DE3205345A1 - "verfahren zur herstellung von fluordotierten lichtleitfasern" - Google Patents

"verfahren zur herstellung von fluordotierten lichtleitfasern"

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DE3205345A1
DE3205345A1 DE19823205345 DE3205345A DE3205345A1 DE 3205345 A1 DE3205345 A1 DE 3205345A1 DE 19823205345 DE19823205345 DE 19823205345 DE 3205345 A DE3205345 A DE 3205345A DE 3205345 A1 DE3205345 A1 DE 3205345A1
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Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PIlD 82-0Ib
"Vorfahren zur Herstellung von fluordotierten Lichtleitfasern"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fluordotierten Lichtloitf as.ern .
Die Verwendung von Fluor als den Brechungsindex erniedrigendes Dotierungsmittel bei der Herstellung von Multimoden-Lichtleitfasern auf Quarzglasbasis ist aus folgenden Druckschriften bekannt:
(1) A. Mühlich, K. Rau, F. Simmat, N. Treber, ist ECOC, IEE, London 1975
(2) K. Abe, 2nd ECOC, IEE, Paris 197^
(3) DE-PS 25 38 313
(k) D. Küppers, J. Koenings, H. Wilson, 3rd ECOC, München 1977
(5) D. Küppers, J. Koenings, H. Wilson, J. Electrochem. Soc. 125 (1978) 1298
(6) A. Mühlich, K. Rau, N. Treber, 3rd ECOC, München 1977
(7) K. Rau, A. Mühlich, N. Treber, Topical Meeting on Fiber Transmission, IEEE, Williamsburg 1977
(8) DE-OS 29 31 O92
(9) B.J. Ainslie, CR. Dciy, P.W. France, K.J.Beales, G.R. Newns, Electron. Lett. I5 (1979) Ίϋ
(10) J.W. Fleming, V.R. Raju, Electron. Lett. 17 (I98I) 867.
Sowohl bei der Herstellung von Quarzglaslichtleitfasern nach dem thermisch aktivierten MCVD-Verfahren (Druckschriften 2, 3) 9) als auch bei plasmaaktxverten Ilerstollungsprozessen (Druckschriften k, 5, b, 7, 10) wird Fluor als Dotierungsmittel eingesetzt. Als Fluor-
PIID HLi-OK)
quellen dienen SiF^ (2, h, 5) NF3, SF(> (8), CCl2 K1, (3, 8) oder auch CF/t (2, 9). Mit dem MCVD-Verfahren ist es möglich, durch Fluordotierung Brechungsindexunterschiede von etwa 0,5 zu erzeugen (2, 3.)» wobei, zur Erzielung dieser Werte große Mengen der jeweiligen Fluorverbindung angeboten werden miis.sen. Nach (2) wird ein Brechzahluntersehied von 0,3 % erst bei einem Verhältnis SiF,/SiCl. von 12:1 erreicht, wobei wich der große Überschuß an SiF. nachteilig auf die GaK-phasenabscheidung auswirkt. Fluor wird daher beim MCVD-Prozeß meist nur zusammen mit anderen Dot ierurigs-.mitteln angewandt (9, 10). Die Anwendung dor Plasmaaktivierung unter Normaldruck (6, 8) und bei niederem Druck (k, 5) ermöglicht die Erzeugung von Brechungs-
1S indexunterschieden von 1 % (7) bzw. 1,3 % (5). Bei '■ diesen ausschließlich mit Fluor dotierten Multimoden-Lichtleitfasern wurden optische Dämpfungen von 2,2 dB/km bei IO6O nm realisiert. Monomode-Lichtleitfasern wurden bisher auf diese Weise nicht hergestellt. Auch sind nach
2" wie vor relativ hohe Konzentrationen der jeweiligen
Fluorverbindungen der Gasphase erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brechungsindexunterschied zu erhöhen und die Menge an anzuwendender
Fluorverbindung zu erniedrigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Fluorquelle bei einem CVD-Verfahren Hexafluorethan (C3F^) verwendet wird.
Als CVD-Verfahren wird vorzugsweise das Niederdruck-PCVD-Verfahren angewendet, das an sich in der Arbeit von P. Geittner, D. Küppers und H. Lydtin in Appl. Phys. Lett. 28 (1976) Nr. 11 und in der DE-PS 2k kk 100 beschrieben ist.
PHD 82-016
Diο Erfindung wird anhand diner Zeichnung näher er-1 iiutorl. Kh zeigen
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Brechungsindexdifferenz von der Dotierungsmittel-Konzentration in der Gasphase für verschiedene Verfahren und Dotierungsmittel und
'T'ig. 2 eine Michelson-Intorferenz-Mikrographie von einer Monoraoden-Vorform.
In Fig. 1 ist die Brechungsindexdifferenz (in Prozent) über der in der Gasphase anwesend gewesenen Dotiermdttel-
konzentration χ = T3ot aufgetragen, wobei Qn
Q
ges
der Gasfluß des Dotierungsmittels und Q der Gesamt-
ges
Gasfluß bedeuten. Die einzelnen Kurven stellen Werte für folgende Verfahren und Systeme bzw. Dotierungsmittel dar:
1 PCVD-Verfahren, System GeO /SiO0
2 MCVD-Verfahren nach Druckschrift (2)
3 Verfahren nach Druckschrift (8), Dotierungsmittel C Cl2 F3
k Verfahren nach Druckschrift (8), Dotierungsmittel NF
5 Verfahren nach Druckschrift (8), Dotierungsmittel SF,-
b
6 PCVD-Verfahren, System F/SiO mit SiF, als
Fluorquelle, Druckschrift 5
7 Monomoden-Vorform, erfindungsgemäß hergestellt
8 PCVD-Verfahren, System F/SiO2 mit C3F6 als
Fluorquelle.
PHI) tt"-°i()
Fig. 1 zeigt, daß es nach der Erfindung möglich i.si , durch die Verwendung von CF. (llexai'Luorethan ; Freon MO) Brechungsindexunterschiede von mehr als 2 % zu erzirion. Dies bedeutet eine Steigerung von mehr als 50 % gegenüber den bisher erreichton Höchstwerten in Systemen mit reiner Fluordotierung oder reiner Gormaniumdioxiddotierung.
Die Erfindung ermöglicht es auch unter ausschließlicher Verwendung von Fluor als Dotierungstnittel optische Lichtleitfasern mit einer numerischen Apertur von mehr als 0,3 herzustellen. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß bereits bei sehr geringen Konzentrationen '5 des Dotierungsmittels G F^ in der Gasphase sehr hohe Brechungsindexunterschiede erzielt werden können. Es wird ein Brechungsindexunterschied von 1 % bereits bei einem Verhältnis von C„F/-/SiCli von etwa 0,05 erreicht. Hexafluorethan ist demnach bei der Verwendung gemäß der Erfindung als außerordentlich wirkungsvolle Fluorquelle anzusehen. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung von CF/- werden Dämpfungswerte von 1,5 dB/km bei IO5O nm erreicht.
Mit Hilfe des PCVD-Verfahrens und unter Verwendung C2F^ wurden auch.Monomode-Lichtleitfasern bestehend aus einem Mantel aus Quarzglas, einer durch Fluordotierung in ihrem Brechungsindex reduzierten Zwischenschicht sowie einem reinen Quarzkern hergestellt.
Fig. 2 zeigt eine Michelson-Interferenz-Mikrographie einer derartigen Monomode-Lichtleitfaser. Diese Monomadefasern bieten den Vorteil, daß der Kern aus reinem Quarzglas besteht und deshalb eine geringere Rayleighstreuung aufweist als Faserkerne mit Dotierung. Außerdem
PHD 82-016
wird die beim Verarbeiten von innen beschichteten Rohren zu Fasern mit dotiertem Keriunaterial auftretende Berechiingsindexstörung in der Fasermitte völlig vermieden. Diese Störung wird durch Ausdampfen des Dotierungsmittels aus der inneren Oberfläche des beschichteten Rohres hervorgerufen. Da die gemäß der Erfindung hergestellten innen beschichteten Rohre aber mir Quarz an der inneren Oberfläche aufweisen, tritt die beschriebene Störung nicht mehr auf.
Monomodefasern, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, weisen daher eine geringere Biegeempfindlichkeit auf als Fasern mit dotiertem Kern, die ebenfalls über ein Innenbeschichtungsverfahren hergestellt wurden.
^ Die Erfindung wird ferner anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele entsprechen generell den in den Druckschriften Ct) und (5) beschriebenen Beispielen für das PCVD-Verfahren, wobei als Dotierungsmittel statt SiF. Hexafluorethan C0F, eingesetzt wurde.
Beispiel 1
Durch ein Quarzrohr (Länge I88 cm, Außendurchmesser 1^t, 2 mm,.
Innendurchmesser 11,8 mm) wird etwa 150 Minuten lang ein konstanter SiCl.-Strom von 40 sccm mit etwa 220 secm Sauerstoff und 1 sccm C F^ geleitet, wobei sccm der Gasfluß Q in cmJ Gas pro Minute, reduziert auf Normalbedingungen, also 1 bar bei 0 C, bedeutet. Der Druck innerhalb des Rohres liegt bei etwa 10 bis 1^t mbar. Während dieser Zeit wird die Rohraußenwand auf etwa II50 °C geheizt. Iiin Mikrowellenresonator mit 200 W Leistungsaufnahme bewegt sich mit 355 m/min entlang des Rohres hin und her und induziert die Abscheidung
* ft ·
ff } , PHI) 82-OK)
von fluorhaltigen glasartigen Q.uarzschichton. Zum Schluß werden noch einige SiOrj-Schicli-teri ohne C0F,- Zusatz abgeschieden. Anschließend wird das beschichtete Rohr zur Moaomodefaser verarbeitot.Her Kern dieser Faser besteht wie der Mantel aus reinem Quarz. Die Zwischenschicht hat einen um etwa 0,5 bis 0,0 % verringerten Brechungsindex.
Beispiel 2 10 Mit dem Verfahren analog zu Beispiel 1 und einer Variation der Gasphasenzusammensetzung zwischen
0,05 seem C2F6 + ^tO scctn SiCl^ und
5,7 seem C2F^ + ^O sccm SiClz
wurden Brechungsindexunterschiede zwischen
0,05 % und 2,0 % erzeugt. 20
Leerseite

Claims (3)

  1. Jt pud 8Li-
    PATENTANSPRÜCHE;
    Ii Verfahren zur Herstellung von
    fluordotierten Lichtleitfasern, Γ
    dadurch gekennzeichnet, daß als Fluorquellα bei einem CVD-Verfahren llexafluorcthan (.CgF^) ■ verw'endot wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als CVD-Verfahren das Niederdruck-PCVD-Verfahren angewendet wird·,
  3. 3. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 auf die Herstellung von Monomode-Fasern mit einem undotierten Quarzkern, ein oder mehreren fluordotierten Zwischenschichten gleichen oder verschiedenen Dotierungsgrades sowie einem undotierten Quarzmantel.
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