NO153192B - Fremgangsmaate for aa utforme en poroes glassfor-form og apparat for gjennomfoering av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å utforme en porøs glassfor-form av den art som angitt i innledningen til krav 1, samt et apparat for gjennomføring av fremgangsmåten av den art som angitt i innledningen til krav 5.

Optiske bølgeledef ibre er blitt sterkt bedret i det siste tiår. Fibre som viser svært lave tap fremstilles generelt ved kjemisk dampavleiring (CVD) med teknikker som resulterer i dannelse av ytterst rene materialer. Ifølge disse teknikker kan optiske bølgeledefor-former dannes ved avleiring av glasslag på ytterflaten av en midlertidig dor eller på innsiden av et rør som senere utgjør i det minste en del av kledningsmate-rialet, eller ved en kombinasjon av disse teknikker. Disse to utførelsesformer av CVD teknikken vil bli kort omtalt nedenfor.

Ifølge en utførelsesform av CVD teknikken, som ofte be-tegnes som indre dampfase-oksydasjonsprosess, flyter reaktantdampen sammen med et oksydasjonsmiddel gjennom et hult, sylindrisk substrat. Substratet og dets innhold av dampblanding blir oppvarmet av en kilde som beveges i lengderetning i forhold til substratet, slik at det opprettes en beveget het sone i substratrøret. En suspensjon av partikkelmateriale som dannes i den hete sone vandrer nedstrøms, hvor i det minste en del av det setter seg på substratets innerflate hvor det smeltes sammen og danner en kontinuerlig glassaktig avleiring. Etter at et hensiktsmessig antall lag er blitt avleiret for å virke som klednings- og/eller kjernemateriale for den resulterende optiske bølgeledefiber, blir glassrørets temperatur generelt økt for at røret skal synke sammen. Det resulterende trekkemne blir deretter trukket ifølge velkjente teknikker for dannelse av en optisk bølgeledefiber med ønsket diameter.

Ved•en annen utførelsesform av CVD prosessen blir dampen av reaktantforbindelser ført inn i en flamme, hvor den oksyde-res for dannelse av et glasspartikkel-materiale eller sot som rettes mot en dor. Denne såkalte flammehydrolyse eller utvendige dampfaseoksydasjon for dannelse av belegg av glass-sot er detaljert beskrevet i US-PS nr. 3 737 292, 3 823 995, 3 884 550, 3 957 ^74 og H 135 901. For utformning av en optisk bølgeledefi-ber med avtrappet brytningsindeks, påføres et andre belegg med lavere brytningsindeks enn det første på ytre omkretsflate av det første belegg. For dannelse av en fiber med stigende indeks, blir et flertall glass-sotlag påført utgangslegemet, hvor hvert lag har progressivt mindre brytningsindeks, som angitt i US-PS nr. 3 823 995- Fibre med stigende brytningsindeks kan også for-synes med et belegg av kledningsmateriale. Etter at det ønske-de antall belegg er dannet på doren, blir denne generelt fjernet og den resulterende for-form blir gradvis innført i en konsolideringsovn med tilstrekkelig høy temperatur til sammen-smelting av glass-sotpartiklene og dermed til konsolidering av for-formen til et tett glasslegeme hvor det ikke forekommer partikkelgrenser. I en utførelsesform av den utvendige dampfase-oksydasjonsprosess, som er omtalt i US-PS 3 957 474, danner utgangsstaven den resulterende fibers kjerne. Den avleirede klednings-sot blir konsolidert på kjernestavens overflate. Det resulterende konsoliderte emne blir trukket til en optisk bøl-geledef iber .

Skjønt CVD teknikker for dannelse av optiske bølgelede-fibre resulterer i dannelse av optiske bølgeledefibre med ytterst lav attenuasjon, er de forholdsvis kostbare. Størrelsen av den for-form som kan dannes ved innvendig dampfase-oksydasjon er forholdsvis begrenset. Lengden av det hule, sylindriske substratrør er begrenset- til den lengde som kan avstøttes mellom to atskilte fastspenningsanordninger under oppvarming til reaksjonstemperaturen. Substratrørets diameter er også begrenset i denne prosess.

Fiberproduksjonsomkostningene kan reduseres ved økning

av for-formens størrelse eller ved kontinuerlig fibertrekking - fra en for-form mens denne dannes. Begge disse omkostningsreduserende teknikker reduserer antallet håndteringer av for-formen og behandlingstrinn pr. fiberlengdeenhet.

Den utvendige dampfase-oksydasjonsteknikk kan lett til-passes ved omkostningsreduserende modifikasjoner. Opprinnelig ble for-former gjort større ved økning av diameteren. Dette ble opprinnelig oppnådd ved forskyvning av brenneren i lengderetning langs sotfor-formen og anbringelse av ytterligere lag med økende radius på denne. Deretter ble aksialteknikker utviklet, hvor en eller flere brennere eller andre sotavleiringsdyser ble rettet aksialt mot et utgangslegeme. Etter hvert som tyk-kelsen av det avleirede sotlag øker, beveges utgangslegemet bort fra brennerne. Aksiale dampfase-oksydasjonsteknikker er omtalt i US-PS 3 966 446, 4 017 288, 4 135 901, 4 224 046 og 4 231 774.

En modifisert teknikk hvor det dannes en kjerne ved aksial dampfase-oksydasjon og et kledningslag samtidig anbringes på kjernen ved hjelp av radialt innadrettede glass-sotstrømmer er omtalt i US-PS 3 957 474 og 4 062 665. Idet kjernen dannes, blir den fjernet fra brennerne eller dysene som danner den. Kledningen avleires ved hjelp av stasjonære brennere eller dyser .

I det vesentlige kontinuerlige fremgangsmåter for dannelse av optiske bølgeledefibre ved dampfase-oksydasjonsteknikker er angitt i US-PS 4 230 472, britisk patentsøknad GB 2 023 127A og US patentsøknad S.N. 4 310 339.

Ifølge US-PS 4 230 472 blir en i det vesentlige kontinuerlig kjerne translert i lengderetning, samtidig som den påfø-res et adherende belegg av partikkelformet materiale for dannelse av et kontinuerlig og i det vesentlige homogent adherende belegg med i det vesentlige jevn tykkelse. Den således dannede kompositt blir samtidig eller senere oppvarmet for sintring eller konsolidering av det påførte adherende belegg, .slik at det dannes et massivt emne som kan varmes opp til materialets trekningstemperatur og trekkes for reduksjon av dets tverrsnitt slik at det dannes en i det vesentlige kontinuerlig optisk bølgeleder. Kjernen omfatter fiberkj.ernen, mens det. konsoliderte belegg omfatter kledningen av den resulterende optiske bøl-geleder. Det adherende belegg kan sintres eller konsolideres for dannelse av et massivt emne og deretter trekkes i et sepa-rat trinn eller trekkes senere som del av en kontinuerlig ope-rasjon. Alternativt kan den optiske bølgeleder trekkes umiddel-bart etter sintrings- eller konsolideringstrinnet ved en enkelt oppvarming av strukturen.

Ifølge GB 2 023 127A blir en naken fiberkjerne trukket-av en oppvarmet glass-stav. Kledningen dannes på fiberkjernen ved dampavleiring av fine glasskorn som deretter varmes opp for dannelse av en konsolidert glasskledning.

US patent 4 310 339 angir en i det vesentlige kontinuerlig fremgangsmåte for fremstilling av en gjenstand som er hensiktsmessig som for-form av en optisk bølgeleder. For-formen dannes ved at det tilveiebringes et utgangsorgan eller agn ("bait") og at det partikkelformede materiale påføres utgangs-organets ytterflate for dannelse av et belegg på denne. Belegget blir omformet i lengderetning, samtidig som ytterligere partikkelformet materiale blir påført belegget for dannelse av et for-formlegeme, som deretter blir omdannet i lengderetning. Mens for-formlegemet blir omformet i lengderetning og ytterligere partikkelformet materiale blir påført dets ende, blir utgangslegemet kontinuerlig fjernet fra for-formlegemet, slik at det gjenstår en langstrakt åpning i for-formlegemet. Den således utformede for-form kan deretter varmes opp, konsolideres og trekkes til en optisk bølgeledefiber.

En viktig og sannsynligvis begrensende faktor ved bestem-melsen av avleiringshastigheten ved nevnte CVD prosess er rela-tert til temperaturen av den gasstrøm hvor sotpartiklene er medført. Se publikasjonen av P.G. Simkins et al, "Thermophore-sis: The Mass Transfer Mechanism in Modified Chemical Vapor Deposition", Journal of Applied Physics, bd 50, nr. 9, septem-ber 1979, s 5676-5681. Termoforese driver sotpartiklene fra de varmere deler av gasstrømmen mot de kjøligere deler. Fordi for-formen vanligvis er kjøligere enn den omgivende gasstrøm, vil termoforesevirkningen tendere til å drive sotpartiklene mot for-formens overflate. Når en overflate er nesten like varm som den omgivende gasstrømmen, er temperaturgradienten lav. Men når for-formens overflatetemperatur er lav, vil termoforeseef-fekten som følge av den høye temperaturgradient resultere i en forholdsvis høy avleiringshastighet.

Ved nevnte kjente teknikk er en brenner kontinuerlig rettet mot ett sted på for-formen. For-formens overflate blir dermed varm, og avleiringshastigheten begrenses av den ringe temperaturgradient mellom for-formens overflate og den sotføren-de gasstrøm.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å bedre avleiringseffektiviteten av en dampfase-oksydasjonsprosess for fremstilling av optiske bølgeleder for-former.

Ovenfornevnte tilveiebringes ved en fremgangsmåte av den innledningsvise nevnte art og visse karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved fremgangsmåten fremgår av underkravene. Krav 5 angir et apparat for gjennomføring av fremgangsmåten.

Resultat av den kmbinerte langsgående og overlagrede frem- og tilbakegående bevegelsen av brenneren relativt i forhold til kjernematerialet (bevirket av mandrellens 10 bevegelse i retning av pilen 14b ved hjelp av strekkmekanismen 14) er dannelsen av et kjegleformet område 36 ved start av beleggs-avsetningen og et kjegleformet område 38 ved den delen av belegget hvor brenneren avsetter beleggssot. Resultatet av den kombinerte langsgående overlagrede frem- og tilbakegående bevegelsen av brenneren relativt i forhold til kjernematerialet, er en oppbyning av et partikkelformet materiale med gitt tykkelse ved en del av kjernematerialet, og en gradvis avtagning av det partikkelformede materialet fra dets gitte tykkelse mot null tykkelse i området ved hvilket en frem- og tilbakegående bevegelse til brenneren relativt i forhold til kjernematerialet finner sted. Brennerens oscillasjonsbevegelse i forhold til kjernematerialet gjør det mulig for sotfor-formen å svalne av mellom etter hverandre følgende brennersveip, slik at avleiringshastigheten økes som følge av økt termoforese. Den kontinuerlige, langsgående bevegelse mellom brenner og

i kjernemateriale tillater dannelse av forholdsvis lange for-former eller kontinuerlig fremstilling av for-former av hvilke fibre kan trekkes kontinuerlig hvis det er ønskelig.

I tegningen viser

fig. 1 en skjematisk illustrasjon av et apparat for gjen-i nomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et annet utførelseseksempel av et apparat ifølge

foreliggende oppfinnelsen,

fig. 3 et diagram av dopingsmidlets strømningshastighet som en funksjon av brennerposisjonen,

fig. 4 illustrerer ytterligere et utførelseseksempel ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 en kontinuerlig fibertrekningsprosess,

fig. 6 et snitt gjennom en dor og for-form for å illust-rere begynnelsestrinnet ved for-formdannelse,

fig. 7 et apparat ifølge foreliggende oppfinnelse som ble brukt ved fremstilling av en optisk bølgeleder for-form.

I fig. 1 er en dor 10 av silisiumoksyd eller et annet ildfast materiale som tåler høye temperaturer festet i en fastspenningsanordning 12 som dreies og forskyves langs sin lengdeakse av mekanismen 14, som illustrert ved pilene 14a hhv. 14b. Doren 10 blir opprinnelig anordnet nær en aksial sotavleiringsanordning, som en flammehydrolysebrenner 16, slik at dorens endeflate befinner seg i de fine sotpartiklers bane når disse sendes fra brenneren. Et adherende belegg av partikkelmateriale, som til slutt vil danne kjernepartiet 22 i den resulterende for-form, blir først avleiret på dorens endeflate. Partik-kelmaterialet 20 kan være et hvilket som helst hensiktsmessig materiale for kjernen i en optisk bølgeleder, men må ha høyere brytningsindeks enn bølgelederens kledning. Hensiktsmessige organer for tilførsel av bestanddeler til anordningen 16 kan være av valgfri, kjent type, illustrert ved US-PS 3 826 560, 4 148 621 og 4 173 305.

Etter hvert som partikkelformet materiale avleires på dorens endeflate og avleiringen fortsettes, blir det bygget opp et porøst for-formkjerneparti. Ved en porøs for-form me-nes et forholdsvis porøst legeme, hvor små partikler av glass eller det avleirede materiale blir festet til hverandre med en del hulrom imellom. Endeflaten 24 vil kontinuerlig nydannes ved avleiring av det partikkelformede materiale. Ettersom avlei-ringsanordningen 16 i praksis vil være stasjonær hva angår translasjon i lengderetning, blir utgangslegemet 10 med fordel beveget langs sin lengdeakse i retningen som er illustrert ved pilen 14b med en hastighet som svarer til oppbygningshastighe-ten av partikkelmateriale på endeflaten 24, slik at endeflaten 24 befinner seg i en forholdsvis fast avstand fra anordningen

16. Det kan benyttes en anordning som vist i fig. 8 i US-PS

4 062 665 for at denne faste avstand skal opprettholdes.

Sotavleiringsanordningen 16 kan omfatte en valgfri sot-avleiringsbrenner eller flere brennere, inklusive brennere med plan flate, båndbrennere, ringbrennere e.l., som danner en strøm av partikkelmateriale som kan rettes mot kjernen. Som en illustrasjon av hensiktsmessige brennere nevnes de som er angitt i US-PS 3 565 345 og 4 165 223. Anordningen 16 kan også omfatte dyser av en type som er angitt i US-PS 3 957 474, som sender ut reaktantdamper som varmes opp f.eks. av en laser-stråle for dannelse av en sotstrøm. Ettersom en sotavleirings-brenner er foretrukket, vil det heretter refereres til denne spesielle type sotavleiringsanordning.

Ifølge oppfinnelsen overveies også rotasjon av brennerne rundt endeflaten 24. Dette kan forekomme i tillegg til rotasjon av utgangsorganet 12, i stedet for eller i enhver kombinasjon med slik rotasjon. Andre hensiktsmessige anordninger for dannelse av et porøst for-formkjerneparti ved aksial dampfase-oksydas jon er f.eks. omtalt i de ovennevnte US-PS 3 957 474, 3 966 446, 4 062 665, 4 017 228 og 4 224 046.

Et adherende belegg av partikkelformet materiale, som til slutt vil danne kledningspartiet 30 av den resulterende for-formen, avleires ved hjelp av sotavleiringsanordning 32, som også kan omfatte brennere, dyser e.l. Brenneren 32 kan omfatte et flertall brennere anordnet rundt kjernepartiet 22, og disse brennere kan rotere rundt for-formens akse. Ved et foretrukket utførelseseksempel roterer brennerne 16 og 32 ikke rundt for-formens akse, men for-formen roterer i pilens 14a retning idet den utformes. Det partikkelformede materiale 34 kan være et valgfritt hensiktsmessig materiale for kledning av en optisk bølgeledefiber, hvor materialets fremtredende egenskaper er dets renhet og lavere brytningsindeks enn kjernematerialets.

Ifølge foreliggende oppfinnelse vandrer brenneren 32 frem og tilbake langs for-formens lengdeakse. Denne oscillerende bevegelse av brenneren 32 er overlagret den konstante relativbe-vegelse som brenneren utfører i forhold til for-formen og som forårsakes av dorens 10 bevegelse i pilens 14b retning ved hjelp av trekkmekanismen 14. Resultatet er dannelsen av et konisk område 36 ved begynnelsen av kledningsavleiringen og et konisk område 38 ved det parti av kledningen 30 hvor brenneren 32 avleirer kledningssoten. Bortsett fra brennerens oscillerende bevegelse er bredden av den sotstrøm som produseres av brenneren bestemmende for lengden i lengderetning av det avsmalnende parti mellom kjernepartiet 22 og ytterflaten av kledningspartiet.

Den langsgående oscillasjon av brenneren 32 langs kjernepartiet 22 resulterer i økte sotavleiringshastigheter. Som tidligere nevnt, driver en termoforesekraft sotpartiklene fra de hete gasser som sendes ut fra brenneren mot den kjøligere for-formoverflate. Dersom brenneren 32 skulle forbli stasjonær som tidligere angitt, ville sotstrømmen kontinuerlig rettes mot et forholdsvis varmt område av for-formen, hvor det nettopp var blitt avleiret sot. I denne situasjon ville den brenner-utsendte soten ikke bli sterkt tiltrukket til det område av for-formen som den rettes mot. Mer av den utsendte sot ville dermed avvi-ke fra sin tiltenkte bane og ville unnlate å avleire seg på for-formen. Men ettersom brenneren 32 oscillerer frem og tilbake langs for-formens akse, rettes de brenner-utsendte sotpartikler mot et forholdsvis kjøligere parti av for-formen. Dermed blir termoforesekraften som påvirker sotpartiklene ster-kere og avleiringseffektiviteten øker.

Som vist i fig. 2, kan apparatet utstyres med ytterligere en brenner 44 for dannelse av enda et lag 45 av partikkelformet materiale. I denne figur er organer som linqnerorganer i fig. 1 betegnet med merkede henvisningstall. Oscillasjonsbeve-gelsen av brenneren 44 langs for-formens akse fører til dannelse av et konisk avsmalnende område 46. Brenneren 44 kan avleire sot 48 med en sammensetning som er' lik eller avvikende fra sotens 34'.

Reaktantforsyningssystemet som er illustrert i fig. 2 er det samme som er angitt og patentert i US-PS 4 173 305- En kilde 49 for SiCl^ er via målepumpen 50 koplet til blandeanordningen 51. En kilde 52 for GeCl^ er via målepumpen 53 koplet til blandeanordningen 51. Ytterligere detaljer ved blandeanordningen er angitt i US-PS 4 173 305. Den reaktantmengde som strømmer gjennom pumpene 50 og 53 styres av strømningsstyrin-gen 54. Oksygen tilføres blandeanordningen 51 via strømnings-massestyringen 55-

For dannelse av en enkelt-modus optisk bølgeleder for-form med et kjerneparti med forholdsvis liten diameter, kan brenneren 16' utforme en kjerne av Si02 dopet med Ge02» mens brennerne 32' og 44 avleirer lag av kledningssot som f. eks.

omfatter rent Si02-

For dannelse av en for-form for en fiber med avtrappet brytningsindeks, hvor kjernepartiet har forholdsvis stor diameter, sammenlignet med ovennevnte enkelt-modus fiberfor-form, kan brennerne 16' og 32' avleire kjerneglassot med samme sammensetning og brenneren 44 kan produsere et belegg av klednings-sot .

For dannelse av en fiberfor-form med stigende indeks, kan I sammensetningen av reaktantdampen som mates til brenneren 32'

varieres avhengig av denne brenners posisjon. Den stiplede strek 56 som forbinder brenneren 32' med strømningsstyringen 54 illustrerer det forhold at styringen 54 blir tilført et

signal som angir brennerens 32' posisjon. I dette utførelses-eksempel produserer brenneren 16' sot 20' som danner midtpar-tiet av for-formens kjerne. Soten 20' kan f.eks. omfatte SiO^ som er dopet med et eller flere dopingsoksyder, som Ge02. Brenneren 32' danner gjenstående parti av for-formens kjerne.

i

Den produserer derfor en sotstrøm som inneholder en maksimal dopingsoksydmengde når den når posisjon A i sin oscillasjonsbevegelse, mens soten inneholder mindre dopingsmiddel når brenneren 32' når posisjon B. Dette kan f,eks. oppnås ved at det opprettholdes en konstant strømning av SiCl^ gjennom målepumpen 50, mens strømningen av GeCl^ gjennom målepumpen 53 varieres i overensstemmelse med brennerens stilling på den måten som er illustrert ved diagrammet i fig. 3. Den maksimale do-pingsmiddelkonsentrasjon i soten 34' bør være noe lavere enn i soten 20'.

I utførelseseksemplet ifølge fig. 4 blir et sotbelegg 58 avleiret på doren 59 av brenneren 60 og et belegg 61 avleires på overflaten av belegget 58 ved hjelp av brenneren 62. Som velkjent på området, kan doren 59 være utformet av et materiale som glass, keramikk e.l. med en ekspansjonskoeffisient som går sammen■ med det avleirede materialets. Doren 59 roteres og forskyves i lengderetning som antydet med pilene 63a og 63b ved hjelp av en fastspenningsanordning 64.Brenneren 60 oscillerer mellom stillingene A og B og brenneren 62 oscillerer mellom stillingene C og D. Dersom doren 59 skal fjernes fra den porøse for-form før denne konsolideres, kan doroverflaten gis et belegg av karbonsot før glassot avleires på den, som angitt i US-PS 4 233 052.

Doren 59 kan bestå av en stav av meget rent glass med en brytningsindeks som er hensiktsmessig til bruk som kjernepartiet i en optisk bølgeledefiber. Staven kan f.eks. ha gradert eller konstant brytningsindeks. I et slikt utførelseseksempel kan ett eller flere lag av kledningsglassot med lavere brytningsindeks enn glasskjernens avleires på glasskjernestaven og deretter konsolideres på denne for dannelse av et massivt glass-trekningsemne som er hensiktsmessig for trekking av optiske bølgeledefibre.

Etter at for-formene som fremstilles ifølge de ovennevnte fremgangsmåter har nådd en hensiktsmessig lengde, kan de fjernes fra avleiringsapparatet og transporteres til en konsolideringsovn, hvor de oppvarmes til en temperatur som er høy nok til å konsolidere glassotpartiklene og danne et massivt glassemne for trekking av en optisk bølgeleder. Hvis prosessen kontinuerlig skal fremstille en optisk bølgeledefiber, kan det dog benyttes et apparat som illustrert i fig. 5. Dette apparat ligner det som er beskrevet i US-PS 4 230 472 og 4 310 339 med tittelen "Method and Apparatus for Forming an Optical Waveguide Preform Håving a Continuously Removable Starting Member". Sotfor-formen 67 er avstøttet og rotert av anordningen 68, mens

den flyttes i lengderetning av anordningen i retning av pilen 69 ved hjelp av spolen 70. Anordningen 68 kan f.eks. omfatte

et flertall ruller som omgir for-formen 67 og er montert slik at de avstøtter, roterer og forflytter strukturen. Slike ruller er velkjent på området. Varmeelementer 71 varmer opp den porøse for-form til en temperatur som er høy nok til å konsolidere

den til en massiv glasstav 72. Den konsoliderte stav er avstøt-tet og rotert av organer 73, som ligner anordningen 68. Den konsoliderte stav 72 passerer mellom varmeelementer 74, hvor stavens temperatur økes til materialets trekkingstemperatur og den trekkes til en optisk bølgeledefiber 75 som vikles på spolen 70. En for-form som dannes ifølge foreliggende oppfinnelse kan dermed samtidig trekkes til en fiber.

De følgende eksperimenter ble gjennomført for å illustre-re bedringen av avleiringshastigheten som oppnås ved fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen. Sylindriske dorer ble avstøttet i horisontal stilling i en dreiebenk. En enkelt brenner av den type som er angitt i US-PS 4 165 223 ble benyttet. Indre og ytre oksygenstrømningsskjold hadde en hastighet på 3,5 standard liter pr. min. (sim) henholdsvis 10,0 sim.

Den eneste benyttede reaktant, SiCl4 ble holdt ved 37°C i

en beholder av den type som er angitt i US-PS 3 826 560. Oksygen som strømmer med en hastighet på 1,75 sim ble boblet gjennom det fytende SiCl4 og blandingen av oksygen og SiCl4-damp, som også hadde eh strømningshastighet på ca. 1,75 sim ble matet til brenneren. Brennflaten ble

holdt på ca. 120 mm avstand fra dorens sentrum. Ved ett sett

av eksperimenter ble silisiumoksydsot avleiret på dorer med en stasjonær brenner. I et annet sett av eksperimenter hvor alle øvrige betingelser var de samme, ble silisiumoksydsot avleiret på dorer ved at brenneren ble flyttet frem og tilbake langs et 25 cm langt parti av hver dor med en hastighet på 1,75 cm/sek. Ved begge eksperiment-sett ble sot avleiret i 10 minutter. Det ble brukt to forskjellige dor-typer, borsilikatrør med 51 mm diameter og kvartsrør med 19 mm diameter. Det ble brukt forskjellige rotasjonshastigheter for begge dor-størrelser. Dore-ne ble veid før og etter sotavleiringsprosessen på en Mettler balansevekt med åpen skål.

Ved bruk av borsilikatrør med 51 mm diameter, ble brenngass (CHjj) og oksygen tilført brenneren med hastigheter på 11,0 sim henholdsvis 11,2 sim. Rørene ble utsatt for 3 minut-ters forvarming av brenneren før sotavleiring på dem for at rørflaten skulle få stabil temperatur. Resultatene av disse forsøk er angitt i Tabell 1.

Ved bruk av kvartsrør på 19 mm diameter ble det bare brukt 1 minutts forvarming på grunn av rørets ringe masse. Strømningshastighetene av brenngass og oksygen til brenneren ble også redusert i overensstemmelse med de verdier som er angitt i Tabell 2 for reduksjon av flammetemperaturen. For enhver gitt dorrotasjonshastighet var strømningshastighetene for brennstoff og oksygen de samme både ved forsøkene med beveget og fast brenner.

Resultatene av de forsøk som ble gjort med 19 mm rør er angitt i Tabell 3.

Den bedringsprosent som ble oppnådd ved bruk av en beveget brenner, sammenlignet med en fast brenner er angitt i Tabell 1 og 3• Størst bedring oppnås når dorens rotasjonshas-tighet er forholdsvis lav. Derfor foretrekkes en rotasjonshas-tighet for doren mellom 10 og 50 omdr./min. når det avleires låg med en eller flere bevegede brennere i forbindelse med fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse.

Et spesielt eksempel på en fremgangsmåte for fremstilling av en fiber med avtrappet brytningsindeks ifølge foreliggende oppfinnelse er som følger. I fig. 6 og 7 ses en fastspenningsanordning 78 for avstøtting av doren 79 i vertikal stilling. Fastspenningsanordningen 78 er koplet til en trekningsmekanisme som samtidig dreier doren 79 og flytter den vertikalt oppad som antydet med pilene 80a og 80b. Fig. 6 illustrerer i snitt hvordan det første parti av for-formen 8l dannes, méns fig. 7 illustrerer dannelsen av en tilstrekkelig mengde for-form 81, slik at ytre kledningsflate 82 har fått sin endelige diameter, Reaktantavgivningssystemet og sotavleiringssystemet er illustrert i fig. 7. Et magasin 83 som står under trykk og inneholder SiClj, holdes ved en temperatur på 40°C ved hjelp av varmeelementet 84. Et magasin 85 under trykk inneholder GeCl^ og holdes ved en temperatur på 40°C ved hjelp av varmeelementet 86. Reguleringsventiler 87 og 88 regulerer oksygenstrømnin-gen til magasinene 83 og 85, slik at trykket i disse magasiner er 1.000 Torr.

Brennerne 89, 90, 91, 92 og 93 er brennere av flammehydrolyse-typen, som illustrert i ovennevnte US-PS 4 165 223.

Begge brennere 89 og 90 er anordnet ca. 125 mm nedenfor kjernepartiet 94 av sotfor-formen. Brenneren 91 befinner seg ca. 145 mm fra kjernepartiets 94 sideflate når den er anordnet i punkt A. Brennerne 92 og 93 er anbrakt ca. 125 mm fra den ytre kledningsflate 82. Hjelpebrenneren 96 er anordnet i enden av kjernepartiet 94 og hjelpebrennere 97 og 98 er anordnet i det område hvor den koniske flate 99 av kledningen møter kjernepartiet 94. Brennerne 89 og 90 sender ut sot 89' og 90', som danner kjernepartiet 94 og brenneren 91 sender ut sot 91', som danner kledningspartiet av for-formen 81. Skjønt brennerne 92 og 93 er flammehydrolyse-brennere, ble de bare benyttet som varmende hjelpebrennere for å herde kledningssoten. De varmende hjelpebrennere 96, 97 og 98 ble også brukt for herding av soten. Det parti av sotpartikler 89' og 90', som avleires i området for den koniske flate 99 med minst diameter tenderer normalt til å være "bløtt", idet partiklene er svært løst sam-menbundet. Hvis de tillates å forbli i denne tilstand, vil for-formen ha et ringformet parti med bløt sot som ville tendere til sprekking under konsolideringsprosessen. Brennerne 96, 97 og 98 brukes i første rekke for å varme opp de bløte sotpartikler slik at de hefter sterkt til hverandre og ovenfor nevnte problem unngås.

Oksygen som strømmer til magasinene 83 og 85 bobles gjennom de flytende reaktanter som befinner seg der og fører derved med seg kjente proporsjoner av de flytende reaktanter. Ventilene 100, 101 og 102 styrer den mengde oksygen-SiCl^-dampblanding som strømmer til brennerne 91, 90 hhv 89. Ventilene 103 og 104 styrer den mengde oksygen-GeCl^-dampblanding som avgis til brennerne 90 hhv 89. Strømningshastighetene i liter pr minutt til de forskjellige brennere er angitt i Tabell 4.

Doren 79 var et 1,2 m langt kvartsrør med en utvendig diameter på 19 ram. Den ende av røret på hvilken kjernésoten skulle avleires, var blitt flammebehandlet til avrundet, lukket form. Den avrundede ende av røret 79 skulle ha omtrent samme form som den avrundede ende av kjernepartiet 94 under stabile forhold. Lengden av den ferdige for-form 81 var 500 mm etter en total avleiringstid på 5 timer. Under sotavleiringsprosessen var den gjennomsnittlige hastighet av den oscillerende brenner 91 mellom posisjonene A og B 250 mm/min. Den totale vandringsavstand av brenneren 91 var 190 mm. Varmende hjelpebrennere 92 og 93 var montert på en felles plattform som oscil-lerte dem mellom posisjoner B og C med en middelhastighet på 200 mm/min.

For-formen 81 ble konsolidert i en ovn ved en temperatur på ca. 1550°C og ved gjennomstrømning av helium med en hastighet på 10 l/min. Fremmatingshastigheten for for-formen inn i ovnen var ca. 380 mm/time. Det konsoliderte trekningsemne ble montert i en konvensjonell fibertrekningsovh, hvor dets ende ble oppvarmet til trekningstemperaturen av det aktuelle materiale. Den resulterende fibers diameter var ca. 125 U, og kjer-nediameteren var ca. 5 U. Det ble trukket tre fiber-spoler, som hver omfattet ca. 1.000 meter. En fiber-spole viste en fortynning på 2,90 dB/km ved 850 nanometer og 1,54 dB/km ved 1060 nanometer. En annen spole viste en fortynning på 3,30 dB/km ved 85O nanometer og 1,92 dB/km ved 1060 nanometer. En tredje spole viste en fortynning på 5»57 dB/km ved 850 nanometer og 3,98 dB/km ved 1060 nanometer.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å utforme en porøs glassfor-form, som innbefatter tilveiebringelse av en langstrakt, sylindrisk kjerne (22), retting av en strøm (34) av partikkelformet glassmateriale mot en sideflate av kjernen (22) for å bygge opp et belegg (30) med gitt tykkelse på den, og dreiing av kjernen (22) i forhold til strømmen (34) av partikkelformet materiale, samtidig som kjernen (22) beveges i aksial retning i forhold til strømmen (34) av partikkel-f ormet materiale, karakterisert ved at strømmen (34) av partikkelformet materiale beveges frem og tilbake i forhold til et parti av lengden av nevnte kjerne (22) for å avsette og bygge opp i området av den frem- og tilbakegående bevegelsen av strømmen (34) et belegg (38) av partikkelformet materiale, idet hver syklus med frem-og tilbakegående bevegelse, mens lik i utstrekning, spenner over en ,ajinen del av lengden av kjernen (22) enn ved foregående syklus . på grunn av lengdebevegelsen til kjernen (22) i nevnte ene retning.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kjernen (22) tilveiebringes ved bruk av et utgangsorgan (10) som har minst en endeflate (24), et adhererende belegg (30) av partikkelformet glassmateriale påføres endeflaten (24) mens utgangsorganet (10) forskyves i lengderetningen og det adhererende belegg (30) av partikkelformet materiale kontinuerlig påføres utgangsorganet (10) .

3. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det på kjernens (22) sideflate avleires partikkelformet glassmateriale som inneholder minst et dopingoksyd for forandring av dets brytningsindeks, hvor konsentrasjonen av nevnte ene dopingoksyd er maksimal i en ende av den frem- og tilbakegående bevegelse av den partikkelformede materialstrøm og minimal i motstående ende av den frem- og tilbakegående bevegelse•

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at partiet av den porøse for-form mot hvilket strømmen beveges frem og tilbake blir gitt konisk form, og at endringen i dopingsmidlets konsentrasjon er slik at brytningsindeks av det partikkelformede materiale er størst der strømmen rettes mot det område av den konus-formede flate som har den minste radius.

5. Apparat for gjennomføring av fremgangsmåten som angitt i et av de foranstående krav for dannelse av en porøs, sylinderformet glassfor-form, omfattende organer (12) for avstøtting av en sylindrisk, langstrakt kjerne (10,22), organer (16,32) for å rette en første strøm av partikkelformet glassmateriale mot en sideflate av kjernen for oppbygning av et første belegg (38) på denne, organer (14a) for dreining av kjernen i forhold til organene (16,32) som produserer det partikkelformede materiale (20,34), organer (14b) for langsgående bevegelse av kjernen i en retning i forhold til organene for produksjon av det partikkelformede materiale, karakterisert ved organer (32) for frem- og tilbakebevegelse av organene som retter det partikkelformede materiale i forhold til et parti av kjernens lengde.