DE3205345A1 - "verfahren zur herstellung von fluordotierten lichtleitfasern" - Google Patents
"verfahren zur herstellung von fluordotierten lichtleitfasern"Info
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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
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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.
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)
- Jt pud 8Li-PATENTANSPRÜCHE;Ii Verfahren zur Herstellung vonfluordotierten Lichtleitfasern, Γdadurch gekennzeichnet, daß als Fluorquellα bei einem CVD-Verfahren llexafluorcthan (.CgF^) ■ verw'endot wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als CVD-Verfahren das Niederdruck-PCVD-Verfahren angewendet wird·,
- 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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