NL8302641A

NL8302641A - Werkwijze voor het vervaardigen van vooraf gevormde optische vezellichamen.

Info

Publication number: NL8302641A
Application number: NL8302641A
Authority: NL
Original assignee: Western Electric Co
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1984-02-16
Also published as: GB2124205A; CA1218270A; FR2530613A1; FR2530613B1; GB8319566D0; DE3326928A1; GB2124205B; JPS5935036A

Description

é * 7 » -i- m VO 4932

Werkwijze voor het vervaardigen van vooraf gevormde optische vezellichamen.

De uitvinding heeft betrekking op een axiale neerslagmethode uit de dampfase (AVD-methode) voor het vervaardigen van vooraf gevormde optische vezellichamen.

Bij de typerende bekende werkwijze voor het vervaardigen van 5 vooraf gevormde optische vezellichamen volgens het AVD-proces (ook betiteld als het uit de dampfase in axiale richting neerslaan [VAD]), wordt hun poreus roetlichaam gegroeid, terwijl dit in opwaartse axiale richting wordt getrokken. Gewezen wordt bijv. op het artikel van T.Izawa en andere, getiteld "Material and Processes for Fiber Preform 10 Fabrication-Vapor-Phase Axial Deposition", gepubliceerd in het nummer van oktober 1980 van de Proceedings of the IEEE, vol-68, nr.10, pagina 1184-1187. Zoals indlt artikel is aangegeven, worden de vlammen naar boven gericht en derhalve wordt het roet in een opwaartse richting neergeslagen. Ofschoon dit consistent is met de convectiestroomrichting, 15 die een gevolg is van de door de toorts opgewekte wanne gassen, is dit tegengesteld aan de naar beneden gerichte zwaartekracht. Derhalve trachten twee van de parameters, die het rendement besturen, waarmee roet wordt neergeslagen, in tegengestelde richtingen te werken. Voor een bespreking van de invloed van de zwaartekracht op dit proces wordt ge-20 wezen op "Influence of Gravity on Chemical Vapor Deposition Processes" van G.Wahl, Prog.Astronaut Aeronut 52 (Mater.Sci.Space Appl.Space Processes) 461-482, 1977.

Naast de elkaar tegenwerkende invloeden van convectiestroom en zwaartekracht op het neerslagrendement, voert de convectiestroom "fluff" 25 (d.w.z. deeltjes met willekeurige dichtheid) naar boven naar het groeiende roetlichaam en wordt dit om het buitenoppervlak van het roterende lichaam neergeslagen. Dit kan een schadelijke invloed hebben op het brekings-indexprofiel van het resulterende vooraf gevormde lichaam, vervaardigd uit het roetlichaam.

30 De verschillende bezwaren en beperkingen van de bekende AVD- me thode voor het vervaardigen van roetlichamen voor consolidatie tot vooraf gevormde optische vezellichamen, worden volgens de uitvinding gereduceerd door het in neerwaartse richting neerslaan van de voorloop-materialen. Ofschoon de invloed van de zwaartekracht en de convectie-35 1 8302 S 41 - -_- -2- « y stroom nog steeds de neiging hebben in tegengestelde richting te werken, kan de natuurlijke neiging van het verhitte gas om zich naar boven te bewegen, tot een minimum worden teruggebracht door de gasstroom op het groeiende roetlichaam te focusseren. Het is evenwel gebleken, dat vol-5 doende van de convectiestroom vanaf de naar beneden gerichte gasstroom overblijft om de accumulatie van "fluff" tot een minimum terug te brengen.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 10 figuur 1 een inrichting voor het vervaardigen van roetlichamen volgens 'de uitvinding; figuur 2 de invloed van convectie op een naar benecfen gerichte vlam, welke wordt gevormd door een toorts met uniforme diameter; figuur 3 een inrichting voor het gelijktijdig neerslaan van 15 kern- en bekledingslagen; en figuur 4 en 5 het gebruik van afgeschuinde aanpassingslichamen om de gasstroom uit een conventionele toorts te focusseren.

Zoals uit de tekening blijkt, toont figuur 1 een inrichting 10 voor het vervaardigen van roetlichamen onder gebruik van de neerwaartse 20 axiale neerslagmethode uit de dampfase (DAVD-rmethode) volgens de uitvinding. Het lichaam wordt gegroeid op een uit siliciumoxyde bestaand uitgangsonderdeel 11, dat om de vertikale as daarvan wordt geroteerd door de motor 12, die door middel van een as 9 met het onderdeel 11 is verbonden. Een tweede motor 13 veroorzaakt, dat het uitgangsonderdeel 25 zich in neerwaartse richting beweegt naarmate het roetlichaam groeit, teneinde het groei vlak op een vaste plaats ten opzichte van het brandpunt van de vlam te houden.

Ruw materiaal, zoals SiCl4, GeCl4, POCl^, zuurstof en waterstof, worden aan de basiskamer 15 van de toorts 14 toegevoerd, welke door de 30 vlamhydrolysereaktie fijne glasdeeltjes levert. De deeltjes worden, initieel, op het eind van het uitgangsonderdeel 11 neergeslagen. Naarmate het roetlichaam groeit, worden de glasdeeltjes op het bovenvlak van het naar beneden getrokken, in axiale richting groeiende lichaam neergeslagen.

35 Indien men tracht het DAVD-proces toe te passen onder gebruik van een conventionele toorts 20 met uniforme dwarsdoorsnede, verkrijgt men v 8302641 % ·* -3- de in figuur 2 afgebeelde situatie. In dit geval is het convectieeffekt zo geprononceerd, dat de vlam 21 naar boven en volledig van het uitgangs- onderdeel 11 afbewogen wordt. Dientengevolge is de neerslag erratisch en, indien aanwezig, totaal onvoldoende. Om dit te vermijden, moet de 5 gassstroom worden gefocusseerd op de wijze, welke bijv. wordt verkregen met de afgeschuinde toorts, beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage

Serial no.251.259. Wanneer de toorts is afgeschuind, als aangegeven in figuur 1, is de vlamconfiguratie in hoofdzaak onafhankelijk van de oriëntatie en derhalve kan de toorts onder elke willekeurige hoek $ 10 ten opzichte van de vertikaal naar beneden worden gericht, waarbij 0 <CiZ$ ^90°. Een verder voordeel van het gebruik van de af geschuinde toorts is, dat deze voorziet in een middel om de diameter van het roetlichaam te regelen. Hoe kleiner de toortsdiameter aan het uitgangseinde is, * des te kleiner is de diameter van het resulterende lichaam. Bij wijze 15 van voorbeeld werd een lichaam met een diameter van 19 mm volgens de uitvinding gegroeid onder gebruik van een toorts met een diameter van 9 mm. Het resulterende lichaam is aanmerkelijk kleiner dan de typerende lichamen met een diameter van 5-7,5 cm, verkregen met het opwaartse AVD-proces onder gebruik van conventionele toortsen. Bovendien groeide 20 bet lichaam met een plat bovenvlak, had het lichaam een uniforme diameter, en was het lichaam vrij van "fluff”.

Het gebruik van een focusseringstoorts maakt het verder mogelijk onder gebruik van verdere toortsen gelijktijdig een of meer bekledings-lage»n neer te slaan. Figuur 3 toont een roetlichaam 35 voorzien van een 25 kerngebied 31, dat is neergeslagen door een eerste toorts 32, en een enkel bekledingsgebied 33, dat is neergeslagen door een tweede toorts 34. Deze laatste kan loodrecht op de vertikaal (d.w.z. jó=90°) worden gericht. De ervaring heeft geleerd, dat de nauwkeurige plaats van het brandpunt niet kritisch is. Figuur 3 toont ook de goed bestuurde wijze, 30 waarop het roetlichaam met zuiver vertikale lijnen en een plat bovenvlak groeit. Men kan verdere toortsen op een soortgelijke wijze toepassen voor het gelijktijdig neerslaan van verdere bekledingslagen.

Nadat het roetlichaam.is vervaardigd, wordt het geconsolideerd door verhitting, teneinde het vooraf gevormde optische vezellichaam te 35 vormen. De vezel wordt dan uit het vooraf gevormde lichaam getrokken.

Zoals onder verwijzing naar figuur 1 en 3 wordt opgemerkt, bezitten de resulterende roetlichamen goed bepaalde boven- en zijbegrenzingen.

___ 8302641 -4-

Dit is het resultaat van de focusseringswerking van de af geschuinde toorts. Deze laatste wekt een convergerende gasstroom op, waarvan het brandpunt bij voorkeur bij het midden van het bovenvlak van het groeiende lichaam kan zijn gelegen. Hierdoor ontstaat de neiging van het ontstaan 5 van een goed bepaalde temperatuurgradient over het bovenoppervlak van het lichaam en een goed bepaalde afknijptemperatuur, waaronder geen neerslag optreedt. Dit, plus het feit, dat de convectiestroom de niet-neergeslagen deeltjes van het groeiende roetlichaam afvoert, draagt bij tot de goed bepaalde begrenzingen.

10 Verder voordeel van een gefocusseerde vlam is, dat de bekledings- vlam in hoofdzaak onafhankelijk van de, de kern vormende vlam werkt, waardoor derhalve een gelijktijdig gebruik hiervan kan worden gemaakt.

Het gelijktijdig neerslaan van een bekledingslaag is normaliter niet mogelijk bij het opwaartse. AVD-proces.

15 Figuur 4 en 5 tonen het gebruik van af geschuinde aanpassings- lichamen om de gasstroom uit een normale toorts te focusseren. Het afgeschuinde eind 41, weergegeven in figuur 4, bestaat uit een enkele afge-schuinde buis, die over het eind van de toorts 40 past. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 5, omvat het afgeschuinde focusseringseind 43 een 20 aantal concentrische, cylindrische secties 44, 45 en. 46, welke dienen om de afzonderlijke stroom van de samenstellende materialen te behouden.

Het eind 43 kan worden vervaardigd op een wijze, als beschreven in de bovengenoemde Amerikaanse octrooiaanvrage Serial no.251.259.

8302641

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van een glasroetlichaam, waarbij uit een stroom van voorloopmaterialen een roet wordt gevormd, dat in een glas kan worden geconsolideerd, en de stroom van voorloopmaterialen wordt gefocusseerd, met het kenmerk, dat de gefocusseerde stroom in neer- 5 waartse richting op een ondersteuningsonderdeel wordt gericht voor het verkrijgen van het roetlichaam.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ondersteuningsonderdeel ten opzichte van de gefocusseerde stroom wordt ge- ' roteerd en het ondersteuningsonderdeel in vertikale richting aan een 10 translatiebeweging wordt onderworpen bij een snelheid, welke evenredig is met-.de groeisnelheid van het roetlichaam.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ge- o focusseerde stroom wordt georienteerd om een hoek van φ met de vertikaal te maken, waarbij ΟΚφ < 90°. 15

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tegelijker tijd uit tenminste een andere stroom van voorloopmaterialen een tweede roet wordt gevormd, dat in een glas kan worden geconsolideerd, de tenminste ene andere stroom van voorloopmaterialen wordt gefocusseerd en de gefocusseerde stroom op de zijde van het roetlichaam wordt gericht, 20 dat door de eerste voorloopmaterialen wordt verschaft. 8302641