BR102012023640B1 - método para a fabricação de uma pré-forma primária para uma fibra ótica, método para a fabricação de uma préforma final para uma fibra ótica, e método para a produção de uma fibra ótica - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PRÉ-FORMA PRIMÁRIA PARA FIBRAS ÓTICAS, PRÉ-FORMA PRIMÁRIA, PRÉ-FORMA FINAL, FIBRA ÓTICA. A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma pré-forma primária para uma fibra ótica, utilizando um processo de deposição interna de vapor químico de plasma, é em que precursores de formação de vidro dopados ou não-dopados são alimentados no interior de um tubo de substrato de vidro oco, uma zona de reação na forma de um plasma é movida para diante e para trás ao longo do comprimento do dito tubo de substrato de vidro oco acima mencionado entre um ponto de reversão perto do lado de alimentação e um ponto de reversão perto do lado de descarga do tubo de substrato oco, em que o tubo de substrato é posicionado em um forno e são criadas condições na zona de reação acima mencionada tais que um ou mais pacotes de camadas de vidro compostos por pelo menos duas camadas de vidro separadas são depositados no interior do tubo de substrato acima mencionado.

Description

A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma pré-forma primária para uma fibra ótica, mediante o uso de um processo de deposição interna de vapor químico de plasma, em que precursores formadores de vidro dopados ou não-dopados são alimentados no interior de um tubo de substrato de vidro oco, uma zona de reação na forma de um plasma é movida para diante e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato de vidro oco acima mencionado entre um ponto de reversão perto do lado de alimentação e um ponto de reversão perto do lado de descarga do tubo de substrato oco, em que o tubo de substrato é posicionado em um forno e em que são criadas condições na zona de reação acima mencionada tais que um ou mais pacotes de camadas de vidro compostos por pelo menos duas camadas de vidro separadas são depositados no interior do tubo de substrato acima mencionado.

Em técnicas de deposição interna de vapor, uma mistura de reação que consiste em gases de formação de vidro e dopadores opcionais é alimentada no lado de alimentação de um tubo de substrato de vidro oco, depois do que os ditos gases são convertidos em vidro em uma zona de reação. Os gases não-reagidos e/ou os produtos residuais são descarregados através do lado de descarga do tubo de substrato de vidro oco.

Em um processo de deposição interna de vapor do tipo PCVD (Deposição de Vapor Químico de Plasma - Plasma Chemical Vapour Deposition), a zona de reação é um plasma que camadas de vidro são depositadas diretamente no interior do tubo de substrato de vidro oco, independentemente da direção em que a zona de reação está se movendo. Um processo PCVD é conhecido, inter alia, a partir das patentes norte-americanas 4.741.747, 5.145.509, 5.188.648, e dos documentos de patente WO 2004/101458 e 2008/0044150.

Em um processo de deposição interna de vapor do tipo MCVD (Deposição de Vapor Químico Modificado - Modified Chemical Vapour Deposition) ou FCVD (Deposição de Vapor Químico de Forno - Furnace Chemical Vapour Deposition), a reação dos gases de formação de vidro e de dopadores opcionais é ativada mediante o aquecimento do exterior do tubo de substrato de vidro oco, utilizando um combustor ou um forno, respectivamente. Na zona de reação, que fica localizada perto do combustor ou do forno, os gases de formação de vidro são convertidos na chamada fuligem, sendo que a fuligem é depositada no interior do tubo de substrato de vidro oco sob a influência de termoforese. A fuligem é convertida em vidro por meio de aquecimento. Em um processo MCVD ou um processo FCVD, as camadas de vidro são depositadas somente quando a zona de reação está se movendo na direção do lado de descarga do tubo de substrato de vidro oco. Os processos PCVD, MCVD e FCVD são conhecidos no estado da técnica.

A patente JP 57-51139 apresenta um processo MCVD em que é produzido um material de partida para uma fibra ótica. Em um ciclo, um número de camadas de vidro é depositado no interior de um tubo de substrato, sendo que a deposição começa em uma posição perto do lado de alimentação e a distância ao longo da qual a zona de reação se move na direção do lado de descarga varia com cada camada de vidro. 0 material de partida é produzido ao executar uma série de ciclos em sucessão.

Uma fibra ótica consiste em um núcleo e uma camada externa que circunda o dito núcleo, também conhecida como "cobertura". O núcleo tem geralmente um índice de refração mais elevado do que a cobertura, de modo que a luz pode ser transportada através da fibra ótica.

O núcleo de uma fibra ótica pode consistir em uma ou mais camadas concêntricas, cada uma das quais tem uma espessura específica e um índice de refração específico ou um gradiente específico do índice de refração na direção radial.

Uma fibra ótica que tem um núcleo que consiste em uma ou mais camadas concêntricas que tem um índice de refração constante na direção radial também é conhecida como fibra ótica de índices por etapas (múltiplos). A diferença ni entre o índice de refração de uma camada concêntrica e o índice de refração nci da cobertura pode ser expressa em um valor denominado delta, indicado como Δi%, e pode ser calculado de acordo com a fórmula abaixo:

na qual: ni = valor do índice de refração da camada i nci = valor do índice de refração da cobertura

Uma fibra ótica também pode ser fabricada de uma maneira tal que é obtido um núcleo que tem um chamado perfil de índice de refração do índice de gradiente. Tal perfil de índice de refração radial é definido com ambos um valor delta Δ% e com um chamado valor alfa a. 0 índice de refração máximo no núcleo é utilizado para determinando o valor de Δ%. 0 valor alfa pode ser determinado por meio da fórmula abaixo:

onde: nx = valor do Índice de refração no centro da fibra a= raio do núcleo do índice de gradiente [μm] α = valor de alfa r = posição radial na fibra [μm]

Um perfil do índice de refração radial de uma fibra ótica deve ser considerado como uma representação do índice de refração como uma função da posição radial em uma fibra ótica. Do mesmo modo, é possível representar graficamente a diferença do índice de refração com a cobertura como uma função da posição radial na fibra ótica, a qual também pode ser considerada como um perfil do índice de refração radial.

A forma do perfil do índice de refração radial, e particularmente as espessuras das camadas concêntricas e do índice de refração ou do gradiente do índice de refração na direção radial do núcleo determinam as propriedades óticas da fibra ótica.

Uma pré-forma primária compreende uma ou mais camadas de pré-forma que formam a base para uma ou mais camadas concêntricas do núcleo e/ou parte da cobertura da fibra ótica que pode ser obtida a partir de uma pré-forma final.

Uma camada de pré-forma é construída a partir de um número de camadas de vidro. Em um processo de deposição interna de vapor, uma camada de vidro é a camada que é depositada com o movimento da zona de reação do lado de alimentação ao lado de descarga ou do lado de descarga ao lado de alimentação.

Uma pré-forma final tal como aqui indicada é uma pré-forma a partir da qual é feita uma fibra ótica, utilizando um processo de extração de fibra.

Para obter uma pré-forma final, uma pré-forma primária é provida externamente com uma camada adicional de vidro, em que a camada adicional de vidro compreende a cobertura ou uma parte da cobertura. A dita camada adicional de vidro pode ser diretamente aplicada à pré-forma primária. Também é possível colocar a pré-forma primária em um tubo de vidro já formado, também conhecido como "tubo de revestimento". O dito revestimento pode ser contraído sobre a pré-forma primária. Finalmente, uma pré-forma primária pode compreender ambos o núcleo e a cobertura de uma fibra ótica, de modo que não haja nenhuma necessidade de aplicar uma camada adicional de vidro. Uma pré-forma primária é nesse caso idêntica a uma pré-forma final. Um perfil do índice de refração radial pode ser medido em uma pré-forma primária e/ou em uma pré-forma final.

O comprimento e o diâmetro de uma pré-forma final determinam o comprimento máximo da fibra ótica que pode ser obtida a partir da pré-forma final.

Para diminuir os custos de produção na fabricação de fibras óticas e/ou para aumentar o rendimento por pré- forma primária, o objetivo, portanto, consiste em produzir um comprimento máximo da fibra ótica que se satisfaça os padrões de qualidade requeridos, e aquele com base em uma pré-forma final.

O diâmetro de uma pré-forma final pode ser aumentado mediante a aplicação de uma camada mais grossa de vidro adicional a uma pré-forma primária. Uma vez que as propriedades óticas de uma fibra ótica são determinadas pelo perfil do índice de refração radial, a camada de vidro adicional deve estar todas as vezes na proporção correta para a espessura de camada das camadas de pré-forma da pré-forma primária que forma o núcleo, mais particularmente uma ou mais camada concêntricas do núcleo, na fibra ótica. Consequentemente, a espessura de camada da camada de vidro aplicada adicionalmente à pré-forma primária é limitada pela espessura das camadas de pré-forma que são formadas por meio do processo de deposição interna de vapor.

O comprimento de uma pré-forma final pode ser aumentado ao aumentar o comprimento, mais particularmente o comprimento utilizável, de uma pré-forma primária. A expressão "comprimento utilizável" deve ser compreendida como o comprimento da pré-forma primária ao longo do qual as propriedades óticas permanecem dentro dos limites de tolerância predeterminados, em que os limites de tolerância foram selecionados de modo que sejam obtidas fibras óticas que satisfazem os padrões de qualidade desejados.

Para determinar o comprimento utilizável da pré- forma primária, um perfil do índice de refração radial é medido em um número de posições ao longo do seu comprimento, depois do que é possível, com base nas ditas medições, determinar um chamado perfil do índice de refração longitudinal e um perfil da geometria longitudinal para cada camada da pré-forma, caso desejado.

Desse modo, um perfil do índice de refração longitudinal pode ser considerado para ser uma representação gráfica do índice de refração de uma camada de pré-forma como uma função da posição longitudinal na pré-forma primária. Naturalmente, também é possível utilizar a diferença do índice de refração em lugar do índice de refração para determinar um perfil do índice de refração longitudinal.

Um perfil da geometria longitudinal pode ser entendido como uma representação gráfica da área em seção transversal de uma camada de pré-forma como uma função da posição longitudinal na pré-forma primária. A área em seção transversal, também conhecida como CSA, pode ser calculada com base em um perfil do índice de refração radial. A CSA pode ser calculada tal como segue:

onde CSAi = área em seção transversal(cross-sectional área) da camada de pré-forma i [mm2] di,u = diâmetro externo da camada de pré-forma i [mm] di,i = diâmetro interno da camada da pré-forma i [mm]

O comprimento utilizável de uma pré-forma primária é particularmente afetado adversamente pela chamada "conicidade". 0 termo "conicidade" deve ser compreendido como um desvio das propriedades óticas e/ou geométricas da pré- forma primária nas regiões próximas às extremidades da mesma. Uma distinção é feita entre a conicidade ótica e a conicidade geométrica.

A conicidade ótica refere-se aos desvios do índice de refração (ou da diferença de índice de refração), ao passo que a conicidade geométrica refere-se aos desvios da área em seção transversal da camada de pré-forma.

Se uma pré-forma primária for composta por várias camadas de pré-forma, as conicidades ótica e geométrica das camadas de pré-forma podem diferir uma da outra.

Os métodos para reduzir a conicidade ótica e/ou geométrica são conhecidos no estado da técnica.

A patente norte-americana n° . US 4.741.747, por exemplo, apresenta um método para a fabricação de pré-formas óticas de acordo com o método PCVD, no qual camadas de vidro são depositadas ao fazer com que um plasma se mova para diante e para trás entre dois pontos de reversão no interior de um tubo de vidro, com a adição ao tubo de uma mistura de um gás reativo a uma temperatura que varia entre 1.100°C e 1.300°C e a uma pressão que varia entre 1 kPa e 3 0 kPa. Ao fazer com que o plasma se mova não-linearmente como uma função do tempo próximo de pelo menos um dos pontos de reversão, a magnitude da região que exibe a geometria de deposição não constante nas extremidades da pré-forma ótica é reduzida.

Os autores da presente invenção descobriram que tal método conduz a uma redução da conicidade geométrica, em verdade, porém que a conicidade ótica não melhora, ou até mesmo piora. Além disso, os autores da presente invenção descobriram que em alguns casos também é necessário influenciar o índice de refração do vidro depositado em outras posições fora das chamadas regiões de conicidade.

Embora seja desse modo possível, utilizando os métodos da técnica anterior, aumentar o comprimento utilizável de uma pré-forma primária, há uma necessidade quanto a um método por meio do qual o comprimento utilizável possa ser aumentado ainda mais.

Consequentemente, um objetivo da presente invenção consiste na provisão de um método para a fabricação de pré- formas primárias para fibras óticas que têm um grande comprimento utilizável.

Um outro objetivo da presente invenção consiste na provisão de um método para a fabricação de pré-formas primárias para fibras óticas em que a influência da conicidade ótica pode ocorrer independentemente da conicidade geométrica.

Ainda um outro objeto da presente invenção consiste na provisão de um método por meio do qual o índice de refração e/ou a área em seção transversal podem ser ajustados com precisão tal como desejado como uma função da posição na direção longitudinal da pré-forma primária.

A presente invenção é caracterizada pelo fato de que o método compreende a seguinte etapa: a definição das condições de deposição como uma função da posição da zona de reação, vista na direção longitudinal do tubo de substrato de vidro oco, para a deposição de pelo menos uma camada de vidro, em que as condições da deposição definidas dessa maneira diferem entre si dentro da deposição da camada de vidro acima mencionada.

A presente invenção é baseada na percepção que, quando uma pré-forma final é extraída, as espessuras de camada das camadas de vidro depositadas utilizando um processo de deposição interna de vapor são reduzidas drasticamente na pré-forma final. Uma fibra ótica típica tem um diâmetro de 125 μm. Uma pré-forma final para fibras de modo simples tem um diâmetro de aproximadamente 100 a 150 mm, por exemplo, ou até mesmo maior. A espessura das camadas de pré-forma, e desse modo também a espessura das camadas de vidro na pré-forma final, portanto, é reduzida por um fator da ordem de aproximadamente 800 a 1.200, ou até mesmo mais, durante a fabricação da fibra ótica.

Os autores da presente invenção concluíram que a maneira na qual a luz se propaga através d fibra ótica é influenciada pelas propriedades médias de um número de camadas de vidro adjacentes e não pelas propriedades de cada camada de vidro individual. Os autores da presente invenção descobriram desse modo que é possível construir uma camada de pré-forma a partir de pacotes de camadas de vidro, em que cada pacote de camadas de vidro consiste em pelo menos duas camadas de vidro e em que as propriedades óticas de pelo menos duas camadas de vidro do pacote de camadas de vidro diferem entre si, sem que isto tenha um efeito na propagação da luz através da fibra ótica.

Isto é, os autores da presente invenção descobriram que uma primeira fibra fabricada à base de uma primeira pré- forma primária composta por uma ou mais camadas de pré-forma, cada uma das quais é por sua vez composta por camadas de vidro que são idênticas entre si, tem as mesmas propriedades óticas que uma segunda fibra fabricada de acordo com a presente invenção, em que as propriedades óticas médias de um pacote de camadas de vidro na segunda pré-forma primária correspondem às propriedades óticas das camadas de vidro na primeira pré-forma primária. Deve-se observar que as propriedades óticas médias são determinadas na direção radial.

Colocado de uma maneira diferente, os autores da presente invenção descobriram que em um processo de deposição interna de vapor em que camadas de vidro relativamente finas são depositadas, nem todas as camadas de vidro necessitam têm exatamente o mesmo índice de refração ou a mesma área em seção transversal; preferivelmente, a espessura da camada de vidro individual na fibra ótica produzida com base na pré- forma primária é significativamente menor do que o comprimento de onda da luz que se propaga através da fibra ótica, e o índice de refração médio das camadas de vidro é idêntico ao índice de refração de uma camada de pré-forma em uma pré-forma primária em que todas as camadas de vidro apresentam o mesmo índice de refração. Além disso, é desejável que o objetivo descrito acima no que diz respeito ao valor do índice de refração também se aplique à área em seção transversal das camadas de vidro dentro de um pacote de camadas de vidro que foram obtidas pela deposição.

Utilizando a presente invenção, portanto, é possível configurar as condições de deposição das camadas de vidro de maneira tal que a conicidade geométrica seja minimizada enquanto a conicidade ótica é dificilmente influenciada, caso isso ocorra. Utilizando a presente invenção, também é possível configurar as condições de deposição das camadas de vidro de maneira tal que a conicidade ótica seja minimizada enquanto a conicidade geométrica é mal influenciada, caso isso ocorra, pela mesma. Colocado de uma maneira diferente, utilizando a presente invenção, foi verificado que é possível ajustar a conicidade ótica e a conicidade geométrica independentes uma da outra. Consequentemente, o comprimento utilizável de uma pré-forma primária pode ser aumentado em comparação com os métodos da técnica anterior.

A presente invenção propicia uma possibilidade de ajustar o índice de refração médio e/ou a área em seção transversal média de uma camada de pré-forma, vista na direção radial, na dependência na posição ao longo do comprimento de uma pré-forma. Para essa finalidade, as condições de deposição podem ser variadas como uma função da posição da zona de reação. Portanto, é desejável que as condições de deposição das camadas de vidro que são adjacentes umas às outras dentro de um pacote de camadas de vidro sejam diferentes entre si.

Mais particularmente, foi verificado que é possível reduzir desvios locais do índice de refração médio e/ou da área em seção transversal média de uma camada de pré-forma, vista na direção radial, ao configurar as condições da deposição como uma função da posição da zona de reação, vista na direção longitudinal do tubo de substrato de vidro oco, para cada uma das camadas de vidro em um pacote de camadas de vidro. Desse modo, é preferível que, dentro de um pacote de camadas de vidro particular, o valor de índice de refração e/ou a área em seção transversal de uma camada de vidro obtida pela deposição sejam diferentes do valor do índice de refração e/ou da área de seção transversal de uma outra camada de vidro obtida pela deposição.

Apresentado de uma maneira diferente, a presente invenção não fica limitada à influência das conicidades geométrica e ótica, mas pode ser utilizada ao longo do comprimento inteiro da pré-forma primária.

Em uma modalidade especial, o valor do índice de refração médio e/ou a área em seção transversal média de um pacote de camadas de vidro particular composto por um número de camadas de vidro individuais obtidas pela deposição podem ser considerados como uma combinação do valor do índice de refração ou da área em seção transversal de cada uma das camadas de vidro individuais, em que o valor do índice de refração e/ou a área em seção transversal de pelo menos duas tais camadas de vidro individuais no pacote de camadas de vidro acima mencionado diferem entre si.

A presente invenção apresenta adicionalmente uma possibilidade de fabricar uma pré-forma primária em que a relação das áreas em seção transversal das várias camadas da pré-forma é substancialmente constante ao longo do comprimento da pré-forma primária, mas em que as espessuras de camada das camadas da pré-forma não são constantes ao longo do comprimento da pré-forma primária. Tal pré-forma primária pode ser provida com uma camada de vidro adicional em uma etapa de processamento adicional, em que a espessura da camada da camada de vidro adicional é selecionada de modo que a relação entre a área em seção transversal da camada de vidro adicional e a área em seção transversal da camada de pré-forma seja constante ao longo do comprimento da pré-forma primária. Desta maneira, é obtida uma pré-forma primária final em que a relação entre a camada adicional e as camadas da pré-forma seja constante ao longo do comprimento da pré- forma final. O diâmetro externo de tal pré-forma final não é geralmente constante na direção longitudinal. A tecnologia acima mencionada também é conhecida como "sobrecobertura do perfil". Depois de ser extraída como uma fibra que tem um diâmetro externo constante, uma pré-forma final produzida com base na tecnologia de sobrecobertura do perfil irá resultar em uma fibra na qual as espessuras de camada de vidro das camadas concêntricas do núcleo e da cobertura são substancialmente constantes, vistas na direção longitudinal, o que por sua vez irá resultar em uma fibra que exibe propriedades óticas substancialmente constantes, vistas na direção longitudinal.

Desse modo, pelo menos um dos objetivos acima mencionados é atingido.

Em uma modalidade preferida, cada uma das camadas de vidro de um pacote de camadas de vidro tem uma espessura, vista na direção radial, que varia de 0,1 μm a 10 μm, preferivelmente de 0,5 μm a 5 μm.

Em uma outra modalidade preferida, o número das camadas de vidro das quais um pacote de camadas de vidro é composto varia de 2 - 100, preferivelmente de 2 - 50, e mais preferivelmente de 4 - 30. Um número relativamente elevado de camadas de vidro torna possível a execução de um controle preciso das propriedades óticas médias do pacote de camadas de vidro. Um pequeno número de camadas de vidro é relativamente fácil de controlar, mas impõe limites no que diz respeito às possibilidades de configurar as propriedades óticas médias do pacote de camadas de vidro. Um processo que pode ser prontamente controlado na prática pode ser executado ao utilizar um pacote de camadas de vidro que compreende aproximadamente 10 - 20 camadas de vidro.

O número das camadas de vidro de um pacote de camadas de vidro é preferivelmente configurado de modo que a seguinte condição seja satisfeita:

onde N = o número de camadas de vidro em um pacote de camadas de vidro [-] À = o comprimento de onda mínimo utilizado da fibra ótica [μm] d = a espessura de uma camada de vidro 3 em um pacote de camadas de vidro 4 de uma pré-forma primária [μm] Qfinai = ° diâmetro da pré-forma final produzida com base na pré-forma primária [mm] Qfibre = o diâmetro da fibra ótica [mm] .

A definição das condições de deposição compreende preferivelmente a configuração de um ou mais parâmetros do processo selecionados do grupo de: a quantidade de gás adicional a ser alimentada no lado de alimentação, a velocidade da zona de reação, a intensidade do plasma da zona de reação e o comprimento da zona de reação. 0 termo "quantidade" deve ser compreendido particularmente como significando o fluxo, ou seja, a quantidade por unidade de tempo.

Deve-se observar que a direção de movimento da zona de reação não deve ser considerada como uma condição de deposição.

Em uma modalidade especial da presente invenção, é desse modo possível subdividir o comprimento da deposição, ou seja, o comprimento do tubo de substrato ao longo do qual a zona de reação é movida entre os dois pontos de reversão, em regiões de deposição separadas, em que a respectiva condição da deposição é determinada para cada região de deposição. Particularmente, tem-se que a condição de deposição determinada para uma região de deposição é ajustável durante o processo de deposição.

A alimentação do gás adicional ocorre preferivelmente na forma de um ou mais pulsos que têm um comprimento de pulso e uma altura de pulso. Os dopadores são adicionados à mistura de reação. Um dispositivo apropriado para esta modalidade é descrito na patente EP 2 199 263. Utilizando o dito dispositivo, um fluxo de gás principal de gases de formação de vidro, que compreende opcionalmente uma quantidade de dopadores, é alimentado no lado de alimentação do tubo de substrato de vidro oco. Uma quantidade adicional de dopadores pode ser provida em um fluxo de gás subsidiário. A presente invenção pode desse modo ser utilizada pela adição de pulsos de dopador adicional ao fluxo de gás principal, por exemplo.

O comprimento do pulso é mantido preferivelmente relativamente curto de modo a poder ajustar o índice de refração da camada de vidro, visto na direção longitudinal, tão precisamente quanto possível. A altura de pulso determina então a extensão até a qual o índice de refração é influenciado. Preferivelmente, o comprimento de pulso varia entre 1 ms e 500 ms, mais preferivelmente entre 1 ms e 200 ms, e ainda mais preferivelmente entre 5 ms e 100 ms.

Embora o dispositivo de acordo com a patente EP 2 199 263 esteja relacionado à alimentação pulsada de gases adicionais, o método de acordo com a presente invenção não fica limitado à mesma. Também é possível, por exemplo, utilizar um controlador de fluxo, tal como um controlador de fluxo maciço.

O gás adicional pode ser um gás que aumente ou diminua o índice de refração. Além disso, a presente invenção não fica limitada ao uso de um único dopador, e também é possível utilizar uma combinação de dopadores. Os dopadores utilizados também podem variar com cada camada de vidro do pacote de camadas de vidro. Os dopadores apropriados são, por exemplo, GeCl4, PO2C15, N2 CF4, SiF4, C2F6, C4F8, CC12F2, SiF4, Si2F6, SFg, NF3 e F2.

Ao ajustar a quantidade de dopador ao longo do comprimento da pré-forma primária, é possível obter um perfil do índice de refração longitudinal desejado. Caso necessário, a velocidade da zona de reação também pode ser configurada como uma função da posição para influenciar a espessura da camada de vidro na direção longitudinal. Desse modo, também é possível influenciar o papel geométrico.

O gás adicional também pode ser um gás de que não tenha diretamente um efeito aumentador do índice de refração ou diminuidor do índice de refração, mas por meio do qual tal efeito possa ser obtido indiretamente. Os exemplos de tais gases são o 02, Ar e He. Os ditos gases, quando alimentados na zona de reação, terão um efeito na intensidade do plasma, cuja resultante é que a eficiência da incorporação dos dopadores pode ser aumentada ou diminuída, conforme as circunstâncias. Além disso, a quantidade total de vidro depositado, e desse modo a espessura de camada de uma camada de vidro, podem ser influenciados até alguma extensão.

Por razões de controlabilidade do processo de deposição, é preferível utilizar somente um gás adicional no método de acordo com a invenção. Deve-se observar que os gases que são providos adicionalmente para ajustar o índice de refração médio na direção radial de um pacote de camadas de vidro podem ou não ser cumulativos a uma quantidade básica de dopadores que já estão sendo alimentados no tubo de substrato de vidro oco como um fluxo constante juntamente com os outros gases de formação de vidro.

A definição do pacote de camadas de vidro também compreende preferivelmente o ajuste de um comprimento de deposição para cada camada de vidro. 0 comprimento da deposição deve ser considerado como a distância entre um ponto de reversão da zona de reação perto do lado de alimentação e um ponto de reversão da zona de reação perto do lado de descarga do tubo de substrato de vidro oco. 0 ajuste do comprimento da deposição pode desse modo ser feito ao ajustar a posição dos pontos de reversão da zona de reação para as camadas de vidro de um pacote de camadas de vidro. A variação do comprimento da deposição é uma possibilidade para influenciar a espessura da camada do pacote de camadas de vidro perto do lado de alimentação e/ou do lado de descarga. Preferivelmente, o comprimento da deposição no lado de alimentação é reduzido em não mais do que o comprimento do plasma. Além disso, preferivelmente, o comprimento da deposição no lado de descarga é reduzido em não mais do que o comprimento do plasma. O comprimento do plasma em um processo PCVD é de aproximadamente 5 cm - 60 cm, e preferivelmente de 15 cm - 25 cm. Observa-se que o ajuste do comprimento da deposição não deve ser interpretado como definindo as condições de deposição.

A zona de reação é preferivelmente um plasma gerado por meio de microondas, e se move preferivelmente para diante e para trás na direção longitudinal do tubo de substrato de vidro oco, entre os dois pontos de reversão, a uma velocidade média que varia entre 2 m/min - 40 m/min, e preferivelmente de 15 m/min - 25 m/min.

A pré-forma primária compreende preferivelmente pelo menos uma camada de pré-forma, em que a camada de pré- forma é pelo menos em parte composta por pacotes de camadas de vidro, em que a camada de pré-forma tem um índice de refração médio substancialmente constante, visto na direção radial. O princípio da presente invenção aplica-se tanto às camadas de pré-forma que têm um índice de refração (médio) constante, indicadas como camadas de "índice em etapas", quanto às camadas de pré-forma que têm um índice de refração não constante. Por exemplo, a presente invenção também pode ser utilizada na fabricação de pré-formas para as fibras óticas que têm um núcleo do tipo de índice de gradiente, ou em um núcleo que tem um perfil de índice de refração triangular.

Se uma pré-forma primária compreender várias camadas de pré-forma diferentes, os pacotes de camadas de vidro dos quais as ditas camadas diferentes de pré-forma são compostas podem diferir entre si. Uma primeira camada de pré- forma pode, por exemplo, ser composta por pacotes de camadas de vidro que compreendem dez camadas de vidro, ao passo que uma segunda camada de pré-forma é composta por pacotes de camadas de vidro que compreendem dezesseis camadas de vidro.

A presente invenção refere-se adicionalmente a um método para a fabricação de uma pré-forma final para uma fibra ótica, o qual compreende as seguintes etapas: i) fabricação de uma pré-forma primária de acordo com a presente invenção; ii) contração da pré-forma primária obtida na etapa i) dentro como uma pré-forma primária sólida sob a influência de uma fonte de calor, iii) opcionalmente, a aplicação de uma quantidade adicional de vidro ao lado externo da pré-forma primária sólida obtida na etapa ii) de modo a formar a pré-forma final.

Subsequentemente, uma fibra ótica pode ser produzida mediante o aquecimento de uma extremidade da pré- forma final e a extração da fibra ótica da mesma. Os métodos para a extração de fibras óticas são conhecidos no estado da técnica.

A presente invenção também se refere à pré-forma primária obtida por meio do presente método, à pré-forma final produzida subsequentemente, e às fibras óticas a serem obtidas a partir da mesma.

A presente invenção será explicada agora mais detalhadamente por meio de exemplos com referência a uma série de figuras, em que diz respeito deve ser observado, no entanto, que a presente invenção não fica limitada de nenhuma maneira às mesmas.

A Figura 1 mostra esquematicamente a um processo de deposição interna de vapor químico de plasma.

A Figura 2 mostra esquematicamente um perfil do índice de refração radial de uma fibra ótica de índice em etapas.

A Figura 3 mostra uma parte do perfil do índice de refração radial de uma fibra ótica de índice em etapas de acordo com a técnica anterior.

A Figura 4 mostra uma parte do perfil do índice de refração radial de uma fibra ótica de índice em etapas de acordo com a presente invenção.

A Figura 5 mostra uma realização de uma implementação de um método de acordo com a presente invenção.

A Figura 6 mostra um exemplo de uma curva de resposta.

A Figura 7 mostra um exemplo de umas poucas curvas de resposta.

A Figura 8 mostra uma realização preferida do método de acordo com a presente invenção.

A Figura 9 mostra um perfil do índice de refração longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a técnica anterior.

A Figura 10 mostra um perfil da geometria longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a técnica anterior.

A Figura 11 mostra um perfil do índice de refração longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a presente invenção.

A Figura 12 mostra um perfil da geometria longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a presente invenção.

A Figura 1 mostra esquematicamente um processo de deposição interna de vapor para a fabricação de uma pré-forma primária para fibras óticas. Um tubo de substrato de vidro oco 5 tem um lado de alimentação 6 e um lado de descarga 7. O lado de alimentação 6 e o lado de descarga 7 podem ser posicionados entre uma entrada de gás e uma saída de gás, respectivamente (não mostrado) . O lado de alimentação 6 e o lado de descarga 7 podem ser presos, por exemplo por meio de uma passagem cilíndrica provida com uma vedação de anel-0, de modo que o volume interno do tubo de substrato de vidro oco 5 seja isolado da atmosfera exterior. Tal construção torna possível executar um processo de deposição interna de vapor a uma pressão reduzida quando uma bomba (não mostrada) é conectada à saída de gás. A mistura de reação que contém os gases de formação de vidro e os dopadores opcionais é alimentada no lado de alimentação 6 durante o processo de deposição de vapor. Todos os dopadores adicionais que forem alimentados no método de acordo com a presente invenção podem ser alimentados diretamente no lado de alimentação 6 ou ser misturados com a mistura de reação antes de serem alimentados.

Na Figura 1 também é mostrada uma zona de reação 8, em que a zona de reação 8 se move para diante e para trás durante o processo de deposição interna de vapor entre um ponto de reversão 11 localizado perto do lado de alimentação 6 e um ponto de reversão 12 localizado perto do lado de descarga 7. A zona de reação 8 tem um comprimento 9, visto na direção longitudinal do tubo de substrato 5, que é relativamente pequeno com relação ao comprimento da deposição. Para um processo PCVD, o comprimento 9 é de aproximadamente 5 cm - 60 cm.

A distância entre os dois pontos de reversão é o comprimento de deposição 10, em que o comprimento de deposição 10 corresponde ao comprimento ao longo do qual as camadas de vidro são depositadas no interior do tubo de substrato de vidro oco 5. Em um processo de deposição interna de vapor do tipo PCVD, pelo menos o comprimento de deposição 10 e os dois pontos de reversão podem ser circundados por um forno (não mostrado) , o qual é ajustado a uma temperatura de aproximadamente 800°C - 1.300°C, e preferivelmente de 950°C - 1.100°C.

Durante o processo de deposição interna de vapor, uma mistura gasosa de gases de formação de vidro dopados ou não-dopados é alimentada através do lado de alimentação 6 do tubo de substrato de vidro oco 5, em que os gases de formação de vidro são convertidos em vidro na zona de reação 8. Utilizando o movimento para diante e para trás da zona de reação 8 entre os pontos de reversão 11 e 12, um número de camadas de vidro 3 (vide as figuras 3 e 4) é desse modo depositado no interior do tubo de substrato de vidro oco 5.

A presente invenção refere-se a um processo de deposição interna de vapor do tipo PCVD, no qual microondas são acopladas ao interior de um tubo de substrato de vidro oco 5 através de um espaço de ressonância, também denominado ressonador, o qual circunda parcialmente o tubo de substrato de vidro oco 5, visto na direção longitudinal, de modo a formar uma zona de reação 8, ou seja, um plasma. O comprimento 9 da zona de reação 8 depende particularmente da construção do ressonador e das configurações do processo. A relação entre o comprimento 9 da zona de reação e o comprimento do ressonador, visto na direção longitudinal, é de aproximadamente 0,5 - 3.

Em um processo PCVD, o espaço de ressonância é movido para diante e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato de vidro oco entre os pontos de reversão 11 e 12. Os ressonadores são conhecidos no estado da técnica, por exemplo, a partir dos pedidos de patente norte-americanos publicados sob os números US 2007/0289532, US 2003/0159781 e US 2005/0172902, e das patentes norte-americanas números US 4.844.007, US 4.714.589 e US 4.877.938. O processo PCVD é um processo denominado processo de baixa pressão, o que significa que a pressão durante o processo de deposição interna de vapor é ajustada em um valor na faixa de 1 - 40 mbar, e preferivelmente na faixa de 5 - 30 mbar.

Na figura 2 um perfil do índice de refração radial de uma pré-forma primária contraída para uma fibra ótica é mostrado esquematicamente. A pré-forma primária compreende um núcleo 1 e uma cobertura 2. A diferença do índice de refração entre o núcleo 1 e a cobertura 2 é representada como Δnl. 0 núcleo 1 e a cobertura 2 têm ambos um valor do índice de refração constante, visto na direção radial. Desse modo, é provida uma pré-forma primária para um tipo de índice em etapas de fibra ótica. Com a fabricação de uma pré-forma primária de acordo com a figura 2, a cobertura 2 compreende um tubo de substrato 5 e possivelmente uma ou mais camadas de pré-forma adicionais (não mostradas). Com referência à figura 3, o núcleo 1 e quaisquer camadas de pré-forma adicionais devem ser considerados como camadas de pré-formas que são compostas por várias camadas de vidro 3. As camadas de vidro 3 são depositadas com o movimento para diante e para trás da zona de reação 8 durante o processo de deposição interna de vapor. Deve-se observar que o tubo de substrato 5 na pré- forma primária não deve ser considerado como a camada de pré- forma.

A Figura 3 é uma representação esquemática de uma parte do núcleo 1 e da cobertura 2 de uma pré-forma primária contraída fabricada de acordo com a técnica anterior, em que as camadas de vidro depositadas 3 do núcleo 1 são mostradas esquematicamente. Cada camada de vidro 3 do núcleo 1 apresenta a mesma diferença de índice de refração Δnl com a cobertura 2. Devido ao fato que cada camada de vidro 3 apresenta uma diferença de índice de refração Δnl com a cobertura 2, a diferença do índice de refração médio do núcleo 2, portanto, é igual a Δnl.

A Figura 4 é uma representação esquemática de uma parte do núcleo 1 e da cobertura 2 de uma pré-forma primária contraída fabricada de acordo com a presente invenção, em que as camadas de vidro 3a - 3f depositadas no processo de deposição interna de vapor são mostradas esquematicamente. Durante a fabricação da pré-forma primária de acordo com a figura 4, pelo menos dois pacotes de camadas de vidro 4 foram depositados sucessivamente no interior do tubo de substrato 5. O pacote de camadas de vidro 4 consiste nas camadas de vidro 3a, 3b, 3c, 3d, 3e e 3f. A diferença do índice de refração das camadas 3b, 3d, 3e e 3f não é igual a Δnl. No entanto, o índice de refração médio do pacote de camadas de vidro 4 é igual a Δnl.

Desse modo, cada uma dentre a pré-forma primária da figura 3 e a pré-forma primária da figura 4 compreende um núcleo 5, sendo que os núcleos apresentam a mesma diferença do índice de refração média Δnl com a cobertura. Os números de camadas de vidro e de pacotes de camadas de vidro mostrados na figura 4 não devem ser interpretados como limitadores.

Os autores da presente invenção supõem que, se as pré-formas primárias de acordo com figuras 3 e 4 forem processadas como fibras óticas, nenhuma diferença mensurável nas propriedades óticas entre as fibras óticas pode ser observada se a espessura das camadas de vidro for suficientemente pequena.

Os autores da presente invenção supõem, sem desejar ficar limitados a isso, que há uma série de razões para isto.

Em primeiro lugar, a espessura da camada de uma camada de vidro 3 em uma pré-forma primária é reduzida muitas vezes durante o processamento da pré-forma primária como uma fibra ótica. As espessuras de camada das camadas de vidro 3 para um tipo de processo PCVD variam entre 0,1 μm e 10 μm por camada de vidro. Uma pré-forma final tem um diâmetro externo, dependendo do tipo de fibra ótica que é fabricada, que varia entre 50 mm e 200 mm, de modo que a espessura de camada das camadas de vidro 3 na pré-forma primária é reduzida por um fator de 400 a 1.600, respectivamente. A consequência disto para as pré-formas primárias fabricadas por meio de um processo PCVD é que a espessura de camada da camada de vidro 3 na fibra ótica será muitas vezes menor do que o comprimento de onda da luz que se propaga através da fibra, de modo que a dita luz é influenciada por um número relativamente grande de camadas de vidro que são adjacentes umas às outras e nem tanto pelas camadas de vidro individuais.

Uma fibra ótica é usada principalmente na faixa de comprimento de onda entre aproximadamente 850 nm e 1.700 nm. Uma fibra ótica típica também tem um diâmetro de aproximadamente 125 μm, e de modo mais genérico o diâmetro fica na faixa de 80 μm a 250 μm.

Os autores da presente invenção supõem que, além do efeito da espessura de camada da camada de vidro 3, os dopadores presentes em uma camada de vidro 3 se difundem ligeiramente para as camadas de vidro adjacentes 3 durante o processamento da pré-forma primária como uma fibra ótica. O resultado disto é que as diferenças no índice de refração entre as camadas de vidro adjacentes 3 são reduzidas ligeiramente.

Na figura 5 é mostrado esquematicamente como o método de acordo com a presente invenção pode ser executado em um processo de produção para a fabricação de pré-formas primárias para uma fibra ótica. Deve-se observar que a presente invenção não fica limitada a essa implementação.

Em uma primeira etapa 100, as chamadas curvas de resposta são determinadas. Uma curva de resposta é uma representação gráfica da maneira na qual o índice de refração de uma camada de vidro depositada 3 responde na direção longitudinal do tubo de substrato 5 quando as condição de deposição em uma posição particular são mudadas em comparação com as condições de deposição ao longo da parte restante do comprimento de deposição 10.

Um exemplo de tal curva de resposta é mostrado na figura 6. No eixo horizontal é traçada a posição da zona de reação expressa em unidades arbitrárias [au] . No eixo vertical é traçada a relação entre o índice de refração do vidro depositado e o índice de refração do vidro de quartzo puro. Essa maneira de representação não é de nenhuma maneira limitadora para a presente invenção. A curva de resposta da figura 6 pode ser obtida por meio de um processo de deposição interna em que, durante a deposição de uma camada de pré- forma, uma quantidade adicional de C2F6 é adicionada à mistura de reação de uma maneira pulsada em uma posição A com o movimento da zona de reação 8 na direção do lado de descarga 7. Quando a zona de reação se move na direção do lado de alimentação 6, nenhuma quantidade adicional de gás é provida. Preferivelmente, a pré-forma primária é contraída após a conclusão do processo de deposição. Subsequentemente, o perfil do índice de refração longitudinal da camada de pré- forma 4 é determinado, o qual corresponde à curva de resposta da figura 6, tal como pode ser observado na figura 6, em que o índice de refração diminui praticamente nas etapas a partir de uma posição B, depois do que o índice de refração aumenta gradualmente outra vez.

Embora o pulso com a quantidade adicional de C2F6 seja adicionado na posição A, o efeito só é visível a partir da posição B. A razão para isto é o fato que a entrada de gás é removida para relativamente longe da zona de reação. Também pode ser observado que, apesar de uma quantidade pulsada de C2F6 ser provida, o índice de refração não exibe uma variação em forma de pulso, ou menos ainda. Isto é causado, inter alia, pela direção do fluxo e pela vazão da mistura de reação e pela direção de movimento e pela velocidade da zona de reação 8. No caso de uma velocidade mais baixa do movimento da zona de reação 8, a distância entre A e B vai ficar menor, e o aumento do índice de refração irá ocorrer mais rapidamente.

Deve-se observar que a curva de resposta de acordo com a figura 6 é determinada pela adição de uma quantidade pulsada de C2F6 com o movimento da zona de reação 8 na direção do lado de descarga. Dependendo do tipo de processo e da maneira na qual a presente invenção é utilizada, também pode ser desejável determinar curvas de resposta com o movimento da zona de reação na direção do lado de descarga e/ou determinar curvas de resposta em que uma quantidade pulsada de dopador é provida com o movimento na direção do lado de descarga e com o movimento na direção do lado de alimentação. Além disso, as curvas de resposta também podem ser determinadas para outros dopadores e, além disso, o tamanho de pulso e o comprimento de pulso podem ser ajustados.

Na figura 7 um número de curvas de resposta é mostrado, em que cada curva corresponde a uma quantidade particular de C2F6 adicional provido de uma maneira pulsada. Quatro curvas de resposta a, b, c e d foram obtidas com base em quatro quantidades adicionais diferentes de C2F6. A quantidade adicional de C2F6 para a curva a era a mais baixa, e a quantidade adicional de C2F6 para a curva d era a mais elevada. Desse modo, é possível determinar a influência da magnitude da quantidade pulsada adicional de C2F6 na redução do índice de refração e na variação do índice de refração.

As curvas de resposta mostradas nas figuras 6 e 7 foram obtidas com base nas experiências com C2F6 como um dopador provido na forma de pulsos que têm uma altura de pulso e uma largura de pulso específicas. Outros fatores que influenciam a curva de resposta, tais como, inter alia, a direção do fluxo e a vazão da mistura de reação, a direção do movimento, a velocidade e o comprimento da zona de reação, foram mantidos os mesmos. A presente invenção não fica limitada a isto, no entanto. Em princípio é possível determinar curvas de resposta para qualquer tipo de dopador, tanto aumentadores do índice de refração quanto diminuidores do índice de refração, e para qualquer maneira de adição, enquanto que os outros fatores que têm uma influência podem ser livremente configurados.

Em uma segunda etapa 101, uma pré-forma primária de acordo com a técnica anterior deve ser fabricada. A pré-forma primária pode ser contraída como uma haste sólida, caso desejado, depois do que o perfil do índice de refração longitudinal e o perfil da geometria longitudinal são determinados na etapa 102.

Com base no perfil do índice de refração longitudinal e no perfil da geometria longitudinal determinados na etapa 102, e com base na(s) curva (s) de resposta previamente determinada(s) , um pacote de camadas 4 para a fabricação das pré-formas primárias seguintes é definido na etapa 103, em que correções são feitas para os desvios do índice de refração e/ou os valores da geometria a partir de um valor desejado.

A correção do índice de refração é feita ao alterar as condições de deposição, particularmente a quantidade do dopador na mistura de reação, na dependência na posição da zona de reação 8. Dependendo da extensão do(s) desvio(s), um número maior de camadas de vidro 3 em um pacote de camadas de vidro 4 pode ser necessário a fim de obter o resultado desej ado.

A correção da geometria, particularmente a espessura de camada da camada de pré-forma, pode ser corrigida ao configurar a velocidade da zona de reação 8 como uma função da posição. Geralmente, uma velocidade mais baixa da zona de reação 8 irá resultar em uma camada de vidro mais grossa, e a espessura de uma camada de vidro irá diminuir quando uma velocidade mais alta for configurada. O pacote de vidro 4 e as condições associadas da camada de deposição são definidos desse modo na etapa 103.

Em uma modalidade prática, a definição do pacote de camadas de vidro 4 e das condições de deposição associadas para corrigir o perfil do índice de refração longitudinal resulta no que é denominada uma matriz. Um exemplo de tal matriz é mostrado na figura 8. Na figura 8, o comprimento de deposição 10 é subdividido em um número de regiões de deposição, mas o número das ditas regiões de deposição pode ser até mesmo maior ou menor. Na figura 8 vinte e uma regiões de deposição são mostradas, mas o número de regiões de deposição pode ser maior ou menor. Em uma modalidade preferida, o comprimento de deposição 10 é dividido em 10 - 100 regiões de deposição, e ainda preferivelmente 20 - 50 regiões de deposição. Tal subdivisão em regiões de deposição predefinidas é prática, mas não necessária. Subsequentemente, o número de camadas de vidro 3 do pacote de camadas de vidro 4 é definido, e o dito número de camadas de vidro é igual a dez na modalidade da figura 8. As setas no lado esquerdo e no lado direito da matriz indicam a direção de movimento da zona de reação. A zona de reação para uma primeira camada de vidro 3 do pacote de camadas de vidro 4 move-se desse modo do lado de alimentação 6 para o lado de descarga 7 (da esquerda para a direita na figura 8) . Subsequentemente, a zona de reação para a segunda camada de vidro 3 do pacote de camadas de vidro 4 move-se do lado de descarga 7 para o lado de alimentação 6, etc. A primeira, terceira, quinta, isto é, a numeração de linhas ímpares na figura 8, refere-se ao movimento da zona de reação da esquerda para a direita, que é do lado de alimentação para o lado de descarga. A numeração de linhas pares na figura 8 (ou seja, as linhas dois, quatro, seis, etc.) refere-se ao movimento da zona de reação da direita para a esquerda, ou seja, do lado de descarga para o lado de alimentação. Em uma modalidade preferida do presente método, ■ (área preta) na matriz aparece somente na numeração de linhas ímpares, ao passo que G aparece na numeração de linhas pares. Isto significa que são ajustadas apenas as condições do processo no movimento da esquerda para a direita, isto é do lado de alimentação ao lado de descarga. Em tal modalidade preferida, por exemplo, somente uma quantidade adicional de C2F6 é adicionada à mistura de reação em pulsos durante a deposição das "camadas de vidro ímpares", ao passo que no movimento da zona de reação do lado de descarga para o lado de alimentação nenhuma quantidade adicional de C2F6 é adicionada à mistura de reação.

De acordo com a figura 8, dependendo da posição da zona de reação, uma quantidade adicional de C2F6 é adicionada à mistura de reação em pulsos. Tal pulso é indicado por ■ (área preta) na matriz, ao passo que □ significa que nenhuma quantidade adicional de C2Fe é provida. Desse modo, foi verificado que é possível subdividir o comprimento da deposição, isto é, o comprimento do tubo de substrato ao longo do qual a zona de reação é movida entre os dois pontos de reversão, em regiões de deposição separadas, em que para cada uma das regiões de deposição são determinadas as respectivas condições de deposição, em que particularmente a condição de deposição que foi determinada para uma região de deposição pode ser configurada durante o processo de deposição.

Deve-se observar que a matriz da figura 8 está relacionada à adição de pulsos de C2Fe, de modo que correções podem ser feitas quando o valor do índice de refração for demasiadamente alto. Também é possível, no entanto, definir uma ou mais matrizes com base nos pulsos de um dopador aumentador do índice de refração, tal como GeCl4, ou de gases que não afetam diretamente o índice de refração, tais como o oxigênio ou o argônio. Finalmente, também é possível produzir matrizes similares para outras condições de deposição tal como recitado nas reivindicações secundárias, tal como, por exemplo, a velocidade e o poder da zona de reação. Utilizando a presente invenção, várias matrizes podem desse modo ser obtidas simultaneamente, e as propriedades de uma camada de vidro 3 no pacote de camadas de vidro 4 serão influenciadas simultaneamente em uma série de maneiras diferentes. Por razões de controle do processo, é preferível executar o presente método com duas variáveis no máximo, isto é, dois tipos de condições de deposição.

Deve-se observar que a etapa 10 0 por um lado, e as etapas 101 e 102 por outro lado, são independentes entre si e, portanto, podem ser executadas em ordem aleatória.

Depois que o pacote de camadas de vidro 4 e as condições da deposição em uma camada de vidro 3 tiverem sido definidos, uma pré-forma primária seguinte é fabricada na etapa 104, utilizando o pacote de camadas de vidro 4 e as condições de deposição associadas definidas na etapa 104. A partir da dita pré-forma primária, o perfil do índice de refração longitudinal e o perfil da geometria longitudinal são determinados na etapa 105, opcionalmente após a contração da mesma como uma pré-forma primária sólida. Se o perfil do índice de refração longitudinal e o perfil da geometria longitudinal preencherem os requisitos elaborados para tal, outras pré-formas primárias podem ser fabricadas subsequentemente, utilizando o pacote de camadas de vidro já definido. Se o perfil do índice de refração longitudinal e/ou o perfil da geometria longitudinal não preencherem ou não preencherem suficientemente os requisitos elaborados para tal, o pacote de camadas de vidro previamente definido pode ser adaptado, ampliado ou substituído, o que significa que as etapas 103, 104 e 105 serão executadas outra vez.

EXEMPLO COMPARATIVO

A Figura 9 mostra um perfil do índice de refração longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a técnica anterior, utilizando um processo PCVD. A posição ao longo do comprimento da pré-forma primária é traçada no eixo horizontal, ao passo que o índice de refração é traçado no eixo vertical. A pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo tem três camadas de pré-forma, ou seja, uma camada de pré-forma 13 que tem um índice de refração elevado, que irá formar o núcleo na fibra, uma camada de pré-forma 14 e uma camada de pré-forma 15. Duas linhas horizontais são mostradas em torno do valor do índice de refração de cada camada de pré-forma 13, 14 e 15, em que as linhas correspondem aos limites de tolerância para o índice de refração da camada de pré-forma.

As medições do índice de refração das camadas de pré-forma da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo começam em uma posição de aproximadamente -175 mm e terminam em uma posição de aproximadamente 950 mm.

Conforme pode ser observado na dita figura, o índice de refração particularmente da camada de pré-forma 13 não está dentro dos limites de tolerância ao longo de parte do comprimento. Em consequência disto, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo no que se refere ao índice de refração fica limitado à parte do comprimento entre as posições de aproximadamente -20 mm e 800 mm, ou até menos. O resultado disto é que o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo é principalmente de aproximadamente 820 mm. Os números usados na figura 9 são dados a título de ilustração e não devem ser interpretados como sendo limitativos.

A Figura 10 mostra um perfil da geometria longitudinal da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo. A posição ao longo do comprimento da pré-forma é traçada no eixo horizontal, ao passo que os diâmetros das camadas da pré-forma são traçados no eixo vertical. Os diâmetros das camadas de pré-forma 13, 14 e 15 são mostrados como uma função da posição na pré-forma primária. Duas linhas horizontais são mostradas em torno do valor do diâmetro de cada camada de pré-forma 13, 14 e 15, em que as linhas correspondem aos limites de tolerância para o diâmetro da camada de pré-forma.

Conforme pode ser observado na dita figura, o diâmetro particularmente da camada de pré-forma 14 não fica dentro dos limites de tolerância ao longo de parte do comprimento. Em consequência disto, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo no que diz respeito às propriedades geométricas fica limitado à parte do comprimento entre as posições de aproximadamente 0 mm e 1.125 mm.

Uma vez que o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo já estava limitado por conta do índice de refração entre as posições de -20 mm e 800 mm, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo ficará limitado à parte do comprimento entre as posições de 0 mm e 800 mm. Colocado de uma maneira diferente, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo é de aproximadamente 800 mm.

EXEMPLOS

A Figura 11 mostra um perfil do índice de refração longitudinal de uma pré-forma primária fabricada de acordo com a presente invenção. Além do fato que o método de acordo com a presente invenção foi utilizado, todas as outras condições durante a fabricação da pré-forma primária foram as mesmas que as utilizadas durante a fabricação das pré-formas primárias de acordo com os exemplos comparativos.

No método de acordo com a presente invenção, as curvas de resposta para a pulsação com C2F6 que correspondem às curvas nas figuras 6 e 7 foram determinadas.

Com base no perfil do índice de refração longitudinal e no perfil da geometria longitudinal do exemplo comparativo, uma matriz para um pacote de camadas de vidro 4 que consiste em dez camadas de vidro foi então definida. A dita matriz consistiu em vinte regiões de deposição. Subsequentemente, a pré-forma primária de acordo com o exemplo foi fabricada, utilizando a presente invenção.

A posição ao longo do comprimento da pré-forma primária é traçada no eixo horizontal, ao passo que o índice de refração é traçado no eixo vertical. A pré-forma primária de acordo com o exemplo compreende três camadas de pré-forma, ou seja, uma camada de pré-forma 16 que tem um índice de refração elevado, que forma o núcleo na fibra, uma camada de pré-forma 17, e uma camada de pré-forma 18. Duas linhas horizontais são mostradas em torno do valor do índice de refração de cada camada de pré-forma 16, 17 e 18, em que as linhas correspondem aos limites de tolerância para o índice de refração da camada de pré-forma. Os ditos limites de tolerância são os mesmos que aqueles limites no exemplo comparativo.

As medições do índice de refração das camadas de pré-forma da pré-forma primária de acordo com o exemplo começam em uma posição de aproximadamente -180 mm e terminam em uma posição de aproximadamente 1.000 mm. 0 comprimento da pré-forma primária é desse modo de aproximadamente 1.180 mm. 0 dito comprimento é ligeiramente maior do que o comprimento da pré-forma primária de acordo com o exemplo comparativo, mas não pode ser atribuído definitivamente aos efeitos da presente invenção.

A Figura 11 mostra que o índice de refração de todas as camadas de pré-forma se enquadra dentro dos limites de tolerância substancialmente ao longo de todo o comprimento da pré-forma primária. Somente de uma posição de aproximadamente 900 mm é que o índice de refração da camada de pré-forma 16 não satisfaz mais a especificação. Em consequência disto, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo no que diz respeito ao índice de refração varia entre as posições de -180 mm e 900 mm.

A Figura 12 mostra um perfil da geometria longitudinal da pré-forma primária de acordo com a invenção. A posição ao longo do comprimento da pré-forma é traçada no eixo horizontal, ao passo que os diâmetros das camadas de pré-forma 16, 17 e 18 são traçados no eixo vertical. Os diâmetros das camadas de pré-forma 16, 17 e 18 são mostrados como uma função da posição na pré-forma primária. Duas linhas horizontais são mostradas em torno do valor do diâmetro de cada camada de pré-forma 16, 17 e 18, em que as linhas correspondem aos limites de tolerância para o diâmetro da camada de pré-forma. Deve-se observar que os limites de tolerância nas extremidades da pré-forma primária exibem uma diminuição. Este é um ajuste consciente, em que as proporções das áreas em seção transversal das várias camadas de pré- forma 16, 17 e 18 são mantidas constantes ao longo do comprimento da pré-forma primária. Tal pré-forma primária é provida com uma camada adicional de vidro em uma etapa adicional para a finalidade de formar uma pré-forma final, em que a espessura da dita camada de camada de vidro adicional é selecionada de modo que a proporção entre a área em seção transversal da camada adicional de vidro e uma área em seção transversal das camadas de pré-forma seja constante ao longo do comprimento da pré-forma final. O técnico no assunto irá apreciar que a consequência será que tal pré-forma final não terá um diâmetro constante ao longo do seu comprimento. A fibra ótica que é obtida depois da extração da pré-forma final irá exibir propriedades geométricas constantes, vista na direção longitudinal.

Os diâmetros de todas as camadas de pré-forma 16, 17 e 18 se enquadram dentro dos limites de tolerância ao longo do comprimento inteiro da pré-forma primária de acordo com o exemplo. Em consequência disto, o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo não é limitado pelas propriedades geométricas, em consequência do que o comprimento utilizável da pré-forma primária de acordo com o exemplo é de aproximadamente 1.08 0 mm, que é uma melhoria de aproximadamente 35% em relação ao exemplo comparativo.

A pré-forma primária de acordo com o exemplo foi fabricada com base no método de acordo com a presente invenção, utilizando a tecnologia de sobrecobertura de perfil. A presente invenção não fica limitada à dita combinação, no entanto. Uma outra opção pode consistir na fabricação de uma pré-forma primária em que o(s) diâmetro(s) da(s) camada(s) de pré-forma é/são constante(s) ao longo do comprimento da pré-forma primária. A combinação do método de acordo com a presente invenção com a tecnologia de sobrecobertura de perfil propicia uma maior flexibilidade na fabricação de uma pré-forma primária, o que pode ser desejável particularmente se uma pré-forma primária que compreende três ou mais camadas de pré-forma tiver que ser fabricada, isto é, as pré-formas primárias que têm um perfil do índice de refração radial relativamente complexo.

Também deve-se observar que, embora a presente invenção vide particularmente a obtenção de um índice de refração médio substancialmente constante, e preferivelmente também uma espessura substancialmente constante da camada do pacote de camadas de vidro, vista na direção longitudinal, também é concebível a utilização da presente invenção de maneiras diferentes.

A presente invenção também pode ser utilizada, por exemplo, na produção de fibras óticas que exibem uma conicidade controlada e desejada de propriedades óticas e/ou geométricas. Desse modo, a velocidade da zona de reação e a quantidade de dopador podem, por exemplo, ser configuradas de modo que o índice de refração médio e/ou a espessura de um pacote de camadas de vidro diminuam em uma direção longitudinal particular.

Em um outro exemplo, a pré-forma primária pode ser considerada como composta por segmentos na direção longitudinal, em que cada segmento tem um perfil de índice de refração radial específico, sendo que o perfil de índice de refração radial é constante através da largura do segmento, mas em que os perfis de índice de refração radiais de dois segmentos adjacentes são diferentes entre si. Desta maneira é possível, por exemplo, produzir uma fibra que compreenda segmentos que exibem um sinal alternativo para a dispersão cromática.

Claims (24)

1. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PRÉ-FORMA PRIMÁRIA PARA UMA FIBRA ÓTICA, utilizando um processo de deposição interna de vapor químico de plasma, em que precursores de formação de vidro dopados ou não-dopados são alimentados no interior de um tubo de substrato (5) de vidro oco, uma zona de reação (8) na forma de um plasma é movida para diante e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato (5) de vidro oco acima mencionado entre um ponto de reversão perto (11) do lado de alimentação (6) e um ponto de reversão perto (12) do lado de descarga (7) do tubo de substrato (5) oco, em que o tubo de substrato (5) é posicionado em um forno e em que são criadas condições na zona de reação (8) acima mencionada tais que um ou mais pacotes de camadas de vidro (4) compostos por pelo menos duas camadas de vidro (3) separadas são depositados no interior do tubo de substrato (5) acima mencionado, caracterizado pelo método compreender a seguinte etapa: definição das condições de deposição como uma função da zona de reação (8), vista na direção longitudinal do tubo de substrato (5) de vidro oco, para a deposição de pelo menos uma camada de vidro, com as condições de deposição definidas dessa maneira diferindo entre si durante a deposição da camada de vidro acima mencionada, em que a definição das condições de deposição compreende a configuração de um ou mais parâmetros do processo selecionados do grupo do fluxo de gás adicional a ser medido no lado de alimentação, da velocidade da zona de reação (8), da intensidade do plasma da zona de reação (8) e do comprimento (9) da zona de reação (8), em que comprimento da deposição (10), ou seja, o comprimento do tubo de substrato (5) ao longo do qual a zona de reação (8) é movida entre os dois pontos de reversão, é subdividido em regiões de deposição separadas, em que a respectiva condição de deposição é determinada para cada região de deposição, em que a condição de deposição determinada para uma região de deposição é ajustável durante o processo de deposição, em que número das camadas de vidro (3) de um pacote de camadas de vidro (4) é configurado de modo que a seguinte condição seja satisfeita:

onde N = o número de camadas de vidro (3) em um pacote de camadas de vidro (4) [-] À = o comprimento de onda mínimo utilizado da fibra ótica [μm] d = a espessura de uma camada de vidro em um pacote de camadas de vidro (4) de uma pré-forma primária [μm] Qfinal = o diâmetro da pré-forma final produzida com base na pré-forma primária [mm] Qfibre = o diâmetro da fibra ótica [mm].

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas condições da deposição das camadas de vidro (3) serem adjacentes umas às outras dentro de um pacote de camadas de vidro (4) que são correspondentes entre si.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por dentro de um pacote de camadas de vidro (4) particular o valor do índice de refração de uma camada de vidro obtida pela deposição diferir do valor do índice de refração de uma outra camada de vidro obtida pela deposição.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por dentro de um pacote de camadas de vidro (4) particular a área da seção transversal de uma camada de vidro obtida pela deposição diferir da área da seção transversal de uma outra camada de vidro obtida pela deposição.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por dentro de um pacote de camadas de vidro (4) particular o índice de refração e a área da seção transversal de uma camada de vidro obtida pela deposição diferirem do índice de refração e da área da seção transversal de uma outra camada de vidro obtida pela deposição.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo valor de índice de refração médio de um pacote de camadas de vidro (4) particular composto por um número de camadas de vidro (3) individuais obtidas pela deposição poder ser considerado como uma combinação do valor do índice de refração de cada camada de vidro individual, com o valor do índice de refração de pelo menos dois de tais pacotes de camadas de vidro (4) individuais no pacote de camadas de vidro (4) acima mencionado diferindo entre si.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela área da seção transversal de um pacote de camadas de vidro (4) particular composto por um número de camadas de vidro (3) individuais obtidas pela deposição poder ser considerada como uma combinação da área da seção transversal de cada camada de vidro individual, em que a área da seção transversal de pelo menos dois de tais pacotes de camadas de vidro (4) individuais no pacote de camadas de vidro (4) acima mencionado diferem entre si.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo valor de índice de refração médio e a área da seção transversal de um pacote de camadas de vidro (4) particular composto por um número de camadas de vidro (3) individuais obtidas pela deposição poderem ser considerados como uma combinação do valor do índice de refração e da área da seção transversal de cada camada de vidro individual, com o valor do índice de refração e a área da seção transversal de pelo menos dois de tais pacotes de camadas de vidro (4) individuais no pacote de camadas de vidro (4) acima mencionado diferindo entre si.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por cada camada de vidro do respectivo pacote de camadas de vidro (4) ter uma espessura, vista na direção radial, que varia de 0,1 a 10 micrômetros.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por cada camada de vidro do respectivo pacote de camadas de vidro (4) ter uma espessura, vista na direção radial, que varia de 0,5 a 5 micrômetros.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo número de camadas de vidro (3) em um pacote de camadas de vidro (4) variar de 2 a 100.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo número de camadas de vidro (3) em um pacote de camadas de vidro (4) variar de 2 a 50.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo número de camadas de vidro (3) em um pacote de camadas de vidro (4) variar de 4 a 30.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em que a quantidade de gás adicional é alimentada no lado de alimentação (6) do tubo de substrato (5) de vidro oco na forma de um ou mais pulsos, caracterizado pela altura de pulso e pelo comprimento de pulso, especialmente em que o comprimento de pulso varia entre 1 ms e 500 ms.

15. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, em que a quantidade de gás adicional é alimentada no lado de alimentação (6) do tubo de substrato (5) de vidro oco na forma de um ou mais pulsos, caracterizado pela altura de pulso e pelo comprimento de pulso, especialmente em que o comprimento de pulso varia entre 1 ms e 200 ms.

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, em que a quantidade de gás adicional é alimentada no lado de alimentação (6) do tubo de substrato (5) de vidro oco na forma de um ou mais pulsos, caracterizado pela altura de pulso e pelo comprimento de pulso, especialmente em que o comprimento de pulso varia entre 1 ms e 100 ms.

17. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo gás adicional ser selecionado do grupo de gases que contêm um ou mais dopadores aumentadores do índice de refração, e gases tais como o oxigênio, o argônio e o hélio, ou uma combinação de dois ou mais destes, em que os dopadores são selecionados do grupo de GeCl4, PO2Cl5, N2 CF4, SiF4, C2F6, C4F8, CCl2F2, SiF4, Si2F6, SF6, NF3 e F2.

18. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo gás adicional ser selecionado do grupo de gases que contêm um ou mais dopadores diminuidores do índice de refração, e gases tais como o oxigênio, o argônio e o hélio, ou uma combinação de dois ou mais destes, em que os dopadores são selecionados do grupo de GeCl4, PO2Cl5, N2 CF4, SiF4, C2F6, C4F8, CCl2F2, SiF4, Si2F6, SF6, NF3 e F2.

19. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 18, caracterizado pelo dopador ser C2F6.

20. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pela pré-forma primária compreender pelo menos uma camada de pré-forma, em que a camada de pré-forma é pelo menos em parte composta por pacotes de camadas de vidro (4), e em que a camada de pré- forma tem um índice de refração médio constante.

21. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pela pré-forma primária compreender pelo menos uma camada de pré-forma, em que a camada de pré-forma é pelo menos em parte composta por pacotes de camadas de vidro (4), e em que a camada de pré- forma tem uma área em seção transversal média, vista na direção radial.

22. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PRÉ-FORMA FINAL PARA UMA FIBRA ÓTICA, caracterizado por compreender as seguintes etapas: i) a fabricação de uma pré-forma primária conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 21; ii) a contração da pré-forma primária obtida na etapa i) dentro de uma pré-forma primária sólida sob a influência de uma fonte de calor, iii) opcionalmente, a aplicação de uma quantidade adicional de vidro ao lado externo da pré-forma primária sólida obtida na etapa ii) de modo a formar a pré-forma final.

23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 22, 5 caracterizado pela relação entre a área em seção transversal da camada de vidro adicional e a área em seção transversal das camadas de pré-forma (13, 14, 15) ser constante ao longo do comprimento da pré-forma final.

24. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA FIBRA ÓTICA, 10 caracterizado por compreender a fabricação de uma pré-forma final, conforme definida nas reivindicações 22 ou 23, seguida pelo aquecimento de uma extremidade da pré-forma final acima mencionada e pela extração subsequente da fibra ótica a partir da mesma.

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