NL1021992C2

NL1021992C2 - Werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel.

Info

Publication number: NL1021992C2
Application number: NL1021992A
Authority: NL
Inventors: Jelle Philip Terpsma; Henrikus Lambertus Mari Jansen; Antonius Henricus Elisa Breuls
Original assignee: Draka Fibre Technology Bv
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-05-27

Description

I ,

Korte aanduiding: Werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel, welke werkwijze de volgende stappen 5 omvat: i) het verschaffen van een staafvormig vormdeel, ii) het rond het staafvormig vormdeel plaatsen van een mantel buis, en iii) het verwarmen van het staafvormige vormdeel en de 10 mantel buis.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit de Europese octrooiaanvrage 1 129 999. Volgens de daaruit bekende methode wordt een massieve glazen staaf of vormdeel aan het proces van "overcladden" onderworpen, waarbij een staafvormig vormdeel in een zogenaamde 15 mantel buis wordt gestoken, welke mantel buis op het staafvormig vormdeel wordt gecontraheerd onder toepassing van verwarmen en een drukgradiënt. Een dergelijke methode wordt in het bijzonder aangeduid als de rod-in-tube (RIT) methode. Volgens deze methode wordt aldus een eerste mantel buis geplaatst binnen een tweede mantel buis waarna het staafvormig 20 vormdeel binnen de mantel bui zen wordt gepositioneerd. Aansluitend wordt een drukgradiënt tussen de mantel bui zen tot stand gebracht en vindt een verwarming van het staafvormig vormdeel en de mantel bui zen plaats om contraheren tot stand te brengen. Tenslotte wordt uit de aldus verkregen voorvorm een optische vezel getrokken.

25 Bij de processen ter vervaardiging van voorvormen voor optische vezels wordt door middel van een chemische dampdepositietechniek, uitgevoerd in het inwendige van een holle substraatbuis, gasvormig Si Cl 4 omgezet in Si02. Indien men in de op het inwendige van de substraatbuis afgezette glaslagen een 30 brekingsindexverschil tot stand wil brengen, dan wordt aan het reactieve gasmengsel naast Si Cl4 ook GeCl„ toegevoegd, welke laatstgenoemde I verbinding in de glaslaag wordt ingebouwd als Ge02. Een dergelijk mengsel I van Ge02 en Si02 bezit een hogere brekingsindexwaarde dan Si02 zonder een I dergelijk doteringsmiddel. De bij de glasvezel fabricage toegepaste I chloriden, welke verbindingen aldus als uitgangsmateriaal worden 5 toegepast, zijn in de praktijk enigszins verontreinigd met geringe I hoeveelheden koolwaterstofverbindingen of door een of meer chlooratomen I gesubstitueerde koolwaterstofverbindingen, zoals bijvoorbeeld I trichloormethylsilaan (SiCl3(CH3)), SiHC13 en dergelijke. Tijdens de I hiervoor genoemde chemische dampdepositie vormen de in de 10 uitgangsmaterialen aanwezige waterstofatomen in de afgezette glaslagen I -OH-bindingen. Bovendien kan OH ook in de vorm van water uit de omgeving I in de substraatbuis terechtkomen, via bijvoorbeeld niet goed sluitende

I en/of draaiende koppelingen. Ook is het mogelijk dat diffusie van OH

I vanuit de substraatbuis naar de kern hiervan onder de tijdens het H 15 contract!eproces toegepaste hoge temperaturen kan plaatsvinden. Voor de bewerking van de substraatbuis wordt in het algemeen een zogenaamde waterstof-zuurstofbrander toegepast waardoor er ook sprake is van het in I het glas diffunderen van waterstof, en aldus kunnen OH-verbindingen worden gevormd. Dergelijke OH-bindingen vertonen een sterke nadelige I 20 invloed op het transmissiespectrum van een optische glasvezel, vanwege de H sterkte absorptie hiervan bij 1240 nm en 1385 nm. Het is aldus gewenst om de aanwezigheid van dergelijke OH-bindingen in de voorvorm tot een minimum te beperken.

Het hiervoor geschetste probleem van de geringe 25 onzuiverheden in de glasvormende uitgangsmaterialen is met name van belang bij het PCVD-proces, welk proces wordt gekarakteriseerd door een inherent hoog inbouwrendement van uitgangsmaterialen.

Aldus is uit bijvoorbeeld het Amerikaans octrooi schrift 4,675,038 een methode bekend voor het op het inwendige van een 30 substraatbuis door middel van MCVD afzetten van glaslagen, waarbij tijdens de stap van het contraheren van de substraatbuis aan het 3 inwendige hiervan chloorgas in de omgeving van de afgezette en gesinterde glaslagen wordt geïntroduceerd om aldus de OH-concentratie in het kernmateriaal te reduceren. Bovendien is het volgens de Europese octrooiaanvrage 0 127 227 bekend om tijdens het totale depositieproces 5 van de glaslagen op het inwendige van de substraatbuis een vluchtige, waterstofvrije fluorverbinding toe te voegen aan het mengsel van reactieve gassen, zowel tijdens de depositie van zogenaamde "cladding" lagen als tijdens de depositie van kernmateriaal. Een nadeel van deze beide, volgens de stand van de techniek bekende methoden is dat 10 respectievelijk extra chloor of fluor in de glasstructuur terechtkomt waardoor de dempingsverliezen ten gevolge van Rayleigh scattering zullen toenemen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel, welke 15 werkwijze dient om het aantal OH-bindingen in de uiteindelijk te verkrijgen optische vezel tot een minimum te beperken.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel, welke werkwijze in bestaande apparatuur zonder complexe aanpassingen hieraan 20 kan worden uitgevoerd.

De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat zich tijdens stap iii) in de annulaire ruimte tussen de mantel buis en het staafvormig vormdeel een deuterium bevattend gasmengsel bevindt om een uitwisseling tussen de H-atomen en de D-atomen, aanwezig 25 in de mantel buis en het staafvormig vormdeel, tot stand te brengen.

Door het vullen van de annulaire ruimte tussen het staafvormig vormdeel en de mantel buis met een deuterium bevattend gasmengsel, zal de aanwezige waterstof doelmatig worden uitgewisseld voor deuterium, zodat de OH-bindingen, die een sterke absorptie bij 1240 nm en 30 1385 nm tonen, worden omgezet in OD-bindingen, welke OD-bindingen geen nadelige invloed op het absorptiespectrum vertonen.

' ’·' '9 92 -

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het verder gewenst dat I een aanvullende stap iv) wordt uitgevoerd, welke stap iv) omvat het contraheren van, de mantel buis op het staafvormig vormdeel ter vorming van I een staafvormig vormdeel voorzien van een mantelbuis.

5 Het na contractie verkregen vormdeel, dat is te beschouwen I als een staafvormig vormdeel voorzien van een mantelbuis, kent nagenoeg I geen schadelijke OH-bindingen meer, zodat hieruit een optische vezel kan I worden vervaardigd die geen sterke absorptie bij 1240 nm en 1385 nm I vertoont.

H 10 In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat stap I iv) in een inrichting voor het trekken van optische vezels wordt H uitgevoerd. In een dergelijke uitvoeringsvorm zal met name de in de I trekoven heersende hoge temperatuur van ongeveer 2200 °C een gunstige invloed uitoefenen op het uitwisselingsproces tussen deuterium en 15 waterstof.

H In een bepaalde uitvoeringsvorm is het echter mogelijk dat I stap iv) in een stationaire oven wordt uitgevoerd.

Om het verbruik van deuterium tijdens stap iii) te compenseren verdient het de voorkeur dat tijdens stap iii) continu een H 20 deuterium bevattend gasmengsel aan de annul ai re ruimte wordt toegevoerd.

Om een uitputting van deuterium tijdens stap iii) te voorkomen verdient het de voorkeur dat tijdens stap iii) de annul ai re ruimte een aantal malen herhalend met een deuterium bevattend gasmengsel wordt gevuld.

H 25 Voor het verkrijgen van optische vezels is het gewenst dat H in een aanvullende stap v) optische vezels uit het staafvormig vormdeel voorzien van de mantelbuis worden getrokken, welke handeling in een bestaande trektoren kan worden uitgevoerd.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een H 30 aantal voorbeelden worden toegelicht, waarbij echter dient te worden H opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke » 5 bijzondere voorbeelden is beperkt.

Voorbeeld 1.

Een RIT, bestaande uit een standaard single mode voorvorm gepositioneerd in een getaperde mantelbuis, aan de bovenkant gecentreerd 5 en afgesloten met een stop, werd in een trekoven geplaatst met de getaperde zijde naar onder. Via de stop werd de annulaire ruimte tussen de voorvorm en de mantelbuis afgezogen met een vacuümpomp, nadat de voorvorm aan de onderzijde met de mantelbuis was versmolten. Tijdens het trekproces werd een lichte onderdruk van 700 mbar aangehouden. De 10 temperatuur van de trekoven bedroeg 2200 °C. Via een tweede aansluiting op de stop werd een gasmengsel van 2,5 vol.% deuterium in helium toegevoerd aan de annulaire ruimte van de RIT, waarbij de voornoemde onderdruk en andere trekcondities constant werden gehouden. De volumestroom van het deuterium bevattende mengsel werd ingesteld op 15 100 sccm. De aldus getrokken optische vezel bezit een gemiddelde demping bij 1385 nm van 0,32 dB/km.

Ter vergelijking dienend voorbeeld 1.

Dezelfde handelingen en opstelling zoals toegepast in voorbeeld werden toegepast, behalve dat geen deuterium aan de annulaire 20 ruimte werd toegevoerd. Onder toepassing van procescondities overeenkomend met voorbeeld 1 werd een optische vezel met een gemiddelde demping gemeten bij 1385 nm van gemiddeld 0,50 dB/km verkregen, welke waarde aanzienlijk hoger is dan de waarde verkregen in voorbeeld 1.

1n21992

Claims

1. Werkwijze ter vervaardiging van een voorvorm voor optische I vezels, welke werkwijze de volgende stappen omvat: 5 i) het verschaffen van een staafvormig vormdeel, I ii) het rond het staafvormig vormdeel plaatsen van een I mantel buis, en I iii) het verwarmen van het staaf vormige vormdeel en de mantel buis, I 10 met het kenmerk, dat zich tijdens stap iii) in de annul ai re I ruimte tussen de mantel buis en het staafvormig vormdeel een deuterium I bevattend gasmengsel bevindt om een uitwisseling tussen de H-atomen en de I D-atomen, aanwezig in de mantel buis en het staafvormig vormdeel, tot stand te brengen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een I aanvullende stap iv) wordt uitgevoerd, welke stap iv) omvat het I contraheren van de mantel buis op het staafvormig vormdeel ter vorming van een staafvormig vormdeel voorzien van een mantel buis.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat stap I 20 iv) in een inrichting voor het trekken van optische vezels wordt uitgevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat stap iv) in een stationaire oven wordt uitgevoerd.

5. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-4, met 25 het kenmerk, dat tijdens stap iii) continu een deuterium bevattend gasmengsel aan de annul ai re ruimte wordt toegevoerd.

6. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat tijdens stap iii) de annul ai re ruimte een aantal malen herhalend met een deuterium bevattend gasmengsel wordt gevuld. I 30

7. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 2-6, met het kenmerk, dat een aanvullende stap v) wordt uitgevoerd, welke stap v) * ·* omvat het uit het staafvormig vormdeel voorzien van de mantel buis trekken van optische vezels.' 5 1021992