WO2019228596A1 - Verfahren zum herstellen einer preform zum herstellen einer mehrkernfaser sowie preform und mehrkernfaser - Google Patents

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Wolfgang HÄMMERLE
Christian Schulze
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Leoni Kabel GmbH
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    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres

Definitions

  • Multi-core fiber as well as preform and multicore fiber
  • the invention relates to a method for producing a preform for producing a multi-core fiber with a plurality of steps as well as a preform and a multi-core fiber.
  • Multicore fibers are developed for spatial multiplexing.
  • Multicore fibers have, in correspondence with the number of cores, a multiple of the transmission capacity of a fiber with only one core.
  • the core diameter of the individual cores of multicore fibers is generally smaller than 50 gm. Due to the reduced number of core modes propagatable in such cores, in principle higher bandwidths are possible with full or even limited excitation than with conventional multimode fibers.
  • the production of multicore fibers is carried out according to the so-called "stack-and-draw process.”
  • core preforms and pure quartz rods of different diameters are stacked relatively complexly so that they have a certain symmetry and a relatively high packing density respectively.
  • the rods are then fixed in place in a jacketing tube and fused to a final preform, either prior to fiber drawing or during fiber drawing.
  • a relatively high number of Auf colllstäben different diameters must be used in addition to the waveguide core rods.
  • the stacking of the individual bars in the desired packing structure and symmetry is relatively complicated and can easily lead to stacking faults and thus to the uselessness of the fused secondary preform or the final fiber. Since the achievable packing density is different in the radial direction, the secondary preform after fusion without any remaining openings will generally have different radius values in the azimuthal direction, which must be compensated accordingly by secondary grinding through cylindrical grinding or lead to discontinuities on the fiber.
  • the stacked preform has a plurality of interfaces prior to fusing that, when fused by possible contaminants or surface inhomogeneities, result in blisters in the fused secondary preform or unwanted bubbles in the fiber. Residual bubbles at the interfaces or foreign particles lead to diameter disturbances on the fiber and by light scattering to increased attenuation values and impair the fiber strength and must therefore be avoided in any case.
  • Another prior art manufacturing method of producing multi-core fibers is to drill holes in a glass cylinder in the axial direction and insert core rods into these holes.
  • the secondary preform produced in this way can be fused either before drawing or during fiber drawing.
  • the problems This manufacturing method is that it is difficult to drill sufficiently deep holes in the axial direction in the quartz rod with sufficient accuracy in relation to the parallelism to the longitudinal axis.
  • Ultrasonic drilling is commonly used to drill the holes.
  • the holes drilled with ultrasound still need to be either polished or at least smoothened by means of fire polishing with respect to the roughness of the inner hole surface.
  • the production of Mehrkernpreformen sufficiently large preform length and with a large number of cores leads to high manufacturing costs and accordingly with respect to the achievable eccentricity of the cores with respect to their desired positions to undesirably high geometric errors.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a method for producing a preform for producing a multi-core fiber with the following steps:
  • Inner diameter of the receiving tube is such that the receiving tube has the central filler rod
  • Core rod has, - Axial insertion of the first core rod and the central filler rod having the receiving tube in a jacket tube, so that the receiving tube exhibiting jacket tube is present, and
  • the geometry of the stacked and / or fused secondary preforms or the final fiber can be significantly improved.
  • a stacking of the otherwise usual large number of filling and core rods to one another is eliminated and stacking faults can not occur in the present case or are at least significantly reduced in their probability.
  • the core bar or, moreover, the core bars are accurately fitted between the edges of the remaining circular sectors and thus the recesses, a high accuracy with respect to the azimuthal angular position as well as the radial position can be maintained with very high accuracy become. Due to the fixed position for the core rod a displacement of the core rod is prevented in the subsequent processing.
  • the core rods can be positioned according to a predetermined radial pattern. In addition, it is therefore possible to produce laser fibers which have a base core deviating from the cylinder symmetry.
  • a core of the invention thus consists in that the receiving tube is designed such that the core rod can be aligned and / or fixed in a defined manner.
  • a "preform” is also called a preform, which is used in the manufacture of optical fibers, in particular by pulling the preform, the long and compared to the preform very thin optical fiber is made Individual elements can be doped or have a certain coating, so that the conditions for the total reflection inside the fiber are guaranteed.
  • the preform is typically about 1 meter long and has a diameter between 10 and 50 millimeters the preform is essentially already the refractive index profile of the later fiber.
  • a “multi-core fiber” is in particular an optical waveguide, also called fiber optic cable, in which not only one core, but several cores are used, so that at the same time spatially parallel light signals can be transported over the cores.
  • the "receiving tube” forms an integral part of the later preform, which consists for example of high-purity quartz (S1O2) .
  • This receiving tube forms a framework for the core rod to be inserted, especially after the central segment of the segment has been severed.
  • the "center cut-out” can be carried out by milling or by laser cutting, meaning in particular that a web remains in each case at the ends of the sub-pipe segment to the respective end of the pick-up tube
  • the separation can take place in such a way that the core rod can be fixed in the core rod holder.
  • the "sub-pipe segment” is the part of the receiving tube, which in particular by cutting out of the Receiving tube is formed.
  • An "axial insertion” is a insertion of a component at one end of the receiving tube longitudinally along the longitudinal axis.
  • the "sub-pipe segment cross-sectional area” is the forming area of the sub-pipe segment that forms in a radial direction when cut.
  • the "central filler rod” serves, for example, for the storage of the core rod or for filling the receiving tube with the corresponding fiber material.
  • the “inner tube diameter” is the inner diameter of the receiving tube and is designed so that the central filler rod with its “outer diameter” is axially insertable. In the case of an axially inserted central filler rod, a gap is formed between the filler rod and the receiving tube due to the different diameters.
  • the "insertion" of the "first core rod” takes place in particular in the radial direction from the outside, wherein, for example, after insertion, a cylinder surface of the core rod rests on the cylinder surface of the filler rod.
  • the "core rod” is designed in such a way that it conducts the light in the later multi-core fiber.
  • the "core bar cross-sectional area" is in particular the
  • a “jacket pipe” is also called Jacketing pipe.
  • the jacket pipe, the central filler rod, the receiving tube and the core rod form the preform after the "fusing".
  • the structure is viscous by applying the appropriate temperature, so that the individual components combine. This can be done for example under vacuum and a corresponding shape, so that the preform then has a round, polygonal or rectangular shape.
  • the method can have the following further steps before the fusion to the preform.
  • Kernstababilityaussparung and / or more
  • Core rod receiving recesses and the respective core rod receiving recesses are azimuthally spaced from one another by material of the receiving tube,
  • Core rod a fourth core rod or other core rods in the second core rod receiving recess, in the third core rod receiving recess into the fourth core rod receiving recess and / or into the further core rod receiving recesses so that the receiving tube has the respective core rods and axially inserting the receiving tube having the core rods and the central filler rod into the jacket tube such that the jacket tube has the receiving tube.
  • the respective core bars can be configured or selected such that the respective core bar cross-sectional areas substantially correspond to the respective partial tube segment cross-sectional area.
  • one or more refilling rods are or are inserted into the respective core rod receiving recesses before or after the insertion of the core rod and / or the further core rods.
  • both the corresponding free spaces can be provided with corresponding fiber material, so that deviations from a round shape after fusing are smaller are.
  • a defined positioning can be carried out by the filler rods.
  • the material of the Auf colllstabs corresponds in particular to the material of the receiving tube.
  • the filler rod or corresponding to the Auf colllstäbe can be configured both as réelle Stahl Ststab or réelle Stahl Stahl yogallstäbe.
  • the inner filler bars have a smaller diameter than the outer filler bars.
  • the inner filler bars are in particular arranged between the central filler rod and the respective core rod and the outer filler rod or the outer filler rods between the core rod and the Jacketingrohr.
  • the inner filler rod or all inner filler rods of the respective core rod holder and / or the outer filler rod or allloidyogllstäbe the respective Kernstabability and the respective core rods are designed such that their total cross-sectional area substantially corresponds to the respective Generalrohrsegmentquerroughs simulation.
  • the sub-pipe segment cross-sectional area can in turn be determined metrologically or mathematically and by adding up the cross-sectional area of the core rods and the filler rods, the surfaces are adapted to each other.
  • “Essentially” means in the present case in particular that the deviations of the total cross-sectional area from the partial tube segment cross-sectional area corresponds to less than +/- 1.5%, in particular less than +/- 0.8%.
  • the first core rod and / or the further core rods may themselves have multiple cores.
  • a core rod as previously made the preform may be used.
  • this can Separating the sub-pipe segment or sectionrohsegmente by means of laser cutting, in particular by means of a CCh laser done.
  • fusion to the preform can occur before or during drawing of a preform to the multicore fiber.
  • the power requirements for producing the multi-core fiber can be reduced. This is in particular possible because the corresponding cross-sectional areas of the filling and core bars correspond to the partial tube segment cross-sectional areas, since thus high accuracy with respect to the geometries are achieved, and a subsequent treatment of the preform is not required.
  • the object is achieved by a preform, which was produced by a method described above.
  • the object is achieved by a multi-core fiber, which is produced by pulling the preform or at the same time merging and pulling the preform to multi-core fiber.
  • Figure 1 is a highly schematic radial
  • Figure 2 is a highly schematic partial section of a preform with a core rod
  • a pick-up tube 103 made of quartz is laterally slit sidewise by means of a C0 2 laser and a partial tube segment (not shown) is removed.
  • the remaining opening 105 serves as Kernbarageaussparung.
  • By cutting out a cut edge 106 has formed. Due to the edge pieces 102, the stability of the receiving tube 103 essentially remains.
  • a central filler rod 107 is inserted completely laterally into the receiving tube 103 axially.
  • each core rod 109 is inserted laterally.
  • the receiving tube 103 is introduced laterally inserted with central filler rod 107 and on this resting core rods 109 in a Jacketingrohr 111 laterally.
  • a preform 101 forms before fusion (see FIG. 1).
  • Remaining tube segments 104 are provided as part of the receiving tube 103 between the respective core rods.
  • the core rods 109 are in each case at two points on the cutting edges 106.
  • a jacket tube clearance 115 is provided between the receiving tube 103 and the Jacketingrohr 111 .
  • a Kernstab free space between the central filler rod 107 and the receiving tube 103 is given.
  • the preform is fused, so that all open spaces are closed, and simultaneously or then the fused preform is drawn to a multicore fiber.
  • the cross-sectional area of the subsegment tube was determined by measurement.
  • the circular area of the core bar corresponds to the partial segment tube cross-sectional area and in the second alternative, the sums of the cross-sectional areas of the two inner filler bars 117, the two outer fill bars 119 and the core bar 109 correspond to the particular one

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Preform zum Herstellen einer Mehrkernfaser mit folgenden Schritten: • - mittiges Heraustrennen eines ersten Teilrohrsegments mit einer ersten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche aus einem Aufnahmerohr (103) mit einem Aufnahmerohrinnendurchmesser, sodass das Aufnahmerohr (103) eine erste Kernstabaufnahmeaussparung (105) aufweist, • - axiales Einführen eines zentralen Füllstabes (107) mit einem Füllstabaußendurchmesser in das Aufnahmerohr (103), wobei der Füllstabaußendurchmesser kleiner als der Aufnahmerohrinnendurchmesser ist, sodass das Aufnahmerohr (103) den zentralen Füllstab (107) aufweist, • - Einlegen eines ersten Kernstabes 109 mit einer ersten Kernstabquerschnittsfläche in die Kernstabaufnahmeaussparung (105), sodass das Aufnahmerohr (103) den Kernstab (109) aufweist, • - axiales Einführen des den ersten Kernstab (109) und den zentralen Füllstab (107) aufweisenden Aufnahmerohrs (103) in ein Mantelrohr (111), sodass ein das Aufnahmerohr (103) aufweisendes Mantelrohr (111) vorliegt, und • - Verschmelzen des das Aufnahmerohr (103) aufweisenden Mantelrohrs (111) zu einer Preform, sodass die Preform vorliegt.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Preform zum Herstellen einer
Mehrkernfaser sowie Preform und Mehrkernfaser
[01] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Preform zum Herstellen einer Mehrkernfaser mit mehreren Schritten sowie eine Preform und eine Mehrkernfaser.
[02] Um die Übertragungskapazität von Glasfasern zu erhöhen, stehen prinzipiell die Möglichkeiten des zeitlichen Multiplexings , des Wellenlängenmultiplexings und des räumlichen Multiplexings sowie bei Multimodefasern Modengruppen-Multiplexing zur Verfügung. Die Möglichkeiten zur Steigerung der Übertragungskapazitäten von konventionellen Einkernfasern stoßen jedoch langsam an ihre technisch physikalischen Grenzen. Begrenzte Steigerungsmöglichkeiten stehen durch Verringerung des Kerndurchmessers oder durch Verminderung der numerischen Apertur sind gegeben.
[03] Für räumliche Multiplex-Verfahren werden entsprechend Multikernfasern entwickelt. Multikernfasern weisen entsprechend der Anzahl der Kerne ein Vielfaches der Übertragungskapazität einer Faser mit nur einem Kern auf. Der Kerndurchmesser der einzelnen Kerne von Mehrkernfasern ist im Allgemeinen kleiner als 50 gm. Durch die reduzierte Anzahl der in solchen Kernen ausbreitungsfähigen Kernmoden, sind prinzipiell höhere Bandbreiten bei vollständig oder auch beschränkter Anregung als mit konventionellen multimoden Fasern möglich.
[04] Die Fertigung von Multikernfasern erfolgt nach dem sogenannten „Stack-and-Draw-Verfahren" . Bei diesem Verfahren werden Kernpreformen und reine Quarzstäbe unterschiedlicher Durchmesser relativ aufwendig so gestapelt, dass sie eine gewisse Symmetrie und eine relativ hohe Packungsdichte aufweisen. Die Stäbe werden dann räumlich fixiert in ein Jacketingrohr eingeführt und zu einer finalen Preform, entweder vor dem Faserziehen oder während des Faserziehens, verschmolzen. Um die gewünschte hohe Packungsdichte zu erreichen, müssen neben den wellenleitenden Kernstäben eine relativ hohe Anzahl von Auffüllstäben unterschiedlicher Durchmesser verwendet werden. Die Stapelung der Einzelstäbe in der gewünschten Packungsstruktur und Symmetrie ist relativ aufwändig und kann leicht zu Stapelfehlern und damit zur Unbrauchbarkeit der verschmolzenen Sekundärpreform oder der finalen Faser führen. Da die erreichbare Packungsdichte in radialer Richtung unterschiedlich ist, wird die Sekundärpreform nach dem Verschmelzen ohne verbleibende Öffnungen im Allgemeinen in azimutaler Richtung unterschiedliche Radiuswerte aufweisen, die entsprechend an der Sekundärpreform durch Rundschleifen ausgeglichen werden müssen oder an der Faser zu Unrundheiten führen.
[05] Durch die Verwendung einer Vielzahl von Einzelstäben unterschiedlicher Durchmesser besitzt die gestapelte Preform vor dem Verschmelzen eine Vielzahl von Grenzflächen, die beim Verschmelzen durch mögliche Kontaminationen oder Oberflächeninhomogenitäten zu Blasen in der verschmolzenen Sekundärpreform oder zu unerwünschten Blasen in der Faser führen. Zurückbleibende Blasen an den Grenzflächen oder auch Fremdpartikel führen zu Durchmesserstörungen an der Faser und durch LichtStreuung zu erhöhten Dämpfungswerten und beeinträchtigen die Faserfestigkeit und müssen deshalb in jedem Falle vermieden werden.
[06] Ein weiteres Herstellungsverfahren gemäß dem Stand der Technik zum Herstellen von Mehrkernfasern besteht darin, in einen Glaszylinder in axialer Richtung Löcher zu bohren und in diese Löcher Kernstäbe einzuführen. Die so gefertigte Sekundärpreform kann entweder vor dem Ziehen oder aber auch während des Faserziehens verschmolzen werden. Die Probleme dieser Fertigungsmethode bestehen darin, dass es schwierig ist, hinreichend tiefe Löcher in axialer Richtung in den Quarzstab mit hinreichender Genauigkeit in Bezug auf die Parallelität zur Längsachse zu bohren. Zum Bohren der Löcher werden üblicherweise Ultraschall-Bohrverfahren genutzt. Die mit Ultraschall gebohrten Löcher müssen noch bezüglich der Rauigkeit der inneren Lochoberfläche entweder poliert oder zumindest mittels Feuerpolitur geglättet werden. Die Fertigung von Mehrkernpreformen hinreichend großer Preformlänge und mit einer großen Anzahl von Kernen führt zu hohen Fertigungskosten und entsprechend bezüglich der erreichbaren Exzentrizität der Kerne bezüglich ihrer Sollpositionen zu unerwünscht hohen Geometriefehlern .
[07] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[08] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer Preform zum Herstellen einer Mehrkernfaser mit folgenden Schritten :
- mittiges Heraustrennen eines ersten Teilrohrsegments mit einer ersten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche aus einem Aufnahmerohr mit einem Aufnahmerohrinnendurchmesser, sodass das Aufnahmerohr eine erste
Kernstabaufnahmeaussparung aufweist ,
- axiales Einführen eines zentralen Füllstabes mit einem
Füllstabaußendurchmesser in das Aufnahmerohr, wobei der Füllstabaußendurchmesser kleiner als der
Aufnahmerohrinnendurchmesser ist, sodass das Aufnahmerohr den zentralen Füllstab aufweist,
- Einlegen eines ersten Kernstabes mit einer ersten
Kernstabquerschnittsfläche in die
Kernstabaufnahmeaussparung, sodass das Aufnahmerohr den
Kernstab aufweist, - axiales Einführen des den ersten Kernstab und den zentralen Füllstab aufweisenden Aufnahmerohrs in ein Mantelrohr, sodass ein das Aufnahmerohr aufweisendes Mantelrohr vorliegt, und
- Verschmelzen des das Aufnahmerohr aufweisenden
Mantelrohrs zu einer Preform, sodass die Preform vorliegt .
[09] Dadurch kann die Geometrie der gestapelten und/oder verschmolzenen Sekundärpreformen oder der finalen Faser deutlich verbessert werden. Zudem entfällt ein Stapeln der sonst üblichen großen Anzahl von Füll- und Kernstäben zueinander und Stapelfehler können vorliegend nicht auftreten oder sind zumindest in ihrer Wahrscheinlichkeit deutlich reduziert .
[10] Für den Fall, dass der Kernstab oder im weiteren auch der Kernstäbe genau zwischen die Kanten der verbleibenden Kreisringsektoren und somit der Aussparungen eingepasst werden, kann eine hohe Genauigkeit im Bezug auf die azimutale Winkelposition als auch die radiale Position mit sehr hoher Genauigkeit eingehalten werden. Aufgrund der fest vorgegebenen Position für den Kernstab wird ein Verschieben des Kernstabes im weiteren Verarbeitungsprozess verhindert. Zudem können die Kernstäbe entsprechend einem vorgegebenen Radialmuster positioniert werden. Zudem können somit Laserfasern hergestellt werden, die einen von der Zylindersymmetrie abweichenden Grundkern aufweisen.
[11] Ein Kern der Erfindung besteht somit darin, dass das Aufnahmerohr derart gestaltet wird, dass der Kernstab definiert ausgerichtet und/oder fixiert werden kann.
[12] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [13] Eine „Preform" wird auch Vorformling genannt. Derartige Preformen werden beim Herstellen von optischen Fasern verwendet. Insbesondere durch Ziehen der Preform wird der lange und im Vergleich zur Preform sehr dünne Lichtwellenleiter hergestellt. Die Preform kann dabei insbesondere aus einem glasartigen Material wie Quarz hergestellt sein. Einzelne Elemente können dotiert sein oder eine gewisse Beschichtung aufweisen, sodass die Bedingungen für die Totalreflektion im Inneren der Faser gewährleistet sind. Die Preform weist typischerweise eine Länge von circa 1 Meter und einen Durchmesser zwischen 10 und 50 Millimeter auf. Zudem besitzt die Preform im Wesentlichen schon das Brechungsindexprofil der späteren Faser.
[14] Eine „Mehrkernfaser" ist insbesondere ein Lichtwellenleiter, auch Lichtleitkabel genannt, bei denen nicht nur ein Kern, sondern mehrere Kerne verwendet werden, sodass gleichzeitig räumlich parallel Lichtsignale über die Kerne transportiert werden können.
[15] Das „Aufnahmerohr" bildet einen wesentlichen Bestandteil der späteren Preform. Dieses Aufnahmerohr besteht beispielsweise aus hochreinem Quarz (S1O2). Dieses Aufnahmerohr bildet insbesondere nach dem mittigen Heraustrennen des Teilrohrsegments ein Gerüst für den einzufügenden Kernstab.
[16] Dabei kann das „mittige Heraustrennen" durch Fräsen oder auch durch Laserschneiden erfolgen. Mittig ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass jeweils an den Enden des Teilrohrsegments ein Steg zum jeweiligen Ende des Aufnahmerohrs bestehen bleibt. Somit ist das Aufnahmerohr weiterhin im Wesentlichen stabil. Das Heraustrennen kann derart erfolgen, dass der Kernstab in der Kernstabaufnahme fixierbar ist.
[17] Das „Teilrohrsegment" ist der Teil des Aufnahmerohrs, welcher insbesondere durch Herausschneiden aus dem Aufnahmerohr gebildet wird. Nach dem Entfernen des Teilrohrsegments aus dem Aufnahmerohr ist somit nicht nur ein Zugang von den Seiten in das Innere des Aufnahmerohrs an den Seiten des Endes des Aufnahmerohrs möglich, sondern auch von der Längsseite. Somit liegt nach dem Entfernen durch das Heraustrennen des Teilrohrsegments eine „Kernstabaufnahmeaussparung" im Aufnahmerohr vor.
[18] Ein „axiales Einführen" ist ein Einbringen eines Bauteils an einem Ende des Aufnahmerohrs in Längsrichtung entlang der Längsachse .
[19] Die „Teilrohrsegmentquerschnittsfläche" ist die sich ausbildende Fläche, des Teilrohrsegments, die sich bei einem Schnitt in radialer Richtung ausbildet.
[20] Der „zentrale Füllstab" dient beispielsweise zum einen der Lagerung des Kernstabes oder auch zum Auffüllen des Aufnahmerohrs mit dem entsprechenden Fasermaterial.
[21] Der „Aufnahmerohrinnendurchmesser" ist der Innendurchmesser des Aufnahmerohrs und ist derart ausgestaltet, dass der zentrale Füllstab mit seinem „Außendurchmesser" axial einführbar ist. Bei einem axial eingeführten zentralen Füllstab bildet sich zwischen dem Füllstab und dem Aufnahmerohr ein Spalt aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser aus.
[22] Das „Einlegen" des „ersten Kernstabes" erfolgt insbesondere in radialer Richtung von außen, wobei beispielsweise nach dem Einlegen eine Zylinderoberfläche des Kernstabes auf der Zylinderoberfläche des Füllstabes aufliegt.
[23] Der „Kernstab" ist derart ausgestaltet, dass dieser in der späteren Mehrkernfaser das Licht leitet. [24] Die „Kernstabsquerschnittsfläche" ist insbesondere die
Fläche des Kernstabes, die sich bei einem radialen Schnitt durch den Kernstab ausbildet.
[25] Ein „Mantelrohr" wird auch Jacketingrohr genannt. Das Mantelrohr, der zentrale Füllstab, das Aufnahmerohr und der Kernstab bilden nach dem „Verschmelzen" die Preform. Beim Verschmelzen wird durch Aufbringen der entsprechenden Temperatur die Struktur viskos, sodass sich die einzelnen Bestandteile miteinander verbinden. Dies kann beispielsweise unter Vakuum und einer entsprechenden Form erfolgen, sodass die Preform anschließend eine runde, polygone oder rechteckige Form aufweist.
[26] Um mehrere Kerne in der Preform anzuordnen, kann das Verfahren vor dem Verschmelzen zur Preform folgende weitere Schritte aufweisen.
- mittiges Heraustrennen eines zweiten Teilrohrsegments mit einer zweiten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche, eines dritten Teilrohrsegments mit einer dritten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche, eines vierten Teilrohrsegments mit einer vierten
Teilrohrsegmentquerschnittsfläche und/oder weiterer Teilrohrsegmente mit jeweils einer
Teilrohrsegmentquerschnittsfläche aus dem Aufnahmerohr, sodass das Aufnahmerohr eine zweite
Kernstabaufnahmeaussparung, eine dritte
Kernstabaufnahmeaussparung, eine vierte
Kernstabaufnahmeaussparung und/oder weitere
Kernstabaufnahmeaussparungen aufweist und die jeweiligen Kernstabaufnahmeaussparungen azimutal durch Material des Aufnahmerohrs zueinander beabstandet sind,
Einlegen eines zweiten Kernstabes eines dritten
Kernstabes, eines vierten Kernstabes oder weiterer Kernstäbe in die zweite Kernstabaufnahmeaussparung, in die dritte Kernstabaufnahmeaussparung, in die vierte Kernstabaufnahmeaussparung und/oder in die weiteren Kernstabaufnahmeaussparungen, sodass das Aufnahmerohr die jeweiligen Kernstäbe aufweist und axiales Einführen des die Kernstäbe und den zentralen Füllstab aufweisenden Aufnahmerohrs in das Mantelrohr, sodass das Mantelrohr das Aufnahmerohr aufweist.
[27] Im Wesentlichen wird somit das Verfahren für den ersten Kernstab auf weitere Kernstäbe ausgedehnt.
[28] Insbesondere um eine möglichst kreisförmige Querschnittsfläche und/oder homogene Anordnung der Kernstäbe zu gewährleisten, können die jeweiligen Kernstäbe derart ausgestaltet oder ausgewählt werden, dass die jeweiligen Kernstabquerschnittsflächen im Wesentlichen der jeweiligen Teilrohrsegmentquerschnittsfläche entsprechen .
[29] Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Teilrohrsegmentquerschnittsfläche und die Kernstabquerschnittsfläche messtechnisch bestimmt werden und ein runder Kernstab mit entsprechender Fläche ausgewählt wird. Die Abweichungen der Kernstabquerschnittsfläche von der Teilrohrsegmentquerschnittsfläche sollte weniger als +/- 5%, insbesondere weniger +/- 2% und insbesondere weniger als +/- 0,5% betragen. Auch kann die Querschnittsfläche des Teilkreissegments mathematisch bestimmt werden.
[30] In einer weiteren Ausführungsform wird oder werden vor oder nach dem Einlegen des Kernstabs und/oder der weiteren Kernstäbe jeweils ein Auffüllstab oder mehrere Auffüllstäbe in die jeweiligen Kernstabaufnahmeaussparungen eingelegt.
[31] Dadurch können sowohl die entsprechenden Freiräume mit entsprechendem Fasermaterial versehen werden, sodass Abweichungen von einer Rundform nach dem Verschmelzen geringer sind. Zudem kann durch die Füllstäbe ein definiertes Positionieren erfolgen. Das Material des Auffüllstabs entspricht insbesondere dem Material des Aufnahmerohrs. Der Auffüllstab oder entsprechend die Auffüllstäbe können sowohl als Innenfüllstab oder Innenfüllstäbe oder als Außenfüllstab oder Außenfüllstäbe ausgestaltet sein. Dabei weisen insbesondere die Innenfüllstäbe einen geringeren Durchmesser als die Außenfüllstäbe auf. Die Innenfüllstäbe werden insbesondere zwischen dem zentralen Füllstab und dem jeweiligen Kernstab und der Außenfüllstab oder die Außenfüllstäbe zwischen dem Kernstab und dem Jacketingrohr angeordnet .
[32] In einer diesbezüglichen Ausgestaltung sind der Innenfüllstab oder sämtliche Innenfüllstäbe der jeweiligen Kernstabaufnahme und/oder der Außenfüllstab oder sämtliche Außenfüllstäbe der jeweiligen Kernstabaufnahme und die jeweiligen Kernstäbe derart ausgestaltet, dass deren Gesamtquerschnittsfläche im Wesentlichen der jeweiligen Teilrohrsegmentquerschnittsfläche entspricht .
[33] Dabei kann die Teilrohrsegmentquerschnittsfläche wiederum messtechnisch oder mathematisch bestimmt werden und durch Aufaddieren der Querschnittsfläche der Kernstäbe und der Füllstäbe die Flächen zueinander angepasst werden. „Im Wesentlichen" heißt vorliegend insbesondere, dass die Abweichungen der Gesamtquerschnittsfläche von der Teilrohrsegmentquerschnittsfläche weniger als +/- 1,5%, insbesondere weniger als +/- 0,8% entspricht.
[34] Um die Anzahl der Kerne zu erhöhen, kann der erste Kernstab und/oder können die weiteren Kernstäbe selbst Mehrfachkerne aufweisen. Dabei kann ein Kernstab wie zuvor die Preform gefertigt worden sein.
[35] Um besonders homogene Oberflächen zu erhalten, die nicht vorpoliert und/oder nachbehandelt werden müssen, kann das Heraustrennen des Teilrohrsegments oder der Teilrohsegmente mittels Laserschneiden insbesondere mittels eines CCh-Lasers, erfolgen .
[36] Zudem kann das Verschmelzen zur Preform vor oder während des Ziehens einer Preform zur Mehrkernfaser erfolgen. Insbesondere wenn das Ziehen und Verschmelzen gleichzeitig erfolgt, kann der Energiebedarf zum Herstellen der Mehrkernfaser reduziert werden. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass die entsprechenden Querschnittsflächen der Füll- und Kernstäbe den Teilrohrsegmentquerschnittsflächen entspricht, da somit hohe Genauigkeit bezüglich der Geometrien erreicht werden, und eine Nachbehandlung der Preform nicht erforderlich ist.
[37] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Preform, welche nach einem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde .
[38] Zudem wird die Aufgabe gelöst durch eine Mehrkernfaser, welche durch ein Ziehen der Preform oder beim gleichzeitigen Verschmelzen und Ziehen der Preform zur Mehrkernfaser entsteht .
[39] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine stark schematische radiale
Querschnittsdarstellung eines Jacketingrohres mit Aufnahmerohr, wobei in dem Aufnahmerohr vier Kernstäbe und ein zentraler Füllstab angeordnet sind,
Figur 2 einen stark schematischen Teilausschnitt einer Preform mit einem Kernstab und
Auffüllstäbe vor dem Verschmelzen und Figur 3 eine stark schematische dreidimensionale
Darstellung eines Aufnahmerohrs mit einer Kernstabaufnahmeaussparung .
[40] Ein aus Quarz gefertigtes Aufnahmerohr 103 wird mittels eines C02-Lasers mittig seitlich aufgeschlitzt und ein Teilrohrsegment (nicht dargestellt) entfernt. Die verbleibende Öffnung 105 dient als Kernstabaufnahmeaussparung. Durch das Herausschneiden hat sich eine Schnittkante 106 gebildet. Aufgrund der Randstücke 102 bleibt die Stabilität des Aufnahmerohrs 103 im Wesentlichen bestehen.
[41] Insgesamt werden radial gleichmäßig verteilt vier Teilrohrsegmente aus dem Aufnahmerohr 103 entfernt, sodass vier Kernstabaufnahmeaussparungen 105 gegeben sind.
[42] In einer ersten Alternative wird in das Aufnahmerohr 103 seitlich axial ein zentraler Füllstab 107 vollständig eingeführt. In die jeweilige Kernstabaufnahmeaussparung 105 wird jeweils ein Kernstab 109 seitlich eingelegt. Nachdem alle vier Kernstabaufnahmeaussparungen 105 mit Kernstäben 109 bestückt sind, wird das Aufnahmerohr 103 mit eingeführten zentralen Füllstab 107 und auf diesem aufliegenden Kernstäben 109 in ein Jacketingrohr 111 seitlich axial eingeführt. Dadurch bildet sich eine Preform 101 vor dem Verschmelzen (siehe Figur 1 ) .
[43] Zwischen den jeweiligen Kernstäben sind verbleibende Rohrsegmente 104 als Bestandteil des Aufnahmerohrs 103 vorgesehen. Die Kernstäbe 109 liegen jeweils an zwei Punkten an den Schnittkanten 106 auf. Zwischen dem Aufnahmerohr 103 und dem Jacketingrohr 111 ist ein Mantelrohrfreiraum 115 vorgesehen. Analog ist ein Kernstabfreiraum zwischen dem zentralen Füllstab 107 und dem Aufnahmerohr 103 gegeben.
[44] Anschließend wird die Preform verschmolzen, sodass sämtliche Freiräume verschlossen werden, und gleichzeitig oder anschließend wird die verschmolzene Preform zu einer Mehrkernfaser gezogen.
[45] In einer zweiten Alternative werden nachdem das Aufnahmerohr 103 mit dem zentralen Füllstab 107 versehen wurde, zuerst in jede Kernstabaufnahmeaussparungen 105 zwei innere Füllstäbe 117 und darauf der Kernstab 109 sowie darauf zwei äußere Füllstäbe 119 eingelegt. Anschließend wird das so bestückte Aufnahmerohr 103 in das Jacketingrohr 111 seitlich axial eingeführt.
[46] Bei allen Ausführungsformen wurde die Querschnittsfläche des Teilsegmentrohres messtechnisch bestimmt. In der ersten Alternative entspricht die Kreisfläche des Kernstabes der Teilsegmentrohrquerschnittsfläche und in der zweiten Alternative entsprechen die Summen der Querschnittsflächen der beiden inneren Füllstäbe 117, der beiden äußeren Füllstäbe 119 und des Kernstabes 109 der bestimmten
Teilsegmentrohrquerschnittsfläche .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Preform zum Herstellen einer Mehrkernfaser mit folgenden Schritten:
- mittiges Heraustrennen eines ersten Teilrohrsegments mit einer ersten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche aus einem Aufnahmerohr mit einem
Aufnahmerohrinnendurchmesser, sodass das Aufnahmerohr eine erste Kernstabaufnahmeaussparung aufweist,
- axiales Einführen eines zentralen Füllstabes mit einem
Füllstabaußendurchmesser in das Aufnahmerohr, wobei der Füllstabaußendurchmesser kleiner als der
Aufnahmerohrinnendurchmesser ist, sodass das
Aufnahmerohr den zentralen Füllstab aufweist,
- Einlegen eines ersten Kernstabes mit einer ersten
Kernstabquerschnittsfläche in die
Kernstabaufnahmeaussparung, sodass das Aufnahmerohr den Kernstab aufweist,
- axiales Einführen des den ersten Kernstab und den zentralen Füllstab aufweisenden Aufnahmerohrs in ein Mantelrohr, sodass ein das Aufnahmerohr aufweisendes Mantelrohr vorliegt, und
- Verschmelzen des das Aufnahmerohr aufweisenden Mantelrohrs zu einer Preform, sodass die Preform vorliegt .
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschmelzen zur Preform folgende Schritte durchgeführt werden:
- mittiges Heraustrennen eines zweiten Teilrohrsegments mit einer zweiten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche, eines dritten Teilrohrsegments mit einer dritten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche, eines vierten Teilrohrsegments mit einer vierten Teilrohrsegmentquerschnittsfläche und/oder weiterer Teilrohrsegmente mit jeweils einer Teilrohrsegmentquerschnittsfläche aus dem Aufnahmerohr, sodass das Aufnahmerohr eine zweite Kernstabaufnahmeaussparung, eine dritte Kernstabaufnahmeaussparung, eine vierte Kernstabaufnahmeaussparung und/oder weitere Kernstabaufnahmeaussparungen aufweist und die jeweiligen Kernstabaufnahmeaussparungen azimutal durch Material des Aufnahmerohrs zueinander beabstandet sind,
- Einlegen eines zweiten Kernstabes, eines dritten Kernstabes, eines vierten Kernstabes oder weiterer Kernstäbe in die zweite Kernstabaufnahmeaussparung, in die dritte Kernstabaufnahmeaussparung, in die vierte Kernstabaufnahmeaussparung und/oder in die weiteren Kernstabaufnahmeaussparungen, sodass das Aufnahmerohr die jeweiligen Kernstäbe aufweist und
- axiales Einführen des die Kernstäbe und den zentralen Füllstab aufweisenden Aufnahmerohrs in das Mantelrohr, sodass das Mantelrohr das Aufnahmerohr aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kernstäbe derart ausgestaltet werden, dass die jeweilige
Kernstabquerschnittsfläche im Wesentlichen der jeweiligen Teilrohrsegmentquerschnittsfläche entspricht .
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Einlegen des ersten Kernstabes und/oder der weiteren Kernstäbe jeweils ein Auffüllstab oder mehrere Auffüllstäbe in die jeweilige Kernstabaufnahmeaussparung eingelegt wird oder werden .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen des ersten Kernstabes und/oder der weiteren Kernstäbe jeweils ein Innenfüllstab, zwei Innenfüllstäbe oder mehrere Innenfüllstäbe in die jeweilige Kernstabaufnahmeaussparung eingelegt wird oder werden .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem axialen Einführen des Aufnahmerohrs in das Mantelrohr jeweils ein Außenfüllstab, zwei Außenfüllstäbe oder mehrere Außenfüllstäbe in die jeweilige mit Kernstäben versehende Kernstabaufnahmeaussparung eingelegt wird oder werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenfüllstab oder sämtliche Innenfüllstäbe der jeweiligen Kernstabaufnahme und/oder der Außenfüllstab oder sämtliche Außenfüllstäbe der jeweiligen Kernstabaufnahme und die jeweiligen Kernstäbe derart ausgestaltet werden, dass deren
Gesamtquerschnittsfläche im Wesentlichen der jeweiligen Teilrohrsegmentquerschnittsfläche entspricht .
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kernstab und/oder die weiteren Kernstäbe Mehrfachkernstäbe aufweist oder aufweisen .
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Heraustrennen des
Teilrohrsegments oder der Teilrohrsegmente mittels Laserschneiden, insbesondere mittels eines CCp-Lasers, erfolgt .
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmelzen zur Preform vor einem Ziehens der Preform zur Mehrkernfaser erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmelzen zur Preform während eines Ziehens der Preform zur Mehrkernfaser erfolgt.
12. Preform, welche durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
13. Mehrkernfaser, welche durch ein Ziehen der Preform nach Anspruch 11 oder durch ein Verfahren nach Anspruch 11 hergestellt ist.
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