschaften und Oberflächenrauhigkeit des Materials für den Reaktor der vorliegenden Vorrichtung ist transparentes Quarzglas das am meisten geeignete Material. Alternativ dazu, können Keramiken aus Siliziumcarbid oder -Nitrid oder ein Metall wie Titan und dgl. oder kohlenstoffhaltige Materialien, z.B. SiC, TiC, Si&sub3;N&sub4; oder TiN, verwendet werden. Ein Komposit-Material, das auf einem Grundkörper einen Überzug aus jedem der oben genannten Materialien aufweist, kann ebenfalls herangezogen werden.
• Die Erfinder haben auch Untersuchungen bezüglich der Bedingungen durchgeführt, unter denen der hermetische Überzug um die blanke, gezogene optische Faser herum aufzubringen ist. Im Ergebnis ist herausgefunden worden, daß Kohlenwasserstoffe (z.B. CH&sub4;, C&sub2;H&sub6;, C&sub3;H&sub8;, C&sub2;H&sub2;, C&sub2;H&sub4; und C&sub6;H&sub6;), halogenierte Kohlenwasserstoffe (z.B. CHCl&sub3;, CH&sub2;Cl&sub2;, CH&sub3;Cl, C&sub2;H&sub2;Cl&sub2;, C&sub2;HCl&sub3; und C&sub2;HCl), halogenierter Kohlenstoff (z.B. CCl&sub4;), Halogengase (z.B. Cl&sub2;) sowie eine Mischung davon als Einspeisgase für den hermetischen Überzug verwendet werden können. Unter diesen ist eine Gasmischung aus Ethylen und Chloroform besonders bevorzugt. Das Verhältnis von Ethylen zu Chloroform ist vorzugsweise so ausgewählt, daß die Anzahl von Wasserstoffatomen zur Anzahl von Chloratomen (H/Cl) der Gasmischung gleich 1,3 oder mehr und noch bevorzugter gleich 1,6 oder mehr beträgt, um die hermetische optische Faser so auszugestalten, daß sie eine bessere Wasserstoffbeständigkeit aufweist (siehe die unten angegebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele).
• Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das im wesentlichen Korrelationen angibt, die zwischen der Einspeisgas-Zusammensetzung und der Wasserstoff-Beständigkeit bestehen. In dem Diagramm sind auf der Abszisse das Atomzahl-Verhältnis von H/Cl des Einspeisgases und auf der Ordinate der Anstieg des Übertragungsverlustes bei einer Wellenlänge von 1,24 µm angegeben, bei der eine Absorption mit Wasserstoffmolekülen auftritt. Die Einspeisgas-Zusammensetzung kann in geeigneter Weise, bezogen auf die Konfiguration des Reaktors und dessen Querschnittsfläche, ausgewählt werden.
• Die Zugfestigkeit der hermetisch überzogenen optischen Faser hängt vom Atomzahl-Verhältnis von H/Cl ab. Ist das Atomzahl- Verhältnis von H/Cl zu groß, wird die Zugfestigkeit herabgesetzt. Unter Berücksichtigung dieses Verhältnisses in Kombination mit der Wasserstoff-Beständigkeit weist das Atomverhältnis von H/Cl einen bestimmten Optimalbereich auf. Liegt beispielsweise das Atomverhältnis von H/Cl im Bereich von 1,0 bis 2,0, ist die Zugfestigkeit der Faser größer als 4 GPa. Liegt das Verhältnis in einem Bereich von 1,0 bis 1,7, ist die entsprechende Festigkeit größer als 5 GPa.
• Ausserdem werden die Ermüdungsbesäntdigkeitseigenschaften, die eine der mechanischen Eigenschaften der hermetisch überzogenen optischen Faser darstellen, durch die vorliegende Erfindung extrem verbessert. Der Ermüdungsindex (oder Ermüdungsparameter), der gewöhnlich als "n-Wert" bezeichnet wird, berägt mehr als 100, verglichen mit demjenigen einer herkömmlichen optischen Faser, die einen entsprechenden Wert von 20 bis 30 (d.h., n = 20 bis 30) aufweist.
• Deshalb wird das Atomverhältnis von H/Cl in optimaler Weise in Abhängigkeit von den Eigenschaften ausgewählt, die zur Anwendung bei den entsprechenden Bedingungen für die optische Faser erforderlich sind. Im allgemeinen liegt das Atomverhältnis von H/Cl im Bereich von 1,0 bis 10,0 und vorzugsweise von 1,3 bis 3,5.
• Ist die Gesamtmenge des für den Überzug zugeführten Einspeisgases zu gering, reicht die Dicke des entstandenen Überzugs nicht aus, und es wird dann keine genügend gute Wasserstoff-Beständigkeit erreicht. Ist jedoch die Gesamtmenge des Einspeisgases zu groß, kann der Fall eintreten, daß Feststoffpartikel so rasch anwachsen, daß sich die Qualität des entstandenen Überzugs verschlechtert. Somit liegt die Gesamtmenge des Einspeisgases vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1000 und noch bevorzugter im Bereich von 400 bis 700 cm³/min.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, das auf die blanke optische Faser anzuwendende Überzugsbehandlungsverfahren über einen verlängerten Zeitraum kontinuierlich durchzuführen, was die Produktivität des Herstellverfahrens für die hermetisch überzogene optische Faser verbessert. Ausserdem weist eine in der vorliegenden Vorrichtung erzeugte optische Faser eine verbesserte Wasserstoff-Beständigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften wie verbesserte Ermüdungseigenschaften auf.
Beispiele
• Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele noch weiter erläutert.
Beispiel 1
• Es wurde ein Überzugsbehandlungsverfahren unter Einsatz einer in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Der Reaktor wies eine zylindrische Konfiguration auf, die ein oberes Teilstück mit einem Innendurchmesser von 20 mm, ein unteres Teilstück mit einem Innendurchmesser von 60 mm und ein Mittelstück umfaßte, dessen Innendurchmesser graduell von 20 auf 60 mm anstieg, um einen abgeschrägten Raum festzulegen. Im Reaktor wiesen das obere Teilstück eine Länge (L&sub1;) von 20 mm, das Mittelstück eine Länge (L&sub2;) von 50 mm und das untere Teilstück eine Länge (L&sub3;) von 120 mm auf, wie dies in Fig 1 schematisch dargestellt ist.
• Als Material für den Reaktor wurde durchsichtiges Quarzglas verwendet. Die innere Oberfläche des Reaktors wurde einem Flamm-Abrasionsverfahren unter Einsatz von Sauerstoff und Wasserstoff unterzogen.
• Eine blanke optische Faser, die aus einer Vorform aus Quarzglas (nicht gezeigt) hergestellt und im Schmelzziehofen 1 bei einer Temperatur von ca. 2000ºC mit einer Ziehgeschwindigkeit von 200 m/min in der Schmelze gezogen wurde, gelangte in den Reaktor, in den ein Verschlußgas von N&sub2; mit einer Fließgeschwindigkeit von 3000 cm³/min aus dem Einlaß 3 im oberen Teilstück und mit einer Fließgeschwindigkeit von 6000 cm³/min durch den Einlaß 8 im unteren Teilstück geleitet wurde. Dann wurde der Reaktor bei einer Temperatur von ca. 100ºC und einem geringfügig verminderten Druck (ca. Atmosphärendruck minus 1 mmH&sub2;O) gehalten.
• Im vorliegenden Beispiel wurde das Einspeisgas durch den Einlaß 4 für das Einspeisgas in einer Gesamtmenge von 250 cm³/min eingeleitet. Als erstes wurde der Zusammenhang zwischen der Einspeisgas-Zusammensetzung und dem Übertragungsverlust der erzeugten optischen Faser ermittelt, der in Fig. 3 dargestellt ist. Dann wurde die Einspeisgas- Zusammensetzung auf einen Wert von 1,6 für das Atomzahlverhältnis (H/Cl) festgelegt, der unter Anwendung des Diagramms von Fig. 3 ausgewählt wurde. Als Einspeisgas wurden C&sub2;H&sub4; mit einer Fließgeschwindigkeit von 123 cm³/min und CHCl&sub3; mit einer Fließgeschwindigkeit von 127 cm³/min zusammen mit He mit einer Fließgeschwindigkeit von 277 cm³/min als Trägergas für CHCl&sub3; verwendet.
• Nachdem ca. 150 km optische Faser überzogen waren, wurde das Innere des Reaktors in Augenschein genommen, und es wurden nahezu keine Ablagerungen von Feststoffpartikeln auf den Innenflächen des oberen und unteren Teilstücks festgestellt. Beobachtet wurde lediglich eine äußerst geringe Abscheidungsmenge auf der Innenfläche des Mittelstücks, wobei die Innenfläche des Reaktors geglättet war. Die erzeugte optische Faser wies eine gute Beständigkeit gegenüber Wasserstoff sowie gute mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. Konkret gesagt, betrugen die Zugfestigkeit ca. 5 GPa und der Ermüdungsindex "n" ca. 150.
Beispiel 2
• Es wurde das Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß der in Fig. 2 dargestellte Reaktor anstatt dem in Fig. 1 dargestellten Reaktor 5 eingesetzt wurde. Das obere Teilstück des Reaktors wies einen Innendurchmesser von 20 mm auf, und der Innendurchmesser begann sich von einem Punkt, der ca. 10 mm unterhalb des Einlasses 4 für das Einspeisgas liegt, auf einen Innendurchmesser von ca. 32 mm entlang einer Länge von 35 mm zu vergrößern. Der Durchmesser von 32 mm bleibt entlang einer Länge von 550 mm konstant und beginnt sich auf einen Endinnendurchmesser von ca. 60 mm entlang einer Länge von 50 mm zu vergrößern. Der Reaktor dieser Ausgestaltungsform war derjenige eines Typs, in welchem lediglich die Teilbereiche, an denen eine Abscheidung von Feststoffpartikeln zu beachten ist, vergrößert sind.
• Es wurde zuerst die Korrelation zwischen dem Übertragungsverlust der erzeugten optischen Faser und der Einspeisgas-Zusammensetzung ermittelt, und sie war im wesentlichen dieselbe wie diejenige im Fall von Beispiel 1. Somit wurde dieselbe Einspeisgas-Zusammensetzung (H/Cl = 1,6) angewandt.
• Wie im Fall von Beispiel 1 wurde nach Überziehen von 150 km optischer Faser das Innere des Reaktors in Augenschein genommen, und es wurde nahezu keine Abscheidung von Feststoffpartikeln auf den Innenflächen des Reaktors festgestellt. Die erzeugte optische Faser wies eine gute Wasserstoff-Beständigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften wie ein verbessertes Ermüdungsverhalten auf.
Vergleichsbeispiel 1
• In diesem Vergleichsbeispiel wurden C&sub2;H&sub4; und CHCl&sub3; als Einspeisgas für den Kohlenstoff-Überzug auf der optischen Faser aus Quarzglas herangezogen, und es wurde der in Fig. 4 dargestellte Reaktor angewandt. CHCl&sub3; wurde mit He als Trägergas eingeleitet. Als Verschlußgas wurde Stickstoff aus einem Einlaß (nicht gezeigt) für das Verschlußgas im oberen Teilstück in einer Fließgeschwindigkeit von 3000 cm³/min für den Verschluß des oberen Teilstücks eingeleitet, und es wurde ferner Luft durch den Einlaß 8 für das Verschlußgas im unteren Teilstück mit einer Fließgeschwindigkeit von 6000 cm³/min zum Verschluß des unteren Teilstücks eingeleitet. Die Ziehgeschwindigkeit der optischen Faser betrug 200 m/min.
• Der in Fig. 4 dargestellte Reaktor wies einen konstanten Innendurchmesser von 20 mm entlang seiner gesamten Längsrichtung (d.h. eine aufrechte Zylinderkonfiguration) und eine Gesamtlänge von 700 mm auf.
• Wie in den Beispielen 1 und 2 wurde zuerst die Korrelation zwischen dem Übertragungsverlust und der Einspeiszusammensetzung ermittelt, welche ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist.
• Auf Basis der in Fig. 3 dargestellten vorgenannten Ergebnisse wurden die Fließgeschwindigkeiten der Einspeisgase wie folgt ausgewählt:
• C&sub2;H&sub4;: 114 cm³/min
• CHCl&sub3;: 132 cm³/min
• (H/Cl = 1,5)
• Die weiteren Bedingungen waren im wesentlichen dieselben wie diejenigen von Beispiel 1.
• Bei Durchführung des Überzugsbehandlungsverfahrens unter diesen Bedingungen unter Einsatz der obigen Einspeisgas- Bedingungen erschwerte sich die kontinuierliche Durchführung des Behandlungsverfahrens, nachdem ca. 60 km optische Faser überzogen waren, weil Ablagerungen von Partikeln im oberen und unteren Teilbereich des Reaktors deutlich auftraten. Allerdings schieden sich nahezu keine Partikel im Mittelstück aufgrund der Glätte der Innenseite des Reaktormaterials ab.
Vergleichsbeispiel 2
• Es wurde ein in Fig. 5 dargestellter Reaktor eingesetzt, der ein oberes Teilstück und ein Mittelstück mit jeweils demselben Innendurchmesser von 36 mm sowie ein unteres Teilstück mit einem Endinnendurchmesser von 60 mm aufwies, wobei ein Bereich vorhanden war, dessen Innendurchmesser sich in der Nähe des Auslasses 6 für das Abgas veränderte. Die weiteren Bedingungen einschließlich der Gas-Bedingungen waren dieselben wie diejenigen von Verbleichsbeispiel 1.
• Nach Überziehen der optischen Faser auf einer Länge von 150 km wurde das Innere des Reaktors in Augenschein genommen, und es wurden keine Ablagerungen von Partikeln im unteren Teilbereich festgestellt. Allerdings gab es eine starke Abscheidung von Partikeln, die sofort unterhalb des Einlasses für das Einspeisgas im oberen Teilbereich festgestellt wurden.
• Über einen großen Bereich der Einspeisgas-Zusammensetzung wies die erzeugte optische Faser eine schlechtere Wasserstoff-Beständigkeit als die in Vergleichsbeispiel 1 auf. Wie in den Beispielen wurde die Korrelation zwischen der Einspeisgas-Zusammensetzung und dem Übertragungsverlust ermittelt, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Fig. 3 dargestellt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer hermetisch überzogenen optischen Faser, worin eine Glas-Vorform für eine optische Faser in einem Schmelzziehofen in der Schmelze gezogen wird, um eine blanke optische Faser zu erzeugen, die durch einen Reaktor geführt wird, in den ein Einspeisgas eingeleitet und worin die blanke optische Faser mit einem dünnen Überzug aus Kohlenstoff überzogen werden, der aus den Einspeisgasen durch ein chemisches Dampfabscheidungs (CVD)-Verfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor einen oberen Teilbereich, in den das Einspeisgas eingeleitet wird, einen mittleren Teilbereich, in welchem das CVD-Verfahren im wesentlichen durchgeführt wird, sowie einen unteren Teilbereich umfaßt, wobei die senkrecht zur longitudinalen Ziehrichtung der optischen Faser vorliegende Querschnittsfläche des mittleren Teilbereichs größer als diejenige des oberen Teilbereichs ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Mittelstück mindestens zwei Teilbereich aufweist, deren Querschnittsflächen unterschiedlich sind, wobei die Querschnittsfläche des einen Teilbereichs der genannten mindestens zwei Teilbereiche kleiner als diejenige des anderen Teilbereichs ist, der unterhalb des genannten einen Teilbereichs angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Querschnittsfläche des unteren Teilbereichs des Reaktors größer als die Querschnittsfläche des mittleren Teilbereichs ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Reaktor eine zylindrische Form aufweist und der Durchmesser des mittleren Teilbereichs größer als derjenige des oberen Teilbereichs des Reaktors ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin der Durchmesser des unteren Teilbereichs größer als derjenige des mittleren Teilbereichs ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin der Reaktor eine abgeschrägte Form aufweist, wobei der Innendurchmesser des Reaktors in Richtung auf den unteren Teilbereich graduell ansteigt.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin der Minimaldurchmesser des oberen Teilstücks im Bereich von 10 bis 30 mm und der Maximaldurchmesser des unteren Teilstücks im Bereich von 30 bis 80 mm liegen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Innenfläche des Reaktors verspiegelt ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Reaktor aus durchsichtigem Quarzglas hergestellt ist.