NL2007448C2 - Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels. - Google Patents

Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels. Download PDF

Info

Publication number
NL2007448C2
NL2007448C2 NL2007448A NL2007448A NL2007448C2 NL 2007448 C2 NL2007448 C2 NL 2007448C2 NL 2007448 A NL2007448 A NL 2007448A NL 2007448 A NL2007448 A NL 2007448A NL 2007448 C2 NL2007448 C2 NL 2007448C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
glass layer
glass
preform
deposition
refractive index
Prior art date
Application number
NL2007448A
Other languages
English (en)
Inventor
Igor Milicevic
Mattheus Jacobus Nicolaas Stralen
Eugen Aldea
Gerardus Franciscus Cleven
Original Assignee
Draka Comteq Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draka Comteq Bv filed Critical Draka Comteq Bv
Priority to NL2007448A priority Critical patent/NL2007448C2/nl
Priority to DK12184790.9T priority patent/DK2573055T3/en
Priority to ES12184790.9T priority patent/ES2577940T3/es
Priority to EP12184790.9A priority patent/EP2573055B1/en
Priority to RU2012140174A priority patent/RU2607566C2/ru
Priority to BR102012023639A priority patent/BR102012023639B8/pt
Priority to US13/623,226 priority patent/US8826698B2/en
Priority to CN201210353530.5A priority patent/CN103011577B/zh
Application granted granted Critical
Publication of NL2007448C2 publication Critical patent/NL2007448C2/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • C03B37/01815Reactant deposition burners or deposition heating means
    • C03B37/01823Plasma deposition burners or heating means
    • C03B37/0183Plasma deposition burners or heating means for plasma within a tube substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/12Drawing solid optical fibre directly from a hollow preform
    • C03B2205/13Drawing solid optical fibre directly from a hollow preform from a hollow glass tube containing glass-forming material in particulate form, e.g. to form the core by melting the powder during drawing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezel.
5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor een optische vezel onder toepassing van een plasma chemisch inwendig dampdepositieproces, waarbij aan het inwendige van een holle glazen substraatbuis al of niet van doteringen voorziene glasvormende precursors worden toegevoerd, over de lengte van voornoemde holle glazen 10 substraatbuis een reactiezone in de vorm van een plasma heen en weer wordt bewogen tussen een omkeerpunt nabij de toevoerzijde en een omkeerpunt nabij de afvoerzijde van voornoemde substraatbuis, waarbij de substraatbuis in een oven is gepositioneerd en in voornoemde reactiezone zodanige omstandigheden worden gecreëerd dat een of meer glaslagenpaketten, opgebouwd uit ten minste twee 15 afzonderlijke glaslagen, worden gedeponeerd aan de binnenzijde van voornoemde substraatbuis. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze ter vervaardiging van een uiteindelijke voorvorm, optische vezels, alsmede op daarmee verkregen primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm en optische vezel.
Bij inwendige dampdepositietechnieken wordt een reactiemengsel 20 bestaande uit glasvormende gassen en optionele doteermiddelen aan de toevoerzijde van een holle glazen substraatbuis toegevoerd, waarna deze gassen in een reactiezone worden omgezet in glas. Via de afvoerzijde van de holle glazen substraatbuis worden niet gereageerde gassen en/of restproducten afgevoerd.
In een inwendig dampdepositieproces van het type PCVD (Plasma 25 Chemical Vapour Deposition) is de reactiezone een plasma, welke over de lengte van de holle glazen substraatbuis heen en weer wordt bewogen. In een PCVD proces worden glaslagen direct aan de binnenzijde van de holle glazen substraatbuis gedeponeerd, onafhankelijk van de richting waarin de reactiezone beweegt. Een PCVD proces is onder meer bekend uit US 4,741,747, US 5,145,509, US 5,188,648, 30 WO 2004/101458 en US 2008/0044150.
In een inwendig dampdepositieproces van het type MCVD (modified chemical vapour deposition) of FCVD (furnace chemical vapour deposition) wordt de reactie van de glasvormende gassen en optionele doteermiddelen geactiveerd door 2 de buitenzijde van de holle glazen substraatbuis te verhitten middels een brander of een oven respectievelijk. In de reactiezone, welke zich ter hoogte van de brander of oven bevindt worden de glasvormende gassen omgezet in zogenaamd soot, welk soot onder invloed van thermophorese aan de binnenzijde van de holle glazen 5 substraatbuis wordt gedeponeerd. Onder invloed van verhitting wordt vervolgens dit soot verglaasd tot een glaslaag. In een MCVD of FCVD proces worden glaslagen slechts gedeponeerd indien de reactiezone beweegt in de richting van de afvoerzijde van de holle glazen substraatbuis. PCVD, MCVD en FCVD processen zijn bekend in de stand der techniek.
10 JP 57-51139 openbaart een MCVD proces waarin een basismateriaal voor een optische vezel wordt vervaardigd. In een cyclus wordt een aantal glaslagen aan de binnenzijde van een substraatbuis gedeponeerd, waarbij de depositie begint op een positie nabij de toevoerzijde en waarbij de afstand waarover de reactiezone beweegt in de richting van de afvoerzijde per glaslaag wordt 15 gevarieerd. Het basismateriaal wordt vervaardigd door een aantal cycli achter elkaar uit te voeren.
Een optische vezel bestaat uit een kern en een om de kern liggende mantel, welke in de Engelse taal ook wel wordt aangeduid met cladding. De kern heeft doorgaans een hogere brekingsindex dan de cladding zodat licht door de 20 optische vezel kan worden getransporteerd.
De kern van een optische vezel kan bestaan uit een of meer concentrische lagen, elk met een specifieke dikte en specifieke brekingsindex of een specifiek brekingsindexverloop in radiale richting.
Een optische vezel met een kern bestaande uit een of meer 25 concentrische lagen waarbij de brekingsindex van de concentrische lagen constant is in radiale richting wordt wel aangeduid als een (meervoudig) step-index optische vezel. Het verschil n, van de brekingsindex van een concentrische laag met de brekingsindex van de cladding nd kan worden wordt uitgedrukt in een zogenaamde delta waarde, aangeduid met A,% en kan berekend worden volgens onderstaande 30 formule: 2 _ 2 a,.%= 1 y *100% 2 ni 3 waarin geldt: n; = brekingsindexwaarde van laag i nd = brekingsindexwaarde van de cladding 5 Een optische vezel kan ook worden vervaardigd zodat een kern met een zogenaamd gradiëntindex brekingsindexprofiel wordt verkregen. Een dergelijk radiaal brekingsindexprofiel kan zowel met een deltawaarde, A% als met een zogenaamde alfawaarde, a, worden beschreven. Voor de bepaling van de A% waarde wordt de maximale brekingsindex in de kern gebruikt. De alfawaarde kan 10 bepaald worden volgens de onderstaande formule: i_
f V
n(r) = «j 1 - 2A% — la ) \ y J ) waarin geldt: 15 n., = brekingsindexwaarde in het centrum van de vezel a = straal van de gradiëntindex kern [pm] a = alfawaarde r = radiale positie in de vezel [pm] 20 Een radiaal brekingsindexprofiel van een optische vezel dient te worden opgevat als een weergave van de brekingsindex als functie van de radiale positie in een optische vezel. Evenzo is het mogelijk het brekingsindexverschil met de cladding als functie van de radiale positie in de optische vezel grafisch weer te geven, hetgeen tevens als een radiaal brekingsindexprofiel kan worden gezien.
25 De vorm van het radiale brekingsindexprofiel en in het bijzonder de diktes van de concentrische lagen en de brekingsindex dan wel het brekingsindexverloop in radiale richting van de kern bepalen de optische eigenschappen van de optische vezel.
Een primaire voorvorm omvat een of meer voorvormlagen die de 30 basis vormen voor de een of meer concentrische lagen van de kern en/of een gedeelte van de cladding van de optische vezel die uit een uiteindelijke voorvorm kan worden vervaardigd.
4
Een voorvormlaag is opgebouwd uit een aantal glaslagen. In een inwendig dampdepositieproces is een glaslaag de laag die wordt gedeponeerd bij een beweging van de reactiezone van de toevoerzijde naar de afvoerzijde of van de afvoerzijde naar de toevoerzijde.
5 Een uiteindelijke voorvorm zoals hierin wordt aangeduid is een voorvorm waaruit een optische vezel wordt vervaardigd middels een vezeltrekproces.
Om een uiteindelijke voorvorm te verkrijgen wordt een primaire voorvorm aan de buitenzijde voorzien van een additionele laag glas, welke additionele laag glas de cladding of een gedeelte van de cladding omvat. Deze 10 additionele laag glas kan rechtstreeks op de primaire voorvorm worden aangebracht. Het is tevens mogelijk de primaire voorvorm in een reeds gevormde glazen buis, in de Engelse taal ook wel aangeduid met “jacket tube”, te plaatsen. Eventueel kan deze jacket op de primaire voorvorm worden gecontraheerd. Tenslotte kan een primaire voorvorm zowel de kern als de cladding van een optische vezel omvatten 15 zodat het aanbrengen van een additionele laag glas niet noodzakelijk is. In dat geval is een primaire voorvorm identiek aan een uiteindelijke voorvorm. Aan een primaire en/of een uiteindelijke voorvorm kan een radiaal brekingsindexprofiel worden gemeten.
De lengte en diameter van een uiteindelijke voorvorm zijn bepalend 20 voor de maximale lengte aan optische vezel die uit de uiteindelijke voorvorm kan worden vervaardigd.
Om de productiekosten voor de vervaardiging van optische vezels te verlagen en/of de opbrengst per primaire voorvorm te verhogen is het derhalve de wens een zo lang mogelijke lengte aan optische vezel die voldoet aan de 25 kwaliteitseisen op basis van een uiteindelijke voorvorm te kunnen vervaardigen.
De diameter van een uiteindelijke voorvorm kan worden vergroot door een dikkere laag additioneel glas op een primaire voorvorm aan te brengen. Daar de optische eigenschappen van een optische vezel worden bepaald door het radiale brekingsindexprofiel dient de laag additioneel glas te allen tijde in de juiste 30 verhouding te staan tot de laagdikte van de voorvormlagen van de primaire voorvorm die de kern, meer in het bijzonder de een of meer concentrische lagen van de kern, in de optische vezel zullen gaan vormen. Derhalve wordt de laagdikte van de additioneel op de primaire voorvorm aangebrachte glaslaag beperkt door de dikte 5 van de voorvormlagen die middels het inwendige dampdepositieproces worden vervaardigd.
De lengte van een uiteindelijke voorvorm kan worden vergroot door 5 de lengte, meer in het bijzonder de bruikbare lengte, van een primaire voorvorm te vergoten. De bruikbare lengte dient te worden opgevat als de lengte van de primaire voorvorm waarover de optische en geometrische eigenschappen binnen vooraf bepaalde tolerantiegrenzen liggen, welke tolerantiegrenzen zodanig zijn gekozen dat optische vezels worden verkregen die aan de gewenste kwaliteitseisen voldoen.
10 Ter bepaling van de bruikbare lengte van de primaire voorvorm wordt op een aantal posities over de lengte hiervan een radiaal brekingsindexprofiel gemeten, waarna op basis van deze metingen het mogelijk is om, indien gewenst voor elke voorvormlaag, een zogenaamd longitudinaal brekingsindexprofiel en longitudinaal geometrieprofiel te bepalen.
15 Aldus is een longitudinaal brekingsindexprofiel op te vatten als een grafische weergave van de brekingsindex van een voorvormlaag als functie van de longitudinale positie in de primaire voorvorm. Uiteraard kan in plaats van de brekingsindex ook het brekingsindexverschil worden gebruikt om een longitudinaal brekingsindexprofiel te bepalen.
20 Een longitudinaal geometrieprofiel is op te vatten als een grafische weergave van het dwarsoppervlak van een voorvormlaag als functie van de longitudinale positie in de primaire voorvorm. Het dwarsoppervlak, ook wel aangeduid met CSA, kan aan de hand van een radiaal brekingsindexprofiel worden bepaald. De CSA kan als volgt worden berekend: 25 71 / \ CSA, =-(4-¾) waarin CSA, = Dwarsoppervlak van voorvormlaag i [mm2] di u = buitendiameter van voorvormlaag i [mm] 30 du = binnendiameter van voorvormlaag i [mm]
De bruikbare lengte van een primaire voorvorm wordt met name nadelig beïnvloed door zogenaamde “taper”. Het begrip taper dient te worden 6 opgevat als een afwijking van de optische en/of geometrische eigenschappen van de primaire voorvorm in gebieden nabij de uiteinden hiervan. Er wordt onderscheid gemaakt tussen optische taper en geometrische taper.
Optische taper heeft betrekking op afwijkingen van de brekingsindex 5 (of het brekingsindexverschil), terwijl geometrische taper betrekking heeft op afwijkingen van het dwarsoppervlak van de voorvormlaag.
Indien een primaire voorvorm is opgebouwd uit verschillende voorvormlagen kan de optische en geometrische taper van de voorvormlagen onderling verschillen.
10 In de stand der techniek zijn werkwijzen bekend om optische en/of geometrische taper te beperken.
Het Amerikaans octrooi US 4,741,747 bijvoorbeeld openbaart een werkwijze voor het vervaardigen van optische voorvormen volgens de PCVD methode waarbij glaslagen worden gedeponeerd door een plasma aan de 15 binnenzijde van een glazen buis heen en weer te laten bewegen tussen twee omkeerpunten onder toevoeging aan de buis van een reactief gasmengsel bij een temperatuur gelegen in het gebied van 1100°C en 1300°C en bij een druk tussen 1 en 30 hPa. Door het plasma in de nabijheid van ten minste één van de omkeerpunten niet lineair als functie van de tijd te laten bewegen wordt het gebied met niet 20 constante depositie geometrie aan de uiteinden van optische voorvorm gereduceerd.
De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat een dergelijke werkwijze weliswaar de geometrische taper vermindert, maar dat de optische taper niet verbetert of zelfs verslechtert. Bovendien hebben de onderhavige uitvinders geconstateerd dat er ook op andere posities buiten de zogenaamde tapergebieden 25 soms noodzaak is om de brekingsindex van het gedeponeerde glas te beïnvloeden.
Hoewel de werkwijzen volgens de stand der techniek de bruikbare lengte van een primaire voorvorm dus kunnen vergroten is er behoefte aan een werkwijze waarmee de bruikbare lengte nog verder kan worden vergroot.
Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om te 30 voorzien in een werkwijze voor de vervaardiging van primaire voorvormen voor optische vezels met een grote bruikbare lengte.
7
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is om te voorzien in een werkwijze voor de vervaardiging van primaire voorvormen voor optische vezels waarbij beïnvloeding van optische taper onafhankelijk is van geometrische taper.
Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in 5 een werkwijze waarmee de brekingsindex en/of het dwarsoppervlak als functie van de positie in lengterichting van de primaire voorvorm gezien nauwkeurig naar wens kan worden ingesteld.
De onderhavige uitvinding zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat de werkwijze de volgende stappen omvat: 10 i) het voor de depositie van een aantal, naast elkaar te deponeren glaslagen definiëren van depositiecondities en het onder voornoemde depositiecondities vormen van een glaslagenpakket, ii) het voor de depositie van een opvolgend aantal, naast elkaar te deponeren glaslagen definiëren van depositiecondities en het onder 15 voornoemde depositiecondities vormen van een opvolgend glaslagenpakket, waarbij de aldus voor i) en ii) gedefinieerde depositiecondities onderling van elkaar verschillen, en iii) het eventueel herhalen van stappen i) en ii), waarbij de in iii) gedefinieerde depositiecondities identiek kunnen zijn aan de eerder 20 in i) en ii) gedefinieerde procescondities. Op basis van voornoemde werkwijze wordt aldus aan een of meer doelstellingen van de onderhavige aanvrage voldaan.
De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat de axiale verdeling van de brekingsindex en de laagdikte van de door middel van het plasma chemisch inwendig dampdepositieproces te deponeren glaslagen afhankelijk zijn van 25 een aantal procesfactoren, waarbij ondermeer de grootte van de depositie, het temperatuurprofiel van de rond de substraatbuis gepositioneerde oven, het snelheidsprofiel van de beweegbare reactiezone, de toegevoerde hoeveelheid zuurstof kunnen worden genoemd. Op basis van voornoemde procesparameters is het mogelijk een zeer uniforme verdeling van zowel het brekingsindexprofiel als de 30 laagdikte over de lengte van de substraatbuis in te stellen. De onderhavige uitvinders streven er aldus naar om de onderhavige werkwijze zodanig in te stellen dat zowel wordt gestreefd naar een maximaal resultaat ten aanzien van zowel de uniformiteit van de brekingsindex als de laagdikte.
8
De onderhavige uitvinding berust aldus op de veronderstelling dat voor het verkrijgen van een meer uniform profiel over de lengte van de substraatbuis voor wat betreft brekingsindex en/of laagdikte gebruik wordt gemaakt van een combinatie van glaslagenpakketten die, individueel gezien, niet de gewenste 5 eigenschappen bezitten, in termen van brekingsindex of laagdikte, maar in combinatie wel de beoogde eigenschappen bezitten. Aldus hebben de onderhavige uitvinders de onderhavige uitvinding tot stand gebracht door glaslagenpakketten via het plasma chemisch inwendig dampdepositieproces te vervaardigen, waarbij sprake is van een combinatie van lagen waarmee een resultaat wordt verkregen dat meer 10 constant is als functie van positie voor zowel de brekingsindex als het dwarsoppervlak van het glaslagenpakket.
De in de onderhavige aanvrage toegepaste term glaslagenpakket dient te worden opgevat als een samenstel van naast elkaar gelegen glaslagen. In het bijzonder geldt dat de depositiecondities binnen een dergelijk glaslagenpakket, 15 bestaande uit een aantal naast elkaar gelegen glaslagen, aan elkaar gelijk zijn. Aldus zijn de depositiecondities van het in stap i) verkregen glaslagenpakket voor elke, in het glaslagenpakket aanwezige glaslaag gelijk. Volgens stap ii) van de onderhavige werkwijze wordt een opvolgend glaslagenpakket door een plasma chemisch inwendig dampdepositieproces verkregen, waarbij de voor dit opvolgend glaslagenpakket 20 toegepaste depositiecondities verschillen van die van de depositiecondities van het volgens stap i) verkregen glaslagenpakket. Voornoemde stappen i) en ii) kunnen, al naar gelang de behoefte, worden herhaald, waarbij derhalve glaslagenpakketten a, b, c, d enzovoorts worden verkregen, waarbij de depositiecondities voor glaslagenpakketten a, b, c, d onderling verschillen. Het is aldus mogelijk om vele 25 glaslagenpakketten door middel van een plasma chemisch inwendig dampdepositieproces te verkrijgen, waarbij elke willekeurige volgorde van depositiecondities kan worden toegepast, waarbij echter de depositiecondities van naast elkaar gelegen glaslagenpakketten onderling verschillend moeten zijn. Derhalve zijn bijvoorbeeld glaslagenpakettencombinaties van bijvoorbeeld a, b, c, b, 30 a mogelijk, maar ook a, b, c, d, a, b, c enzovoorts. De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot het aantal glaslagenpakketten en kan derhalve twee, drie, vier of zelfs meer glaslagenpakketten omvatten, al naar gelang de bijzondere profiel-voorwaarden van de optische glasvezel. Het is hierbij van belang dat de depositie- 9 condities binnen een glaslagenpakket identiek zijn en voor een opvolgend glaslagenpakket verschillen van het eerder, door depositie verkregen naastgelegen glaslagenpakket. Het is aldus wenselijk dat de depositiecondities van aan elkaar grenzende glaslagen binnen eenzelfde glaslagenpakket onderling overeenkomen.
5 Meer in het bijzonder, is het wenselijk dat, binnen een bepaald glaslagenpakket, de brekingsindexwaarde van een door depositie verkregen ene glaslaag overeenkomt met de brekingsindexwaarde van een door depositie verkregen andere glaslaag. Het aantal glaslagen binnen een glaslagenpakket is niet als beperkend op te vatten. Daarnaast kan het aantal glaslagen in het ene glaslagenpakket wezenlijk verschillen 10 van het aantal glaslagen in een ander glaslagenpakket.
De onderhavige uitvinders hebben verder geconstateerd dat de gemiddelde brekingsindexwaarde van glaslagenpakketten, samengesteld een een combinatie van een aantal afzonderlijke, naast elkaar gerangschikte glaslagenpakketten, is op te vatten als een combinatie van de brekingsindexwaarde 15 van elk afzonderlijk glaslagenpakket, waarbij de brekingsindexwaarde van ten minste twee van dergelijke afzonderlijke glaslagenpakketten in voornoemd samengesteld glaslagenpakket onderling verschillend is.
Verder geldt dat de cross sectional area (CSA) van glaslagenpakketten, samengesteld een combinatie van een aantal afzonderlijke, 20 naast elkaar gerangschikte glaslagenpakketten, is op te vatten als een combinatie van de CSA van elk afzonderlijk glaslagenpakket, waarbij de CSA van ten minste twee van dergelijke afzonderlijke glaslagenpakketten in voornoemd samengesteld glaslagenpakket onderling verschillend is.
De onderhavige uitvinding is echter in geen geval beperkt tot een 25 bijzonder aantal glaslagenpakketten, noch het aantal glaslagen in een bepaald glaslagenpakket.
De onderhavige uitvinding berust op het inzicht dat bij het trekken van een uiteindelijke voorvorm de laagdiktes van de glaslagen zoals die zijn gedeponeerd middels een inwendig dampdepositieproces in de uiteindelijke 30 voorvorm drastisch worden verkleind. Een typische optische vezel heeft een diameter van 125 pm. Een uiteindelijke voorvorm voor single mode vezels heeft bijvoorbeeld een diameter van circa 100 tot 150 mm of zelfs meer. De dikte van de voorvormlagen en dus ook de dikte van de glaslagen in de uiteindelijke voorvorm worden derhalve 10 gedurende de vervaardiging van de optische vezel met een factor in de orde van circa 800 tot 1200 of zelfs meer verkleind.
De onderhavige uitvinders hebben ingezien dat de manier waarop het licht door de optische vezel propageert wordt beïnvloed door de gemiddelde 5 eigenschappen van een aantal aangrenzende glaslagen in plaats van door de eigenschappen van elke individuele glaslaag. Aldus hebben de onderhavige uitvinders gevonden dat het mogelijk is om een voorvormlaag op te bouwen uit glaslagenpakketten, waarbij elk glaslagenpakket bestaat uit tenminste twee glaslagen en waarbij de optische eigenschappen van de glaslagenpakketten 10 onderling verschillen, doch dat de combinatie van glaslagenpakketten geen effect heeft op de propagatie van het licht door de optische vezel.
Onder toepassing van de onderhavige uitvinding is het derhalve mogelijk om de depositiecondities van de glaslagen zodanig in te stellen dat geometrische taper tot een minimum wordt beperkt terwijl de optische taper niet of 15 nauwelijks wordt beïnvloed. Tevens is het onder toepassing van de onderhavige uitvinding mogelijk om de depositie condities van de glaslagen zodanig in te stellen dat optische taper tot een minimum wordt beperkt terwijl de geometrische taper hierdoor niet of nauwelijks wordt beïnvloed. Anders gezegd, onder toepassing van de onderhavige uitvinding is het mogelijk gebleken de optische taper en geometrische 20 taper onafhankelijk van elkaar in te stellen. Derhalve kan de bruikbare lengte van een primaire voorvorm worden vergroot ten opzichte van werkwijzen bekend in de stand der techniek.
De onderhavige uitvinding voorziet voorts in de mogelijkheid om een primaire voorvorm te vervaardigen waarbij de verhouding van de dwarsoppervlakken 25 van de verschillende voorvormlagen nagenoeg constant is over de lengte van de primaire voorvorm, doch waarbij de laagdiktes van de voorvormlagen niet constant zijn over de lengte van de primaire voorvorm. Een dergelijke primaire voorvorm kan in een verdere verwerkingsstap worden voorzien van een additionele laag glas, waarbij de laagdikte van de additionele laag glas zodanig wordt gekozen dat de verhouding 30 tussen het dwarsoppervlak van de additionele laag glas en het dwarsoppervlak van de voorvormlagen constant is over de lengte van de primaire voorvorm. Aldus ontstaat een uiteindelijke primaire voorvorm waarbij de verhoudingen van de additionele laag glas en de voorvormlagen constant is over de lengte van de 11 uiteindelijke voorvorm. De buitendiameter van een dergelijke uiteindelijke voorvorm is doorgaans niet constant in lengterichting. Voornoemde technologie wordt wel aangeduid als "profielovercladding". Een uiteindelijke voorvorm vervaardigd op basis van profielovercladding technologie resulteert na uittrekken tot een vezel met 5 constante buitendiameter tot een vezel waarin over de lengte gezien de laagdiktes van de concentrische lagen van de kern en cladding nagenoeg constant zijn, wat op zijn beurt resulteert in een vezel met in lengterichting nagenoeg constante optische eigenschappen.
In een voorkeursuitvoeringsvorm hebben de glaslagen van een 10 glaslagenpakket elk een dikte in radiale richting gezien gelegen in het bereik 0,1 tot 10 pm, bij voorkeur 0,5 tot 5 pm.
In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is het aantal glaslagen waaruit een glaslagenpakket is opgebouwd gelegen in het bereik 2-100 bij voorkeur 2 - 50 en bij verdere voorkeur 4 - 30. Een relatief hoog aantal glaslagen maakt een 15 nauwkeurige sturing van de gemiddelde optische eigenschappen van het glaslagenpakket mogelijk. Een gering aantal glaslagen is relatief eenvoudig te beheersen, maar beperkt de mogelijkheid tot instellen van de gemiddelde optische eigenschappen van het glaslagenpakket. Een praktisch goed beheersbaar proces kan worden gevoerd met een glaslagenpakket van circa 10 tot 20 glaslagen.
20 Bij voorkeur wordt het aantal glaslagen van een glaslagenpakket zodanig ingesteld dat aan de navolgende voorwaarde wordt voldaan:
X * Q
< 0 1 * ^ Mal ” ’ d*Qfibn 25 waarin N = aantal glaslagen in een glaslagenpakket [-] A = minimaal toegepaste golflengte van de optische vezel [pm] d = dikte van glaslaag in glaslagenpakket van een primaire voorvorm 30 [pm]
Qflnai = diameter van de uiteindelijke voorvorm vervaardigd op basis van de primaire voorvorm [mm]
Qfibre = diameter van de optische vezel [mm] 12
Het definiëren van de depositiecondities omvat bij voorkeur het instellen van een of meer procesparameters, gekozen uit de groep van het debiet van de aan de toevoerzijde te doseren glasvormende precursors, gehalte dotering(en), snelheid van de reactiezone, intensiteit van het plasma van de 5 reactiezone en de lengte van de reactiezone.
Opgemerkt wordt dat de bewegingsrichting van de reactiezone niet beschouwd moet worden als een depositieconditie.
In de onderhavige uitvinding is het wenselijk dat over de depositielengte, te weten de lengte van de substraatbuis waarover de reactiezone 10 wordt bewogen tussen beide omkeerpunten, de desbetreffende depositieconditie, gedurende het deponeren van glaslagen ter vorming van een glaslagenpakket, constant wordt gehouden. Aldus geldt in een bijzondere uitvoeringsvorm dat de depositieconditie, bepaald voor de depositie van het ene glaslagenpakket, samengesteld uit een aantal glaslagen, gedurende de depositie van het ene 15 glaslagenpakket constant is, en waarbij depositieconditie, bepaald voor de depositie van het andere glaslagenpakket, samengesteld uit een aantal glaslagen, gedurende de depositie van het andere glaslagenpakket ook constant is, doch waarbij de depositieconditie toegepast voor het ene glaslagenpakket verschilt van de depositieconditie toegepast voor het andere glaslagenpakket.
20 De doteringen kunnen zowel een brekingsindexverhogend als een brekingsindexverlagend middel zijn. De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot toepassing van een enkel doteermiddel maar kan ook een combinatie van doteermiddelen worden toegepast. De toegepaste doteermiddelen kunnen voorts per glaslaag van een glaslagenpakket verschillen. Geschikte doteermiddelen zijn 25 bijvoorbeeld GeCI4, P02CI5, N2 CF4, SiF4, C2F6, C4F8, CCI2F2, SiF4, Si2F6, SF6, NF3 en F2.
Door de hoeveelheid doteermiddel over de lengte van de primaire voorvorm in te stellen is het mogelijk een gewenst longitudinaal brekingsindex profiel te verkrijgen. Indien nodig kan de snelheid van de reactiezone tevens als functie van 30 de positie worden ingesteld teneinde de dikte van de glaslaag in longitudinale richting te beïnvloeden. Aldus kan tevens de geometrische taper worden beïnvloed.
De gassen zoals 02, Ar en He kunnen, wanneer toegevoerd aan de reactiezone, een effect hebben op de intensiteit van het plasma, met als gevolg dat 13 efficiency van de inbouw van doteermiddelen verhoogd dan wel verlaagd kan worden. Tevens kan de totaal afgezette hoeveelheid glas en daarmee de laagdikte van een glaslaag enigszins worden beïnvloed.
De depositielengte dient te worden opgevat als de afstand tussen 5 een omkeerpunt van de reactiezone nabij de toevoerzijde en een omkeerpunt van de reactiezone nabij de afvoerzijde van de holle glazen substraatbuis. Het instellen van de depositielengte kan derhalve worden uitgevoerd door instelling van de positie van de omkeerpunten van de reactiezone voor de glaslagen van een glaslagenpakket. Het variëren van de depositielengte is een mogelijkheid om de laagdikte van het 10 glaslagenpakket nabij de toevoer en/of afvoerzijde te beïnvloeden. Bij voorkeur wordt de depositielengte aan de toevoerzijde met niet meer dan de lengte van het plasma verkleind. Tevens wordt bij voorkeur de depositielengte aan de afvoerzijde met niet meer dan de lengte van het plasma verkleind. De lengte van het plasma in een PCVD proces is circa 5cm - 60cm, bij voorkeur 15cm - 25cm. Opgemerkt wordt dat het 15 instellen van de depositielengte niet dient te worden opgevat als het definiëren van depositiecondities.
De reactiezone is bij voorkeur een plasma gegenereerd middels microgolven en beweegt bij voorkeur met een gemiddelde snelheid gelegen in het bereik 2 m/min - 40 m/min, bij voorkeur 15 m/min - 25 m/min in lengterichting van de 20 holle glazen substraatbuis tussen de twee omkeerpunten heen en weer.
Bij voorkeur omvat de primaire voorvorm tenminste een voorvormlaag welke voorvormlaag tenminste voor een deel is opgebouwd uit glaslagenpakketten en waarbij de voorvormlaag een in hoofdzaak constante gemiddelde brekingsindex in radiale richting gezien heeft. Het principe van de 25 onderhavige uitvinding is van toepassing op zowel voorvormlagen met een (gemiddeld) constante brekingsindex, aangeduid met "step index" voorvormlagen, als ook op voorvormlagen met een niet constante brekingsindex. Bijvoorbeeld, de onderhavige uitvinding kan ook worden toegepast op de vervaardiging van voorvormen voor optische vezels met een gradiënt index type kern, of een kern met 30 een driehoekig brekingsindexprofiel.
Indien een primaire voorvorm meerdere verschillende voorvormlagen omvat kunnen de glaslagenpakketten waaruit deze verschillende voorvormlagen zijn opgebouwd onderling verschillen. Een eerste voorvormlaag kan bijvoorbeeld zijn 14 opgebouwd uit glaslagenpakketten met tien glaslagen, terwijl een tweede voorvormlaag is opgebouwd uit glaslagenpakketten van zestien glaslagen. De depositiecondities van de glaslagenpakketten kunnen tevens verschillen, doch de depositiecondities binnen een glaslagenpakket zijn voor de in een dergelijk pakket 5 aanwezige glaslagen identiek.
De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een uiteindelijke voorvorm voor een optische vezel omvattende de volgende stappen: i) het vervaardigen van een primaire voorvorm volgens de onderhavige 10 uitvinding ii) het onder invloed van een warmtebron contraheren van de in stap i) verkregen primaire voorvorm tot een massieve primaire voorvorm, iii) het optioneel aanbrengen van een additionele hoeveelheid glas aan de buitenzijde van de massieve primaire voorvorm verkregen in stap 15 ii) ter vorming van de uiteindelijke voorvorm.
Een optische vezel kan vervolgens worden vervaardigd door het verhitten van een uiteinde van de uiteindelijke voorvorm en het daaruit trekken van de optische vezel.
De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal 20 figuren en een voorbeeld nader worden toegelicht, waarbij echter dient te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval hiertoe is beperkt.
Figuur 1 toont schematisch een plasma chemisch inwendig dampdepositieproces 25 Figuur 2 toont schematisch een radiaal brekingsindexprofiel van een step-index optische vezel.
Figuur 3 vertoont twee voorbeelden van het brekingsindexprofiel van een zogenaamde single mode kern.
Figuur 4 vertoont een voorbeeld van het dwarsdoorsnede-30 profiel(CSA) als functie van de positie van verschillende glaslagenpakketten.
Figuur 5 vertoont een voorbeeld van de brekingsindexwaarde als functie van de positie van verschillende glaslagenpakketten.
15
Figuur 6 vertoont de brekingsindexwaarde van een single mode kern als functie van de positie in de voorvormstaaf.
Figuur 7 vertoont het dwarsdoorsnedeprofiel van een single mode kern als functie van de positie in de voorvormstaaf.
5 Figuur 8 vertoont het brekingsindexprofiel als functie van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern.
Figuur 9 vertoont het gemiddelde brekingsindexprofiel als functie van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern.
Figuur 10 vertoont het gemiddelde dwarsdoorsnedeprofiel als functie 10 van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern.
Figuur 11 toont een longitudinaal brekingsindexprofiel van een primaire voorvorm vervaardigd volgens de stand der techniek met een PCVD proces.
Figuur 12 toont een longitudinaal geometrieprofiel van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld.
15 Figuur 1 geeft schematisch een inwendig dampdepositieproces voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels weer. Een holle glazen substraatbuis 5 is voorzien van een toevoerzijde 6 en een afvoerzijde 7. Toevoerzijde 6 en afvoerzijde 7 kunnen worden gepositioneerd tussen een gastoevoer en een gasafvoer respectievelijk (niet weergegeven). Toevoerzijde 6 en 20 afvoerzijde 7 kunnen bijvoorbeeld middels een cilindrische doorvoer met o-ring afsluiting worden ingeklemd, zodat het interne volume van holle glazen substraatbuis 5 is geïsoleerd van de atmosfeer aan de buitenzijde hiervan. Een dergelijke constructie maakt het mogelijk om een inwendig dampdepositieproces onder verlaagde druk uit te voeren wanneer aan de gasafvoer een pomp (niet 25 weergegeven) wordt gekoppeld. Het reactiemengsel bevattende de glasvormende gassen en optionele doteermiddelen worden gedurende het dampdepositieproces aan toevoerzijde 6 toegevoerd. Eventuele additionele doteermiddelen welke worden toegevoerd in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kunnen hetzij direct aan toevoerzijde 6 worden toegevoerd hetzij voorafgaand aan toevoer met het 30 reactiemengsel worden gemengd.
In figuur 1 is voorts een reactiezone 8 weergegeven welke reactiezone 8 gedurende het inwendig dampdepositieproces heen en weer beweegt tussen een omkeerpunt 11 gelegen nabij toevoerzijde 6 en een omkeerpunt 12 16 gelegen nabij afvoerzijde 7. Reactiezone 8 heeft een lengte 9 in longitudinale richting van substraatbuis 5 gezien, welke relatief klein is ten opzichte van de depositielengte. Voor een PCVD proces is lengte 9 circa 5cm - 60cm.
De afstand tussen beide omkeerpunten is de depositielengte 10, 5 welke depositielengte 10 correspondeert met de lengte waarover glaslagen aan de binnenzijde van holle glazen substraatbuis 5 worden gedeponeerd. In een PCVD type inwendig dampdepositieproces kunnen tenminste de depositielengte 10 en de beide omkeerpunten worden omgeven door een oven (niet weergegeven), ingesteld op een temperatuur van circa 800°C - 1300°C, bij voorkeur 950°C - 1100°C.
10 Gedurende het inwendig dampdepositieproces wordt een gasmengsel van al dan niet van doteermiddelen voorziene glasvormende gassen via toevoerzijde 6 van holle glazen substraatbuis 5 toegevoerd waarbij deze glasvormende gassen in reactiezone 8 worden omgezet in glas. Onder toepassing van het heen en weer bewegen van reactiezone 8 tussen omkeerpunten 11 en 12 15 wordt aldus een aantal glaslagen 3 (zie Figuren 3 en 4) aan de binnenzijde van holle glazen substraatbuis 5 gedeponeerd.
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inwendig dampdepositieproces van het type PCVD waarin microgolven via een resonantieruimte, ook wel resonator genoemd, die holle glazen substraatbuis 5 in 20 lengterichting gezien gedeeltelijk omgeeft in het inwendige van holle glazen substraatbuis 5 worden gekoppeld ter vorming van reactiezone 8, te weten een plasma. Lengte 9 van de reactiezone 9 is met name afhankelijk van de constructie van de resonator en de procesinstellingen. De verhouding tussen de lengte 9 van de reactiezone en de lengte van de resonator, gezien in lengterichting, bedraagt circa 25 0.5-3.
De resonantieruimte wordt in een PCVD proces tussen de omkeerpunten 11 en 12 over de lengte van de holle glazen substraatbuis heen en weer bewogen. Resonatoren zijn bekend in de stand der techniek bijvoorbeeld uit de Amerikaanse octrooiaanvragen gepubliceerd onder de nummers US 2007/0289532, 30 US 2003/0159781 en US 2005/0172902, en de Amerikaanse octrooischriften US 4,844,007 US 4,714,589 en US 4,877,938. Het PCVD proces is een zogenaamd lage druk proces, waarmee wordt bedoeld dat de druk gedurende het inwendig 17 dampdepositieproces op een waarde in het gebied 1 - 40 mbar bij voorkeur in het gebied 5-30 mbar wordt ingesteld.
In figuur 2 is een radiaal brekingsindex profiel van een gecontraheerde primaire voorvorm voor een optische vezel schematisch 5 weergegeven. De primaire voorvorm is voorzien van een kern 1 en een cladding 2. Het brekingsindexverschil tussen kern 1 en cladding 2 is weergegeven als An1. De brekingsindex van kern 1 en cladding 2 hebben beide een constante waarde in radiale richting gezien. Aldus is er sprake van een primaire voorvorm voor een "step-index" type optische vezel. Bij vervaardiging van een primaire voorvorm volgens 10 Figuur 2 omvat cladding 2 een substraatbuis 5 en eventueel een of meer additionele voorvormlagen (niet weergegeven), en de eventuele additionele voorvormlagen te worden opgevat als voorvormlagen welke zijn opgebouwd uit meerdere glaslagen 3. Glaslagen 3 worden gedeponeerd bij een heen of teruggaande beweging van reactiezone 8 gedurende het inwendig dampdepositieproces. Opgemerkt wordt dat 15 substraatbuis 5 in de primaire voorvorm niet dient te worden opgevat als een voorvormlaag.
De laagdikte van een glaslaag in een primaire voorvorm wordt gedurende de verwerking van de primaire voorvorm tot een optische vezel vele malen verkleind. Laagdiktes van individuele glaslagen in een glaslagenpakket voor 20 een PCVD type proces liggen in het gebied 0,1 pm - 10 pm per glaslaag. Een uiteindelijke voorvorm heeft een buitendiameter, afhankelijk van het type optische vezel dat wordt vervaardigd, in het gebied 50mm - 200mm, zodat de laagdikte van een glaslaag in de primaire voorvorm met een factor 400 to respectievelijk 1600 wordt verkleind. Dit heeft tot gevolg voor primaire voorvormen vervaardigd middels 25 een PCVD proces, dat de laagdikte van een glaslaag in de optische vezel vele malen kleiner zal zijn dan de golflengte van het licht dat door de vezel propageert, zodat dit licht door een relatief groot aantal aan elkaar grenzende glaslagen wordt beïnvloed en niet zozeer door de individuele glaslagen.
Een optische vezel wordt hoofdzakelijk toegepast in het 30 golflengtegebied gelegen tussen circa 850nm and 1700nm. Een typische optische vezel heeft voorts een diameter van circa 125 pm, meer in het algemeen is de diameter gelegen in het bereik 80pm - 250pm.
18
Naast het effect van de laagdikte van een glaslaag veronderstellen de onderhavige uitvinders dat gedurende de verwerking van de primaire voorvorm tot een optische vezel doteermiddelen in een glaslaag enigszins diffunderen naar aangrenzende glaslagen. Dit heeft als gevolg dat de onderlinge verschillen in 5 brekingsindex tussen aangrenzende glaslagen enigszins wordt gereduceerd.
Figuur 3 vertoont twee voorbeelden van het brekingsindexprofiel van een zogenaamde single mode kern. Het aan de linkerzijde weergegeven profiel is van een ideale single mode kern waarbij de brekingsindexwaarde over de volledige radius een constante waarde vertoond. In de rechterzijde is schematisch het principe 10 volgens de onderhavige uitvinding weergegeven. De depositie van de kern is tot stand gebracht door verschillende glaslagenpakketten, ook wel stacks genoemd, te vormen, waarbij de glaslagenpakketten verschillende waarden voor de brekingsindex vertonen. Binnen zo’n glaslagenpakket is de brekingsindexwaarde echter constant. Door nu verschillende depositiecondities voor verschillende glaslagenpakketten toe 15 te passen en de brekingsindexwaarden van de aldus verkregen glaslagenpakketten met elkaar te combineren, wordt, gemiddeld gezien, een brekingsindexwaarde van de kern verkregen die identiek is aan de waarde zoals weergegeven in de linkerzijde van de figuur. Hoewel in figuur 3 zeven verschillende glaslagenpakketten zijn te onderscheiden, moet het duidelijk zijn dat de aanvrage tot een dergelijk aantal niet is 20 beperkt. Verder is in de rechterzijde de brekingsindexwaarde voor de “hoge” en “lage” stacks steeds gelijk, dus in feite de combinatie van stack A en stack B. Ook heir moet worden opgemerkt dat de aanvrage niet is beperkt tot de combinatie van stacks A en B doch dat vele uitvoeringsvormen mogelijk zijn, bijvoorbeeld A B C B C A enz.
25 Figuur 4 vertoont een voorbeeld van het dwarsdoorsnedeprofiel (CSA) als functie van de positie van verschillende glaslagenpakketten. De lijn met de hoogste waarde voor CSA aan de linkerzijde van de figuur is te beschouwen als de CSA van een eerste stack. De lijn met de laagste waarde voor CSA aan de linkerzijde van de figuur is te beschouwen als de CSA van een tweede stack. De resterende lijn 30 is de halve som van beide voornoemde lijnen.
Figuur 5 vertoont een voorbeeld van de brekingsindexwaarde als functie van de positie van verschillende glaslagenpakketten. De lijn met de hoogste waarde voor de brekingsindex aan de linkerzijde van de figuur is te beschouwen als 19 de brekingsindex van een eerste stack. De lijn met de laagste waarde voor de brekingsindex aan de linkerzijde van de figuur is te beschouwen als de brekingsindex van een tweede stack. De resterende lijn is de halve som van beide voornoemde lijnen.
5 Uit zowel Figuur 4 als figuur 5 is duidelijk waarneembaar dat de gemiddelde waarden een meer uniform gedrag vertoont als functie van de positie.
Figuur 6 vertoont de brekingsindexwaarde van een single mode kern als functie van de positie in de voorvormstaaf, waarbij aan beide uiteinden van de voorvormstaaf gebieden zijn te herkennen die afwijkend zijn ten opzichte van het 10 middengebied, te weten tussen 200 en 1000 mm. Dergelijke afwijkende waarden beperken de bruikbare lengte van de voorvormstaaf waaruit optische vezels kunnen worden verkregen.
Figuur 7 vertoont het dwarsdoorsnedeprofiel van een single mode kern als functie van de positie in de voorvormstaaf. Ook hier zijn, net zoals in Figuur 15 6, gebieden aan de beide uiteinden te herkennen die afwijkend zijn ten opzichte van het middengebied, te weten tussen 200 en 1000 mm.
Figuur 8 vertoont het brekingsindexprofiel als functie van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern volgens de onderhavige uitvinding. De bruikbare lengte van de voorvormstaaf waaruit optische vezels kunnen 20 worden verkregen is groter dan die volgens Figuur 6 en Figuur 7.
Figuur 9 vertoont het gemiddelde brekingsindexprofiel als functie van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern volgens de onderhavige uitvinding. Ook hier is sprake van een toename van de bruikbare lengte van de voorvormstaaf ten opzichte van die volgens Figuur 6 en Figuur 7.
25 Figuur 10 vertoont het gemiddelde dwarsdoorsnedeprofiel als functie van de positie voor een uit drie glaslagenpakketten samengestelde kern volgens de onderhavige uitvinding. De toename van de bruikbare lengte van de voorvormstaaf ten opzichte van die volgens Figuur 6 en Figuur 7 is duidelijk waarneembaar. Vergelijkend voorbeeld 30 Figuur 11 toont een longitudinaal brekingsindexprofiel van een primaire voorvorm vervaardigd volgens de stand der techniek met een PCVD proces. Op de horizontale as is de positie over de lengte van de primaire voorvorm weergegeven, terwijl de brekingsindex is weergegeven op de verticale as. De 20 primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld heeft drie voorvormlagen te weten een voorvormlaag 13 met een hoge brekingsindex, welke in de vezel de kern zal vormen, een voorvormlaag 14 en een voorvormlaag 15. Rondom de brekingsindexwaarde van elke voorvormlaag 13, 14 en 15 zijn twee horizontale lijnen 5 weergegeven welke overeenkomen met de tolerantiegrenzen waarbinnen de brekingsindex van de voorvormlaag behoort te liggen.
De metingen van de brekingsindex van de voorvormlagen van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld beginnen op een positie van circa -175mm en eindigen op een positie van circa 950mm.
10 Waarneembaar is dat de brekingsindex van met name voorvormlaag 13 over een deel van de lengte niet binnen de tolerantiegrenzen valt. Dit leidt ertoe dat de bruikbare lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld voor wat betreft de brekingsindex beperkt is tot het lengtedeel tussen de posities van circa -20mm en 800mm of zelfs nog lager. Dit heeft als resultaat dat de bruikbare 15 lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld maximaal circa 820mm is.
Figuur 12 toont een longitudinaal geometrieprofiel van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld. Op de horizontale as is de positie over de lengte van de voorvorm weergegeven, terwijl de diameters van de voorvormlagen 20 worden weergegeven op de verticale as. De diameters van de voorvormlagen 13, 14 en 15 zijn weergegeven als functie van de positie in de primaire voorvorm. Rondom de diameterwaarde van elke voorvormlaag 13, 14 en 15 zijn twee horizontale lijnen weergegeven welke overeenkomen met de tolerantiegrenzen waarbinnen de diameter van de voorvormlaag behoort te liggen.
25 Waarneembaar is dat de diameter van met name voorvormlaag 14 over een deel van de lengte niet binnen de tolerantiegrenzen valt. Dit leidt ertoe dat de bruikbare lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld voor wat betreft de geometrische eigenschappen beperkt is tot het lengtedeel tussen posities van circa Omm en 1125mm.
30 Aangezien de bruikbare lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld reeds werd beperkt vanwege de brekingsindex tussen posities -20mm en 800mm zal de bruikbare lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld zijn beperkt tot het lengtedeel tussen posities Omm en 21 800mm. Anders gezegd, de bruikbare lengte van de primaire voorvorm volgens het vergelijkend voorbeeld is circa 800mm.
5

Claims (18)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een primaire voorvorm voor een optische vezel onder toepassing van een plasma chemisch inwendig 5 dampdepositieproces, waarbij aan het inwendige van een holle glazen substraatbuis al of niet van doteringen voorziene glasvormende precursors worden toegevoerd, over de lengte van voornoemde holle glazen substraatbuis een reactiezone in de vorm van een plasma heen en weer wordt bewogen tussen een omkeerpunt nabij de toevoerzijde en een omkeerpunt nabij de afvoerzijde van voornoemde substraatbuis, 10 waarbij de substraatbuis in een oven is gepositioneerd en in voornoemde reactiezone zodanige omstandigheden worden gecreëerd dat een of meer glaslagenpaketten, opgebouwd uit ten minste twee afzonderlijke glaslagen, worden gedeponeerd aan de binnenzijde van voornoemde substraatbuis, gekenmerkt doordat de werkwijze de volgende stappen omvat: 15 i) het voor de depositie van een aantal, naast elkaar te deponeren glaslagen definiëren van depositiecondities en het onder voornoemde depositiecondities vormen van een glaslagenpakket, ii) het voor de depositie van een opvolgend aantal, naast elkaar te deponeren glaslagen definiëren van depositiecondities en het onder 20 voornoemde depositiecondities vormen van een opvolgend glaslagenpakket, waarbij de aldus voor i) en ii) gedefinieerde depositiecondities onderling van elkaar verschillen, en iii) het eventueel herhalen van stappen i) en ii), waarbij de in iii) gedefinieerde depositiecondities identiek kunnen zijn aan de eerder 25 in i) en ii) gedefinieerde procescondities.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de depositiecondities van aan elkaar grenzende glaslagen binnen een glaslagenpakket onderling overeenkomen.
3. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met 30 het kenmerk, dat binnen een bepaald glaslagenpakket de brekingsindexwaarde van een door depositie verkregen ene glaslaag overeenkomt met de brekingsindexwaarde van een door depositie verkregen andere glaslaag.
4. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gemiddelde brekingsindexwaarde van glaslagenpakketten, samengesteld een combinatie van een aantal afzonderlijke, naast elkaar gerangschikte glaslagenpakketten, is op te vatten als een combinatie van de 5 brekingsindexwaarde van elk afzonderlijk glaslagenpakket, waarbij de brekingsindexwaarde van ten minste twee van dergelijke afzonderlijke glaslagenpakketten in voornoemd samengesteld glaslagenpakket onderling verschillend is.
5. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met 10 het kenmerk, dat de dwarsoppervlak (CSA) van glaslagenpakketten, samengesteld een combinatie van een aantal afzonderlijke, naast elkaar gerangschikte glaslagenpakketten, is op te vatten als een combinatie van de CSA van elk afzonderlijk glaslagenpakket, waarbij de CSA van ten minste twee van dergelijke afzonderlijke glaslagenpakketten in voornoemd samengesteld glaslagenpakket 15 onderling verschillend is.
6. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij elke glaslaag van het desbetreffend glaslagenpakket, in radiale richting gezien, een dikte heeft in het bereik van 0,1 tot 10 micrometer, bij voorkeur 0,5 tot 5 micrometer.
7. Werkwijze volgens een of meer van voorgaande conclusies waarbij het aantal glaslagen in een glaslagenpakket 2-100 bij voorkeur 2 - 50, bij verdere voorkeur 4-30, bedraagt.
8. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij het aantal glaslagen van het desbetreffend glaslagenpakket zodanig wordt 25 ingesteld dat aan de navolgende voorwaarde wordt voldaan: x*o jY < 0 1 * ^ final “ ’ d*Qfibre waarin
30 N = aantal glaslagen in het desbetreffend glaslagenpakket [-] A = minimaal toegepaste golflengte van de optische vezel [pm] d = dikte van glaslaag in desbetreffend glaslagenpakket van een primaire voorvorm [pm] Qfinai = diameter van de uiteindelijke voorvorm vervaardigd op basis van de primaire voorvorm [mm] Qfibre = diameter van de optische vezel [mm]
9. Werkwijze volgens een of meer van voorgaande conclusies waarbij het definiëren van de depositiecondities omvat het instellen van een of meer procesparameters, gekozen uit de groep van het debiet van de aan de toevoerzijde te doseren glasvormende precursors, gehalte dotering(en), snelheid van de reactiezone, intensiteit van het plasma van de reactiezone en de lengte van de 10 reactiezone.
10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij over de depositielengte, te weten de lengte van de substraatbuis waarover de reactiezone wordt bewogen tussen beide omkeerpunten, de desbetreffende depositieconditie, gedurende het deponeren van glaslagen ter vorming van een glaslagenpakket, constant wordt 15 gehouden.
11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de depositieconditie, bepaald voor de depositie van het ene glaslagenpakket, samengesteld uit een aantal glaslagen, gedurende de depositie van het ene glaslagenpakket constant is, en waarbij depositieconditie, bepaald voor de depositie van het andere glaslagenpakket, 20 samengesteld uit een aantal glaslagen, gedurende de depositie van het andere glaslagenpakket ook constant is, doch waarbij de depositieconditie toegepast voor het ene glaslagenpakket verschilt van de depositieconditie toegepast voor het andere glaslagenpakket.
12. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, 25 waarbij de reactiezonde met een gemiddelde snelheid gelegen binnen het bereik 2 m/min - 40 m/min en bij voorkeur 15 m/min - 25 m/min wordt bewogen over de lengte van de substraatbuis.
13. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies 1-12, waarbij de primaire voorvorm ten minste een voorvormlaag omvat welke 30 voorvormlaag ten minste voor een deel is opgebouwd uit glaslagenpakketten en waarbij de voorvormlaag een in hoofdzaak constante gemiddelde brekingsindex en/of constant gemiddeld dwarsopppervlak in radiale richting gezien heeft.
14. Werkwijze voor het vervaardigen van een uiteindelijke voorvorm voor een optische vezel omvattende de volgende stappen: i) het vervaardigen van een primaire voorvorm volgens een of meer van de voorgaande conclusies 1-13, 5 ii) het onder invloed van een warmtebron contraheren van de in stap i) verkregen primaire voorvorm tot een massieve primaire voorvorm, iii) het optioneel aanbrengen van een aanvullende hoeveelheid glas aan de buitenzijde van de massieve primaire voorvorm verkregen in stap ii) ter vorming van de uiteindelijke voorvorm.
15. Werkwijze voor het vervaardigen van een optische vezel omvattende het vervaardigen van een uiteindelijke voorvorm volgens de werkwijze van conclusie 14 gevolgd door het verhitten van een uiteinde van voornoemde uiteindelijke voorvorm en het daaruit trekken van de optische vezel.
16. Primaire voorvorm verkrijgbaar middels de werkwijze van een of 15 meer van de voorgaande conclusies 1-13.
17. Uiteindelijke voorvorm verkrijgbaar middels de werkwijze van conclusie 16.
18. Optische vezel verkrijgbaar middels de werkwijze van conclusie 17. 20
NL2007448A 2011-09-20 2011-09-20 Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels. NL2007448C2 (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2007448A NL2007448C2 (nl) 2011-09-20 2011-09-20 Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels.
DK12184790.9T DK2573055T3 (en) 2011-09-20 2012-09-18 Primary preform for optical glass fibers and process for their preparation
ES12184790.9T ES2577940T3 (es) 2011-09-20 2012-09-18 Preforma primaria para fibras ópticas de vidrio y procedimiento para su fabricación
EP12184790.9A EP2573055B1 (en) 2011-09-20 2012-09-18 Primary preform for glass optical fibres and method of its manufacture
RU2012140174A RU2607566C2 (ru) 2011-09-20 2012-09-19 Способ изготовления первичной преформы для оптических волокон, первичная преформа, конечная преформа, оптическое волокно
BR102012023639A BR102012023639B8 (pt) 2011-09-20 2012-09-19 método para a fabricação de uma pré forma primária para uma fibra ótica, método para a fabricação de uma préforma final para uma fibra ótica, método para a produção de uma fibra ótica, e pré-forma primária
US13/623,226 US8826698B2 (en) 2011-09-20 2012-09-20 Method for manufacturing a primary preform for optical fibres, primary preform, final preform and optical fibre
CN201210353530.5A CN103011577B (zh) 2011-09-20 2012-09-20 光纤初级预制件、光纤最终预制件和光纤及其制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2007448A NL2007448C2 (nl) 2011-09-20 2011-09-20 Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels.
NL2007448 2011-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2007448C2 true NL2007448C2 (nl) 2013-03-21

Family

ID=46826389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2007448A NL2007448C2 (nl) 2011-09-20 2011-09-20 Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8826698B2 (nl)
EP (1) EP2573055B1 (nl)
CN (1) CN103011577B (nl)
BR (1) BR102012023639B8 (nl)
DK (1) DK2573055T3 (nl)
ES (1) ES2577940T3 (nl)
NL (1) NL2007448C2 (nl)
RU (1) RU2607566C2 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012106478B4 (de) * 2012-07-18 2015-03-05 J-Fiber Gmbh Verfahren zur Fertigung einer Preform für eine Gradientenindex-Multimodefaser unter Anwendung einer Innenwand-Rohrabscheidung
US11370690B2 (en) 2017-11-17 2022-06-28 Prysmian S.P.A. Apparatus and method for manufacturing glass preforms for optical fibers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5751139A (en) * 1980-09-09 1982-03-25 Fujitsu Ltd Preparation of base material for optical fiber
US4741747A (en) * 1984-12-12 1988-05-03 U.S. Philips Corporation Method of fabricating optical fibers
US5145509A (en) * 1987-06-16 1992-09-08 U.S. Philips Corp. Method of manufacturing optical fibres
US5188648A (en) * 1985-07-20 1993-02-23 U.S. Philips Corp. Method of manufacturing optical fibres
WO2004101458A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Draka Fibre Technology B.V. Optical fibre and preform and method of their manufacture
US20080044150A1 (en) * 2006-07-10 2008-02-21 Draka Comteq B.V. Method for Making an Optical Fiber Preform Via Internal Vapor Deposition

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4549781A (en) * 1983-06-01 1985-10-29 Corning Glass Works Polarization-retaining single-mode optical waveguide
DE3528275A1 (de) 1985-08-07 1987-02-19 Philips Patentverwaltung Verfahren und vorrichtung zum innenbeschichten von rohren
DE3632684A1 (de) 1986-09-26 1988-03-31 Philips Patentverwaltung Verfahren und vorrichtung zum innenbeschichten von rohren
NL8602910A (nl) 1986-11-17 1988-06-16 Philips Nv Inrichting voor het aanbrengen van glaslagen op de binnenzijde van een buis.
CN1265199A (zh) * 1997-07-15 2000-08-30 康宁股份有限公司 抑制在光纤中的受激布里渊散射
US7650853B2 (en) 2001-12-04 2010-01-26 Draka Fibre Technology B.V. Device for applying electromagnetic microwave radiation in a plasma cavity
WO2003057634A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-17 Fibercore, Inc. Method for offline collapsing a preform
NL1024480C2 (nl) * 2003-10-08 2005-04-11 Draka Fibre Technology Bv Werkwijze ter vervaardiging van een voorvorm voor optische vezels, alsmede werkwijze ter vervaardiging van optische vezels.
NL1025155C2 (nl) 2003-12-30 2005-07-04 Draka Fibre Technology Bv Inrichting voor het uitvoeren van PCVD, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een voorvorm.
FR2896795B1 (fr) * 2006-01-27 2008-04-18 Draka Compteq France Procede de fabrication d'une preforme de fibre optique
NL1032015C2 (nl) 2006-06-16 2008-01-08 Draka Comteq Bv Inrichting voor het uitvoeren van een plasma chemische dampdepositie (PCVD) en werkwijze ter vervaardiging van een optische vezel.
NL1034058C2 (nl) * 2007-06-29 2008-12-30 Draka Comteq Bv Werkwijze voor het vervaardigen van een voorvorm alsmede werkwijze voor het uit een dergelijke voorvorm vervaardigen van optische vezels.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5751139A (en) * 1980-09-09 1982-03-25 Fujitsu Ltd Preparation of base material for optical fiber
US4741747A (en) * 1984-12-12 1988-05-03 U.S. Philips Corporation Method of fabricating optical fibers
US5188648A (en) * 1985-07-20 1993-02-23 U.S. Philips Corp. Method of manufacturing optical fibres
US5145509A (en) * 1987-06-16 1992-09-08 U.S. Philips Corp. Method of manufacturing optical fibres
WO2004101458A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Draka Fibre Technology B.V. Optical fibre and preform and method of their manufacture
US20080044150A1 (en) * 2006-07-10 2008-02-21 Draka Comteq B.V. Method for Making an Optical Fiber Preform Via Internal Vapor Deposition

Also Published As

Publication number Publication date
EP2573055A3 (en) 2013-04-24
CN103011577A (zh) 2013-04-03
EP2573055A2 (en) 2013-03-27
BR102012023639B8 (pt) 2021-04-13
CN103011577B (zh) 2016-04-13
US8826698B2 (en) 2014-09-09
RU2012140174A (ru) 2014-03-27
ES2577940T3 (es) 2016-07-19
RU2607566C2 (ru) 2017-01-10
US20130067961A1 (en) 2013-03-21
EP2573055B1 (en) 2016-04-27
DK2573055T3 (en) 2016-07-04
BR102012023639A2 (pt) 2013-08-06
BR102012023639B1 (pt) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2199263B1 (en) Method and device for manufacturing an optical preform
JP5348858B2 (ja) 内部蒸着プロセスによる光学予備成形物の製造方法およびそれによって得られた予備成形物
WO2004101458A1 (en) Optical fibre and preform and method of their manufacture
DK2279984T3 (en) A method of producing a primary preform for optical fibers
NL1037163C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van een primaire voorvorm voor optische vezels.
EP2008979B1 (en) A method for manufacturing a preform as well as a method for forming optical fibres from such a preform
EP2377825B1 (en) Internal vapour deposition process
NL2007448C2 (nl) Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezels.
NL2007447C2 (nl) Werkwijze voor de vervaardiging van een primaire voorvorm voor optische vezels, primaire voorvorm, uiteindelijke voorvorm, optische vezel.
CN108349780B (zh) 光纤用玻璃母材的制造方法
EP2784034B1 (en) Process for making large core multimode optical fibers
EP2502887B1 (en) Method of manufacturing a preform and an optical fibre
NL2004544C2 (nl) Inwendig dampdepositieproces.
EP2947055A1 (en) A method for manufacturing an optical preform