NO147948B

NO147948B - METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING OPTICAL GLASS FIBERS

Info

Publication number: NO147948B
Application number: NO791909A
Authority: NO
Inventors: Arnab Sarkar
Original assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1983-04-05
Also published as: GB2023129B; CA1128739A; ATA409179A; DE2922795C2; SE7904892L; NL174539B; NL7904361A; AT377749B; DE2922795A1; BR7903533A; ES489422A0; AU4722679A; IT7923341A0; FR2428011B1; CH642336A5; NL174539C; DK228879A; IN150558B; ES8103387A1; SU1068028A3

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av optiske glassgjenstander, omfattende å bevirke en glassdannende dampblanding til å flyte gjennom et langstrakt, sylindrisk substratrør, å oppvarme substratrøret og dampblandingen deri med en varmekilde som beveger seg! relativt sub,stratrøret i en langsgående retning for å etablere en varmesone innenfor substratrøret i hvilket en suspensjon av partikulært materiale frembringes, hvorav minst en del av denne beveger seg nedstrøms og hvor minst en; del derav i avsetter, seg på en indre overflate av substrat-røret for å danne et belegg. Videre vedrører oppfinnelsen et apparat for fremstilling av et glassemne som er i stand j til å bli trukket til et optisk filament, idet apparatet' omfatter middel for å oppvarme en aksiell seksjon av et hensiktsmessig understøttet substratrør for å danne en varrrij The present invention relates to a method for manufacturing optical glass objects, comprising causing a glass-forming vapor mixture to flow through an elongated, cylindrical substrate tube, heating the substrate tube and the vapor mixture therein with a moving heat source! relative to the substrate tube in a longitudinal direction to establish a heating zone within the substrate tube in which a suspension of particulate material is produced, at least a portion of which moves downstream and where at least one; part thereof deposits on an inner surface of the substrate tube to form a coating. Furthermore, the invention relates to an apparatus for the production of a glass blank which is capable of being drawn into an optical filament, the apparatus comprising means for heating an axial section of a suitably supported substrate tube to form a varrrij

i I sone innenfor substratrøret, middel for å tilveiebringe relativ bevegelse mellom oppvarmingsmiddelet og substratr-røret, og midler for å innføre i en ende av substratrøret en dampblandingsstrøm som er i stand til å reagere innenfor! deri varme sonen til å danne en suspensjon av partikulært materiale som beveger seg i retningen av strømmen av dampblandingen, hvor minst en del derav kommer til ro på innerovejr-flaten av substratrøret. in I zone within the substrate tube, means for providing relative motion between the heating means and the substrate tube, and means for introducing into one end of the substrate tube a vapor mixture flow capable of reacting within! therein heating the zone to form a suspension of particulate material moving in the direction of flow of the vapor mixture, at least a portion of which comes to rest on the inner weather surface of the substrate tube.

Optiske bølgeledere, som er det mest lovende medium for anvendelse i optiske kommunikasjonssystemer som opererer i det synlige eller nær synlige spekter, består normalt av et optisk filament som har en gjennomsiktig kjerne omgitt av et gjennomsiktig kledningsmateriale som har en brytningsindeks mindre enn den for kjernen. Optical waveguides, which are the most promising medium for application in optical communication systems operating in the visible or near-visible spectrum, normally consist of an optical filament having a transparent core surrounded by a transparent cladding material having a refractive index less than that of the core.

De strenge optiske krav som stilles til transmisjonsmediet som skal anvendes i optiske kommunikasjonssystemer har for-hindret bruken av vanlige glassfiber-optikk, ettersom demp-ningen i denne på grunn av både spredning- og urenhetsabsorp-sjon.er altfor høy. Således måtte spesielle metoder utvikles for fremstilling av glass i filamentær form som har meget høy renhet. Visse glassfremstillingsprosesser, særlig dampavsettingsprosesser, er blitt vanlig anvendt ved dannelsen av optiske bølgelederemner. I en slik prosess blir kildematerialdamp rettet inn i et oppvarmet substratrør. Dampen reagerer til å danne partikulært materiale som avsettes i suksessive lag på rørets indre overflate. Kombinasjonen av avsatt glass og røret oppvarmes for å eliminere den sentrale åpning, hvorved dannes et trekkemne som senere kan oppvarmes og trekkes til et optisk bølgelederfilament. The strict optical requirements placed on the transmission medium to be used in optical communication systems have prevented the use of ordinary glass fiber optics, as the attenuation in this due to both scattering and impurity absorption is far too high. Thus, special methods had to be developed for the production of glass in filamentary form which has a very high purity. Certain glass manufacturing processes, particularly vapor deposition processes, have been commonly used in the formation of optical waveguide blanks. In such a process, source material vapor is directed into a heated substrate tube. The steam reacts to form particulate matter which is deposited in successive layers on the inner surface of the pipe. The combination of deposited glass and the tube is heated to eliminate the central opening, thereby forming a drawing blank which can later be heated and drawn into an optical waveguide filament.

For å oppnå jevn avsetting langs lengden av substratrøret, anvendes en seriemessig avsettingsprosess. Dvs. reaksjonsmidler mates inn i enden av røret, men avsettingen skjer kun ien smal seksjon av røret som oppvarmes av en flamme. Flammen beveger seg opp og ned langs røret. Hver gang flammen beveger seg opp langs røret flytter den reaksjonen og således regionen for glassavsetting langs røret. Flammen beveger seg ned langs røret, etter fullførelsen av hver bevegelse av flammen opp langs røret, forut for det neste glassavsettingsforløp som skjer når flammen igjen beveger seg opp langs røret. In order to achieve uniform deposition along the length of the substrate tube, a serial deposition process is used. That is reactants are fed into the end of the tube, but the deposition only takes place in a narrow section of the tube which is heated by a flame. The flame moves up and down the tube. Each time the flame moves up the tube, it moves the reaction and thus the region of glass deposition along the tube. The flame moves down the tube, after the completion of each movement of the flame up the tube, prior to the next glass deposition process which occurs as the flame again moves up the tube.

En av begrensningene ved en slik serie-avsettingsprosess 'er en forholdsvis lav effektiv masseavsettingshastighet. One of the limitations of such a serial deposition process is a relatively low effective mass deposition rate.

En måte å øke avsettingshastigheten ville være å øke inn-sidediameteren av substratrøret for å tilveiebringe et større oppsamlingsoverflateareal. Ettersom imidlertid varme for glassavsettingen tilføres fra rørets ytterside, vil en større rørdiameter resultere i en lavere damptemper-atur ved rørets akse. Videre er strømningsprofilen over røret slik at maksimum strømning skjer aksielt innenfor røret. Ettersom rørdiameteren derfor øker, vil en mindre del av reaksjonsmiddeldampen strømme i den regionen av røret tilliggende veggen hvor reaksjonstemperaturen er høyest, dvs. hvor de resulterende produkter,, hvilke er i form av partikulært materiale, lettere oppsamles på den oppvarmede region av røret. Følgelig vil prosentandelen av frembragt partikulært materiale som avsettes på substrat-: røret avta med øket rørdiameter, og derved bevirke den uønskede effektive reduksjon i avsettingshastighet. One way to increase the deposition rate would be to increase the inside diameter of the substrate tube to provide a larger collection surface area. However, as heat for the glass deposition is supplied from the outside of the pipe, a larger pipe diameter will result in a lower steam temperature at the pipe's axis. Furthermore, the flow profile over the pipe is such that maximum flow occurs axially within the pipe. As the tube diameter therefore increases, a smaller portion of the reactant vapor will flow in the region of the tube adjacent to the wall where the reaction temperature is highest, i.e. where the resulting products, which are in the form of particulate matter, are more easily collected on the heated region of the tube. Consequently, the percentage of produced particulate material that is deposited on the substrate pipe will decrease with increased pipe diameter, thereby causing the undesirable effective reduction in deposition rate.

Med hensyn til å øke den effektive masseavsettingshastighet i en serieavsettingsprosess av det slag som er beskrevet, kjennetegnes ifølge oppfinnelsen den innledningsvis nevnte fremgangsmåten ved å sende en gass-strøm, som ikke vil påvirke den optiske gjenstandens karakteristika ugunstig, gjennom den aksielle region av substratrøret i den varme sonen av dette for å begrense strømningen av dampblandingen With regard to increasing the effective mass deposition rate in a serial deposition process of the kind described, according to the invention the initially mentioned method is characterized by sending a gas flow, which will not adversely affect the characteristics of the optical object, through the axial region of the substrate tube in the hot zone of this to restrict the flow of the vapor mixture

,til en ringformet kanal, adskilt fra den langsgående aksen av røret, for således å være tilliggende den indre overflaten av røret for derved å øke avsettingsvirkningsgraden ved reaksjonen i dampblandingen. , to an annular channel, separated from the longitudinal axis of the tube, so as to be adjacent to the inner surface of the tube to thereby increase the deposition efficiency by the reaction in the steam mixture.

Ifølge ytterligere trekk ved fremgangsmåten innføres den aksiale gass-strømmen akkurat like før den varme sonen og beveger seg synkront med denne. Gass-strømmen består for-trinnsvis av oksygen. According to further features of the method, the axial gas flow is introduced just before the hot zone and moves synchronously with it. The gas stream consists primarily of oxygen.

Det innledningsvis angitte apparat kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved et rør for å lede en gass-strøm gjennom den aksielle regionen av substratrøret i den varme sonen av dette på slik måte at dampblandingen derved strømmer i en av gass-strømmen dannet ringformet kanal tilliggende den indre veggen av substratrøret i den varme sonen, hvorved reaksjonen i dampblandingen begrenses i alt vesentlig til en ringformet region tilliggende substratrørets vegg. Apparatet kan videre omfatte midler for å bevege det nevnte røret i langsgående retning relativt substratrøret synkront med bevegelsen av oppvarmningsmiddelet, idet strømmen av gass kommer fra den ene ende av røret. Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av et tidligere kjent apparat for avsetting av et glasslag innenfor et rør. Fig. 2 viser et snitt av røret i fig. 1 som fremstiller observerte tilstander under behandling. Fig. 3 er en skjematisk fremstilling av et apparat som er hensiktsmessig for praktisering av avsettingsprosessen i The initially indicated apparatus is characterized according to the invention by a pipe for directing a gas flow through the axial region of the substrate pipe in the hot zone thereof in such a way that the vapor mixture thereby flows in an annular channel formed by the gas flow adjacent to the inner wall of the substrate tube in the hot zone, whereby the reaction in the steam mixture is essentially limited to an annular region adjacent to the wall of the substrate tube. The apparatus can further comprise means for moving the said tube in a longitudinal direction relative to the substrate tube synchronously with the movement of the heating means, the flow of gas coming from one end of the tube. Fig. 1 is a schematic representation of a previously known apparatus for depositing a glass layer within a pipe. Fig. 2 shows a section of the pipe in fig. 1 which presents observed conditions during treatment. Fig. 3 is a schematic representation of an apparatus which is suitable for practicing the deposition process i

overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse. accordance with the present invention.

Figurene 4 og 5 er tverrsnittriss av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse og fremstiller tilstander som inn-treffer under behandling. Fig. 6 viser enden av et modifisert avledningsrør som kan anvendes i apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figurene 1 og 2 viser et tidligere kjent system omfattende et substratrør 10 som har håndteringsrør 8 festet til opp-strømsenden av dette og utløpsrør 12 festet til nedstrøms-enden av dette. Rørene 8 og 12 er fastspent i en vanlig glassdreiningsbenk (ikke vist), og kombinasjonen dreies som angitt med pilen. Håndteringsrøret, som kan utelates, er et billig glassrør som har den samme diameteren som substrat-røret, og det danner ikke en del av den resulterende optiske bølgeleder. En varm sone (fig. 2) bevirkes til å gå over røret 10 ved å bevege oppvarmningsmiddelet 16 som skjematisk vist med pilene 18a og 18b. Oppvarmningsmiddelet 16 kan bestå av en hvilken som helst hensiktsmessig varmekilde slik som et flertall brennere som omgir røret 10. Reaksjonsmidlene innføres i røret 10 via et innføringsrør 20 hvilket er koblet til et flertall av kilder for gass og damp. I Figures 4 and 5 are cross-sectional views of the apparatus according to the present invention and show conditions that occur during treatment. Fig. 6 shows the end of a modified diversion pipe which can be used in the apparatus according to the present invention. Figures 1 and 2 show a previously known system comprising a substrate pipe 10 which has a handling pipe 8 attached to the upstream end thereof and an outlet pipe 12 attached to the downstream end thereof. The tubes 8 and 12 are clamped in an ordinary glass lathe (not shown), and the combination is turned as indicated by the arrow. The handling tube, which may be omitted, is an inexpensive glass tube having the same diameter as the substrate tube, and it does not form part of the resulting optical waveguide. A hot zone (fig. 2) is caused to pass over the pipe 10 by moving the heating means 16 as schematically shown with arrows 18a and 18b. The heating means 16 can consist of any suitable heat source such as a plurality of burners surrounding the tube 10. The reactants are introduced into the tube 10 via an introduction tube 20 which is connected to a plurality of sources of gas and steam. IN

fig. 1 ér strømningsmålere angitt med en sirkel som har bok-staven "F" anbragt innenfor sirkelen. En oksygenkilde 22 er koblet via strømningsmåleren 24 til inntaksrøret 20 og via strømningsmålerne 26, 28 og 30 til henholdsvis reservoarene 32, 34 og 36. En kilde 38 med BC13 er koblet til røret 20 via en strømningsmåler 40. Reservoarene 32, 34 og 36 inneholder normalt væskereaksjonsmiddelmaterialer som kan inn-føres i røret 10 ved bobling av oksygen eller annen hensiktsmessig bærergass gjennom dette. Utgangsmaterialet føres ut gjennom utløpsrøret 12. Det er ikke vist blandeventiler og stengeventiler som kan anvendes for å måle strømninger og for å foreta andre nødvendige justeringer i sammensetning. fig. 1, flow meters are indicated with a circle that has the letter "F" placed inside the circle. An oxygen source 22 is connected via the flow meter 24 to the intake pipe 20 and via the flow meters 26, 28 and 30 to the reservoirs 32, 34 and 36 respectively. A source 38 with BC13 is connected to the pipe 20 via a flow meter 40. The reservoirs 32, 34 and 36 contain normally liquid reaction agent materials which can be introduced into the pipe 10 by bubbling oxygen or other appropriate carrier gas through it. The output material is led out through the outlet pipe 12. Mixing valves and shut-off valves which can be used to measure flows and to make other necessary adjustments in composition are not shown.

En brenner 16 beveger seg først med en lav hastighet relativt røret 10 i retningen av pilen 18b, den samme retningen som reaksjonsmiddelstrømningen. Reaksjonsmidlene reagerer i den varme sonen 14 til å frembringe partikulært materiale, ofte benevnt "sot", dvs. en pulverlignende suspensjon av partikulært oksydmateriale, som føres nedstrøms til en region 42 av røret 10 med gass-strømmen. Generelt resulterer mellom 20 og 70 % av reaksjonsproduktet som frembringes i dampstrømmen i slikt partikulært materiale, som har den ønskede glass-sammensetting, avsatt på substratoverflaten. A burner 16 first moves at a low speed relative to the tube 10 in the direction of the arrow 18b, the same direction as the reactant flow. The reactants react in the hot zone 14 to produce particulate matter, often referred to as "soot", i.e. a powder-like suspension of particulate oxide material, which is carried downstream to a region 42 of the pipe 10 with the gas stream. Generally, between 20 and 70% of the reaction product produced in the vapor stream results in such particulate material, which has the desired glass composition, deposited on the substrate surface.

Det bemerkes at stort sett dannes det ikke noe partikulært materiale i regionen 46 av røret 10 oppstrøms fra den varme sonen 14. Ettersom brenneren 16 fortsetter å bevege seg i retningen av pilen 18b, beveger varmesonen 14 seg nedstrøms slik at en del av dannelsen 44 av det partikulære materiale strekker seg inn i den varme sonen og konsolideres derved til å danne et enhetlig, homogent glasslignende lag 48. Slike prosessparametre som temperaturer, strømningshastig-heter, reaksjonsmidler og lignende kan finnes i publikasjon-ene J.B. MacChesney et al., Proceedings of the IEEE, 1280 It is noted that substantially no particulate material is formed in the region 46 of the tube 10 upstream of the hot zone 14. As the burner 16 continues to move in the direction of arrow 18b, the hot zone 14 moves downstream so that a portion of the formation 44 of the particulate material extends into the hot zone and thereby consolidates to form a uniform, homogeneous glass-like layer 48. Such process parameters as temperatures, flow rates, reagents and the like can be found in the publications J.B. MacChesney et al., Proceedings of the IEEE, 1280

(1974) og W.G. French et al., Applied Optics, 15 (1976). Det skal også henvises til artikkelen Vapor Deposition for-fattet av CF. Powell et al., John Wiley and Sons, Inc. (1974) and W.G. French et al., Applied Optics, 15 (1976). Reference should also be made to the article Vapor Deposition written by CF. Powell et al., John Wiley and Sons, Inc.

(1966). (1966).

Når brenneren 16 når enden av røret 10 tilliggende utløps-røret 12, reduseres temperaturen i flammen og brenneren returnerer i retningen av pilen 18a til inngangsenden av røret 10. Deretter avsettes ytterligere lag av det glasslignende materialet innenfor røret på den måte som er beskrevet ovenfor. Etterat passende lag er blitt avsatt til å tjene som kledningen og/eller kjernematerialet for det resulterende optiske bølgelederfilament, blir temperaturen i glassemnet som således er dannet øket til ca. 2200°C for glass med høyt kiselinnhold for å bevirke røret 10 til å falle sammen. Dette kan oppnåes ved å redusere bevegelses-hastigheten for varmesonen. Glassemnet kan så trekkes i overensstemmelse med velkjente teknikker for å danne ét optisk bølgelederfilament som har den ønskede diameter. When the burner 16 reaches the end of the pipe 10 adjacent to the outlet pipe 12, the temperature in the flame is reduced and the burner returns in the direction of the arrow 18a to the entrance end of the pipe 10. Further layers of the glass-like material are then deposited within the pipe in the manner described above. After suitable layers have been deposited to serve as the cladding and/or core material for the resulting optical waveguide filament, the temperature of the glass blank thus formed is raised to about 2200°C for high silica glass to cause the tube 10 to collapse. This can be achieved by reducing the speed of movement of the heating zone. The glass blank can then be drawn according to well-known techniques to form an optical waveguide filament having the desired diameter.

For å optimalisere prosessen fra et reaksjonssynspunkt, anvendes høye temperaturer. For det vanlige kiselbaserte system, blir temperaturer ved substratveggen generelt opprettholdt mellom 1400 og 1900°C ved posisjonene som korre-sponderer med den varme sonen. De angitte temperaturer er de som måles ved hjelp av et strålingspyrometer som er fokusert mot den ytre overflaten av røret. In order to optimize the process from a reaction point of view, high temperatures are used. For the conventional silicon-based system, temperatures at the substrate wall are generally maintained between 1400 and 1900°C at the positions corresponding to the hot zone. The temperatures indicated are those measured using a radiation pyrometer focused on the outer surface of the tube.

Det er vanlig kjent at en av faktorene som begrenser avsettingshastigheten er hastigheten av sintring av avsatt sot for å danne et gjennomsiktig glasslag. For en gitt sammensetning av glass som skal avsettes, er det en maksimal lagtykkelse av glass som kan sintres under anvendelse av den optimale kombinasjon av varmesonebredde, topptemperatur i varmesonen og brennerens bevegelseshastighet. Hvis tykkelsen av det sintrede glasslaget holdes til den maksimale verdi for forskjellige rørdiametre, skulle avsettingshastigheten teoretisk øke proporsjonalt med rørets innsidedia-meter på grunn av det økede overflatearealet. På grunn av typen av strømningsdynamikk for reaksjonsmiddeldampstrømmen og det partikulære materialets dynamikk, vil prosentandelen av tilveiebragt partikulært materiale som avsettes i sub-stratrøret avta med økende rørdiameter, og derved bevirke en effektiv reduksjon i avsettingshastigheten. It is commonly known that one of the factors limiting the deposition rate is the rate of sintering of deposited soot to form a transparent glass layer. For a given composition of glass to be deposited, there is a maximum layer thickness of glass that can be sintered using the optimum combination of heating zone width, peak temperature in the heating zone and burner movement speed. If the thickness of the sintered glass layer is kept at the maximum value for different tube diameters, the deposition rate should theoretically increase proportionally with the inner diameter of the tube due to the increased surface area. Due to the type of flow dynamics of the reactant vapor stream and the dynamics of the particulate material, the percentage of provided particulate material that is deposited in the substrate tube will decrease with increasing tube diameter, thereby causing an effective reduction in the deposition rate.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er strøm-ningen av reaksjonsmidlene begrenset til en ringformet kanal tilliggende veggen av substratrøret i den varme sonen. For dette formål, slik som vist i fig. 3, strekker en del av et gassmaterør 50 seg inn i den enden av substratrøret 52 i hvilket reaksjonsmidlene innføres. Den delen av røret 50 innenfor røret 52 avsluttes akkurat før varmesonen 54 som dannes ved å bevege varmekilden 56. Røret 50 er mekanisk koblet ved hjelp av midler angitt med stiplet linje 58 til brenneren 56 for å sikre at røret 50 opprettholdes i den riktige avstand oppstrøms relativt varmesonen 54. Alterna-tivt kan varmekilden og gassmaterøret holdes stasjonært, og det dreiende substratrøret 52 kan traverseres. Inngangsenden av røret 52 er koblet til røret 50 ved hjelp av et sammenleggbart element 60, en dreiende tetning 62 som er anordnet mellom elementet 60 og røret 52. Som vist i fig. 4, som er et tverrsnittriss av varmesonen og tilliggende regioner av røret 52, tilveiebringer gass som kommer fra røret 50 en effektiv dor eller sperre for reaksjonsmidlene som strømmer i retningen av pilene mellom rørene 50 og 52, In accordance with the present invention, the flow of the reactants is limited to an annular channel adjacent to the wall of the substrate tube in the hot zone. For this purpose, as shown in fig. 3, a part of a gas feed tube 50 extends into the end of the substrate tube 52 into which the reactants are introduced. The portion of pipe 50 within pipe 52 terminates just prior to the heating zone 54 which is formed by moving heat source 56. Pipe 50 is mechanically connected by means indicated by dashed line 58 to burner 56 to ensure that pipe 50 is maintained at the correct distance upstream relative to the heating zone 54. Alternatively, the heat source and the gas feed pipe can be kept stationary, and the rotating substrate pipe 52 can be traversed. The inlet end of the pipe 52 is connected to the pipe 50 by means of a collapsible element 60, a rotating seal 62 which is arranged between the element 60 and the pipe 52. As shown in fig. 4, which is a cross-sectional view of the heating zone and adjacent regions of the tube 52, gas emerging from the tube 50 provides an effective mandrel or barrier to the reactants flowing in the direction of the arrows between the tubes 50 and 52,

og derved begrenser disse reaksjonsmidler til en ringformet kanal tilliggende veggen av røret 52 i varmesonen 54. Under, en viss distanse nedstrøms fra varmesonen 54, fortsetter gassen fra røret 5 0 å virke som en sperre for partikulært materiale dannet i varmesonen, og øker derved sannsynlig-heten for at slik sot vil avsettes på veggen av røret 52, slik som vist med henvisningstallet 44'. Den stiplede linjen 66 i fig. 5 representerer grensen mellom gassen som kommer fra røret 50 og reaksjonsmiddeldampen som strømmer i varmesonen 54. thereby confining these reactants to an annular channel adjacent to the wall of the tube 52 in the heating zone 54. Below, some distance downstream from the heating zone 54, the gas from the tube 50 continues to act as a barrier to particulate matter formed in the heating zone, thereby increasing the probability -the possibility that such soot will be deposited on the wall of the tube 52, as shown by reference number 44'. The dashed line 66 in fig. 5 represents the boundary between the gas coming from the tube 50 and the reactant vapor flowing in the heating zone 54.

Gassen som tilføres varmesonen av røret 50 kan være en hvilken som helst gass som ikke skadelig påvirker den resulterende optiske bølgeleders forutdannelse. Oksygen fore-trekkes, ettersom denne tilfredsstiller dette krav og er relativt billig. Andre gasser, slik som argon, helium, nitrogen o.l. kan også anvendes. The gas supplied to the heating zone of the tube 50 may be any gas that does not adversely affect the resulting optical waveguide preform. Oxygen is preferred, as it satisfies this requirement and is relatively cheap. Other gases, such as argon, helium, nitrogen etc. can also be used.

Som vist i. fig. 4 er enden av røret 50 adskilt fra midten av varmesonen med en avstand x som må være stor nok til å hindre avsettingen av partikulært materiale på røret 50. Avstanden x vil variere avhengig av slike parametre som bredden av brenneren og temperaturen av varmesonen. De følgende resultater ble gjort for et avsettingssystem hvor de ytre diametre av rørene 50 og 52 var henholdsvis 20 og 38 mm, og veggtykkelsene av disse var henholdsvis 1,6 og 2 mm. Brenner-platens åpninger ble plassert innenfor en sirkel med diameter lik 45 mm. I dette system ble det funnet at partikulært materiale vil avsette seg på røret 50 hvis avstanden x er ca. 13 mm. Blanding av reaksjonsmiddeldampstrømmen med gass-strømmen gjennom gassmatings- eller avledningsrøret 50 øker med den langsgående avstand fra gassmaterøret 50. For-delen som utledes ved å begrense reaksjonsmiddeldampen til en ringformet region nær veggen av røret 52 kan oppnåes med en avstand x inntil ca. 15 cm. De beste resultater oppnåes når avstanden x er innenfor området 25 - 75 mm. As shown in fig. 4, the end of the pipe 50 is separated from the center of the heating zone by a distance x which must be large enough to prevent the deposition of particulate material on the pipe 50. The distance x will vary depending on such parameters as the width of the burner and the temperature of the heating zone. The following results were made for a deposition system where the outer diameters of the tubes 50 and 52 were respectively 20 and 38 mm, and the wall thicknesses of these were respectively 1.6 and 2 mm. The burner plate openings were placed within a circle with a diameter equal to 45 mm. In this system, it was found that particulate material will settle on the pipe 50 if the distance x is approx. 13 mm. Mixing of the reactant vapor flow with the gas flow through the gas feed or discharge pipe 50 increases with the longitudinal distance from the gas feed pipe 50. The advantage derived by limiting the reactant vapor to an annular region near the wall of the pipe 52 can be achieved with a distance x up to approx. 15 cm. The best results are achieved when the distance x is within the range 25 - 75 mm.

Størrelsen og formen av røret 50 bør være slik at en i alt vesentlig laminær strømning eksisterer i den varme sonen og i regionen umiddelbart nedstrøms derfra. Eventuell turbulens som innføres i røret 50 har tendens til å oppfange partikler fra det partikulære materialet nedstrøms til utløpsrøret. The size and shape of the pipe 50 should be such that a substantially laminar flow exists in the hot zone and in the region immediately downstream therefrom. Any turbulence introduced into the pipe 50 tends to pick up particles from the particulate material downstream of the outlet pipe.

I den tidligere kjente avsettingsprosess beskrevet i for-bindelse med figurene 1 og 2, faller avsettingsvirkningsgraden med en økning i rørdiameter forbi en forutbestemt verdi. Generelt kan en økning i avsettingshastigheten med øket rørdiameter oppnåes ved å øke rørdiameteren til ca. 30 mm. For rør som imidlertid har diametre større enn 30 mm, faller avsettingsvirkningsgraden slik at ytterligere økning i avsettingshastigheten er vanskelig å oppnå. Med anvend-elsen av et avledingsrør, hvor reaksjonsmiddeldampen begrenses til en fast avstand fra innsideoverflaten av sub-stratrøret 52, blir imidlertid optimal avsettingsvirknings-grad oppnådd uansett substratets rørdiameter. Den maksimale størrelse av ytterrøret 52 er begrenset av slike betrakt-ninger som den rørstørrelse for hvilken det indre hullet kan lukkes til å danne et optisk bølgelederemne. Veggtykkelsen av gassmaterøret 50 og substratrøret 52 opprettholdes van-ligvis relativt små, dvs. noen få millimeter i tykkelse. In the previously known deposition process described in connection with Figures 1 and 2, the deposition efficiency drops with an increase in pipe diameter past a predetermined value. In general, an increase in the deposition rate with increased pipe diameter can be achieved by increasing the pipe diameter to approx. 30 mm. However, for pipes that have diameters greater than 30 mm, the deposition efficiency drops so that further increases in the deposition rate are difficult to achieve. However, with the use of a diversion tube, where the reactant vapor is limited to a fixed distance from the inner surface of the substrate tube 52, an optimal degree of deposition efficiency is achieved regardless of the tube diameter of the substrate. The maximum size of the outer tube 52 is limited by such considerations as the tube size for which the inner hole can be closed to form an optical waveguide blank. The wall thickness of the gas feed pipe 50 and the substrate pipe 52 is usually kept relatively small, i.e. a few millimeters in thickness.

Et sylindrisk formet avledingsrør slik som det som er vist i figurene 3 og 4 er blitt funnet å være lette å konstruere og virker tilfredsstillende til å tilføre et legeme eller en dor av gass til den varmeregionen av substratrøret uten å innføre en uberettiget mengde av turbulens. Andre former slik som den som er vist i fig. 6 kunne også anvendes for å utføre denne funksjon. Retningen av gass-strømningen fra røret 70 er vist med pilen 72. For å illustrere forbedr-ingen i avsettingshastighet og virkningsgrad, ble et avsettingssystem operert både med og uten et gassmaterør 50 i dette, idet alle andre prosessparametre forble uendrede. Apparatet tilsvarende det som er vist i fig. 1 ble anvendt til å tilføre reaksjonsmiddelstrømmen. Imidlertid ble kun et reservoar 32 anvendt. Oksygen ble bevirket til å strømme gjennom reservoaret eller kummen 32 som inneholder SiCl^ opprettholdt ved 35°C for å tilveiebringe en strømning av ca. 2,5 g/min. av SiCl^. Strømningshastigheten av BCl^ var 92 standard kubikkcentimeter pr. minutt, og strømningen av oksygen gjennom strømningsmåleren 24 var 2,4 standard liter pr. minutt. Substratrøret var et borsilikat glassrør med en ytterdiameter lik 38 mm og en veggtykkelse lik 2 mm. Et borsilikatglass med en sammensetning av ca. 14 vekt-% I^O^ og 86 vekt-% Si02 ble avsatt. Fra strømningshastigheten av SiCl^ og BCl^ ble hastigheten av oksydproduksjonen beregnet til å være 0,85 g/min Si02 og 0,29 g/min B2°3' Avsettingshastigheten var 0,2 51 g/min. og avsettingsvirkningsgraden var 26,2 % når ikke noe avledningsrør ble anvendt. Systemet ble så modifisert ved å tilføye gassmaterøret 50 som er vist i fig. 3. Dette rør, som ble dannet av sammensmeltet kisel, hadde en ytterdiameter lik 20 mm og en veggtykkelse av 1,6 mm. Enden av gassmaterøret ble adskilt fra midten av varmesonen med en avstand lik 50 mm. Ved å anvende gassmaterøret, ble avsettingshastigheten øket fra 0,251 til 0,451 g/min. og virkningsgarden ble øket fra 26,2 43,2 %. Gassrøret 50 er et lederør, på engelsk benevnt "baffle tube". Tabell I ff illustrerer virkningen av å endre forskjellige prosessparametre relativt avsettingshastigheten og virkningsgraden. I eksemplene 1 til 6 i denne tabell bestod substratrørene av borsilikatrør med ytterdiameter 38 mm og veggtykkelse 2 mm og lederørene bestod av rør av sammensmeltet kicel med ytterdiameter lik 20 mm og veggtykkelse lik 1,6 mm. I løpet av disse eksperimenter ble et flertall glasslag avsatt innenfor substratrøret på den måte som er beskrevet ovenfor. Etter at 10-30 lag var blitt avsatt, ble substratrørene brutt, og tykkelsen, av hvert av lagene ble målt under et mikroskop. Avsettingshastigheten ble beregnet fra lagtykkelsen og avsettingsvirkningsgraden ble definert som avsettingshastigheten i g/min. delt med den totale massestrømning av partikulært materiale som gikk inn i røret, idet det ble antatt en 100 % omdannelse til oksyder. De beste resultater som ble oppnådd var en avsettingshastighet på 0,691 g/min. ved 40,3 % virkningsgrad. A cylindrically shaped diverter tube such as that shown in Figures 3 and 4 has been found to be easy to construct and works satisfactorily to supply a body or mandrel of gas to the hot region of the substrate tube without introducing an undue amount of turbulence. Other forms such as that shown in fig. 6 could also be used to perform this function. The direction of gas flow from pipe 70 is shown by arrow 72. To illustrate the improvement in deposition rate and efficiency, a deposition system was operated both with and without a gas feed pipe 50 therein, all other process parameters remaining unchanged. The apparatus corresponding to that shown in fig. 1 was used to feed the reactant stream. However, only one reservoir 32 was used. Oxygen was caused to flow through the reservoir or basin 32 containing SiCl 3 maintained at 35°C to provide a flow of approx. 2.5 g/min. of SiCl^. The flow rate of BCl^ was 92 standard cubic centimeters per minute, and the flow of oxygen through the flow meter 24 was 2.4 standard liters per minute. The substrate tube was a borosilicate glass tube with an outer diameter equal to 38 mm and a wall thickness equal to 2 mm. A borosilicate glass with a composition of approx. 14 wt% I^O^ and 86 wt% SiO2 were deposited. From the flow rates of SiCl^ and BCl^ the rate of oxide production was calculated to be 0.85 g/min SiO 2 and 0.29 g/min B 2° 3' The deposition rate was 0.251 g/min. and the deposition efficiency was 26.2% when no diversion tube was used. The system was then modified by adding the gas feed pipe 50 which is shown in fig. 3. This tube, which was formed from fused silica, had an outer diameter equal to 20 mm and a wall thickness of 1.6 mm. The end of the gas feed pipe was separated from the center of the heating zone by a distance equal to 50 mm. By using the gas feed tube, the deposition rate was increased from 0.251 to 0.451 g/min. and the effective margin was increased from 26.2 to 43.2%. The gas tube 50 is a guide tube, called "baffle tube" in English. Table I ff illustrates the effect of changing different process parameters relative to the deposition rate and efficiency. In examples 1 to 6 in this table, the substrate tubes consisted of borosilicate tubes with an outer diameter of 38 mm and a wall thickness of 2 mm and the conductor tubes consisted of tubes of fused silica with an outer diameter equal to 20 mm and a wall thickness equal to 1.6 mm. During these experiments, a plurality of glass layers were deposited within the substrate tube in the manner described above. After 10-30 layers had been deposited, the substrate tubes were broken, and the thickness of each of the layers was measured under a microscope. The deposition rate was calculated from the layer thickness and the deposition efficiency was defined as the deposition rate in g/min. divided by the total mass flow of particulate matter entering the tube, assuming 100% conversion to oxides. The best results obtained were a deposition rate of 0.691 g/min. at 40.3% efficiency.

Basert på de ovenfor refererte eksperimenter, er det klart at forbedrete avsettingshastigheter og avsettingsvirknings-grader kan bli realisert under fremstillingen av optiske bølgelederemner. Det følgende teoretiske eksempel er illu-strerende for den måte ved hvilken apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kunne anvendes til å fremstille et slikt emne. Et rør av kommersiell type av borsilikatglass som har en ytterdiameter lik 38 mm og en veggtykkelse lik 2 mm, renses ved sekvensmessig nedsenkning i fluorsyre, av ionisert vann og alkohol. Dette substratrør, som er ca. 120 cm langt, festes ved en av sine ender til et 90 cm langt utløpsrør som har en ytterdiameter lik 65 mm ved en ende og et 60 cm langt håndteringsrør av den samme størrelse som substrat-røret ved den andre enden. Denne kombinasjon innføres i en benk slik at rørene understøttes dreibart. Den frie enden av håndteringsrøret forsynes med en dreibar tetning gjennom hvilken innføres en 180 cm lang seksjon av et gassmaterør som er dannet av sammensmeltet kisel, hvilket har en ytterdiameter lik 20 mm og en veggtykkelse lik 1,6 mm. Gassmate-eller lederøret understøttes ved to forskjellige punkter langs dets lengde på en understøttelse som beveger seg sammen med brenneren. Brenneren beveger seg over en 100 cm lengde av substratrøret med en hastighet av 2 5 cm/min. Brenneren justeres til å tilveiebringe en avsettingstempera-tur av 1800°C på ytteroverflaten av substratrøret. Etter at brenneren når enden av sin bevegelse under hvilken et glasslag avsettes, returnerer den til sitt startpunkt med en hastighet av 10 0 cm/min. Oksygen strømmer inn i lederøret med en hastighet lik 2,5 standard liter pr. minutt. Tre reservoarer tilveiebringes som henholdsvis inneholder SiCl^, GeCl^ og POCl^, hvor disse reservoarer opprettholdes ved en temperatur av 32°C. Oksygenet strømmer gjennom nevnte første og tredje reservoarer med hastigheten av henholdsvis 0,3 Based on the above-referenced experiments, it is clear that improved deposition rates and deposition efficiencies can be realized during the fabrication of optical waveguide blanks. The following theoretical example is illustrative of the way in which the apparatus according to the present invention could be used to produce such a subject. A tube of commercial type made of borosilicate glass having an outer diameter equal to 38 mm and a wall thickness equal to 2 mm is cleaned by sequential immersion in hydrofluoric acid, ionized water and alcohol. This substrate pipe, which is approx. 120 cm long, is attached at one of its ends to a 90 cm long outlet pipe which has an outer diameter equal to 65 mm at one end and a 60 cm long handling pipe of the same size as the substrate pipe at the other end. This combination is introduced into a bench so that the pipes are rotatably supported. The free end of the handling tube is provided with a rotatable seal through which is introduced a 180 cm long section of a gas feed tube formed of fused silica, which has an outer diameter equal to 20 mm and a wall thickness equal to 1.6 mm. The gas feed or guide pipe is supported at two different points along its length on a support which moves with the burner. The burner moves over a 100 cm length of the substrate tube at a speed of 25 cm/min. The burner is adjusted to provide a deposition temperature of 1800°C on the outer surface of the substrate tube. After the burner reaches the end of its travel during which a layer of glass is deposited, it returns to its starting point at a speed of 100 cm/min. Oxygen flows into the guide tube at a rate equal to 2.5 standard liters per minute. Three reservoirs are provided which respectively contain SiCl^, GeCl^ and POCl^, where these reservoirs are maintained at a temperature of 32°C. The oxygen flows through said first and third reservoirs at the rate of 0.3 respectively

liter pr. minutt og 0,56 liter pr. minutt slik at 2,0 g/min av SiCl4 og 0,175 g/min av P0C13 tilføres substratrøret under hele avsettingsprosessen. Hastigheten ved hvilken oksygen tilføres den andre beholderen øker lineært fra 0 til 0,7 liters per minute and 0.56 liters per minute so that 2.0 g/min of SiCl4 and 0.175 g/min of POCl3 are supplied to the substrate tube during the entire deposition process. The rate at which oxygen is supplied to the second container increases linearly from 0 to 0.7

liter pr. minutt slik at under den første føring av brenneren langs substratrøret, tilføres ikke noe GeCl^ til substrat-røret, men mengden av dette økes lineært under de gjenvær-ende 49 føringer av brenneren. tilføres substratrøret med den konstante hastighet av 15 standard kubikkcentimeter pr. minutt, og forbiført oksygen tilføres til dette med en hastighet av 2,4 standard liter pr. minutt. liters per minute so that during the first passage of the burner along the substrate tube, no GeCl^ is supplied to the substrate tube, but the amount of this is increased linearly during the remaining 49 passages of the burner. is supplied to the substrate tube at the constant rate of 15 standard cubic centimeters per minute, and bypassed oxygen is added to this at a rate of 2.4 standard liters per minute.

Etter ca. 3 timer og 20 min., tiden som kreves for 50 føringer, reduseres brennerens bevegelseshastighet til 2,5 cm/min. og temperaturen øker til ca. 2200°C på ytteroverflaten av sub-stratrøret. Dette bevirker sammensmeltning av substratrøret til et optisk bølgelederemne som har et fast tverrsnitt. After approx. 3 hours and 20 min., the time required for 50 guides, the torch movement speed is reduced to 2.5 cm/min. and the temperature increases to approx. 2200°C on the outer surface of the substrate tube. This causes fusion of the substrate tube into an optical waveguide blank having a fixed cross-section.

Den brukbare lengde av dette emne er ca. 84 cm. The usable length of this subject is approx. 84 cm.

Det resulterende emnet oppvarmes så til en temperatur ved hvilken materialene i dette har en lav nok viskositet for trekking (ca. 2000°C). Denne struktur trekkes så til å The resulting blank is then heated to a temperature at which the materials in it have a low enough viscosity for drawing (about 2000°C). This structure is then drawn to

danne ca. 25 km av optisk bølgelederfilament som har en ytterdiameter av ca. 110^ Cm. form approx. 25 km of optical waveguide filament which has an outer diameter of approx. 110^ Cm.

Claims

1. Method for manufacturing optical glass fiber blanks, comprising causing a glass-forming vapor mixture to flow through an elongated cylindrical substrate tube, heating the substrate tube and the vapor mixture therein with a heat source moving relative to the substrate tube in a longitudinal direction to establish a heating zone within the substrate tube in which a suspension of particulate material is produced, at least a portion of which moves downstream and at least a portion of which deposits on an inner surface of the substrate tube to form a coating, characterized by sending a gas stream, which will not adversely affect the characteristics of the optical object, through the axial region of the substrate tube in the hot zone thereof to restrict the flow of the vapor mixture to an annular channel, separated from the longitudinal axis of the tube, so as to be adjacent to the inner surface of the tube thereby to increase the deposition efficiency of the reaction in steam mixture one.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the axial gas flow is introduced just before the hot zone and moves synchronously with it.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that a gas stream consisting of oxygen is used.

4. Apparatus for producing a glass blank capable of being drawn into an optical filament, the apparatus comprising means for heating an axial section of a suitably supported substrate tube to form a hot zone within the substrate tube, means for providing relative movement between the heating means and the substrate in the tube (52), and means for introducing into one end of the substrate tube a vapor mixture stream capable of reacting within the hot zone to form a suspension of particulate material moving in the direction of flow of the vapor mixture, at least a portion of which comes to rest on the inner surface of the substrate tube, characterized by a tube (50) for conducting a gas -flow through the axial region of the substrate tube (52) in the hot zone thereof in such a way that the vapor mixture thereby flows in an annular channel formed by the gas flow adjacent to the inner wall of the substrate tube in the hot zone, whereby the reaction in the vapor mixture is limited in all essentially to an annular region adjacent to the wall of the substrate tube. Apparatus as stated in claim 4, characterized by means (58) for moving said tube (50) in a longitudinal direction relative to the substrate tube (52) synchronously with the movement of the heating means (56), the flow of gas coming from one end of the tube (50).