SE434149B

SE434149B - METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING OPTICAL FIBER

Info

Publication number: SE434149B
Application number: SE7904892A
Authority: SE
Inventors: A Sarkar
Original assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1984-07-09
Also published as: GB2023129B; GB2023129A; BR7903533A; DE2922795C2; DE2922795A1; AT377749B; FI65612B; IT7923341A0; NO147948B; ES8103387A1; NL174539B; ES481361A1; JPS5851892B2; FR2428011A1; DK228879A; FI791843A; ATA409179A; AU4722679A; FR2428011B1; NO147948C

Description

10 15 20 zs' '30 35 1son892+2 2 förelsevis låg. Ett sätt att öka avsättningshastigheten vore att öka bärarrörets inre diameter för att få en större uppsamlingsyta. Eftersom värmet för glasavsättningen tillförs från rörets utsida, leder emellertid en ökning av rördiametern till att ångtemperaturen längs rörets axel blir lägre. Vidare är strömningsprofilen i röret sådan, att maximalt flöde uppträder axiellt inom röret. När rör- diametern ökar, strömmar därför en mindre andel ånga av de .reagerande ämnena genom omrâdet intill rörväggen, där reaktionstemperaturen är högst, dvs. där de bildade stoft- formiga reaktionsprodukterna lättast samlas på rörets värmda område. Följaktligen minskar den andel av det bildade glas- stoftet, som avsätts på bärarröret, med ökande rördiameter, vilket medför en olämplig effektiv minskning av avsättnings- hastigheten. 7 I Uppfinningen syftar till att öka den effektiva mass- -avsättningshastigheten i en seriell avsättningsprocess av angivet slag. Uppfinningen avser ett förfarande för fram- 'ställning av optiska glasföremål, vid vilket man leder en glasbildande ångblandning genom ett lángsträckt cylindriskt bärarrör, värmer bärarröret och den däri inneslutna ång- ' blandningen med_en värmekälla, som förflyttas i längdled relativt bärarröret, så att det inom bärarröret bildas en het zon, vari det alstras en suspension av partikelformigt material, som rör sig nedströms där åtminstone en del av den avsätter sig på rörets insida och bildar en glasig belägg-' ning. Förfarandet utmärkes av att man leder en ström av en gas, som inte ogynnsamt påverkar det optiska_föremålets egenskaper, genom bärarrörets axiella omrâde i dess heta zon för att begränsa strömmen av ångblandningen till en på avstånd från rörets längdaxel belägen ringformig kanal, så att den går fram intill rörets insida, varigenom avsätt- pningsutbytet av ångblandningens reaktion förbättras. i Uppfinningen avser även en apparat för framställning av ett.optiskt glasföremäl, som kan dras till en optisk ifiber, ur en ihålig cylindrisk bärare. Apparaten innefattar en värmare för värmning av ett axiellt avsnitt av ett på 10 15 20 25 30 35 79-0489?-2 3 lämpligt sätt buret cylindriskt bärarrör, så att en het zon alstras i bärarröret, en anordning för att åstadkomma rela- tiv längsgående rörelse mellan värmaren och bärarröret och en anordning för att i bärarrörets ena ände införa en ström av ångblandning ägnad att i den heta zonen reagera under bildning av en suspension av ¶ rtikelformigt material, som rör sig nedströms, där åtminstone en del därav avsätter sig på bärarrörets insida. Apparaten utmärkes av en anordning för att leda en ström av gas genom bärarrörets axiella om- råde i dess heta zon på sådant sätt, att gasen begränsar ångblandningsströmmen till en ringformig kanal invid bärar- rörets insida i den heta zonen, varigenom ångblandningens reaktion begränsas i huvudsak till ett ringformigt område intill bärarrörets vägg. 10 15 20 zs' '30 35 1son892 + 2 2 relatively low. A way to increase the deposition rate would be to increase the inside diameter of the carrier tube to obtain one larger collection area. Because the heat for the glass deposit supplied from the outside of the pipe, however, leads to an increase of the pipe diameter to the steam temperature along the axis of the pipe becomes lower. Furthermore, the flow profile in the pipe is such, that maximum flow occurs axially within the pipe. When tubular diameter increases, therefore a smaller proportion of steam flows from them .reacting substances through the area adjacent to the pipe wall, where the reaction temperature is highest, i.e. where they formed dust- shaped reaction products are most easily collected on the heated pipe area. Consequently, the proportion of the glass formed the dust deposited on the carrier tube with increasing tube diameter, leading to an inappropriately effective reduction in sales the speed. 7 I The invention aims to increase the effective mass the deposition rate in a serial deposition process of specified stroke. The invention relates to a method for producing 'position of optical glass objects, at which one leads one glass-forming steam mixture through an elongated cylindrical carrier tube, heats the carrier tube and the vapor contained therein. the mixture with a heat source, which is moved longitudinally relative to the carrier tube, so that one is formed within the carrier tube the zone in which a suspension of particulate matter is generated material, which moves downstream there at least a part of it deposits on the inside of the tube and forms a glassy coating ning. The process is characterized by conducting a current of one gas, which does not adversely affect the optical_object properties, through the axial area of the carrier tube in its heat zone to limit the flow of the steam mixture to one on distance from the longitudinal axis of the pipe located annular channel, so that it extends to the inside of the tube, whereby the the opening yield of the reaction of the steam mixture is improved. The invention also relates to an apparatus for manufacturing of an optical glass object, which can be drawn into an optical ifiber, from a hollow cylindrical carrier. The device includes a heater for heating an axial section of an on 10 15 20 25 30 35 79-0489? -2 3 suitably worn cylindrical support tube, so that a hot zone generated in the carrier tube, a device for providing rela- longitudinal movement between the heater and the carrier tube and a device for introducing a current at one end of the carrier tube of vapor mixture suitable for reacting in the hot zone during formation of a suspension of particulate matter, which moves downstream, where at least some of it settles on the inside of the carrier tube. The device is characterized by a device to direct a flow of gas through the axial circumference of the carrier tube. prevail in its hot zone in such a way that the gas limits the steam mixing stream to an annular channel adjacent to the carrier the inside of the tube in the hot zone, whereby the vapor mixture reaction is mainly limited to an annular area next to the wall of the carrier tube.

Anordningen för att leda en gasström genom bärar- rörets axiella område innefattar lämpligen ett rör, före- trädesvis ett baffelrör, anordnat i det cylindriska bärar- rörets ena ände och mynnande invid den heta zonen. En anord- ning för förflyttning av röret längs bärarröret arbetar synkront med anordningen för förflyttning av värmaren. Den från baffelröret utträdande gasströmmen bildar i den heta zonen en gaskärna, som begränsar ångblandningen till den ringformiga kanalen intill bärarens yta.The device for conducting a gas stream through the carrier the axial area of the tube suitably comprises a tube, preferably preferably a baffle tube, arranged in the cylindrical carrier one end of the tube and opening next to the hot zone. An arrangement for moving the tube along the carrier tube works synchronously with the device for moving the heater. The the gas stream exiting from the baffle tube forms in the hot zone a gas core, which limits the steam mixture to it annular channel adjacent to the surface of the wearer.

Figur 1 återger schematiskt en känd apparat för avsättning av ett glasskikt i ett rör.Figure 1 schematically shows a known apparatus for deposition of a layer of glass in a tube.

Figur 2 återger ett avsnitt av röret i figur 1 och åskådliggör tillståndet under drift.Figure 2 shows a section of the pipe in Figure 1 and illustrates the condition during operation.

Figur 3 återger schematiskt en apparat för avsätt- ning av ett glasskikt med förfarandet enligt uppfinningen.Figure 3 schematically shows an apparatus for depositing of a glass layer with the method according to the invention.

Figurerna 4 och 5 visar apparaten enligt uppfinningen i snitt och åskådliggör tillståndet under drift.Figures 4 and 5 show the apparatus according to the invention on average and illustrates the condition during operation.

Figur 6 visar änden av ett baffelrör, som kan an- vändas i apparaten enligt uppfinningen.Figure 6 shows the end of a baffle tube which can be used used in the apparatus according to the invention.

.I fig. 1 och 2 visas ett känt system innefattande ett bärarrör 10 med ett hållarrör 8 fäst vid uppströms- änden och ett utloppsrör 12 fäst vid nedströmsänden. låren 8 och 12 anbringas i chucken till en konventionell glas- 10 15 20 25 e ' 30 35 g het avsätts .reaktionsprodukten på bärarens yta som glasstoft av önskad šsoaasz-2 4 svarv (icke visad), och kombination bringas att rotera, så- som anges med en pil. Hållarröret, som kan utelämnas, är ett billigt glasrör med samma diameter som bärarröret, och det ingår inte i den färdiga optiska vâgledaren. En het_zon 14 (figur 2) bringas att genomlöpa röret 10 genom att en värmare 16 förflyttas såsom visas med pilar 18a och 18b. Värmaren 16 kan bestå av någon lämplig värmekälla, såsom flera runt röret 10 anordnade brännare. Reaktionskomponenter införs i röret 10 genom ett inloppsrör 20, som är anslutet till flera gas- och ångkällor. En syrgaskälla 22 är över en flödes- _ mätare 24 ansluten till inloppsröret 20 och över flödes- mätare 26, 28 och 30 till behållare 32, 34 och 36. En källa 38 till bortriklorid (eller bortrifluorid) är ansluten till inloppsröret 20 över en flödesmätare H0. Behållarna 32, 34 och 36 kan innehålla normalt vätskeformiga ämnen, som in- förs i röret 10 genom.att syre eller någon annan lämplig bär- gas bubblas igenom. Avgående material leds bort genom ut- loppsröret 12. Blandarventiler och_avstängningsventiler, som kan användas för dosering av strömmarna och för andra er- forderliga inställningar av sammansättningen, är inte visade.Figures 1 and 2 show a known system comprising a support tube 10 with a holding tube 8 attached to the upstream end and an outlet pipe 12 attached to the downstream end. thighs 8 and 12 are applied in the chuck to a conventional glass 10 15 20 25 e '30 35 g hot is deposited .the reaction product on the surface of the support as glass dust of desired šsoaasz-2 4 lathe (not shown), and combination is made to rotate, so indicated by an arrow. The retaining tube, which can be omitted, is one cheap glass tube with the same diameter as the carrier tube, and that not included in the finished optical guide. And it_son 14 (Figure 2) is caused to pass through the tube 10 by a heater 16 is moved as shown by arrows 18a and 18b. The heater 16 may consist of any suitable heat source, such as several around tube 10 arranged burners. Reaction components are introduced in the pipe 10 through an inlet pipe 20, which is connected to several gas and steam sources. An oxygen source 22 is above a flow meter 24 connected to the inlet pipe 20 and over the flow meters 26, 28 and 30 to containers 32, 34 and 36. A source 38 to boron trichloride (or boron trifluoride) is connected to the inlet pipe 20 over a flow meter H0. Containers 32, 34 and 36 may normally contain liquid substances, which introduced into the tube 10 by oxygen or any other suitable carrier gas is bubbled through. Outgoing material is discharged through flue pipe 12. Mixer valves and_s shut-off valves, as can be used for dosing the streams and for other purposes. required settings of the composition, are not shown.

Brännaren 16 rör sig först med låg hastighet i för- hållande till röret 10 i pilens 18b riktning, dvs. i materi- alströmmens riktning. Reaktionskomponenterna reagerar i den heta zonen 14 och bildar glasstoft, dvs. en pulversuspen- sion av partikelformigt oxidmaterial, som förs nedströms till rörets 10 område 42 av den strömmande gasen. I allmän- mellan 20 och 70 % av den í ångströmmen bildade _sammansättning.The burner 16 first moves at low speed in holding to the tube 10 in the direction of the arrow 18b, i.e. in material direction of the current. The reactants react in it hot zone 14 and forms glass dust, i.e. a powder suspension of particulate oxide material, which is carried downstream to the area 42 of the tube 10 of the flowing gas. In general between 20 and 70% of the formed in the steam stream _composition.

Det är att märka, att det inte bildas stoft i väsent- lig omfattning i rörets 10 område 46 uppströms om den heta zonen. När brännaren 16 fortsätter att röra sig i pilens 18b riktning, vandrar den heta zonen 14 nedströms, så att en del av stoftlagret H4 kommer in i~den heta zonen och-däri konsolideras till ett enhetligt sammanhängande glasskikt 48. Sådana processparametrar som temperaturer, flöden och _ reaktionskomponenter kan bestämmas med ledning av upp- 10 15 20 25 30 35 '?"904892“2 5 . gifter i publikationerna J.B. MacChesney m.fl., Proceedings of the IEEE, 1280 (1970) och W.G.French m.fl., Applied Optics, 15 (1978). Uppgifter kan också hämtas från hand- boken Vapor Deposition, C.F. Powell m.fl., John Wiley and (1966).It is to be noted that no dust is substantially formed extent in the area 46 of the tube 10 upstream of the hot one zones. When the burner 16 continues to move in the arrow 18b direction, the hot zone 14 travels downstream, so that a part of the dust layer H4 enters and enters the hot zone consolidated into a uniformly cohesive layer of glass 48. Process parameters such as temperatures, flows and reaction components can be determined on the basis of 10 15 20 25 30 35 '? "904892" 2 5. poisons in the publications J.B. MacChesney et al., Proceedings of the IEEE, 1280 (1970) and W.G.French et al., Applied Optics, 15 (1978). Data can also be retrieved from the book Vapor Deposition, C.F. Powell et al., John Wiley and (1966).

När brännaren 16 komme Sons, Inc. till den vid utloppsröret 12 belägna änden av röret 10, sänks lågans temperatur, och brännaren återförs därpå i pilens 18a riktning till rörets 10 ingångsände. Därpå avsätts ytterligare skikt av glas- material i röret 10 på beskrivet sätt. Sedan man har avsatt ett antal skikt lämpliga att tjäna som mantlings- och/eller kärnmaterial i den slutliga optiska vàgledarfibern, höjer man det sålunda bildade glasämnets temperatur till ca 220000 föx ett glas med hög kiseldioxidhalt, så att röret 10 faller ihop. Detta kan man åstadkomma genom att minska den heta zonens rörelsehastighet. Glasämnet kan sedan dras på väl- känt sätt till en optisk vågledarfiber med önskad diameter.When the burner 16 arrives Sons, Inc. to the one at the outlet pipe 12 located end of the tube 10, the temperature of the flame is lowered, and the burner is then returned in the direction of the arrow 18a to the tube 10 input end. Additional layers of glass are then deposited. material in the tube 10 as described. Since you have set aside a number of layers suitable to serve as sheathing and / or core material in the final optical waveguide fiber, raises the temperature of the glass blank thus formed to about 220,000 a glass with a high silica content was formed, so that the tube 10 falls Together. This can be achieved by reducing the hot the speed of movement of the zone. The glass blank can then be drawn on known method of an optical waveguide fiber of desired diameter.

För att optimera processen med avseende på reaktionen använder man höga temperaturer. För det vanliga silika- baserade systemet håller man generellt temperaturen i bära- rens vägg mellan ca 1400 och 190000 på det mot den heta zonen svarande stället. De angivna temperaturerna är de som mäts med en mot rörets yttre yta fokuserad strålningspyro- meter.To optimize the process with respect to the reaction if you use high temperatures. For the usual silica- based system, the temperature is generally maintained in clean wall between about 1400 and 190000 on it against the hot the zone corresponding to the place. The specified temperatures are as follows measured with a radiation pyrode focused on the outer surface of the tube. meter.

Det är välkänt, att hastigheten för sintringen av ' det avsatta stoftet till ett transparent glasskikt är en av de faktorer som begränsar avsättningshastigheten. För varje given sammansättning hos det glas, som skall avsättas, finns det ett maximum för de skikttjocklekar, vid vilka det avsatta glaset kan sintras med tillämpning av en optimal kombination av vidden hos den heta zonen, högsta tempera- turen i den heta zonen och brännarens hastighet. Om det sintrade glasskiktets tjocklek hålls vid maximivärdet för rör av olika diameter, borde avsättningshastigheten teore- tiskt öka proportionellt med rörets inre diameter till följd av den ökande arean. Till följd av beskaffenheten av ström ningsdynamiken för ångströmmen och stoftpartiklarnas dynamik 10 15 20 - 25 30 35 iïsoaesz-á 6 minskar emellertid förhållandet mellan mängden avsatt stoft och mängden bildat stoft med ökande rördiameter, varigenom den effektiva avsättningshastigheten minskar. 1 _Enligt föreliggande uppfinning begränsas strömmen av reaktionskomponenterna till en ringformig kanal intill bärar- rörets vägg i den heta zonen. Som framgår av figur 3, skjuter ett gasrör 50 in i bärarröret 52 från den ände där reaktions- komponenterna införs. Inom röret 52 mynnar röret 50 strax framför den av den rörliga värmekällan alstrade heta zonen.It is well known that the rate of sintering of 'the deposited dust to a transparent glass layer is one of the factors that limit the deposition rate. For each given composition of the glass to be deposited, there is a maximum for the layer thicknesses at which it deposited glass can be sintered with the application of an optimal combination of the width of the hot zone, the highest temperature the turn in the hot zone and the speed of the burner. About it the thickness of the sintered glass layer is kept at the maximum value of pipes of different diameters, the deposition rate should theoretically increase proportionally with the inner diameter of the pipe as a result of the increasing area. Due to the nature of the current the dynamics of the steam flow and the dynamics of the dust particles 10 15 20 - 25 30 35 iïsoaesz-á 6 however, the ratio of the amount of dust deposited decreases and the amount of dust formed with increasing tube diameter, whereby the effective deposition rate decreases. According to the present invention, the current is limited by the reactants to an annular channel adjacent to the carrier the wall of the pipe in the hot zone. As shown in Figure 3, shoots a gas pipe 50 into the carrier pipe 52 from the end where the reaction the components are introduced. Within the tube 52, the tube 50 opens immediately in front of the hot zone generated by the moving heat source.

Medelst en med den brutna linjen 58 antydd anordning är röret 50 mekaniskt kopplat till brännaren 56, så att röret 50 hela tiden hålls på rätt avstånd från den heta zonen 54.By means of a device indicated by the broken line 58 is the tube 50 mechanically coupled to the burner 56, so that the tube 50 is constantly kept at the right distance from the hot zone 54.

Alternativt kan värmekällan och gasröret vara stationära och det roterande bärarröret 52 förflyttas. Rörets 52 inlopps- ände är ansluten till röret 50 medelst ett hopfällbart organ 60, och en roterande tätning 62 är anordnad mellan organet 60 och röret 52. Som framgår av figur 4, vilken visar den heta zonen och närliggande områden av röret 52, bildar den ur röret 50 utströmmande_gasen en kärna eller spärr för de i pilarnas riktning mellan rören 50 och 52 strömmande reak- tionskomponenterna, så att dessa begränsas till en ring- I formig kanal intill rörets 52 vägg i den heta zonen 54. Även på en viss sträcka nedströms om den heta zonen 54 verkar gasen från röret 50 som spärr för det i den heta zonen bildade glasstoftet, vilket ökar sannolikheten för att _stoftet skall avsätta sig på rörets 52 vägg som ett lager* 441. I figur 5 antydes gränsen mellan den från röret 50 utströmmande gasen och den i den heta zonen 54 strömmande k ångblandningen med en bruten linje 66.Alternatively, the heat source and the gas pipe may be stationary and the rotating support tube 52 is moved. The inlet 52 of the pipe end is connected to the tube 50 by means of a collapsible member 60, and a rotating seal 62 is provided between the means 60 and the tube 52. As shown in Figure 4, which shows it hot zone and adjacent areas of the tube 52, it forms a core or barrier for the gas flowing out of the pipe 50 in the direction of the arrows between the pipes 50 and 52 flowing reaction components so that they are limited to a ring I shaped channel adjacent the wall of the tube 52 in the hot zone 54. Also at a certain distance downstream of the hot zone 54 the gas from the pipe 50 acts as a barrier for it in the hot the zone formed the glass dust, which increases the probability of the dust should settle on the wall 52 of the tube 52 as a layer * 441. In Figure 5, the boundary between that of the tube 50 is indicated the effluent gas and the effluent in the hot zone 54 k the steam mixture with a broken line 66.

*Den gas, som tillförs den heta zonen genom röret >50, kan vara vilken som helst gas, som inte ogynnsamt på- verkar det bildade ämnet till en optisk vågledare. Syre_ föredras, enär det uppfyller detta krav och är relativt billigt. Andra gaser, såsom argon, helium.och kväve, kan också användas. år _ ”Som visas i figur Ä, befinner sig rörets 50 ände på ett avstånd x från den heta zonens mitt, vilket måste vara 10 15 20 25 30 35 7904892-2 7 så stort, att glasstoft inte avsätts på röret 50. Avståndet X varierar med sådana parametrar som brännarens bredd och den heta zonens temperatur. Följande rön gjordes med ett avsättningssystem där rörens 50 och 52 yttre diametrar var 20 och 38 mm och deras väggtjocklekar 1,6 och 2 mm. Brännar- ytans öppningar var belägna inom en cirkel med H5 mm dia- meter. Det befanns, att glasstoft avsattes på röret 50 om avståndet x var ca 13 mm. Blandningen av ångströmmen med gasströmmen från gas- eller baffelröret 50 ökar med ökande avstånd i längdled från baffelröret 50. Fördelen av att be- gränsa reaktionskomponentsångan till ett ringformigt område nära rörets 52 vägg kan erhållas med ett avstånd x upp till ca 150 mm. De bästa resultaten ernås när avståndet x ligger inom området 25 - 75 mm.* The gas supplied to the hot zone through the pipe > 50, may be any gas which does not adversely affect the formed substance acts as an optical waveguide. Oxygen_ preferred, since it meets this requirement and is relative cheap. Other gases, such as argon, helium and nitrogen, can also be used. years _ “As shown in Figure Ä, the end 50 of the pipe is on a distance x from the center of the hot zone, which must be 10 15 20 25 30 35 7904892-2 7 so large that glass dust is not deposited on the tube 50. The distance X varies with such parameters as the width of the burner and the temperature of the hot zone. The following findings were made with one deposition systems where the outer diameters of the tubes 50 and 52 were 20 and 38 mm and their wall thicknesses 1.6 and 2 mm. Burner surface openings were located within a circle of H5 mm diameters meter. It was found that glass dust was deposited on the tube 50 om the distance x was about 13 mm. The mixture of the steam stream with the gas flow from the gas or baffle tube 50 increases with increasing longitudinal distance from the baffle tube 50. The advantage of limit the reactant vapor to an annular area near the wall 52 of the tube 52 can be obtained with a distance x up to about 150 mm. The best results are obtained when the distance x is within the range 25 - 75 mm.

Röret 50 bör ha sådan storlek och form, att ström- ningen i den heta zonen och i området omedelbart nedströms om denna är i huvudsak laminär. Varje turbulens, som alstras av röret 50, leder till att glaspartiklar tas upp av gas- strömmen och leds med denna till utloppsröret.The tube 50 should be of such size and shape that the current in the hot zone and in the area immediately downstream if this is essentially laminar. Any turbulence that is generated of the tube 50, leads to glass particles being taken up by the current and is led with this to the outlet pipe.

I det kända avsättningsförfarandet, som beskrivs i samband med fíg. 1 och 2, sjunker avsättningsutbytet om rör- diametern ökar över en viss gräns. Vanligen kan man öka av- sättningshastigheten genom att öka rördiametern upp till ca 30 mm. Med rör, vilkas diameter är över 30 mm, sjunker emellertid avsättningsutbytet, så att det är svårt att få någon ytterligare höjning av avsättningshastigheten. Vid användning av ett baffelrör erhålls emellertid optimalt avsättningsutbyte oberoende av bärarrörets diameter, efter- som reaktionskomponentsångan är inskränkt till en zon inom ett bestämt avstånd från bärarrörets 52 insida. Det yttre rörets 52 storlek begränsas endast av sådana omständigheter som möjligheten att sluta det inre hålet för att bilda ett ämne till en optisk vågledare. Baffelrörets 50 och bärar- rörets 52 väggtjocklekar hålls i regel tämligen små, t.ex. några millimeter.In the known deposition procedure described in connection with fig. 1 and 2, the sales yield decreases if the the diameter increases above a certain limit. You can usually increase the settling rate by increasing the pipe diameter up to about 30 mm. With pipes, the diameter of which is over 30 mm, sinks however, the exchange yield, so that it is difficult to obtain any further increase in the deposition rate. At however, the use of a baffle tube is optimally obtained deposition yield regardless of the diameter of the carrier tube, as the reactant vapor is restricted to a zone within a certain distance from the inside of the carrier tube 52. The exterior the size of the tube 52 is limited only by such circumstances as the possibility of closing the inner hole to form one subject to an optical waveguide. The baffle tube 50 and carrier the wall thicknesses of the tube 52 are generally kept rather small, e.g. a few millimeters.

Ett cylindriskt format baffelrör, såsom visas i fig. 3 och 4, kan lätt framställas och fungerar tillfreds- 10 15 20 25 30 35 g vsouasz-z 8 ställande som medel för att upprätthålla en gaskropp eller *gaskärna i bärarrörets heta zon utan att framkalla otill- räcklig turbulens. Andra former, såsom den i fig. 6 visade, kan också användas. Riktningen av gasströmmen från röret 70 visas med en pil 72. ' gförbättringen av avsättningshastigheten och utbytet framgår av följande försök. Ett avsättningssystem drevs både med och utan baffelrör 50, varvid alla andra faktorer var lika i de båda fallen. En apparat liknande den i figur 1 visade användes för tillförsel av reaktionskomponenterna.A cylindrically shaped baffle tube, as shown in Figures 3 and 4, can be easily produced and function satisfactorily. 10 15 20 25 30 35 g vsouasz-z 8 as a means of maintaining a gas body or * gas core in the hot zone of the carrier tube without inducing sufficient turbulence. Other shapes, such as that shown in Fig. 6, can also be used. The direction of the gas flow from the pipe 70 is indicated by an arrow 72. ' the improvement of the deposition rate and the yield is apparent from the following experiments. A sales system was operated both with and without baffle tubes 50, all other factors being taken into account were equal in both cases. An apparatus similar to that of the figure 1 was used to supply the reactants.

Endast en behållare 32 användes emellertid, Syre leddes genom behållaren 32, som innehöll kiseltetraklorid (SiClu) vid 35oC, så att en ström av ca 2,5 g/min SiCl4 erhölls.However, only one container 32 was used, Oxygen was led through the container 32, which contained silicon tetrachloride (SiClu) at 35 ° C, so that a flow of about 2.5 g / min SiCl 4 was obtained.

Flödet av bortriklorid (BCI3) var 92 cma/min (standardtill- stånd), och flödet av syre genom flödesmätaren 24 var 2,4 l/min (standardtillstånd). Bärarröret var av borosili- katglas och hade en ytterdiameter av 38 mm och en väggtjock- lek av 2 mm. Ett borosilikatglas med sammansättningen ca 14 viktprocent BZO3 och ca 86 viktprocent SiO2 avsattes.The flow of boron trichloride (BCI3) was 92 cma / min (standard stand), and the flow of oxygen through the flow meter 24 was 2.4 l / min (standard condition). The carrier tube was of borosil cat glass and had an outer diameter of 38 mm and a wall thickness play of 2 mm. A borosilicate glass with a composition of approx 14% by weight of BZO3 and about 86% by weight of SiO2 were deposited.

Ur flödena av kiseltetraklorid och bortriklorid beräknades oxidproaukfionen :in 0,85 g/miﬁ S102 och 0,29 g/min 12.203.From the flows of silicon tetrachloride and boron trichloride were calculated oxide proacion: in 0.85 g / ml ﬁ S102 and 0.29 g / min 12.203.

Avsättningshastigheten var 0,251 g/min, och avsättnings- utbytet var 26,2 % när inget baffelrör användes. Systemet modifierades genom tillägg av ett baffelrör av kiseldioxid- glas med en utvändig diameter av 20 mm och en väggtjocklek av 1,6 mm. Baffelrörets ände befann sig på 50 mm avstånd från den heta zonens mitt. Vid användning av baffelröret ökade avsättningshastigheten från 0,251 till 0,451 g/min och utbytet från 26,2 till 43,2 %. _ Tabell I visar har avsättningshastigheten och -ut- bytet varierar vid ändring av olika processparametrar.The deposition rate was 0.251 g / min, and the deposition rate the yield was 26.2% when no baffle tube was used. The system was modified by the addition of a baffle tube of silica glass with an outside diameter of 20 mm and a wall thickness of 1.6 mm. The end of the baffle tube was at a distance of 50 mm from the middle of the hot zone. When using the baffle tube increased the deposition rate from 0.251 to 0.451 g / min and the yield from 26.2 to 43.2%. _ Table I shows the deposition rate and the change varies when changing different process parameters.

I exempel 1 - 6 enligt tabellen bestod bärarrören fav borosilikatglasrör med 38 mm utvändig diameter och 2 mm väggtjocklek och baffelrören av kiseldioxidglasrör med 20 mm utvändig diameter och 1,6 mm väggtjocklek. Under försöken avsattes flera glasskikt i bärarrören på ovan beskrivet sätt. Sedan 10 - 30 skikt hade avsatts, bröts bärarrören 10 15 20 25 30 35 7904892-2 9 och mättes tjockleken av varje skikt under ett mikroskop.In examples 1 - 6 according to the table, the carrier tubes consisted fav borosilicate glass tubes with 38 mm outside diameter and 2 mm wall thickness and baffle tubes of silica glass tubes with 20 mm outside diameter and 1.6 mm wall thickness. During the experiments several layers of glass were deposited in the carrier tubes as described above way. After 10 - 30 layers had been deposited, the carrier tubes were broken 10 15 20 25 30 35 7904892-2 9 and the thickness of each layer was measured under a microscope.

Avsättningshastigheten beräknades ur skikttjockleken, och avsättningsutbytet beräknades genom division av avsättnings- hastigheten med totala ingående massflödet av glasstoft, varvid 100 % omsättning till oxider antogs. Det bästa resultatet var en avsättningshastighet av 0,691 g/min och H0,3 % ut- byte.The deposition rate was calculated from the layer thickness, and the sales yield was calculated by dividing the sales the velocity with the total constituent mass flow of glass dust, wherein 100% conversion to oxides was assumed. The best result was a deposition rate of 0.691 g / min and H0.3% change.

Ett specifikt exempel på framställningen av en optisk vågledarfiber med indexgradient är följande. Ett rör av kommersiellt borosilikatglas med 38 mm utvändig diameter och 2 mm väggtjocklek rengjordes genom att det doppades i fölﬂd i fluorvätesyra, avjoniserat vatten och alkohol. Detta bärarrör, som var ca 1200 mm långt, förenades vid ena änden mel ett 900 mm långt utloppsrör av 65 mm ytterdíameter och vid andra änden med ett 600 mm långt hàllarrör av samma dia- meter och väggtjocklek som bärarröret. Aggregatet sattes upp i en svarv, så att det kunde bringas att rotera. Hållarrörets fria ände försågs med en roterbar tätning, varigenom ett 1800 mm långt stycke av kiseldioxidglasrör med 20 mm ytterdia- meter och 1,6 mm väggtjocklek fördes. Baffelröret stöddes vid två olika ställen av sin längd på ett bärorgan, som kunde förflyttas tillsammans med brännaren. Brännaren förflyttades en 1000 mm lång sträcka längs bärarröret med 25 cm/min. Brän- naren inställdes att åstadkomma en avsättningstemperatur av 1800°C vid bärarrörets utsida. Sedan brännaren hade kommit till slutet av sin bana, varunder ett glasskikt hade avsatts, återgick den till utgångspunkten med 100 cm/min.A specific example of the representation of a optical waveguide fiber with index gradient is as follows. A pipe of commercial borosilicate glass with 38 mm outside diameter and 2 mm wall thickness was cleaned by dipping it in followed by hydrofluoric acid, deionized water and alcohol. This carrier tubes, which were about 1200 mm long, were joined at one end a 900 mm long outlet pipe of 65 mm outer diameter and at the other end with a 600 mm long holding tube of the same diameter meters and wall thickness as the carrier pipe. The unit was set up in a lathe, so that it could be made to rotate. The holder tube free end was provided with a rotatable seal, whereby one 1800 mm long piece of silica glass tube with 20 mm outer diameter meters and 1.6 mm wall thickness was carried. The baffle tube was supported at two different places of its length on a support member, which could moved together with the burner. The burner was moved a 1000 mm long distance along the carrier tube at 25 cm / min. Fuel was set to achieve a deposition temperature of 1800 ° C at the outside of the carrier tube. Then the burner had arrived to the end of its trajectory, under which a layer of glass had been deposited, it returned to the starting point at 100 cm / min.

Syre strömmade in i baffelröret med ett flöde av 2,5 l/min (standardtillstånd). Tre behållare användes, vilka innehöll kiseltetraklorid (SiClu), germaniumtetraklorid (GeClu) och fosforyltriklorid (POCl3), och dessa behållare _hölls vid 3200. Syre strömmade genom den första och den tredje behållaren i flöden av 0,3 l/min och 0,56 l/min, så att SiCln och POCl3 tillfördes bärarröret i konstanta flöden under hela avsättningsprocessen. Flödet av syre till den andra behållaren ökades linjärt från 0 till 0,7 l/min, sa att under brännarens första slag ingen germaniumtetraklorid 10 2904892-2 10 *tillfördes bärarröret, men flödet ökade linjärt under de följande 49 slagen av brännaren. Bortriklorid tillfördes bärarröret i ett konstant flöde av 15 cma/min (standard- tillstånd), och syre tillfördes direkt i ett flöde av 2,4 l/min (standardtillstånd).Oxygen flowed into the baffle tube with a flow of 2.5 l / min (standard condition). Three containers were used, which contained silicon tetrachloride (SiClu), germanium tetrachloride (GeClu) and phosphoryl trichloride (POCl3), and these containers Held at 3200. Oxygen flowed through the first and third the container in flows of 0.3 l / min and 0.56 l / min, so that SiCln and POCl3 were fed to the carrier tube in constant flows throughout the marketing process. The flow of oxygen to it the second container was increased linearly from 0 to 0.7 l / min, sa that during the first stroke of the burner no germanium tetrachloride 10 2904892-2 10 * was added to the carrier tube, but the flow increased linearly below them the following 49 strokes of the burner. Boron trichloride was added the carrier tube at a constant flow of 15 cma / min (standard state), and oxygen was added directly at a flow rate of 2.4 l / min (default state).

Efter omkring 200 min, varunder brännaren hade gjort 50 slag längs bärarröret, minskades brännarens hastighet till 2,5 cm/min så att temperaturen vid bärarrörets utsida höjdes till_2200°C. Därvid föll bärarröret ihop till ett ämne med massivt tvärsnitt. Ämnets användbara längd var ca sno mm. i Det erhållna ämnet värmdes till sådan temperatur, att materialen däri fick tillräckligt låg viskositet för drag- ning (ca 200000). Ämnet drogs sedan till ca 25 km optisk våg- ledarfiber med en diameter av ca 110 um. ïäoassz-2 11 @.mm Oﬂ@.@ m“Q= ﬁmw,@ mﬂwm >mm.Q wnﬂm m=m“@ ßnjm m@m.@ ﬁﬂjj ﬂwrno æ q«a\w wuænwø .Pwmm waﬂøp~mm>< w@N@.@ @Qm@.@ @m~Q“Q ﬁmN@.@ NmN@.@ wmﬁono ||||mm|| Mmaxoowvvxﬁåw ~.~ Q N w“~ :“N w@.« :“~ @.~ :,~ m.ﬂ :.~ m.ﬂ :.N Inwmwwmml pxwnﬂn nﬂa\H w@wﬁwmp>m H Hﬁwßmß :mN“@ æjnﬁ :m~“@ æ=.« :mN“@ w:.ﬁ ïmwßo w:.ﬂ :m~.@ m:“ﬂ m:ﬁ.@ mæw.@ lmmwml |~mww GﬂE\m wnﬂøwﬂﬁnwﬂxo NKÛIILÛLO ﬁ HwmëmxmAfter about 200 minutes, during which the burner had done 50 strokes along the carrier tube, the speed of the burner was reduced to 2.5 cm / min so that the temperature at the outside of the carrier tube was raised to -2200 ° C. Thereby, the carrier tube collapsed into one substance with solid cross section. The useful length of the substance was approx sno mm. in The resulting substance was heated to such a temperature that the materials therein had a sufficiently low viscosity for ning (ca 200000). The substance was then drawn to about 25 km of optical wave conductor fiber with a diameter of about 110 μm. ïäoassz-2 11 @ .mm O ﬂ @. @ m “Q = ﬁ mw, @ m ﬂ wm> mm.Q wn ﬂ m m = m “@ ßnjm m @ m. @ ﬁﬂ jj ﬂ wrno æ q «a \ w wuænwø .Pwmm wa ﬂ øp ~ mm> < w @ N @. @ @Qm @. @ @ m ~ Q “Q ﬁ mN @. @ NmN @. @ wm ﬁ ono |||| mm || Mmaxoowvvx ﬁ åw ~. ~ Q N w “~:“ N w @. «:“ ~ @. ~:, ~ m. ﬂ:. ~ m. ﬂ: .N Inwmwwmml pxwn ﬂ n n ﬂ a \ H w @ w ﬁ wmp> m H H ﬁ wßmß : mN “@ æjn ﬁ : m ~ “@ æ =.« : mN “@ w :. ﬁ ïmwßo w :. ﬂ : m ~. @ m: “ﬂ m: ﬁ. @ mæw. @ lmmwml | ~ mww G ﬂ E \ m wn ﬂ øw ﬂﬁ nw ﬂ xo NKÛIILÛLO ﬁ Hwmëmxm

Claims

ásonaàz-2 10 15 20 25 30 35 li, PATENTKRAV

A process for producing optical fibers, in which a gas-forming vapor mixture is passed through an elongate cylindrical carrier tube, heats the carrier tube and the vapor mixture contained therein with a heat source which is moved longitudinally relative to the carrier tube, so that a hot one is formed inside the carrier tube. zone, in which a suspension of particulate material is produced, which moves downstream where at least a part of it deposits on the inside of the tube and forms a glassy coating, characterized in that a free flow of gas is conducted, which does not adversely affect the properties of the optical object, through the axial region of the carrier tube in its hot zone to limit the flow of the vapor mixture to an annular channel spaced from the longitudinal axis of the tube so that it extends adjacent the inside of the tube, thereby improving the deposition yield of the vapor mixture reaction.

2. A method according to claim 1, characterized in that the annular channel is formed by coaxially in the carrier tube in front of another tube, which opens upstream from the hot zone and moves synchronously with it and from whose vicinity the hot son located estuary gas flow is eliminated.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas stream is oxygen.

4. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas stream consists of a gas which can react with the vapor mixture to form the particulate material.

5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier tube is heated to a sufficiently high temperature to close its passage, so that a glass object in the form of a tensile substance is obtained.

6. A method according to claim 4, characterized in that the tensile substance is heated to the tensile temperature of the constituent materials and the substance is drawn into an optical waveguide fiber. ß 1Û 15 20 25 7904892-2 13

An apparatus for producing an optical fiber which can be drawn into an optical fiber, comprising a heater for heating an axial section of a suitably supported cylindrical support tube, so that a hot zone is generated in the support tube, an apparatus for to provide relative longitudinal movement between the heater and the carrier tube and a device for introducing into one end of the carrier tube a stream of vapor mixture adapted to react in the hot zone to form a suspension of particulate material moving downstream, where at least one of them settles on the inside of the carrier tube, characterized by a device (50) for directing a free flow of gas through the axial area of the carrier tube in the hot zone in such a way that the gas limits the steam mixing flow to an annular channel adjacent the inside of the support tube in the hot zone, whereby the reaction of the vapor mixture is limited mainly to an annular area adjacent to the wall of the support tube.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the device for introducing a gas is constituted by a tube (50) arranged in the indicated end of the cylindrical support tube with one end arranged upstream of the hot zone in the support tube, and means (58) for moving this pipe longitudinally relative to the carrier pipe (52) synchronously with the movement of the heater (56), the gas flow exiting from the just mentioned end of the pipe (50).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the device for conducting a stream of gas is constituted by a device for conducting a stream of oxygen.