DK158897B - Optisk kvartsglasfiber - Google Patents
Optisk kvartsglasfiber Download PDFInfo
- Publication number
- DK158897B DK158897B DK155185A DK155185A DK158897B DK 158897 B DK158897 B DK 158897B DK 155185 A DK155185 A DK 155185A DK 155185 A DK155185 A DK 155185A DK 158897 B DK158897 B DK 158897B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- fluorine
- glass
- phosphorus pentoxide
- core
- refractive index
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims description 6
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 35
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 34
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims description 10
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 10
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 46
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 22
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 17
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019213 POCl3 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 SFg Chemical class 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- GLGNXYJARSMNGJ-VKTIVEEGSA-N (1s,2s,3r,4r)-3-[[5-chloro-2-[(1-ethyl-6-methoxy-2-oxo-4,5-dihydro-3h-1-benzazepin-7-yl)amino]pyrimidin-4-yl]amino]bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2-carboxamide Chemical compound CCN1C(=O)CCCC2=C(OC)C(NC=3N=C(C(=CN=3)Cl)N[C@H]3[C@H]([C@@]4([H])C[C@@]3(C=C4)[H])C(N)=O)=CC=C21 GLGNXYJARSMNGJ-VKTIVEEGSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100328843 Dictyostelium discoideum cofB gene Proteins 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910006113 GeCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003910 SiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- ZHQXROVTUTVPGO-UHFFFAOYSA-N [F].[P] Chemical compound [F].[P] ZHQXROVTUTVPGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- IYRWEQXVUNLMAY-UHFFFAOYSA-N carbonyl fluoride Chemical compound FC(F)=O IYRWEQXVUNLMAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229940125758 compound 15 Drugs 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N tetrachlorogermane Chemical compound Cl[Ge](Cl)(Cl)Cl IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S65/00—Glass manufacturing
- Y10S65/15—Nonoxygen containing chalogenides
- Y10S65/16—Optical filament or fiber treatment with fluorine or incorporating fluorine in final product
Description
DK 158897B
i
Den foreliggende opfindelse angår en optisk kvartsglasfiber af den i krav l's indledning nævnte art.
Et glasråemne til anvendelse ved fremstilling af en optisk fiber omfatter en kerne og en kappe, der omgiver kernen. Kernen skal have 5 et højere brydningsindex end kappen for at tillade let forplantning af lys derigennem.
Med henblik på at hæve kernens brydningsindex til at være højere end indexet for siliciumdioxid, sættes der sædvanligvis additiver såsom Ti02, Ge02 og AI2O3 til kernematerialet. Blandt disse er Ge02 mest 10 almindelig anvendt (jfr. japansk patentpublikation (Kokai) (ikke patenterbarhedsundersøgt) nr. 217744/1976 og nr. 46742/1078). I en sædvanlig optisk fiber anvendes der ofte rent kvartsglas til at danne kappen. I dette tilfælde har rent kvartsglas et brydningsindex på 1,4585 og Δη - 0.
15 På figurerne la og lb er der vist diagrammer, der illustrerer fordelinger af brydningsindexet i to typer optiske fibre. I disse figurer' indikerer områderne A og B henholdsvis kernen og kappen. Forskellen i brydningsindex mellem kernen og kappen udtrykkes sædvanligvis som en relativ brydningsindexforskel (i X). Dette vil sige, at den relative 20 brydningsindexforskel Δη X, idet det antages, at brydningsindexerne af kernen og kappen er henholdsvis og n2, er udtrykt ved følgende ligning: nl - n2 ΔηΧ - _______ x 100 25 n2
Fig. la viser den generelle fordeling af brydningsindexet i en optisk single-mode-fiber. I dette tilfælde er Δη sædvanligvis 0,3-0,5X. Fig. lb viser den generelle fordeling af brydningsindex i en optisk multi-mode- fiber. For en optisk fiber til sædvanlige kommunikationsformål 30 er Δη sædvanligvis ca. IX, og for optiske fibre med stor åbning, der anvendes inden for computer-ringkommunikation, er Δη^ sædvanligvis ca. 2-4X.
DK 158897 B
2
Oxidadditiver såsom GeO£, der tilsættes for at forøge kernens brydnings index, forårsager lysspredning (Rayleigh-spredning) på grund af deres iboende egenskaber. Efterhånden som den tilsatte mængde additiv forøges, øges graden af lysspredning (Rayleigh-spredning) på grund af 5 additivet. Dette er ikke ønskeligt for lystransmission.
Hvis additivet tilsættes i stor mængde dannes der bobler og/eller en krystalfase i glasråemnet. I tilfældet Ge02 fx dannes der let GeO-gas, hvilket fremkalder bobler. I tilfældet AI2O3 dannes der let klaser af AI2O3-krystaller. Dette er ikke ønskeligt for lystransmis-10 sionsegenskaberne og heller ikke for den endelige optiske fibers styrke. Endvidere forøges glassets termiske udvidelseskoefficient, hvilket gør glasråemnet skørt. Derfor foretrækkes det, også af hensyn til lysforplantning og glasstyrke, at reducere mængden af additiv, der sættes til kernen.
15 Af denne grund har det været foreslået at forøge brydningsindex forskellen mellem kernen og kappen ved at sænke kappens brydnings-index. Fx kan der til kappen sættes additiver, der sænker brydnings-indexet, fx B2O3, fluor eller en kombination deraf, (jfr. japansk patentpublikation (Kokai) (ikke patenterbarhedsundersøgt) nr. 111259-20 /1982). B2O3 har imidlertid ulemper, idet den resulterende kappes termiske udvidelseskoefficient ændres væsentligt i takt med koncentrationen af B2O3, og idet brydningsindexet ændres ved opvarmning.
Hvad angår lystransmissionsegenskaber har kappen endvidere et absorptionstab i et længere bølgelængdeområde på grund af B2O3. Det fore-25 trækkes således at anvende fluor som brydningsindexsænkende middel.
Det er kendt, at tilsætning af fluor til kvartsglas gør det muligt at fremstille optiske fibre med forskellige brydningsindexfordelinger og at der, ved valg af den rigtige struktur, kan opnås en optisk fiber med lav dispersion over et bredt bølgelængdeområde.
30 Den fordel, der kan opnås ved at anvende fluor som additiv er, at rent kvarts eller kvartsglas med en lille mængde additiv sat dertil kan anvendes ved fremstilling af kernen, eftersom kappens brydnings-index kan gøres lavere end brydnings indexet for rent kvarts.
DK 158897 B
3
Endvidere kan GeC>2 som et additiv til at øge brydningsindexet og fluor som et additiv til at sænke brydningsindexet sættes samtidigt til henholdsvis kernen og kappen.
En optisk fiber med en brydningsindexfordeling som vist i fig. 2 har 5 været foreslået (jfr. A.D. Pearson et al., "Fabrication and Properties of Single Mode Optical Fiber Exhibiting Low Dispersion, Low Loss, and Tight Mode Confinement Simultaneously", The Bell System Technical L., 61, No. 2 (1982) s. 262). De nye optiske fibre omfatter en kerne fremstillet af Ge02-Si02*glas og en kappe bestående af S1O2* F-P2O5 10 og fremstillet ved MCVD-metoden (modificeret kemisk dampfaseafsætning) .
Imidlertid blev strukturel ustabilitet af den optiske fiber, der omfattede kernen fremstillet af Ge02-Si02-glas, afsløret ved UV-absorptionstoppe og farvning ved stråling observeret deri. Det er 15 klart, at defekter i glasstrukturen på ugunstig måde påvirker lystransmissionsegenskaber, selv i det nær-infrarøde område, hvor den optiske fiber anvendes.
Den foreliggende opfindelse tilvejebringer følgelig en optisk kvarts-fiber, der omfatter en kerne, som har et højere brydningsindex og som 20 er fremstillet af ren kvarts indeholdende fluor og phosphorpentoxid, og en kappe med et lavere brydningsindex, hvilken fiber er ejendommelig ved, at kernen indeholder 0,02 ppm hydroxygrupper, og vægtforholdet mellem fluor og phosphorpentoxid i kernen er større end 1 (én).
25 Fig. 3 viser UV-absorptionsspektre af Si02*Ge02-glas (kurve A), Si02* F-GeC>2-glas (kurve B) og Si02-P205»glas (kurve C). Det fremgår tydeligt af denne figur, at det fluortilsatte glas udviser mindre absorption, hvilket betyder, at det har færre strukturelle defekter.
Tendensen til dannelse af de strukturelle defekter i glasset påvirker 30 glassets modstandsevne, som kan forbedres ved tilsætning af fluor.
Den mekanisme, ved hvilken den strukturelle stabilitet forbedres ved tilsætning af fluor, er ikke fuldt ud blevet bevist. Formodentlig har
DK 158897 B
4 et oxid såsom SiC>2 og Ge02 tendens til i glasset at have en struktur Μ0χ, hvor x er mindre end 2, og oxygen kan erstattes med en fluora-nion.
Glassets defekter kan reduceres ved tilsætning af fluor, men de for-5 svinder aldrig helt, fordi det er nødvendigt at opvarme glasset til en temperatur på 1600-1800°C for at fremstille en optisk fiber, og fordi bindingerne i glasset, fx Si-O-Si-bindinger, brydes lettere ved en højere temperatur. Dette skyldes, at Si-O-vibrationen bliver så kraftig ved en højere temperatur, at denne binding brydes, hvilket 10 svarer til overgang fra en fast fase til en flydende fase. Det foretrækkes derfor at fremstille den optiske fiber ved en temperatur, der er så lav som mulig. Til den ende tilsættes der fortrinsvis phosphorpentoxid, eftersom dette sænker den temperatur, ved hvilken glasset gøres transparent, hvorved de strukturelle defekter redu-15 ceres.
Tilsætning af phosphorpentoxid er imidlertid ikke nødvendig for den optiske fibers lystransmissionsegenskaber og er ikke optisk ønskelige, eftersom phosphoratomet, der har et koordinationstal på 5, er ustabilt i glasstrukturen, dvs. det har tendens til en struktur med 20 et koordinationstal på 4, hvilket resulterer i den strukturelle defekt. Dette bekræftes ved et eksperiment, der viser, at glas, der har fået tilsat phosphorpentoxid, har flere defekter.
Phosphorpentoxid har nemlig på den ene side en evne til at sænke den optiske fibers fremstillingstemperatur og på den måde reducere de 25 strukturelle defekter og på den anden side en evne til at forøge de strukturelle defekter i glasset, der har et koordinationstal på 4 for kvarts, eftersom phosphoratomets koordinationstal er 5. Det er derfor ikke muligt at forudsige, hvorvidt tilsætningen af phosphorpentoxid til det fluorholdige glas øger eller mindsker glassets strukturelle 30 defekter.
Det har nu vist sig, at tilsætning af phosphorpentoxid til det fluorholdige glas undertrykker dannelse af strukturelle defekter, og at vægtforholdet mellem fluor og phosphorpentoxid endvidere spiller en vigtig rolle ved undertrykkelsen af strukturelle defekter. Mængden af
DK 158897 B
5 fluor skal være større end mængden af phosphorpentoxid, eftersom dannelsen af de strukturelle defekter dominerer over stabiliseringen af giasstrukturen ved tilsætning af fluor, hvis mængden af phosphorpentoxid er større end mængden af fluor.
5 Fra EP 46.281 kendes optiske kvartsglasfibre, som er doteret med fluor og phosphorpentoxid med henblik på at reducere fluktuationer i brydningsindekset. Doteringen med fluor og phosphorpentoxid udføres imidlertid ved at anvende PF5 som doteringsmiddel, og den udstrækning, i hvilken doteringsmidlet dannes til F og P2O5, fremgår ikke af 10 skriftet. Endvidere hverken beskriver eller antyder modholdet de defekter i glasstrukturen, som skyldes OH-gruppeme, og den ovenfor beskrevne indflydelse fra vægtforholdet mellem fluor og phosphorpentoxid på de strukturelle defekter i glasset er følgelig overraskende.
Kernen i den optiske fiber ifølge opfindelsen indeholder fortrinsvis 15 ikke over 3 vægtprocent fluor og mindre end 3 vægtprocent, især mindre end 1 vægtprocent phosphorpentoxid.
Kernen i den optiske fiber ifølge opfindelsen kan indeholde GeC>2 i en mængde på ikke over 17 vægtprocent.
Under fremstilling ved flammehydrolyse af et sodråemne bestående af 20 en masse af fine kvartsglaspartikler, således som det er vist i fig.
4a, indføres oxygen 2, hydrogen 3 og en udgangsmaterialegas 5, nemlig SXCI4, POCI3 eller en gasformig blanding af SiCl4, POCI3, GeCl4, AICI3, SFg og lignende ved hjælp af en koaksial multi-rørsbrænder 1 fremstillet af kvarts ind i en oxygen-hydrogenflamme med Ar- eller 25 He-gas som bæregas. Henvisningstal 4 i fig. 4a betegner Ar-gas, der indføres som en barrieregas, således at udgangsmaterialegassen reagerer i et rum adskillige millimetre fra toppen af brænderen 1. Hvis det påtænkes at fremstille en stav af fine glaspartikler, afsættes massen af fine glaspartikler i aksial retning fra toppen af et ro-30 terende podeorgan 6. Hvis det påtænkes at fremstille en rørlignende masse af fine glaspartikler, således som det er vist i fig. 4b, afsættes en masse af fine glaspartikler omkring en roterende kvarts-stang eller kulstang 7, medens en brænder 8 bevæges horisontalt, hvorefter stangen 7 fjernes. Stangen 7 kan være et glasråemne til
DK 158897 B
6 kernen. I dette tilfælde er det ikke nødvendigt at fjerne stangen.
Der kan anvendes flere brændere 8. Betingelserne for afsætning af fine kvartspartikler på podeorganet er i det væsentlige de samme som ved den konventionelle metode.
5 Det samme sodråemne, der fremstilles ved metoden i figurerne 4a og 4b, kan fremstilles ved hydrolyse af et alkoholat. Denne metode betegnes som "sol-gel-metoden".
Det ovenfor fremstillede sodråemne placeres i et mufferør fremstillet af rent kvarts. Det opvarmes til en temperatur på fra 1200eC til 10 1600eC, især til 1400eC ved en temperaturstigningshastighed på 2- 10eC/min i en inert gasatmosfære.
Når der tilsættes fluor til glasråemnet, sættes der en gasformig fluorholdig forbindelse (fx SFg, CF4, C2Fg, C3Fg, CCI2F2, COF2, etc.) til den inerte gas. Fluor frigjort fra den fluorholdige forbindelse 15 sættes til glasset fx i følge følgende reaktionsligning:
Si02 (s) + 1/2F2 (g) - Si015F (s) + l/402 (g) (1) hvor (s) og (g) betegner henholdsvis faste og gasformige tilstande.
Med henblik på dehydratisering kan den inerte gasatmosfære indeholde en chlorholdig forbindelse (fx Cl2, S0C12, COCI2, CCI4, etc.).
20 Glasråemnet kan fremstilles ved andre konventionelle metoder, fx MCVD-metoden.
Det således fremstillede transparente glasråemne trækkes i et muffel-rør fremstillet af kvarts til fremstilling af en optisk fiber ved en i og for sig konventionel, metode.
25 Graden af den strukturelle mangel i glasfiberen udtrykkes ved det forøgede indhold af hydroxygrupper efter opvarmning af den optiske fiber i en atmosfære indeholdende hydrogen ved 200eC i 24 timer.
Forøgelsen i indholdet af hydroxygrupper skyldes tilsyneladende forøgelsen af strukturelle defekter (jfr. J.E. Shelby et al., "Radia-
DK 158897 B
7 tion-included Isotope Exchange in Vitreous Silica", J. Appl. Phys., 50 (8), (1979) s. 5533).
Opfindelsen illustreres nærmere ved nedenstående eksempler.
EKSEMPEL 1 5 Et sodråemne af Si02 indeholdende Ge02 og phosphorpentoxid og med en diameter på 60 mm og en længde på 300 mm blev fremstillet ved den i fig. 4a viste metode og opvarmet i en strøm af helium med en hastighed på 10 liter/min indeholdende chlor med en hastighed på 50 ml/min og SFg med en hastighed på 100 ml/min ved 1300eC til dannelse af et 10 transparent glasråemne indeholdende 17 vægtprocent Ge02, 0,5 vægtprocent phosphorpentoxid og 2 vægtprocent fluor. Det således fremstillede glasråemne blev trukket til dannelse af en stav med en diameter på 10 mm, der beklædtes med kvarts med en ydre diameter på 26 mm og en tykkelse på 6 mm og videre blev trukket til fremstilling af en optisk 15 fiber med en diameter på 125 μπι.
Indholdet af hydroxygrupper i glasråemnet var 0,02 ppm, svarende til en dæmpning på 1 dB/km ved en bølgelængde på 1,38 μπι.
SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 1
Et sodråemne fremstillet på samme måde som i eksempel 1 blev opvarmet 20 i en strøm af helium med en hastighed på 10 liter/min indbefattende chlor med en hastighed på 50 ml/min og ved en temperatur over 1600°C til dannelse af et transparent glasråemne indeholdende 17 vægtprocent Ge02 og 0,5 vægtprocent phosphorpentoxid. Det således fremstillede glasråemne blev trukket, beklædt med kvarts og igen trukket på samme 25 måde som i eksempel 1 til fremstilling af en optisk fiber med en diameter på 125 μπι.
Indholdet af hydroxygrupper i glasråemnet var 0,02 ppm, svarende til en dæmpning på 1 dB/km ved en bølgelængde på 1,38 μπι.
DK 158897 B
8 SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 2
Et sodråemne fremstillet på samme måde som i eksempel 1 men uden tilsætning af phosphorpentoxid blev opvarmet til dannelse af et transparent glasråemne indeholdende 17 vægtprocent GeOg og 2 vægtpro-5 cent fluor. En optisk fiber fremstillet ud fra glasfiberen indeholdt 0,02 ppm hydroxygrupper, svarende til en dæmpning på 1 dB/km ved en bølgelængde på 1,38 μπι.
SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 3 På samme måde som i sammenligningseksempel 1 blev der fremstillet et 10 sodråemne. Det fremstillede sodråemne blev opvarmet og behandlet på samme måde som i eksempel 1 til fremstilling af en optisk fiber indeholdende 17 vægtprocent Ge0£. Indholdet af hydroxygrupper i den optiske fiber var 0,02 ppm.
EKSEMPEL 2 15 Et sodråemne fremstillet på samme måde som i eksempel 1 blev opvarmet i en strøm af helium med en strømningshastighed på 10 liter/min og indbefattende SFg med en strømningshastighed på 20 ml/min ved 1400°C til dannelse af et transparent glasråemne indeholdende 17 vægtprocent Ge02> 0,5 vægtprocent phosphorpentoxid og 0,5 vægtprocent fluor.
20 Glasråemnet blev trukket på samme måde som i eksempel 1 til fremstilling af en optisk fiber.
SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 4 På samme måde som i eksempel 1 blev et transparent glasråemne indeholdende 17 vægtprocent Ge02> 1 vægtprocent phosphorpentoxid og 0,5 25 vægtprocent fluor fremstillet og tnikket til fremstilling af en optisk fiber.
DK 158897 B
9
EKSPERIMENT
Med henblik på at bestemme strukturelle mangler i de optiske fibre fremstillet i eksempel 1 og sammenligningseksemplerne 1, 2 og 3 blev følgende eksperiment udført.
5 Hver optisk fiber blev dækket med en første belægning af silicone-harpiks og en anden belægning af nylon. Den 500 m lange optiske fiber blev i form af et bundt opvarmet i en ovn ved 200®C i et forudbestemt tidsrum. Derefter måltes lystransmissionsdæmpningen ved en bølgelængde på 1,38 μτα. Mængden af fluor, der var sat til kernen, var 0,05% 10 udtrykt som Δη. Kapperøret var for alle de optiske fibres vedkommende fremstillet af naturligt kvarts.
Tabel
Kurve Phosphor· Fluor i fig. 5 pentoxid 15 _
Sammenlignings - A ja nej eksempel 2
Sammenlignings- B nej nej 20 eksempel 3
Sammenlignings- C nej ja eksempel 1 25 Eksempel 1 D ja ja
Stigningen i lystransmissionsdæmpningen, der skyldes hydroxygrup-perne, er vist på grafen i fig. 5, hvor ordinataksen og abscisseaksen svarer til henholdsvis forøgelsen i lystransmiss iondæmpning ved en 30 bølgelængde på 1,38 μιη og opvarmningstiden.
Claims (6)
15 Den optiske fiber fremstillet i eksempel 2 gav i det væsentlige det samme resultat som eksempel 1, dvs. at forøgelsen af lystransmissionsdæmpningen havde en tendens som kurve D i fig. 5. Den optiske fiber fremstillet i sammenligningseksempel 4 gav i det væsentlige samme resultat som sammenligningseksempel 2, dvs. at 20 forøgelsen i lystransmissionsdæmpningen havde en tendens som kurve A i fig. 5. Dette betyder, at mængden af phosphorpentoxid skal være mindre end mængden af fluor. i. Optisk kvartsglasfiber, omfattende en kerne, der har et højere 25 brydningsindex, og som er fremstillet af rent kvarts indeholdende fluor og phosphorpentoxid, og en kappe, der har et lavere brydnings-index, kendetegnet ved, at kernen indeholder 0,02 ppm hydroxygrupper, og vægtforholdet mellem fluor og phosphorpentoxid i kernen 30 er større end 1. DK 158897 B
2. Optisk kvartsfiber ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af fluor ikke er over 3 vægtprocent .
3. Optisk kvartsfiber ifølge krav 1, 5 kendetegnet ved, at mængden af phosphorpentoxid er under 3 vægtprocent.
4. Optisk kvartsfiber ifølge krav 3, kendetegnet ved, at mængden af phosphorpentoxid er under 1 vægtprocent.
5. Optisk kvartsfiber ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kernen indeholder Ge02.
6. Optisk kvartsfiber ifølge krav 5, kendetegnet ved, at mængden af Ge02 ikke er over 17 vægtprocent.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59071730A JPS60215550A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 弗素とｐ↓２ｏ↓５を含有する石英系ガラス光伝送用フアイバ |
| JP7173084 | 1984-04-12 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK155185D0 DK155185D0 (da) | 1985-04-03 |
| DK155185A DK155185A (da) | 1985-10-13 |
| DK158897B true DK158897B (da) | 1990-07-30 |
| DK158897C DK158897C (da) | 1990-12-31 |
Family
ID=13468927
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK103185A DK103185D0 (da) | 1984-04-12 | 1985-03-06 | Optisk kvartsglasfiber |
| DK155185A DK158897C (da) | 1984-04-12 | 1985-04-03 | Optisk kvartsglasfiber |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK103185A DK103185D0 (da) | 1984-04-12 | 1985-03-06 | Optisk kvartsglasfiber |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4804247A (da) |
| EP (1) | EP0160244B1 (da) |
| JP (1) | JPS60215550A (da) |
| KR (1) | KR890001125B1 (da) |
| AU (1) | AU575387B2 (da) |
| CA (1) | CA1259211A (da) |
| DE (1) | DE3566879D1 (da) |
| DK (2) | DK103185D0 (da) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3842805A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
| DE3842804A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Rheydt Kabelwerk Ag | Lichtwellenleiter |
| US5052779A (en) * | 1989-07-31 | 1991-10-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polymer clad optical fiber |
| DE4001781C1 (da) * | 1990-01-23 | 1991-02-21 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | |
| JP2959877B2 (ja) * | 1991-06-24 | 1999-10-06 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバの製造方法 |
| US5233621A (en) * | 1991-06-27 | 1993-08-03 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Second harmonic generation and self frequency doubling laser materials comprised of bulk germanosilicate and aluminosilicate glasses |
| US5157674A (en) * | 1991-06-27 | 1992-10-20 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Incorporated | Second harmonic generation and self frequency doubling laser materials comprised of bulk germanosilicate and aluminosilicate glasses |
| US5253258A (en) * | 1991-10-17 | 1993-10-12 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Optically encoded phase matched second harmonic generation device and self frequency doubling laser material using semiconductor microcrystallite doped glasses |
| GB9312634D0 (en) * | 1993-06-18 | 1993-08-04 | Tsl Group Plc | Improvements in vitreous silica manufacture |
| DE19527451C2 (de) * | 1995-07-27 | 1998-06-04 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasrohlings und dafür geeigneter Brenner |
| US5841933A (en) * | 1996-07-09 | 1998-11-24 | Hoaglin; Christine L. | Optical waveguide fiber containing titania and germania |
| JP2001524064A (ja) | 1996-12-16 | 2001-11-27 | コーニング インコーポレイテッド | ゲルマニウム添加シリカ形成供給原料および方法 |
| DE19852704A1 (de) * | 1998-11-16 | 2000-05-18 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung einer Vorform für eine optische Faser und für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Substratrohr |
| US6910352B2 (en) * | 2002-04-24 | 2005-06-28 | Corning Incorporated | Deposition of high fluorine content silica soot |
| DE602004016706D1 (de) * | 2003-07-18 | 2008-11-06 | Fujikura Ltd | Multimode-Gradientenindex-Faser und Herstellungsmethode |
| US7805039B2 (en) * | 2007-05-04 | 2010-09-28 | Weatherford/Lamb, Inc. | Single mode optical fiber with improved bend performance |
| US8445059B2 (en) * | 2008-02-26 | 2013-05-21 | Ofs Fitel, Llc | Accelerated aging of phosphorus-doped optical fibers |
| US8111961B2 (en) * | 2008-02-26 | 2012-02-07 | Ofs Fitel, Llc | Accelerated aging of phosphorus-doped optical fibers |
| NL1035403C2 (nl) * | 2008-05-08 | 2009-11-11 | Draka Comteq Bv | Datacommunicatiekabel. |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1034818A (en) * | 1975-04-16 | 1978-07-18 | Northern Electric Company Limited | Manufacture of optical fibres |
| DE2536456C2 (de) * | 1975-08-16 | 1981-02-05 | Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Halbzeug für die Herstellung von Lichtleitfasern und Verfahren zur Herstellung des Halbzeugs |
| JPS5346742A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-26 | Hitachi Ltd | Production of optical fiber |
| FR2452469A1 (fr) * | 1979-03-28 | 1980-10-24 | Anvar | Nouveaux verres fluores, leur preparation et leur application |
| US4367918A (en) * | 1980-01-22 | 1983-01-11 | Times Fiber Communications, Inc. | Plastic clad optical fibers |
| US4402720A (en) * | 1980-01-22 | 1983-09-06 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Process for preparing glass preform for optical fiber |
| DE3031147A1 (de) * | 1980-08-18 | 1982-03-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von glas mit einem vorbestimmten brechzahlprofil und alkalifreies glas aus einem oxis eines grundstoffes, das mit einem oder mehreren weiteren stoffen dotiert ist |
| JPS6014321B2 (ja) * | 1981-08-18 | 1985-04-12 | 日立電線株式会社 | 定偏波型光フアイバ |
| GB2129152B (en) * | 1982-10-30 | 1986-08-13 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical fibres |
| JPS60141628A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Dainichi Nippon Cables Ltd | フツ素ド−プ石英ガラスの製法 |
| JPS60141643A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-26 | Dainichi Nippon Cables Ltd | 石英ガラス系光伝送素材 |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP59071730A patent/JPS60215550A/ja active Granted
-
1985
- 1985-03-06 DK DK103185A patent/DK103185D0/da unknown
- 1985-03-14 CA CA000476524A patent/CA1259211A/en not_active Expired
- 1985-04-03 KR KR1019850002231A patent/KR890001125B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-04-03 DK DK155185A patent/DK158897C/da not_active IP Right Cessation
- 1985-04-04 US US06/719,952 patent/US4804247A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-04-04 AU AU40874/85A patent/AU575387B2/en not_active Ceased
- 1985-04-12 DE DE8585104466T patent/DE3566879D1/de not_active Expired
- 1985-04-12 EP EP85104466A patent/EP0160244B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK158897C (da) | 1990-12-31 |
| US4804247A (en) | 1989-02-14 |
| AU4087485A (en) | 1985-10-17 |
| KR850007236A (ko) | 1985-12-02 |
| DK103185D0 (da) | 1985-03-06 |
| JPS60215550A (ja) | 1985-10-28 |
| CA1259211A (en) | 1989-09-12 |
| DK155185D0 (da) | 1985-04-03 |
| KR890001125B1 (ko) | 1989-04-24 |
| EP0160244B1 (en) | 1988-12-21 |
| AU575387B2 (en) | 1988-07-28 |
| DK155185A (da) | 1985-10-13 |
| DE3566879D1 (en) | 1989-01-26 |
| EP0160244A1 (en) | 1985-11-06 |
| JPS647015B2 (da) | 1989-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK158897B (da) | Optisk kvartsglasfiber | |
| EP0161680B1 (en) | Method for producing glass preform for optical fiber | |
| US4339173A (en) | Optical waveguide containing P2 O5 and GeO2 | |
| EP0140651B1 (en) | Method for production of glass preform for optical fibers | |
| US5221309A (en) | Method for producing glass preform for optical fiber | |
| JP2012256049A (ja) | シングルモード光ファイバ | |
| JPS59174541A (ja) | 偏波面保存光フアイバ | |
| US4830463A (en) | Article comprising silica-based glass containing aluminum and phorphorus | |
| EP1421036A1 (en) | Single step laydown method of making dry fiber with complex fluorine doped profile | |
| EP0164103A2 (en) | Method for producing glass preform for optical fiber containing fluorine in cladding | |
| GB2029400A (en) | An Optical Fibre | |
| DK163426B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af et glasraaemne til optiske fibre | |
| KR870001738B1 (ko) | 광 파이버용 유리모제의 제조방법 | |
| JPH0524093B2 (da) | ||
| JP2635563B2 (ja) | 光伝送体用ガラス素材の製造方法 | |
| JPS6051635A (ja) | 石英系光フアイバ | |
| KR830001299B1 (ko) | 광파이버 | |
| JPH05352B2 (da) | ||
| JPS61251539A (ja) | 光フアイバ | |
| JPS61132531A (ja) | 光フアイバの製造方法 | |
| JPS60141628A (ja) | フツ素ド−プ石英ガラスの製法 | |
| Aggarwal et al. | Optical waveguide containing P 2 O 5 and GeO 2 | |
| JPH0416428B2 (da) | ||
| JPH0525821B2 (da) | ||
| JPH0359018B2 (da) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed | ||
| PBP | Patent lapsed |
Country of ref document: DK |