SE445913B - Sett att framstella en optisk fiber eller en fiberforform - Google Patents

Description

8001664-5 med ett andra skikt bestående av kiseldioxid, och en kisel- dioxidstav införs i det belagda substratröret så att man er- håller ett aggregat vars komponenter smälts samman och därvid bildar en optisk fiberförform med massiv tvärsektion eller smälts samman och dras så att man erhåller en optisk fiber med massiv tvärsektion.

Eventuellt skulle man kunna vänta sig att det andra skiktet utan vidare skulle kunna undvaras, men det har enligt uppfin- ningen visat sig att förekomsten av det andra skiktet innebär en betydande lättnad i uppgiften att åstadkomma en väsentligen felfri gränsyta mellan nämnda stav och hålet i det belagda röret.

Man misstänker att om kiseldioxidskiktet skulle saknas skulle dopande material som utnyttjas i det första skiktet för att ge detta skikt ett lågt brytningsindex kanske komma att utvecklas under sammansmältningen av staven och röret, varigenom gränsytans kvalitet skulle kunna försämras. Det anses att förekomsten av det andra skiktet undanröjer detta problem genom att inhibera utvecklingen av dopande material som skulle behöva diffundera genom tjockleksdimensionen hos det andra skiktet innan det skulle kunna undkomma.

De material som man föredrar att utnyttja i det första skiktet utgörs av kiseldioxid dopad med fluor, kiseldioxid dopad med boroxid eller kiseldioxid dopad med både fluor och boroxid.

För att man skall minska överföringsförlusterna som kan till- skrivas närvaron av hydroxylgrupper i fibern föredrar man att utfälla de båda skikten under utnyttjande av en utfällnings- reaktion, från vilken väte och dess föreningar är uteslutna.

Av samma anledning föredrar man att_välja en kiseldioxidstav, som också är framställd av ett material som erhålls genom en utfällningsreaktion, från vilken väte och dess föreningar är uteslutna. Om man finner att valet av ett substratrör förorenat av en hydroxylgrupp medför avsevärd hydroxylabsorption såsom följd av att dylika grupper vandrar från substratröret in i de på väggarna kring dess hål utfällda skikten kan man utnyttja ett sammansatt substratrör. Ett sådant har en inre del som består av ett rörformigt skikt som utgör foder i hålet hos en yttre del.

Den inre delen består av kiseldioxid som utfälls på nämnda yttre del genom en reaktion, från vilken väte och dess föreningar är 8001664-5 uteslutna, varigenom nämnda del visar en benägenhet att inhi~ bera den nämnda vandringen.

I den kategori av utfällningsreaktioner, från vilka väte och dess föreningar är uteslutna, utgör en föredragen grupp av reaktioner de reaktioner då halogenider oxideras direkt med syre. Dessa reaktioner kan befrämjas genom verkan av värme eller medelst ett plasmaförlopp.

Nedan följer en beskrivning av sätt att framställa optiska fibrer och optiska fiberförformar under utnyttjande av före- liggande uppfinning i föredragna utföringsformer. I beskrivningen kommer att hänvisas till bifogade ritning, vilken visar ett moment vid tillverkning av en fiber då en del av det belagda röret har smälts fast vid staven som genomlöper dess hål.

Under användning av en utfällningsanordning väsentligen av typen som är beskriven i den brittiska patentskriften l 475 496 försågs hålet i ett kiseldioxidsubstratrör 10 med dimensionerna 12 X 10 mm med ett första skikt ll med tjookleken 0,3 mm och sedan med ett andra skikt 12 med tjookleken 0,1 mm. Båda dessa skikt utfälldes genom termiskt inducerade direkta oxidations- reaktioner, varvid i syre inneslutna halogenider bringades att strömma genom substratröret 10 medan en ugnsanordning, som gav upphov till en lokaliserad het zon och som innefattade en syre/ vätebrännare med ett flertal strålar, genomlöptes upprepade gånger längs röret. Det första skiktet ll bestod av kiseldioxid dopad med borsyra och bildades genom att kiseltetraklorid- och bortrikloridänga bringades att reagera med torr syrgas. För detta ändamål fördes en första ström syrgas i en takt av ca; 200 cmj/min genom kiseltetraklorid vid rumstemperatur, varjämte en andra ström syrgas fördes i en takt av ca. 250 cmj/min genom bortriklorid vid rumstemperatur, varpå dessa båda gasströmmar kombinerades med en tredje gasström av rent syre med en ström- ningstakt av ca. l l/min. (Den tredje gasströmmen hade till upp- gift att späda ut halogenidernas koncentration.) Det andra skikf tet 12 bildades under väsentligen samma betingelser men med lödet genom bortrikloriden avstängt. I varje enskilt fall bilda- des utfällningen såsom ett glasartat skikt och inte såsom ett kornformigt sådant som måste konsolideras medelst ett separat sintringsmoment. ~. .._l.,_.._.._...__........-.........._.. - 8001664-5 Därpå infördes en kiseldioxidstav 14 med diametern 6 mm) vilken stav framställts medelst en utfällningsreaktion, från vilken väte och dess föreningar uteslutits så att hydroxylgrupp- föroreningar helt skulle saknas, i det belagda röret, varefter de båda komponenterna monterades koaxiellt i en svarv på så sätt att staven och röret skulle kunna bringas att rotera sy_~ kront kring sin gemensamma axel. Samtidigt som aggregatet sedan bringades att roterå uppvärmdes ett parti 15 nära den ena änden lokalt så att det belagda röret mjuknade och sjönk ihop på staven samt smälte samman med denna.

Aggregatet avlägsnades därefter från svarven och monterades vertikalt i ett fiberdragningstorn, varvid den sammansmälta änden placerades vid aggregatets nedre ände. Vid aggregatets övre ände lästes staven och röret separat fast, och de hindrades därvid från att föras ut ur koaxiell lägesinställning när den nedre änden uppmjukades genom tillförsel av värme. Aggregatets samman- smälta ände infördes därpå i ugnen i fiberdragningstornet, där den mjuknade så att fibern med massiv tvärsektion kunde dras i en takt av ca. 10 meter per minut från ugnen då aggregatet succes- sivtndäänktes i denna. Den dragna fibern kyldes omedelbart under ugnen medelst en påtvingad luftström, och i en arbetsbana med dragningsförloppet fördes den sedan genom ett kärl fyllt med en beläggningsvätska så att den nydragna fibern försågs med en plastbeläggning såsom skydd mot påverkan av atmosfären. Den be- lagda fibern lindades upp på en spole.

Den resulterande fibern hade kärndiametern 250/um, diametern hos den optiska beklädnaden (materialet i det första skiktet ll) 290 /um, och den totala diametern, bortsett från plastbeläggningen, 400/um. Den numeriska öppningen uppgick till ca. 0.12.

Det har visat sig att, ehuru det är möjligt att draga en fiber med massiv tvärsektion med en på lämpligt sätt centraliserad kärna från stav och kärnaggregatet utan att rörets ände först bringas att sjunka ihop på staven, medför utnyttjandet av detta hopsjunk~ ningsförlopp att uppgiften att reglera geometrin blir mycket enklare. Ett annat sätt att underlätta reglering av geometrin är att tillämpa förfarandet som tidigare använts för att bringa den ena änden att sjunka ihop och att låta hopsjunkningen genom- löpa väsentligen hela aggregatets sträckning så att man erhåller en optisk fiberförform med massiv tvärsektion. I detta fall kan 5 aoo1ee4-s hela hopsjunkningsförloppet utföras vid ett enda genomlopp av upphettningszonen, men alternativt kan genomloppet som i själva verket medför att väggen hos röret bringas i kontakt med staven föregås av ett eller flera preliminära genomlopp som är anord- nade att successivt krympa hålet i röret till en dimension som närmare överensstämmer med stavens dimension. En fördel med att låta röret sjunka ihop på staven utefter väsentligen hela deras sträckning är att man därvid erhåller en med massiv tvärsektion utförd förform som är förhållandevis kompakt och som lätt kan förvaras tills man behöver den föríramställning av en fiber.

Andra satser optiska fibrer framställdes under utnyttjande av väsentligen samma förfarande som har beskrivits ovan, men härvid utgjordes det första skiktet ll i varje enskilt fall av ett fluordopat kiseldioxidskikt istället för av ett boroxiddopat dylikt skikt. För detta ändamål fördes en första ström syrgas i en takt av ca. 50 cm;/min genom kiseltetraklorid, varjämte denna ström kombinerades med en ström av kiseltetrafluorid med strömningstakten 100 cm;/min och en andra ström syre med ström- ningstakten 250 cmñ/min. Den numeriska öppningen hos de erhållna fibrerna låg inom intervallet mellan 0,15 och 0,17, beroende på noggrannheten hos utfällningsbetingelserna.

Ytterligare satser optiska fibrer framställdes också under utnyttjande av väsentligen samma förlopp som har beskrivits ovan, men i detta fall utgjordes det första skiktet ll i varje enskilt fall av ett kiseldioxidskikt dopat med både fluor och boroxid.

I detta syfte fördes en första ström syrgas i en takt av ca. 50 cmj/min genom kiseltetraklorid, varefter denna ström kombine- rades med en ström bortrifluorid med strömningstakten 250 cmñ/min och en andra ström syre också med strömningstakten 250 cmš/min.

Härvid erhölls fibrer med en numerisk öppning lika med ca. 0,22.

I de ovan beskrivna exemplen var orsaken till att lägre ström- ningstakter användes för sådana utfällningar i vilka fluorföre~ ningar ingick endast dels att olika apparatur användes för att blanda de reagerande gaserna och ångorna och dns att den aktuella apparaturen inte råkade kunna hantera så stora strömningstakter som den andra.

Claims (1)

1. l. 8001664-5 PATENTKRAV Sätt att framställa en optisk fiber eller en fiberför- k ä n n e t e c k'n a t därav, att hålet i ett (l0) beläggs med ett skikt (ll) att nämnda skikt (ll) täcks med som består av kiseldioxid, form, substratrör av glas av dopad kiseloxid, ett andra skikt (l2) att en stav (14) av kiseldioxid införs i nämnda belagda (10) komponenter hålls på en gemensam axel medan röret och vars (10) att sjunka ihop successivt på substratrör och därvid bildar ett aggregat, upphettas och bringas staven (14) och smälts samman med denna under bildande av en optisk fiberförform med massiv tvärsektion. Sätt att framställa en optisk fiberförform enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t att skikt (ll) består av kiseldioxid dopad med boroxid, fluor eller boroxid och fluor. därav, nämnda första Sätt att framställa en optisk fiberförform enligt något att de skikten utfälls genom en av kraven l-2, k ä n n e t e c k n a t därav, första (ll) (12) direkt oxidation av en halogenid från vilken väte och och andra dess föreningar är uteslutna. Sätt att framställa en optisk fiberförform enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda substratrör (l0) av ett rörformigt skikt anordnat såsom foder på väggarna är ett sammansatt organ med en inre del bestående kring> hålet hos en yttre del, varvid nämnda inre del består av ett material som fälls ut på den yttre delen av kiseldioxid medelst en reaktion, från vilken väte 'och dess föreningar är uteslutna. Sätt att framställa en optisk fiberförform enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda 7 8001664-5 stav (14) består av kiseloxid framställd genom en reak- tion, fràn vilken väte och dess föreningar är uteslutna. Sätt att framställa en optisk fiberförform enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att under upphett~ ningen införs den hopsjunkna änden av det belagda röret (10) axiellt i en ugn, varigenom röret successivt sjunker ihop pá staven (14) och smälter samman med denna, varvid en optisk fiber med massiv tvärsektion dras från aggrega- tets upphettade spets i ugnen.