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DE2358880B2 - Lichtleitfaser aus erschmolzenem Siliziumdioxid unter Verwendung von Dotierungsmaterial sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Lichtleitfaser aus erschmolzenem Siliziumdioxid unter Verwendung von Dotierungsmaterial sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2358880B2
DE2358880B2 DE19732358880 DE2358880A DE2358880B2 DE 2358880 B2 DE2358880 B2 DE 2358880B2 DE 19732358880 DE19732358880 DE 19732358880 DE 2358880 A DE2358880 A DE 2358880A DE 2358880 B2 DE2358880 B2 DE 2358880B2
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DE
Germany
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silicon dioxide
tube
layer
rod
doped
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Application number
DE19732358880
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English (en)
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DE2358880C3 (de
DE2358880A1 (de
Inventor
Kunio Fujiwara
Shiro Kurosaki
Satoshi Shiraishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority claimed from JP11834572A external-priority patent/JPS4976537A/ja
Priority to FR7341833A priority Critical patent/FR2208127B1/fr
Priority to GB5460973A priority patent/GB1456371A/en
Priority to NL7316041A priority patent/NL182310C/xx
Priority to DE19732358880 priority patent/DE2358880C3/de
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of DE2358880A1 publication Critical patent/DE2358880A1/de
Priority to US05/648,998 priority patent/US4082420A/en
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Publication of DE2358880C3 publication Critical patent/DE2358880C3/de
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Description

Die Erfindung belriffi eine Lichllcitfaser aus erschmolzenem, dotiertem Siliziumdioxid sowie aus einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisenden Matcrialbereichen, wobei ein Innenbcrcich einen höheren, ein äußerer Bereich des F-'ascrlcilquerschnitts, bezogen auf die Fasermittelachse, einen niedrigeren Brechungsindex aufweist, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
Das Anwendungsgebiet der Lichtleitfaser ist die
Glasfaseroptik, wobei Licht mit Hilfe der mehrfachen Totalreflektion in der Lichtleitfaser von einer Lichtquelle zu einer zweiten vorbestimmten, regelmäßig schlecht zugänglichen Stelle übertragen wird, welche beleuchtet bzw. zum Beispiel bei medizinischen Eingriffen ausgeleuchtet werden soll.
Bekannte Lichtleitfasern aus optischem Glas können eine beachtliche Lichtabsorption aufweisen, da sie mehr Verunreinigungen enthalten als die aus geschmolzenem Siliziumdioxid (Kieselgur, Kieselerde), und die Höhe ihres Reinheitsgrades ist durch das Ausgangsrohmaterial und das Schmelzverfahren beschränkt. Ferner ist es bekannt, Lichtleitfasern aus erschmolzenem Siliziumdioxid als ummantelte Facern herzustellen. Die ummantelte Faser wird dadurch hergestellt, daß eine geschmolzene, mit Metalloxiden dolierte Siliziumdioxidschicht auf der inneren Oberfläche eines erschmolzenen Siliziumüioxidröhrchens niedergeschlagen wird, wobei der Brechungsindex der Schicht höher als der des geschmolzenen Siliziumdioxids ist. Dann wird das Material in sauerstoffhaltiger Atmosphäre gesintert, erhitzt, geschmolzen und einem Spinnverfahren unterworfen, um den Hohlraum des Siliziumdioxidröhrchens zu verringern. Danach wird die Faser bei sauerstoffhaltiger Atmosphäre erhitzt, um die metallische Komponente vollständig zu oxidieren.
Dieses Verfahren ist jedoch insofern nachteilig, als die Wärmebehandlung die Festigkeit der Faser ver-ingert und nicht unwesentliche Absorptionsverluste entstehen.
Es ist zwar bereits eine Lichtleitfaser zur monomoden jo Leitung von Lichtsignalen bekannt mit einem Kern und einem den Kern umhüllenden, mit ihm verschmolzenen, einen niedrigen Brechungsindex aufweisenden Mantel, wobei zur Verminderung der Lichtvcrluste über große Entfernungen aus einem besonderen synthetischen Quarzglas besteht, welches in besonderer Gasatmosphäre behandelt ist, derart, daß das Quarzglas eine vorbestimmte Menge von Metallionen, von OH-Ionen sowie Streuzentren pro Volumeneinheilen nicht überschreitet. Ηίτ geht es aber ausschließlich darum, die Lichtverluste im Kern oder im Mantel optimal zu verringern, damit die Lichtleitfaser über große Entfernungen überhaupt brauchbar wird (DE-AS 22 02 787, nicht vorveröffentlicht).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtleitfarer anzugeben, die eine erhöhte Festigkeit sowie einen höheren Reinheitsgrad autweist, bei der der Brechungsindex des äußeren Bereiches (Mantels), bei verminderten Absorptions- und Streuverlusten, leicht veränderbar ist als auch gute Verspinneigenschaften w aufweist.
Erfindungsgemäß wird h'erfür vorgeschlagen, daß der innere Faserbereich mit höherem Brechungsindex aus erschmolzenem Siliziumdioxid und der Außenbereich mit niedrigerem Brechungsindex aus mit B?O) oder F « dotiertem, erschmolzenem Siliziumdioxid besteht.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß zunächst eine aus geschmolzenem, mit B?O| oder F dotiertem Siliziumdioxid bestehende Schicht auf der Außenoberfläche einer aus reinem erschmolzenem i>o Siliziumdioxid bestehenden Stange oder eines Rohres niedergeschlagen wird und daß dann die Stange oder das Rohr zusammen mit dieser niedergeschlagenen Schicht in an sich bekannter Weise zu einer Faser geschmolzen und versponnen wird. Hierbei kann so hr> vorgegangen werden, daß zuerst die B?Oj oder F enthaltende Schicht und dann eine Schicht aus geschmolzenem Sili/.iunidioxid auf einer Stange bzw. einem Rohr aus reinem, erschmolzenem Siliziumdioxid niedergeschlagen wird. Hierbei v/erden Fehler oder Fehlstellen vermieden, die sonst dadurch entstehen, daß der Schmelzpunkt in dem SiOvBjOrSystem unter denjenigen des geschmolzenen Siiiziumdioxids sich erniedrigt bzw. der Brechungsindex in dem SiOj-B)Oj-Materialteil sich dadurch verringert, daß ein Spannungsdruck nach Bildung der Faser auf ihm lastet.
Erfindungsgemäß kann das Herstellungsverfahren für die Lichtleitfaser bei Temperaturen erfolgen, die eine Verdampfung von BjOj ermöglichen sowie eine ausreichende Bewegung von Gasblasen, die bei niedrigen Temperaturen gebildet werden, mit dem Vorteil, daß solche Blasen unter Vakuum oder durch Anwendung von Ultraschallwellen entfernt werden können, um in zweckmäßiger Weise den B^Oj-Gehalt in dem System SiOj-BiOj zu vergrößern.
Das Verfahren kann so abgewandelt werden, daß auf die Außenoberfläche der mit BiOj oder F dotierten, erschmolzenen Siliziumdioxidschicht eine Schicht aus wasserresistentem Glas niedergeschlagen wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise das Eindringen von Wasser bzw. Feuchtigkeit verhindert, die sonst eine /Zerstörung der Netzstruktur der optischen Lichtleitfaser beschleunigen würde.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der 2'eichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. la Querschnitte durch eine erschmolzene Siliziumdioxidstange und ein Rohr vor oem Spinnen.
Fig. Ib Querschnitte bevorzugter Ausführungsforrnen und darunter, in graphischer Darstellung, die Verteilung des Brechungsindex, wobei A eine ummantelte Lichtleitfaser. Sl und Ö2 eine O-förmige und C eine Lichtleitfaser mit parabolischer Verteilung des Brechungsindex ist,
Fi g. 2 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer aus Siliziumdioxid erschmolzenen Stange oder eines Rohres zwecks Verspinnen zj einer Lichtleitfaser, wie in Fig. Ib gezeigt.
F i g. 3 eine zugehörige Vorrichtung zum Zuführen von BBn und SiCU mit Hilfe eines Sauerstoffträgers zu einem Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner, welcher in Fi g. 2 dargestellt ist,
Fig.4 Querschnitte anderer Ausführungsformen der Lichtleitfaser mit einer weiteren SiO2-Schicht oder einer wasserresistenten Glasschicht, niedergeschlagen am Umfang der aus Siliziumdioxid erschmolzenen Stange oder des Rohres, die bzw. das in Fig. I dargestellt ist.
Hochreines, erschmolzenes Siliziiimdioxid im Innenbereich I ist durch eine Schicht 2 des äußeren Bereiches umfaßt, bestehend aus rnit BjOj dotiertem, erschmolzenem Siliziumdioxid. Es ist ein mit Luft gefüllter Hohlraum 3 vorhanden, vgl. flt, oder gefüllt mit B2OJ dotiertem, erschmolzenem Siliziumdioxid, vgl. Bi. Da der Brechungsindex des Außenbereiches 2 niedriger liegt als der des Itmenbereiches 1, unterliegt das Licht im Bereich 1 der Totalreflektion. Die graphische Darstellung, vgl. C. zeigt, daß der Brechungsindex in den Teilen des Aufk'nbereiches 2 verringert wird, welche näher der Oberfläche liegen, da diese Oberflächenteile mehr B2OJ enthalten.
Das ist ebenfalls anwendbar in einer Faser, welche F in der SiOp-Schicht enthält, wobei der einzige Unterschied in der Dotierung bzw. dem Dotierungsmittel liegt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines aus Siliziumdioxid erschmolzenen Rohres oder einer Stange, welche zu Fasern von der in Fig. Ib gezeigten Gestalt versponnen werden sollen. Es ist insoweit allgemein möglich, Hydride. Halogenide oder organische Verbindungen von Bor und Silizium zu SiCh. welches B2OJ enthält, zu oxidieren, und das SiOrB2O)-Material kann auf der Außenoberfläche der Stange oder des Rohres niedergeschlagen werden, welche bzw. welches vorher durch mechanisches Polieren. Laserfeinbearbeitung, Korundpolieren, Waschen in Fluorsäurc oder durch Feuer gereinigt wurde. Gemäß F i g. 2 wird eine aus Siliziumdioxid erschmolzene Stange oder ein Rohr I als Innenbereich so angeordnet, daß sie bzw. es wechselweise hin und her in der Längsrichtung dieses Bauteils bewegt werden und ferner um die Rohr- oder Stangenachse rotieren kann. BBrj und SiCU. suspendiert
Wasserstoff-Brenner zugeführt, an dessen Ausgang sich folgende Reaktion abspielt:
SiCI4 + 2 H2 + O2 = SiO2 + 4 HCI
4 BBn + 6 H2 + 3O2 = 2B2O1 + 12HBr
Hierbei schlagen sich die Reaktionsprodukte B2O1 und SiO2 bei hoher Temperatur in Form eines Pulvers oder in glasartigem Zustand auf der Stange oder dem Rohr nieder.
Fig. 3 zeigt eine im Sauerstoffstrom vorhandene Vorrichtung, um RBrj und SiCU dem Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner gemäß F i g. 2 zuzuführen. Hier wird Sauerstoff in einer Vorrichtung 11 gereinigt, dann einem Strömungsmesser 12 zugeführt, dann der Sauerstoff unter Verwendung eines Dreiweghahnes 13 einer aus BBrj oder SiCU bestehenden Flüssigkeit 16 zugeführt, in welcher Bläschen (Perlen) aus Sauerstoff gebildet werden. Der Sauerstoff wird weiter über Hahn 14 zu einem Verdampfer 15 in einem thermostatisch geregelten Bad 17 geleitet. BBrj- oder SiCU-Dampf wird somit in das Sauerstoffgas eingeimpft, und die Gasmischung wird einem Brenner zugeführt.
Außer dem Sauerstoff als Trägergas kann, je nach Einzelfall, ein anderes Trägergas, z. B. Wasserstoff u. dgl., verwendet werden.
Die Hcizquelle ist nicht zwingend auf die Verwendung einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme eingeschränkt, sondern man kann, je nach Einzelfall, einen Elektroofen, einen Hochfrequenz-Plasmaofen oder andere öfen verwenden.
Das Schmelzen und Spinnen einer Stange D oder eines Rohres £ das auf diese Weise gewonnen ist (wobei der Innenhohlraum entweder frei bleibt oder mit einer S^-BjOj-Komponente nach Reinigen des Hohlraumes gefüllt wird), vgl. Fig. la, ergibt Fasern A. Bi, B2 und C. vgl. F i g. Ib. Die Stange D wird zu Fasern A und C versponnen, das Rohr E zu Fasern A und C, falls der Hohlraum beseitigt wird; ferner zur Faser B 1. wenn der Hohlraum belassen wird, und zur Faser B 2, wenn der Hohlraum gefüllt wird.
Eine in Fig. la gezeigte Faser mit einem S1O2-B2O3 enthaltenden Teil 3 kann dadurch hergestellt werden, daß man auf einer gereinigten Oberfläche aus SiO2-B2Os eine SiO2-Schicht niederschlägt und dann hier auf eine weitere, aus S1O2-B2O3 bestehende Schicht niederschlägt.
Je nach Einzelfall ist es möglich, eine Faser herzustellen, bei der der Brechungsindex eine parabolische Verteilung hat indem man den Teil 1, vgl. Fig. 1, in der Stange oder im Rohr verringert oder wegläßt.
Das Niederschlagen einer SiO2-Glasschichl, welche F enthält, geschieht folgendermaßen:
Es wird dafür Vorkehrung getroffen, daß der Stab oder das Rohr 1. welcher bzw. welches aus reinem geschmolzenen Siliziumdioxid besteht und eine gereinigte Oberfläche aufweist, eine axiale, hin- und hergehende als auch eine rotierende Bewegung ausführen kann, wobei die Reinigung wie anhand der Fig. 2 erläutert stattfinden kann. Die Außenfläche der Stange oder des Rohres wird mit SiF4-Gas bespült; es findet folgende Reaktion statt, um SiO2 zu bilden, wobei !■'in SiO2 eingeschlossen wird:
SiF4 + 2 H2O + O2 = SiO2 + 4 HF
Im allgemeinen gewinnt man SiO2 durch Oxidation von SiF4, hierbei wird eine relativ kleine Menge von F in dem SiO2 aufgenommen. SiF4 kann synthetisiert werden. 7 Π Hiirrh ihrrmisrhrn Zprfall pul bekannter hochreiner Verbindungen, z.B. BaSiFb. K2SiFs, H2SiF-S u.dgl..
oder durch eine Reaktion zwischen SiO2 und HSOjF und zwischen SiCU und F: 2.
Fs können andere Verbindungen statt SiF4 in Form von Halogeniden, Hydriden und organischen Verbindungen verwendet werden; sie werden mit F2O enthaltendem O2 oxidiert. Abweichend hiervon kann während der Oxidationsstufc. wenn erwünscht, F2 zugeführt werden. Vorzugsweise soll die Oxidation durch einen Reaktionsablauf erreicht werden, bei dem Wasserstoff oder H2O nicht anwesend sind, z.B. in einem Hochfrequenzplasma, weil es hierbei zu einer Bildung von HF nicht kommt.
[line Stange F oder ein Rohr G. vgl. F'i g. 4a, werden bei einer anderen Ausführungsform verwendet, bei der eine zusätzliche SiO2-Schicht oder eine wasserresistente
J5 Glasschicht weiterhin auf der äußeren Oberfläche der Stange D oderdes Rohres L·'. vgl. Fig. la,niedergeschlagen wird.
Die Schicht 4 kann in gleicher Weise wie die Schicht 2 niedergeschlagen werden, indem man SiCI4 zu SiO2 oxidiert oder dadurch, daß man eine Glasfrittc anwendet, welche einen etwa gleichen Ausdehnungskoeffizienten hat.
Die Stange F bzw. das Rohr Gin F i g. 4a kann auch durch ein unterschiedliches Verfahren hergestellt werden, wobei eine Stange D oder ein Rohr E. vgl. Fig. la, in ein aus wasserresistentem Glas bestehendes Rohr oder ein aus erschmolzenem Siliziumdioxid bestehendes Rohr 4 eingeführt wird. Dann wird Rohr 4. welchts die Stange D oder das Rohr Eenthält, auf eine hohe Temperatur erhitzt und an beiden Enden einer Zugbeanspruchung unterworfen, so daß die spaltartigen Leerräume zwischen der Stange D bzw. dem Rohr E und dem Rohr 4 verschwinden. Die Stange F, eine Stange gemäß Darstellung C oder ein Rohr G können ebenfalls in unterschiedlicher Weise hergestellt werden. Zum Beispiel kann die Stange F dadurch hergestellt werden, daß dotiertes, geschmolzenes Siliziumdioxid, welches B2Oj oder F enthält, auf der Innenoberfläche eines aus wasserresistentem Glas bestehenden Rohres bzw. eines Rohres 4 aus erschmolzenem Siliziumdioxid niedergeschlagen wird und dann eine aus reinem erschmolzenem Siliziumdioxid bestehende Stange mit gereinigter Oberfläche oder eine reine, aus erschmolzenem Siliziumdioxid bestehende Stange, auf welcher eine
(A Schicht aus dotiertem, geschmolzenem, B2Oj oder F enthaltendem Siliziumdioxid niedergeschlagen ist, in das mit der niedergeschlagenen Schicht versehene Rohr eingesetzt wird. Dann wird das die Stange enthaltende
Rohr auf cine hohe Temperatur erhitzt und an beiden l'nden einer Spannung unterworfen, so dal! die Spalten /wischen Stange und dem Rohr verschwinden.
Das Rohr Ci kann dadurch hergestellt werden, dall dotiertes, geschmolzenes. HjOi oder I' enthüllendes Siliciumdioxid zuerst niedergeschlagen und dann reines g.-ichmol/encs Siliciumdioxid auf der Innenfläche eines aus wasserresisteniem Glas bestehenden Rohres oder auf der Innenfläche eines erschmolzenen Siliziumdioxid rohrcs 4 niedergeschlagen werden. Die Stange f>". I' ι g. 4a. kann dadurch hergestellt werden, d.itt dotiertes, geschmolzenes IiO ι oder I einhaltendes Siliciumdioxid niedergeschlagen wird, dann reines geschmolzenes Siliziiimdioxid niedergeschlagen wird bzw dotiertes, geschmolzenes. 11.,O1 oder I ent hallendes Siliciumdioxid wechselweise auf der inneren Oberfläche eines aus wasserresisicntem (ilas bestehenden Rohres oder aus ^•rt^lii)w»l_/*_'ntj ;n s;i|i y iijnulut^ κ! Ιιι·^Ιί·[* I1M(It1M Rnhri'S 4 niedergeschlagen wird. Dann wird dieses Rohr (oder ein Rohr, in welches geschmolzenes, IM)ι oder Γ einhaltendes Siliziiimdioxid in Γοπιι einer Stange eingesetzt worden ist) auf hohe Temperatur erhitzt und an beiden Fnden einer hohen Zugbelastung ausgesetzt, so dall der Spaltraum zwischen dem Rohr und der Stange verschw indet.
Die Stange /und das Rohr (1 werden zu lasern A und ( . ν gl. I ι g. 4b. \ersponnen, wenn der I lohlraiim des Rohres (>' \erschwiindcn ist.
Das Rohr (i gemäß I i g. 4a wird ebenfalls zu einer f'iser lh- w ic in I ι g 4b gezeigt, versponnen, wenn der Hohlraum nicht gefüllt ist. während eine Stange (ί im Sinne ilcr IΊ g. 4a zu einei laser li;. vgl. Γ i g. 4b. versponnen w ι rc).
Bevorzugte Ausfiihrungsheispiele der l.rfindung sind nachfolgend anhand von Ausführungsbcispielen erliiulcrt. Wenn nicht anders angegeben, sind die l'rozentantcile (lew ichtsprozente.
(5 c i s ρ ι e I
In der Vorrichtung gemäß f ι g. i wird Argon .ils Trägergas mi' einer Flußgeschwindigkeit von 2 1 min benutzt und HBrj und SiCI1 einem Brenner zugeführt, wahrend die Temperatur des Verdampfers 5 30 ( betragt, (λ werden bO l/min Wasserstoffgas und 45 l/min Sauerstoffgas dem in I i g. 2 gezeigten Brenner zugeführt Die äußere Oberfläche der reinen, erschmolzenen, aus .Siliziiimdioxid bestehenden Stange von IO mm Durchmesser wurde der Brennerflamme zwei Stunden ausgesetzt, um eine Stange von etwa 20 mm Durchmesser zu bilden. Die Stange wurde in einem Vakuum bei 1 5(10 ( zwei Stunden lang erhitzt und dann durch F.rhii/cn in einem Hochfrequenzofen versponnen. Man erhält dann eine Faser mit einem Kerndurchmesser von 75 um und einer niedergeschlagenen Schicht mit 150 um Durchmesser. Bestrahlt man diese Faser mit Laserlicht, so wird das Licht praktisch vollständig totalreflektiert, wobei auch die Streu- und die Übertragungsverluste sich verringern.
Die Lichtleitfaser kann eine ummantelte O-förmige Faser sein. Da vollständig oxidiertes SiO: oder B>Oj auf der reinen Oberfläche eines hochreinen, erschmolzenen, mit B2Oj als auch F dotierten Siliziumdioxidkörpers niedergeschlagen wird, ist die Zwischenfläche in vorteilhafter Weise weder verunreinigt noch gibt es dor! Gasbläschen (treten nämlich eingeschlossene Gasbläsehen auf. müßten diese durch l-lrhit/en im Vakuum oder durch Anwendung von Ultraschall beseitigt werden), so daß Slrcuverhislc in der Zwischen schicht zwischen zwei erschmolzenen Siliziumdioxidlei len unterschiedlicher Brechiingsimlizes herabgesetzt wet Jen.
lerner ist der Brechungsindex leichler auswählbar, indem lediglich die Menge des zugesetzten IU)ι im geschmolzenen Siliziiimdioxid verändert wird. Weiter ist vorteilhaft, daß die für das Verfahren ;ils Ausgangs rohstol'c verwendeten Ilalogenide, 11 winde odei organischen Verbindungen von B und Si ,ils auch das Sauerstoffgas im hochreinen Zustand zur Anwendung kommen, so daß der Anteil an Verunreinigungen in dem geschmolzenen. H.()ι enthaltendem Siliciumdioxid ν er ringen wird. Dies verrinrerl die Ahsorplionsverliiste und gestatte!, eine laser leichter herzustellen, bei ilei <li.· V .ί iimImmj» iti-v. llrrrhiinesiiulcx parabelförmig verläuft un.l die l.ichtüberlragungsv cringle außerordentlich stark verringert werden.
Da der Finschluß von Fluor im wesentlichen die l.ichlabsorplion nicht beeinflußt, kann das Verfahren in vorteilhafter Weise zur Gewinnung einer l'aser benutzt werden, bei der die IIbertriigungsVerluste so nieiirig wie bei erschmolzener Siliziunulioxidfaser liegen Weiler isi vorteilhaft, daß die Große des Brechungsindex leichter auswählbar ist und bei der Faser die Gesaniiverluste verringert werden.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsfoim ist die Lichtleitfaser mit einer weiteren Si().>-Schicht versehen, die auf der Oberfläche der ersleren niedergeschlagen isi:
In der IM>i · nlhalleiulen SiO.·-Schicht wird ihre Schmelztemperatur verringert, wenn tier IM)|-Gchali vergrößert wird, um dadurch den Wert des Brechungsindex zu verringern; hierbei vergroßen sich die Viskosität dieses Teils, wodurch seme I orm im geschmolzenen Zustand beim Verspinnen deformiert wird lim die Deformation zu vermeiden und ein Verspinnen zu guten lasern zu gewährleisten. « ril vorzugsweise eine zusätzliche SiO.-Schicht auf diesen Teil niedergeschlagen. Γιη weilerei Vorteil besteht darin, daß der Brechungsindex der SiO.· Schicht wegen der auf sie ausgeübten Spannung nach dem Verspinnen herabgesetzt wird, weil der Ausdehnungskoeffizient ties Si()..-B.O!-Svstems hoher als der des geschmolzenen Siliziumdioxids liegt.
In der F enthallenden SiO.-Schichl liegt die wasserrcsistentc Glasschichl im stabilen Zustand bei Raumtemperatur, bezogen auf die atmosphärischen Parameter, einschließlich Feuchtigkeit vor. I >.is Findrin gen von Wasser in den das dotierte, geschmolzene .Siliziumdioxid schützenden Teil 2 wird verhindert.
Ferner ist vorgesehen. Fluor gleichmäßig im SiO; /ü dispergieren, um den Fluorgchall im Siliziiimdioxid /u überwachen. Auch können Maßnahmen vorgesehen werden, um das Eindringen des Wasserstoffes während der eigentlichen Herstellung, z. B. die nachteilige Einwirkung von Wasserstoff während des Schmelzens zwecks Verspinnung zu verhindern, um die versponnene Faser vor Zerstörung zu schützen.
Die Lichtleitfasern werden als optische, auch kabeiförmige Verbindungsleiter, in Lichtleitern zwischen Lichtquellen und den auszuleuchtenden Bereichen ii. del. eingesetzt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:
1. Lichtleitfaser aus erschmolzenem, dotiertem Siliziumdioxid sowie aus einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisenden Materialbereichen, wobei ein Innenbereich einen höheren, ein äußerer Bereich des Faserteilquerschnitts, bezogen auf die Fasermittelachse, einen niedrigeren Brechungsindex aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Faserbereich mit höherem Brechungsindex aus erschmolzenem Siliziumdioxid und der Außenbereich mit niedrigerem Brechungsindex aus mit BA oder F dotiertem, erschmolzenem Siliziumdioxid besteht.
2. Lichtleitfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrem äußeren Bereich zusätzlich eine aus erschmolzenem Siliziumdioxid oder wasserresistentem Glas bestehende Schicht aufweist.
3. Lichtleitfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserinnenbereich rohrförmig ausgebildet ist.
4. Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt rohrförmig ausgebildet ist.
5. Lichtleitfaser nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Hohlraum mit dotiertem Siliziumdioxid gefüllt ist.
6. Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des Brechungsindex in der Lichtleitfaser parabclförmig verläuft.
7. Verfahren zur Mt/Stellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine aus geschmolzenem, mit B2O1 oder F dotiertem Siliziumdioxid bestehende Schicht auf der Außcnobcrflächc einer aus reinem, erschmolzenem Siliziumdioxid bestehenden Stange oder eines Rohres niedergeschlagen wird und daß dann die Stange oder das Rohr zusammen mit dieser niedergeschlagenen Schicht in an sich bekannter Weise zu einer Faser geschmolzen und versponnen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Stange bzw. das beschichtete Rohr in ein zweites Rohr aus erschmolzenem, mit B2Oi oder F dotiertem .Siliziumdioxid eingeführt und dann das zweite Rohr zusammen mit dem ersten Rohr oder der Stange zu einer Faser geschmolzen und versponnen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die B2Oi oder F enthaltende Schicht und dann eine Schicht aus geschmolzenem Siliziumdioxid oder wasserresistentem Glas auf der Stange bzw. dem Rohr aus reinem erschmolzenem Siliziumdioxid niedergeschlagen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht aus reinem, erschmolzenem Siliziumdioxid bzw. wasserresistentem Glas aus einem entsprechenden Rohr hergestellt wird, in das die übrige Anordnung eingeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die innere Oberfläche eines aus erschmolzenem Siliziumdioxid oder wasserresistentem Glas bestehenden Rohres eine
geschmolzene, mit B2O3 oder F dotierte Siliziumdioxidschicht und eine aus reinem, geschmolzenem Siliziumdioxid bestehende Schicht und weiter eine geschmolzene und mit B2O] oder F dotierte Siliziumdioxidschichi niedergeschlagen wird und diese Anordnung zu einer Faser geschmolzen und versponnen wird.
12. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange aus dotiertem, erschmolzenem B2O1 oder F enthaltendem Siliziumdioxid in ein Rohr eingeführt wird, welches aus erschmolzenem Siliziumdioxid oder wasserresistentem Glas besteht und auf seiner Innenoberfläche eine nvt B2O3 oder F dotierte, erschmolzene Siüziumdioxidschicht aufweist, danach eine Schicht aus reinem, geschmolzenem Siliziumdioxid niedergeschlagen und dann das Rohr und die Stange gemeinsam geschmolzen und zu einer Faser versponnen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Rohr mit der Stange in ein zweites Rohr eingeführt wird, welches aus dotiertem, erschmolzenem Siliziumdioxid besteht, und dann die Anordnung in ein drittes Rohr eingeführt wird, welches aus erschmolzenem Siliziumdioxid oder vvasserrcsisientem Glas besteht, und dann die ganze Anordnung zu einer Faser geschmolzen und versponnen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß hochreine Halogenide. Hydride oder organische Verbindungen von Silizium und Bor unter Verwendung eines Trägergases dem Rohr bzw. der Stange zugeführt und oxidiert werden und somit eine erschmolzene Sili/.iumdioxidschicht oder eine dotierte, erschmolzene Siiiziumdioxidschicht gebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Niederschlagen und Schmelzen der Schicht diese einem Vakuum ausgesetzt und dabei die Gasbläschen entfernt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Niederschlagen und Schmelzen der Schicht diese einer Behandlung durch Ultraschall ausgesetzt wird, um die Gasbläschen zu entfernen.
17. Verfuhren nach einem der Ansprüche 7 bis 16. dadurch gekennzeichnet, daß das Niederschlagen der mit Fluor dotierten, geschmolzenen Siliziumdioxidschichi auf einem Rohr oder einer Stange durch Verbrennen von Halogeniden, Hydriden oder organischen Verbindungen von Silizium mit F2O oder mit einer anderen Sauerstoff enthaltenden gasförmigen Fluorverbindung oder durch Oxidation von Si F« erfolgt.
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