DE69800502T2

DE69800502T2 - Ziehvorrichtung für optische Fasern mit einem Diametersensor hoher Genauigkeit

Info

Publication number: DE69800502T2
Application number: DE69800502T
Authority: DE
Inventors: Laurent Maurin
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: US6571583B1; EP0893415A1; DE69800502D1; FR2766481A1; DK0893415T3; FR2766481B1; EP0893415B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ziehvorrichtung für optische Fasern ausgehend von einem Rohling, die einen Ofen, um ein Ende des Rohlings zum Schmelzen zu bringen, von welchem die optische Faser gezogen wird, und einen am Ausgang des Ofens angeordneten optischen Sensor zum Messen des Durchmessers der optischen Faser umfaßt, um eine Ziehgeschwindigkeit und -spannung zu regeln.
Wie es in der Druckschrift EP-A-736747 beschrieben ist, besteht bei einer solchen Vorrichtung der Rohling im allgemeinen aus Siliciumdioxid und wird langsam im Inneren des Ofens verschoben. Dieser letztere erbringt die Energie, die zum Schmelzen eines Ziehkegels notwendig ist, der sich an einem Ende des Rohlings befindet, von dem die optische Faser durch ein Zugmittel gezogen wird.
Der Durchmesser der optischen Faser hängt von der Ziehgeschwindigkeit und -spannung ab, die durch das Zugmittel auf die optische Faser angewendet werden. In bekannter Weise ist der optische Sensor am Ausgang des Ofens angeordnet, um die Bildung der optischen Faser zu steuern und die Ziehgeschwindigkeit und -spannung schnell zu regeln, um einen Durchmesser innerhalb eines Toleranzintervalls zu gewährleisten.
Wenn der optische Sensor einen Faserdurchmesser jenseits des einen Fehler anzeigenden Toleranzintervalls wahrnimmt, wird die optische Faser beiderseits des Meßpunktes abgeschnitten. Gegenwärtig soll eine optische Faser mindestens über eine Länge von 2, 2 Kilometern (km) auf dem Durchmesser eine Toleranz von ±2 Mikrometern (um) im Verhältnis zu einem mittleren Durchmesser von 125 um haben. Für die Zukunft ist eine Mindest-Handelslänge von 5 km und eine Toleranz von ±1 um vorauszusehen.
Der optische Sensor führt eine Messung des Durchmessers nach einem bekannten Prinzip durch, das darin besteht, die optische Faser mit einer Lichtquelle zu beleuchten und den durch den Durchmesser der optischen Faser auf einen Photodiodenempfänger projizierten Schatten zu messen. Der Sensor bietet so den Vorteil eines Meßpunktes ohne mechanischen Kontakt. Der Schatten wird in dynamischer Weise durch Abtastung mit einem Laserbündel erzeugt, das eine Hin- und Herbewegung vor der optischen Faser mit einer Frequenz von beispielsweise 1000 Hertz (Hz) ausführt. Die Messung des Durchmessers wird so von der Ungenauigkeit aufgrund einer Vibration der optischen Faser zwischen dem Ofen und dem Zugmittel mit einer Frequenz, die typischerweise geringer als 10 Hz ist, befreit.
Die Meßgenauigkeit des optischen Sensors muß mit dem Toleranzintervall in Zusammenhang stehen, um kein Zerschneiden der optischen Faser infolge von Meßartefakten zu veranlassen. Vor Ort mit Hilfe einer Vorrichtung vom Typ derjenigen, die gerade beschrieben wurde, durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Meßgenauigkeit für den Durchmesser der optischen Faser, der während des Ziehens gemessen wird, mit dem Ziehverfahren darin unvereinbar war, daß sie etwa 5-mal geringer als die Genauigkeit war, die bei nicht vor Ort mit demselben optischen Sensor und an Proben derselben optischen Faser durchgeführten Versuchen erhalten wurde. Der Ausdruck "nicht vor Ort" bedeutet, daß der optische Sensor in einem Abstand von der Ziehvorrichtung angeordnet ist, wobei sich die Proben in unbeweglicher Position vor dem optischen Sensor befinden.
Ziel der Erfindung ist es, die Meßgenauigkeit eines optischen Sensors zu verbessern, der in der Nähe des Ofens einer Ziehvorrichtung für Fasern angeordnet ist.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine Ziehvorrichtung für eine optische Faser ausgehend von einem Rohling zum Gegenstand, die einen Ofen, um ein Ende des Rohlings zum Schmelzen zu bringen, von welchem die optische Faser gezogen wird, und einen am Ausgang des Ofens angeordneten optischen Sensor zum Messen des Durchmessers der optischen Faser umfaßt, um die Ziehgeschwindigkeit und -spannung zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor von einer Verkleidung umgeben ist, die ein von der optischen Faser durchlaufenes Gehäuse bildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigen sich beim Lesen der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die durch Zeichnungen dargestellt ist.
Fig. 1 ist eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2 ist eine experimentelle Erfassung einer kumulierten Rate von mit einem optischen Sensor erfaßten Fehlern, die eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik und eine erfindungsgemäße Vorrichtung vergleicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt, Fig. 1, einen Rohling 1, der im allgemeinen aus Siliciumdioxid besteht und in einem Ofen 3, beispielsweise einem Induktionsofen, langsam verschoben wird. Der Ofen liefert die Energie, die zum Schmelzen eines Endes des Rohlings im Kontakt mit einem Ziehkegel 5, von dem von einem Zugmittel 7 eine optische Faser 2 gezogen wird, bei etwa 2000 Grad Celsius notwendig ist.
Ein optischer Sensor 6 ist am Ausgang des Ofens in einem Abstand von weniger als 100 Zentimetern (cm) angeordnet. Als Beispiel sind der Ofen und der optische Sensor 40 cm voneinander entfernt. Der optische Sensor besitzt beispielsweise zwei Schenkel 6 A und 6B, die einen Spalt bilden, in welchem die vom Ziehkegel gezogene optische Faser vorbeiläuft. Der Betrieb des optischen Sensors basiert auf dem bekannten Schattenmeßprinzip, wie vorher beschrieben.
Eine Verkleidung 9, die aus einem für Lichtstrahlen, die von den infraroten zu den ultravioletten reichen, nicht durchlässigen Material besteht, umgibt den optischen Sensor wenigstens über den beiden Schenkeln. Sie bildet ein Gehäuse, das von der optischen Faser durchlaufen wird.
Vorzugsweise umfaßt die Verkleidung zwei gegenüber den beiden Schenkeln des optischen Sensors bewegliche Teile 9 A und 9B. Die beiden Teile werden durch zwei Ränderpaare 10A und 10B und 11A und 11B zusammengefügt. Durch die Verkleidung hindurch sind zwei Öffnungen ausgebildet, um das Hindurchlaufen der optischen Faser zu gestatten, und umfassen jeweils zwei halbkreisförmige Löcher 12A und 12B bzw. 13A und 13B, die an den beiden Rändern ausgespart sind.
Äußere Lichtstrahlen, die auf den optischen Sensor fallen und insbesondere vom Ofen emittierte Strahlen werden von den beiden Teilen 9 A und 9B der ein Gehäuse bildenden Verkleidung reflektiert oder absorbiert.
Fig. 2, eine experimentelle Erfassung der kumulierten Fehlerrate, vergleicht eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik und eine erfindungsgemäße Vorrichtung. An den Abszissen ist eine Länge der optischen Faser, die in Längenabschnitten gezählt wird, und an den Ordinaten eine laufende Summe der Fehler aufgetragen, die mit Hilfe eines optischen Sensors mit Schattenmessung, wie vorher beschrieben, pro Abschnitt erfaßt wurden. Fehler gleich oder höher als 1 um im Verhältnis zu einem mittleren Durchmesser der optischen Faser sind für den oberen Wert auf einer Kurve 15A und für den unteren Wert auf einer Kurve 15B kumuliert. Die beiden Kurven zeigen eine große laufende Summe der Fehler in einem Abschnitt I der Erfassung, der bei Nichtvorhandensein eines Gehäuses erhalten wurde, und eine geringe laufende Summe in einem Bereich II der Erfassung, der bei Vorhandensein des den optischen Sensor umgebenden Gehäuses erhalten wurde.
Diese Erfassung stellt eine sehr deutliche Verbesserung der Meßgenauigkeit für den Durchmesser auf der optischen Faser in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Das Gehäuse schützt den optischen Sensor vor Strahlungen von Umgebungslichtquellen, insbesondere Strahlen, die vom Ofen für das Ziehen von Fasern emittiert werden, die punktuell Meßartefakte hervorrufen. Es verbessert die Meßgenauigkeit für den Durchmesser der optischen Faser, woraus sich durch Beseitigung der Artefakte eine Verringerung der Schneiderate für die optische Faser ergibt.

Claims

1. Ziehvorrichtung für optische Fasern ausgehend von einem Rohling, die einen Ofen (3), um ein Ende des Rohlings (1) zum Schmelzen zu bringen, von welchem die optische Faser (2) gezogen wird, und einen am Ausgang des Ofens (3) angeordneten optischen Sensor (6) zum Messen des Durchmessers der optischen Faser umfaßt, um die Ziehgeschwindigkeit und -spannung zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor von einer Verkleidung (9) umgeben ist, die ein von der optischen Faser (2) durchlaufenes Gehäuse bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Verkleidung (9) zwei gegenüber den beiden Schenkeln (6A, 6B) des optischen Sensors (6) beweglichen Teile (9A, 9B) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Ofen (3) und der optische Sensor (6) durch einen Abstand von weniger als 100 cm voneinander getrennt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Verkleidung (9) aus einem für Lichtstrahlen, die von den infraroten bis zu den ultravioletten reichen, nicht durchlässigem Material besteht.