DE3206177A1

DE3206177A1 - Verfahren zur herstellung einer vorform, aus der optische fasern ziehbar sind

Info

Publication number: DE3206177A1
Application number: DE19823206177
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl.Phys. 7910 Neu-Ulm Huber; Oskar Dr. 7900 Ulm Krumpholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-02-20
Filing date: 1982-02-20
Publication date: 1983-08-25

Description

Verfahren zur Herstellung einer Vorform, aus der optische
Fasern ziehbar sind Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform, aus der optische Fasern ziehbar sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Optische Fasern, auch Lichtwellenleiter genannt, werden bei optischen Nachrichtenübertragungssystemen als Übertragungsleitung benutzt.
Bei der Herstellung optischer Fasern, insbesondere optischer Glasfasern, wird zunächst eine sogenannte Vorform hergestellt, die zylinderförmig ist und die im wesentlichen die gleiche Querschnittsstruktur besitzt wie die aus dieser Vorform durch einen Ziehvorgang hergestellte optische Faser.
Zur Herstellung einer derartigen Vorform sind verschiedene Verfahren geeignet. Bei den sogenannten CVD-Verfahren wird zunächst die Innenfläche eines Rohres, z. B. eines Quarzglasrohres, mit mindestens einer glasbildenden Schicht beschichtet. Diese rohrförmige Vorform wird anschließend, zumindest in einem Teilbereich, zu einem Glasstab kollabiert, der zu einer optischen Faser ausgezogen wird. Ein derartiges CVD-Verfahren hat den Nachteil, daß eine Abscheidung von vielen Schichten, die z. B. bei einer optischen Gradientenfaser benötigt wird, sehr zeitaufwendig ist. Außerdem ermöglicht dieses Verfahren lediglich eine geringe Abscheidungsrate der abzuscheidenden Schichten.
Bei dem sogenannten VAD-Verfahren wird auf einem Trägerstempel aus Quarz in axialer Richtung ein mit Dotierstoff versehener Quatzglasruß abgeschieden, wobei ein Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner verwendet wird. Entsprechend dem gewünschten Brechzahlprofil der optischen Faser ist die radiale Dotierstoffverteilung zu wählen. Während des Aufwachsprozesses rotiert der Trägerstempel und wird axial in einer Richtung bewegt.
Der Glasrußstab wird nach einer Behandlung mit Cl2-Gas, zur Beseitigung von OH--Ionen, zu einem glasigen Stab gesintert. Dieser wird anschließend mit einem Quarzglasrohr überfangen, das den Mantel der optischen Faser bildet. Aus dieser Vorform wird die optische Faser gezogen. Das VAD-Verfahren hat den Nachteil, daß es viele Verfahrensschritte erfordert. Außerdem besteht in nachteiliger Weise die Möglichkeit, daß beim Sintern chemische Verunreinigungen sowie eine Verformung des Glasrußes auftreten können.
Bei einem weiteren Verfahren werden auf der Mantelfläche eines um seine Längsachse rotierenden stab- oder rohrförmigen Trägerkörpers aus Quarzglas mehrere dotierte und/oder undotierte Quarzglasschichten abgeschieden.
Dieser Abscheidungsvorgang erfolgt mit Hilfe eines Wasserstoff-Sauerstoff-Brenners oder eines Plasmabrenners, der in axialer Richtung zum Trägerkörper bewegt wird. Nach dem Abscheidungsvorgang wird der Trägerkörper entfernt, z.B.
ausgebohrt und/oder herausgeätzt, so daß eine rohrförmige Vorform entsteht, die kollabiert und zu einer optischen Faser ausgezogen wird. Dieses Verfahren hat insbesondere folgende Nachteile: - der Schichtaufbau in radialer Richtung dauert sehr lange, wodurch Profilstörungen der optischen Faser kaum vermeidbar sind; - das Ausbohren und/oder Ausätzen des Trägerrohres ist sehr aufwendig und zeitraubend; - es ist eine hohe Präzision beim Abätzvorgang erforderlich, da sonst eine Verfälschung des Brechzahlprofils auftritt; - störende OH -Verunreinigungen sind schwer vermeidbar, da bei einigen Verfahrensschritten, z.B. dem Ätzvorgang, Wasser vorhanden ist; - das Verfahren erfordert viele mit möglichen Fehlern behaftete Verfahrensschritte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, das eine kostengünstige und gut wiederholbare Herstellung von chemisch und physikalisch hochgenauen Vorformen ermöglicht, aus denen möglichst mehrere Kilometer lange optische Fasern herstellbar sind, die insbesondere einen sehr niedrigen OH-- Ionengehalt aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Ein zylindrischer Trägerkörper 1 rotiert um seine Längsachse. Auf seiner Stirnseite wächst die Vorform 2 auf. Entsprechend deren Wachstum wird der Träger 1 nach oben bewegt. Mit einem Plasmabrenner 3 (mit HF-Spule 4) wird dotiertes Quarzglas abgeschieden, das auf der Stirnseite des Trägers 1 bzw. dann der Vorform 2 niederschlägt.
Die Zufuhr der Dotierstoffe erfolgt so, daß sich ein Brechzahlprofil in radialer Richtung ergibt.
Mit einem zusätzlichen Plasmabrenner 5 wird gleichzeitig in radialer Richtung geeignet dotiertes Quarzglas zur Bildung des inneren Fasermantels auf der Vorform 2 niedergeschlagen.
Der durch Aufwachsen hergestellte glasige Stab wird sodann mit einem Quarzrohr (welches den äußeren Fasermantel bildet) überfangen und anschließend zur optischen Faser ausgezogen.
Die Verwendung eines Plasmabrenners anstelle eines Sauerstoff-Wasserstoff-Brenners vermeidet eine OH -Verunreinigung der Vorform und macht damit auch eine Behandlung mit Cl2 zur Beseitigung von OH -Ionen hinfällig.
Da wegen der hohen Abscheidungstemperatur der Niederschlag zu einem glasigen Stab ohne Poren führt, ist ein Sintern überflüssig.
Der Aufbau des Profils in radialer Richtung erfolgt in einem Schritt und verringert so die Gefahr von Störungen im Profil. Die Anzahl der Prozeßschritte ist sehr gering.
Die Weiterverarbeitung der nach der Erfindung hergestellten Vorformen erfolgt zweckmäßigerweise nach den Verfahren die in einem oder beiden der letzten Ansprüche angegeben sind.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung einer Vorform, aus der optische Fasern ziehbar sind, bei dem auf der Stirnfläche eines sich um seine Längsachse drehenden zylindrischen Trägerkörpers ein glasbildender Niederschlag von dotiertem Quarzglasruß abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abscheidung des glasbildenen Niederschlags ein Plasmabrenner verwendet wird, daß der Niederschlag glasig erfolgt, daß als Dotierstoff vorzugsweise Fluor verwendet wird, und daß die Dotierstoffe zur Erzeugung eines radialen Brechzahlprofils in geeigneter Form in den Plasmabrenner eingeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zweiten Plasmabrenner Quarzglas in radialer Richtung niedergeschlagen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung in einer chlorgashaltigen Atmosphäre stattfindet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgase vorgeheizt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Abscheidung entstehende Stab anschließend mit einem Quarzglasrohr überf.csgen wird zur fertigen Vorform.
6. Verfahren zur Weiterverarbeitung der nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Vorform, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt unter Verwendung einer die Vorform zumindest bereichs- oder zonenweise erweichenden Temperatur eine Querschnittsverrringerung auf Lichtleitfaserquerschnitt vorgenommen wird.
7. Verfahren zur Weiterverarbeitung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung im wesentlichen durch mindestens einen Ziehvorgang vorgenommen wird.