FI78671B - Foerfarande foer framstaellning av en foerform foer dragande av ljusledningsfibrer. - Google Patents

Description

78671

Menetelmä esimuodon valmistamiseksi valonjohtokuitujen vetämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä valonjohtokuidun val-5 mistamiseksi, jossa valmistetaan ensiksi putkimainen lasi-kappale seostamalla sisempää sydänvaippaa, jolla lasikap-paleella on erilaisen valontaittokertoimen omaavia alueita, ja tämä lasikappale vedetään lasikuiduksi, jolloin putkimaisen lasikappaleen vetämisen yhteydessä putkimaisen lasi-10 kappaleen sisällä vallitsee alipaine.

Optisesti johtavia lasikuituja vedetään esimuodoista. CVD-menetelmän mukaan kerrostetaan päällyslasista muodostuva putki sisäpuolelta sydänlasilla. Sydänlasi muodostuu erityisesti fermaniumdioksidillä (GeC^) seostetusta pii-15 dioksidista (SiC^) ja sillä on korkeampi valontaittokerroin kuin päällyslasilla. CVD-menetelmän mukaan voidaan myös ensiksi sauvamainen peruskappale kerrostaa seostetulla sydänlasilla ja sen jälkeen päällyslasilla. Peruskappale poistetaan lopuksi. Molemmissa tapauksissa saadaan, mahdollisesti 20 tuotujen kerrosten lasituksen jälkeen, putkimainen kappale. Tällöin putkimaista kappaletta kuumennetaan päästä alkaen jatkuvasti koko pituudeltaan pehmenemispisteeseen saakka, niin että se menee kasaan umpikappaleeksi. Kokoonpainuminen voi tapahtua myös erillisenä menetelmävaiheena tai yhdessä 25 kuitujen vetämisen kanssa.

Erityisesti Geelillä seostetun sydänlasin yhteydessä todettiin tällä keskeisellä alueella valontaittokertoimen haitallinen sortuma (dip). Tämä syntyy siitä, että kokoon-painumista varten tai kuiduksi vetämistä varten tarvitta-30 vassa korkeassa kuumennuksessa etupäässä GeC>2 haihtuu sisemmältä putkenpinnalta. Tämän seurauksena syntyy kokoon-painuneen sydämen keskialue, jossa on vähän Ge02:ta. Tällainen esimuotoon syntynyt dip ilmenee silloin geometrisesta ekvivalentissa muodossa myös vedetyssä optisessa kuidus-35 sa.

2 78671 Tämä ei-toivottu dip aiheuttaa kulloinkin suuruuden mukaan monilajigradientti- ja monilajikuidussa epäedullisia fysikaalisia vaikutuksia: - liittymistehokkuuden pieneneminen, 5 - mikrokaarevuusherkkyyden suureneminen, - Cut-off-aallonpituuden vaikutus, - siirtokaistaleveyden pieneneminen, - DMD-mittausmenetelmän virhetulkinta, -Y-tekijän negatiivinen vaikutus suurilla LWL-matkoilla, 10 - kaistaleveyden mittaamisen herkkyys suhteessa kytkemiseen ja mikrotaipumiin.

Huolimatta lukuisista yrityksistä ei tähän saakka ole onnistunut välttää dippiä täydellisesti, sitä on voitu ainoastaan pienentää. Pienien dip-arvojen saavuttamiseksi täy-15 tyi ensiksi pienentää kerrostetun putken suurta sisähalkai-sijaa esikokoonpainumisella. Pienentämisen jälkeen poistettiin GeC^-köyhä sisempi pintakerros syövyttämällä. Tämä esi-menetelmä suoritettiin mahdollisimman pieneksi jäävään sisä-halkaisijaan, niin että päättyvän lopullisen kokoonpainumi-20 sen yhteydessä saattoi ilmetä ainoastaan suhteellisen vähäinen Ge02~köyhä pintaosa ja myös ainoastaan kapea dip-vyöhy-ke. Toinen tunnettu menetelmä dipin pienentämiseksi muodostuu siitä, että kokoonpainumisen yhteydessä lisätään germa-niumpitoisia aineita, jotta vaikutettaisiin GeC^n vähene-25 mistä vastaan.

Tunnetut menetelmät dipin pienentämiseksi ovat kalliita eivätkä täysin tyydyttäviä, koska jäännös-dip ei ollut vältettävissä. Keksintö perustuu sen vuoksi tehtävään muodostaa edellä mainittua lajia oleva menetelmä niin, että 30 dip vältetään mahdollisimman täydellisesti.

Tämä tehtävä ratkaistaan edellä mainittua lajia olevan menetelmän yhteydessä keksinnön mukaan siten, että alipaine valitaan sillä tavoin, että valmiissa lasikuidussa, mikäli mahdollista, ei esiinny lainkaan seosmateriaalin 35 köyhtymistä (dip).

Keksintö perustuu siihen olennaiseen tietoon, että 3 78671 vastaavan alipaineen johdosta dip voidaan välttää. Keksinnön mukaisessa menetelmässä otetaan edullisesti huomioon se, että keksinnön mukaan valmistetulla lasikuidulla on mahdollisimman ympyrämäinen poikkileikkaus. Tämä saavutetaan 5 keksinnön edelleenkehityksen mukaan edullisesti siten, että putkimainen lasikappale esikokoonpainumisen avulla mekaanisesti tehdään niin stabiiliksi, että lisäksi tulevan kuiduksi vetämisen yhteydessä alipaineella ei synny lasikuituja, joilla on ellipsimäinen poikkileikkaus. Tätä tarkoitusta 10 varten täytyy putkimaisella lasikappaleella olla ennen kuiduksi vetämistä vastaava geometria, siten että sillä on esimerkiksi vastaavasti pieni sisähalkaisija tai vastaavasti pieni sisä- ja ulkohalkaisijän suhde.

Keksinnön mukainen menetelmä johtaa siihen yllättävään 15 tulokseen, että dippien tai dipin syntyminen on vältettävissä täydellisesti tai likimain täydellisesti ja siten tulos on olennaisesti parempi kuin tunnetuissa menetelmissä. Alipaineelle voidaan ottaa mielivaltaisen alhaisia arvoja, jolloin kuitenkin käytännössä painetta pienennetään ainoastaan 20 niin pitkälle, että dippiä ei varmuudella muodostu.

Tarvittava vähimmäisalipaine riippuu esimuotoa varten käytettyjen materiaalien lajista, erityisesti seostusaineis-ta. Eri tapauksille sopivat optimaaliset painearvot voidaan todeta yksinkertaisilla kokeilla, siten että esimerkiksi 25 yksi koe-esimuoto pituudelta, jolla on vaihteleva paine, vedetään kuiduksi. Mittaamalla kuitujen eri tasoissa on todettavissa, millä alipaineella dip katoaa tai tulee merkityksettömän pieneksi.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan esikokoonpai-30 netaan putkimainen lasikappale ennen vetämistä ilman alipainetta. Sitä tapausta varten, että lasiputkessa ennen vetämistä on köyhtynyt seostuskerros, poistetaan edullisesti tämä köyhtynyt seostuskerros. Edullisesti kuiduksi vetämisen yhteydessä alipaineen alaisena tämä alipaine muodos-35 tetaan putkimaisen lasikappaleen ulkosivulle vaikuttavan paineen suhteen.

4 78671

Keksintö ei ole aivan yleisesti käytettävissä, niin että se ei esimerkiksi käsittele sitä, muodostuuko alue, jossa on erilainen valontaittokerroin, sisä- tai ulkoker-rostuksella.

5 Lasiputken sisäkerrostus tai ulkokerrostus muodostuu esimerkiksi keksinnön mukaisessa menetelmässä seostetusta piistä. Seostusaineena käytetään esimerkiksi fermanium-dioksidia ja/tai fosforipentaoksidia.

Keksintöä selostetaan seuraavassa sovellutusesimer-10 keillä.

Kuviossa 1 oleva putkimainen lasikappale muodostuu ulommasta vaippakerroksesta 1 olennaisesti puhtaasta Si02-lasista ja sisemmästä sydänkerroksesta 2 olennaisesti Ge02:lla seostetusta Si02-lasista. Ge02-pitoisuus lisääntyy 15 keskustaan päin, niin että vedettävän lasikuidun sydämessä syntyy valontaittokertoimen haluttu gradienttiprofiili eksponentiaalisesti.

Polttimella tai uunilla 3 kuumennetaan kuvion 2 mukaan putkimainen lasikappale määrätyllä alueella 4 pehmene-20 mispisteeseen asti. Pehmennetty alue vedetään lasikuiduksi. Tällöin tuotetaan ei vielä lasikuiduksi vedetyssä ja sen vuoksi vielä putkimaisessa osassa 5 alipaine, joka on mitoitettu niin, että estetään dip lasikuidussa. Alipaine alueella 5 tuotetaan esimerkiksi siten, että aukkoon 6 lii-25 tetään tyhjöpumppu.

Jotta putkimainen kappale ei sisäisen alipaineen seurauksena muotoudu ellipsimäisesti kuiduksi, sen seinämäpak-suus suhteessa sisähalkaisijaan ei saa olla liian pieni.

Sen vuoksi ennen lopullista vetämistä kuiduksi kuvion 2 mu-30 kaisesti esikokoonpainettiin pystysuoran CVD-menetelmän (VCVD) mukaisesti sisältä kerrostettu putki, jolla oli suurempi ulkohalkaisija ja vähäisempi seinämäpaksuus, ensiksi ilmakehän sisäpaineessa. Tämän johdosta syntynyt Ge02~köyhä sisäkerros poistettiin syövyttämällä. Koska jäljessä seu-35 raavassa lopullisessa vetämisessä kuiduksi kuvion 2 mukaan ylläpidettiin esimerkiksi 400 millibaarin sisäistä alipai- 5 78671 netta, ei GeC^-köyhää sisäaluetta voinut enää muodostua kuituihin.

Samalla kun tunnettujen menetelmien mukaan valmistetuissa lasikuiduissa on kuvion 3 mukaan keskustassa dip 7, 5 ei keksinnön mukaan valmistetuissa lasikuidussa kuvion 4 mukaan ole todettavissa dippiä. Ainoastaan yhden sisäkerroksen sijasta kiinnitetään lasikuitujen valmistuksen yhteydessä yleensä hyvin useita kerroksia, joilla on erilainen valontaittokerroin, jotka on kuvioihin 3 ja 4 merkitty 10 viitenumerolla 8. Kuviossa 3 näkyvä, ei-toivottu dip on germaniumdioksidista köyhtynyt alue.

Claims (9)

1. Menetelmä valonjohtokuidun valmistamiseksi, jossa valmistetaan ensiksi putkimainen lasikappale seostamalla 5 sisempää sydänvaippaa (2), jolla lasikappaleella on erilaisen valontaittokertoimen omaavia alueita, ja tämä lasikappale vedetään lasikuiduksi, jolloin putkimaisen lasikappaleen vetämisen yhteydessä putkimaisen lasikappaleen sisällä (5) vallitsee alipaine, tunnettu siitä, että alipaine 10 valitaan sillä tavoin, että valmiissa lasikuidussa, mikäli mahdollista, ei esiinny lainkaan seosmateriaalin köyhtymistä (dip).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkimainen lasikappale tehdään esi- 15 kokoonpainumisen avulla mekaanisesti niin stabiiliksi, että putkimaisen lasikappaleen vetämisen yhteydessä alipaineella ei synny lasikuituja, joilla on ellipsimäinen poikkileikkaus .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että putkimainen lasikappale ennen vetämistä esikokoonpainetaan ilman alipainetta.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sitä tapausta varten, että lasiputkessa ennen vetämistä on köyhtynyt seostuskerros, 25 tämä köyhtynyt seostuskerros poistetaan.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan alipaine ilmakehän paineen suhteen.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetel-30 mä, tunnettu siitä, että muodostetaan alipaine lasiputken sisälle putkimaisen lasikappaleen ulkosivulle vaikuttavan paineen suhteen.

6 78671

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan alue (1,2), 35 jossa on erilainen valontaittokerroin, sisä- ja ulkokerros-tuksella. 7 78671

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasiputken sisäkerros-tus tai ulkokerrostus muodostuu seostetusta piistä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n -5 n e t t u siitä, että seostusaineena käytetään germanium- dioksidia ja/tai fosforipentaoksidia. 78671