FI73405C - Metod foer framstaellning av ett ytterst rent glasfoeremaol, t.ex. en foerformad produkt till en optisk fiber. - Google Patents

Description

1 73405

Menetelmä erittäin puhtaan lasiesineen, esim. optisen kuidun aihion valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä erittäin puhtaan lasi-esineen valmistamiseksi, jossa menetelmässä: käytetään olennaisesti sylinterinmuotoista tuurnaa, pyöritetään tuurnaa, ohjataan 1asihiukkasvirta kohti tuurnaa, siirretään virtaa edestakaisin pituussuunnassa tuurnaan nähden, tuurnan pyörimisen ja virran siirtymisen edestakaisin tuurnaan nähden aikaansaadessa yhdessä virran törmäämisen tuurnaan spiraalin muotoista rataa pitkin, jolloin hiukkasten kerrostuessa jatkuvasti tuurnalle syntyy tasaisen paksu päällyste , tuurna poistetaan putkimaisen huokoisen lasiaihion aikaansaamiseksi, jossa on aukko, ja huokoinen lasi ai hi o lujitetaan putkimaisen lasiesineen ai -kaansaamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä optisen kuidun aihion valmistamiseksi kerrostamalla peräkkäin 1asi hi ukkaskerroksia sylinterin muotoiselle tuurnalle, jota pyöritetään ja siirretään edestakaisin mainittujen 1asihiukkasten virtaan nähden yhden tai useamman päällysteen muodostamiseksi tuurnalle, poistamalla tuurna putkimaisen huokoisen aihion muodostamiseksi, jossa on aukko, kuumentamalla huokoinen aihio lujitetun lasiaihion aikaansaamiseksi, ensimmäisten levitettyjen kerrosten koostumuksen ollessa sellainen, että aihion aukon muodostava pinta kiteytyy lujittamisen aikana, mikäli ensimmäiset levitetyt kerrokset kerrostetaan tavanomaisella tavalla ohjaamalla keskitetty 1asihiukkasvirta aihioon.

Eräitä 1asinvalmistusmenetelmiä, erityisesti höyrysaostuspro-sesseja, on yleisesti käytetty optisten aaltoputkiai hi oitten valmistamiseen. Eräässä tällaisessa menetelmässä, jota nimitetään 1iekkihydrolyysimenetelmaksi, joukko höyryn muodossa olevia aineosia sekoitetaan kaasumaiseen väliaineeseen ennal- 73405 ta määritettyinä määrinä ja sen jälkeen hapetetaan liekissä erityisen noeksi nimitetyn lasin muodostamiseksi. Ensimmäinen koostumukseltaan yhtenäinen tai säteen suunnassa vaihteleva nokipäällyste kerrostetaan pyörivän sylinterinmuotoisen tuurnan eli aloituskappaleen pinnalle. Kun ensimmäinen nokipäällyste on kerrostettu ydinlasin muodostamiseksi, noen koostumusta muutetaan vaippalasipäällysteen muodostamiseksi. Tähän asti tuurna on tavallisesti poistettu ja noki ai hi o sintrattu lujitetun, kirkkaan vetolasiaihion, jossa on sen läpi ulottuva aukko, muodostamiseksi. Happoa on annettu virrata aukon läpi vaurioitten syövyttämiseksi pois aukon muodostavalta pinnalta. Saatu putkimainen vetoaihio on kuumennettu lämpötilaan, jossa aineksen viskositeetti on riittävän alhainen vetoa varten ja sitä on vedetty, kunnes siinä olevan aukon seinämät ovat sortuneet ja on muodostunut kuitu, jolla on halutut dimensiot. Erilaisia menetelmiä, joissa käytetään tällaista 1iekkihydrolyysi tekni ikkaa optisten aaltoputki1asikui-tujen valmistamiseksi, on selitetty US-patenttijui kaisuissa Re 28 029, 3 711 262, 3 737 293, 3 823 995 ja 3 826 560, joista kaksi viimeksi mainittua koskee asteittaistaitekertoi-misten aaltoputkikuitujen valmistamista.

Seuraavia ongelmia on esiintynyt käytettäessä menetelmää, jossa lujitettu vetoaihio on valmistettu pituussuuntaisella, tuurnan poistamisesta aiheutuneella aukolla varustettuna.

Il 73405

Aihion ydinalueeseen sen valontaitekertoimen suurentamiseksi lisättyjen seostusaineiden vuoksi tuon alueen laajentumis-kerroin on suurempi kuin vaippa-alueen laajentumiskerroin. Tällöin aihion jäähtyessä lujittamisen jälkeen aihion keskialue eli ydinalue joutuu jännitystilaan. Aihion keskelle tuurnan poistamisen jälkeen jäänyt aukko edustaa vapaata pintaa suuren vetovoiman alueella, jossa murtumat helposti saavat alkunsa. Kuidun vetämisastetta aihiosta, jossa on aukko, rajoittaa myös aste, jossa aukko sulkeutuu vetoprosessin aikana. Lisäksi avoimen aihioaukon pinta voi vaurioitua erityisesti kuumassa lämpötilassa tapahtuvan vetämisen aikana.

Eräs ratkaisu edellä mainittuihin ongelmiin on esitetty US-patenttijulkaisussa 4 251 251, jossa aihion aukko sulkeutuu lujittamisen aikana ydin- ja vaippa-aineksien ennalta määrättyjen suhteellisten viskositeettien vuoksi. Tämän patentin mukaan on huolehdittava siitä, että tuurnaa poistettaessa aihiolle tapahtuva vahinko on mahdollisimman pieni, sillä tällainen vahinko saattaa aiheuttaa kaasukuplien muodostumista saadun lujitetun vetoaihion keskustassa. Aukon pinnan vaurioituminen on erityisen hankalaa tätä menetelmää käytettäessä, sillä vaurioita ei voida syövyttää pois pinnasta lujittamisen jälkeen, koska aukko on sulkeutunut tuossa vaiheessa. Aukon pinnan vaurioitumista voidaan vähentää muodostelmalla hiilinokea oleva pehmeä erotuskerros tuurnan pinnalle ja rakentamalla sen jälkeen aihio lasinokea käyttämällä.

US-patentissa 4 298 365 esitetään menetelmä, joka helpottaa edelleen nokiaihion aukon sulkeutumista lujittamisen aikana. Siinä tuurnan pinnalle kerrostetaan ensiksi ohut kerros lasi-nokea, jonka viskositeetti on hyvin alhainen. Sitten tämän ohuen kerroksen pinnalle kerrostetaan ensimmäinen ja toinen lasinokipäällyste edellä mainitun US-patentin 4 251 251 mukaisesti. Tuurna poistetaan ja nokiaihio saatetaan korkeaan lämpötilaan, jolloin se lujittuu muodostaen kompaktin lasi-aihion. Lasin pintajännitys ja aihion sisä- ja ulko-osan suhteelliset viskositeetit aikaansaavat aukon sulkeutumisen lu-jittamisprosessin aikana. Ohut kerros, joka edullisesti 4 73405 sisältää P 0 tai B 0 , tasoittaa vaurioitumista, joka aiheu-2 5 2 3 tuu tuurnan poistamisesta, ja vähentää kaasukuplien syntymistä saadun lasiaihion akselille tai eliminoi niiden syntymisen kokonaan.

P 0 :n tai B 0 :n käyttäminen aukon sulkeutumisen helpottami-2 5 2 3.,.,.

seksi vaikeuttaa kuitenkin ultrapienten haviovaimennusten aikaansaamista pitkillä aallonpituuksilla. Kuidut, joiden ytimessä ei ole P 0 tai B 0 :a, esimerkiksi kuidut, joiden ydin 2 5 2 3 on GeO2:11 a seostettua kvartsia, ovat edullisempia pienhä-viötoiminnassa spektrin infrapuna-alueella. Aihion, jolla on GeO^-Si0^-vaippa, aukko ei sulkeudu lujittamisen aikana.

Niinpä tämän keksinnön tavoitteena onkin aikaansaada parannettu menetelmä aukolla varustetun optisen kuidun aihion muodostamiseksi, jonka aihion ydin- ja vaippa-aineiden viskositeetit ovat sellaiset, että ne estävät aukon sulkeutumisen lujitta-misprosessin aikana. Toisena tavoitteena on aikaansaada parannettu menetelmä optisen kuidun muodostamiseksi tekniikalla, joka edellyttää 1asihiukkaskerroksen muodostamista tuurnan pinnalle.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle erittäin puhtaan lasin valmistamiseksi on tunnusomaista, että se käsittää ensimmäisten 1asihiukkaskerrosten kerrostamisen tuurnan pinnalle sellaisella kerrostusnopeudel1 a, joka on riittävän alhainen, jotta minkäänlaista kerrostuneiden 1asihiukkasten muodostamaa spiraalimaista kuviota ei ole nähtävissä, jolloin putkimaisen lasi-esineen aukon muodostavassa pinnassa ei esiinny kiteytymistä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle optisen kuidun aihion valmistamiseksi on tunnusomaista, että se käsittää ensimmäisten 1asihiukkaskerrosten levittämisen ohjaamalla hiukkasten haja-virta tuurnaan, jolloin saatu hiukkaskerrostuma on niin ohut, II.

5 73405 että mitään spiraalimaista kuviota ei ole näkyvissä ensimmäisen kerroksen kerrostamisen jälkeen, ja kerrosten levittämistä hajavirran avulla jatketaan ainakin kunnes tuurnalle on muodostunut jatkuva kerrostuma.

Jos 1ujittamisaiheessa aukon seinämiin jää kiteytynyt kerros, tuo kerros voidaan poistaa syövyttämällä. Lujittamisvaihe suoritetaan mieluiten kapi 11aariputkel1 a, joka pannaan aihion aukon toiseen päähän. Aukkoon alunperin virrannut kuivauskaasu poistuu kapi 11 aari putken kautta. Kun kapi 11 aari putki sulkeutuu korkean 1ujittamislämpöti1 an johdosta, kuivauskaasu virtaa 73405 aihion huokosten kautta. Lujittamisen jälkeen aihion suljettu pää katkaistaan, jolloin syövytysaine pääsee vapaasti virtaamaan aukon läpi. Syövytyksen jälkeen aihio huuhdellaan ja kuivataan.

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan lasihiukkaset kerrostetaan tuurnan pinnalle siten, että ne estävät kiteytyneen kerroksen muodostumisen aukon seinämille lujittamisen aikana. Huokoinen aihio muodostetaan tavanomaisesti ohjaamalla lasihiukkasvirta kohti pyörivää tuurnaa ja siirtämällä virtaa edestakaisin pituussuunnassa tuurnaan nähden. Tuurnan pyörintä ja virran liikkuminen edestakaisin tuurnaan nähden aikaansaavat yhdessä sen, että virta törmää tuurnaan spiraalirataa seuraten. Hiukkasten kerrostuessa jatkuvasti tuurnalle muodostuu tasaisen paksu päällyste. Tuurna poistetaan putkimaisen huokoisen lasiaihion muodostamiseksi, joka lujitetaan, jolloin saadaan putkimainen lasiesine. Tämän keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan ensimmäiset lasihiukkaskerrokset kerrostetaan tuurnan pinnalle sellaisella nopeudella, joka on riittävän hidas, jottei minkäänlaista lasihiukkasten spiraalinmuotoista kerrostumaa ole nähtävissä, jolloin lujittamisprosessin aikana saadaan putkimainen lasiesine, jonka aukon muodostavalla pinnalla ei esiinny kiteytymistä.

Optisen aaltoputkikuidun valmistamiseksi lujitetusta lasi-aihiosta, joka on muodostettu jonkin edellä selitetyn menetelmän mukaan, aihio voidaan vetää suoraan optiseksi kuiduksi tai se voidaan vetää halkaisijaltaan suuremmaksi välikuiduksi, jolle voidaan lisätä lisävaippa-ainetta. Molemmissa menetelmissä aihion aukon matala paine sen ulkopinnan paineeseen verrattuna edistää aukon sulkeutumisprosessia.

Piirustuksissa kuviot 1 ja 2 esittävät peräkkäisten lasinoki-päällysteiden levittämistä tuurnan pinnalle.

Kuvio 3 on osittainen läpileikkauskuva huokoisen aihion päästä ennen lujittamista.

Kuvio 4 on poikkileikkauskuva lujitetusta lasiaihiosta sen jälkeen, kun aukko on tyhjennetty ja suljettu molemmista päistään.

Il 73405

Kuvio 5 on kaaviokuva sauvan vetämisestä aihiosta.

Kuvio 6 esittää lasivaippanokipäällysteen kerrostamista väli-kuidulle.

Kuvio 7 on osittainen leikkauskuva tavanomaisesta liekkihydrolyy-siuunista.

Kuvio 8 esittää kaavamaisesti ensimmäisen lasihiukkaskerroksen levittämistä tuurnalle tavanomaisissa olosuhteissa.

Kuvio 9 esittää kaavamaisesti ensimmäisen nokihiukkaskerroksen levittämistä tuurnalle tämän keksinnön mukaisella menetelmällä. Kuvio 10 esittää kaavamaisesti ohuen nokihiukkaskerroksen kerrostamista tuurnalle.

Kuvio 11 on osittainen leikkauskuva liekkihydrolyysipoltinmuun-nelmasta, jota voidaan käyttää nokihiukkasten hajavirran aikaansaamiseksi.

Kuviot 12 ja 13 esittävät tämän keksinnön mukaisen menetelmän eri suoritusmuotojen mukaan valmistettujen optisten aaltoputki-kuitujen spektrivaimennuskäyriä.

Huomattakoon, että piirustukset vain valaisevat ja esittävät symbolisesti keksintöä eikä tarkoitus ole esittää niissä kuvattujen elementtien mittakaavaa tai niiden välisiä suhteita. Huomattakoon lisäksi, että tämä keksintö tarkoittaa nimenomaan sekä yksimuoto- että monimuotoaaltoputkia riippumatta siitä, mistä tässä olevassa selityksessä, piirustuksissa tai esimerkeissä on kysymys. Tämä keksintö tarkoittaa myös optisia aalto-putkia, joissa ydinosa on joko vakiotaitekertoiminen tai asteet-taistaitekertoiminen. Kun kysymys on asteettaistaitekertoimi-sista optisista aaltoputkista, vaippa voi olla ytimen ulompi osa tai se voi olla kerros, jonka taitekerroin voi olla vieressä olevan ydinaineen taitekerrointa niin paljon pienempi, että taitekerroin muuttuu jyrkästi ytimen ja vaipan rajapinnassa.

Huokoinen aihio voidaan muodostaa kuvioissa 1 ja 2 esitetyllä tavalla. Voidaan käyttää US-patentissa 4 289 522 esitetyntyyp-pistä vartta 10. Varsi 10 on putkimainen osa, jonka toisessa päässä on hiottua lasia oleva liitos 12. Suippenevan tuurnan 20 läpimitaltaan suurempi pää ulottuu varren 10 läpi ja on kiinnitetty siihen lujasti sovitelevyillä 18. Tuurnan päät 73405 on sovitettu sorviin, jossa se pyörii ja siirtyy nuolten osoittamalla tavalla. Tuurna voi olla varustettu hiilinokikerrok-sella nokiaihion irrottamisen helpottamiseksi.

Polttokaasua ja happea tai ilmaa syötetään polttimeen 24 ei-esitetystä lähteestä. Tätä seosta poltetaan, jolloin syntyy liekki, joka tulee ulos polttimesta. Kaasu-höyryseos hapetetaan liekissä, jolloin syntyy nokivirta 26, joka ohjataan kohti tuurnaa 20. Alalla tunnetaan hyvin sopivia laitteita kaasu-höyryseoksen syöttämiseksi polttimeen; niiden osalta viitataan US-patentteihin 3 826 560, 4 148 621 ja 4 173 305. Voidaan käyttää myös yhtä tai useampaa lisäpoltinta (ei esitetty) liekin ohjaamiseksi nokiaihion toiseen tai molempiin päihin kerrostamisen aikana särkymisen estämiseksi. Tätä menetelmää voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisten kerroinprofiilien valmistamiseen, askeltaitekertoiminen ja asteettaistaitekertoiminen ydinprofiili mukaanluettuina. Sopivien polttimien osalta viitataan US-patentteihin 3 565 345 ja 4 165 223. Noen kerrostus-elin 24 voi käsittää myös US-patentissa 3 957 474 esitetyn kaltaisia suuttimia, joista tulee reagoivaa höyryä, jotka kuumennetaan esimerkiksi lasersäteen avulla nokivirran aikaansaamiseksi.

Kuviossa 7 on esitetty osittainen leikkauskuva tavanomaisesta liekkihydrolyysiuunista, jota voidaan käyttää kerrostuselimenä. Keskellä polttimen etuseinämässä 78 sijaitsevaa aukkoa 76 ympäröivät samankeskeiset aukkorenkaat 80, 82 ja 84. Reagoivat aineet tulevat aukosta 76, jossa niitä kuumennetaan liekillä, jonka aikaansaavat polttokaasu ja happi, jotka tulevat aukoista 82. Happivirta, jota nimitetään sisäkuvuksi, tulee aukoista 80; tämä virta estää reagoivia aineita reagoimasta polttimen etuseinämällä. Lopuksi happivirta, jota kutsutaan ulkokuvuksi, tulee aukoista 84. Tämä poltinrakenne on jokseenkin samanlainen kuin US-patentissa 3 698 936, joka patentti eroaa tästä siinä, että siinä on sisäkuvun paikalla renkaan muotoinen rako eikä siinä ole lainkaan ulkokupuaukkoja. Kaikkia polttimen aukkoja on monilukuinen määrä kuten US-patentissakin 3 698 936.

Il 73405 9

Poltin toimii tavallisesti sellaisissa olosuhteissa, jotka antavat hyväksyttävän suuret päällystysnopeudet ja tehokkuuden samalla kuitenkin minimoiden noen kasaantumisen etulevylle 78. Tällaisissa olosuhteissa kaasujen ja reagoivien aineiden virtausnopeudet aukoista 76, 80, 82 ja 84 ja näiden aukkojen koot ja sijainnit sekä niiden aksiaalinen suuntaus ovat sellaiset, että hyvin keskitetty nokivirta virtaa polttimesta tuurnaa kohti. Lisäksi suojakupu 86, joka on sovitettu lyhyen välimatkan päähän etulevystä 78 tukien 88 avulla, suojaa noki-virtaa ympäristön ilmavirroilta ja parantaa laminaarivirtausta.

Palataksemme taas kuvioon 1, tuurnalle voidaan aluksi kerrostaa kvartsinokea oleva kerros 16 sidekerroksen aikaansaamiseksi saadun lujitetun lasiaihion aukon muodostavalle pinnalle. Lasinokea oleva päällyste 22 kerrostetaan kerrokselle 16.

Toinen nokipäällyste 28 voidaan levittää ensimmäisen päällysteen 22 ulkokehäpinnalle, kuten kuviosta 2 nähdään. Molemmat päällysteet 22 ja 28 muodostuvat tavallisesti useista kerroksista. Hyvin tunnetun käytännön mukaisesti päällysteen 28 valontaiteker-roin tehdään pienemmäksi kuin päällysteen 22 valontaitekerroin muuttamalla liekissä 26 tuotetun noen koostumusta. Tämä voidaan suorittaa muuttamalla liekkiin tuotavan seostusaineen pitoisuutta tai tyyppiä tai jättämällä seostusaine pois. Tuurnaa 20 pyöritetään ja siirretään jälleen päällysteen 28 tasaisen kerrostumisen aikaansaamiseksi. Ensimmäisen päällysteen 22 ja toisen päällysteen 28 käsittävä yhdistelmärakenne muodostaa huokoisen aihion 30.

Optisia aaltoputkia valmistettaessa aaltoputken ytimen ja vaipan valmistusaineiden tulisi olla sellaista lasia, jonka valonvai-mennusominaisuudet ovat mahdollisimman pienet ja vaikka mitä tahansa optiseen käyttöön soveltuvaa lasia voidaankin käyttää, valukvartsi on tähän erityisen sopivaa. Rakenteellisista ja muista käytännön syistä on toivottavaa, että ydin- ja vaippa-laseilla on samanlaiset fysikaaliset ominaisuudet. Koska ydin-lasilla täytyy kunnollisen toiminnan aikaansaamiseksi olla suurempi valontaitekerroin kuin vaippaosan lasilla, ydinlasi 10 73405 voi edullisesti olla samantyyppistä lasia kuin se, jota käytetään vaippaosaan, seostettuna kuitenkin pienellä määrällä jotakin muuta ainetta sen valontaitekertoimen suurentamiseksi hieman. Jos esimerkiksi vaippaosan lasina käytetään puhdasta valukvartsia, voi ydinosan lasi olla valukvartsia, joka on seostettu jollakin aineella sen valontaitekertoimen suurentamiseksi.

Monia sopivia aineita on käytetty seostusaineina joko yksinään ja toistensa kanssa valukvartsin valontaitekertoimen suurentamiseksi. Näitä aineita ovat - tosin muitakin voidaan käyttää -titaanioksidi, tantanlioksidi, aluminiumoksidi, lantaanioksidi, fosforioksidi ja germaniumoksidi. Germaniumoksidilla seostettuna valukvartsiydintä käytetään edullisesti kuidun ydinaineena, koska näin saadun kuidun häviöominaisuudet ovat pienet ulottuen noin 1600 nm:n aallonpituuksille. Vaippaosa voi olla puhdasta valukvartsia tai kvartsia, joka on seostettu jollakin oksidilla, jonka määrä on sellainen, että vaipan valontaitekerroin on pienempi kuin ytimen. Vaippa-aine voidaan seostaa esimerkiksi boorioksidilla, joka antaa puhtaan valukvartsin valontaite-kerroint.a hieman pienemmän valontaitekertoimen ja sillä saadaan myös vaippakerros, jonka lämpölaajenemiskerroin on jonkin verran suurempi kuin puhtaan valukvartsin, jolloin ydin- ja vaippa-aineiden laajenemiskertoimet sopivat paremmin toisiinsa.

Kun nokihiukkasainetta on kerrostettu riittävästi aihion 30 muodostamiseksi, tuurna 20 voidaan poistaa aihiosta vetämällä se varren 10 läpi, jolloin aihioon jää pituussuuntainen aukko 32, kuten kuviossa 3 on esitetty. Aihiossa kiinni oleva varsi 10 toimii kannattimena aihion myöhemmissä käsittelyissä ja prosesseissa.

Varren 10 hiottua lasia oleva liitososa on lukittu sitä täydentävään hiottua lasia olevaan naarasliitososaan, jolloin kuivaus-kaasu pääsee virtaamaan varren 10 läpi aihion aukkoon ja ulos aihion huokosten kautta. Kuivaus- ja lujitusvaiheet voidaan suorittaa US-patentin 4 125 388 esittämällä tavalla, johon patenttiin tässä nimenomaisesti viitataan. Kuten mainitussa patentissa on esitetty, kuivaus voidaan suorittaa joko ennen 11 73405 lujittamisvaihetta tai sen aikana.

Kuivausta voidaan helpottaa työntämällä kapillaariputken lyhyt osa 34 varren 10 vastakkaiseen huokoisen aihion aukon 32 päähän, kuten kuviossa 3 on esitetty. Kapillaariputki 34 mahdollistaa sen, että osa kuivauskaasusta aluksi puhaltaa vettä aihion keskiosasta ulos. Kun huokoinen aihio pannaan lujitusuuniin, pää, jossa kapillaariputki on, sulkeutuu, jolloin kaikki kuivauskaasu joutuu sen jälkeen virtaamaan aihion huokosten kautta.

Lujitetun aihion aukon muodostavalla pinnalla saattaa olla kiteytynyt kerros. Taipumus kiteytymiseen riippuu kovasti aineen koostumuksesta. Esimerkiksi puhdasta kvartsia olevaa kerrosta 16 levitettäessä syntyy kiteytynyt kerros, jos tämä kerros levitetään tavanomaisissa olosuhteissa. Keksinnön erään suoritusmuodon, jota edempänä selitetään yksityiskohtaisesti, mukaan saadaan ohut tasaisesti levinnyt puhdasta kvartsia oleva kerros, joka ei kiteydy.

Tarkasteltakoon tässä ensiksi sitä keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuotoa, jossa eräät tietyt nokiyhdisteet kuten esimerkiksi kvartsi, joka levitetään tavanomaisin noenkerrostus-menetelmin, antavat tulokseksi kiteytyneen kerroksen lujitetun lasiaihion aukon muodostavalle pinnalle. Aukon muodostavan pinnan taipumus kiteytymiseen ilmenee ensiksi valkoisen spiraalin 90 muodostumisena tuurnan pinnalle, kun nokea kerrostetaan sille, kuten kuviossa 8 on esitetty tiheällä pistekuviolla. Spiraalikuvio osoittaa, että kerrostetun noen tiheys vaihtelee. Spiraalikuvio 90 muodostuu pitkin spiraalinmuotoista rataa, jota pitkin keskitetyn nokivirran 26 keskikohta ohjataan tuurnan 20 pyöriessä ja siirtyessä akselin suunnassa polttimeen 24 nähden. Kuten harvemmalla pistekuviolla on kuviossa esitetty havaittavissa olevan spiraalin välissä olevilla alueilla 92 osa nokihiukkasista kerrostuu paljon harvempaan. Uskotaan, että tämän nokikerroksen, joka muodostaa aihion aukon pinnan, kun tuurna poistetaan, vaihteleva tiheys synnyttää kiteytymis- 1 2 73405 ytimiä, joista kiteytyminen saa alkunsa nokiaihiota lujitettaessa.

Kuviossa 4 on esitetty lujitettu aihio. Lujittamisen jälkeen aihion koko aukon muodostava pinta 42 näyttää valkoiselta ja huurteiselta, kun sen sijaan aihion muut osat ovat läpinäkyviä. Jos aihiossa on tällainen kiteytynyt kerros, siitä vedetyssä kuidussa on kaasukuplia, jollei tätä kerrosta poisteta aukon muodostavalta pinnalta ennen aukon sulkemista. Onkin suositeltavaa syövyttää kiteytynyt kerros aukon pinnalta ja sen jälkeen huuhtoa ja kuivata aihio, ennen kuin aukko suljetaan.

Jos aukon päässä on lujittamisen aikana ollut sulkijana kapil-laariputki, suljettu pää 44 tulisi avata ennen syövyttämistä.

Kun suljettu pää 44 on avattu, aukko 42 ulottuu läpi koko aihion ja varren. Syövytysaineen jälkeen huuhtelunesteen ja kuivauskaasun annetaan virrata aukon läpi, aihion päässä 44 oleva aukon osa suljetaan uudelleen, aukosta poistetaan ilma ja toinen pää 48 kuumennetaan ja suljetaan. Aikaisemmin tunnetuissa menetelmissä, joissa aukko jää avoimeksi ilmakehään, alttiina olevaan aukon pintaan voi tarttua OH-ioneja tai muita absorptioepäpuhtauksia, joita voi sekoittua aukon muodostavaan pintaan, kun se alistetaan korkeaan lämpötilaan vetämisen aikana. Koska aukosta 42 poistetaan ilma ja se suljetaan, siihen ei synny tällä tavalla epäpuhtauksia.

Jos ydinosassa käytettävä lasiyhdiste ei ole sellaista, joka kiteytyy lujittamisen aikana, aukon muodostavaa pintaa 42 ei tarvitse syövyttää. Oletetaan, että aukon 42 pinta ei kiteydy lujitettaessa, jos kerros 16 koostuu 15 paino-%:sta P2°5' ® paino-%:sta Ge02 ja 79 paino-%:sta Si02. Päällysteen 22 koostumus saattaisi olla 10 paino-% Ge02, 90 paino-% Si02 ja päällysteet 28 ja 70 saattaisivat koostua puhtaasta Sioista. Tällaisia koostumuksia käytettäessä aukko 42 jäisi avoimeksi. Tällöin jos aihion aukon 42 pää 44 sulkeutuu lujittamisen aikana, kuten kuviossa 4 on esitetty, se voi jäädä suljetuksi.

Jos mitään tulppaa 34 ei käytetä, koko aukko jää avoimeksi.

73405 13 Tässä tapauksessa pää 44 täytyy sulkea lujittamisen jälkeen esimerkiksi kuumentamalla ja litistämällä se kiinni. Sitten aukko tyhjennetään varren 10 kautta ja sen toinen pää 48 kuumennetaan ja suljetaan.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan aihion aukon pinnan kiteytyminen estetään, vaikka kerrostamiseen käytetäänkin noki-koostumusta, joka kiteytyisi, jos se kerrostettaisiin tavanomaisissa olosuhteissa. Ensimmäiset lasinokikerrokset kerrostetaan tuurnalle sellaisella kerrostusnopeudella, joka on riittävän alhainen, jottei mitään nokispiraalikuviota ole havaittavissa. Tässä yhteydessä kerroksella tarkoitetaan lasinokiaihion sitä osaa, joka muodostuu noesta, joka kerrostuu, kun poltin kulkee yhden kerran tuurnaa pitkin. Tämän suoritusmuodon mukainen menetelmä on kuvattu kuviossa 9, jossa polttimen 24 kulkiessa ensimmäisen kerran tuurnaa 20 pitkin syntyy nokikerros 94, joka on niin ohut, että siinä tuskin voidaan havaita mitään lasinokea. Kun monta kerrosta on levitetty, hienosta nokiker-rostumasta tulee jatkuva. Vaikka edempänä kuvatussa esimerkissä käytettiin hienon nokikerroksen levittämiseen 50 polttimen kul-kukertaa, todellinen kulkukertojen lukumäärä voi erota laajastikin tästä määrästä ilman, että poikettaisiin silti keksinnön puitteista. Ensiksi kerrostetusta ohuesta nokikerrostumasta voidaan esimerkiksi tehdä paljon paksumpi kuin minimipaksuus, joka vaaditaan kiteytymisen estämiseksi, mutta tämä lisäisi aikayksikössä levitettyä lasimäärää ja nostaisi siten valmistuskustannuksia. Jollei ohuen nokikerroksen levitystä jatketa riittävän kauan, jotta siitä tulee jatkuva, tavan mukaan lisättyjen nokipäällysteiden kerrostaminen ei-jatkuvalle kerrokselle saattaisi edelleen johtaa kiteytymiseen.

Ohut spiraalikuvioton päällyste 94 saatiin kerrostetuksi syöttämällä polttimeen huomattavasti hitaammin reagoivia höyryjä.

Kun aukosta 76 ei tule suurella nopeudella tulevaa reagoivien höyryjen virtaa, pyrkii syntymään ei-keskitetty nokivirta 96, joka ei pysty kerrostamaan nokipäällystettä, jonka tiheys vaih-telisi riittävän paljon, jotta spiraalikuvio ilmestyisi näkyviin.

14 73405

Erilaisia muitakin menetelmiä voidaan käyttää ohuen tasaisen tiheän nokikerrostuman levittämiseksi. Keskitetty noki-virta 98 voidaan suunnata tuurnan 20 yläpuolelle tai mieluiten alapuolelle kuten kuviossa 10 on esitetty. Suurin osa noki-virrasta 98 virtaa tuurnan ohi ja sen kerää imukupu 100. Ainoastaan keskitetyn virran reunalla oleva noki törmää tuurnaan. Virran kohottava vaikutus saa lisää nokihiukkasia nousemaan ylöspäin keskitetystä virrasta. Kun ohut nokikerrostuma on kasvanut riittävän paksuksi, keskitetty nokivirta voidaan suunnata tuurnaa kohti aihion muiden osien kerrostamiseksi tehokkaasti.

Eräässä toisessa menetelmässä ohuen nokikerrostuman aikaansaamiseksi käytetään poltinta, joka on esitetty kuviossa 11, jossa osia, jotka ovat samoja kuin kuviossa 7, on merkitty samoilla viitenumeroilla pilkuilla varustettuina. Aukkojen 80', 82' ja 84' akselit muodostavat kulman aukon 76' akselin kanssa. Koska aukoista 80', 82' ja 84' tulevat virrat poikkeavat aukosta 76' tulevasta virrasta, kuvion 11 mukaisesta polt-timesta tulee hajanokivirta. Kun ei-keskitettyä nokivirtaa on käytetty riittävän kauan, jotta muodostuu jatkuva kerros, käytetään tavanomaista poltinta, esimerkiksi kuvion 7 mukaista, aihion muun osan päällystämiseksi tehokkaasti.

Edellä on selitetty eri menetelmiä lujitetun aihion valmistamiseksi. Tiettyjä nokiyhdisteitä käytettäessä lujitetun aihion aukon muodostava pinta ei kiteydy. Eräillä nokikoostumuksilla taas on taipumus kiteytyä, kun ne kerrostetaan tavanmukaisissa olosuhteissa, mutta kiteytyminen voidaan välttää kerrostamalla ensimmäiset nokikerrokset sellaisella nopeudella, joka on riittävän alhainen, jottei mitään kerrostetun noen muodostamaa spiraalimaista kuviota esiinny. Jos aukon muodostavalla pinnalla esiintyy kiteytymistä, se voidaan poistaa syövyttämällä. Riippumatta siitä, mitä näistä menetelmistä käytetään, tuloksena saadaan lujitettu aihio, jossa on kiteytymätön aukon muodostava pinta, jossa ei esiinny myöskään muunlaisia vaurioita.

Il 73405

Lujitetun aihion aukko sulkeutuu päästä 44 kuten kuviossa 4 on esitetty, jos kapillaaritulppaa on käytetty. Jos tulppaa ei ole käytetty, koko aukko jää avoimeksi. Tässä tapauksessa pää 44 suljetaan lujittamisen jälkeen esimerkiksi kuumentamalla ja litistämällä. Aukko tyhjennetään sitten varren 10 kautta ja sen toinen pää 48 kuumennetaan ja suljetaan. Saatu esine voidaan varastoida odottamaan edelleenkäsittelyä ilman vaaraa aukon muodostavan seinämän vaurioitumisesta.

Jos saatu lujitettu aihio vedetään välittömästi optiseksi aaltoputkikuiduksi, aukossa vallitseva matala paine edistää sen sulkeutumista. Vaihtoehtoisesti saatu aihio voidaan varustaa lisävaippa-aineella ennen sen vetämistä optiseksi aaltoputkikuiduksi. Erilaisia tunnettuja menetelmiä on käytettävissä lisävaippa-aineen aikaansaamiseksi. Se voidaan esimerkiksi saada aikaan liekkihapetusmenetelmällä kuten US-patentis-sa 3 775 075 on esitetty, tai lujitettu aihio voidaan työntää vaippa-ainetta olevaan putkeen ja tämä yhdistelmä vedetään sitten optiseksi aaltoputkikuiduksi. Jos on tarkoitus tehdä lisävaippa, on suotavaa, että lujitettu aihio vedetään ensin välikuiduksi, jonka halkaisija on suuri ja joka sitten varustetaan lisävaipalla.

Välikuitu voidaan valmistaa tavanomaisessa vetouunissa, jossa lujitetun aihion, josta välikuitu vedetään, pää kuumennetaan lämpötilaan, joka on hieman alempi kuin lämpötila, johon aihio saatettaisiin, jos se vedettäisiin optiseksi kuiduksi. Noin 1900°C:n lämpötila on sopiva paljon kvartsia sisältävälle aihiolle. Sopiva menetelmä välikuidun valmistamiseksi on esitetty kuviossa 5. Aihio 40 sovitetaan tavanomaiseen vetämis-uuniin, jossa sen päätä kuumennetaan vastuskuumentimella 52. Aihion 40 pohjaan voidaan kiinnittää lasisauva 54. Lanka 60 sidotaan sauvaan 54. Lanka 60 on kelattu moottorikäyttöiseen vetimeen 62, joka aikaansaa välikuidun 56 vetämisen sopivalla nopeudella, joksi on todettu 15-23 cm/min. Välikuitua vedettäessä aukko sulkeutuu heti, koska siinä oleva paine on pieni ympäröivään paineeseen verrattuna. Aukko saattaa sulkeutua hieman litteäksi, mikä puolestaan saattaa vaikuttaa saadun 16 73405 kuidun ydinosan pyöreyteen sitä vähentävästi. Saadun kuidun ydinosan pyöreys ei kärsi kuitenkaan niin paljon, että sitä ei voitaisi hyväksyä, jos välikuidun 56 ydin/vaippasuhde on riittävän suuri ja jos välikuitua käytetään keskialueena, jonka ympärille lisävaippaosa kerrostetaan yksimuoto- tai monimuoto-kuitua valmistettaessa. Välikuidun, jota käytetään tuurnana, jolle vaippanoki on tarkoitus kerrostaa, halkaisija on edullisesti 4-10 mm. Huomattakoon, että ytimen pyöreys olisi tyydyttävä silloinkin, jos aihio 40 vedettäisiin välittömästi optiseksi kuiduksi, edellyttäen että saadun kuidun ytimen ja vaipan halkaisijan suhde olisi riittävän suuri.

Kun keksinnön mukaan lopullisen vetoaihion muodostamiseen käytetään kaksivaiheista menetelmää, johon sisältyy välikuidun valmistaminen, saadaan lujitetun aihion sisempään ydinalueeseen pienempi vetojännitys. Ytimen halkaisijan suhde vaipan halkaisijaan aihiossa 40 on suurempi kuin mikä olisi tarpeen halutun ytimen halkaisijan aikaansaamiseksi valmiiseen kuituun. Kun valmistetaan välikuitu 56, aukko 42 sulkeutuu, jolloin se hautaa pinnan, josta särkyminen olisi voinut saada alkunsa.

Kuviossa 6 on esitetty suoritusmuoto, jossa välikuitu 56 on varustettu lisävaippanokipäällysteellä. Välikuitua 56, joka käsittää ydinalueen 66 ja vaippa-alueen 68, käytetään aloituskappaleena, jolle päällyste 70 kerrostetaan polttimella 72. Päällyste 70 muodostetaan tavallisesti samasta aineesta kuin välikuidun 56 vaippaosa 68.

Saatu yhdistelmäaihio 74 edullisesti lujitetaan kiinteän lasi-vetoaihion muodostamiseksi, joka sitten vedetään optiseksi kuiduksi. Lujittamisprosessin aikana yhdistelmäaihio 74 työnnetään vähitellen uuniin, jonka läpi virtaa lujittamisilma-kehä. Tämä ilmakehä sisältää edullisesti heliumia ja riittävän määrän klooria, jotta noki kuivuu ennen lujittumista.

Noin 5 paino-% klooria tavallisesti riittää. Jos klooria ei käytetä lujittamisprosessin aikana, saadaan suhteellisen suuria vaimennusarvoja 950 nm:n ja 1400 nm:n alueilla.

Il 73405 17

Esimerkki 1

Seuraavassa erityisesimerkissä kuvataan, miten keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää optisen aaltoputkikuidun valmistamiseen. Tämä esimerkki liittyy erityisesti keksinnön siihen suoritusmuotoon, jossa lujitetun aihion aukon muodostavalla pinnalla oleva kiteytynyt kerros poistetaan syövyttämällä.

Käytettiin kiinteätä vartta, jonka tyyppinen on kuvattu US-patentissa 4 289 522. Suippeneva aluminiumoksidia oleva tuurna työnnettiin varteen, jonka keskikohdan, jolle nokihiukkaset myöhemmin kerrostettiin, suippenevuus oli noin 5,5 mm:stä 6,5 mm:iin. Poltin sijoitettiin 13,7 cm:n päähän tuurnasta. Nestemäistä SiCl4 ja nestemäistä GeCl4 pidettiin 37°C:ssa ensimmäisessä ja vastaavasti toisessa säiliössä. Poltin kulki 49 cm:n pituisen radan tuurnaa pitkin 25 sekunnissa. Ensiksi käytettiin asetyleenipoltinta hiilihiukkasten kerrostamiseksi tuurnalle polttimen kolmen ensimmäisen kulkukerran ajan. Sitten tuurnalle kerrostettiin noin 1 mm:n paksuinen kvartsinokikerros polttimen kulkiessa viisi kertaa tuurnaa pitkin, jona aikana happea virtasi ensimmäisen säiliön läpi 1,4 slpm. Seuraavan 58 minuutin aikana happea pulputettiin toisen säiliön läpi 0,3 slpm, kun sen sijaan hapen virtausnopeus ensimmäiseen säiliöön pidettiin muuttumattomana. Näin kerrostettiin 10 painoprosentilla Ge02 seostettua Si02 oleva askeltaitekertoiminen ydinalue suunnilleen 12 mm:n paksuudelta. Sitten hapen virtaus toiseen säiliöön keskeytettiin, kun sen sijaan hapen virtaus ensimmäiseen säiliöön pysytettiin entisellään eli 1,4 slpm 270 minuutin ajan, jona aikana kerrostettiin Si02~noki nokiaihion vaippa-alueen muodostamiseksi, jonka ulkohalkaisija oli 60 mm.

Nokiaihio irrotettiin koneesta ja tuurna poistettiin aihiosta, kiinteän varren jäädessä sen toiseen päähän. Lyhyt pätkä kapi llaariputkea työnnettiin aihion aukon varteen nähden vastakkaiseen päähän. Sitten aihio samanaikaisesti kuivattiin ja lujitettiin US-patentin 4 125 388 mukaisesti. Kuivauskaasua, joka muodostui 5 tilavuusprosentista klooria, lopun ollessa 18 73405 heliumia, pantiin kulkemaan varren läpi ja aihion aukkoon.

Osa tätä kuivauskaasua virtasi ensiksi kapillaaritulpan läpi vieden mukanaan vesihöyryä kuivausreaktiossa syntyneiden reaktiotuotteiden myötä. Kun aihio laskettiin lujitusuuniin, jonka läpi virtasi helium-huuhtelukaasua, kapillaariputkessa oleva aukko sulkeutui ja aihio joutui vähitellen tapahtuvaan lujittumisprosessiin.

Kun lujitettu aihio oli jäähdytetty, kapillaariputken sisältävä pää irrotettiin, jolloin aukko ulottui koko aihion läpi. Sitten aihiota syövytettiin hapolla 4 tunnin ajan -50 % HF-kylvys-sä, jonka lämpötila pidettiin 23°C:ssa. Tuona aikana se upotettiin toistuvasti kylpyyn ja otettiin sitten pois kylvystä. Tämän syövytysvaiheen aikana aihion aukon muodostavalta pinnalta lähti hyvin ohut kerros kiteytynyttä SiC^· Sen jälkeen aihio huuhdeltiin suodatetussa, deionoidussa vedessä ja sen annettiin kuivua huoneen lämpötilassa. Koska aukon muodostavalle pinnalle jäi hieman vettä, syötettiin varteen kuivauskaasua, joka koostui *5 tilavuusprosentista klooria ja -95 tilavuus- 2 prosentista heliumia, noin 0,1 kg/cm nopeudella ja sen annettiin virrata aukon läpi.

Lujitettu aihio pantiin sitten heti sorviin ja liekki suunnattiin siihen varren vastakkaisella puolella olevaan päähän. Pehmennyt lasi litistettiin sitten aukon sulkemiseksi alueella 44. Sen jälkeen aukko tyhjennettiin varren kautta. Kun pienestä polttimesta tuleva liekki suunnattiin varsiosan keskialueeseen, aukko vetäytyi nopeasti kiinni muodostaen kokoonpuris-tetun alueen 48.

Sitten aihio pantiin vetämisuuniin ja siihen kiinnitettiin lanka. Aihion alapäätä kuumennettiin noin l“900°C:een langan vetäessä aihiota alaspäin noin Γ5 cm/minuutissa. Saadun väli-kuidun läpimitta oli noin 5 mm. Kun välikuitu oli vedetty suunnilleen 3 m:n pituiseksi, se katkaistiin aihiosta ja pätkittiin likimäärin 8.9 cm:n pituisiksi kappaleiksi. Lanka kiinnitettiin uudelleen aihion vielä vetämättömän osan alapäähän ja loput aihiosta vedettiin välikuiduksi.

73405 19

Kaikki välikuidun kappaleet joutuivat sitten seuraaviin käsittelyvaiheisiin. Välikuidun kappale pantiin sorviin, jossa se toimi tuurnana vaippanoen kerrostamista varten.

Happea virtasi ensimmäisen säiliön läpi 1,6 slpm ja poltin siirtyi välikuitua pitkin noin 2 cm/s. Tätä jatkettiin kunnes saatiin SiO^-kerros, jonka ulkoläpimitta oli 60 mm.

Saatu lopullinen aihio laskettiin vähitellen lujitusuuniin, jonka maksimilämpötila oli 1450°C, jossa se lujitettiin heliumin virratessa ylöspäin uunin läpi. Saatu optisen aaltoputken aihio, jonka halkaisija oli noin 35 mm, pantiin vetouuniin, jossa sen pää joutui alttiiksi noin -2lOO°C:n lämmölle. Saadun optisen askeltaitekertoimisen yksimuotoaaltoputkikuidun sisä-läpimitta oli noin 8 ^um ja ulkoläpimitta 125 ^um. Tämän kuidun spektrivaimennuskäyrä on esitetty kuviossa 12. 950 nm:n ja 1400 nm:n kohdalla esiintyvät huiput osoittavat noin 3 ppm:n vesipitoisuutta.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki liittyy suoritusmuotoon, jossa ensiksi muodostetut kvartsinokikerrokset kerrostetaan siten, että mitään kiteytymistä ei esiinny lujitetun aihion aukon muodostavalla pinnalla.

Jollei muuta ole ilmoitettu, tämän esimerkin yksityiskohdat ovat samat kuin esimerkissä 1.

Kuvion 7_ tyyppinen poltin asetettiin 13,7 cm:n päähän tuurnasta. Koko aihion kerrostamisen aikana happea virtasi sisäku-vun aukoista 80 ja sisäkuvun aukoista 84 2,5 slpm ja vastaavasti 3,0 slpm. Kerrostuman 16 muodostumisen aikana metaania ja happea virtasi aukoista 82 6,5 slpm ja vastaavasti 5,2 slpm. Päällysteiden "22 ja 28 muodostumisen aikana metaania ja happea virtasi aukoista 82 5,8 slpm ja vastaavasti 4,1 slpm.

20 73405

Ensin käytettiin asetyleenipoltinta hiilihiukkasten kerrostamiseksi tuurnalle polttimen yhden kulkukerran ajan. Sitten tuurnalle kerrostettiin kvartsinokea 30 minuutin ajan, jona aikana happea virtasi ensimmäisen säiliön läpi 0,05 slpm, jolloin muodostui pienen laajenemiskertoimen omaava kvartsinoki-kerros, jonka paksuus oli noin 1 mm.

Seuraavan kahden tunnin ajan happea pulputettiin toisen säiliön läpi 0,3 slpm, kun sen sijaan hapen virtaus ensimmäiseen säiliöön nostettiin 1,4 slpm:ksi. Näin saatiin 10 painoprosentilla Ge02 seostettua Si02 oleva askeltaitekertoiminen ydinalue, jonka paksuus oli noin 12 mm. Sitten hapen virtaus toiseen säiliöön keskeytettiin, kun sen sijaan happea virtasi ensimmäiseen säiliöön edelleen 1,4 slpm nopeudella 270 minuutin ajan, jona aikana kerrostettiin Si02~nokea nokiaihion vaippa-alueen muodostamiseksi, jonka alueen ulkoläpimitta oli 70 mm.

Nokiaihio irrotettiin sorvista, tuurna poistettiin siitä ja aihio kuivattiin ja lujitettiin esimerkin 1 mukaisesti.

Sitten lujitettu aihio pantiin sorvin istukkaan ja aukko tyhjennettiin varren kautta. Kun pienestä polttimesta tuleva liekki suunnattiin varsiosan keskialueeseen, aukko vetäytyi nopeasti kiinni muodostaen kokoonpuristetun alueen 48.

Aihio vedettiin välikuiduksi, joka katkaistiin kappaleiksi, joista kukin päällystettiin kvartsinoella esimerkin 1 mukaisesti. Saatu lopullinen aihio lujitettiin ja vedettiin kuiduksi, jonka sisäläpimitta oli noin 8 ^um. Tämän kuidun spektrivai-mennuskäyrä on esitetty kuviossa 13. 950 nm:n ja 1400 nm:n kohdalla esiintyvät huiput osoittavat noin 3 ppm vesipitoisuutta. Vaimennus 1480 nm:n kohdalla osoittautui olevan pienempi kuin 0,1 dB/km.

Esimerkit 3-6

Seuraavat kokeet tehtiin reagoivien aineiden virtauksen liekki-hydrolyysipolttimeen vaikutuksen toteamiseksi. Kaikkien 73405 muiden olosuhteiden ollessa samat kuin esimerkissä 2 happi-kantajakaasun virtaus SiCl^-säiliöön säädettiin neljälle eri tasolle kerrosta 16 muodostettaessa, kun valmistettiin aihiot 3-6.

Happikantajakaasun virtausnopeus säädettiin aihion n:o 3 kohdalla 1,44 lpmrksi, joka on tavallisten virtausnopeusarvojen rajoissa tehokkaan nokikerrostamisen aikaansaamiseksi. Sen jälkeen levitettiin ydinosan ja vaippaosan päällysteet 22 ja 28 kuten edellä kuvattiin. Kun saatu aihio oli lujitettu, kiteytymistä, joka näkyi huurteenomaisena pintana, oli havaittavissa aukon koko pituudelta.

Aihiota n:o 4 valmistettaessa happikantajakaasun virtausnopeus SiCl^-säiliöön oli 0,2 lpm, kun kerrostumaa 16 muodostettiin. Päällysteiden 22 ja 28 kerrostamisen ja saadun nokiaihion lujittamisen jälkeen kiteytynyttä spiraalikuviota oli nähtävissä koko aihion pituudelta.

Aihiota n:o 5 valmistettaessa happikantajakaasun virtausnopeus säädettiin 0,1 lpm:ksi kerrosta 16 valmistettaessa. Sen jälkeen kerrostettiin päällysteet 22 ja 28 ja nokiaihio lujitettiin. Suurin osa lujitettua aihiota oli kelvollinen optisten aaltoputkikuitujen valmistukseen, koska aukon muodostavalla pinnalla ei esiintynyt minkäänlaista kiteytymisspiraalia. Varren vastakkaisessa päässä aukon muodostavaa pintaa oli kuitenkin kerros kiteytynyttä lasia. Tämä osa aihiota olisi pitänyt poistaa ennen seuraavaa käsittelyvaihetta.

Aihiota n:o 6 valmistettaessa kantajakaasun virtausnopeus SiCl4-säiliöön säädettiin 0,02 lpmrksi kerrosta 16 muodostettaessa. Päällysteiden 22 ja 28 kerrostamisen ja saadun aihion lujittamisen jälkeen aihion aukon muodostavalla pinnalla ei ollut havaittavissa kiteytymistä. Siten koko aihio soveltui optisten aaltoputkikuitujen valmistukseen.

22 73405

Edellä esitetyt suoritusmuodot ovat tarkoitetut ainoastaan valaisemaan keksinnön mukaista menetelmää ja niihin voidaan tehdä erilaisia muutoksia keksinnön puitteista poikkeamatta. Esimerkiksi tässä selitetyssä edullisessa suoritusmuodossa noen virtausnopeutta pienennettiin koko kvartsisitojakerrok-sen 16 muodostamisen ajaksi. Vaihtoehtoisesti nokivirran nopeus voitaisiin pienentää ainoastaan kvartsikerrostuman ensimmäisten kerrosten muodostamisen ajaksi edellyttäen, että tämän ensiksi muodostetun osan paksuus on riittävä estämään kiteytymistä, toisin sanoen edellyttäen, että ensimmäisistä ohuista nokikerroksista muodostuu jatkuva päällyste.

Ohuen nokikerrostuman vaikutus, toisin sanoen kiteytymisen eliminointi lujitetun aihion aukon muodostavalta pinnalta ei rajoitu pelkästään Si02-päällysteisiin. 15 painoprosentilla Ge02 seostettu kvartsikerros samoin kuin puhdas kvartsi ovat nekin osoittautuneet tehokkaiksi kiteytymisen estämisessä. Jos toista näistä nokikoostumuksista kerrostettaisiin tavanomaisia nopeuksia käyttäen, kiteytymistä ilmenisi lujitusvaiheessa.

Il

Claims (7)

23 73405

1. Menetelmä erittäin puhtaan lasiesineen valmistamiseksi, jossa menetelmässä: käytetään olennaisesti sylinterinmuotoista tuurnaa (20), pyöritetään tuurnaa (20), ohjataan lasihiukkasvirta (96, 98) kohti tuurnaa (20), siirretään virtaa (96, 98) edestakaisin pituussuunnassa tuurnaan (20) nähden, tuurnan (20) pyörimisen ja virran (96, 98) siirtymisen edestakaisin tuurnaan (20) nähden aikaansaadessa yhdessä virran (96, 98) törmäämisen tuurnaan (20) spiraalin muotoista rataa pitkin, jolloin hiukkasten kerrostuessa jatkuvasti tuurnalle (20) syntyy tasaisen paksu päällyste , tuurna (20) poistetaan putkimaisen huokoisen lasiaihion aikaansaamiseksi, jossa on aukko (42), ja huokoinen lasiaihio lujitetaan putkimaisen lasiesineen (40) aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää ensimmäisten lasi-hiukkaskerrosten kerrostamisen tuurnan (20) pinnalle sellaisella kerrostusnopeudella, joka on riittävän alhainen, jotta minkäänlaista kerrostuneiden lasihiukkasten muodostamaa spiraalimaista kuviota ei ole nähtävissä, jolloin putkimaisen lasiesineen (40) aukon muodostavassa pinnassa ei esiinny kiteytymistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että aukon (42) yksi pää (44) on suljettuna lujittamisen aikana, menetelmänkäsittäessä lisäksi aukon (42) tyhjentämisen ja aukon (42) toisen pään (48) sulkemisen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että se käsittää lisäksi lujitetun aihion (40) kuumentamisen ja vetämisen aukon (42) sulkemiseksi ja lujitetun aihion läpimitan pienentämiseksi, muodostamalla tällöin suuriläpimittaisen välikuidun (56), menetelmän käsittäessä lisäksi vaippa-aineen (70) lisäämisen välikuituun (56) ja saadun yhdistelmäesineen (74) vetämisen optisen aa1toputkikuidun muodostamiseksi. 73405 24

4. Menetelmä optisen kuidun aihion valmistamiseksi kerrostamalla peräkkäin lasihiukkaskerroksia sylinterin muotoiselle tuurnalle (20) , jota pyöritetään ja siirretään edestakaisin mainittujen lasihiukkasten virtaan (96, 98) nähden yhden tai useamman päällysteen (22, 28) muodostamiseksi tuurnalle, poistamalla tuurna (20) putkimaisen huokoisen aihion muodostamiseksi, jossa on aukko (42), kuumentamalla huokoinen aihio lujitetun lasiaihion (40) aikaansaamiseksi, ensimmäisten levitettyjen kerrosten koostumuksen ollessa sellainen, että aihion aukon muodostava pinta kiteytyy lujittamisen aikana, mikäli ensimmäiset levitetyt kerrokset kerrostetaan tavanomaisella tavalla ohjaamalla keskitetty lasihiukkasvir-ta (26) aihioon, tunnettu siitä, että se käsittää ensimmäisten lasihiukkaskerrosten levittämisen ohjaamalla hiukkasten hajavirta (96) tuurnaan (20) jolloin saatu hiuk-kaskerrostuma on niin ohut, että mitään spiraalimaista kuviota ei ole näkyvissä ensimmäisen kerroksen kerrostamisen jälkeen , ja kerrosten levittämistä hajavirran (96) avulla jatketaan ainakin kunnes tuurnalle (20) on muodostunut jatkuva kerrostuma.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan sellainen putkimainen huokoinen aihio, jonka aukon (42) muodostavan seinämän pinta käsittää ohuen lasikerrostuman, jonka lämpö-laajenemiskerroin on pienempi kuin lasikappaleen viereisen alueen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kerrostuma muodostetaan kvartsista.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kerrostuman vieressä sijaitseva lasikappaleen alue tehdään germaniumilla seostetusta kvartsista. 25 73405