BRPI0704124B1

BRPI0704124B1 - método de fabricação de uma preforma ótica

Info

Publication number: BRPI0704124B1
Application number: BRPI0704124A
Authority: BR
Inventors: Antoon Hartsuiker Johannes; Jacobus Nicolaas Van Stralen Mattheus; Hubertus Mattheus Deckers Rob
Original assignee: Draka Comteq Bv
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2017-04-11
Also published as: DK1955982T3; JP2008063220A; ES2390978T3; NL1032463C2; US20080063812A1; BRPI0704124A; CN101172751A; EP1955982B1; EP1955982A1; JP5202911B2

Abstract

método de fabricação de uma preforma ótica. a presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma preforma ótica ao se realizar uma ou mais reações de deposição de vapor químico em um tubo de substrato, cujo método compreende as etapas a seguir: i) fornecer um ou mais precursores de formação de vidro aditivados ou não aditivados, e ii) efetuar a reação entre os reagentes fornecidos na etapa i) no tubo de substrato de modo a formar uma ou mais camadas de vidro no interior do tubo de substrato, cuja etapa ii) compreende a criação apenas de uma zona de plasma pulsada no interior do tubo de substrato.

Description

MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA PREFORMA ÓTICA

[001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação de uma preforma ótica ao realizar uma ou mais reações de deposição de vapor químico em um tubo de substrato, cujo método compreende as etapas a seguir: i) fornecer um ou mais precursores de formação de vidro aditivados ou não aditivados, e ii) efetuar a reação entre os reagentes fornecidos na etapa i) no tubo de substrato de modo a formar uma ou mais camadas de vidro no interior do tubo de substrato, cuja etapa ii) compreende a criação apenas de uma zona de plasma pulsado no interior do tubo de substrato.

[002] O referido método é conhecido em si a partir do pedido internacional WO 03/057635, que menciona como um inconveniente do processo PCVD acima mencionado o baixo coeficiente de deposição do vidro. Uma forma de aumentar o coeficiente de deposição é aumentar o coeficiente de fluxo de massa dos precursores de formação de vidro dentro do tubo de substrato. Isto faz com que a pressão no tubo aumente, entretanto, o que pode levar à deposição das assim chamadas partículas de fuligem em vez de vidro. Ao se aumentar o coeficiente de fluxo de massa dos precursores de formação de vidro se pode também conduzir a gases reagentes que passam através da zona de plasma antes dos precursores de formação de vidro serem de fato convertidos em uma camada de vidro, resultando em uma perda considerável de material e possivelmente em um perfil radial não uniforme ao longo do eixo geométrico do tubo de substrato.

[003] A partir do pedido internacional acima mencionado, é também conhecida a criação da assim chamada difusão em redemoinho no interior do tubo de substrato ao fornecer energia de plasma ao tubo de substrato em pulsos. Embora o referido pulsar seja descrito como uma ativação em bases periódicas e não periódicas, não foram proporcionados dados adicionais sejam quais forem com relação ao referido pulsar.

[004] O método de fabricação de uma preforma ótica ao se usar uma zona de plasma em pulso no interior do tubo de substrato para a deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato é conhecido a partir de DE 38 30 622. O aparelho consiste em um plasma-eletrodo que se estende por todo o comprimento do tubo de substrato. Tanto o plasma-eletrodo como o tubo de substrato, são circundados por um forno para a obtenção de altas temperaturas. De acordo com a referida publicação, o comprimento de deposição para o interior do tubo de substrato é o seu comprimento total, isto é cerca de 80 cm, em uma potência plasmática de 5 kW a 10 kW, uma pausa de pulso de 10 ms e um tempo de pulso de 1,5 ms.

[005] É um objetivo da presente invenção proporcionar um método para o aprimoramento da eficácia do processo de deposição.

[006] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método para a fabricação de uma preforma ótica por meio de um processo de PCVD em que elevados coeficientes de deposição são alcançados.

[007] Ainda um outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método de fabricação de uma preforma ótica por meio de um processo de PCVD em que elevados coeficientes de deposição em combinação com uma redução da potência média de micro-ondas são alcançados.

[008] A presente invenção de acordo com o referido na introdução é caracterizada em que a zona de plasma formada no interior do tubo de substrato é realizada em pulsos usando uma frequência superior a 100 Hz, com uma potência plasmática máxima sendo ativa durante um periodo de 0,001 milésimos de segundo - 5 milésimos de segundo.

[009] Um ou mais dos objetivos acima é realizado pelo uso de uma zona de plasma em pulsos. Os presentes inventores encontraram que quando o objetivo a ser alcançado é elevados coeficientes de deposição, com a potência de micro-ondas do processo de PCVD sendo aumentada, uma parte considerável da energia de micro-ondas é eventualmente convertida em calor, o que pode levar a superaquecimento dos componentes do equipamento usado no processo de PCVD, de modo que um resfriamento adicional é necessário. Outro inconveniente do referido aumento de temperatura é a redução da eficácia de incorporação de aditivantes nas camadas de vidro depositada, em particular no que for relativo a dióxido de germânio. A presente invenção torna assim possível a realização de altos coeficientes de deposição no processo de PCVD e ainda se usar uma potência média baixa de micro-ondas em comparação a um processo de PCVD contínuo. Em resultado disto, a temperatura no interior do tubo de substrato irá diminuir, de modo que a eficácia da incorporação de aditivantes nas camadas de vidro não será adversamente afetada. A potência plasmática na etapa ii) é ajustada de modo que um valor entre potência máxima e um valor mais baixo do que a potência máxima. Isto quer dizer que a potência máxima é controlada em modo de pulso entre a potência máxima e o valor abaixo da potência máxima durante o processo de deposição.

[010] No presente método, o período durante o qual a potência plasmática é ajustada a uma potência máxima, também chamado de período A (ver na figura anexa), preferivelmente faixas entre 0,001 milésimos de segundo - 5 milésimos de segundo. Foi observado que se um período de A inferior a 0,001 milésimos de segundo for usado, o plasma no tubo de substrato será instável e ineficaz, o que torna a deposição das camadas de vidro de fato impossível. Por outro lado, se a duração do período A usado for superior a 5 milésimos de segundo, muito calor será produzido no tubo de substrato, o que proporcionará um efeito negativo na eficiência de incorporação de aditivantes, e que ainda conduzirá a uma carga consideravelmente maior de temperatura nos componentes de equipamento. De acordo com a presente invenção, o comprimento do plasma no interior do tubo de substrato é de cerca de 15 cm - 30 cm, enquanto que o próprio tubo de substrato é de comprimento de cerca de 100 cm - 12 0 cm. Durante a etapa de deposição ii) o ressonador, no qual o plasma é gerado, trafega para frente e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato entre dois pontos, um localizado no lado de fornecimento e o outro localizado no lado de descarga do tubo de substrato.

[011] Para se obter um processo de PCVD estável, a potência plasmática é preferentemente ajustada a um valor abaixo da potência máxima por um período de no máximo 5 milésimos de segundo, preferentemente 1 milésimo de segundo, também referido como o período B (ver a figura anexa). Com relação à duração do período B, um limite superior de 0,1 milésimos de segundo se aplica à modalidade especial, acima do referido valor o risco de formação de fuligem aumenta, como foi observado pelos presentes inventores. A potência plasmática durante o período B é preferivelmente inferior a 50% da potência plasmática durante o período A, em particular menos de 25%, e mais particularmente menos de 10% da potência plasmática durante o período A. Em uma modalidade especial da presente invenção é também possível se ajustar a potência plasmática a zero durante o período B.

[012] Com base neste modo de operação do processo PCVD, o uso de potência de plasma em pulso, os presentes inventores observaram que ao se pulsar o plasma, o mesmo coeficiente de deposição pode ser alcançado como com o processo de PCVD com base na potência plasmática constante, enquanto que a produção de calor é significativamente mais baixa quando o método de acordo com a presente invenção é usado, o que apresenta um efeito vantajoso na incorporação eficaz de aditivantes. Ademais, o presente método torna possível aumentar o coeficiente de deposição sem o equipamento usado com o mesmo se tornar superaquecido.

[013] Com o uso da presente invenção, preformas para fibras óticas são produzidas por meio de uma técnica de deposição de vapor químico interno (CVD), cujo processo envolve a deposição de gases reagentes aditivados e não aditivados de formação de vidro no lado de dentro de um tubo de substrato oco. Os referidos gases reagentes são fornecidos em um lado do tubo de substrato, ou seja, o lado de entrada, formando uma camada de vidro no interior do tubo de substrato sob a influência de condições de processamento especiais. Uma fonte de energia é alternada entre dois pontos reversos ao longo do tubo de substrato de modo a formar uma camada de vidro. A fonte de energia, em particular em gerador de plasma, fornece energia de alta frequência, em resultado do que plasma é gerado no interior do tubo de substrato, sob as referidas condições de plasma, os gases de formação de vidro reagirão (técnica CVD de plasma).

[014] É preferível se ajustar a potência plasmática a uma potência plasmática máxima durante o período A quando a potência de plasma em pulsos é usada, em relação a isto, o termo "potência máxima" deve ser entendido significar a potência que pode ser ajustada para um coeficiente de deposição específico se não for usado plasma em pulsos, isto é, manter a intensidade do plasma substancialmente constante durante a deposição das camadas de vidro no interior do tubo de substrato. Consequentemente, o termo "potência plasmática máxima" como usado aqui não se refere à potência que pode ser maximamente gerada pelo equipamento PCVD. Durante o período B a potência é ajustada a um valor de modo que a potência é maximamente 50%, preferentemente 25%, em particular 10% da potência plasmática durante o período A.

[015] Em uma modalidade especial do presente método, a frequência é preferentemente pelo menos 1500 Hz.

[016] A potência de pico usada na zona de plasma em pulsos é ajustada a um valor de modo que o coeficiente de deposição das camadas de vidro é de pelo menos 2,0 g/min, em particular 3,2 g/min.

[017] Para proporcionar um melhor entendimento da presente invenção, a potência plasmática em pulsos é mostrada de forma esquemática daqui adiante.

[018] Na figura anexa a potência plasmática fornecida ao tubo de substrato é representada de modo esquemático como uma função do tempo, e o parâmetro A indica o tempo (segundos) durante o qual o plasma é ajustado a uma potência plasmática Pmax. Então a potência plasmática é reduzida por um período específico, indicado pelo parâmetro B. A potência plasmática é assim alternada entre os valores Pmax e Pmin, em que a frequência pode ser entendida ser um número de pulsos por segundo, ou seja, 1/(A+B), onde (A+B) é igual a ΔΤ. Na prática, o assim chamado "ciclo de trabalho" é também usado, o qual pode ser interpretado como Α/ΔΤ ou A*f, onde f é a frequência de pulso.

[019] De acordo com a presente invenção, a frequência de pulso é assim preferivelmente pelo menos 100 Hz, onde o período de tempo durante o qual o pulso está "ligado", ou seja, o parâmetro A, varia entre 0,001 milésimos de segundo - 5 milésimos de segundo, como um resultado do que, a eficácia da incorporação de aditivantes, por exemplo, dióxido de germânio, é aprimorada enquanto o mesmo coeficiente de deposição é mantido em comparação com o processo PCVD no qual a potência de micro-ondas é ajustada a uma potência máxima constante.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PREFORMA ÓTICA ao se realizar uma ou mais reações de deposição de vapor químico em um tubo de substrato, cujo método compreende as etapas a seguir: i) fornecer um ou mais precursores de formação de vidro aditivados ou não aditivados ao tubo de substrato, e ii) efetuar a reação entre os reagentes fornecidos na etapa i) no tubo de substrato de modo a formar uma ou mais camadas de vidro no interior do tubo de substrato, cuja etapa ii) compreende a criação apenas de uma zona de plasma pulsado no interior do tubo de substrato, caracterizado pela zona de plasma formada no interior do tubo de substrato ser realizada em pulsos, usando uma frequência > 100 Hz, com uma potência plasmática máxima sendo alcançada durante o período A de 0,001 - 5 milésimos de segundo, em que durante a etapa ii) um ressonador, no qual o plasma é gerado, trafega para frente e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela potência plasmática máxima ser ajustada em um valor que corresponde ao coeficiente de deposição das camadas de vidro no interior do tubo de substrato que é obtido quando a potência plasmática não é em pulsos.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela frequência ser de pelo menos 1500 Hz.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela potência plasmática máxima usada na zona de plasma em pulso ser ajustada a um valor de modo que o coeficiente de deposição das camadas de vidro seja de pelo menos 2,0 g/min.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela potência plasmática ser ajustada a um valor abaixo da potência plasmática máxima por um período B de no máximo 5 milésimos de segundo.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela potência plasmática ser ajustada a um valor abaixo da potência plasmática máxima por um período B de no máximo 1 milésimo de segundo.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pela potência plasmática durante o período B ser inferior a 50% da potência plasmática durante o período A.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela potência plasmática durante o período B ser inferior a 25% da potência plasmática durante o período A.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela potência plasmática durante o período B ser inferior a 10% da potência plasmática durante o período A.