DROGE VLAMMEN VERHOGEN HELDERHEID VAN GLASVEZELS

Onderzoekers van Lucent Technologies hebben een methode ontwikkeld om de optische eigenschappen van glasvezels voor telecommunicatiedoeleinden te verbeteren. Zij ontdekten dat water bij de hoge temperaturen waarbij de vezels worden geproduceerd veel sneller het gesmolten glas binnendringt dan tot nu toe was aangenomen. Dit water absorbeert het licht in het infrarode deel van het spectrum en beperkt zo de doorzichtigheid van het glas. Dat betekent dat lichtsignalen na enkele kilometers zó zijn verzwakt dat ze moeten worden opgepept. Toen eenmaal duidelijk was hoe de problemen ontstonden, kon het fabricageproces worden aangepast, waardoor nu voor het eerst de helderheid van glasvezels zeer dicht de theoretische limiet benadert (Nature, 16 maart).

Gewoon glas bevat zo veel verontreinigingen die licht absorberen of verstrooien dat lichtpulsen er nooit ver in zouden kunnen doordringen. Daarom worden glasvezels volgens een speciaal proces gefabriceerd. Een draaiende glazen buis wordt van buitenaf verhit terwijl er siliciumverbindingen doorheen worden gevoerd. In de hitte van een (waterstof)vlam worden die omgezet in zeer zuiver glas, dat aan de binnenkant van de buis neerslaat. Maar zelfs dit perfecte glas absorbeert infrarood licht omdat het water bevat.

Het vermoeden was dat dit water vooral het glas binnendringt wanneer de buis minutenlang op een temperatuur van 2300 °C wordt gehouden. Die is nodig om de eerst nog holle buis ineen te doen storten en geheel massief te maken. Normaal gesproken zouden hierna glasvezels kunnen worden geproduceerd door met hoge snelheid aan een van de uiteinden van de staaf te trekken. In de aanpak van Lucent werd de staaf echter snel afgekoeld, waarna de verdeling van het water in het glas met lasers werd bepaald.

De waterconcentratie bleek naar het midden toe af te nemen, hetgeen erop wijst dat het water van buitenaf werd aangevoerd. De uitkomsten konden worden beschreven met een model dat de diffusiesnelheid van water en de bij ontleding gevormde OH-radicalen in rekening bracht. De diffusie verliep bij hoge temperaturen veel sneller dan verwacht. Door geen waterstofvlam te gebruiken (waarbij water vrijkomt) zijn droge glasvezels te maken die een bijna optimale helderheid bezitten. Deze zijn inmiddels commercieel verkrijgbaar.