DK168990B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af optiske fibre - Google Patents

Description

i DK 168990 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af optiske fibre. Mere specifikt angår opfindelsen en fremgangsmåde til fremstilling af en optisk fiber, der har en overflade, som er overtrukket med en ultraviolet (UV) -5 hærdelig harpiks.

Konventionelt fremstilles en optisk fiber, der har et overtrækslag fremstillet af en UV-hærdelig harpiks, ved hjælp af et apparat til fremstilling af en optisk fiber, hvilket apparat omfatter en UV-bestrålingsovn som vist på fig. 1. I 10 apparatet på fig. 1 smeltes et råemne 1 til en optisk fiber ved hjælp af et varmeelement 2 (fx et kulmodstands-varmeelement) og trækkes og spindes til dannelse af en optisk fiber 3. Den optiske fiber 3 passerer gennem en harpiksovertræk-ningskop 4, i hvilken en UV-hærdelig harpiks påføres over-15 fladen af den optiske fiber 3 og derefter passeres gennem en UV-bestrålingsovn 5 til hærdning af harpiksen. Den optiske fiber overtrukket med den hærdede harpiks rulles op på en spole 11 via en kapstanaksel 10.

Som vist på fig. 2A og 2B omfatter UV-bestrålingsovnen 5 en 20 elliptisk reflektionscylinder 6, en UV-lampe 7 og et kvartsrør til gennemblæsning med en gas til forhindring af afhærdning af den UV-hærdelige harpiks, idet UV-lampen 7 og kvartsrøret er anbragt således, at deres respektive akser er orienteret langs hver af brændpunktlinjerne 6A og 6B i den 25 elliptiske cylinder 6. Når den optiske fiber 3 belagt med den UV-hærdelige harpiks passeres gennem kvartsrøret 8, hærdes den UV-hærdelige harpiks ved fokuseret bestråling af ultraviolet lys udsendt fra UV-lampen 7.

Ved den konventionelle metode beskrevet ovenfor afdampes den UV-30 hærdelige harpiks ved hjælp af varme dannet af UV-bestrålingsovnen, når den optiske fiber 3 passeres gennem kvartsrøret 8, således at den afdampede harpiks klæber sig til og bages fast til kvartsrørets indre overflade og forkulles.

Derved vil den mængde af UV-lys, der passerer gennem kvarts-35 rørets væg, formindskes med tiden, således at den UV-hærdeli- DK 168990 Bl 2 ge harpiks på den optiske fibers overflade ikke hærdes homogent i fiberens længderetning, og den fremstillede optiske fibers egenskaber bliver dårligere.

Et formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe 5 en fremgangsmåde til fremstilling af en optisk fiber med et overtrækslag fremstillet af en UV-hærdelig harpiks, der er homogent hærdet i fiberens længderetning.

Et andet formål med den foreliggende opfindelse er at minimere indflydelsen af den UV-hærdelige harpiks, der klæber til 10 og forkulles på den indre overflade af et kvartsrør til gennemblæsning med en gas for at forhindre afhærdning af den UV-hærdelige harpiks, hvilket rør udgør UV-bestrålingsovnen.

Disse og andre formål opfyldes ved en fremgangsmåde til fremstilling af en optisk fiber, hvilken fremgangsmåde om-15 fatter følgende trin: en optisk fiber spindes fra et smeltet råemne til en optisk fiber, der påføres en UV-hærdelig harpiks til den spundne optiske fibers overflade, og 20 der bestråles med UV-lys for hærdning af den UV-hærdelige harpiks, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at UV-lyset sendes gennem et lag omfattende en blanding af et materiale til absorbering af UV-lys og 'et eller flere andre materialer, der kun absorberer UV-lys i ringe grad, 25 for at gøre hærdningsgraden konstant langs den optiske fibers længde, idet effekten af det UV-lys, der bestråler den UV-hærdede harpiks på den optiske fiber, styres, ved at blandingen bringes til at strømme langs den optiske fiber.

30 Den homogene hærdningsgrad opnås ved at sikre, at UV-lyset udsættes for den samme dæmpning gennem hele fremstillingen af den optiske fiber. Da kvartsrøret 8's UV-absorption øges på grund af, at den fordampede harpiks klæber sig til og for- DK 168990 B1 3 kuller på kvartsrørets indre overflade, bliver UV-absorptionen af blandingen sænket tilsvarende, så at den samlede absorption, UV-lyset udsættes for ved bevægelse fra UV-lampen til den optiske fiber, ikke vil ændres i nogen væsentlig 5 grad.

Pig. 1 viser skematisk et konventionelt apparat til fremstilling af en optisk fiber med et overtrækslag af den UV-hærdelige harpiks.

Fig. 2A og 2B viser den konventionelle UV-bestrålingsovn i 10 henholdsvis perspektiv og tværsnit.

Fig. 3 viser skematisk et apparat til fremstilling af en optisk fiber med et overtrækslag af den UV-hærdelige harpiks ifølge opfindelsen.

Fig. 4A og 4B viser i henholdsvis perspektiv og tværsnit en 15 UV-bestrålingsovn som i apparatet ifølge fig. 3 og ifølge opfindelsen.

Fig. 5 viser et system til regulering af strømningshastigheder af gasser, der føres til UV-bestrålingsovnen.

Fig. 6 viser ændringen i transmissionen af UV-lys med tiden 20 ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Fig. 7 viser ændringen af transmissionen af UV-lys med tiden ved den konventionelle fremgangsmåde.

Fig. 8 viser sammenhængen mellem transmissionen af UV-lys og molfraktionen af chlor i en blanding af nitrogen og chlor.

25 Fig. 9 viser ændringen med tiden af den molære fraktion af chlor i en blanding af nitrogen og chlor.

Idet der henvises til fig. 3 og 4, hvor de samme henvisningstal som i fig. 1 og 2 betegner de samme elementer, omfatter DK 168990 B1 4 en UV-bestrålingsovn 5a endvidere et kvartsrør 8a, som har en større diameter end kvartsrøret 8, og er anbragt koncentrisk omkring kvartsrøret 8. I et mellemrum mellem kvartsrørene 8 og 8a bliver en blanding af nitrogen og chlor tilført gennem 5 et tilledningsrør 8b og ledt bort gennem et udløbsrør 8c, hvorved laget af materiale til absorbering af UV-lys dannes. Gasserne tilledes fra et system 12 til styring af gasstrømningshastigheder som vist i fig. 5.

Systemet 12 omfatter en nitrogengastrykflaske 13, en chlor-10 gastrykflaske 14 og et reguleringskredsløb 15, som regulerer nitrogen- og chlorgassernes strømningshastigheder således, at forholdet mellem gasserne ændres ifølge linjen e vist på fig.

9.

I stedet for nitrogen- og chlorgasserne kan der som materiale 15 til absorbering af UV-lys anvendes de i tabel I viste gasfor-mige materialer. Tabel I viser også spidsabsorptionsbølgelængden af UV-lys for disse materialer.

Tabel I

Materiale Spidsabsorptionsbølgelængde (mm) 20 ___ ci2 330 F2 290 N2 <134 02 141 25 03 256 H20 167

Materialet til absorbering af UV-lys kan anvendes alene eller som en blanding med ét eller flere andre materialer i et 30 passende forhold. Materialets strømningshastighed og eventuelt forholdet mellem materialerne ændres på hensigtsmæssig måde således, at den UV-hærdelige harpiks hærdes homogent DK 168990 B1 5 under fremstillingen af den optiske fiber. Materialet til absorbering af UV-lys kan være væskeformigt.

I den foretrukne udførelsesform tilføres en gasformig blanding af nitrogen og chlor til mellemrummet mellem kvarts-5 rørene 8 og 8a ved en strømningshastighed på 10 liter/minut, idet indholdet af chlorgas i blandingen sænkes med tiden. I dette tidsrum måles den transmission af UV-lys, der når den optiske fiber efter at være passeret gennem kvartsrøret 8, det gasformige blandingslag mellem kvartsrørene 8 og 8a og 10 kvartsrøret 8a. Transmissionen af UV-lys (330 nm) er vist i fig. 6. Den molære fraktion af chlor (x) i blandingen af nitrogen og chlor udtrykkes ved

Cl2 (mol) x = _ 15 N2 (mol) + Cl2 (mol)

Forholdet mellem transmissionen af UV-lys og den molære chlorfraktion i blandingen af nitrogen og chlor er vist i fig. 8, og ændringen med tiden af den molære fraktion af chlor er vist i fig. 9.

20 Hvis den optiske fiber, der påføres den UV-hærdelige harpiks, bestråles med UV-lys kun gennem kvartsrøret 8 ifølge den konventionelle metode, falder transmissionen af UV-lys med tiden som vist i fig. 7.

I den ovenstående udførelsesform anvendes blandingen af 25 nitrogen og chlor som materialet til absorbering af UV-lys. Hvis der imidlertid anvendes et materiale eller en blanding af materialer til absorbering af UV-lys, der er forskellig fra en blanding af nitrogen og chlor, kan strømningshastighedens skiftende forløb let fastlægges af fagfolk ved et 30 simpelt rutineeksperiment.

Eftersom den optiske fiber bestråles med UV-lys ikke alene gennem kvartsrøret 8 til gennemblæsning med en gas til for-

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en optisk fiber, der omfatter følgende trin: en optisk fiber spindes fra et smeltet råemne til 10 en optisk fiber, der påføres en UV-hærdelig harpiks til den spundne optiske fibers overflade, og der bestråles med UV-lys for hærdning af den UV-hærdelige harpiks, 15 kendetegnet ved, at UV-lyset sendes gennem et lag omfattende en blanding af et materiale til absorbering af UV-lys og et eller flere andre materialer, der kun absorberer UV-lys i ringe grad, for at gøre hærdningsgraden konstant langs den optiske fibers længde, idet effekten af det UV-lys, 20 der bestråler den UV-hærdede harpiks på den optiske fiber, styres, ved at blandingen bringes til at strømme langs den optiske fiber.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til fremstilling af en optisk fiber, 25 kendetegnet ved, at mængden af UV-lys, der bestråler den UV-hærdende harpiks på den optiske fiber, justeres ved at ændre mængden af det UV-absorberende materiale i blandingen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav l eller 2 til fremstilling af en 30 optisk fiber, kendetegnet ved, at materialet til absorbering af UV-lys er chlor. DK 168990 B1 7

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2 til fremstilling af en optisk fiber, kendetegnet ved, at materialet til absorbering af UV-lys er fluor.