BRPI0801377B1 - Dispositivo e método para fabricar uma pré-forma ótica - Google Patents

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Korsten Marco
Jansen Marc
Aloysius Kuijpers Eric
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Draka Comteq B.V.
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Abstract

dispositivo e método para fabricar uma pré-forma ótica. a presente invenção refere-se a um dispositivo e a um método para fabricar uma pré-forma ótica por meio de um processo de deposição interna de vapor, compreendendo uma fonte de energia e um tubo de substrato, cujo tubo de substrato tem um lado de suprimento para suprir precursores de formação de vidro e um lado de descarga, para descarregar componentes que não foram depositados no interior do tubo de substrato, enquanto a fonte de energia é movível ao longo do comprimento do tubo de substrato entre um ponto de reversão no lado de suprimento e um ponto de reversão no lado de descarga.

Description

(54) Título: DISPOSITIVO E MÉTODO PARA FABRICAR UMA PRÉ-FORMA ÓTICA (51) Int.CI.: C03B 37/018 (30) Prioridade Unionista: 26/04/2007 NL 1033763 (73) Titular(es): DRAKA COMTEQ B.V.
(72) Inventor(es): MARCO KORSTEN; MARC JANSEN; ERIC ALOYSIUS KUIJPERS
1/10
DISPOSITIVO E MÉTODO PARA FABRICAR UMA PRÉ-FORMA
ÓTICA [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e a um método para fabricar uma pré-forma ótica por meio de um processo de deposição interna de vapor, compreendendo uma fonte de energia e um tubo de substrato oco de quartzo, cujo tubo de substrato oco tem um lado de suprimento, onde são supridos precursores de formação de vidro para o interior do tubo de substrato oco, e um lado de substrato, onde componentes que não foram depositados no interior do tubo de substrato são descarregados, sendo a fonte de energia movível ao longo do comprimento do tubo de substrato entre um ponto de reversão no lado de suprimento e um ponto de reversão no lado de descarga.
[002] Um tal dispositivo é conhecido do pedido de Patente Coreana N2 2003-774.952. Usando o dispositivo que é conhecido dela, é feita uma pré-forma ótica por meio de um processo MCVD (Deposição de Vapor Químico Modificado), no qual são usados um tubo de descarga e um tubo de inserção fixado ao tubo de descarga. O tubo de inserção é disposto dentro do tubo de descarga e tem um diâmetro constante ao longo de seu comprimento, cujo diâmetro é menor do que o do tubo de descarga. Disposto dentro do tubo de inserção está um elemento de raspagem de (fuligem), que compreende uma barra que gira no interior do tubo de inserção e o qual está em contato com o diâmetro interno (superfície interna) dele. Entre o tubo de inserção e o tudo de descarga está um espaço anular, através do qual são passados gases.
[003] Do Pedido Internacional WO 89/02419 é conhecido um dispositivo para fabricar uma pré-forma ótica por
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2/10 meio de um processo interno de deposição de vapor, em que um elemento tubular é montado no lado da bomba de um substrato para remoção de sólido, partículas não depositadas. Em particular, um tal dispositivo compreende uma estrutura rosqueada que segue uma superfície interna do elemento tubular, cuja estrutura rosqueada compreende um conduto de gás aberto o qual é na forma de espiral e girável.
[004] Da publicação Francesa FR 2 266 668 é conhecido um método para fabricar uma pré-forma ótica.
[005] Da publicação Francesa FR 2 253 723 é conhecido um método para fabricar uma pré-forma ótica.
[006] Durante a deposição de camadas de vidro dopado ou não dopa- do no interior de um tubo de substrato de vidro, em particular por meio do processo PCVD (Deposição de Vapor Químico de Plasma), podem ser depositadas camadas de quartzo de menor qualidade, em particular na região fora do caminho de movimento alternativo da fonte de energia movendose ao longo do comprimento do tubo de substrato, isto é, o ressoador. Exemplos de tais camadas de quartzo de baixa qualidade são, por exemplo, os assim chamados anéis de fuligem, mas também quartzo tendo uma alta tensão interna causada por um alto conteúdo de dopante. Exemplos adicionais são situações em que o plasma gerado no ressoador migrará ligeiramente para fora do ressoador, como resultado do que a região de plasma não será definida nitidamente, em particular no lado de descarga do tubo de substrato oco. Tais regiões de plasma levam a uma deposição inferior de camadas de vidro nos pontos de reversão, em particular no lado de descarga, como resultado do que podem aparecer problemas, tais como fratura da própria pré-forma.
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3/10 [007] Os presentes inventores verificaram que tal quartzo de baixa qualidade pode afetar o tubo de substrato, em particular como um resultado da formação de bolhas de vidro nas camadas de vidro depositadas quando o tubo de substrato oco é colapsado em uma pré-forma sólida. Adicionalmente a isto, os presentes inventores verificaram que tal quartzo de baixa qualidade pode se tornar livre desde o interior do tubo de substrato oco durante o processo de colapsar, o que pode levar a contaminação ou a formação de bolhas de gás em qualquer lugar no tubo de substrato. Outro aspecto negativo é o fato de que podem ocorrer rachaduras na região do quartzo de menor qualidade, cujas rachaduras podem propagar-se na direção do centro do tubo de substrato, que é indesejável. Os presentes inventores verificaram ainda mais que o quartzo de menor qualidade pode levar ao entupimento como resultado do que a pressão pode aumentar a um valor alto indesejável durante o processo de deposição, que terá um efeito adverso no processo de deposição no tubo de substrato, cujo efeito será percebido como uma cor branca na prática.
[008] O tubo de substrato é feito de um quartzo de alta qualidade. Em prática, entretanto, o comprimento total do tubo de substrato será maior do que o comprimento da parte do tubo de substrato que é eventualmente convertido em uma fibra de vidro por meio de um processo de estiramento, devido a que as duas extremidades do tubo de substrato, onde a deposição tem lugar, pode causar efeitos laterais indesejáveis, ou seja, defeitos de deposição, contaminação, formação de bolhas e similares, de forma que as duas extremidades não são adequadas para formar uma fibra ótica dela.
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4/10 [009] Assim o objetivo da presente invenção, é prover um dispositivo para fabricar uma pré-forma ótica por meio de um processo de deposição interna de vapor por meio do qual um ou mais dos problemas acima citados possam ser eliminados.
[010] Outro objetivo da presente invenção é o de prover um dispositivo para fabricar uma pré-forma ótica por meio de um processo de deposição interna de vapor em que nenhuma rachadura das camadas de vidro e outros efeitos indesejáveis possam ocorrer durante o processo de colapso, no qual o tubo de substrato, o qual é provido com camadas de vidro que foram depositadas no interior do tubo de substrato oco, é convertido em uma pré-forma sólida.
[011] A presente invenção é caracterizada pelo fato de que um tubo de inserção está presente no interior do tubo de substrato no lado de descarga dele, cujo tubo de inserção compreende uma parte central e uma parte de cone truncado, em que o diâmetro externo da extremidade da parte de cone truncado é menor do que o diâmetro externo da parte central, cuja parte de cone truncado faceia em direção ao lado de suprimento enquanto adicionalmente o diâmetro externo da parte central é menor do que o diâmetro interno do tubo de substrato oco próximo ao lado de descarga.
[012] Um ou mais dos objetivos acima mencionados são obtidos usando um tal dispositivo. Em particular, o quartzo de baixa qualidade acumulará em uma área limitada no interior do tubo de substrato oco quando é u- sado um tubo de inserção assim configurado, o que significa que o comprimento ao longo do qual a dita acumulação no interior do tubo de substrato oco tem lugar será reduzida a um mínimo. De acordo com os presentes
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5/10 inventores, este efeito surpreendente é causado pela configuração especial do tubo de inserção, que faz turbulências dos fluxos de vidro ocorrerem no interior do tubo de substrato oco, próximo à parte de cone truncado do tubo de substrato oco, de tal forma que a deposição do quartzo de qualidade inferior será concentrada em uma área confinada e, portanto, limitada do tubo de substrato oco. O resultado será que um tubo de substrato é obtido do qual a parte usável, ou seja, o comprimento do qual pode ser obtido uma fibra ótica de uma qualidade constante, é maior do que em uma situação na qual o processo de deposição é executado sem usar um tal tubo de inserção.
[013] Na presente invenção é em particular desejável que o diâmetro da parte de cone truncado, medida na extremidade dele que faceia em direção ao lado de suprimento, ou seja, na extremidade estreita da parte de cone truncado, seja selecionada de forma que o diâmetro acima mencionado seja no máximo 0,9 vezes o diâmetro externo da parte central. Uma tal construção foi verificado ser adequada em particular para concentrar um acúmulo e uma concentração de quartzo de baixa qualidade no interior do tubo de substrato oco a uma área limitada.
[014] Em uma modalidade especial, o diâmetro da parte de cone truncado, medida na extremidade dele que faceia em direção ao lado de suprimento, preferencialmente se situa na faixa entre 0,35 vezes o diâmetro externo da parte central e 0,90 vezes o diâmetro externo da parte central. Como resultado do assim selecionado diâmetro especial da parte de cone truncado, a deposição de camadas de vidro tendo uma composição essencialmente diferente daquela das camadas de
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6/10 vidro depositadas na parte central do tubo de substrato oco, é limitada a uma área mais confinada no interior do tubo de substrato oco.
[015] A posição do tubo de inserção é tal que a extremidade da parte de cone truncado que faceia em direção ao lado de suprimento é localizada fora da área marcada pelo ponto de reversão no lado de suprimento e o ponto de reversão no lado de descarga do tubo de substrato oco.
[016] O tubo de inserção em si é oco, de forma que os gases que não foram depositados no interior do tubo de substrato oco serão descarregados através do tubo de inserção, embora exista também a possibilidade de que os gases acima mencionados trafeguem por meio do espaço anular formado entre o diâmetro externo (superfície externa) da parte central do tubo de inserção e o diâmetro interno (superfície interna) do tubo de substrato oco.
[017] Em uma modalidade especial, é adicionalmente desejável que um elemento de raspagem de componentes sólidos que não foram depositados no interior do tubo de substrato e/ou o tubo de inserção ser disposto dentro do tubo em questão, cujo elemento faz contato com o diâmetro interno (superfície interna) do tubo em questão. Uma barra girante é um tal elemento adequado.
[018] Quando a presente invenção for usada, não ocorrerá nenhuma rachadura das camadas de vidro depositadas no interior do tubo de substrato oco tanto durante quanto depois do processo de deposição, enquanto adicionalmente nenhuma formação de bolhas ocorrerá durante o processo de colapso. Ainda mais, quando for usado o presente dispositivo é possível um processo de deposição mais longo (em termos de tempo),
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7/10 devido a que o entupimento no lado de descarga foi minimizado. Adicionalmente a isto, os presentes inventores verificaram que nenhuma mudança indesejável ocorre a respeito da uniformidade da pré-forma sólida obtida depois do colapso. Em particular, no lado de descarga do tubo de substrato. Usando o presente dispositivo, é possível, portanto, utilizar o material de vidro de alta qualidade do tubo de substrato substancialmente inteiramente, isto é, para realizar a máxima utilização do comprimento do tubo de substrato, para estirar fibras óticas dele.
[019] A presente invenção se refere ainda mais a um método para fabricar uma pré-forma ótica por meio de um processo de deposição interna de vapor, em que são supridos precursores de formação de vidro a um tubo oco de substrato de quartzo, no seu lado de suprimento, cujo tubo de substrato tem ainda mais um lado de descarga, onde componentes que não foram depositados no interior do tubo de substrato são descarregados, em que uma fonte de energia é movida ao longo do comprimento do tubo de substrato oco entre um ponto de reversão no lado de suprimento e um ponto de reversão no lado de descarga, para o propósito de gerar condições de deposição no tubo de substrato oco, caracterizado pelo fato de que, um tubo de inserção é colocado no interior do tubo de substrato oco, no lado de descarga dele, depois que os precursores de formação de vidro são supridos ao interior do tubo de substrato oco cujo tubo de inserção compreende uma parte central e uma parte de cone truncado, em que o diâmetro externo da extremidade da parte de cone truncado é menor do que o diâmetro externo da parte central, cuja parte de cone truncado faceia em direção ao lado de suprimento, enquanto, ainda mais, o
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8/10 diâmetro externo da parte central é menor do que o diâmetro interno do tubo de substrato oco próximo ao lado de descarga.
[020] As condições que prevalecem no tubo de substrato oco resultarão na deposição de uma ou mais camadas de vidro pelos precursores de formação de vidro no interior do tubo de substrato oco. Uma pré-forma sólida é obtida colapsando o tubo de substrato oco, que pode adicionalmente ser provido com camadas adicionais de vidro no exterior dele, depois do processo de deposição, de cuja pré-forma sólida podem ser estiradas fibras óticas depois do aquecimento de uma extremidade dela.
[021] Versões especiais do presente método são definidos nas sub- reivindicações anexas.
[022] A presente invenção se refere ainda mais a um método para fabricar uma fibra de vidro em que é feito uso de uma pré-forma obtida executando um processo de deposição interna de vapor de acordo com a presente invenção.
[023] A presente invenção será descrita aqui após em mais detalhe por meio de um exemplo, em cuja conexão deve ser observado, no entanto, que a presente invenção não é de nenhuma forma limitada a um tal exemplo [024] A figura mostra esquematicamente o dispositivo de acordo com a presente invenção. Um tubo de substrato de vidro oco 10 é provido com precursores (não mostrados) de formação de vidro no lado de suprimento 20 do tubo de substrato 10, com o fluxo de gás com os precursores de formação de vidro presentes nele andando da esquerda para a direita na figura. Para efetuar a deposição de tais precursores de formação de vidro, um ressoador (não mostrado) para gerar plasma 40 é movimentado alternativamente ao longo do
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9/10 comprimento do tubo de substrato 10, com o ressoador para gerar plasma revertendo no lado de descarga 30, próximo da posição indicada em 60, subseqüentemente movendo de volta ao longo do comprimento do tubo de substrato 10, na direção do lado de suprimento 20 e retornando de lá para o lado da descarga 30, com o ponto de reversão no lado de suprimento 20 sendo esquematicamente indicado em 50. Para finalidade de perfeição deve ser observado que o suprimento dos precursores de formação de vidro tem lugar somente no lado de suprimento 20 na direção da bomba ou lado de descarga 30. O eixo de simetria do tubo de substrato 10 é indicado em 8. Em uma modalidade do tubo de substrato 10 e o ressoador (não mostrado) são cercados por um forno, com o ressoador assim sendo movido ao longo do comprimento do tubo de substrato 10 entre o ponto de reversão 50 e o ponto de reversão 60 no forno durante o processo de deposição.
[025] Disposto no lado de descarga 30 do tubo de substrato 10, em uma posição localizada fora da área marcada pelo ponto de reversão 50 - ponto de reversão 60, está um tubo de inserção 1 feito de quartzo, que tem uma parte de cone truncado 3 e uma parte central 4. O tubo de inserção 1 é assim posicionado no interior do tubo de substrato 10, de uma tal maneira que o diâmetro externo da parte central 4, que é indicada em 5, é menor do que o diâmetro interno do tubo de substrato 10 próximo ao lado de descarga 30. É em particular desejável que o diâmetro externo da parte de cone truncado 3 perto da extremidade dele, que é indicado em 9, se situa na faixa de 0,35 vezes o diâmetro externo da parte central 4 e 0,90 vezes o diâmetro externo da parte central 4. Como um resultado deste formato cônico do tubo de inserção 1,
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10/10 esquematicamente representado como a parte de cone truncado 3, a distância sobre a qual vidro de qualidade inferior depositará sobre o interior do tubo de substrato 10 próximo ao ponto de reversão 60 no lado de descarga 30 será pequena, em particular em comparação com uma modalidade na qual o tubo de inserção 1 é todo omitido, ou na qual é usado um tubo de inserção 1 que não é provido com uma extremidade tendo uma parte de cone
truncado 3, cuja parte de cone truncado 3 faceia em direção ao
lado de suprimento 20.
[026] Durante o processo PCVD, o ressoador é
movido ao longo de um comprimento de 1,3 m sobre o tubo de
substrato 10, com o ressoador para gerar plasma 40 com
movimento alternativo entre o ponto de reversão 50 e o ponto de reversão 60. Depois que o processo PCDV terminou, o tubo de substrato 10 é colapsado em uma pré-forma sólida. Uma préforma sólida assim obtida pode adicionalmente se provida, externamente, com uma ou mais camadas de vidro adicionais, depois do que a pré-forma assim obtida é montada em uma torre de estiramento para o propósito de obter uma fibra de vidro dela enquanto suprindo calor. O comprimento total da fibra de vidro de alta qualidade assim obtida corresponde essencialmente à parte central inteira do tubo de substrato 10. De fato, a região entre o ponto de reversão 50, próximo ao lado de suprimento 20, e o ponto de reversão 60, próximo ao lado de descarga 30.
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Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. DISPOSITIVO PARA FABRICAR UMA PRÉ-FORMA ÓTICA, por meio de um processo de deposição interna de vapor, compreendendo uma fonte de energia e um tubo de substrato oco de quartzo (10), cujo tubo de substrato oco (10) tem um lado de suprimento (20), onde são supridos precursores de formação de vidro para o interior do tubo de substrato oco (10), e um lado de descarga (30), onde componentes que não foram depositados no interior do tubo de substrato (10) são descarregados, sendo a fonte de energia movível ao longo do comprimento do tubo de substrato (10) entre um ponto de reversão (50) no lado de suprimento (20) e um ponto de reversão (60) no lado de descarga (30), caracterizado pelo fato de que um tubo de inserção (1) está presente no interior do tubo de substrato oco (10), no lado de descarga (30) dele, cujo tubo de inserção (1) compreende uma parte central (4) e uma parte de cone truncado (3) em que o diâmetro externo da extremidade da parte de cone truncado (3) é menor do que o diâmetro externo da parte central (4), cuja parte de cone truncado (3) faceia em direção ao lado de suprimento (20), enquanto, ainda mais, o diâmetro externo da parte central (4) é menor do que o diâmetro interno do tubo de substrato oco (10) próximo ao lado de descarga (30).
  2. 2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo diâmetro da parte de cone truncado (3), medido na extremidade dele que faceia em direção ao lado de suprimento (20), ser no máximo 0,9 vezes o diâmetro externo da parte central (4).
  3. 3. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo diâmetro da
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    2/4 parte de cone truncado (3), medido na extremidade dele que faceia em direção ao lado de suprimento (20), se situar na faixa de 0,35 vezes o diâmetro externo da parte central (4) e 0,90 vezes o diâmetro externo da parte central (4).
  4. 4. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo tubo de inserção (1) se estender na direção do lado de suprimento (20) para uma posição fora da área que está localizada entre o ponto de reversão (50) no lado de suprimento (20) e o ponto de reversão (60) no lado de descarga (30).
  5. 5. MÉTODO PARA FABRICAR UMA PRÉ-FORMA ÓTICA POR MEIO DE UM PROCESSO DE DEPOSIÇÃO INTERNA DE VAPOR, conforme definido na reivindicação 1, em que são supridos precursores de formação de vidro a um tubo oco de substrato de quartzo (10), no seu lado de suprimento (20), cujo tubo de substrato (10) tem ainda mais um lado de descarga (30), onde componentes que não foram depositados no interior do tubo de substrato (10) são descarregados, em que uma fonte de energia é movida ao longo do comprimento do tubo de substrato oco (10) entre um ponto de reversão (50) no lado de suprimento (20) e um ponto de reversão (60) no lado de descarga (30), para o propósito de gerar condições de deposição no tubo de substrato oco (10), caracterizado por um tubo de inserção (1) ser colocado no interior do tubo de substrato oco (10), no lado de descarga (30) dele, depois que os precursores de formação de vidro são supridos ao interior do tubo de substrato oco (10) cujo tubo de inserção (1) compreende uma parte central (4) e uma parte de cone truncado (3), em que o diâmetro externo da extremidade da parte de cone truncado (3) é menor do que o diâmetro externo da parte central (4), cuja
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    3/4 parte de cone truncado (3) faceia em direção ao lado de suprimento (20), enquanto, ainda mais, o diâmetro externo da parte central (4) é menor do que o diâmetro interno do tubo de substrato oco (10) próximo ao lado de descarga (30)
  6. 6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por ser usado um tubo de inserção (1) tendo uma parte de cone truncado (3), cujo diâmetro da parte de cone truncado (3) medido na extremidade que faceia em direção ao lado de suprimento (20), ser no máximo 0,9 vezes o diâmetro externo da parte central (4).
  7. 7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por ser usado um tubo de inserção (1) tendo uma parte de cone truncado (3), cujo diâmetro da parte de cone truncado (3) medido na extremidade que faceia em direção ao lado de suprimento (20), se situar na faixa de 0,35 vezes o diâmetro externo da parte central (4) e 0,90 vezes o diâmetro externo da parte central (4).
  8. 8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo tubo de inserção (1) ser posicionado no interior do tubo de substrato oco (10) de tal maneira que o tubo de inserção (1) é disposto no lado de descarga (30) do tubo de substrato oco (10), fora da área que está localizada entre o ponto de reversão (50) no lado de suprimento (20) e o ponto de reversão (60) no lado de descarga (30).
  9. 9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado por ser usado um gerador de plasma (40) como a fonte de energia.
  10. 10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo tubo de inserção (1)
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    4/4 ser removido do tubo de substrato oco '10' depois da deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato oco (10), depois do que o tubo de substrato oco (10' assim obtido, cujo interior está provido com uma ou mais camadas de vidro obtidas por deposição, é sujeitado a um processo de colapsar de forma a obter uma pré-forma sólida.
  11. 11. MÉTODO PARA FABRICAR UMA FIBRA ÓTICA AQUECENDO UMA PRÉ-FORMA EM UMA EXTREMIDADE DA MESMA, e subsequentemente estirando uma fibra ótica da mesma, caracterizado pelo fato de que é usado uma pré-forma obtida executando o método de acordo com a reivindicação 10.
    Petição 870180018903, de 08/03/2018, pág. 18/22
    1/1
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