DE19504521C2 - Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser, wobei in einer inneren Zone der Lichtleitfaser eine elastische Torsion vorliegt und die Torsion in einer äußeren Zone stofflich fixiert ist. Die elastische Torsion wird durch Verdrillen der Faser erzeugt. Zur stofflichen Fixierung sind zwei Möglichkeiten bekannt.

In der DE 30 10 005-C2 wird beschrieben, die aufgeprägte Torsion durch Aufbringen einer torsionssteifen Hülle zu fixieren. In einem anderen Vorschlag (EP 78 732-A1) wird die Torsion dadurch fixiert, daß die Oberfläche der tordierten Faser mit definierter Eindringtiefe aufgeschmolzen wird. Die wiedererstarrende Außen­ schicht fixiert die Torsion, so daß eine eingefrorene Vorspan­ nung ohne Zurhilfenahme einer Hülle aus fremden Material ver­ bleibt. Die mit diesen Verfahren hergestellten Fasern sollen für Telekommunikationszwecke geeignet sein.

In Weiterführung der genannten Verfahren sind Ausgestaltungen bekannt geworden, die der Verfeinerung der Verfahren dienen (EP 78 733-A1, EP 112 222-A1, EP 112 223-A2).

Eine weitere einfache Möglichkeit, Torsion in einer Faser zu erzielen, ist es, die Lichtleitfaser mit einer zweiten Faser (die auch eine Lichtleitfaser sein kann) zu verdrillen. Bei die­ ser Form liegt keine torsionssteife Hülle, also keine stoffliche Fixierung der elastischen Torsion vor.

Mit hoher Torsionsspannung wird in der Faser eine hohe zirkulare Doppelbrechung erreicht. Auf diese Weise wird der Einfluß von linearer Doppelbrechung überdeckt, die durch mechanische oder thermische Einflüsse sowie Unregelmäßigkeiten der Faserstruktur verursacht wird. Eine Monomode-Faser mit solchen Doppelbre­ chungseigenschaften eignet sich besonders als Sensorfaser, bei­ spielsweise zur Messung der elektrischen Stromstärke. Der Pola­ risationszustand wird bei geeigneter Auslegung des Sensors nur vom Nutzeffekt (Faraday-Effekt) beeinflußt.

Um wünschenswerte, hohe Torsionsspannungen zu erzeugen, müssen große Verdrillraten aufgebracht werden. Zur Erzeugung hoher Ver­ drillraten entstehen jedoch geometrische und apparative Ein­ schränkungen. So ist es bei einer Faser nach der DE 30 10 005- C2 von Nachteil, daß wegen hoher mechanischer Spannungen an der Faseroberfläche Spannungsrißkorrosion auftritt. Beim Entfernen des Coatings geht bei dieser Faser die Torsion verloren. Der Nachteil der in der EP 78 732-A1 vorgestellten Apparatur ist, daß mit ihr nur geringe, für die Strommessung unzureichende Ver­ drillraten erzeugt werden können.

Das Aufbringen einer torsionssteifen Hülle in den bekannten Ver­ fahren bedeutet eine Einschränkung der Sensoreigenschaft einer Faser durch das damit verbundene unterschiedliche Temperaturver­ halten der beteiligten Materialien von Faserkern und -mantel (Quarzglas oder Glas) und Hülle (beispielsweise Teflon). Weiter­ hin hat eine solche Maßnahme den Nachteil, daß die Hülle wegen ihrer Elastizität immer eine gewisse Rückdrehung hat. Die ela­ stische Rückdrehung erschwert die Handhabung der Faser. Beim Auftrommeln, Verlegen, Trennen, Spleißen und/oder Befestigen in Steckern ist die elastische Rückdrehung sehr hinderlich. Insbe­ sondere die zum Zwecke des Verspleißens oder Verbindens von der Hülle befreite Enden der Lichtleitfaser lassen sich nur schwer handhaben.

Eine Faser nach dem Stand der Technik ist nicht nur nicht kräf­ tefrei, es treten noch Auflage- und Reibungskräfte als Gegen­ kraft zur Torsion auf, die aus dem Zusammenwirken mit Trans­ portmedium (Transportrolle) oder mit der Faserummantelung (Man­ tel eines optischen Kabels) herrühren. Da diese Kräfte in der Regel stark temperaturabhängig und nicht längenhomogen sind, ist ein Einsatz dieser Faser für sensorische Zwecke auch aus solchen Gründen ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Her­ stellung einer mit innerer Torsion versehenen Lichtleitfaser anzugeben, welche die störende elastische Rückdrehung nicht mehr aufweist. Die erzeugte Lichtleitfaser soll mechanisch stabil sein, sie soll einfacher handhabbar sein und ihre lineare Dop­ pelbrechung soll nur geringe thermische Variation aufweisen.

Die Aufgabe wird von einem Verfahren zur Herstellung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen werden in weiteren Ansprüchen dargestellt.

Die Erfindung wird im wesentlichen am Beispiel einer Monomode- Faser aus Quarzglas beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Monomode-Fasern beschränkt, sondern auch auf andere Typen von Lichtleitfasern anwendbar. Die hergestellte Lichtleitfaser ist mechanisch robust. Sie weist kaum mechanische Spannungen an der Oberfläche auf und ist daher langzeitstabil.

Monomode-Fasern haben einen optischen Kern, dessen Durchmesser je nach Arbeitswellenlänge im Bereich von 1 bis 10 . 10^-6 m wähl­ bar ist. Um den Kern herum befindet sich der Mantel der Faser. Industriell einsetzbare Fasern werden mit 125 . 10^-6 m Außendurch­ messer des Fasermantels hergestellt und dementsprechend sind die Faser-Anschlußelemente, Trenn- oder Schweißeinrichtungen auf diesen Durchmesser eingerichtet. Die Faser hat eine äußere Schutzhülle (primary und secondary coating), so daß ein Körper von etwa 250 . 10^-6 m Durchmesser entsteht. Sonderformen von Mono­ mode-Faser können auch deutlich kleinere (40 . 10^-6 m) oder viel größere (1 mm) Außendurchmesser des Fasermantels haben. Vorzugs­ weise soll das Herstellverfahren zu Fasern des Durchmessers 125.10^-6 m (Fasermantel) führen.

Die Erfindung besteht darin, daß - ausgehend von einer in ihrer inneren Zone mit einer elastischen Torsion aufgeprägten Licht­ leitfaser, bei der diese Torsion stofflich fixiert ist - eine Rückverdrillung vorgenommen wird. Die Faser wird entgegen den Drehsinn der elastischen, inneren Torsion verdrillt. Das Maß der Rückverdrillung wird dabei so gewählt, daß die beiden gegenein­ ander tordierten Zonen möglichst im Kräftegleichgewicht stehen. Die Faser ist nach außen drehmomentenfrei. Vorzugsweise soll die Rückverdrillung vor der Beschichtung der Faser mit der Schutz­ schicht erfolgen.

Eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer Faser nach der Erfindung besteht aus folgenden Teilen:
(a) Vorrichtung zur Erzeugung einer Faser mit einer elastischen Torsion, (b) einer Vorrichtung zur Umhüllung der Faser zum Zwecke der Fixierung der elastischen Torsion, (c) eine weitere Vorrichtung, die von der Faser durchlaufen wird, mit der die Faser in einem Drehsinn verdrillbar ist, der dem Drehsinn der elastischen Torsion im Inneren entgegen gerichtet ist. Eine wei­ tere Vorrichtung (d) zur Beschichtung der Faser mit einer Schutzschicht kann sich anschließen.

Die Bedeutung der vorgelegten Erfindung läßt sich leicht erläu­ tern, wenn man typische Herstellängen betrachtet. Herstellängen liegen im Bereich von einigen 10 km. Wie noch zu erläutern sein wird, sind Rückverdrillungen entgegen den Drehsinn der elasti­ schen Torsion von einigen 10 Umdrehungen pro Meter erforderlich. Das heißt, daß eine nach der Erfindung hergestellte Faser in der Länge von 50 km etwa 500.000 Rückverdrillungen erfahren muß, bevor sie auf der Transportrolle aufgewickelt ist.

Im Vergleich zu einer Faser, die keine Bearbeitung nach der Erfindung erfahren hat, wird deutlich, daß extreme Spannungs- bzw. Kräfteunterschiede zwischen beiden Fasern vorhanden sind. Als einfache Maßnahme wird vorgeschlagen, herkömmliche Fasern durch Abwickeln von der Rolle und Verdrillen in der Gegenrich­ tung spannungsfrei zu machen, was allerdings aus Gründen der Handhabbarkeit und der mechanischen Belastbarkeit nur bei gerin­ gen Verdrillraten und geringen Faserlängen praktikabel und wirt­ schaftlich ist. Der noch weitergehende Vorschlag besteht darin, die Rückverdrillung in den Herstellprozeß der Lichtleitfaser zu integrieren.

Die Rückverdrillung wird vorzugsweise nach dem Herstellen und nach dem Auftragen der Schutzschicht auf die Faser vorgenommen. Alternativ kann die Rückverdrillung unmittelbar nach Herstellung und vor dem Auftragen der Schutzschicht (bestehend aus primary und secondary coating) auf die Faser vorgenommen werden.

Da Lichtleitfasern in Längen von einigen 10 km hergestellt wer­ den, sollte der Schritt der Rückverdrillung vor dem Aufbringen auf eine Transportrolle geschehen.

Eine Faser für polarimetrische Sensorik soll mit einer möglichst hohen, inneren Torsionsspannung und damit einer möglichst hohen zirkularen Doppelbrechung versehen werden. Dennoch ist es nicht angezeigt, sehr nahe an die Bruchgrenze des Materials zu gehen, weil von der Faser auch eine hohe Langzeitstabilität erwartet wird. Es wird daher vorgeschlagen, die Verdrillrate höchstens bis 80% der Bruchgrenze des Materials zu wählen.

Aus empirischen Untersuchungen an Quarzglas ist bekannt, daß die Bruchgrenze einer durch Torsion beanspruchten Faser mit dem Durchmesser D sich durch einen analytischen Ausdruck für die maximale Torsionrate t_max der Form t_max = 1,6 . 10^-6 m/D² darstel­ len läßt. Mit diesem Ausdruck ergeben sich für D = 40 . 10^-6 m, t_max = 1.000 m^-1 und für D = 125 . 10^-6 m, t_max = 102 m^-1. Hier­ aus ist zu entnehmen, daß zum Erreichen einer hohen zirkularen Doppel­ brechung für Sensoranwendungen, die proportional zur Verdrill­ rate ist, möglichst dünne Fasern erforderlich sind.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, den Fasermantel zweischichtig herzustellen.

Durch starke Torsion der inneren Zone, die auch den optischen Kern beinhaltet, mit möglichst dünnem Durchmesser, kann die erforderliche zirkulare Doppelbrechung gezielt eingestellt wer­ den. Die äußere Zone, der durch die Rückverdrillung eine ent­ gegengesetzte Torsion eingeprägt wird, sollte einen vergleichs­ weise großen Außendurchmesser haben, damit diese zur Einstellung des Kräftegleichgewichts nur schwach tordiert werden muß. Als bevorzugte Dimensionen werden vorgeschlagen: eine innere Zone mit einem Durchmesser (D₁) von 15 bis 50 . 10^-6 m, die mit der elastischen Torsion beaufschlagt wird und eine äußere Zone zur Fixierung der elastischen Torsionsspannung mit einem Durchmesser von mindestens 100 . 10^-6 m.

Wie erwähnt, ist der Durchmesser des optischen, aktiven Kerns bei Monomode-Fasern etwa 5 . 10^-6 m groß. Bei einem Durchmesser (D₁) der inneren Zone von 15 bis 50 . 10^-6 m werden durch das vor­ geschlagene Verfahren die Dämpfungseigenschaften der Faser nicht beeinträchtigt.

Eine im Innern tordierte Faser, bei der diese Torsion fixiert ist, wird durch die vorgeschlagene Rückverdrillung drehmomenten­ frei. Der physikalische Zusammenhang zwischen den geometrischen Daten und den Torsionsraten ist bekannt. Die Torsionsrate t₂ für die äußere Zone (stoffliche Hülle) steht bei Kräftegleichgewicht zur Torsionsrate t₁ der inneren Zone im Verhältnis wie

t₂/t₁ = G₁ D₁ ⁴ G₂ ^-1 (D_a ⁴ - D₁ ⁴)^-1 Formel (1)

wobei D₁ der Durchmesser der inneren Zone der Faser und D_a der Außendurchmesser der Faser und G₁, G₂ die entsprechenden Torsi­ onsmodule der Materialen der inneren und der äußeren Zone bedeu­ ten.

Für die Festlegung der apparativ einzustellenden Verdrillraten r₁, r₂ ist zu berücksichtigen, daß die Rückverdrillung der ela­ stischen Hülle eine Verminderung der Torsion in der inneren Zone bewirkt. Die Rückverdrillung ist umso geringer, je geringer die innere Torsion, je dicker die Hülle und je größer der Torsions­ modul G₂ der Hülle ist. Zum Erreichen des Kräftegleichgewichts und zur Einstellung der Solltorsionsraten t₁ und t₂ ist der Zu­ sammenhang

r₁ = v (t₁ + t₂) Formel (2a)

r₂ = v t₂ Formel (2b).

zu erfüllen, wobei v die Ziehgeschwindigkeit der Faser ist.

Bei der Herstellung der Faser sollten daher die Verdrillraten und die Durchmesserverhältnisse möglichst so eingestellt werden, daß das Verhältnis der Torsionsraten t₂/t₁ nach Formel (1) er­ füllt ist.

Innere und äußere Zone der Faser können vorzugsweise innere und äußere zylindrische Bereiche des Fasermantels sein, wodurch der Vorteil der Materialverwandtschaft der für beide Zonen einge­ setzten Stoffe ausnutzbar ist.

Zur Herstellung der äußeren Zone kann eine Kapillarvorform in Form eines Hohlzylinders in den Ziehprozeß eingefügt werden, um auf der Inneren, bereits tordierten Zone Material aufzutragen.

Alternativ kann auch die äußere Zone durch Hinzufügen zur zuvor hergestellten und mit elastischer Torsion beaufschlagten, inne­ ren Zone aus einem Vorrat an Schmelze wie der des Faserinnern hergestellt werden.

Bei beiden Maßnahmen ist zu beachten, daß das Hinzufügen aus einer Vorform oder das Auftragen einer schmelzflüssigen Schicht zur Erwärmung des Inneren der Faser führt. Die thermische Behandlung muß so eingestellt werden, daß die fixierten elasti­ sche innere Spannung nicht abgebaut wird.

Als Material für die äußeren Zone, also für die Vorform oder als Schmelzvorrat sollten Stoffe eingesetzt werden, die in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten möglichst mit dem der inne­ ren Zone übereinstimmen. Vorzugsweise wird ein Material (Quarz­ glas oder Glas) gewählt, welches eine etwas geringere Glaserwei­ chungstemperatur hat als die innere Zone. Das bedeutet, daß die Stoffe möglichst gleiche chemische Zusammensetzung haben.

Als weitere Alternative kann die äußere Zone auch durch partiel­ les Aufschmelzen und Erstarrenlassen einer mit einem bestimmten Durchmesser gezogenenen und tordierten Faser realisiert werden. Der Durchmesser D₁ der inneren Zone wird dabei durch die Ein­ dringtiefe des Aufschmelzens festgelegt. Gemäß des schon genann­ ten Dimensionierungsvorschlags sollte die Eindringtiefe minde­ stens 50 . 10^-6 m betragen.

Bei dieser Maßnahme, die etwa durch Wärmestrahlbehandlung durch­ führbar ist, ist wiederum zu beachten, daß das Verfahren so ge­ steuert werden muß, daß die Eindringtiefe der Erwärmung defi­ niert bleibt, so daß die Erwärmung nicht zum übermäßigen Abbau der Spannung im Inneren führt. Das Durchmesserverhältnis der In­ nenzone zum Außendurchmesser und die Verdrillraten sollten mög­ lichst den Formeln (1) und (2) entsprechen.

Vorzugsweise wird die innere Torsion und die Rückverdrillung über die Länge der Faser konstant hergestellt, bzw. vorgenommen.

Es wird weiterhin zur Herstellung einer Lichtleitfaser eine Her­ stellvorrichtung beschrieben. Sie besteht aus einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Lichtleitfaser mit einer in der inneren Zone der Faser vorhandenen elastischen Torsionsspannung und einer Vorrichtung zur Umhüllung der Faser zum Zwecke des Fixierens der elastischen Torsionsspannung und aus einer weiteren Vor­ richtung, die von der Faser durchlaufen wird, mit der die Faser in einem Drehsinn verdrillbar ist, der dem Drehsinn der ela­ stischen Torsionsspannung im Inneren entgegen gerichtet ist.

Mit den vorgeschlagenen Herstellverfahren lassen sich demnach Lichtleitfasern mit den dargestellten Eigenschaften herstellen.

Die Erfindung wird in den Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Faser,

Fig. 2 zeigt in einer Grafik den Zusammenhang zwischen Rück­ verdrillrate t₂ und dem Durchmesser der inneren Zone D₁, bzw. den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis t₂/t₁ und dem Durchmesser der inneren Zone D₁,

Fig. 3 zeigt schematisch eine Herstellapparatur und

Fig. 4 zeigt Auslegungsalternativen von Modulen einer Herstell­ apparatur.

In Fig. 1 ist eine Faser 10 mit optischem Kern 12, mit Faserman­ tel 14 und mit Schutzschicht 17 dargestellt. Der Fasermantel 14 ist zweischichtig, mit einer inneren 15 und einer äußeren Zone 16. Mit Bezugszeichen 18 ist die Trennungslinie zwischen der beiden Schichten oder Zonen 15, 16 angedeutet. Die auf der Ober­ fläche der äußeren Zone 16 und der Trennungslinie 18 aufgebrach­ ten schrägen Linien sollen die Stärke und Richtung des elasti­ schen Drehmoments darstellen. In Fig. 1 ist also (von oben be­ trachtet) die Faser bis zur Trennungslinie 18 links- und die äußere Zone 16 rechtsverdrillt. Die Durchmesser des optischen Kerns 12, der inneren 15 und der äußeren Zone 16 sind mit D_K, D₁ bzw. mit D_a bezeichnet. Die Dicke der Schicht 17 ist maßstäblich zu dünn gezeichnet.

In Fig. 2 ist die Größe der Torsion durch Rückverdrillung t₂ für eine Faser 10 mit einem Durchmesser D_a = 125 . 10^-6 m über dem Durchmesser D₁ dargestellt und zwar mit der Bedingung, daß die innere Zone 15 mit Durchmesser D₁ bis zu ihrer Bruchgrenze (al­ so mit der maximalen Torsionsrate t_1,max) beaufschlagt ist.

Daher ist die Größe t₂ noch mit dem Index 'max' versehen. Man entnimmt der Kurve beispielsweise, daß bei D₁ = 40 . 10^-6 m die not­ wendige Torsionsrate der Rückverdrillung t₂ etwa 10 m^-1 ist. Wie schon erwähnt, sollte die innere Zone nicht bis zur Bruchgrenze verdrillt werden. Mit Herabsetzung der (inneren) Verdrillrate verringert sich auch die Torsionsrate t₂. Aus den Zahlenverhält­ nissen ist sofort erkennbar, daß die Rückverdrillrate t₂ klein ist gegen die Verdrillrate t₁. Um also hohe Verdrillraten zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dünne Fasern zu tordieren und ihre Torsion zu fixieren. Das prozentuale Zahlenverhältnis von t₂/t₁ ist im unteren Teil der Grafik dargestellt. Für D₁ = 40 . 10^-6 m entnimmt man, daß t₂ etwa 1% von t₁ ist. Das bedeutet für einen Wert t₂ = 10 m^-1, daß die Verdrillrate t₁ in der Größenord­ nung von 1000 m^-1 liegt.

In Fig. 3 zeigt einen Teil einer Herstellapparatur 30. Eine Apparatur zur Herstellung von in Längsrichtung tordierten Fasern ist in DE 30 10 005-C2 oder in EP 78 732-A1 schon beschrieben worden. Mit dem vorliegenden Vorschlag soll eine Vorrichtung einer dieser bekannten Apparaturen hinzugefügt werden, mit der die Faser 10 entgegen den Drehsinn der elastischen Torsionsspan­ nung derart rückverdrillt wird, daß die Faser drehmomentenfrei oder nahezu drehmomentenfrei ist.

Das Modul 31 der Apparatur 30 stellt schematisch das letzte Modul einer Faserherstellapparatur dar, in der beispielsweise Monomode-Fasern mit äußerem Durchmesser von 20 bis 50 . 10^-6 m mit einer Ziehgeschwindigkeit v herstellbar sind. Die Drehrichtungs­ angabe r₁ in Fig. 3 zeigt an, daß die Faser in ihrer Längsrich­ tung tordiert ist. Sie verläßt von oben kommend das Modul 31. Dabei wird sie von Laufrollen 32 gehalten, bzw. weitertranspor­ tiert. Der Kontakt mit den Laufrollen 32 verhindert die Rückver­ drillung der Faser 10' gegen das aufgebaute elastische Torsions­ moment.

Die Faser 10' ist beim Verlassen der Laufrollen 32 noch ohne stoffliche Umhüllung, die in der Lage wäre, die aufgebrachte Torsion zu fixieren. Deshalb wird die Faser 10' durch ein Modul 34 geführt, in dem eine solche stoffliche Umhüllung aufbringbar ist. Wie noch mit Fig. 4 erläutert wird, kann die stoffliche Um­ hüllung durch Auftragen einer Schmelzschicht oder aus einer kapillaren Vorform erzeugt werden. Die stoffliche Umhüllung entspricht der im Vorherigen beschriebenen äußeren Zone 16.

Anschließend durchläuft die Faser 10" ein Modul (Beschich­ tungseinrichtung) 36 zum Aufbringen der äußeren Schutzschichten 17 (wie primary und secondary coating). Die Faser 10''' verläßt danach das Modul 36 mit einem Außendurchmesser von etwa 250 . 10^-6 m.

Die Module 31, 34, und 36 gehören zu den aus dem Stand der Tech­ nik bekannten Einrichtungen einer Herstellapparatur.

Die Faser 10''' stellt eine fertig beschichtete Lichtleitfaser dar.

Die Faser 10''' durchläuft danach Transportrollen 42, die ihre stoffliche Hülle am Rückverdrillen hindern. Die Rollen 42 sind Bestandteil des Moduls 44, welcher sich gegensinnig zur Dreh­ richtung r₁ des Moduls 31 mit der Umdrehungsgeschwindigkeit r₂ dreht. Gemäß Fig. 3 enthält das Modul 44 auch eine Aufwickel­ trommel 45, auf die die fertige Faser 10''' aufgetrommelt wird.

Das Modul 44 muß jedoch nicht - wie in Fig. 3 dargestellt - eine Einheit mit der Aufwickelvorrichtung 45 bilden. Der Verfahrens­ schritt Beschichten mit Schutzschicht oder das Aufwickeln kann auch einem Rückverdrill-Modul nachgeschaltet sein. Wesentlich ist jedoch, daß eine Faser 10''' mit einer Schutzschicht be­ schichtet und/oder aufgewickelt wird, die die Rückverdrillung schon erfahren hat.

In den Teilbildern A bis E der Fig. 4 sind dargestellt: Ab­ wickelvorrichtung 305, Vorform 310 zur Herstellung der inneren Zone 15, Schmelzvorrat 351, kapillare Vorform 352 zum Auftragen auf die innere Zone 15, Heizelemente 320, Strahlungsheizung 353.

In A und B sind zwei Alternativen für Modul 31 dargestellt. In A wird eine aufgewickelte Faser 10' zum Tordieren und zum Be­ schichten bereitgestellt. In B stammt die Faser 10' direkt aus dem Ziehprozeß aus einer Vorform 310.

In C, D, E sind drei Alternativen für das Modul 34 dargestellt, mit dem die Aufdickung der Faser 10' vorzunehmen ist. Mit C wird vorgeschlagen, die äußere Zone 16 aus einem Vorrat aus Schmelze 351 bereitzustellen. Mit D stammt das Material der äußeren Zone 16 aus einer Kapillare 352, die mit definierter thermischer Be­ handlung auf die Faser 10' aufgetragen wird. Mit E wird eine Strahlungsheizung 353 schematisch dargestellt. Die Strahlungs­ heizung dient dazu, die äußeren Zone einer auf Lieferdurchmesser hergestellten Faser definiert aufzuschmelzen, so daß sich mit dem Erstarren eine Hülle bildet, die die im Inneren vorhandene Torsion fixiert.

Die gesamte Apparatur 30, bzw. alle ihre Teile sollten vorzugs­ weise automatisch betreibbar sein.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser (10) mit den aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten:

• a) Erzeugen einer Lichtleitfaser (10), bei der in einer ersten, inneren Zone (15) der Lichtleitfaser (10) eine elastische Torsionsspannung mit Hilfe einer ersten Torsionsrate (t₁) mechanisch konstant erzeugt wird,
• b) Umhüllen der inneren Zone (15) mit einer zweiten, äußeren Zone (16), mit der ausschließlich die elastische Torsionsspannung der inneren Zone (15) stofflich fixiert wird, und
• c) mechanisches Rückverdrillen der Lichtleitfaser (10) mit Hilfe von Transportrollen (42) mit einer zweiten Torsionsrate (t₂) in einem Drehsinn, der der in der inneren Zone (15) erzeugten elastischen Torsionsspannung entgegengesetzt ist, wobei die Torsionsraten (t₁, t₂) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Lichtleitfaser (10) drehmomentenfrei ist.

2. Herstellverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückverdrillung nach dem Herstellen und nach dem Auftra­ gen einer Schutzschicht (17) auf die Faser (10) vorgenommen wird.

3. Herstellverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückverdrillung unmittelbar nach Herstellung und vor dem Auftragen einer Schutzschicht (17) auf die Faser (10) vorgenom­ men wird.

4. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser (10) mit einer inneren Torsionsspannung bis höchstens 80 Prozent der Bruchgrenze ihres Materials versehen wird.

5. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillungen derart vorgenommen werden, daß die zweite Torsionsrate (t₂) nach der Rückverdril­ lung zur ersten Torsionsrate (t₁) der Torsionsspannung der inne­ ren Zone (15) in der fertigen Faser (10) im Verhältnis steht wie
t₂/t₁ = G₁ D₁ ⁴ G₂ ^-1 (D_a ⁴ - D₁ ⁴)^-1
wobei D₁ der Durchmesser der inneren, tordierten Zone (15) und D_a der Außendurchmesser der äußeren Zone (16) der Faser (10) und G₁, G₂ die entsprechenden Torsionsmodule der Materialen der inne­ ren (15) und der äußeren (16) Zone bedeuten.

6. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zone (15) einen Durchmes­ ser (D₁) von 15 bis 50 . 10^-6 m erhält und daß die äußere Zone (16) so dick erzeugt wird, daß der Außendurchmesser (D_a) der Faser (10) mindestens 100 . 10^-6 m beträgt.

7. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Zone (16) durch Hinzufü­ gen einer hohlzylindrischen Vorform (352) hergestellt wird.

8. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Zone (16) durch Hinzufügen aus einem Vorrat an Schmelze (351) hergestellt wird.

9. Herstellverfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die äußere Zone (16) ein Stoff eingesetzt wird, der in seinem thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten mit dem der inneren Zone (15) überein­ stimmt.

10. Herstellverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die äußere Zone (16) ein Stoff eingesetzt wird, der eine etwas geringere Glaser­ weichungstemperatur hat als der der inneren Zone (15).

11. Herstellverfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Zone (16) durch Aufschmelzen und Erstarrenlassen erzeugt wird.