WO2004108616A1 - Verfahren zum elongieren und kollabieren einer vorform aus quarzglas - Google Patents

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WO2004108616A1
WO2004108616A1 PCT/EP2004/005991 EP2004005991W WO2004108616A1 WO 2004108616 A1 WO2004108616 A1 WO 2004108616A1 EP 2004005991 W EP2004005991 W EP 2004005991W WO 2004108616 A1 WO2004108616 A1 WO 2004108616A1
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hollow cylinder
core rod
core
quartz glass
optical component
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Heinz Fabian
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Heraeus Tenevo Gmbh
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    • 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
    • C03B37/0124—Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
    • C03B37/01242—Controlling or regulating the down-draw process
    • 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
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/0253—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/44—Monotoring or regulating the preform feed rate

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a quartz glass optical component by elongating a coaxial assembly, comprising an inner bore having, mechanically machined to final gauge quartz glass hollow cylinder and disposed within the inner bore core rod, wherein the coaxial arrangement with a predetermined feed a Heating zone supplied and softened zone by zone and the optical component is subtracted from the softened area, wherein an existing between the core rod and hollow cylinder annular gap collapses.
  • the invention relates to an optical component comprising a core and a cladding surrounding the core.
  • preforms for optical fibers are usually produced. It is also known to collapse a jacket tube onto a core rod during fiber drawing, the latter method being referred to as "OverDrive-During-Drawing" (ODD).
  • ODD OverDrive-During-Drawing
  • EP-A 598 349 describes a thick-walled quartz glass cylinder for producing a large-volume preform for optical fibers.
  • the thick-walled cylinder is alskollabiert when elongating on a core rod.
  • This process is known as the "rod in cylinder" (RIC) process
  • RIC rod in cylinder
  • Several methods are proposed for producing the quartz glass cylinder, one of which provides a cylindrical silica glass ingot which is mechanically drilled using either a core drill
  • porous silica soot is deposited on a refractory support by the known OVD method, the support is subsequently removed, and the resulting soot body is dewatered and vitrified.
  • a method and an optical fiber of the type mentioned are known from DE 102 14 029 A1.
  • a method is described in which a tube made of synthetic quartz glass is first prepared by producing a soot body by flame hydrolysis of SiCl 4 , vitrifying this into a quartz glass block and then boring the quartz glass block by means of a core drill.
  • a honing machine for the purpose of a precise finishing of the tube thus obtained, it is proposed to finish the inner wall by means of a honing machine and finally to polish it with the use of an abrasive of fineness grade # 800.
  • the machined tube is etched in hydrofluoric acid.
  • a so-called core rod which has a core region of SiO 2 which is doped with germanium dioxide and has a cladding region surrounding the core region which consists of undoped SiO 2 .
  • the core glass rod is inserted into the inner bore of the quartz glass hollow cylinder and fixed therein to form a coaxial arrangement.
  • This arrangement is supplied with its lower end beginning of an electrically heated Faserziehofen from above with a predetermined feed rate and heated therein to a temperature around 2180 ° C and thereby softened zone by zone. From the softened area, an optical fiber having an outside diameter of 125 ⁇ m is drawn off at a predetermined pulling speed.
  • the annular gap between the core rod and the quartz glass hollow cylinder closes, wherein in the gap a negative pressure is maintained.
  • the preforms produced by the known processes often have bubbles at the interface between the core rod and the hollow cylinder.
  • the fibers drawn from such preforms also often have poor qualities. Particular attention is paid to elongated bubbles along the interface between the core and the cladding, which can lead to low fiber strength and in particular to problems in splicing the fibers.
  • the invention has for its object to provide an economical method by means of which by collapsing and elongating a coaxial arrangement of hollow cylinder and core rod, an optical component can be produced, which is characterized by a low breakage rate during fiber drawing.
  • the invention has for its object to provide a manufactured by the method optical component with high quality, in particular with a defect-free interface between the core rod and the hollow cylinder.
  • the object is achieved according to the invention in that the feed rate V [in mm / min], depending on the outside diameter of the hollow cylinder D [in mm], is kept within a range which satisfies the following design rule:
  • V min 3000 x (2 / D) 2
  • the result of the RIC process is an optical component in the form of a fiber or a preform, in which the initially existing annular gap is collapsed and closed.
  • the feed rate (hereinafter also referred to as "feed rate”) determines the speed of the collapse process It has been shown that, especially in the case of rapid collapsing processes, which are frequently the goal for economic reasons, the quality of the interface is poor between hollow cylinder and core glass rod is obtained. Therefore, according to the invention, the feed rate when collapsing and elongating the coaxial assembly is sufficiently slow to select. This contributes to the fact that the inner surface of the hollow cylinder can sufficiently fuse before hitting the core rod. As a result, the surface of the mechanically machined to final dimension hollow cylinder is smoothed. On the other hand, not only economic considerations speak against the slow perform the collapse, but it has also been shown that it can lead to deformations of core rod and hollow cylinder and thus to geometric errors of the component produced therefrom in a long-lasting collapse.
  • the appropriate range for the feed indicated on the basis of the above design rule is therefore characterized on the one hand by a lower limit (minimum feed V m in), below which a noticeable plastic deformation of the arrangement results due to a too slow collapsing process, and on the other hand by an upper limit (maximum feed V ma ⁇ ), which is low enough to ensure a sufficient fusion of the inner wall of the hollow cylinder, depending on the outer diameter of the hollow cylinder, and which includes a particularly low compared to the prior art feed rate.
  • a lower limit minimum feed V m in
  • maximum feed V ma ⁇ which is low enough to ensure a sufficient fusion of the inner wall of the hollow cylinder, depending on the outer diameter of the hollow cylinder, and which includes a particularly low compared to the prior art feed rate.
  • Preforms made by the RIC process show the above-mentioned bubbles at the interface between the core rod and hollow cylinder, even if a hollow cylinder is used with particularly low roughness.
  • a clear correlation between the roughness of the inner wall of the hollow cylinder and the quality of the resulting interface in a preform obtained by the RIC process or the quality of the fiber drawn therefrom could not be determined.
  • Such surface defects of the mechanically machined hollow cylinder are eliminated in the method according to the invention in that the feed is adjusted according to the above design rule to a value below the specified maximum feed rate V ma ⁇ . This ensures that the machined surface has enough time to fuse so that the existing cracks can close.
  • the suitable feed for the melting of the inner surface of the hollow cylinder depends on the wall thickness of the hollow cylinder or of the total effetzuraceenden volume, which is composed in the radial cross section of the core rod plus the wall of the hollow cylinder. In the above formula, in which the suitable range for the feed is approximated by the outer diameter of the hollow cylinder, the annular gap remaining between the core rod and the hollow cylinder is omitted for the sake of simplicity. Taking into account the physical units, the above design rule is:
  • a cylinder machined to a final dimension in the sense of this invention also means a cylinder whose inner surface has been mechanically machined to final gauge and which is optionally cleaned by chemical treatment (by etching), since etching processes do not change the geometric final shape of the hollow cylinder (for example, a bend or an ovality in cross section).
  • the inventive method does not exclude that the core rod is overlapped in addition to the mechanically finished to final dimension hollow cylinder with other casing pipes, which are preferably casing pipes, which were also machined to final gauge.
  • the feed rate is set as low as possible, but as large as necessary in order to prevent deformation of the hollow cylinder and the core rod. avoid.
  • V ma ⁇ is set on the basis of the design rule:
  • V max 8000 x (2 / D) 2
  • a hollow cylinder having an outer diameter D of at least 150 mm is used, the feed being set to a value below 2.5 mm / min, preferably below 1.5 mm / min.
  • a large-volume hollow cylinder is used with an outer diameter of at least 150 mm, there is a cost advantage and an improvement in dimensional accuracy.
  • the cost advantage is based on the larger volume and the resulting larger preform or fiber length, so that a cost-effective mass production can be realized.
  • the improvement in dimensional stability results from the fact that deviations of the hollow cylinder from the ideal cylinder symmetry during elongation are scaled down to the scale of the smaller component diameter, and thereby less significant, than with a smaller scale reduction.
  • a prerequisite for a high-quality interface between the core rod and the hollow cylinder is that the collapse takes place with a slow advance of not more than 2.5 mm / min, preferably less than 1.5 mm / min.
  • a method variant in which the mechanical processing of the hollow cylinder comprises grinding the inner wall of the inner bore and a subsequent etching treatment has proven particularly useful, subcutaneous cracks remaining after the grinding having a crack depth of not more than 2 mm.
  • the mechanical processing of the inner wall of the inner bore by grinding (which also includes honing) inevitably causes cracks.
  • the crack depth can be successively reduced by repeated grinding honing and polishing steps, but this is associated with a high expenditure of time and materials.
  • the method according to the invention tolerates such cracks, if the crack depth is less than 2 mm and thus allows the use of hollow cylinders, which can be produced relatively inexpensively due to a less complex mechanical machining of its inner wall.
  • the annular gap between the core rod and the hollow cylinder is on average greater than 2 mm, preferably greater than 5 mm.
  • the annular gap between the core rod and the hollow cylinder is on average less than 1 mm, preferably less than 0.7 mm.
  • a small annular gap width during collapse causes a comparatively small flow of material in the radial direction, which facilitates compliance with a given geometry with regard to the fiber core eccentricity.
  • This variant of the method is to be preferred in particular when high demands are placed on the geometry of the component and when the cylinder surfaces have only small cracks which fuse together easily.
  • the inventive method proves to be particularly advantageous especially for thick-walled hollow cylinders. Because the wall thickness of the hollow cylinder plays with regard to a sufficient melting an important role. As the wall thickness of the quartz glass cylinder increases, the feed to be adjusted decreases rather than increases. For economic reasons, a hollow cylinder with an inner diameter of at most 70 mm, preferably a maximum of 50 mm, is preferably used.
  • the wall thickness of the hollow cylinder plays an essential role in terms of the deformation and the economy of the method according to the invention.
  • hollow cylinder and core rod are used in which the ratio CSA (o / CSA (R) of the radial cross-sectional area CSA (C) of the hollow cylinder and the radial cross-sectional area CSA ( R) of the core rod is in the range between 5 and 100, preferably between 10 and 80 lies.
  • a large wall thickness requires more "heating" to ensure sufficient fusion of the inner wall of the hollow cylinder, which is more likely to slow down the feed rate, and the manufacturing accuracy of the optical component increases with increasing wall thickness because of absolute geometry errors (independent of wall thickness) and the outer diameter of the quartz glass cylinder) are scaled down more during elongation.
  • FIG. 1 shows a diagram with results of RIC experiments using hollow cylinders with different outer diameters and with variation of the feed.
  • preforms and optical fibers were prepared by the RIC process by overlaying a core rod with a quartz glass hollow cylinder and elongating this composite.
  • the preforms and fibers have a core region that is separated from an inner cladding layer and an outer cladding glass layer is surrounded.
  • the core region consists of quartz glass, which is homogeneously doped with 5% by weight of germanium dioxide.
  • the cladding glass layers consist of undoped quartz glass, part of which is provided by the jacket of the core rod and a part by a mechanically processed quartz glass hollow cylinder.
  • the core rod was produced by the OVD method by layered soot particles are deposited on a carrier rotating about its longitudinal axis by reciprocating a Abscheidebrenners, the Abscheidebrenner SiCI 4 and GeCI 4 fed and in a burner flame in the presence of oxygen to SiO 2 and GeO 2 were hydrolyzed.
  • the ratio of SiCl 4 and GeCl was set in the deposition of the inner layers so that over this part of the wall thickness of the soot tube a predetermined homogeneous GeO 2 concentration of 5 wt .-% was found.
  • a soot tube was obtained, which was subjected to a dehydration treatment to remove the hydroxyl groups introduced by the preparation.
  • the soot tube was placed in a vertical orientation in a dehydration furnace and initially treated at a temperature in the range of 850 ° C to about 1000 ° C in a chlorine-containing atmosphere. The treatment duration was about six hours. As a result, a hydroxyl group concentration of less than 100 parts by weight ppb was achieved.
  • the thus treated soot tube was vitrified in a vitrification furnace at a temperature in the range of 1350 ° C and thereby collapsed the inner bore, so that a core rod having the desired refractive index profile was obtained.
  • the core rods were made with the dimensions shown in Table 1, wherein the respective core diameters were adapted to the associated hollow cylinder so that in the optical fiber with an outer diameter of 125 microns each have a central "core area" with a Diameter of about 8.5 microns results.
  • porous soot bodies were produced by external deposition by means of an OVD method, but without the addition of a dopant.
  • the soot tube was subjected to the above-described dehydration treatment and then vitrified.
  • the two end portions of the fused quartz glass fused quartz glass ingot thus obtained were cut off, and the outer wall was roughly ground by means of a peripheral sander equipped with a # 80 whetstone, whereby the predetermined target outer diameter was substantially obtained.
  • the outer surface of the tube was then ground by means of an NC peripheral sander.
  • the inner bore of the tube thus obtained was honed altogether by means of a honing machine equipped with a # 80 honing stone, whereby the polishing wheel was continuously refined and the finishing treatment was carried out with a # 800 honing stone. After making sure that the tube was made to a wall thickness within a given tolerance range, it was briefly etched in a 30% hydrofluoric acid etching solution. The maximum surface roughness R ma ⁇ was thereafter
  • the hollow cylinder / core rod assembly was then fed to an electrically heated furnace at a given feed rate (see Table 1) and heated therein to a temperature in the range of 2000 ° C to 2400 ° C, drawing an optical fiber from the softened area , The take-off speed was adjusted to the feed rate so that the nominal fiber diameter of 125 ⁇ m + 0.5 ⁇ m was obtained. The remaining process parameters were not changed, in particular the drawing temperature is mentioned. In each case, a vacuum in the range between 2 kPa and 10 kPa was maintained in the annular gap between the core rod and the hollow cylinder.
  • the take-off speed was adapted to the feed so that a nominal diameter of the preform of 85.0 mm + - 0.5 mm was obtained.
  • the quality of the interface between the core region of the fiber and the cladding glass contributed by the hollow cylinder was examined microscopically. Particular attention was paid to so-called elongated bubbles at the interface.
  • the width of the annular gap between the hollow cylinder and core rod in the RIC process is less drastic. It can be seen that a further annular gap has an advantageous effect on the quality of the interface, while a narrow annular gap favors the dimensional accuracy of the preform and of the fiber drawn therefrom.

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Abstract

Es ist ein Verfahren für die Herstellung eines optischen Bauteils aus Quarzglas durch Elongieren einer koaxialen Anordnung bekannt, umfassend einen eine In­nenbohrung aufweisenden, mechanisch auf Endmass bearbeiteten Quarzglas­ Hohlzylinder und einen innerhalb der Innenbohrung angeordneten Kernstab, wo­ bei die koaxiale Anordnung mit vorgegebenem Vorschub einer Heizzone zugeführt und darin zonenweise erweicht und aus dem erweichten Bereich das optische Bauteil abgezogen wird, wobei ein zwischen Kernstab und Hohlzylinder vorhan­dener Ringspalt kollabiert. Um hiervon ausgehend ein wirtschaftliches Verfahren anzugeben, mittels dem ein optisches Bauteil hergestellt werden kann, das sich durch eine geringe Bruchrate beim Faserziehen auszeichnet, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Vorschub V [in mm/min] in Abhängigkeit vom Au­ssendurchmesser des Hohlzylinders D [in mm] innerhalb eines Bereiches gehalten wird, der folgender Bemessungsregel genügt: Vmin = 3000 x (2/D)2 und Vmax = 16000 x (2/D)2.

Description

VERFAHREN ZUM ELONGIEREN UND KOLLABIEREN EINER VORFORM AUS QUARZGLAS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines optischen Bauteils aus Quarzglas durch Elongieren einer koaxialen Anordnung, umfassend einen eine Innenbohrung aufweisenden, mechanisch auf Endmaß bearbeiteten Quarz- glas-Hohlzylinder und einen innerhalb der Innenbohrung angeordneten Kernstab, wobei die koaxiale Anordnung mit vorgegebenem Vorschub einer Heizzone zugeführt und darin zonenweise erweicht und aus dem erweichten Bereich das optische Bauteil abgezogen wird, wobei ein zwischen Kernstab und Hohlzylinder vorhandener Ringspalt kollabiert.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein optisches Bauteil, umfassend einen Kern und einen den Kern umhüllenden Mantel.
Durch Kollabieren und Elongieren einer koaxialen Anordnung von Kernstab und mindestens einem Mantelrohr werden üblicherweise Vorformen für optische Fasern hergestellt. Es ist auch bekannt, während des Faserziehens ein Mantelrohr auf einen Kernstab zu kollabieren, wobei das letztgenannte Verfahren als „ODD- Verfahren" (Overclad-During-Drawing) bezeichnet wird.
In der EP-A 598 349 ist ein dickwandiger Quarzglas-Zylinder zur Herstellung einer großvolumigen Vorform für optische Fasern beschrieben. Der dickwandige Zylinder wird beim Elongieren auf einen Kernstab aufkollabiert. Dieses Verfahren ist unter der Bezeichnung „RIC-Verfahren" (Rod In Cylinder) bekannt. Zur Herstellung des Quarzglas-Zylinders werden mehrere Verfahrensweisen vorgeschlagen. Bei einer davon wird ein zylindrischer Quarzglas-Rohling bereitgestellt, der entweder unter Einsatz eines Kernbohrers mechanisch aufgebohrt oder einem Heißstauchverfahren unterworfen wird, um eine Bohrung zu erzeugen. Bei der zweiten Verfahrensweise wird nach dem bekannten OVD-Verfahren poröser Kieselsäure-Soot auf einem hitzebeständigen Träger abgeschieden, der Träger anschließend entfernt, und der erhaltene Sootkörper entwässert und verglast. Ein Verfahren und eine optische Faser der eingangs genannten Gattung sind aus der DE 102 14 029 A1 bekannt. Darin wird Verfahren beschrieben, bei dem zunächst ein Rohr aus synthetischem Quarzglas hergestellt wird, indem durch Flammenhydrolyse von SiCI4 ein Sootkörper hergestellt, dieser zu einem Quarzglasblock verglast und der Quarzglasblock anschließend mittels eines Kernbohrers aufgebohrt wird. Zwecks einer präzisen Endbearbeitung des so erhaltenen Rohres wird vorgeschlagen, dessen Innenwandung mittels einer Honmaschine nachzubearbeiten und abschließend unter Einsatz eines Schleifmittels der Feinheitsstufe # 800 zu polieren. Um Oberflächenspannungen abzubauen und um Beschädigungen durch die Oberflächenbearbeitung zu entfernen, wird das bearbeitete Rohr in Flußsäure geätzt.
Außerdem wird ein sogenannter Kernstab hergestellt, der einen Kernbereich aus Siθ2, das mit Germaniumdioxid dotiert ist und einen den Kernbereich umgebenden Mantelbereich aufweist, der aus undotierten SiO2 besteht.
Zur Herstellung einer optischen Faser wird der Kernglasstab in die Innenbohrung des Quarzglas-Hohlzylinders eingesetzt und darin unter Bildung einer koaxialen Anordnung fixiert. Diese Anordnung wird mit ihrem unteren Ende beginnend einem elektrisch beheizten Faserziehofen von oben mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit zugeführt und darin auf eine Temperatur um 2180 °C erhitzt und dabei zonenweise erweicht. Aus dem erweichten Bereich wird eine optische Faser mit einem Außendurchmesser von 125 μm mit vorgegebener Ziehgeschwindigkeit abgezogen. Beim Erweichen des Verbundes aus Quarzglas- Hohlzylinder und Kernstab im Ofen schließt sich der Ringspalt zwischen dem Kernstab und dem Quarzglas-Hohlzylinder, wobei in dem Spalt ein Unterdruck aufrechterhalten wird.
Aus der US 4,820,322 A ist ein ähnliches Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser bzw. zum Ummanteln eines Kemstabes mit einem Mantelrohr unter Elongieren einer entsprechenden koaxialen Anordnung bekannt. Dabei werden ein Kernstab und ein Mantelglasrohr mit vorgegebenen optischen Eigenschaften und geometrischen Abmessungen bereitgestellt und der Kemstab in der Innenbohrung des Mantelrohrs angeordnet, wobei der verbleibende Ringspalt möglichst klein sein soll. Anschließend wird dieser Verbund von Kernstab und Mantelrohr in einem ringförmigen Heizelement zonenweise erweicht, wobei in dem Ringspalt ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Aus wirtschaftlichen Gründen wird ein möglichst rasches Kollabieren angestrebt, wobei infolge des Unterdrucks Werte um 7 cm/min erreichbar sein sollen.
Es hat sich gezeigt, dass die nach den bekannten Verfahren hergestellten Vorformen häufig Blasen an der Grenzfläche zwischen Kernstab und Hohlzylinder aufweisen. Die aus solchen Vorformen gezogenen Fasern weisen ebenfalls häufig schlechte Qualitäten auf. Besonderes Augenmerk wird dabei auf langgezogene Blasen entlang der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel gerichtet, die zu einer geringen Faserfestigkeit und insbesondere zu Problemen beim Spleißen der Fasern führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren anzugeben, mittels dem durch Kollabieren und Elongieren einer koaxialen Anordnung von Hohlzylinder und Kernstab ein optisches Bauteil hergestellt werden kann, das sich durch eine geringe Bruchrate beim Faserziehen auszeichnet.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nach dem Verfahren hergestelltes optisches Bauteil mit hoher Qualität, insbesondere mit einer defektfreien Grenzfläche zwischen Kernstab und Hohlzylinder anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Vorschub V [in mm/min] in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Hohlzylinders D [in mm] innerhalb eines Bereiches gehalten wird, der folgender Bemessungsregel genügt:
Vmin = 3000 x (2/D)2 und
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Ergebnis des RIC-Verfahrens ist ein optisches Bauteil in Form einer Faser oder einer Vorform, bei dem der anfänglich vorhandene Ringspalt kollabiert und geschlossen ist. Der Vorschub (im Folgenden auch als „Vorschubgeschwindigkeit" bezeichnet) bestimmt die Geschwindigkeit des Kollabierprozesses. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei den aus Wirtschaftlichkeitsgründen häufig anzustrebenden raschen Kollabierprozessen eine schlechte Qualität der Grenzfläche zwischen Hohlzylinder und Kernglasstab erhalten wird. Daher ist gemäß der Erfindung die Vorschubgeschwindigkeit beim Kollabieren und Elongieren der koaxialen Anordnung ausreichend langsam zu wählen. Dies trägt dazu bei, dass die Innenoberfläche des Hohlzylinders vor dem Auftreffen auf den Kernstab ausreichend verschmelzen kann. Hierdurch wird die Oberfläche des mechanisch auf Endmaß bearbeiteten Hohlzylinders geglättet. Andererseits sprechen nicht nur Wirtschaftlichkeitserwägungen dagegen, den Kollabiervorgang langsam auszuführen, sondern es hat sich auch gezeigt, das es bei einem lang andauernden Kollabiervorgang zu Verformungen von Kernstab und Hohlzylinder und damit zu geometrischen Fehlern des daraus hergestellten Bauteils kommen kann.
Der anhand obiger Bemessungsregel angegebene geeignete Bereich für den Vorschub zeichnet sich daher einerseits durch eine Untergrenze aus (minimaler Vorschub Vmin), unterhalb der sich eine merkliche plastische Verformung der Anordnung infolge eines zu langsamen Kollabiervorgangs ergibt, und andererseits durch eine Obergrenze (maximaler Vorschub Vmaχ), die niedrig genug ist, um in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Hohlzylinders ein ausreichendes Verschmelzen der Innenwandung des Hohlzylinder zu gewährleisten, und die eine im Vergleich zum Stand der Technik besonders geringe Vorschubgeschwindigkeit beinhaltet.
Das Erfordernis einer möglichst geringen Vorschubgeschwindigkeit ist auf die mechanische Endbearbeitung des Hohlzylinders zurückzuführen, wie in folgendem noch näher erläutert wird:
Bisher ist man davon ausgegangen, dass ein entscheidendes Kriterium für die Eignung eines Hohlzylinders zum Einsatz in einem RIC-Verfahren dessen Ober- flächenrauigkeit im Bereich der Innenwandung ist. Häufig wurde daher das Ergebnis der mechanischen Bearbeitung des Hohlzylinders mit Hilfe von Rauig- keitswerten beschrieben, wie beispielsweise in der EP 0 309 027 A1 , worin die Herstellung eines Quarzglas-Zylinders zum Einsatz in einer großvolumigen Vorform für die Herstellung einer optischen Monomodefaser beschrieben ist.
Es hat sich aber gezeigt, dass diese Sichtweise die tatsächlichen Gegebenheiten nur unzureichend beschreibt. Nach dem RIC-Verfahren hergestellte Vorformen zeigen die eingangs erwähnten Blasen an der Grenzfläche zwischen Kernstab und Hohlzylinder auch dann, wenn ein Hohlzylinder mit besonders geringer Rau- igkeit eingesetzt wird. Eine eindeutige Korrelation zwischen der Rauigkeit der Innenwandung des Hohlzylinders und der Qualität der erhaltenen Grenzfläche in einer nach dem RIC-Verfahren erhaltenen Vorform oder der Qualität der daraus gezogenen Faser konnte nicht festgestellt werden.
Durch mechanische Bearbeitung (insbesondere Bohren, Honen und Schleifen) kann unter Einsatz bekannter Hon- und Schleifverfahren und dafür geeigneter handelsüblicher Vorrichtungen ein Quarzglas-Rohling mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm und einer Länge von 2 m und mehr vollständig in einen geraden Zylinder mit genauem kreisförmigem Querschnitt und einer geringen Maßabweichung, im Bereich von 1/100 mm hergestellt werden. Eingehende Untersuchungen haben aber gezeigt, das aufgrund der mechanischen Bearbeitung des Hohlzylinders im oberflächennahen Bereich zwangsläufig Risse (subkutane Risse) entstehen, die geschlossen sind und die durch übliche Methoden der Rau- igkeitsmessung nicht erfasst werden können. Gemäß dem Stand der Technik werden die Hohlzylinder unmittelbar vor dem Einsatz mit Flußsäure gereinigt, wobei die subkutanen Risse geöffnet werden. Diese durch die Säurereinigung verbreiterten Risse können beim anschließenden Kollabierprozess zu Defekten im Bereich der Grenzfläche zwischen Kernstab und Hohlzylinder führen.
Die Tiefe solcher Risse ist überraschend groß, selbst wenn die jeweils durch den vorherigen Abtragprozess erzeugte Schädigungsschicht durch nachfolgende Bearbeitungsstufen sukzessive verkleinert wird und bei den letzten Bearbeitungsstufen geringe Kräfte auf die Oberfläche einwirken und ein geringer Abtrag eingestellt wird.
Derartige Oberflächenfehler des mechanisch bearbeiteten Hohlzylinders werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch eliminiert, dass der Vorschub gemäß obiger Bemessungsregel auf einen Wert unterhalb der angegebenen maximalen Vorschubgeschwindigkeit Vmaχ eingestellt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die mechanisch bearbeitete Oberfläche genügend Zeit zum Verschmelzen hat, so dass sich die vorhandenen Risse schließen können. Der geeignete Vorschub für das Verschmelzen der Innenoberfläche des Hohlzylinders hängt von der Wandstärke des Hohlzylinders bzw. von dem insgesamt durchzuheizenden Volumen ab, das sich im radialen Querschnitt aus dem Kernstab zuzüglich der Wandung des Hohlzylinders zusammensetzt. In der obigen Formel, in welcher der geeignete Bereich für den Vorschub in erster Näherung anhand des Außendurchmessers des Hohlzylinders ermittelt wird, wird der Einfachheit halber der zwischen dem Kernstab und dem Hohlzylinder verbleibende Ringspalt vernachlässigt. Unter Berücksichtigung der physikalischen Einheiten lautet die obige Bemessungsregel:
Vmin [mm/min] = 3000 [mm3/min] x (2/D)2 [mm'2] und Vmax [mm/min] = 16000 [mm3/min] x (2/D)2 [mm"2]
Diese physikalischen Einheiten liegen auch den Parametern der nachfolgend zitierten Gleichungen zugrunde, auch wenn diese der Einfachheit halber weggelassen sind.
Liegt der Vorschub unterhalb der angegebenen minimalen Vorschubgeschwindigkeit Vmin, kommt es zu nicht tolerierbaren geometrischen Verformungen.
Unter einem mechanisch auf Endmaß gearbeiteten Zylinder im Sinne dieser Erfindung ist auch ein Zylinder zu verstehen, dessen Innenoberfläche mechanisch auf Endmaß bearbeitet wurde und der optional durch eine chemischen Behandlung (durch Ätzen) gereinigt wird, denn Ätzprozesse bewirken keine Änderung der geometrischen Endform des Hohlzylinders (beispielsweise eine Biegung oder eine Ovalität im Querschnitt).
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt nicht aus, dass der Kernstab zusätzlich zu dem mechanisch auf Endmaß bearbeiteten Hohlzylinder mit weiteren Mantelrohren überfangen wird, wobei dies vorzugsweise Mantelrohre sind, die ebenfalls mechanisch auf Endmaß bearbeitet wurden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird der Vorschub so gering wie möglich eingestellt, aber so groß wie nötig, um Verformungen des Hohlzylinders und des Kernstabs zu ver- meiden. Im Hinblick hierauf hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die maximale Vorschubgeschwindigkeit Vmaχ eingestellt wird anhand der Bemessungsregel:
Vmax = 8000 x (2/D) 2
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser D von mindestens 150 mm eingesetzt, wobei der Vorschub auf einen Wert unterhalb von 2,5 mm/min vorzugsweise unterhalb von 1 ,5 mm/min, eingestellt.
Dadurch, dass ein großvolumiger Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser von mindestens 150 mm eingesetzt wird, ergibt sich ein Kostenvorteil und eine Verbesserung hinsichtlich der Maßhaltigkeit. Der Kostenvorteil beruht auf dem größeren Volumen und der sich daraus ergebenden größeren Vorform- bzw. Faserlänge, so dass eine kostengünstige Massenproduktion realisiert werden kann. Die Verbesserung hinsichtlich der Maßhaltigkeit ergibt sich dadurch, dass Abweichungen des Hohlzylinders von der idealen Zylindersymmetrie beim Elongieren maßstäblich auf den geringeren Bauteildurchmesser herunterskaliert werden, und dadurch weniger ins Gewicht fallen, als bei einer geringeren maßstäblichen Reduzierung. Beim Einsatz derartiger Hohlzylinder ist jedoch eine Voraussetzung für eine hochwertige Grenzfläche zwischen Kernstab und Hohlzylinder, dass das Kollabieren unter langsamem Vorschub von maximal 2,5 mm/min, vorzugsweise unterhalb von 1 ,5 mm/min, erfolgt.
Besonders bewährt hat sich eine Verfahrensvariante, bei welcher die mechanische Bearbeitung des Hohlzylinders ein Abschleifen der Innenwandung der Innenbohrung und eine anschließende Ätzbehandlung umfasst, wobei nach dem Abschleifen verbleibende subkutane Risse eine Risstiefe bis maximal 2 mm aufweisen.
Durch die mechanische Bearbeitung der Innenwandung der Innenbohrung durch Schleifen (was auch ein Honen umfasst) entstehen zwangsläufig Risse. Die Risstiefe kann durch wiederholte Schleif- Hon- und Polierschritte sukzessive vermindert werden, wobei dies jedoch mit hohem Zeit- und Materialaufwand verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren toleriert jedoch derartige Risse, sofern die Risstiefe bei weniger als 2 mm liegt und ermöglicht damit den Einsatz von Hohlzylindern, die infolge einer weniger aufwändigen mechanischen Bearbeitung ihrer Innenwandung vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können.
Hinsichtlich der Weite des Ringspalts zwischen Kernstab und Hohlzylinder haben sich zwei unterschiedliche Maßnahmen als vorteilhaft erwiesen.
Bei einer ersten Verfahrensvariante ist der Ringspalt zwischen Kernstab und Hohlzylinder im Mittel größer als 2 mm, vorzugsweise größer als 5 mm.
Durch eine große Ringspaltweite wird gewährleistet, dass die Oberfläche des kollabierenden Hohlzylinders ausreichend aufgeschmolzen ist, bevor sie in Kontakt mit der Außenwandung des Kernstabs kommt. Bei großen Spaltbreiten muss allerdings die Zentrierung des Kernstabes im Hohlzylinder präzise sein, um spätere Kernexzentrizitäten in der Faser zu vermeiden. Bei einer zweiten und gleichermaßen vorteilhaften Verfahrensvariante ist der Ringspalt zwischen Kernstab und Hohlzylinder im Mittel kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,7 mm.
Eine kleine Ringspaltweite verursacht beim Kollabieren einen vergleichsweise geringen Materialfluss in radialer Richtung, was die Einhaltung einer vorgegebenen Geometrie im Hinblick auf die Faserkernexzentrizität erleichtert. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn hohe Anforderungen an die Geometrie des Bauteils gestellt werden und wenn die Zylinderoberflächen nur kleine Risse aufweisen, die leicht verschmelzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich insbesondere bei dickwandigen Hohlzylindern als besonders vorteilhaft. Denn die Wandstärke des Hohlzylinders spielt im Hinblick auf ein ausreichendes Aufschmelzen eine wichtige Rolle. Mit zunehmender Wandstärke des Quarzglas-Zylinders nimmt der einzustellende Vorschub eher ab als zu. Aus wirtschaftlichen Gründen wird vorzugsweise ein Hohlzylinder mit einem Innendurchmesser von maximal 70 mm, vorzugsweise maximal 50 mm, eingesetzt.
Je größer der Außendurchmesser des Hohlzylinders und je kleiner der Innendurchmesser ist, um so größer ist das durch den Hohlzylinder bereitgestellte Quarzglas-Volumen und um so günstiger wirkt sich das Verfahren hinsichtlich der Produktionskosten bezogen auf den Faserkilometer und hinsichtlich der Maßhaltigkeit der daraus erhaltenen Faser aus.
Die Wandstärke des Hohlzylinders spielt hinsichtlich der Verformung und der Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens eine wesentliche Rolle. Vorzugsweise werden Hohlzylinder und Kernstab eingesetzt, bei denen das Verhältnis CSA(o /CSA(R) der radialen Querschnittsfläche CSA(C) des Hohlzylinders und der radialen Querschnittsfläche CSA(R) des Kernstabs im Bereich zwischen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 10 und 80 liegt.
Je größer die Wandstärke des Hohlzylinders ist, um so geringer ist bei ansonsten gleichen Kollabierbedingungen die zu erwartende Verformung. Eine große Wandstärke erfordert eine stärkeres „Durchheizen", um ein ausreichendes Verschmelzen der Innenwandung des Hohlzylinders zu gewährleisten. Dies spricht eher für einen langsameren Vorschub. Die Fertigungsgenauigkeit für das optische Bauteil nimmt mit zunehmender Wandstärke zu, da absolute Geometriefehler (die unabhängig von der Wandstärke und dem Außendurchmesser des Quarzglas- Zylinders sind) beim Elongieren stärker herunterskaliert werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich es sich erwiesen, den Hohlzylinder nach dem sogenannten OVD-Verfahren herzustellen.
Bei diesem Außenabscheideverfahren wird ein rohrförmiger Körper erhalten, der herstellungsbedingt eine exakte Innenbohrung aufweist, die nach dem Verglasen lediglich noch einer geringen mechanischen Endbearbeitung bedarf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher beschrieben. Als einzige Figur zeigt
Figur 1 ein Diagramm mit Ergebnissen von RIC-Versuchen unter Einsatz von Hohlzylindern mit unterschiedlichen Außendurchmessern und bei Variation des Vorschubs.
Bei den im Folgenden beschriebenen Versuchen wurden Vorformen und optische Fasern nach dem RIC-Verfahren durch Überfangen eines Kernstabs mit einem Quarzglas-Hohlzylinder und Elongieren dieses Verbundes hergestellt. Die Vorformen und Fasern weisen einen Kernbereich auf, der von einer inneren Mantelglas- schicht und einer äußeren Mantelglasschicht umgeben ist. Der Kernbereich besteht aus Quarzglas, das homogen mit 5 Gew.-% Germaniumdioxid dotiert ist. Die Mantelglasschichten bestehen aus undotiertem Quarzglas, von dem ein Teil durch den Mantel des Kernstabs und ein Teil durch einen mechanisch bearbeiteten Quarzglas-Hohlzylinder bereitgestellt wird.
Herstellung von Kernstäben und Hohlzylinder
Nachfolgend wird die Herstellung der Kernstäbe und der Quarzglas-Hohlzylinder anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Der Kernstab wurde nach dem OVD-Verfahren hergestellt, indem auf einem um seine Längsachse rotierenden Träger durch Hin- und Herbewegung eines Abscheidebrenners schichtweise Sootpartikel abgeschieden werden, wobei dem Abscheidebrenner SiCI4 und GeCI4 zugeführt und in einer Brennerflamme in Gegenwart von Sauerstoff zu SiO2 und GeO2 hydrolysiert wurden. Das Verhältnis an SiCI4 und GeCI wurde bei der Abscheidung der inneren Schichten so eingestellt, dass sich über diesem Teil der Wandstärke des Sootrohres eine vorgegebene homogene GeO2-Konzentration von 5 Gew.-% ergab. Sobald die Soot-Schichten abgeschieden waren, die den Kernbereich des Kernstabs bilden, wurde die Zufuhr von GeCI zum Abscheidebrenner gestoppt und es wurde eine erste, innere Mantelglasschicht aus undotiertem SiO2 auf dem Kernbereich abgeschieden.
Nach Beendigung des Abscheideverfahrens und Entfernen des Trägers wurde ein Sootrohr erhalten, das zum Entfernen der herstellungsbedingt eingebrachten Hydroxylgruppen einer Dehydratationsbehandlung unterworfen wurde. Hierzu wurde das Sootrohr in vertikaler Ausrichtung in einen Dehydratationsofen eingebracht und zunächst bei einer Temperatur im Bereich von 850 °C bis etwa 1000 °C in einer chlorhaltigen Atmosphäre behandelt. Die Behandlungsdauer betrug etwa sechs Stunden. Dadurch wurde eine Hydroxylgruppenkonzentration von weniger als 100 Gew.-ppb erreicht.
Das so behandelte Sootrohr wurde in einem Verglasungsofen bei einer Temperatur im Bereich um 1350 °C verglast und dabei die Innenbohrung kollabiert, so dass ein Kernstab mit dem gewünschten Brechzahlprofil erhalten wurde. Auf diese Art und Weise wurden die Kernstäbe mit den aus Tabelle 1 ersichtlichen Abmessungen hergestellt, wobei die jeweiligen Kerndurchmesser an den dazu gehörenden Hohlzylinder so angepasst wurden, dass sich in der optischen Faser mit einem Außendurchmesser von 125 μm jeweils ein zentraler „Kernbereich" mit einem Durchmesser von ca. 8,5 μm ergibt.
Analog zu der oben beschriebenen Herstellung des Kernstabs wurden poröse Sootkörper durch Außenabscheidung anhand eines OVD-Verfahrens hergestellt, jedoch ohne Zusatz eines Dotierstoffs. Nach dem Entfernen des Trägers wurde das Sootrohr jeweils der oben beschriebenen Dehydratationsbehandlung unterzogen und anschließend verglast. Die beiden Endbereiche des so hergestellten rohrförmigen Quarzglas-Rohlings aus synthetischem Quarzglas wurden abgeschnitten und die Außenwandung wurde mittels Umfangsschleifer, der mit einem #80 Schleifstein bestückt war, grob geschliffen, wodurch der vorgegebene Soll- Außendurchmesser im wesentlichen erhalten wurde. Die Außenfläche des Rohres wurde dann mittels eines NC-Umfangsschleifers geschliffen. Die Innenbohrung des so erhaltenen Rohres wurde insgesamt mittels einer Honmaschine, die mit einer #80 Honleiste bestückt war, gehont, wobei der Politurgrad fortlaufend verfeinert wurde und die Endbehandlung mit einer#800 Honleiste erfolgte. Nachdem sichergestellt war, dass das Rohr auf eine Wandstärke innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches gefertigt war, wurde es in einer 30%igen Flußsäure- Ätzlösung kurz geätzt. Die maximale Oberflächenrauhigkeit Rmaχ lag danach im
Bereich der Innenwandung bei 3,5 μm, und im Bereich der Außenwandung bei 77 μm. Die Abmessungen der so erhaltenen Hohlzylinder aus synthetischem Quarzglas sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
An einem Teilstück des Hohlzylinder wurde jeweils in einem separaten Versuch die Tiefe der noch vorhandenen subkutanten Oberflächenrisse ermittelt. Hierzu wurde das Rohrstück solange in 68%-iger Flussäure geätzt, bis der Rissgrund optisch oder mittels Oberflächenrauigkeitsmessgerät erfassbar war. Aus diesen Messungen ergab sich jeweils eine maximale Risstiefe um 0,5 mm . Herstellung der optischen Faser mittels RIC-Verfahren
In einen Hohlzylinder wurde jeweils ein Kernstab mit den in Tabelle 1 angegebenen Abmessungen eingesetzt und darin fixiert. Dabei wurden die Wandstärke des Hohlzylinders und - daran angepasst - der Durchmesser des Kernstabes, der Vorschub und die Weite des Ringspalts zwischen Hohlzylinder und Kernstab variiert.
Der Verbund aus Hohlzylinder und Kernstab wurde dann einem elektrisch beheizten Ofen mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit (siehe Tabelle 1) zugeführt und darin zonenweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 2000 °C und 2400 °C erhitzt, wobei aus dem erweichten Bereich eine optische Faser abgezogen wurde. Die Abzugsgeschwindigkeit wurde jeweils an den Vorschub so angepasst, dass der Soll-Faserdurchmesser von 125 μm + 0,5 μm erhalten wurde. Die übrigen Verfahrensparameter wurden nicht verändert, wobei insbesondere die Ziehtemperatur zu nennen ist. Im Ringspalt zwischen Kernstab und Hohlzylinder wurde jeweils ein Vakuum im Bereich zwischen 2 kPa und 10 kPa aufrecht erhalten.
Zur Herstellung einer optischen Vorform nach dem oben erläuterten Verfahren wurde bei gleichem Vorschub die Abzugsgeschwindigkeit an den Vorschub so angepasst, dass ein Solldurchmesser der Vorform von 85,0 mm +- 0,5 mm erhalten wurde.
Versuchsauswertung
Die Qualität der Grenzfläche zwischen dem Kernbereich der Faser und dem durch den Hohlzylinder beigesteuerten Mantelglas wurden mikroskopisch untersucht. Dabei wurde insbesondere auf sogenannte langgezogene Blasen an der Grenzfläche geachtet.
Außerdem wurde stichprobenartig die Zylindersymmetrie der Vorformen und Fasern an radialen Querschnitten überprüft.
Die dabei erhaltenen qualitativen Ergebnisse sind in den beiden letzen Spalten von Tabelle 1 aufgeführt, wobei das Symbol „++" für „sehr gut", „+" für „gut" und „-„ für schlecht steht. Tabelle 1
Figure imgf000015_0001
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Oberflächenfehler des Hohlzylinders, die infolge der mechanischen Bearbeitung erzeugt werden und die sich allenfalls unter wirtschaftlich nicht zu vertretendem Aufwand weitgehend beseitigen ließen, dann vernachlässigt werden können, wenn der RIC-Prozess gemäß der Erfindung mit einem besonders langsamen Vorschub durchgeführt wird. Allerdings kann ein extrem langsamer Vorschub infolge einer plastischen Verformung von Hohlzylinder und Kernstab auch zu einer Verschlechterung des Ergebnisses führen.
Die Daten der Spalten 2 und 6 von Tabelle 1 sind im Diagramm von Figur 1 gegeneinander aufgetragen und zwar der Vorschub in mm/min auf der y-Achse und der Hohlzylinder-Durchmesser in mm auf der x-Achse. Die Versuche, welche sowohl hinsichtlich der Fasergeometrie als auch im Hinblick auf die Qualität mindestens mit gut (+) beurteilt wurden, sind in diesem Diagramm als Kreise dargestellt, während die Versuche, die einer dieser Kategorien ein negatives Ergebnis zeigten, durch Quadrate repräsentiert sind.
Daraus ergibt sich, dass ungünstige Ergebnisse sowohl bei einem schnellen Vorschub als auch bei einem langsamen Vorschub erhalten wurden. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Vorschub (in Abhängigkeit vom Hohlzylinder- Durchmesser) innerhalb eines Bereiches liegt, der nach unten durch die Linie 1 und nach oben durch die Linie 2 begrenzt ist. Die Linien 1 und 2 lassen sich durch folgende Gleichung beschreiben:
Linie 1 = Vmin [mm/min] = 3000 [mm3/min] x (2/D)2 [mm-2] und Linie 2 = Vmax [mm/min] = 16000 [mnϊVmin] x (2/D)2 [mm"2]
Die Weite des Ringspalts zwischen Hohlzylinder und Kernstab beim RIC-Prozess wirkt sich weniger drastisch aus. Tendenziell ist zu erkennen, dass sich ein weiter Ringspalt vorteilhaft auf die Qualität der Grenzfläche auswirkt, während ein enger Ringspalt die Maßhaltigkeit der Vorform und der daraus gezogenen Faser begünstigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für die Herstellung eines optischen Bauteils aus Quarzglas durch Elongieren einer koaxialen Anordnung, umfassend einen eine Innenbohrung aufweisenden, mechanisch auf. Endmaß bearbeiteten Quarzglas- Hohlzylinder und einen innerhalb der Innenbohrung angeordneten Kernstab, wobei die koaxiale Anordnung mit vorgegebenem Vorschub einer Heizzone zugeführt und darin zonenweise erweicht und aus dem erweichten Bereich das optische Bauteil abgezogen wird, wobei ein zwischen Kernstab und Hohlzylinder vorhandener Ringspalt kollabiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub V [in mm/min] in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Hohlzylinders D [in mm] innerhalb eines Bereiches gehalten wird, der folgender Bemessungsregel genügt:
Vmin = 3000 x (2/D) 2 und Vmax = 16000 x (2/D) 2
2" Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Vorschub eingestellt wird anhand der Bemessungsregel:
Vmax = 8000 x (2/D)2
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser D von mindestens 150 mm eingesetzt, und der Vorschub auf einen Wert unterhalb von 2,5 mm/min, vorzugsweise unterhalb von 1,5 mm/min, eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung des Hohlzylinders ein Abschleifen der Innenwandung der Innenbohrung und eine anschließende Ätzbehandlung umfasst, wobei nach dem Abschleifen verbleibende subkutane Risse eine Risstiefe im Bereich zwischen 0,2 mm und 2 mm aufweisen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt zwischen Kernstab und Hohlzylinder im Mittel größer als 2 mm ist, vorzugsweise größer als 5 mm.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt zwischen Kernstab und Hohlzylinder im Mittel kleiner als 1 mm ist, vorzugsweise kleiner als 0,7 mm.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlzylinder mit einem Innendurchmesser von maximal 70 mm, vorzugsweise maximal 50 mm eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlzylinder und ein Kernstab eingesetzt werden, bei denen das Verhältnis CSA(Q /CSA(R) der radialen Querschnittsfläche CSA(o des Hohlzylinders und der radialen Querschnittsfläche CSA(R) des Kernstabs im Bereich zwischen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 10 und 80 liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach dem OVD-Verfahren hergestellter Hohlzylinder eingesetzt wird.
10. Optisches Bauteil, umfassend einen Kern und einen den Kern umhüllenden Mantel, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine optische Vorform ist, die nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 erhalten wird.
11. Optisches Bauteil, umfassend einen Kern und einen den Kern umhüllenden Mantel, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine optische Faser ist, die nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 erhalten wird.
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