DK163425B - Fremgangsmaade til fremstilling af et raaemne til optiske fibre - Google Patents

Description

DK 163425B

i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et råemne til optiske fibre. Mere specifikt angår det en fremgangsmåde til fremstilling af et optisk fiberråemne, der indeholder fluor.

5 Fluor i silicaglas sænker dets brydningsindex og gør det muligt at fremstille optiske fibre med forskellige fordelinger af brydnings-indexer og forbedrede lystransmissionsegenskaber, fx en optisk fiber, der har en stor forskel i brydningsindex mellem en kerne og en beklædning og således har et stort åbningstal, og en optisk fiber, der 10 omfatter en kerne fremstillet af rent silicaglas, og med forbedret modstandsevne mod bestråling.

Der kendes adskillige metoder til fremstilling af et råemne indeholdende fluor til optiske fibre af silicaglastypen, deriblandt en modificeret kemisk dampafsætningsmetode (MCVD) og en ydre plasmadamp-15 afsætningsmetode (POVD). Ud fra et råemne fremstillet ved disse metoder kan der i almindelighed kun trækkes ca. 10 km optisk fiber.

Eftersom fremstillingshastighederne ved disse metoder endvidere er lav, er de ikke egnede til masseproduktion af det optiske fiberråemne og således den optiske fiber.

20 Den aksiale dampfaseafsætningsmetode (i det følgende betegnet "VAD"-metoden) kan give et optisk fiberråemne, ud fra hvilket der kan trækkes en optisk fiber med større længde. Et optisk fiberråemne indeholdende fluor fremstilles imidlertid sjældent ved VAD-metoden, eftersom hvis et fluorholdigt materiale simpelthen blandes med gas-25 formigt SiCl^, der er råmaterialet for Si02, opstår der mange ulemper, fx at fluor ikke effektivt sættes til silicaglasset, at det dannede råemne har tendens til at revne, og at afsætningshastigheden af fine glaspartikler nedsættes.

FR Bl 2.399.978 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af et 30 silicaglasråemne til anvendelse ved fremstilling af en optisk fiber.

Til dette formål anvendes der en multidysebrænder til at tilføre glasdannende råmateriale, som kan omfatte fluorforbindelser.

DK 163425 B

2

Endvidere beskriver britisk patentskrift nr. 2.059.944 en fremgangsmåde til fremstilling af råemner til optiske fibre, ved hvilken fremgangsmåde en syntetiseringsbrænder er anbragt med en hældning på fra 10° til 60° i forhold til en podestavs omdrejningsakse. Der 5 tilsættes ikke fluor til råemnet.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde til fremstilling af en stav, der kan anvendes ved fremstilling af et optisk fiberråemne, indeholdende fluor ved VAD-metoden.

10 Ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes således en fremgangsmåde til fremstilling af et råemne til optiske fibre, hvilket råemne indeholder fluor, ved hvilken fremgangsmåde et glasdannende råmateriale flammehydrolyseres ved hjælp af en oxygen/hydrogen-flamme i nærværelse af et gasformigt fluorholdigt materiale til syntetisering 15 af fine glaspartikler, de fine glaspartikler afsættes på spidsen af en roterende podestav til dannelse af et porøst råemne, og det porøse råemne sintres for at omdanne det til et transparent råemne indeholdende fluor, og der til tilføring af det glasdannende råmateriale . og det gasformige fluorholdige materiale anvendes en multidysebræn-20 der, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at det glasdannende råmateriale og oxygengas injiceres fra den første (eller midterste) dyse, det gasformige fluorholdige materiale og oxygengas injiceres fra den anden dyse, der omgiver den første dyse, inaktiv gas injiceres fra den tredje dyse, der omgiver den anden dyse, og hydrogengas 25 injiceres fra den fjerde dyse, der omgiver den tredje dyse. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås det, at afsætningshastigheden af de fine glaspartikler øges kraftigt, hvorved fremstillingshastigheden for råemnet øges.

Opfindelsen illustreres yderligere under henvisning til tegningen, 30 hvor fig. 1 viser en skematisk fremstilling, der illustrerer VAD-metoden; og fig. 2 (I) og (II) viser eksempler på arrangering af dyserne i en brænder. Arrangementet i fig. 2 (II) anvendes ved fremgangsmåden 35 ifølge opfindelsen.

DK 163425 B

3

Ved den foreliggende opfindelse injiceres det fluorholdige materiale sammen med et gasformigt glasråmateriale (fx SiCl^, GeCl^, etc.)» hydrogengas, oxygengas og inaktiv gas fra en multidysebrænder (i det følgende benævnt "brænder") til syntetisering af fine glaspartikler, 5 og materialerne flammehydrolyseres i en oxygen/hydrogenflamme til dannelse af et porøst råemne indeholdende fluor.

Det er kendt, at når de fine glaspartikler syntetiseres under et højt oxygenpartialtryk, sønderdeles det fluorholdige materiale grundigt, og der syntetiseres tilstrækkeligt med fine glaspartikler, og der 10 tilsættes effektivt yderligere fluor til det dannede råemne.

Hvis oxygenpartialtrykket reduceres ved at sænke oxygengassens strømningshastighed, bliver komponentatomer i det fluorholdige materiale såsom carbonatomer ikke oxideret fuldstændigt under sønderdelingen af det fluorholdige materiale og afsætning på det porøse råemne. Endvi-15 dere nedsættes syntetiseringshastigheden af de fine glaspartikler.

Ved at injicere glasråmaterialerne og det fluorholdige materiale separat, forbedres afsætningshastigheden af de fine glaspartikler kraftigt, hvilket er tydeligt ud fra de i tabel I viste resultater.

Tabel I

20 Eksperiment Dysearran- Brydningsindex- Forhold af afsætnings- nr. gement forskel hastighed af fine glas-

Fig. 2 partikler 1 [I] -0,13 1,0 25 2 [II] -0,13 1,2 I arrangement [I] af dyserne i fig. 2 er en dyse 3' til SiCl^, CCI2F2 og oxygengas, en dyse 6 er til oxygengas, en dyse 5 er til inaktiv gas, og en dyse 4 er til hydrogengas.

DK 163425 B

4 I arrangement [II] af dyserne i fig. 2 er en dyse 3" til S1CI4 og oxygengas, og en dyse 6' er til CCI2F2 og oxygengas. I eksperiment 1 er strømningshastighederne af gasserne som følger: Første dyse: S1CI4, 250 ml/sek 5 - CC12F2, 250 ml/sek O2, 200 ml/sek

Anden dyse: O2, 1800 ml/sek

Tredje dyse: N2, 1500 ml/sek

Fjerde dyse: 1¾. 4000 ml/sek 10 I eksperiment 2, som er ifølge opfindelsen, er strømningshastigheden af gasserne som følger: Første dyse: S1CI4, 250 ml/sek O2, 200 ml/sek 15 Anden dyse: O2, 1800 ml/sek GCI2F2, 250 ml/sek

Tredje dyse: N2, 1500 ml/sek

Fjerde dyse: H2, 4000 ml/sek

Disse resultater kan forklares ved, at når S1CI4 og CCI2F2 injiceres 20 samtidigt, begrænses dannelsen af Si02-kerner på grund af dannelse af S1F4 og lignende, medens når de injiceres separat, dannes Si02-ker-nerne på hensigtsmæssig måde, således at afsætningen af fast fase lettes.

Specifikke eksempler på det fluorholdige materiale er CCI2F2, CF4, 25 SFg, C2Fg, S1F4, etc. Mængden af tilsat fluor forøges, når strømningshastigheden af det fluorholdige materiale forøges. Den maksimale strømningshastighed kan være begrænset, eftersom for høj en strømningshastighed forårsager adskillige vanskeligheder såsom revnedannelse i det dannede råemne, asymmetri i råemnet omkring dets akse 30 etc. Der foretrækkes derfor især et fluorholdigt materiale indeholdende flere fluoratomer pr. molekyle, og S1F4, C2Fg, CF4 og SFg foretrækkes.

Claims (2)

5 GIbsråmateriale 200-500 ml/sek fortrinsvis 300-400 ml/sek Fluorholdigt materiale 200-500 ml/sek 10 fortrinsvis 300-400 ml/sek Oxygengas 4.000-12.000 ml/sek fortrinsvis 6.000-8000 ml/sek Hydrogengas 15 4.000-15.000 ml/sek fortrinsvis 5.000-8.000 ml/sek. Forholdet mellem oxygenstrømningshastigheden og hydrogenstrømningshastigheden er sædvanligvis fra 0,5-2, fortrinsvis fra 0,5-1. Forholdet mellem strømningshastighederne af det fluorholdige materiale og 20 glasråmaterialet er fra 0,5-1,5, fortrinsvis fra 0,7-1. Diameteren for hver dyse varierer som funktion af andre betingelser såsom strørnninghastighedeme af gasserne. Figurerne viser typiske diametre for dyserne, men den foreliggende opfindelse er ikke begrænset til disse diametre. 25 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et råemne til optiske fibre, hvilket råemne indeholder fluor, ved hvilken fremgangsmåde et glas-dannende råmateriale flammehydrolyseres ved hjælp af en oxygen/hydro- DK 163425 B gen-flamme i narværelse af et gasformigt fluorholdigt materiale til syntetisering af fine glaspartikler, de fine glaspartikler afsættes på spidsen af en roterende podestav til dannelse af et porøst råemne (1), og det porøse råemne (1) sintres for at omdanne det til et 5 transparent råemne indeholdende fluor, og der til tilføring af det glasdannende råmateriale og det gasformige fluorholdige materiale anvendes en multidysebrænder (2), kendetegnet ved, at det glasdannende råmateriale og oxygengas injiceres fra den første (eller midterste) dyse (3"), det 10 gasformige fluorholdige materiale og oxygengas injiceres fra den anden dyse (6'), der omgiver den første dyse (3"), inaktiv gas injiceres fra den tredje dyse (5), der omgiver den anden dyse, og hydrogengas inj iceres fra den fj erde dyse (4), der omgiver den tredj e dyse.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det fluorholdige materiale er mindst ét materiale valgt fra klassen bestående af SFg, CF4, C2Fg, S1F4 og CCI2F2.