Übersicht
Viele Spezialfasern wie aktive Laserfasern, polarisationserhaltende Fasern oder Sensorfasern werden durch chemische Gasphasenabscheidung von einzelnen speziellen Schichten in einem Substratrohr hergestellt, um einen Kernstab oder eine Vorform mit speziellen Funktionen zu erzeugen. Dies kann entweder sein MCVD (modifizierte chemische Gasphasenabscheidung), PCVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) oder FCVD (chemische Gasphasenabscheidung im Ofen). In einem späteren Schritt werden diese Kernstäbe, falls erforderlich, mit einem Rohr überfangen, um die endgültige Vorform zu bilden, und schließlich izu einer Faser verzogen. Alle Eigenschaften der endgültigen Faser werden bereits bei der Herstellung der Vorform erzeugt. Daher beeinflussen die Ausgangsrohre, die zur Herstellung oder Ummantelung des Kernstabs verwendet werden, die Leistung der Faser. Schlüsselparameter sind dabei die Materialqualität, die Reinheit und die geometrische Präzision der Rohre.
Materialqualitäten und Reinheit
Verunreinigungen des Materials können die Absorption der Faser erhöhen. Insbesondere schnell diffundierende Elemente wie Kupfer. Andere hochschmelzende Elemente wie Wolframpartikel können in der Phase des Faserziehens Faserbrüche verursachen. Daher ist höchste Reinheit für eine leistungsstarke Faser unerlässlich. Seit den 1990er Jahren ist bekannt, dass nur synthetisches Quarzglas diesen Anforderungen gerecht werden kann, und seit mehr als zwei Jahrzehnten ist das natürliche Material vollständig durch synthetisches Quarzglas ersetzt worden.
Unsere Fluosil® F300 Rohre sind der Standard für alle Arten von CVD-Verfahren. Das Material wird selbst aus einer Gasphase in einem Flammenhydrolyseverfahren von höchster Reinheit und mit einem typischen OH-Gehalt unter 0,1 ppm hergestellt. Für noch anspruchsvollere Produkte bieten wir Materialien mit einem noch niedrigeren OH-Gehalt oder einem angepassten Brechungsindexprofil an.
Typische Materialparameter
F110 | Spectrosil | F300 | F500 | F310 | F320 | F520 | |||
Brechungsindex* [x10-3] | - 0,1 ... 0 | - 0,16 ... – 0,25 | + 0,35 ... + 0,5 | + 0,35 ... + 0,5 | 0 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | - 1,17 ... – 0,59 - 3,28 ... – 2,56 - 4,29 ... – 3,36 - 6,34 ... – 5,39 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | - 1,17 ... – 0,59 - 3,28 ... – 2,56 - 4,29 ... – 3,36 - 6,34 ... – 5,39 |
OH [ppm] angegebene typische | - 400 | - 1.000 | ≤ 1 ≤ 0,2 | ≤ 0,1 ≤ 0,02 | 200 | ≤ 1 ≤ 0,2 | ≤ 0,1 ≤ 0,02 | ||
CI-Gehalt [ppm] typisch | 200 ... 300 | < 0,15 | 800 ... 2.000 | 800 ... 2.000 | < 0,2 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | 200 ... 300 200 ... 300 ~ 1.000 - | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | 200 ... 300 200 ... 300 ~ 1.000 - |
F-Gehalt [ppm] | - | - | - | - | - | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | ~ 3.200 ~ 6.800 ~ 10.800 ~ 16.000 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | ~ 3.200 ~ 6.800 ~ 10.800 ~ 16.000 |
Spuren von Verunreinigungen | Unterhalb der Nachweisgrenze von ICP-MS | ||||||||
Viskosität dPas [1150°C] | 12,7 | 11,9 | 13,1 | 13,1 | 13,1 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | 11,8 11.5 11,2 10,6 | - 0,10% - 0,20% - 0,30% - 0,40% | 11,8 11.5 11,2 10,6 |
* Unterschied zu nicht dotiertem Siliziumdioxid (Heraeus-Standard) | |||||||||
Die Spuren von Verunreinigungen in allen unseren Materialien liegen unter der Nachweisgrenze. Um diese Reinheit zu erhalten, vermeiden wir den Kontakt mit metallischen Teilen in allen Verfahrensschritten, wo immer es möglich ist. Unsere Rohre werden zum Beispiel berührungslos und ohne Umformwerkzeuge gezogen.
Geometrie
Neben der Reinheit ist die Geometrie ein weiterer wichtiger Einflussfaktor auf die spätere Leistung. Schwankungen des Außendurchmessers oder der Wandstärke verändern die Abscheidebedingungen im Inneren des Rohrs. Ovalität führt zu unrunden Kernen, und Wanddickenabweichungen können eine Kernexzentrinität verursachen.
Mit unseren engen Toleranzen können Sie solche Fehler in Ihrem CVD-Verfahren vermeiden, was der Schlüssel für eine leistungsstarke Faser ist.
Um diese engen Toleranzen zu erreichen, haben wir unser spezielles HP-Verfahren und die Messgeräte für das Ausgangsmaterial, an den Ziehtürmen und in der Qualitätskontrolle entwickelt.
