DE19904251A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ziehen einer optischen Faser aus einer Vorform - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ofen zur Herstellung einer optischen Faser (2) aus einer Vorform (1), wobei der Ofen einen Innenraum (4) mit einer geometrischen Achse aufweist, entlang der die Vorform (1) bewegbar ist, und in dem in einem Bereich (10) entlang der Achse eine Temperatur einstellbar ist, bei der das Material der Vorform (1) schmilzt, wobei die Temperatur zu den axialen Enden des Innenraumes (4) abfällt. Er zeichnet sich dadurch aus, daß die Wärmeerzeugung des Ofens und/oder der Wärmeabfluß aus dem Innenraum (4) entlang der Achse des Ofens variiert. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser beschrieben (Fig. 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur Herstellung einer optischen Faser aus einer Vorform, wobei der Ofen einen Innenraum mit einer geometrischen Achse aufweist, entlang der die Vorform bewegbar ist, und in dem in einem Bereich entlang der Achse eine Temperatur einstellbar ist, bei der das Material der Vorform schmilzt, wobei die Temperatur zu den axialen Enden des Innenraumes abfällt. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung der Faser beschrieben.

Optische Fasern, insbesondere Glasfasern, weisen zur Führung des Lichtes in ihrem Inneren ein Brechzahlprofil auf, das in der Regel durch eine Kombination unterschiedlicher oder unterschiedlich dotierter Materialien erreicht wird. Die spezielle Ausbildung des Profils hängt von der Art der Faser ab, bei der es sich beispielsweise um eine Multimode-Gradientenfaser oder eine Einmodenfaser handeln kann. Da die unmittelbare Herstellung des geforderten Brechzahlprofils aufgrund des geringen Faserquerschnitts unpraktikabel ist, wird die Faser im Stande der Technik aus einer näherungsweise zylindrischen Vorform mit einem Radius im Bereich einiger cm gezogen. Für die Herstellung von Vorformen sind eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt, etwa die Innenbeschichtung eines Quarzglasrohres aus der Gasphase mit nachfolgender Kollabierung (CVD- Verfahren), die Außenbeschichtung eines Glaskerns aus der Gasphase (OVD- Verfahren), die axiale Beschichtung eines Substrates aus der Gasphase (VAD- Verfahren) oder das Einschieben eines Glaskerns in ein Glasrohr mit anschließender Verschmelzung (Stab-Rohr-Verfahren).

Ein Ende der Vorform wird durch Anschmelzen in einen zähflüssigen Zustand gebracht, der bei üblichen Quarzgläsern im Bereich von etwa 1900 bis 2200 K auftritt. In diesem Zustand läßt sich das Glas zu einem Faden geringer Dicke ausziehen, der die optische Faser bildet. Für das Erwärmen der Vorform sind Ziehöfen mit rotationssymmetrischem Innenraum gebräuchlich, in dem die Vorform entsprechend der als Faser ausgezogenen Materialmenge in axialer Richtung vorgeschoben wird. Dabei befindet sich der angeschmolzene Teil der Vorform, die sogenannte Ziehzwiebel, in demjenigen Bereich entlang der Achse des Ofens, dessen Temperatur maximal ist. Hingegen fällt die Temperatur in Richtung des von der Ziehzwiebel abgewandten Endes der Vorform sowie in Faserrichtung ab.

Die Heizung des Ofens erfolgt beispielsweise mit einem hohlzylindrischen Widerstandselement aus Graphit, das den Innenraum umgibt und durch einen meist achsparallel angelegten Gleich- oder Wechselstrom erhitzt wird. Gebräuchlich sind auch Induktionsöfen, deren Innenraum gleichfalls von einem rohrförmigen Element umgeben ist, das z. B. aus Zirkonoxid oder Graphit besteht. Dabei wird der Stromfluß vom Feld einer das Rohr umgebenden Spule durch Induktion erregt. Zweckmäßig sind die Heizelemente des Ofens als austauschbarer Einsatz ausgebildet. Bekannte Ziehöfen weisen einen in axialer Richtung symmetrischen Aufbau zu ihrem Bereich maximaler Temperatur auf, insbesondere in bezug auf die Anordnung und Gestalt der Heizelemente. Entsprechend bildet sich im Inneren, speziell auf der Oberfläche der Wandung des Innenraums, ein symmetrisches Temperaturprofil zu diesem Bereich aus, wobei sich die Ziehzwiebel im Zentrum des Ofens befindet.

Zur Herstellung von Fasern mit speziellen Eigenschaften, etwa der optischen Dämpfung oder der mechanischen Festigkeit, ist es notwendig, eine vorgegebene Abkühlrate der Faser und/oder Geometrie der Ziehzwiebel einzustellen. Hierbei kann sowohl eine schnelle Abkühlung der Faser erforderlich sein als auch ein möglichst langes Halten der Ziehtemperatur. Im Stande der Technik wird dazu am Ziehofen eine Verlängerung angebracht, deren Temperatur gegebenenfalls einstellbar ist. Die Möglichkeit einer derartigen Beeinflussung der Fasertemperatur ist jedoch begrenzt. Insbesondere läßt sich die Abkühlrate nicht in unmittelbarer Umgebung der Ziehzwiebel variieren. Zudem erfordert die Anbringung einer Verlängerung einen hinreichenden Bauraum am Faseraustritt des Ziehofens, der bei Anordnung auf einem Faserziehturm oft nicht zur Verfügung steht.

Ein weiteres Problem bei der Herstellung optischer Fasern besteht im zunehmenden Durchmesser der Vorformen, um die in einem Arbeitsgang herstellbare Faserlänge zu vergrößern. Damit auch in diesem Fall die zum Ziehen notwendigen Temperaturen erreicht werden, wird im Stande der Technik die Leistung der Ofenheizung erhöht, beispielsweise die Speiseleistung der Induktionsspule. In der Regel erfordert dies einen Austausch der Stromversorgungseinheit und ist somit kostenaufwendig. Weiterhin steigt dabei die Verlustleistung an, so daß eine verbesserte Kühlung des Ofens notwendig wird.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Entwicklung eines Ziehofens sowie eines Verfahrens zum Ziehen der Fasern zur Aufgabe gestellt, welche verbesserte Möglichkeiten zur Beeinflussung der Abkühlrate der Faser sowie der Form der Ziehzwiebel bieten und eine geringe Heizleistung des Ofens ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeerzeugung des Ofens und/oder der Wärmeabfluß aus dem Innenraum entlang der Achse des Ofens variiert. Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser aus einer Vorform, die in einem Bereich maximaler Temperatur endseitig bis zur Schmelze erhitzt und zur Faser ausgezogen wird, wobei die Temperatur in Richtung der Längsachse der Faser beidseitig des Bereichs maximaler Temperatur abfällt, wird die Heizleistung und/oder die Wärmeableitung aus dem beheizten Bereich entlang der Faserlängsachse variiert und bevorzugt asymmetrisch zum Bereich maximaler Temperatur eingestellt.

Der zentrale Gedanke der Erfindung besteht darin, im Ofen ein definiertes Temperaturprofil entlang seiner Achse einzustellen. Damit ist es möglich, die Abkühlrate der Faser bereits im Ofen zu beeinflussen und die Gestalt der Ziehzwiebel einzustellen. Zu diesem Zweck variiert die Wärmeerzeugung oder der Wärmeabfluß entlang der Achse des Innenraumes, wobei oft eine Kombination beider Maßnahmen von Vorteil ist. Zudem ist durch einen verringerten Wärmeabfluß, vorzugsweise in Verbindung mit einer gezielten Wärmeerzeugung im Bereich der Ziehzwiebel, eine verbesserte Heizeffizienz erreichbar. Damit lassen sich ohne Steigerung der maximalen Heizleistung des Ofens Vorformen mit größerem Durchmesser, etwa im Bereich um 10 cm, zum Ziehen der Faser verwenden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine in axialer Richtung asymmetrische Temperaturverteilung eingestellt, insbesondere auf der Wandung des Innenraums. Damit ist die Abkühlrate bereits im Innenraum des Ofens beeinflußbar, wobei die maximale Temperatur des Ofens in der Regel unverändert ist. Vorzugsweise wird der Bereich maximaler Temperatur zu einem axialen Ende des Ofens verschoben angeordnet. In der Folge entsteht ein asymmetrisches Temperaturprofil, das zu demjenigen Ende des Ofens schneller abfällt, das sich näher am Bereich maximaler Temperatur befindet, während der Abfall zum entgegengesetzten Ende hin langsamer erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann der Temperaturgradient in der Umgebung des Bereichs maximaler Temperatur in beiden axialen Richtungen unterschiedlich groß sein. Beispielsweise kann die Temperatur vom Bereich maximaler Temperatur zu einem Ende des Ofens überwiegend nahe dem Rand des Innenraumes abfallen, während der Abfall zum anderen Ende stetig über einen ausgedehnten Bereich des Innenraumes erfolgt. Mit dem Temperaturprofil verändert sich auch die Geometrie der Ziehzwiebel, die von der Temperaturverteilung in ihrer Umgebung abhängt.

Die Lage des Bereichs maximaler Temperatur wird durch die Temperatur der Wandungen des Innenraums bestimmt, also durch Beeinflussung der lokalen Heizleistung und der Wärmeabflüsse aus der Wandung. Dabei erfolgt die Beeinflussung der Temperatur einzelner Bereiche von Vorform, Ziehzwiebel und Faser überwiegend durch radiativen Wärmetransport von den jeweils gegenüberliegenden Wandungsabschnitten. Daher ist es möglich, im Inneren des Ofens auf bekannte Weise einen laminaren Schutzgasstrom zu führen, der die Faser vor Verschmutzungen und den Ofen vor Oxidation schützt. Der Schutzgasstrom hat auf die Temperatur von Vorform und Faser einen erheblich kleineren Einfluß als die Wandungstemperatur, da seine Geschwindigkeit von den geometrischen Parametern des Ofens abhängt und der Wärmetransport im Ofen überwiegend durch Strahlung erfolgt. Somit entstehen durch den Gasstrom zum Schutz von Faser und Vorform vor Verschmutzungen keine signifikanten Veränderungen des eingestellten Temperaturprofils.

Im Ergebnis werden die Möglichkeiten zur Variation der Abkühlrate der Faser und der Geometrie der Ziehzwiebel erheblich erweitert, so daß sich die Fasereigenschaften in größerem Maße einstellen lassen. Auf das Anbringen einer außenseitigen Verlängerung am Ziehofen kann in vielen Fällen verzichtet werden.

Die Beheizung des Ofens erfolgt vorzugsweise mit einer zum Beispiel aus Graphit oder Zirkoniumoxid bestehenden elektrisch leitfähigen Schicht, die den Innenraum in radialer Richtung umgibt. Die leitfähige Schicht bildet einen Bestandteil der Ofenwandung oder ist als rohrförmiges Element in den Ofen eingeschoben und bevorzugt austauschbar. Ein Stromfluß durch die Schicht kann sowohl durch Anlegen einer äußeren Spannung, vorzugsweise in axialer Richtung des Ofens, als auch induktiv bewirkt werden. Denkbar ist, daß die Schicht parallel zur Richtung des Stromflusses unterteilt ist.

Um die Wärmeerzeugung bzw. den Wärmeabfluß zu variieren, ändert sich zweckmäßig der elektrische Widerstand oder die Wärmeleitfähigkeit der leitfähigen Schicht entlang der Achse des Ofens. Aufgrund der engen physikalischen Beziehungen beeinflussen sich beide Größen dabei im allgemeinen gegenseitig. Beispielsweise nimmt mit steigender Dicke der Schicht der elektrische Widerstand ab, während die Wärmeleitfähigkeit parallel zur Schichtfläche, insbesondere in axialer Richtung des Ofens steigt.

Zur Einstellung von elektrischem Widerstand bzw. Wärmeleitfähigkeit bietet sich die Variation der Dicke der leitfähigen Schicht an. Im Fall einer Heizung des Ofens durch eine an die Schicht angelegte Spannung erfolgt die Wärmeerzeugung insbesondere in den Bereichen entlang seiner Längsachse, in denen die Schichtdicke gering ist. Hingegen werden bei induktiver Heizung speziell Bereiche größerer Schichtdicke erwärmt, da hier die Kopplung an das elektromagnetische Feld der Induktionsspule optimiert ist.

Alternativ oder ergänzend kann das Material der leitfähigen Schicht entlang der Längsachse des Ofens variieren. Denkbar sind zu diesem Zweck beispielsweise unterschiedliche Dotierungen oder Zusammensetzungen des Materials.

Im Bereich der maximalen Temperatur des Ofens ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit der leitfähigen Schicht parallel zu den Wandungen des Innenraumes bevorzugt, um eine gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten. Dagegen nimmt die Wärmeleitfähigkeit zu den axialen Enden des Innenraumes zweckmäßig ab, damit Energieverluste aufgrund von Wärmeleitung in axialer Richtung vermieden werden.

Ein asymmetrisches Temperaturprofil im Inneren des Ofens läßt sich erzeugen, indem die leitfähige Schicht asymmetrisch zur axialen Mittelebene des Ofens ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann der leitfähige Querschnitt der Schicht asymmetrisch zur Mittelebene variieren, etwa indem die Schicht einseitig außerhalb der Mittelebene eine oder mehrere Querschnittsverengungen aufweist. Alternativ ist denkbar, daß der lokale elektrische Widerstand der Schicht asymmetrisch zur Mittelebene variiert, beispielsweise aufgrund einer in axialer Richtung veränderlichen Dotierung.

Im Fall einer induktiven Beheizung des Ofens sind eines oder mehrere Elemente vorhanden, welche einen veränderlichen, magnetischen Fluß in einer elektrisch leitfähigen Schicht um den Innenraum erzeugen. Vorzugsweise sind die Elemente mit Hoch- oder Mittelfrequenz betriebene Induktionsspulen in der Ofenwandung. Da der lokale Fluß in der Schicht mit zunehmendem Abstand von den erzeugenden Elementen abfällt, läßt sich ein asymmetrisches Temperaturprofil im Innenraum einstellen, indem die Elemente asymmetrisch zur Mittelebene des Ofens angeordnet sind. Denkbar ist, daß die Elemente gegenüber dem Innenraum axial verschiebbar sind, so daß sich auf einfache Weise unterschiedliche Temperaturprofile durch Änderung ihrer Position einstellen lassen.

Um die notwendige Energie zur Beheizung zu verringern, umfaßt die Ofenwandung in der Regel eine Schicht aus isolierendem Material, die den Innenraum mit den Elementen zu seiner Beheizung in radialer Richtung umgibt. Variiert die Wärmeleitfähigkeit dieser Schicht entlang der Achse des Ofens, bildet sich auf der Wandung und im Innenraum des Ofens davon abhängig das Temperaturprofil aus. Daher besteht anstelle oder ergänzend zu den vorbeschriebenen Maßnahmen insbesondere die Möglichkeit, ein zur Mittelebene asymmetrisches Temperaturprofil auszubilden, indem der radiale Wärmeabfluß aus dem Innenraum asymmetrisch erfolgt. Beispielsweise kann die Dicke der Isolationsschicht zu einem axialen Ende des Innenraums linear oder nichtlinear zunehmen. Denkbar ist ferner, daß die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials der isolierenden Schicht in axialer Richtung des Innenraums variiert.

Im allgemeinen sind beide axialen Stirnseiten des Ofens mit einer Abdeckung versehen, die den Austritt von Schutzgas und Wärmeverluste aus seinem Innenraum reduziert und das Eindringen von Verschmutzungen vermeidet. Die Abdeckungen weisen Öffnungen auf, durch welche die Vorform in den Innenraum einschiebbar ist und die Faser austritt. Ein asymmetrisches Temperaturprofil ist im Innenraum erzeugbar, indem die Abdeckungen voneinander unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Im einfachsten Fall bestehen sie dazu aus Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit, d. h. eine Abdeckung aus einem Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer oder Messing und die andere aus schlechter wärmeleitfähigem Material, etwa Stahl. Ebenso kann eine Abdeckung zum Erzielen einer hohe Temperatur ihrer Oberfläche eine Beschichtung bzw. Auskleidung mit einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit aufweisen, etwa Keramik oder Quarz, oder die Dicke einer derartigen Schicht auf beiden Abdeckungen unterschiedlich sein.

Von Vorteil sind Abdeckungen des Innenraums mit Kühlvorrichtungen, deren Leistung zur Erzeugung eines asymmetrischen Temperaturprofils im Ofen unterschiedlich einstellbar ist. Zum Beispiels kann sich bei flüssigkeitsgekühlten Abdeckungen die Menge oder Eintrittstemperatur des Kühlmittels unterscheiden. Werden beide Abdeckungen in Reihe von einem Kühlmittelkreislauf durchflossen, lassen sich die Abdeckungstemperaturen durch Wahl der Durchflußrichtung einstellen.

Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung spezieller Eigenschaften der Fasern besteht darin, daß der Ofen zwei oder mehrere Heizzonen, d. h. Temperaturmaxima entlang seiner Achse aufweist. Die leitfähige Schicht besteht in diesem Fall zweckmäßig aus einer entsprechenden Zahl von Abschnitten, die in axialer Richtung des Ofens durch Material niedriger Wärmeleitfähigkeit voneinander beabstandet sind und induktiv beheizt werden.

In Ergänzung zu den vorbeschriebenen Maßnahmen der Beeinflussung des Temperaturprofils im Ofeninneren besteht die Möglichkeit, daß der Ofen eine axiale Verlängerung aufweist, welche die Faser radial umgreift. Im Fall einer passiven Verlängerung ohne Möglichkeit einer Temperaturregelung wird die Abkühlung der Faser nach dem Austritt aus dem Ofen verzögert. Ist die Temperatur der Verlängerung aktiv einstellbar, etwa durch Heizung oder Kühlung, läßt sich eine besonders langsame oder rasche Abkühlung der Faser nach dem Ofenaustritt erreichen.

Im folgenden Beschreibungsteil werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in schematischer Darstellung Querschnitte durch unterschiedliche Ziehöfen.

Fig. 1 Ofen im Stande der Technik

Fig. 2 Ofen mit asymmetrischer Heizschicht

Fig. 3 Ofen mit asymmetrisch angeordneter Induktionsspule

Fig. 4 Ofen mit asymmetrischer Isolation.

Fig. 5 Induktiv beheizter Ofen mit optimierter Heizeffizienz.

Die Fig. 1 bis 5 geben unterschiedliche Ziehöfen wieder, in denen jeweils eine Vorform (1) endseitig erhitzt und zu einer Faser (2) ausgezogen wird. Üblicherweise ist der Ofen auf einem Faserziehturm angeordnet, wobei seine Achse, entlang der die Faser (2) verläuft, senkrecht ausgerichtet ist. Die Erwärmung des Ofens erfolgt jeweils durch eine leitfähige Schicht (3), die seinen näherungweise zylindrischen Innenraum (4) radial umgibt. In der Schicht (3) wird ein elektrischer Stromfluß durch Anlegen einer äußeren Spannung mittels nicht dargestellter Zuleitungen oder durch Induktion erzeugt. Außenseitig ist die erhitzte Schicht (3) von einer Isolierung (5) umgeben, die im Gehäuse (6) des Ofens angeordnet ist und Wärmeverluste reduziert. Der Innenraum (4) ist an seinen Stirnseiten durch Abdeckungen (7, 8) abgeschlossen, wobei Öffnungen in den Abdeckungen (7, 8) die Durchführung der Vorform (1) sowie der Faser (2) ermöglichen. Denkbar sind weitere Öffnungen in den Abdeckungen (7, 8) zum Ein- und Austritt eines laminaren Schutzgasstroms durch den Innenraum (4), so daß Verschmutzungen der Oberflächen von Vorform (1) und Faser (2) vermindert werden.

Die Ziehzwiebel (9), d. h. der angeschmolzene Bereich am unteren Ende der Vorform (1), befindet sich in allen Fällen in dem Bereich (10) des Innenraums (4), in dem die Temperatur T maximal ist. Zu den axialen Stirnseiten des Ofens fällt die Temperatur T dagegen stets ab, um ein vorzeitiges Erweichen der Vorform (1) zu vermeiden und eine Erhärtung der Faser (2) zu ermöglichen. Der schematische Verlauf der Temperatur T entlang des Innenraums (4) des Ofens ist jeweils den Temperaturprofilen auf der rechten Seite der Fig. 1 bis 4 entnehmbar.

Im Stande der Technik (Fig. 1) weist der Ofen einen spiegelsymmetrischen Aufbau zu seiner Mittelebene (11) auf, die senkrecht zur Achse des Ofens verläuft. Daher entsteht im Innenraum (4) eine zur Mittelebene (11) symmetrische Temperaturverteilung, wobei der Bereich (10) maximaler Temperatur mit der Mittelebene (11) zusammenfällt. Eine Möglichkeit zur Beeinflussung der Abkühlrate der Faser (2) besteht durch Aufsetzen einer gestrichelt angedeuteten Verlängerung (12) auf die untere Abdeckung (8) des Ofens. Die Isolationswirkung der Verlängerung (12) verzögert die Temperaturabnahme an der Faser, wie im rechten Teil der Figuren gleichfalls gestrichelt dargestellt ist. Auch eine Beheizung oder Kühlung der Verlängerung (12) ist denkbar. Die derart erreichbare Variation der Abkühlrate der Faser (2) und damit ihrer Materialeigenschaften ist jedoch begrenzt.

Erheblich erweiterte Möglichkeiten ergeben sich durch Einstellung eines zur Mittelebene (11) asymmetrischen Temperaturprofils im Innenraum (4). Fig. 2 zeigt einen Ofen, bei dem zu diesem Zweck die Schicht (3) zur Beheizung eine Querschnittsverengung (13) aufweist, die unterhalb der Mittelebene (11), also asymmetrisch zu ihr angeordnet ist. Bei einem Stromfluß durch die Schicht (3) parallel zur Längsachse des Ofens wird die Querschnittsverengung (13) überproportional erwärmt, so daß sich hier der Bereich (10) maximaler Temperatur einstellt. Der nunmehr abweichend von der Mittelebene (11) angeordnete Bereich (10) maximaler Temperatur hat ein asymmetrisches Temperaturprofil mit unterschiedlichem Gradient der Temperatur zu beiden Stirnseiten des Ofens zur Folge. Im dargestellten Beispiel fällt die Temperatur T des Ofens zu seinem unteren Ende wesentlich rascher ab. Wie in allen Ausführungsbeispielen läßt sich auch in diesem Fall die Abkühlrate der Faser (2) durch Aufsetzen einer Verlängerung (12) auf die untere Abdeckung (8) zusätzlich beeinflussen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten induktiv beheizten Ofen wird die elektrisch leitfähige Schicht (3) durch einen Stromfluß erwärmt, der von einer Induktionsspule (14) erzeugt wird, welche von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen ist. Die Schicht (3) ist dabei als kurz geschlossene Sekundärwicklung für die Induktionsspule (14) anzusehen. Da der Betrag des induktiven Flusses mit zunehmendem Abstand von der Induktionsspule (14) abnimmt, ist der induzierte Strom in demjenigen Bereich der Schicht (3) am größten, welcher der Induktionsspule (14) am nächsten liegt, also insbesondere im Spuleninneren. Entsprechend ist auch die Temperatur der Wandung (15) des Innenraums (4) dort am höchsten. Durch Anordnung der Induktionsspule (14) asymmetrisch zur Mittelebene (11) des Ofens, etwa vollständig ober- oder unterhalb der Mittelebene (11), läßt sich das asymmetrische Temperaturprofil im Innenraum (4) erzeugen.

Anstelle oder ergänzend zur asymmetrischen Erhitzung des Innenraums (4) bzw. seiner Wandung (15) kann ein asymmetrisches Temperaturprofil auch durch asymmetrischen Wärmeabfluß aus dem Innenraum (4) eingestellt werden. Entsprechend weist das Ausführungsbeispiel in Fig. 4 eine Isolierung (5) auf, deren Dicke linear von der oberen Abdeckung (7) in Richtung auf die untere Abdeckung (8) zunimmt. Damit erfolgt auch der axiale Abfall der Temperatur T zur unteren Abdeckung (8) wesentlich langsamer als zur oberen Abdeckung (7).

Der in Fig. 5 wiedergegebene Ofen gestattet die Erhitzung der Vorform (1) mit minimaler Leistung der Induktionsspule (14). Dazu variiert die Dicke der leitfähigen Schicht (3) entlang der Achse des Ofens. Im Bereich der Induktionsspule (14) ist die Dicke der Schicht (3), die vorzugsweise aus Graphit besteht, groß, um die Wärmeleitfähigkeit parallel der Wandungen (15) des Innenraumes (4) zu verbessern. Damit ist eine konstante, hohe Temperatur in diesem Bereich einstellbar. Zudem läßt sich durch Anpassung der Schichtdicke die Kopplung an das elektromagnetische Feld der Induktionsspule (14) optimieren. Im Bereich der axialen Enden des Innenraums (4) ist die Dicke der Schicht (3) dagegen erheblich geringer, so daß auch ihre Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung niedrig ist. Damit wird der Wärmefluß entlang der Wandungen (15) des Innenraums (4) aus dem Bereich (10) maximaler Temperatur zu den in der Regel gekühlten Abdeckungen (7, 8) erheblich verringert. Wärmeverluste in radialer Richtung vermeidet eine Isolierung (5). Auf diese Weise lassen sich Fasern bei vergleichsweise niedriger Heizleistung des Ofens und geringer Kühlung der Abdeckungen (7, 8) ziehen.

Im Ergebnis entsteht ein Ofen zum Ziehen einer optischen Faser, der eine verbesserte Heizeffizienz und erheblich vergrößerte Möglichkeiten zur Beeinflussung der Abkühlrate der Faser sowie der Geometrie der Ziehzwiebel bietet und damit eine weite Variation der Eigenschaften der optischen Faser gestattet.

Claims (19)

1. Ofen zur Herstellung einer optischen Faser (2) aus einer Vorform (1), wobei der Ofen einen Innenraum (4) mit einer geometrischen Achse aufweist, entlang der die Vorform (1) bewegbar ist, und in dem in einem Bereich (10) entlang der Achse eine Temperatur einstellbar ist, bei der das Material der Vorform (1) schmilzt, wobei die Temperatur zu den axialen Enden des Innenraumes (4) abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeugung des Ofens und/oder der Wärmeabfluß aus dem Innenraum (4) entlang der Achse des Ofens variiert.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung des Innenraums (4) entlang der Achse asymmetrisch zum Bereich (10) maximaler Temperatur einstellbar ist.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (10) maximaler Temperatur außerhalb der senkrecht zur Achse verlaufenden Mittelebene (11) des Innenraums (4) einstellbar ist.

4. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) von einer elektrisch leitfähigen Schicht (3) umgeben ist.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand und/oder die Wärmeleitfähigkeit der leitfähigen Schicht (3) entlang der Achse des Ofens variiert.

6. Ofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der leitfähigen Schicht (3) variiert.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der leitfähigen Schicht (3) variiert.

8. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit der leitfähigen Schicht (3) im Bereich der maximalen Temperatur des Ofens größer als im Bereich seiner axialen Enden ist.

9. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (3) asymmetrisch zur Mittelebene (11) des Innenraums (4) ausgebildet ist.

10. Ofen nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) von einer induktiv beheizbaren Schicht (3) umgeben ist und die Elemente zur Erzeugung des induktiven Flusses asymmetrisch zur Mittelebene (11) des Innenraums (4) angeordnet sind.

11. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) mit den Elementen zu seiner Heizung von einer Isolierung (5) umgeben ist, deren Wärmeleitfähigkeit entlang der Achse des Innenraums (4) variiert.

12. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) an beiden Stirnseiten mit einer Abdeckung (7, 8) versehen ist, deren Wärmeleitfähigkeit voneinander abweicht.

13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen (7, 8) aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit bestehen oder Beschichtungen unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

14. Ofen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen (7, 8) Kühlvorrichtungen aufweisen, deren Kühlleistung unterschiedlich einstellbar ist.

15. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen entlang seiner Achse mehrere Temperaturmaxima aufweist.

16. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen eine axiale Verlängerung (12) aufweist, welche die Faser (2) umgreift.

17. Ofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Verlängerung (12) einstellbar ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser (2) aus einer Vorform (1), die in einem Bereich (10) maximaler Temperatur endseitig bis zur Schmelze erhitzt und zur Faser (2) ausgezogen wird, wobei die Temperatur in Richtung der Längsachse der Faser (2) beidseitig des Bereichs (10) maximaler Temperatur abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung und/oder die Wärmeableitung aus dem beheizten Bereich entlang der Faserlängsachse variiert.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung entlang der Faserlängsachse und/oder die Wärmeableitung aus dem beheizten Bereich asymmetrisch zum Bereich (10) maximaler Temperatur eingestellt wird.