WO1992021627A1 - Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform Download PDF

Info

Publication number
WO1992021627A1
WO1992021627A1 PCT/EP1992/000939 EP9200939W WO9221627A1 WO 1992021627 A1 WO1992021627 A1 WO 1992021627A1 EP 9200939 W EP9200939 W EP 9200939W WO 9221627 A1 WO9221627 A1 WO 9221627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preform
starting body
starting
collapsing
area
Prior art date
Application number
PCT/EP1992/000939
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Leber
Hartwig Schaper
Norbert Treber
Gerhart Vilsmeier
Klaus Reimann
Original Assignee
Heraeus Quarzglas Gmbh
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 Heraeus Quarzglas Gmbh filed Critical Heraeus Quarzglas Gmbh
Priority to EP92909441A priority Critical patent/EP0588806B1/de
Priority to JP50852492A priority patent/JP3207855B2/ja
Priority to DE59206873T priority patent/DE59206873D1/de
Publication of WO1992021627A1 publication Critical patent/WO1992021627A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture 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]
    • C03B37/018—Manufacture 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
    • C03B37/01861—Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/047—Re-forming tubes or rods by drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a rod-shaped preform for optical fibers with a core and with at least one cladding that surrounds the core and has a lower refractive index than the core, by collapsing a tubular starting body in a collapsing area , wherein the exit body, seen in the radial direction, has a change in refractive index over its wall thickness in at least one interface area, and during collapse by continued evacuation in the tubular part of the exit body compared to that from the outside on the exit Maintained external pressure maintained reduced internal pressure, and the preform is continuously withdrawn from the heating zone.
  • the tubular starting body can be produced by depositing particles on a mandrel which consists, for example, of glass, graphite or aluminum oxide. According to the desired radial refractive index profile of the preform, the deposited particles are either admixed with dopants or z. B. also diffused into the open-pore soot body created by particle separation.
  • the removal of the mandrel causes disturbances in the inner surface of the tubular output body produced.
  • the inner surfaces of the tubular starting bodies are generally post-treated in different cleaning, smoothing and / or drying processes.
  • the tubular starting body in the known methods is softened starting from one end, continuously over its length in a heating zone, so that it collapses into a solid body, the preform.
  • a method for producing a preform for drawing optical fibers in which a quartz glass tube, which has a nonlinear refractive index curve due to the different thicknesses of germanium doping in the radial direction, is fed vertically to a heating zone and during the Collapsing in a heating zone remains connected to a vacuum pump, the vacuum inside the glass tube being selected so that there is as little depletion of dopant materials as possible in the center of the preform.
  • the glass fiber is drawn from a tubular glass body which has layers with different refractive indices, the glass tube being closed on both sides and, to facilitate the collapse process, the glass tube Interior is evacuated during fiber drawing.
  • the known methods have in common that the entire inner surface of the tubular starting body is mapped onto the center of the preform when it collapses.
  • disturbances in the inner surface of the tubular body for example due to impurities, moisture or other surface defects, lead to inhomogeneities in the center of the preform.
  • they are generally particularly troublesome.
  • oval or jacket-shaped deformations of the core regions of the preform can also frequently be observed.
  • the object of the present invention is to enable the production of low-interference, rod-shaped preforms for optical elements.
  • the object is achieved in that the starting body is fed continuously with rotation and horizontally to a heating zone, the outer dimensions and inner dimensions of the starting body, the distance of the interface area from the inner surface of the starting body, the viscosity of the material of the Output body in the collapsing area, the pressure difference between the internal pressure and the external pressure, the level of the internal pressure and the pulling-off speed of the preform and the feed speed of the starting body are selected such that the collapsing area, contrary to the pulling direction of the Preform, in the axis of the starting body, a stem made of core material is formed.
  • the center of the collapsed preform which thus contains no material that had previously formed a surface, is essentially free of disturbances, even those that can be caused in the heating zone due to material absorption.
  • the non-linear refractive index curve over the wall thickness of the starting body is caused by different concentrations of dopants in the material layers of the starting body.
  • the term interface area is understood to mean the area from which a gradual or continuous change in the refractive index occurs in the radial direction and in which the interface between core and cladding runs in the preform.
  • the viscosity of the material of the starting body also has different values, so that the formation of the stem is facilitated in the collating area due to the non-linear viscosity curve seen radially over the wall thickness of the starting body.
  • the starting body is fed to a fixed heating zone or, in a kinematic reversal, the heating zone is led over a stationary starting body.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the collapse of hollow cylinders. It has proven useful to rotate the hollow cylinder and the preform around the longitudinal axis at a speed between 5 rpm and 50 rpm during the collapse. The rotation compensates for random asymmetries within the heating zone and stabilizes the stem that forms in the center of the hollow cylinder.
  • an initial body geometry has proven to be advantageous in which the inside diameter is between 10 mm and 120 mm, the ratio of outside to inside diameter being in the range from 1.5 to 3 and the distance of the at least one limit area of the inner surface of the starting body is at least 3 percent of its wall thickness. Since the collapsing process should take place as quickly as possible, the temperature in the heating zone is preferably set so high that a viscosity of the material in the collapsing area
  • Substance in the range of 10 3 dPas to 107 dPas is achieved. Values up to a maximum of 1008 mbar have proven to be suitable for the internal pressure in the tubular part of the starting body, which also determines the speed at which the stem is formed and the mass of material applied to build up the stem the pressure difference between the internal pressure and the external pressure acting on the outlet body with values between 5 mbar and 813 mbar is appropriately selected such that the outlet body is not deformed in an uncontrolled manner in the region of the heating zone.
  • the method according to the invention has proven particularly useful for the collapse of starting bodies in which the viscosity decreases from the inside to the outside at a given temperature.
  • suitable dopant concentrations of the innermost layer of the starting body high viscosity differences can be set between this layer and an adjacent but further outward layer, so that the inner layer in the collating area is easily peeled off from the adjacent layer and as a stalk that forms can be turned inside out.
  • the method is particularly simple when using starting bodies which have a step index course of the refractive index over their wall thickness. The risk of mixing areas of different refractive indices through a possible asymmetrical formation of the stem is thereby largely reduced.
  • the method has become the collapse of starting bodies which consist predominantly of SiO 2 , in particular those which, viewed in the radial direction, have at least one layer of germanium-doped SiO 2 , and those which at least viewed in the radial direction a layer of undoped Si0 2 and adjacent to it and further out have at least one cladding glass layer made of fluorine-doped Si0 2 , proven to be advantageous.
  • the reference numeral 12 denotes an electrical resistance heater, which envelops the heating zone 1, which encloses a section of a quartz glass tube 2 to be collapsed and an already collapsed preform 3.
  • the inner walls 4 of the quartz glass tube 2 collapse in a collapsing area 5, a stem 6 being formed and being pulled out of the collapsing area 5 against the direction in which the preform 3 is pulled off.
  • the direction of removal of the preform 3 is indicated by the directional arrow 7, that of the stem by the directional arrow 8.
  • the quartz glass tube 2 is closed on its end facing away from the collapsing region 5 with a stopper 10.
  • the quartz glass tube 2 which has an outer diameter of 120 mm and an inner diameter of 60 mm, has an innermost layer with a layer thickness of approximately 6 mm, a core glass layer 13 made of pure, synthetic quartz glass and a jacket glass lying adjacent to it and further out layer 14 made with 0.5 weight * X is fluorine-doped synthetic silica glass on (the layer thicknesses are not shown irri ⁇ rod meet in the figure for clarity).
  • the quartz glass tube 2 is oriented horizontally and fed to the heating zone 1 under a continuous rotation of 20 rpm at a feed rate of 23 mm / min and heated there to a temperature of around 2100 ° C.
  • the quartz glass In the collapsing area 5, the quartz glass has an average viscosity of 10 dPas.
  • the vacuum pump 9 maintains an internal pressure of 900 mbar in the quartz glass tube 2, so that a pressure difference of 113 mbar is maintained compared to the atmospheric pressure present on the outside of the quartz glass tube surface.
  • the pull-off speed of the preform 3 is 23.5 mm / min and is therefore slightly higher than the feed speed of the quartz glass tube 2. As a result, the quartz glass tube 2 and the quartz glass preform 3 are constantly kept in tension.
  • a stem 6 is formed in the axis of the quartz glass tube 2, which stem is composed of material from the areas 11 near the surface (indicated by darker hatching in the figure) of the inner walls 4 of the quartz glass tube 2, which collapse in the Area 5 have such a low viscosity that they are deformed by the pressure or vacuum forces acting in the longitudinal axis direction, counter to the pulling direction 7 of the preform 3, and are turned inside out in the direction of the stem growth 8. With the stem 6, the soiling and disturbances of the areas 11 near the surface are thus removed from the collapsing area 5.
  • the formation of the stem 6 prevents the inner walls 4 of the quartz glass tube 2 from collapsing, thus stabilizing the symmetry of the quartz glass tube 2 directly in front of the collapsing region 5 and transmitting it in the preform 3.
  • the diameter of the preform 3 thus produced is approximately 96 mm. approx. 8 mm of this applies to the core glass area.
  • the stem 6 has a diameter of approximately 40 mm.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

Ausgehend von den bekannten Verfahren zur Herstellung stabförmiger Vorformen (3) für optische Fasern durch Kollabieren von rohrförmigen Ausgangs-Körpern (14), wird zur Herstellung möglichst störungsarmer Vorformen ein rohrförmiger Ausgangskörper (14) kontinuierlich, unter Rotation und horizontal einer Erhitzungszone (12) zugeführt, wobei Aussenmasse und Innenmasse des Ausgangs-Körpers (14), der Abstand des Grenzflächenbereiches von der Innenoberfläche (13) des Ausgangs-Körpers, die Viskosität des Materials des Ausgangs-Körpers (14) in einem Kollabier-Bereich, die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Aussendruck, die Höhe des Innendrucks sowie die Abzugsgeschwindigkeit der Vorform und die Zuführgeschwinkigkeit des Ausgangs-Körpers so gewählt werden, dass aus dem Kollabier-Bereich, entgegen der Abziehrichtung der Vorform (3), in der Achse des Ausgangs-Körpers (14) ein aus dem Kern-Material bestehender Stengel (6) gebildet wird.

Description

"Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen Vorform"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen Vor¬ form für optische Fasern mit einem Kern und mit mindestens einem, den Kern umhüllenden und eine niedrigere Brechzahl als der Kern aufweisenden Mantel, durch Kollabieren eines rohrförmigen Ausgangs-Körpers in einem Kollabier-Be¬ reich, wobei der Ausgangs-Körper in radialer Richtung gesehen über seine Wand¬ stärke in mindestens einem Grenzflächenbereich eine Brechzahländerung aufweist und wobei während des Kollabierens durch fortgesetztes Evakuieren im rohrför¬ migen Teil des Ausgangs-Körpers ein gegenüber dem von außen auf den Aus¬ gangs-Körper einwirkenden Außendruck verminderter Innendruck aufrechterhalten, und die Vorform kontinuierlich aus der Erhitzungszone abgezogen wird.
Derartige Verfahren zur Herstellung von Vorformen, insbesondere für optische Fasern, sind allgemein bekannt. Die Herstellung des rohrförmigen Ausgangs- Körpers kann durch Abscheiden von Partikeln auf einem Dorn erfolgen, der bei¬ spielsweise aus Glas, Graphit oder Aluminiumoxid besteht. Entsprechend dem gewünschten radialen Brechzahlprofil der Vorform werden den abgeschiedenen Partikeln entweder Dotiermittel beigemischt oder z. B. auch in den durch die Partikelabscheidung entstandenen offenporigen "Soot-Körper" eindiffundiert.
Die Entfernung des Dornes, beispielsweise durch Herausziehen, Herausbohren oder Herausätzen, verursacht Störungen der Innenoberfläche des erzeugten, rohrförmigen Ausgangs-Körpers. Mit dem Ziel der Verminderung von Oberflächen¬ defekten und Materialinhomogenitäten werden die Innenoberflächen der rohr¬ förmigen Ausgangs-Körpern im allgemeinen in unterschiedlichen Reinigungs-Glät- tungs- und/oder Trocknungsverfahren nachbehandelt. Zum Zweck des Kollabierens wird der rohrförmige Ausgangs-Körper bei den be¬ kannten Verfahren von einem Ende beginnend, fortlaufend über seine Länge in einer Erhitzungszone erweicht, so daß er zu einem Vollkörper, der Vorform, zusammenfällt.
Aus der EP-A20163071 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform zum Ziehen von Lichtleitfasern bekannt, bei dem ein Quarzglasrohr, das in radialer Richtung gesehen über seine Wandstärke aufgrund unterschiedlicher Germanium- Dotierung einen nicht linearen Brechzahlverl uf aufweist, vertikal einer Erhitzungszone zugeführt und während des Kollabierens in einer Erhitzungszone mit einer Vakuumpumpe verbunden bleibt, wobei der Unterdruck innerhalb des Glasrohres so gewählt werden soll, daß möglichst keine Verarmung an Dotier- materialien im Zentrum der Vorform auftritt.
In einem aus der EP-AI 0100174 bekannten Verfahren zur Herstellung einer optischen Glasfaser, wird die Glasfaser aus einem rohrförmigen Glaskörper, der Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist, gezogen, wobei das Glasrohr beidseitig verschlossen und, zur Erleichterung des Kollabiervor- ganges, das Glasrohr-Innere während des Faserziehens evakuiert ist.
Die bekannten Verfahren haben gemeinsam, daß die gesamte Innenoberfläche des rohrförmigen Ausgangs-Körpers beim Kollabieren auf das Zentrum der Vorform abgebildet wird. Neben Problemen durch Blasenbildung aufgrund von Gasein¬ schlüssen oder von Dotierstoffverarmung durch Abdampfen von Dotiermaterial während des Ko labiervorganges, führen auch Störungen der Innenoberfläche des rohrförmigen Körpers, etwa aufgrund von Verunreinigungen, Feuchtigkeit oder anderen Oberflächendefekten zu Inhomogenitäten im Zentrum der Vorform. Gerade dort sind sie jedoch im allgemeinen besonders störend. Häufig sind bei den unter Mitwirkung von Unterdruck kollabierten Vorformen auch ovale oder mantel- förmige Verformungen der Kernbereiche der Vorform zu beobachten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung stö¬ rungsarmer, stabförmiger Vorformen für optische Elemente zu ermöglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgangs-Körper kontinuierlich unter Rotation und horizontal einer Erhitzungszone zugeführt wird, wobei Außenmaße und Innenmaße des Ausgangs-Körpers, der Abstand des Grenzflächenbereichs von der Innenoberfläche des Ausgangs-Körpers, die Visko¬ sität des Materials des Ausgangs-Körpers im Kollabier-Bereich, die Druckdif¬ ferenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck, die Höhe des Innendrucks sowie die Abziehgeschwindigkeit der Vorform und die Zuführgeschwindigkeit des Ausgangs-Körpers so gewählt werden, daß aus dem Kollabier-Bereich, entgegen der Abziehrichtung der Vorform, in der Achse des Ausgangs-Körpers, ein aus Kern-Material bestehender Stengel gebildet wird.
Dadurch, daß die Geometrie des Ausgangs-Körpers und die Verfahrensparameter beim Kollabieren so eingestellt werden, daß aus dem Kollabier-Bereich in der Achse des Ausgangs-Körpers ein Stengel entgegen der Abziehrichtung der kol¬ labierten Vorform gebildet wird, wird ein vorzeitiges Zusammenklappen sich gegenüberliegender Innenwandflächen des Ausgangs-Körpers verhindert. Der sich bildende Stengel stabilisiert somit unmittelbar vor dem Kollabier-Bereich die Symmetrie des erweichenden Ausgangs-Körpers und erleichtert deren Übertragung in die Vorform. Gleichzeitig wird das Material der Innen-Oberflächenschicht des Ausgangs-Körpers umgestülpt und im sich bildenden Stengel aus dem Kollabier-Bereich entfernt. Das Zentrum der kollabierten Vorform, das somit kein Material enthält, das vorher einmal eine Oberfläche gebildet hatte, ist dadurch im wesentlichen frei von Störungen, auch solchen, die aufgrund von Materialabda pfungen in der Erhitzungszone verursacht sein können, her¬ stellbar. Der nicht lineare Brechzahlverlauf über die Wandstärke des Aus¬ gans-Körpers wird aufgrund von unterschiedlichen Konzentrationen von Dotier¬ stoffen in den Materialschichten des Ausgangs-Körpers hervorgerufen. Unter dem Begriff Grenzflächenbereich wird dabei der Bereich verstanden, von dem aus in radialer Richtung gesehen eine stufenweise oder eine stetige Änderung der Brechzahl auftritt und in dem in der Vorform die Grenzfläche zwischen Kern und Mantel verläuft. Je nach Dotierstoffkonzentration weist auch die Viskosität des Materials des Ausgangs-Körpers unterschiedliche Werte auf, so daß im Kol¬ labier-Bereich aufgrund des radial über die Wandstärke des Ausgangs-Körpers gesehenen, nicht linearen Viskositätsverlaufes, die Bildung des Stengels erleichtert wird. Zur Erzielung dieser Vorteile ist es gleichgültig, ob der Ausgangs-Körper einer ortsfesten Erhitzungszone zugeführt oder in kinematischer Umkehr die Erhitzungszone über einen ortsfesten Ausgangs-Körper hinweggeführt wird.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für das Kollabieren von HohlZylindern. Dabei hat es sich bewährt, den Hohlzylinder und die Vorform während des Kollabierens mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 U/min und 50 U/min um die Längsachse zu rotieren. Durch die Rotation werden zufällige Asymetrien innerhalb der Erhitzungszone ausgeglichen und der sich bildende Stengel im Zentrum des HohlZylinders stab lisiert. Dabei hat sich eine Aus¬ gangs-Körper-Geometrie als vorteilhaft erwiesen, bei der der Innendurchmesser zwischen 10 mm und 120 mm wobei das Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser im Bereich von 1,5 bis 3 liegt und der Abstand des mindestens einen Grenz- flächenbereiches von der Innenoberfläche des Ausgangs-Körpers mindestens 3 Prozent von dessen Wandstärke beträgt. Da der Kollabiervorgang möglichst schnell ablaufen sollte, wird die Temperatur in der Erhitzungszone vorzugs¬ weise so hoch eingestelt, daß im Kollabier-Bereich eine Viskosität des Werk-
Stoffes im Bereich von 10 3 dPas bis 107 dPas erzielt wird. Für den Innen¬ druck im rohrförmigen Teil des Ausgangs-Körpers, der mitbestimmend für die Geschwindigkeit, mit der der Stengel geb ldet wird und für die für den Aufbau des Stengels aufgebrachte Werkstoffmasse ist, haben sich Werte bis maximal 1008 mbar als geeignet erwiesen, wobei die Druckdifferenz zwischen dem Innen¬ druck und dem auf den Ausgangs-Körper wirkenden Außendruck mit Werten zwischen 5 mbar und 813 mbar zweckmäßig so gewählt wird, daß der Ausgangs-Körper im Bereich der Erhitzungszone nicht unkontrolliert verformt wird. Um trotz einer genügenden Durchheizung des Werkstoffes und einer ausreichenden thermischen Stabilität im Kollabier-Bereich, dennoch einen wirtschaftlichen Massendurch¬ satz zu erreichen, hat sich eine Abziehgeschwindigkeit der Vorform aus dem Kollab er-Bereich zwischen 10 mm/min und 80 mm/min und eine Zuführgeschwindig¬ keit des Ausgangs-Körpers zur Erhitzungszone zwischen 8 mm/min und 35 mm/min bewährt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Vorform und den Ausgangs-Körper mit derselben Geschwindigkeit und in gleicher Umdrehungsrichtung zu rotieren. Vermischungen von Schichten des Ausgangs-Körpers und der Vorform mit unter¬ schiedlichen Brechzahlen werden dadurch vermieden. Besonders bewährt hat sich das erfindungsgemäße Verfahren für das Kollabieren von Ausgangs-Körpern, bei denen sich die Viskosität bei gegebener Temperatur von innen nach außen verringert. So lassen sich beispielsweise durch geeignete Dotierstoffkonzentrationen der innersten Schicht des Ausgangs-Körpers hohe Viskositätsunterschiede zwischen dieser Schicht und einer benachbarten, aber weiter außen liegenden Schicht einstellen, so daß die innere Schicht im Kol¬ labierbereich leicht von der benachbarten Schicht abgeschält und als sich bildender Stengel umgestülpt werden kann.
Besonders einfach gestaltet sich das Verfahren bei der Verwendung von Aus¬ gangs-Körpern, die einen Stufenindex-Verlauf der Brechzahl über ihre Wand¬ stärke aufweisen. Die Gefahr einer Vermischung von Bereichen unterschiedlicher Brechzahlen durch eine eventuelle unsymmetrische Bildung des Stengels wird dadurch weitgehend vermindert. Das Verfahren hat sich zum Kollabieren von Ausgangs-Körpern, die überwiegend aus SiO„ bestehen, insbesondere solchen, die in radialer Richtung gesehen mindestens eine Schicht aus Germanium-dotier¬ tem Si02 aufweisen, sowie solchen, die in radialer Richtung gesehen min¬ destens eine Schicht aus undotiertem Si02 und dazu benachbart und weiter außen liegend mindestens eine Mantelglas-Schicht aus Fluor-dotiertem Si02 aufweisen, als vorteilhaft erwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer schematischen Darstellung nachfolgend beispielhaft beschrieben.
Mit der Bezugsziffer 12 ist eine elektrische Widerstandsheizung bezeichnet, die die Erhitzungszone 1 umhüllt, die einen Abschnitt eines zu kollabierenden Quarzglasrohres 2 und einer bereits kollabierten Vorform 3 umschließt. Inner¬ halb der Erhitzungszone 1 fallen die Innenwandungen 4 des Quarzglasrohres 2 in einem Kollabier-Bereich 5 zusammen, wobei ein Stengel 6 gebildet und entgegen der Abziehrichtung der Vorform 3 aus dem Kollabier-Bereich 5 abgezogen wird. Die Abziehrichtung der Vorform 3 ist mit dem Richtungspfeil 7, die des Stengels mit dem Richtungspfeil 8 gekennzeichnet. Das Quarzglasrohr 2 ist an seiner, dem Kollabier-Bereich 5 abgewandten Stirnseite mit einem Stopfen 10 verschlossen. Innerhalb des Quarzglasrohres 2 wird während des Kollabierens ein Innendruck von 900 mbar mittels einer Vakuumpumpe 9 gehalten, die über eine vakuumdichte Durchführung durch den Stopfen 10 an das Quarzglasrohr 2 angeschlossen ist. Das Quarzglasrohr 2, das einen Außendurchmesser von 120 mm und einen Innendurchmesser von 60 mm hat, weist als innerste Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 6 mm eine Kernglas-Schicht 13 aus reinem, synthetischem Quarzglas und dazu benachbart und weiter außen liegend eine Mantel- glas-Schicht 14 aus mit 0,5 Gew.-*X Fluor dotiertem, synthetischem Quarzglas auf (der Deutlichkeit wegen sind die Schichtdicken in der Figur nicht ma߬ stabsgerecht dargestellt). Das Quarzglasrohr 2 wird horizontal orientiert und unter kontinuierlicher Rotation von 20 U/min mit einer Zuführgeschwindigkeit von 23 mm/min der Erhitzungszone 1 zugeführt und dort auf eine Temperatur um 2100βC aufgeheizt. Im Kollabier-Bereich 5 hat das Quarzglas dabei eine mitt- lere Viskosität von 10 dPas. Während des Kollabierens hält die Vakuum¬ pumpe 9 im Quarzglasrohr 2 einen Innendruck von 900 mbar aufrecht, so daß gegenüber dem außen an der Quarzglasrohr-Oberfläche anliegenden Atmosphären¬ druck eine Druckdifferenz von 113 mbar erhalten bleibt. Die Abziehgeschwindig¬ keit der Vorform 3 beträgt 23,5 mm/min und ist damit geringfügig höher als die Zuführgeschwindigkei des Quarzglasrohres 2. Dadurch werden das Quarzglas¬ rohr 2 und die Quarzglas-Vorform 3 ständig auf Zug gehalten.
Aufgrund der oben angeführten Versuchsparameter bildet sich in der Achse des Quarzglasrohres 2 ein Stengel 6 aus, der sich aus Material aus den ober¬ flächennahen Bereichen 11 (in der Figur mit dunklerer Schraffur angedeutet) der Innenwandungen 4 des Quarzglasrohres 2 zusammensetzt, die im Kollabier- Bereich 5 eine so niedrige Viskosität haben, daß sie von den in Längsachsen¬ richtung, entgegen der Abziehrichtung 7 der Vorform 3 wirkenden Druck- bzw. Vakuumkräften verformt und in Richtung des StengelWachstums 8 umgestülpt wer¬ den. Mit dem Stengel 6 werden somit die Verschmutzungen und Störungen der oberflächennahen Bereiche 11 aus dem Kollabier-Bereich 5 entfernt. Außerdem wird durch die Ausbildung des Stengels 6 ein Zusammenfallen gegenüberliegender Innenwandungen 4 des Quarzglasrohres 2 verhindert und damit die Symmetrie des Quarzglasrohres 2 unmittelbar vor dem Kollabier-Bereich 5 stabilisiert und in der Vorform 3 übertragen. Der Durchmesser des so hergestellten Vorform 3 be¬ trägt ca. 96 mm. davon entfallen auf den Kernglas-Bereich ca. 8 mm. Der Sten¬ gel 6 weist einen Durchmesser von etwa 40 mm auf.

Claims

"Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen Vorform"Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen Vorform für optische Fasern mit einem Kern und mit mindestens einem, den Kern umhüllenden und eine niedrigere Brechzahl als der Kern aufweisenden Mantel, durch Kollabieren eines rohrförmigen Ausgangs-Körpers in einem Kollabier-Bereich, wobei der Ausgangs-Körper in radialer Richtung gesehen über seine Wandstärke in mindestens einem Grenzflächenbereich eine Brechzahländerung aufweist und wobei während des Kollabierens durch fortgesetztes Evakuieren im rohr¬ förmigen Teil des Ausgangs-Körpers ein gegenüber dem von außen auf den Ausgangs-Körper einwirkenden Außendruck verminderter Innendruck aufrecht¬ erhalten, und die Vorform kontinuierlich aus der Erhitzungszone abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs-Körper (2) kontinuierlich unter Rotation und horizontal einer Erhitzungszone (12) zugeführt wird, wobei Außenmaße und Innenmaße des Ausgangs-Körpers, der Abstand des Grenz¬ flächenbereichs von der Innenoberfläche (4) des Ausgangs-Körpers (2), die Viskosität des Materials des Ausgangs-Körpers (2) im Kollabier-Be¬ reich (5), die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck, die Höhe des Innendrucks sowie die Abziehgeschwindigkeit der Vorform (3) und die Zuführgeschwindigkeit des Ausgangs-Körpers (2) so gewählt werden, daß aus dem Kollabier-Bereich (5), entgegen der Abziehrichtung (7) der Vorform (3), in der Achse des Ausgangs-Körpers (2), ein aus Kern-Material bestehender Stengel (6) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs-Kör¬ per (2) und die Vorform (3) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 5 U/min bis 50 U/min um die Längsachse rotiert werden, daß zylindrische Ausgangs-Körper (2) mit einem Innendurchmesser im Bereich von 10 mm bis 120 mm, wobei das Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser im Bereich von 1,5 bis 3 liegt und der Abstand des mindestens einen Grenzflächenbereiches von der Innenoberfl che des Ausgangs-Körpers (2) mindestens 3 Prozent der Wandstärke des Ausgangs-Körpers (2) beträgt, umgeformt werden, daß die
Viskosität des Materials des Ausgangs-Körpers (2) im Kollabier-Bereich (5)
3 7 auf einen Wert im Bereich von 10 dPas bis 10 dPas eingestellt wird, daß der Innendruck im rohrförmigen Teil des Ausgangs-Körpers (2) auf einem Wert von maximal 1008 mbar gehalten und die Druckdifferenz auf einem Wert im Bereich von 5 mbar bis 813 mbar eingestellt wird, daß die Abziehge¬ schwindigkeit der Vorform (3) auf einem Wert im Bereich zwischen 10 mm/min und 80 mm/min und die Zuführgeschwindigkeit des Ausgangs-Korpers (2) auf einem Wert im Bereich zwischen 8 mm/min und 35 mm/min eingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangs-Körper (2) und Vorform (3) mit der selben Geschwindigkeit und in gleicher Umdrehungsrichtung rotiert werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß Ausgangs-Körper (2) verwendet werden, bei denen sich die Viskosität bei gegebener Temperatur von innen nach außen verringert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 b s 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangs-Körper (2) verwendet werden, die im wesentlichen aus Si02 be¬ stehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangs-Körper (2) verwendet werden, die mindestens eine Schicht aus Germanium-dotiertem Si02 aufweisen.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß Ausgangs-Körper verwendet werden, die in radialer Richtung gesehen mindestens eine Schicht (14) aus undotiertem Si02 oder aus Germanium-dotiertem Si02 (14) und mindestens eine weiter außen liegende Mantelglas-Schicht (15) aus Fluor-dotiertem Si02 aufweisen.
PCT/EP1992/000939 1991-05-31 1992-04-30 Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform WO1992021627A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP92909441A EP0588806B1 (de) 1991-05-31 1992-04-30 Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform
JP50852492A JP3207855B2 (ja) 1991-05-31 1992-04-30 プリフォームの製造方法
DE59206873T DE59206873D1 (de) 1991-05-31 1992-04-30 Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4117817.3 1991-05-31
DE4117817A DE4117817C2 (de) 1991-05-31 1991-05-31 Verfahren zur Herstellung einer stabförmigen Vorform für optische Fasern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1992021627A1 true WO1992021627A1 (de) 1992-12-10

Family

ID=6432851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1992/000939 WO1992021627A1 (de) 1991-05-31 1992-04-30 Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0588806B1 (de)
JP (1) JP3207855B2 (de)
CA (1) CA2100070A1 (de)
DE (2) DE4117817C2 (de)
WO (1) WO1992021627A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094268A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Heraeus Tenevo Ag Verfahren für die herstellung eines vollzylinders aus quarzglas

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958276C1 (de) * 1999-12-03 2001-05-03 Heraeus Quarzglas Verfahren für die Herstellung einer Quarzglas-Vorform für eine Lichtleitfaser
DE10117153C1 (de) * 2001-04-05 2002-06-13 Heraeus Quarzglas Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Quarzglas
NL1019675C2 (nl) * 2001-12-28 2003-07-01 Draka Fibre Technology Bv Werkwijze voor het onder verwarmen contraheren van een holle substraatbuis tot een staafvormige voorvorm.
DE102008063680A1 (de) 2008-10-10 2010-04-15 Abb Ag Verfahren zum Einlernen (Teachen) eines Industrieroboters sowie ein entsprechend ausgestatteter Industrieroboter
DE102015100333A1 (de) * 2015-01-12 2016-07-14 ideas beyond AG Mehrlagenpapier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2314151A1 (fr) * 1975-06-11 1977-01-07 Hitachi Ltd Procede de production de fibres optiques
FR2345402A1 (fr) * 1976-03-22 1977-10-21 Western Electric Co Procede de fabrication de fibres optiques a section transversale de caractere circulaire ameliore
FR2436111A1 (fr) * 1975-10-30 1980-04-11 Haussonne Francois Procede pour retreindre un tube de verre pour former un barreau plein
DE3206176A1 (de) * 1982-02-20 1983-08-25 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung einer vorform, aus der optische fasern ziehbar sind
EP0458017A1 (de) * 1990-05-18 1991-11-27 Heraeus Quarzglas GmbH Verfahren zum werkzeugfreien Umformen eines Hohlkörpers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2314151A1 (fr) * 1975-06-11 1977-01-07 Hitachi Ltd Procede de production de fibres optiques
FR2436111A1 (fr) * 1975-10-30 1980-04-11 Haussonne Francois Procede pour retreindre un tube de verre pour former un barreau plein
FR2345402A1 (fr) * 1976-03-22 1977-10-21 Western Electric Co Procede de fabrication de fibres optiques a section transversale de caractere circulaire ameliore
DE3206176A1 (de) * 1982-02-20 1983-08-25 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung einer vorform, aus der optische fasern ziehbar sind
EP0458017A1 (de) * 1990-05-18 1991-11-27 Heraeus Quarzglas GmbH Verfahren zum werkzeugfreien Umformen eines Hohlkörpers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094268A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Heraeus Tenevo Ag Verfahren für die herstellung eines vollzylinders aus quarzglas

Also Published As

Publication number Publication date
JP3207855B2 (ja) 2001-09-10
JPH06507370A (ja) 1994-08-25
DE59206873D1 (de) 1996-09-12
CA2100070A1 (en) 1992-12-01
DE4117817C2 (de) 1994-02-03
EP0588806A1 (de) 1994-03-30
EP0588806B1 (de) 1996-08-07
DE4117817A1 (de) 1992-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2930398C2 (de)
EP1789370B1 (de) Beschichtetes bauteil aus quarzglas sowie verfahren zur herstellung des bauteils
DE2930399A1 (de) Optische gradientenindex-faser grosser bandbreite und verfahren zu ihrer herstellung
DE2906070C2 (de) Verfahren zum Herstellen von optischen Wellenleitern
DE3001792A1 (de) Verfahren zur herstellung eines mutterstabs fuer die herstellung von optischen fasern
DE3136838C2 (de)
DE2313276A1 (de) Verfahren zur herstellung von optischem glas
DE3447082A1 (de) Verfahren zum herstellen einer vorform zum ziehen von lichtleitfasern
EP0309027A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Monomode-Lichtleitfaser
EP0023066A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern
WO2010003856A1 (de) Biegeunempfindliche optische faser, quarzglasrohr als halbzeug für seine herstellung sowie verfahren zur herstellung der faser
EP0117009B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer massiven Vorform zum Ziehen optischer Fasern
EP0458017B1 (de) Verfahren zum werkzeugfreien Umformen eines Hohlkörpers
DE10152328B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus Quarzglas, rohrförmiges Halbzeug aus porösem Quarzglas u. Verwendung desselben
DE102006024831B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus synthetischem Quarzglas
WO2001090010A1 (de) Verfahren für die herstellung einer optischen faser und vorform für eine optische faser
EP0588806B1 (de) Verfahren zur herstellung einer stabförmigen vorform
EP0104617A2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Vorform zum Ziehen von Glasfaser-Lichtwellenleitern
DE102007003889B3 (de) Quarzglasrohr als Halbzeug für die Vorform- und Faserherstellung, dessen Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung des Quarzglasrohres
DE2827303C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Glasgegenstandes und dessen Anwendung
WO2001040126A1 (de) Quarzglas-vorform für eine lichtleitfaser und verfahren zu ihrer herstellung
DE102006031898B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Halbzeugs aus fluordotiertem Quarzglas
WO2003091171A2 (de) Verfahren zur herstellung eines zylinderförmigen quarzglaskörpers mit geringem oh-gehalt
DE4117816C2 (de)
WO2011110617A1 (de) Verfahren sowie rohrförmiges halbzeug zur herstellung einer optischen faser

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB GR IT MC NL

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1992909441

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2100070

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1994 87713

Country of ref document: US

Date of ref document: 19940127

Kind code of ref document: A

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1992909441

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1992909441

Country of ref document: EP