RU2363668C2 - Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof - Google Patents

Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2363668C2
RU2363668C2 RU2007130336/03A RU2007130336A RU2363668C2 RU 2363668 C2 RU2363668 C2 RU 2363668C2 RU 2007130336/03 A RU2007130336/03 A RU 2007130336/03A RU 2007130336 A RU2007130336 A RU 2007130336A RU 2363668 C2 RU2363668 C2 RU 2363668C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
quartz
core
sio
optical fibers
Prior art date
Application number
RU2007130336/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007130336A (en
Inventor
Леонид Михайлович Блинов (RU)
Леонид Михайлович Блинов
Александр Павлович Герасименко (RU)
Александр Павлович Герасименко
Юрий Васильевич Гуляев (RU)
Юрий Васильевич Гуляев
Original Assignee
Леонид Михайлович Блинов
Александр Павлович Герасименко
Юрий Васильевич Гуляев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Михайлович Блинов, Александр Павлович Герасименко, Юрий Васильевич Гуляев filed Critical Леонид Михайлович Блинов
Priority to RU2007130336/03A priority Critical patent/RU2363668C2/en
Publication of RU2007130336A publication Critical patent/RU2007130336A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363668C2 publication Critical patent/RU2363668C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention refers to the method for workpieces making of W-type single- and multimode fiber light guides. The method is implemented by the plasmochemical precipitation of the deeply depressed fluorosilicate shell SiO2-F with (Δn=-2.5%) and quartz core to the inner surface of optically pure support tube which surface beforehand undergoes chemical, flame and microwave plasma treatment (using "cold", non-equilibrium, evenly ionised reduced pressure microwave plasma). The gas mixtures O2 and SiCl4+C3F8 (reflecting shell), then SiCl4+O2 (core) are supplied successively into the tube. The method is implemented with the help of device having the device for microwave radiation input with rotation of polarisation plane or polariser mounted in front of plasmotron entrance. The source of microwave energy is wide-band transistor amplifier with electrically tunable driving oscillator and electrically controlled afile:///C:\\Temp\\Word_2 mounted between amplifier and oscillator.
EFFECT: efficiency enhancing of the fabrication process of light guides having the necessary refractive index profile.
6 cl, 3 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к способу получения заготовок волоконных световодов и может быть использовано для создания высокоинформативных систем связи, волоконных лазеров, усилителей и волоконно-оптических датчиков контроля различных физических величин (температуры, напряженности электромагнитных и магнитных полей, механических напряжений и перемещений и др. параметров).The invention relates to a method for producing blanks of optical fibers and can be used to create highly informative communication systems, fiber lasers, amplifiers and fiber-optic sensors for monitoring various physical quantities (temperature, electromagnetic and magnetic fields, mechanical stresses and displacements, and other parameters).

Известны способы и устройства для изготовления кварцевых заготовок в плазме СВЧ-разряда пониженного давления (PCVD-методы) волоконных световодов, в том числе с глубоко депрессированной фторсиликатной оболочкой, характеризующейся значительно пониженным показателем преломления (ПП) по сравнению с ПП кварцевого стекла, равным Δn -2% [1. P.Geittner et.al. "Appl. Phys. Lett.", v.28, 11, 1976. 2. Патент ФРГ №2444100, С03В 37/018, 25.03.1976. 3. DE №3632684 Н056/80, 31.03.1988. 4. ЕР №0086533 С03В 37/018, 24.08.1983].Known methods and devices for the manufacture of quartz blanks in a plasma of a microwave discharge of low pressure (PCVD methods) of optical fibers, including those with a deeply depressed fluorosilicate cladding, characterized by a significantly lower refractive index (PP) compared to a silica glass PP equal to Δn - 2% [1. P. Geittner et.al. "Appl. Phys. Lett.", V. 28, 11, 1976. 2. German Patent No. 2444100, C03B 37/018, 03/25/1976. 3. DE No. 3632684 H056 / 80, 03/31/1988. 4. EP No. 0086533 C03B 37/018, 08.24.1983].

Также хорошо известна присущая PCVD-методу высокая эффективность осаждения чистого SiO2 и SiO2, легированного фтором. Важным преимуществом световодов состава SiO2/SiO2-F, получаемых этим способом, является отсутствие провала в профиле показателя преломления (ППП), низкие оптические потери, высокая числовая апертура (NA=0,3) и слабая чувствительность к изгибам в одномодовых волоконных световодах (ОВС).The high PCVD method inherent in the high deposition efficiency of pure SiO 2 and fluorine-doped SiO 2 is also well known. An important advantage of SiO 2 / SiO 2 -F optical fibers obtained by this method is the absence of a dip in the refractive index profile (PPP), low optical loss, high numerical aperture (NA = 0.3), and weak bending sensitivity in single-mode optical fibers (OVS).

Однако отличные и неизменные дисперсионные свойства ОВС W-типа могут быть получены только при существенном увеличении глубины депрессированной оболочки, используя для этого наиболее эффективные фторсодержащие реагенты и оптимальную температуру поверхности опорной кварцевой трубы.However, the excellent and unchanged dispersion properties of W-type OWS can be obtained only with a significant increase in the depth of the depressed shell using the most effective fluorine-containing reagents and the optimum surface temperature of the supporting quartz tube.

Световоды W-типа с глубоко депрессированной оболочкой, в особенности для ОВС, можно изготовить PCVD-методом как с чистой кварцевой сердцевиной, так и легируя кварцевую сердцевину германием и фтором.W-type fibers with a deeply depressed cladding, especially for OVSs, can be fabricated using the PCVD method with either a pure quartz core or alloying a quartz core with germanium and fluorine.

Используя широко известные термические методы изготовления заготовок волоконных световодов (MCVD, OVD, VAD, PCVD атмосферного давления), не удалось получить оптимизацию профиля показателя преломления (ППП) по различным параметрам, как для многомодовых световодов (МВС), так и для одномодовых световодов (ОВС) по достижению высоких оптических свойств световодов, в особенности дисперсионных, состава SiO2/SiO2-F, SiO2+GeO2/SiO2-F, что связано, прежде всего, с невозможностью получения этими методами глубоко депрессированной фторсиликатной отражающей оболочки.Using well-known thermal methods for manufacturing fiber-optic fiber blanks (MCVD, OVD, VAD, atmospheric-pressure PCVD), it was not possible to optimize the refractive index profile (PPP) for various parameters for both multimode optical fibers (MVS) and single-mode optical fibers (OVS) ) to achieve high optical properties of light guides, in particular dispersion, the composition of SiO 2 / SiO 2 -F, SiO 2 + GeO 2 / SiO 2 -F, due primarily to the inability to obtain these methods deeply depressirovannoy fluorosilicate reflective hull and.

Способ, заявленный в патенте ЕР 0086533 С03В 37/018, 24.08.1983, является ближайшим аналогом данного изобретения. Сущность этого способа такова: СВЧ плазма пониженного давления (1-25 торр), создаваемая СВЧ-плазмотроном на частоте 2450 Мгц, создает внутри опорной кварцевой трубы локальную реакционную зону, которая при его возвратно-поступательном перемещении осаждает внутри трубы тысячи компактных концентрических слоев кварцевого стекла. Исходными материалами служат: SiCl4, GeCl4, C2F6 и O2. Температура опорной трубы при осаждении варьируется от 1100°С до 1200°С. После окончания осаждения трубчатая заготовка схлопывается в штабик с помощью газовой горелки при температуре 2000-2200°С. При изготовлении ОВС внешний диаметр заготовки увеличивается с помощью процедуры нахлопывания снаружи дополнительной кварцевой трубы.The method claimed in patent EP 0086533 C03B 37/018, 08.24.1983, is the closest analogue of this invention. The essence of this method is as follows: a low-pressure microwave plasma (1-25 torr) created by a microwave plasmatron at a frequency of 2450 MHz creates a local reaction zone inside the supporting quartz tube, which, when it moves back and forth, deposits thousands of compact concentric layers of quartz glass inside the tube . The starting materials are: SiCl 4 , GeCl 4 , C 2 F 6 and O 2 . The temperature of the support pipe during deposition varies from 1100 ° C to 1200 ° C. After the deposition is completed, the tubular billet collapses into the stand using a gas burner at a temperature of 2000-2200 ° C. In the manufacture of OVS, the external diameter of the workpiece is increased by the procedure of clapping outside an additional quartz tube.

Основным легирующим фторсодержащим реагентом, с помощью которого были получены все основные результаты по оптимизации ППП, был фреон С2F6, а основным устройством, используемым для осаждения различных оптических структур, сначала было простейшее волноводное устройство на волне Н10 с короткозамыкающим поршнем на конце и термическими секциями печи над и под волноводом, а в дальнейшем - устройство на волне H01 (тип колебаний резонатораThe main doping fluorine-containing reagent, with the help of which all the main results on the SPT optimization were obtained, was C 2 F 6 freon, and the main device used to deposit various optical structures was first the simplest waveguide device on an H 10 wave with a short-circuit piston at the end and thermal sections of the furnace above and below the waveguide, and hereinafter - the device on the wave H 01 (type of resonator vibrations

Н011), расположенное и перемещаемое в термической печи.H 011 ) located and moved in a thermal furnace.

Однако, несмотря на высокие достижения по созданию световодов W-типа с глубоко депрессированной оболочкой, легирование отражающей кварцевой оболочки фтором, используя фреон C2F6, не дало возможности добиться максимального ее легирования фтором, т.е. добиться наибольшей глубины депресированной оболочки (Δn не превышала -2%).However, despite the high achievements in creating W-type optical fibers with a deeply depressed cladding, doping of the reflecting quartz cladding with fluorine using C 2 F 6 freon made it impossible to achieve its maximum fluorine doping, i.e. to achieve the greatest depth of the depressed shell (Δn did not exceed -2%).

Использование же в качестве СВЧ-плазмотрона волноводного устройства на волне Н10 было не эффективно по многим параметрам (низкая скорость осаждения, ограниченный диаметр кварцевой опорной трубы и прежде всего неэффективное использование оптически чистой и дорогой опорной кварцевой трубы (не более 40-50%)). Устройство же типа Н011 целесообразно для осаждения внутри труб только большого диаметра (40-43 мм), так как напряженность электрического поля по оси резонатора Е=0 и достигает максимального значения на расстоянии ~R/2, где - R радиус резонатора.The use of a waveguide device based on the H 10 wave as a microwave plasma torch was not effective in many respects (low deposition rate, limited diameter of the quartz support tube and, first of all, inefficient use of an optically clean and expensive support quartz tube (not more than 40-50%)) . A device of type H 011 is suitable for deposition inside pipes of only a large diameter (40-43 mm), since the electric field along the axis of the resonator is E = 0 and reaches its maximum value at a distance of ~ R / 2, where R is the radius of the resonator.

В этом случае опорные кварцевые трубы должны иметь внутренний диаметр не менее 40 мм (диаметр трубы 45×40 мм). Это представляет определенные трудности в реализации PCVD-метода по следующим причинам:In this case, the supporting quartz tubes must have an internal diameter of at least 40 mm (tube diameter 45 × 40 mm). This presents certain difficulties in the implementation of the PCVD method for the following reasons:

1. Оптически чистых труб диаметром 45х40 мм и более промышленность не выпускает.1. Industry does not produce optically pure pipes with a diameter of 45x40 mm or more.

2. Мощность генератора на частоте 2450 МГц для создания СВЧ плазмы и осаждения оптических структур в опорной кварцевой трубе диаметром 45×40 мм и более должна составлять 10-15 кВт. Соответственно увеличиваются вес генераторного блока и его размеры, что представляет технические трудности в качественной реализации PCVD-процесса.2. The power of the generator at a frequency of 2450 MHz for the creation of microwave plasma and the deposition of optical structures in a supporting quartz tube with a diameter of 45 × 40 mm or more should be 10-15 kW. Accordingly, the weight of the generator unit and its size increase, which presents technical difficulties in the high-quality implementation of the PCVD process.

3. Появляется техническая проблема схлопывания таких трубчатых заготовок.3. There is a technical problem of collapse of such tubular blanks.

4. Оптимизация оптических параметров световодов W-типа с глубоко депреcсированной оболочкой в этом случае усложняется.4. The optimization of the optical parameters of W-type optical fibers with a deeply depressed cladding is complicated in this case.

Прототипом настоящего изобретения является способ изготовления заготовок световодов, в котором на поверхность цилиндрического стержня из кварцевого стекла наносят с использованием «холодной» неравновесной СВЧ плазмы фторсиликатную отражающую оболочку (US 6988380, С03В 37/014, 2004-02-19).A prototype of the present invention is a method for manufacturing fiber blanks in which a fluorosilicate reflective sheath is applied using a “cold” nonequilibrium microwave plasma to the surface of a cylindrical quartz glass rod (US 6988380, C03B 37/014, 2004-02-19).

Данный способ не позволяет с приемлемой производительностью получить заготовки для одномодовых волоконных световодов W-типа с необходимым профилем показателя преломления, обладающих повышенной широкополосностью.This method does not allow to obtain blanks with acceptable performance for single-mode W-type fiber waveguides with the necessary profile of the refractive index, with increased broadband.

Задачей данного изобретения является создание способа изготовления кварцевых заготовок волоконных световодов как многомодовых (МВС), так и одномодовых (ОВС) с чистой кварцевой сердцевиной, с сердцевиной, легированной германием и фтором, а также кварцевой сердцевиной, легированной различными РЗМ (неодимом, эрбием, тербием), одним, двумя и более элементами и добавками к ним, таким как калий, алюминий, фосфор, германий, азот, фтор, как в отдельности, так и в различных сочетаниях, с более глубоко депрессированной фторсиликатной отражающей оболочкой, чем в способе-прототипе.The objective of this invention is to provide a method for the manufacture of quartz blanks of fiber optical fibers, both multimode (MVS) and single-mode (OVS) with a pure quartz core, with a core doped with germanium and fluorine, as well as a quartz core doped with various rare-earth metals (neodymium, erbium, terbium ), one, two or more elements and additives to them, such as potassium, aluminum, phosphorus, germanium, nitrogen, fluorine, both individually and in various combinations, with a more deeply depressed fluorosilicate reflecting shell Coy, than the prototype method.

Для решения поставленной задачи и достижения большей глубины фторсиликатной депрессированной оболочки предлагается способ изготовления заготовок одномодовых и многомодовых волоконных световодов W-типа плазмохимическим осаждением глубоко депрессированной фторсиликатной оболочки SiO2-F и кварцевой сердцевины SiO2 с Δn, равной -2,5%, с использованием «холодной» неравновесной, равномерно ионизованной плазмы СВЧ-разряда пониженного давления на внутреннюю поверхность оптически чистой опорной кварцевой трубы, которую предварительно подвергают химической, огневой и СВЧ плазмохимической обработке, а затем последовательно внутрь трубы в СВЧ-разряд при температуре 1050°С подают смесь газов O2 и SiCl4+C3F8 для образования отражающей оболочки и при температуре 1200°С смесь газов SiCl4+O2 для формирования кварцевой сердцевины заготовки при возвратно-поступательном перемещении СВЧ плазмы с резонатором ТЕ111111) вдоль трубы со скоростью 2,0-3,5 м/мин и вращении опорной кварцевой трубы со скоростью 0,5-1 об/мин.To solve the problem and achieve greater depth of the fluorosilicate depressed cladding, a method is proposed for manufacturing prefabricated W-type single-mode and multimode fiber optical fibers by plasma-chemical deposition of a deeply depressed fluorosilicate cladding SiO 2 -F and a silica core SiO 2 with Δn equal to -2.5%, using “Cold” nonequilibrium, uniformly ionized plasma of a microwave discharge of reduced pressure on the inner surface of an optically clean supporting quartz tube, which was previously subjected chemical, fire and microwave plasma-chemical treatment, and then sequentially inside the pipe into the microwave discharge at a temperature of 1050 ° C serves a mixture of gases O 2 and SiCl 4 + C 3 F 8 for the formation of a reflective shell and at a temperature of 1200 ° C a mixture of SiCl 4 gases + O 2 for the formation of the quartz core of the workpiece during the reciprocating movement of the microwave plasma with the resonator TE 111 (H 111 ) along the pipe with a speed of 2.0-3.5 m / min and rotation of the supporting quartz pipe with a speed of 0.5-1 r / min

В предлагаемом способе кварцевая сердцевина может быть легирована германием и фтором, а также различными редкоземельными металлами из группы, содержащей неодим, эрбий, иттербий, и добавками к ним, выбранными из группы, содержащей калий, алюминий, фосфор, германий, азот, фтор, как в отдельности, так и в совокупности в различных сочетаниях, в качестве исходных реагентов используют летучие соединения редкоземельных металлов преимущественно металлоорганические соединения с высоким давлением паров.In the proposed method, the quartz core can be alloyed with germanium and fluorine, as well as various rare earth metals from the group containing neodymium, erbium, ytterbium, and additives to them selected from the group containing potassium, aluminum, phosphorus, germanium, nitrogen, fluorine, as individually and collectively in various combinations, volatile compounds of rare-earth metals, mainly organometallic compounds with high vapor pressure, are used as starting reagents.

Уровень внедрения фтора при формировании отражающей оболочки в плазме СВЧ-разряда пониженного давления определяется скоростью осаждения, температурой поверхности опорной кварцевой трубы, СВЧ мощностью, видом фреона и уровнем его концентрации, давлением, скоростью потока реагентов.The level of fluorine penetration during the formation of a reflecting shell in a plasma of a microwave discharge of reduced pressure is determined by the deposition rate, the surface temperature of the supporting quartz tube, microwave power, the type of freon and its concentration level, pressure, and flow rate of the reagents.

В настоящем изобретении в качестве фторсодержащего реагента используют фреон С3F8, что позволяет при предлагаемых режимах осуществления способа изготовления заготовки получать заготовку состава SiO2/SiO2-F с Δn, равной -2,5% (NA=0,33).In the present invention, C 3 F 8 freon is used as the fluorine-containing reagent, which makes it possible to obtain a workpiece of the composition SiO 2 / SiO 2 -F with Δn equal to -2.5% (NA = 0.33) under the proposed modes of the method for manufacturing the workpiece.

Осаждение чистого кварцевого стекла для формирования сердцевины заготовки, в отличие от осаждения фторсиликатного стекла при образовании фторсиликатной оболочки, ведется при температуре поверхности опорной кварцевой трубы 1200°С и расходе O2 на барботаж SiCl4 12 л/час. Это позволяет получать высококачественное кварцевое стекло. Время изготовления заготовки SiO2/SiO2-F - 3 часа (2 часа - SiO2-F оболочки и 1 час - сердцевины).Precipitation of pure quartz glass to form the core of the preform, in contrast to the deposition of fluorosilicate glass during the formation of a fluorosilicate shell, is carried out at a surface temperature of the supporting quartz tube of 1200 ° C and a flow rate of O 2 for bubbling SiCl 4 12 l / h. This allows you to get high quality quartz glass. The production time of the SiO 2 / SiO 2 -F preform is 3 hours (2 hours - SiO 2 -F shells and 1 hour - cores).

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, осуществляется следующим образом.The method proposed in the present invention is as follows.

Пример 1Example 1

Для подготовки к освоению опорной кварцевой трубы диаметром 20×17 мм ее предварительно подвергают химической и огневой (термической) обработке, для чего в трубу подается смесь газов O2 со скоростью 40 л/час и SF6 со скоростью 15 л/час. С помощью водородно-кислородной горелки опорная кварцевая труба нагревается до температуры размягчения, после чего ее поверхность (после 3-х проходов горелки) становится чистой как внутри, так и снаружи. Далее горелку убирают, опускают печь и включают нагрев, трубу герметизируют и вакуумируют до давления 1-3 Торр. Перед осаждением SiO2-F оболочки при температуре печи 1000°С зажигают СВЧ плазму и в разряд при давлении 3-5 Торр подают смесь O2 со скоростью 60 л/час и ССl4 со скоростью 3 л/час. Таким образом, проводят мягкое плазменное травление внутренней поверхности опорной трубы, при котором удаляют органические и неорганические соединения, засевшую пыль и, самое главное, активируют подложку (поверхность внутри опорной трубы). Заканчивают обработку внутренней поверхности трубы полировкой в СВЧ плазме кислорода. После этого температуру опорной кварцевой трубы поднимают до 1050°С и начинают процесс осаждения отражающей фторсиликатной оболочки на ее внутреннюю поверхность при давлении 6-8 Торр. Для процесса осаждения фторсиликатной оболочки опорную кварцевую трубу вращают со скоростью 0,5-1 об/мин, вдоль нее при мощности источника СВЧ излучения 800 Вт со скоростью 2,5-3,0 м/мин возвратно-поступательно перемещают резонатор ТЕ111 (H111). При температуре 1050°С внутрь опорной кварцевой трубы в СВЧ-разряд подают смесь газов O2 и SiCl4+C3F8 для образования фторсиликатной отражающей оболочки на ее внутренней поверхности. Затем температуру поднимают до 1200°С и внутрь опорной кварцевой трубы с образованной на ее внутренней поверхности фторсиликатной оболочкой подают смесь газов SiCl4+O2 для формирования кварцевой сердцевины заготовки. Далее полученная трубчатая заготовка схлопывается, после чего измеряется Δn заготовки.To prepare for the development of a supporting quartz tube with a diameter of 20 × 17 mm, it is preliminarily subjected to chemical and fire (heat) treatment, for which a mixture of O 2 gases at a speed of 40 l / h and SF 6 at a speed of 15 l / h is fed into the pipe. Using a hydrogen-oxygen burner, the supporting quartz tube is heated to a softening temperature, after which its surface (after 3 passes of the burner) becomes clean both inside and outside. Next, the burner is removed, the furnace is lowered and heating is turned on, the pipe is sealed and vacuum to a pressure of 1-3 Torr. Before deposition of the SiO 2 -F shell at a furnace temperature of 1000 ° C, microwave plasma is ignited and a mixture of O 2 at a speed of 60 l / h and CCl 4 at a speed of 3 l / h are fed into the discharge at a pressure of 3-5 Torr. Thus, a soft plasma etching of the inner surface of the support pipe is carried out, in which organic and inorganic compounds, dirt and dust are removed and, most importantly, the substrate is activated (the surface inside the support pipe). Finish the treatment of the inner surface of the pipe by polishing in the microwave plasma of oxygen. After that, the temperature of the supporting quartz tube is raised to 1050 ° C and the process of deposition of the reflecting fluorosilicate shell on its inner surface is started at a pressure of 6-8 Torr. For the deposition of the fluorosilicate shell, the support quartz tube is rotated at a speed of 0.5-1 rpm, along it with a power of a microwave source of 800 W at a speed of 2.5-3.0 m / min, the TE 111 resonator is reciprocated 111 ). At a temperature of 1050 ° C, a mixture of O 2 and SiCl 4 + C 3 F 8 gases is fed into the microwave discharge into the support quartz tube to form a fluorosilicate reflective shell on its inner surface. Then the temperature is raised to 1200 ° C. and a mixture of SiCl 4 + O 2 gases is fed into the supporting quartz tube with the fluorosilicate shell formed on its inner surface to form the quartz core of the workpiece. Next, the obtained tubular billet collapses, after which Δn of the billet is measured.

Пример 2Example 2

Способ осуществляется в тех же режимах, что и в примере 1. После осаждения отражающей фторсиликатной оболочки формирование кварцевой сердцевины осуществляют из парогазовой смеси в присутствии SiCl4+GeCl4 с небольшой добавкой -С3F8.The method is carried out in the same modes as in example 1. After deposition of the reflecting fluorosilicate shell, the formation of a quartz core is carried out from a vapor-gas mixture in the presence of SiCl 4 + GeCl 4 with a small addition of -C 3 F 8 .

Осаждение кварцевой сердцевины SiO2 вместе с GeO2 и фтором позволяет получать большое разнообразие МВС и ОВС W-типа варьированием Δ+ и Δ- величин. Кроме того, добавка фтора в сердцевину снижает рэлеевское рассеяние и ОН- поглощение. При этом эффективность легирования SiO2 германием составляет 85%, фтором 90-95%, причем легирование световодов фтором не влияет на их оптические свойства. Использование для легирования SiO2 этих двух добавок дает возможность создавать широкий диапазон конфигураций ППП ОВС с оптимизацией профилей по различным параметрам, что позволяет смещать нулевую дисперсию (λ0) в область более низких оптических потерь - 1,55 мкм и достигать низких значений общей дисперсии (<2 псек/нм км).The deposition of the silica core of SiO 2 together with GeO 2 and fluorine makes it possible to obtain a wide variety of MBF and WFM of the W type by varying Δ + and Δ - values. In addition, the fluorine supplement the core reduces the Rayleigh scattering and OH - absorption. Moreover, the efficiency of doping SiO 2 with germanium is 85%, fluorine 90-95%, and doping of the optical fibers with fluorine does not affect their optical properties. The use of these two additives for doping SiO 2 makes it possible to create a wide range of OVP SPP configurations with profile optimization in various parameters, which allows shifting the zero dispersion (λ 0 ) to the region of lower optical loss - 1.55 μm and achieving low values of the total dispersion ( <2 psec / nm km).

Пример 3Example 3

Предлагаемый способ предусматривает легирование кварцевой сердцевины редкоземельными металлами для создания активных световодов. В качестве исходных реагентов для легирования кварцевой середины используют летучие соединения редкоземельных металлов с высоким давлением паров, такие как хлориды РЗМ или предпочтительно их летучие металлоорганические соединения формулы МL3 nQ, где М - редкоземельный элемент, L - ацетилацетонат-ион, пивалат-ион, изо-бутилат-ион; n - 1,3; Q - о-фенантролин, α,α′ - дипиридил, пивалевая, изомасляная кислота. Для улучшения люминесцентных свойств в пары летучих металлоорганических соединений вводятся различные добавки, такие как калий, алюминий, азот, германий, фосфор и фтор.The proposed method involves alloying a quartz core with rare-earth metals to create active fibers. Volatile compounds of rare-earth metals with high vapor pressure, such as REM chlorides or preferably their volatile organometallic compounds of the formula ML 3 nQ, where M is a rare-earth element, L is acetylacetonate ion, pivalate ion, iso -butylate ion; n is 1.3; Q - o-phenanthroline, α, α ′ - dipyridyl, pivalic, isobutyric acid. To improve the luminescent properties, various additives, such as potassium, aluminum, nitrogen, germanium, phosphorus, and fluorine, are introduced into pairs of volatile organometallic compounds.

В этом примере способ осуществляется в тех же режимах, что и в примере 1, но в конце осаждения фторсиликатной отражающей оболочки формирование кварцевой сердцевины осуществляют в присутствии дипивалоилметаната эрбия ЕrА3Рhеn, неодима NdA3Phen или иттербия YbA3Phen с добавлением азота, калия или германия, как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Пары соединений редкоземельных металлов и добавки к ним подают со скоростью 30 л/час.In this example, the method is carried out in the same modes as in example 1, but at the end of the deposition of the fluorosilicate reflective shell, the formation of the quartz core is carried out in the presence of erbium erA 3 Phen, diphenoylmethanate, neodymium NdA 3 Phen or ytterbium YbA 3 Phen with the addition of nitrogen, potassium or Germany, both individually and in various combinations. Pairs of compounds of rare earth metals and additives to them are served at a speed of 30 l / h.

Пример 4Example 4

Способ осуществляется в тех же режимах, что и в примере 1. После осаждения фторсиликатной отражающей оболочки формирование кварцевой сердцевины осуществляют в присутствии хлорида неодима формулы NdCl26H2O или хлорида эрбия формулы ЕrСl32O с добавлением алюминия, фосфора или германия как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Пары соединений редкоземельных металлов и добавки к ним подают со скоростью 30 л/час.The method is carried out in the same modes as in example 1. After deposition of the fluorosilicate reflective shell, the formation of a quartz core is carried out in the presence of neodymium chloride of the formula NdCl 2 6H 2 O or erbium chloride of the formula ErCl 3 6H 2 O with the addition of aluminum, phosphorus or germanium as in individually, and in various combinations. Pairs of compounds of rare earth metals and additives to them are served at a speed of 30 l / h.

Осаждение в СВЧ плазме пониженного давления кварцевой сердцевины в присутствии хлоридов РЗМ или металлоорганических соединений редкоземельных металлов одним, двумя и более, как в отдельности, так и в различных сочетаниях, позволяет добиться в активных световодах:The deposition in a microwave plasma of a reduced pressure of a quartz core in the presence of rare-earth metal chlorides or organometallic compounds of rare-earth metals by one, two or more, both individually and in various combinations, allows achieving in active fibers:

- равномерности осаждения легирующих элементов и добавок,- uniform deposition of alloying elements and additives,

- получить резкие профили легирования,- get sharp alloying profiles,

- достигнуть высокой концентрации и однородности активатора,- achieve a high concentration and uniformity of the activator,

- получить высокую числовую апертуру стекла световода (0,45-0,5) за счет частичного легирования сердцевины азотом и РЗМ, а оболочки - фтором,- to obtain a high numerical aperture of the glass fiber (0.45-0.5) due to partial doping of the core with nitrogen and rare-earth metals, and the shell - fluorine,

- достигнуть высоких скоростей осаждения.- achieve high deposition rates.

В таблице приведены данные оптических характеристик кварцевой сердцевины, легированной различными металлоорганическими соединениями.The table shows the optical characteristics of a quartz core doped with various organometallic compounds.

На фиг.1 приведена кривая зависимости Δn заготовки от концентрации введенного фтора и температурного режима опорной кварцевой трубы.Figure 1 shows the dependence of Δn of the workpiece on the concentration of fluorine introduced and the temperature regime of the supporting quartz tube.

Данные параметров проведения основных стадий способа, предлагаемого в настоящем изобретении, приведены ниже.These parameters of the main stages of the method proposed in the present invention are given below.

Осаждение глубоко депрессированной фторсиликатной оболочки на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы осуществляют при следующих параметрах:The deposition of a deeply depressed fluorosilicate shell on the inner surface of the supporting quartz tube is carried out with the following parameters:

Диаметр трубы, ммPipe diameter mm 20×1720 × 17 Температура поверхности трубы, °СPipe surface temperature, ° С 10501050 Мощность СВЧ генератора, ВтPower of the microwave generator, W 800800 Частота СВЧ генератора, мГцThe frequency of the microwave generator, MHz 24502450 Давление в опорной трубе, торрPressure in a support pipe, torr 6-86-8 Расход кислорода, л/часOxygen consumption, l / hour 63,263,2 Расход кислорода, идущего на барботаж SiСl4, л/часOxygen consumption for bubbling SiСl 4 , l / h 22,422.4 Расход фреона С3F8, л/часConsumption of Freon C 3 F 8 , l / h 1,51,5 Скорость перемещения СВЧ плазмы, м/минMicrowave plasma moving speed, m / min 2,0-3,02.0-3.0 Длина осаждения SiO2-F оболочки, ммThe deposition length of the SiO 2 -F shell, mm 600600 Скорость вращения трубы, об/минPipe rotation speed, rpm 0,50.5

Осаждение чистой кварцевой сердцевины на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы с осажденной ранее глубоко депрессированной фторсиликатной оболочкой SiO2-F осуществляют при следующих параметрах:The deposition of a pure quartz core on the inner surface of the supporting quartz tube with a previously deposited deeply depressed fluorosilicate shell SiO 2 -F is carried out at the following parameters:

Температура печи, °СFurnace temperature, ° С 12001200 Мощность СВЧ генератора, ВтPower of the microwave generator, W 800800 Давление в опорной трубе, торрPressure in a support pipe, torr 6-86-8 Расход кислорода, л/часOxygen consumption, l / hour 63,263,2 Расход кислорода, идущего на барботаж SiСl4, л/часOxygen consumption for bubbling SiСl 4 , l / h 12,012.0 Скорость перемещения СВЧ плазмы, м/минMicrowave plasma moving speed, m / min 2,0-3,02.0-3.0 Скорость вращения опорной трубы, об/минSupport pipe rotation speed, rpm 1,01,0

Полученный результат использования предлагаемого в настоящем изобретении способа качественного изготовления заготовок иллюстрирует фиг.1, на которой приведена кривая зависимости Δn заготовки от концентрации введенного фтора и температурного режима опорной кварцевой трубы.The obtained result of the use of the method of high-quality manufacturing of billets proposed in the present invention is illustrated in Fig. 1, which shows a curve of the dependence Δn of the billet on the concentration of fluorine introduced and the temperature regime of the supporting quartz tube.

Техническим результатом изобретения является большая глубина депрессированной фторсиликатной оболочки (Δn=-2,5%),что позволяет получить более высокие и неизменные дисперсионные свойства световодов, низкие оптические потери, высокую числовую апертуру NA=0,33, слабую чувствительность к изгибам световодов без увеличения рэлеевского рассеяния при λo=1,3 мкм.The technical result of the invention is the large depth of the depressed fluorosilicate cladding (Δn = -2.5%), which allows to obtain higher and unchanged dispersion properties of the fibers, low optical loss, high numerical aperture NA = 0.33, low sensitivity to bending of the fibers without increasing Rayleigh scattering at λ o = 1.3 μm.

Наиболее близким к устройству, предлагаемому для осуществления способа изготовления заготовок волоконных световодов PCVD-методом, прототипом является устройство, описанное в авторском свидетельстве №1573753, Н05В 7/18, 15.06.1988 г.Closest to the device proposed for the implementation of the method of manufacturing blanks of optical fibers by the PCVD method, the prototype is the device described in the copyright certificate No. 1573753, H05B 7/18, 06/15/1988

Устройство для получения заготовок волоконных световодов состоит из печи сопротивления, СВЧ-плазмотрона резонаторного типа, держателей опорной кварцевой трубки, соединенной с системой подготовки и подачи парогазовых смесей и откачной системой. СВЧ-плазмотрон выполнен в виде резонатора, работающего на типе колебаний ТЕ111111), перемещаемого относительно оси неподвижной опорной кварцевой трубки и снабженного механизмом изменения длины плазменной зоны, который выполнен в виде двух металлических цилиндров, экранирующих опорную кварцевую трубку от воздействия СВЧ энергии, установленных с зазором между ними и возможностью регулирования зазора. Выбор волны ТЕ1111) обоснован следующими ее особенностями:A device for producing blanks of fiber optical fibers consists of a resistance furnace, a resonator-type microwave plasmatron, holders of a supporting quartz tube connected to a system for preparing and supplying gas-vapor mixtures and a pumping system. The microwave plasmatron is made in the form of a resonator operating on the type of oscillation TE 111 (H 111 ), moved relative to the axis of the stationary support quartz tube and equipped with a mechanism for changing the length of the plasma zone, which is made in the form of two metal cylinders that shield the support quartz tube from exposure to microwave energy established with a gap between them and the possibility of regulating the gap. The choice of the TE 11 (H 11 ) wave is justified by the following features:

1. ТЕ11 волна (Н11) является низшим типом волны в круглом волноводе и вторым после ТЕМ в коаксиальном. Отсутствие каких-либо компонент полей, совпадающих по направлению и фазе у этих двух типов волн, делает возможным одномодовый режим работы резонатора ТЕ111111 СВЧ-плазмотрона) при волноводном возбуждении.1. TE 11 wave (H 11 ) is the lowest type of wave in a circular waveguide and the second after TEM in coaxial. The absence of any field components that coincide in direction and phase for these two types of waves makes it possible to operate in a single-mode TE 111 resonator (H 111 microwave plasmatron) under waveguide excitation.

2. Волна ТЕ1111) имеет максимальное значение вектора Пойнтинга П на оси волновода, что хорошо стимулирует разряд на оси при любых возмущающих воздействиях в СВЧ-плазмотроне резонаторе, заполненном поглощающей плазмой Пz≠0, и имеет максимум на оси.2. The TE 11 (H 11 ) wave has the maximum value of the Poynting vector P on the axis of the waveguide, which stimulates the discharge on the axis for any disturbing effects in the microwave plasmatron cavity filled with an absorbing plasma P z ≠ 0, and has a maximum on the axis.

3. Волна ТЕ1111) в коаксиальной структуре, каковой является цилиндрический резонатор с проводящей плазмой на оси, практически не трансформируется в волну ТЕМ, что снижает выход СВЧ энергии через боковые отверстия плазмотрона и по диэлектрическим кварцевым элементам (трубка, штабик).3. The TE 11 (H 11 ) wave in a coaxial structure, which is a cylindrical resonator with a conducting plasma on the axis, practically does not transform into a TEM wave, which reduces the microwave energy output through the side openings of the plasma torch and along the dielectric quartz elements (tube, rod).

4. Волна ТЕ1111) обеспечивает максимальный энерговклад в плазму СВЧ-разряда (т.е. возможность получить максимальное значение Е при минимальном вкладе СВЧ мощности).4. The TE 11 (H 11 ) wave provides the maximum energy input into the plasma of the microwave discharge (ie, the ability to obtain the maximum value of E with the minimum contribution of the microwave power).

5. СВЧ-плазмотрон на волне ТЕ1111) имеет малые размеры. Данное устройство, однако, имеет следующие существенные недостатки:5. The microwave plasmatron on the TE 11 (H 11 ) wave has small dimensions. This device, however, has the following significant disadvantages:

1. Волна ТЕ1111) в данном устройстве не имеет круговой поляризации волны, поэтому при азимутальной несимметрии волны ТЕ1111) создаются предпосылки для неоднородного осаждения оптических структур световодов, что отрицательно сказывается на выполнении сложных ППП световодов при изготовлении одномодовых и многомодовых заготовок W-типа световодов с глубоко депрессированной фторсиликатной оболочкой и легировании редкоземельными металлами и добавками к ним.1. The TE 11 (H 11 ) wave in this device does not have circular wave polarization, therefore, with azimuthal asymmetry of the TE 11 (H 11 ) wave, prerequisites are created for inhomogeneous deposition of the optical structures of the optical fibers, which negatively affects the performance of complex IFR optical fibers in the manufacture of single-mode and multimode blanks of W-type fibers with a deeply depressed fluorosilicate cladding and alloying with rare-earth metals and additives to them.

2. Используется в качестве источника СВЧ излучения магнетронный генератор на частоте 2450 МГц, который имеет достаточно большой вес и размеры, поэтому процесс перемещения магнетронного генератора с резонатором достаточно энергоемкий, но самое главное приводит к неоднородности осаждения на концах трубы при переключении хода резонатора.2. A magnetron generator at a frequency of 2450 MHz is used as a source of microwave radiation, which has a sufficiently large weight and dimensions; therefore, the process of moving a magnetron generator with a resonator is quite energy-intensive, but the most important thing is that the deposition at the pipe ends is not uniform when switching the resonator path.

3. Так как магнетронный генератор не имеет возможности перестраиваться по частоте, то, чтобы поддерживать резонансный характер работы СВЧ-плазмотрона на типе колебаний ТЕ111111), необходимо механически подстраивать резонатор в течение длительного технологического процесса осаждения. Процесс такого способа настройки инерционный и не всегда может реализоваться, так как очень много факторов влияет на резонансный характер работы СВЧ-плазмотрона (изменение концентрации химических реагентов, давления рабочего газа и скорости его протока через опорную трубу, изменение скорости возвратно-поступательного перемещения резонатора и температурного режима термической печи).3. Since the magnetron generator does not have the ability to tune in frequency, in order to maintain the resonant nature of the operation of the microwave plasma torch on the type of oscillations TE 111 (H 111 ), it is necessary to mechanically adjust the resonator during a long deposition process. The process of this tuning method is inertial and can not always be realized, since a lot of factors affect the resonant nature of the microwave plasma torch (change in the concentration of chemicals, pressure of the working gas and its flow velocity through the support tube, change in the speed of the reciprocating movement of the resonator and the temperature thermal furnace mode).

Для получения заготовок волоконных световодов по способу, предлагаемому в настоящем изобретении, предлагается устройство, включающее печь, расположенную в ней кварцевую опорную трубу, систему подачи парогазовой смеси, вакуумную систему, СВЧ-генератор и СВЧ-плазмотрон с механизмом перемещения, отличающийся тем, что перед входом в СВЧ-плазмотрон установлен поляризатор или устройство ввода СВЧ излучения с вращением плоскости поляризации, в качестве источника СВЧ энергии применен широкополосный транзисторный усилитель с задающим генератором, электрически перестраиваемым по частоте, между которыми установлен электрически управляемый аттенюатор, а для автоматического поддержания оптимальных режимов работы СВЧ-плазмотрона (резонансный режим и оптимальная температура поверхности опорной трубки) в процессе осаждения оптических структур световодов использован компьютер с программным управлением процессом изготовления заготовок волоконных световодов и система автоматической обратной связи с датчиком температуры поверхности кварцевой трубы и датчиком измерения уровня отраженной от входа СВЧ-плазмотрона СВЧ мощности.To obtain blanks of optical fibers according to the method proposed in the present invention, there is provided a device comprising a furnace, a quartz support tube located therein, a vapor-gas mixture supply system, a vacuum system, a microwave generator and a microwave plasmatron with a moving mechanism, characterized in that before the input to the microwave plasmatron is equipped with a polarizer or microwave input device with rotation of the plane of polarization; a broadband transistor amplifier with a master oscillator is used as a source of microwave energy an electromagnetically adjustable frequency oscillator, between which an electrically controlled attenuator is installed, and to automatically maintain the optimal operating conditions of the microwave plasma torch (resonant mode and the optimum surface temperature of the support tube), a computer with programmed control of the manufacturing process for preparing fiber optic fibers and automatic feedback system with a surface temperature sensor of a quartz tube and a level measurement sensor microwave power reflected from the input of the microwave plasma torch.

Схема и взаимосвязь основных узлов предлагаемого устройства представлена на фиг.2.The diagram and the relationship of the main nodes of the proposed device is presented in figure 2.

Устройство, предлагаемое в данном изобретении, состоит из маломощного задающего генератора 1, электрически перестраиваемого по частоте, электрически управляемого аттенюатора 2, транзисторного широкополосного усилителя 3, ферритового циркулятора (вентиля) 4 с датчиком контроля уровня отраженной от входа СВЧ-плазмотрона-резонатора СВЧ мощности, круглого (гибкого, гофрированного) волновода или коаксиального кабеля 5, поляризатора волны ТЕ11 11) или предпочтительно устройства ввода СВЧ излучения в резонатор с вращением плоскости поляризации 6, СВЧ-плазмотрона-резонатора на типе колебаний ТЕ111 111) 7 с кварцевой опорной трубой 8, расположенной соосно оси СВЧ-плазмотрона, печи 9 для нагрева опорной кварцевой трубы, системы перемещения резонатора 10, вакуумной системы 11, системы подачи химических реагентов и кислорода 12, блока осушки кислорода 13, двух вакуумметров 14, расположенных на входе и выходе опорной трубы, натекателя 15 и ловушки 16 перед входом отработанного рабочего газа в насос, системы автоматической обратной связи, состоящей из датчика контроля уровня отраженной от входа резонатора (СВЧ-плазмотрона) СВЧ мощности 4 и датчика контроля температуры опорной трубы 17, электрически управляемого аттенюатора 2 и электрически перестраиваемого по частоте задающего генератора 1, которые с помощью компьютера 18 автоматически обеспечивают резонансный режим работы СВЧ-плазмотрона 7 на типе колебаний ТЕ111111) и постоянную, оптимальную для заданного режима осаждения, температуру поверхности опорной кварцевой трубы 8 при различных скоростях перемещения СВЧ-плазмотрона, при изменении давления рабочего газа, концентрации химических реагентов и скорости их протока.The device proposed in this invention consists of a low-power master oscillator 1, electrically tunable in frequency, electrically controlled attenuator 2, transistor broadband amplifier 3, ferrite circulator (valve) 4 with a level control sensor reflected from the input of the microwave plasma torch resonator microwave power, round (flexible corrugated) of the waveguide or coaxial cable 5, the polarizer 11, the TE wave (H 11) or, preferably, microwave radiation into the resonator of the input device with the rotation of the polarization plane uu 6, the microwave plasma torch cavity on the type of vibrations the TE 111 (N 111) 7 with a quartz supporting tube 8 disposed coaxially with the axis of the microwave plasma torch, furnace 9 for heating the reference quartz pipe system for moving the resonator 10, a vacuum system 11, flow system chemical reagents and oxygen 12, an oxygen dehydration unit 13, two vacuum gauges 14 located at the inlet and outlet of the support pipe, leakage 15 and trap 16 before the exhaust gas enters the pump, an automatic feedback system consisting of a level control sensor reflected from input yes resonator (microwave plasmatron) microwave power 4 and sensor control support tube temperature 17, an electrically controllable attenuator 2 and electrically tunable oscillator 1, which via the computer 18 automatically provide a resonant mode of the microwave plasma torch 7 on the type of vibrations the TE 111 (111 N) and a constant, optimal for a given mode of deposition, the temperature of the supporting surface of the quartz tube 8 at various speeds move the microwave plasma torch, when changing the working gas pressure, concentration ii chemicals and their flow rate.

Порядок работы устройства.The order of the device.

Работа начинается с откачки опорной трубы, включения печи и подачи в опорную трубу смеси O2 и SF6. С помощью водородно-кислородной горелки труба нагревается до температуры размягчения. Затем горелку убирают, печь опускают и включают нагрев, трубу герметизируют и вакуумируют. Затем следует включение СВЧ-генератора, зажигание разряда в СВЧ-плазмотроне (резонаторе) и включение системы СВЧ плазмохимического мягкого травления и полировки внутренней поверхности опорной трубы.The work begins with pumping out the support pipe, turning on the furnace and supplying a mixture of O 2 and SF 6 to the support pipe. Using a hydrogen-oxygen burner, the pipe is heated to a softening temperature. Then the burner is removed, the furnace is lowered and the heating is turned on, the pipe is sealed and vacuum. This is followed by the inclusion of a microwave generator, ignition of a discharge in a microwave plasmatron (resonator), and the inclusion of a system of microwave plasma-chemical soft etching and polishing of the inner surface of the support pipe.

После выхода печи на заданную температуру включается подача реагентов согласно заложенной в компьютере программы и проводится процесс осаждения кварцевого стекла, легированного фтором, германием и различными соединениями РЗМ для получения требуемого профиля показателя преломления. По окончании процесса осаждения печь поднимается, давление в опорной трубе повышается до атмосферного, к трубе подводится водородно-кислородная горелка и производится процесс схлопывания трубчатой заготовки.After the furnace reaches the set temperature, the supply of reagents is turned on according to the program set in the computer and the process of deposition of quartz glass doped with fluorine, germanium and various rare-earth metals is carried out to obtain the required refractive index profile. At the end of the deposition process, the furnace rises, the pressure in the support pipe rises to atmospheric pressure, a hydrogen-oxygen burner is supplied to the pipe, and the process of collapse of the tubular billet is performed.

Все технологические параметры процесса (температура, давление, расход и концентрация реагентов, мощность СВЧ-генератора) регулируются и контролируются через компьютер с помощью датчиков и изменяются по заданной программе. Устройство позволяет получить заготовки с большей глубиной депрессированной фторсиликатной оболочки, равной Δn=-2,5%, отсутствием центрального провала в сердцевине световодов состава SiO2/SiO2-F, обеспечивающие световодам низкие оптические потери, числовую апертуру NA=0,33, слабую чувствительность к изгибам без увеличения рэлеевского рассеяния при λ0=1,3 мкм и высокие дисперсионные (передаточные) характеристики световодов (ОВС).All technological parameters of the process (temperature, pressure, consumption and concentration of reagents, power of the microwave generator) are regulated and monitored through a computer using sensors and are changed according to a given program. The device allows to obtain blanks with a greater depth of the depressed fluorosilicate cladding equal to Δn = -2.5%, the absence of a central dip in the core of the SiO 2 / SiO 2 -F fibers, providing the optical fibers with low optical losses, numerical aperture NA = 0.33, weak sensitivity to bending without increasing Rayleigh scattering at λ 0 = 1.3 μm and high dispersion (transfer) characteristics of optical fibers (OVS).

ТаблицаTable Результаты легирования кварцевой сердцевины заготовки различными соединениями РЗМThe results of doping the quartz core of the workpiece with various rare-earth compounds №№ пп№№ pp Исходное соединение РЗМThe original connection REM Оптические характеристики световодов (затухание, дБ/км при λ=1,3 мкм)Optical characteristics of optical fibers (attenuation, dB / km at λ = 1.3 μm) 1one ЕrА3РhеnErA 3 Phen 0,50.5 22 NdCl26H2ONdCl 2 6H 2 O 0,60.6 33 YbA3PhenYbA 3 Phen 0,550.55

Claims (6)

1. Способ изготовления заготовок одномодовых и многомодовых волоконных световодов W-типа плазмохимическим осаждением глубоко депрессированной фторсиликатной оболочки SiO2-F и кварцевой сердцевины SiO2 с Δn, равной -2,5% с использованием «холодной» неравновесной, равномерно ионизованной плазмы СВЧ разряда пониженного давления на внутреннюю поверхность оптически чистой опорной кварцевой трубы, поверхность которой предварительно подвергают химической, огневой и СВЧ-плазмохимической обработке, а затем последовательно подают при температуре 1050°С внутрь трубы в СВЧ-разряд смесь газов О2 и SiCl4+C3F8 для образования отражающей оболочки, а при температуре 1200°С - смесь газов SiCl4+O2 для формирования сердцевины заготовки при возвратно-поступательном перемещении СВЧ-плазмы с резонатором ТЕ111111) вдоль трубы со скоростью 2,0-3,5 м/мин и вращении опорной кварцевой трубы со скоростью 0,5-1 об/мин.1. A method of manufacturing preforms of single-mode and multimode W-type optical fibers by plasma-chemical deposition of a deeply depressed fluorosilicate cladding SiO 2 -F and a silica core SiO 2 with Δn equal to -2.5% using a “cold” nonequilibrium, uniformly ionized microwave plasma of a reduced pressure on the inner surface of the optically clean supporting quartz tube, the surface of which is preliminarily subjected to chemical, fire and microwave plasma-chemical treatment, and then subsequently served at temperatures 1050 ° C inside the tube in a microwave discharge gas mixture of O 2 and SiCl 4 + C 3 F 8 to form a reflecting shell, and at a temperature of 1200 ° C - a mixture of SiCl 4 + O 2 gas to form a core preform during the reciprocating movement of the microwave -plasma with a TE 111 (H 111 ) resonator along the pipe at a speed of 2.0-3.5 m / min and rotation of the supporting quartz pipe at a speed of 0.5-1 rpm. 2. Способ по п.1, в котором кварцевую сердцевину заготовок волоконных световодов W-типа легируют германием и фтором.2. The method according to claim 1, in which the quartz core of the preforms of W-type optical fibers is alloyed with germanium and fluorine. 3. Способ по п.1, в котором кварцевую сердцевину заготовок волоконных световодов W-типа легируют различными редкоземельными металлами из группы, содержащей неодим, эрбий, иттербий, и добавками к ним, выбранными из группы, содержащей калий, алюминий, фосфор, германий, азот, фтор, как в отдельности, так и в различных сочетаниях, а в качестве исходных реагентов используют летучие соединения редкоземельных металлов, преимущественно металлоорганические соединения с высоким давлением паров.3. The method according to claim 1, in which the quartz core of the preforms of W-type optical fibers is alloyed with various rare-earth metals from the group consisting of neodymium, erbium, ytterbium, and additives to them selected from the group consisting of potassium, aluminum, phosphorus, germanium, nitrogen, fluorine, both individually and in various combinations, and volatile compounds of rare-earth metals, mainly organometallic compounds with high vapor pressure, are used as starting reagents. 4. Способ по п.1, в котором при формировании отражающей оболочки в качестве фторсодержащего соединения используют фреон С3F8.4. The method according to claim 1, in which when forming a reflective sheath as a fluorine-containing compound, Freon C 3 F 8 is used . 5. Устройство, включающее печь, расположенную в ней кварцевую опорную трубу, систему подачи парогазовой смеси, вакуумную систему, СВЧ-генератор и СВЧ-плазмотрон с механизмом перемещения, отличающееся тем, что перед входом в плазмотрон установлен поляризатор или устройство ввода СВЧ-излучения с вращением плоскости поляризации, в качестве источника СВЧ-энергии применен широкополосный транзисторный усилитель с задающим генератором, электрически перестраиваемым по частоте, между которыми установлен электрически управляемый аттенюатор, для автоматического поддержания оптимальных режимов работы СВЧ-плазмотрона устройство содержит компьютер с программным управлением процессом изготовления заготовок волоконных световодов и систему автоматической обратной связи с датчиком температуры поверхности опорной кварцевой трубы и датчиком измерения уровня отраженной от входа резонатора СВЧ-мощности.5. A device comprising a furnace, a quartz support tube located therein, a vapor-gas mixture supply system, a vacuum system, a microwave generator and a microwave plasmatron with a moving mechanism, characterized in that a polarizer or microwave radiation input device is installed in front of the plasmatron entrance with by rotating the polarization plane, a broadband transistor amplifier with a master oscillator electrically tunable in frequency, between which an electrically controlled attenuator is installed, is used as a source of microwave energy I automatically maintain optimal operating conditions of the microwave plasma torch device comprises computer controlled manufacturing process the preforms of optical fibers, and an automatic system with feedback sensor reference surface temperature of the quartz tube and the sensor measuring the level reflected by the resonator input microwave power. 6. Заготовка, полученная по пп.1-4, с глубоко депрессированной фторсиликатной оболочкой SiO2-F с Δn, равной 2,5%. 6. The workpiece obtained according to claims 1 to 4, with a deeply depressed fluorosilicate shell SiO 2 -F with Δn equal to 2.5%.
RU2007130336/03A 2007-08-08 2007-08-08 Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof RU2363668C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130336/03A RU2363668C2 (en) 2007-08-08 2007-08-08 Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130336/03A RU2363668C2 (en) 2007-08-08 2007-08-08 Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130336A RU2007130336A (en) 2009-02-20
RU2363668C2 true RU2363668C2 (en) 2009-08-10

Family

ID=40531265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130336/03A RU2363668C2 (en) 2007-08-08 2007-08-08 Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363668C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531222C1 (en) * 2013-07-12 2014-10-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Method of making bulk waveguide
RU2768315C1 (en) * 2019-06-12 2022-03-23 Файберхоум Телекоммьюникейшн Текнолоджиз Ко., Лтд Optical fiber billet and method for manufacturing ultra-low attenuation optical fiber, as well as optical fiber

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627547C1 (en) * 2016-08-16 2017-08-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр волоконной оптики Российской академии наук (НЦВО РАН) Fiber lightguide for amplifying optical radiation in spectral area of 1500-1800 nm, method of its manufacture and broadband fiber amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531222C1 (en) * 2013-07-12 2014-10-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Method of making bulk waveguide
RU2768315C1 (en) * 2019-06-12 2022-03-23 Файберхоум Телекоммьюникейшн Текнолоджиз Ко., Лтд Optical fiber billet and method for manufacturing ultra-low attenuation optical fiber, as well as optical fiber

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007130336A (en) 2009-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4090055A (en) Apparatus for manufacturing an optical fibre with plasma activated deposition in a tube
CN1289421C (en) Method for manufacturing rare earth extended fibre-optical prefabricated bar
US4292063A (en) Manufacture of an optical fiber preform with micro-wave plasma activated deposition in a tube
JP5746247B2 (en) Rare earth doped optical fiber
US4125389A (en) Method for manufacturing an optical fibre with plasma activated deposition in a tube
JP5551631B2 (en) Rare earth doped optical fiber and manufacturing method thereof
US4405655A (en) Method and arrangement for internally coating a tube by reactive deposition from a gas mixture activated by a plasma
CN112051640B (en) Ultra-low loss G.654E optical fiber and manufacturing method thereof
Cognolato Chemical vapour deposition for optical fibre technology
US6928839B2 (en) Method for production of silica optical fiber preforms
US20110162413A1 (en) Method of manufacturing optical fiber base material
RU2363668C2 (en) Method for making of fiber light guides workpieces, device for its implementation and workpiece fabricated thereof
RU2433091C1 (en) Method to manufacture quartz stocks of single-mode fibre waveguides, device for its realisation and stocks manufactured by this method
EP0072069B1 (en) Method of producing preforms for drawing optical fibres and apparatus for the continuous production of optical fibres
WO2002088041A1 (en) Low-loss highly phosphorus-doped fibers for raman amplification
RU2362745C2 (en) Method for preparation of fiber optic waveguide blank parts, device for its implementation and blank part made thereof
Golant Surface plasma chemical vapor deposition: 20 years of application in glass synthesis for lightguides (a review)
JP6400955B2 (en) Method for producing a precursor of an optical fiber primary preform by a plasma deposition process
RU2422387C1 (en) Apparatus for making quartz workpieces of fibre-optic guides
US8667816B2 (en) Method for manufacturing a primary preform
EP2502887B1 (en) Method of manufacturing a preform and an optical fibre
US8402792B2 (en) Internal vapour deposition process
CN117185646B (en) Preparation of F-SiO by plasma deposition 2 Optical fiber preform cladding device and method
Bauch et al. Preparation of optical fiber preforms by plasma-impulse-CVD
DK2796420T3 (en) PCVD method for producing a primary optical fiber preform

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190809