BRPI0905127B1 - método para fabricar uma pré-forma, e dispositivo para fornecer gases - Google Patents

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Antoon Hartsuiker Johannes
Jacobus Nicolaas Van Stralen Mattheus
Heuvelmans Roland
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Abstract

método e dispositivo para fabricar uma pré-forma ótica. a presente invenção refere-se a um método para fabricar uma pré-forma para fibras óticas por meio de um processo de deposição interna de vapor, cujo método compreende as seguintes etapas: i) fornecer um tubo de substrato de vidro oco, ii) fornecer gases de formação de vidro contendo dopante para o interior do tubo de substrato de vidro oco, em que o fluxo de fornecimento compreende um fluxo principal de gás e um ou mais fluxos secundários de gás, o dito fluxo principal de gás compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um ou mais fluxos secundários de gás compreendendo principalmente dopante(s); iii) criar tais condições no interior do tubo de substrato de vidro oco em que acontece deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato de vidro oco, e possivelmente; iv) submeter o tubo de substrato assim obtido a um tratamento de sofrer colapso a fim de formar uma pré-forma sólida, em que o fluxo secundário de gás compreende um fluxo de entrada e um fluxo de saida, em que o fluxo secundário de gás é subdividido em n subfluxos arranjados paralelos uns aos outros, cujos subfluxos são fornecidos para o interior do tubo de substrato de vidro oco juntamente com o fluxo principal de gás, em que n <243> 2.

Description

A presente invenção refere-se a um método para fabricar uma pré-forma para fibras óticas por meio de um processo de deposição interna de vapor, cujo método compreende as seguintes etapas:
i) fornecer um tubo de substrato de vidro oco, ii) fornecer gases de formação de vidro contendo dopante para o interior do tubo de substrato de vidro oco, em que o fluxo de fornecimento compreende um fluxo principal de gás e um ou mais fluxos secundários de gás, o dito fluxo principal de gás compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um ou mais fluxos secundários de gás compreendendo principalmente dopante(s), iii) criar tais condições no interior do tubo de substrato de vidro oco em que acontece deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato de vidro oco, e possivelmente iv) submeter o tubo de substrato assim obtido a um tratamento de sofrer colapso a fim de formar uma pré-forma sólida. A presente invenção refere-se adicionalmente a um dispositivo para fornecer gases para o interior de um tubo de substrato de vidro oco, cujo tubo de substrato de vidro oco é adequado para se obter dele uma pré-forma ótica, cuja pré-forma ótica é adequada para estirar disto uma fibra ótica, em cujo dispositivo acontece um fluxo de fornecimento, cujo fluxo de fornecimento compreende um fluxo principal de gás e um ou mais fluxos secundários de gás, o dito fluxo principal de gás compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um ou mais fluxos secundários de gás compreendendo principalmente dopante(s). Além de dopante(s), tais fluxos secundários de gás usualmente compreendem gases transportadores.
Processos e aparelhos para fabricar pré-formas de estiramento de fibra são conhecidos a partir da US 4.445.918, US 4.816.050 e da US 2003/0084685. Além do mais a JP 59-121129 refere-se a um método para fabricar um corpo de vidro para fibras óticas, em cujo método camadas de
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2/15 pó fino de vidro são formadas sobre as paredes internas de tubos de vidro.
Usando a presente invenção, pré-formas para fibras óticas são formadas por meio de uma técnica de deposição interna de vapor químico (CVD), em que camadas de vidro dopado ou não-dopado são depositadas 5 no lado de dentro de um tubo de substrato de vidro oco. Para efetuar uma deposição como esta, gases reativos são fornecidos em um lado do tubo de substrato, isto é, o lado de abastecimento, formando uma camada de vidro no interior do tubo de substrato como resultado das condições de processo especial. Uma fonte de energia é deslocada para frente e para trás ao longo 10 de uma parte específica do comprimento do tubo de substrato para formar uma camada de vidro. A fonte de energia, em particular um gerador de plasma, fornece energia de alta frequência, gerando assim um plasma no interior do tubo de substrato, sob quais condições de plasma os gases reativos de formação de vidro reagirão (a técnica CVD de plasma). Também é 15 possível, entretanto, fornecer a energia na forma de calor, em particular por meio de queimadores, no lado externo do tubo de substrato ou por meio de um forno, o qual circunda o tubo de substrato. As técnicas supracitadas têm em comum o fato de que a fonte de energia é deslocada para frente e para trás com relação ao tubo de substrato.
Uma desvantagem das técnicas descritas anteriormente é o fato de que defeitos podem se desenvolver perto dos pontos de reversão nas camadas depositadas no interior do tubo de substrato de vidro por causa do movimento de vaivém da fonte de energia. Tais defeitos são chamados de estreitamentos, em cujo contexto uma distinção é, além disso, feita entre 25 estreitamento geométrico e estreitamento ótico. A expressão estreitamento geométrico é entendida para significar o fato de que a espessura da deposição total, isto é, de todas as camadas de vidro, não é constante ao longo do comprimento do tubo. A expressão estreitamento ótico é entendida para significar o fato de que as propriedades óticas não são constantes ao longo 30 do comprimento da pré-forma e que consequentemente as propriedades óticas das fibras óticas obtidas de uma pré-forma como esta não são constantes, tampouco. Estreitamento ótico é determinado principalmente por dife
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3/15 renças no índice refrativo, ou perfis de índice refrativo, ao longo do comprimento da pré-forma. Além de um controle adequado do estreitamento geométrico, também é desejável, com uma vista para realizar um controle adequado das propriedades óticas das fibras a ser formadas, que as diferenças 5 no perfil de índice refrativo longitudinal sejam tão pequenas quanto possível ao longo de um comprimento máximo da pré-forma. É um fenômeno conhecido em processos de deposição que o comprimento das zonas de deposição localizadas em uma e outra extremidade do tubo de substrato, também referidas como estreitamentos de extremidade, pode compreender aproxi10 madamente 15% do comprimento total do tubo de substrato. A presença de tal estreitamento resulta em uma seção transversal axialmente não uniforme do núcleo. Mais particularmente, o dito estreitamento forma uma região na qual as propriedades óticas e/ou geométricas da pré-forma não são uniformes. A dita não uniformidade resultará em degradação das características 15 de transmissão da fibra ótica. O uso de tais regiões de estreitamento na pré-forma para fabricar fibras óticas é minimizado, portanto. Uma vez que tais regiões de estreitamento formam uma parte significativa do comprimento da haste de pré-forma, o comprimento de fibra total a ser obtido de uma pré-forma é um pouco limitado.
Estreitamento tem assim esta desvantagem em que o comprimento útil da pré-forma é limitado, o que significa que uma menor quantidade de fibra ótica pode ser obtida de uma pré-forma. Além disso, as propriedades de uma fibra ótica podem não ser constantes ao longo do comprimento da fibra por causa da ocorrência de estreitamento. Entretanto, proprieda25 des óticas constantes de uma fibra são importantes para um produtor de fibra, porque o produtor terá que dar certas garantias quanto ao certificado de produto que é fornecido, de acordo com o que cada parte individual da fibra ótica deve em princípio estar sempre de acordo com a especificação que é emitida, em particular se as propriedades óticas forem verificadas, por 30 exemplo, pelo usuário.
A Patente U.S. ns US 4.741.747 refere-se a um método para fabricar fibras óticas no qual a redução do assim chamado estreitamento de
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4/15 extremidade é pretendida para acontecer ao deslocar o plasma não linearmente como uma função do tempo na região do ponto de reversão e/ou ao variar a intensidade do plasma ao longo do comprimento do tubo de vidro.
A Patente U.S. ns US 4.857.091 refere-se a um método para fabricar fibras óticas, o qual menciona diversos parâmetros que influenciam a posição axial do local de zona de deposição em relação ao gerador de plasma, entre os quais variação periódica da potência de micro-onda, variação periódica da pressão no tubo de substrato e variação periódica da velocidade do ressonador sendo alternado ao longo do tubo.
O pedido de patente europeu ns 0 038 982 refere-se a um método para fabricar fibras óticas, no qual o gerador de plasma é deslocado ao longo do comprimento do tubo de substrato, cujo gerador de plasma produz uma zona quente, de tal maneira que a dita zona quente pode ser considerada como uma assim chamada de zona quente em tandem compreendendo pelo menos duas zonas, isto é, a zona I e a zona II.
O pedido de patente europeu ns 0 333 580 refere-se a um método para fabricar pré-formas para fibras óticas no qual um gerador de microondas de potência variável é usado, mas no qual nenhum uso é feito de um plasma não isotérmico sendo deslocado para frente e para trás entre dois pontos de reversão ao longo do comprimento do tubo de substrato.
Da publicação de patente britânica GB 2 118 165 é conhecido um método para fabricar uma pré-forma para uma fibra ótica, no qual a velocidade da fonte de calor sendo deslocada axialmente ao longo do comprimento do tubo de substrato é de acordo com uma equação matemática específica, a dita velocidade sendo uma função da posição da dita fonte de calor ao longo do tubo de substrato, de maneira que a espessura de deposição total das camadas de vidro é substancialmente constante ao longo do comprimento do dito tubo.
Da Patente U.S. ns 5.188.648 concedida para os presentes requerentes é conhecido um método para fabricar uma pré-forma ótica no qual o movimento do plasma é interrompido a cada vez que o plasma alcança o ponto de reversão perto do ponto de entrada de gás do tubo de substrato,
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5/15 enquanto a deposição de vidro continua, cuja interrupção do movimento de plasma dura pelo menos 0,1 segundo. O dito documento se relaciona em particular a uma redução do estreitamento geométrico do núcleo da préforma ótica.
Da Patente U.S. ns US 4.944.244 é conhecido um método para fabricar pré-formas óticas no qual a potência da fonte de energia é controlada continuamente durante o processo de deposição com base em um sinal que é uma função, entre outras coisas, do grau para o qual deposição de camadas vítreas no interior do tubo de substrato acontece.
A técnica anterior descreve métodos para fabricar pré-formas nos quais a otimização do estreitamento geométrico tem levado ao desenvolvimento de estreitamento ótico, e vice-versa.
O pedido de patente U.S. ns US 2005/0041943 refere-se a um método de deposição no qual o plasma é deslocado ao longo do comprimen15 to de um tubo de substrato oco e é mudado em uma primeira região de extremidade adjacente a um ponto de reversão, tanto como uma função do tempo no processo de deposição quanto como uma função da posição na primeira região de extremidade, em que o ponto final da primeira região de extremidade coincide com o ponto de reversão e em que o ponto de partida 20 é localizado mais distante do ponto de reversão do que o ponto de desaceleração, a dita primeira região de extremidade tendo um comprimento que é reivindicado para ser suficiente para reduzir estreitamento na pré-forma.
O objetivo da presente invenção é assim fornecer um método para fabricar uma pré-forma da qual uma fibra ótica pode ser estirada, cuja 25 pré-forma apresente uma pequena quantidade de estreitamento geométrico e ótico e que tenha propriedades óticas constantes não somente em ambas as extremidades, mas também na região entre as duas extremidades da préforma.
Um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma pré30 forma da qual uma fibra ótica pode ser estirada, cuja pré-forma tenha propriedades óticas constantes ao longo de um comprimento máximo da mesma.
A presente invenção, tal como descrito no primeiro parágrafo, é
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6/15 caracterizada pelo fato de que o fluxo secundário de gás é subdividido em N subfluxos, cujos N subfluxos são fornecidos para o interior do tubo de substrato oco juntamente com o fluxo principal de gás, em que N > 2.
Os presentes inventores descobriram que o estreitamento presente em uma pré-forma sólida depende de, entre outras coisas, da taxa de deposição das camadas de vidro no interior do substrato oco, com um aumento da taxa de deposição resultando de uma maneira geral em uma deterioração da uniformidade das camadas de vidro depositadas. Constatou-se que um ou mais dos objetivos mencionados anteriormente podem ser alcançados ao subdividir o fluxo secundário de gás em um ou mais subfluxos, a taxa de fluxo de cada subfluxo sendo ajustável precisamente, e combinar os ditos subfluxos uns com os outros e subsequentemente com o fluxo principal de gás. Assim, os presentes inventores têm proposto em particular um método e um dispositivo para controlar o índice refrativo na direção longitudinal na pré-forma.
A taxa de fluxo de um meio, tal como gás ideal, através de um orifício é determinada com base na equação seguinte: m = pVA = constante [kg/s], em que:
m = fluxo de massa de um gás ideal [kg/s], p = densidade de gás [kg/m3],
V = velocidade de gás [m/s],
A = área de orifício [m2].
Na prática a taxa de fluxo de um fluxo de gás através de um orifício é aproximada com base na equação seguinte: m = c(pi - p2)Ai em que:
c = constante, dependendo do gás que é usado, pi = pressão estática na frente do orifício [Pa], P2 = pressão estática após o orifício [Pa], Ai = área de orifício [m2].
Com base nas equações indicadas acima é possível determinar
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7/15 a taxa de fluxo do gás como uma função da queda de pressão através de um orifício tendo um diâmetro r, não considerando a influência de gravitação. m = cApr2K.
Os presentes inventores descobriram que se um número dos orifícios supracitados for usado em um arranjo paralelo e se o raio interno do orifício for selecionado de maneira que o fluxo máximo através de cada orifício varie em uma relação de 1:2:4:8: e assim por diante, é possível ajustar o fluxo total do fluxo secundário de gás em etapas distintas. Foi assim descoberto que a magnitude do fluxo de gás do(s) dopante(s) pode ser estabeleci10 da precisamente.
Para alcançar um controle preciso da magnitude do fluxo secundário de gás, é preferível que o número de subfluxos seja pelo menos 4, isto é, N>4.
Assim, o fluxo máximo de cada subfluxo é preferivelmente pelo 15 menos tão grande quanto duas vezes o fluxo máximo do(s) outro(s) subfluxo(s). Em uma modalidade específica, a qual faz uso de quatro subfluxos (N=4), por exemplo, o fluxo máximo do primeiro subfluxo é fixado em 1 (unidade arbitrária, AU), o fluxo máximo do segundo subfluxo é fixado em 2 (AU), o fluxo máximo do terceiro subfluxo é fixado em 4 (AU) e o fluxo máxi20 mo do quarto subfluxo é fixado em 8 (AU). Assim é possível usar 16 ajustes no máximo entre uma taxa de fluxo mínima (nenhum fluxo) e uma taxa de fluxo máxima, em cujo último caso a válvula controlável em cada subfluxo está aberta. Consequentemente, existe uma relação entre os N subfluxos, isto é, o fluxo máximo do subfluxo N é tão grande quanto duas vezes o fluxo 25 máximo do subfluxo (N-1), e o fluxo máximo do subfluxo N é tão pequeno quanto a metade do fluxo máximo do subfluxo (N+1). Assim, o fluxo máximo do subfluxo Ni é preferivelmente tão grande quanto duas vezes o fluxo máximo do subfluxo N2, se N = 2, mais em particular, o fluxo máximo do subfluxo Ni é preferivelmente tão grande quanto duas vezes o fluxo máximo do 30 subfluxo (Ni-1), e o fluxo máximo do subfluxo N é tão pequeno quanto a metade do fluxo máximo do subfluxo (Ni+1), N > 3.
Para alcançar um ajuste preciso de forma ideal da taxa de fluxo
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8/15 do subfluxo, é desejável que os ditos um ou mais fluxos secundários de gás aconteçam em um ambiente de temperatura controlada. Assim, quaisquer efeitos prejudiciais com relação à expansão de temperatura e flutuações de pressão são reduzidos a um mínimo.
Em uma modalidade especial do presente método, é desejável em particular que uma válvula controlável e um orifício estejam presentes no caminho de fluxo de cada subfluxo, com a válvula controlável bloqueando ou passando o respectivo subfluxo e o orifício controlando a magnitude do respectivo subfluxo. É desejável em particular que a válvula controlável possa 10 ser fixada em duas posições, isto é, uma posição aberta e uma posição fechada. A quantidade de dopante(s) a ser fornecida para o interior do substrato oco é controlada ao controlar as válvulas em cada subfluxo individual. Assim é possível estabelecer o fluxo em etapas distintas entre uma taxa de fluxo mínima para o fluxo secundário de gás, isto é, nenhum fluxo (todas as 15 válvulas fechadas) e um fluxo máximo (todas as válvulas estão abertas).
Para alcançar um ajuste preciso e rápido da magnitude do fluxo secundário de gás, é desejável que a frequência de controle usada para controlar a válvula controlável seja de pelo menos 20 Hz, embora preferivelmente uma frequência de controle de pelo menos 50 Hz seja usada, com o con20 trole da válvula(s) controlável(s) acontecendo em particular por meio de uma unidade aritmética eletrônica.
Os presentes inventores descobriram adicionalmente que é desejável, durante o uso do presente método para fabricar pré-formas óticas por meio de um processo de deposição interna de vapor, fixar a taxa de fluxo 25 de dopantes no fluxo principal de gás em um nível que é cerca de 10% menor que a taxa de fluxo que seria exigida para alcançar o valor de índice refrativo desejado (por meio de tais dopantes).
Em uma modalidade especial da presente invenção, é preferível produzir uma pré-forma ótica em uma primeira etapa, usando um processo 30 PCVD, em que os gases de formação de vidro contendo dopantes são fornecidos para o interior do tubo de substrato de vidro oco somente por meio do fluxo principal de gás. Em outras palavras, em uma primeira etapa uma
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9/15 pré-forma de acordo com a técnica anterior é formada, por exemplo, tal como descrevedo no WO 2004/101458. Após conclusão do processo de deposição, seguido por um tratamento de entrar em colapso usual, o perfil de índice refrativo longitudinal da pré-forma sólida assim obtida é determinado. O 5 dito perfil de índice refrativo medido é comparado com o perfil de índice refrativo desejado. Assim é possível determinar a diferença entre o perfil de índice refrativo medido e o perfil de índice refrativo desejado em qualquer posição da pré-forma sólida. Com base no dito perfil de índice refrativo longitudinal medido e na diferença disto assim determinada, um novo processo 10 de deposição é iniciado, no qual é feito uso de um fluxo principal de gás e um ou mais fluxos secundários de gás. A quantidade de dopante, por exemplo, germânio na forma de tetracloreto de germânio, no fluxo principal de gás, o qual contém S1O2 e tetracloreto de silício, por exemplo, pode ter sido adaptada para 0 propósito de aumentar assim 0 nível de índice refrativo para 15 um determinado nível ao longo do comprimento total da pré-forma. Finalmente, a taxa de fluxo do fluxo principal de gás será fixada em um valor substancialmente constante durante 0 processo de deposição. A quantidade de dopante extra é fornecida por meio do fluxo secundário de gás com base na diferença medida no perfil de índice refrativo longitudinal, com a taxa de 20 fluxo dos ditos um ou mais fluxos secundários de gás sendo ajustada precisamente como uma função da posição longitudinal no tubo de substrato oco. O fluxo principal de gás fornece assim um ajuste básico do índice refrativo e dos ditos um ou mais fluxos secundários de gás para 0 nível final desejado, cujo nível final é substancialmente constante por todo um comprimento 25 máximo da pré-forma. O dito controle acontece assim preferivelmente ao comparar um perfil de índice refrativo determinado anteriormente com um perfil de índice refrativo desejado, a diferença entre os dois perfis funcionando como uma base para ajustar a taxa de fluxo de pelo menos um de 0 fluxo principal de gás e os fluxos secundários de gás para executar as etapas ii)30 iii), de maneira que 0 controle da(s) válvula(s) controlável(s) acontece como uma função do tempo durante a etapa iii).
Na modalidade na qual acontece uma correção com germânio, é
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10/15 desejável que o fluxo principal de gás contenha uma quantidade de germânio de tal maneira que o valor de índice refrativo resultante seja igual ou menor que o valor de índice refrativo desejado no perfil de índice refrativo longitudinal desejado. Então a quantidade de germânio extra pode ser determi5 nada como uma função da posição longitudinal da zona de reação durante o processo de deposição no tubo de substrato oco, cuja quantidade de germânio é fornecida por meio de um ou mais fluxos secundários de gás. Assim, a taxa de fluxo dos ditos um ou mais fluxos secundários de gás, e assim a quantidade de (índice refrativo aumentando e/ou diminuindo) dopante a ser 10 fornecido, pode ser variada como uma função do tempo durante o processo de deposição. Por causa de a zona de reação alternar ao longo do tubo de substrato durante o processo de deposição, é assim possível ajustar precisamente a quantidade de dopantes em qualquer momento desejado (e, portanto, também em qualquer posição desejada no tubo de substrato) durante 15 o processo de deposição.
Em uma modalidade especial, na qual o valor de índice refrativo longitudinal deve ser corrigido por meio de um dopante de diminuição de índice refrativo, flúor em particular, é desejável acrescentar uma quantidade de flúor ao fluxo principal de gás, de tal maneira que o valor de índice refrati20 vo resultante será igual ou maior que o valor de índice refrativo desejado no perfil de índice refrativo longitudinal pretendido. Subsequentemente, a quantidade de flúor adicional pode ser determinada como uma função da posição longitudinal da zona de reação durante o processo de deposição no tubo de substrato oco, cuja quantidade de flúor é fornecida por meio de um ou mais 25 fluxos secundários de gás.
Usando a presente invenção, constatou-se ser possível fabricar uma pré-forma ótica na qual a ocorrência de desvios no índice refrativo, por exemplo, estreitamento, é minimizada.
Usando a presente invenção é possível em princípio concretizar 30 um perfil de índice refrativo substancialmente uniforme. Dopantes tanto de aumento de índice refrativo quanto de diminuição de índice refrativo, tais como GeCk e C2F6, por exemplo, podem ser usados nos fluxos secundários
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11/15 de gás. Tais dopantes são incorporados no vidro. Em uma modalidade especial é preferido que no fluxo principal de gás um ou mais dopantes estejam presentes. Em modalidades específicas também é desejável usar pelo menos dois fluxos secundários de gás, os dopantes de diminuição de índice 5 refrativo sendo fornecidos por meio de um fluxo secundário de gás e os dopantes de aumento de índice refrativo sendo fornecidos por meio do outro fluxo secundário de gás. Assim é possível alcançar uma medição muito precisa de dopantes para o propósito de minimizar quaisquer desvios no índice refrativo, por exemplo, estreitamento, na direção longitudinal. Além disso, é 10 preferido que para cada dopante um fluxo secundário de gás separado seja dividido em diversos subfluxos. Entretanto, algumas vezes é possível combinar diferentes dopantes em um único fluxo secundário de gás, mas também afasta a possibilidade de controle individual.
Os presentes inventores descobriram que em uma modalidade 15 especial somente o fluxo secundário contém dopante(s). Uma modalidade como esta é especialmente preferida quando baixas concentrações de dopante(s) são exigidas.
A presente invenção é usada em particular no campo de deposição de vapor químico por plasma (PCVD), no qual um processo de deposi20 ção interna é executado em um tubo de substrato de quartzo oco, usando um plasma. Em um processo como este, um gerador de micro-ondas, em particular um ressonador, é alternado ao longo do comprimento do tubo de substrato, entre dois pontos de reversão. A zona de plasma se desloca assim ao longo do comprimento do tubo de substrato, e a deposição dos 25 precursores de formação de vidro acontece na zona de plasma. Usando a presente invenção é possível adaptar a composição de gás no tubo de substrato para a posição de ressonador. Em outras palavras, é desejável variar a concentração de dopante dentro de um curso de ressonador na dependência da posição, em particular em velocidades de ressonador na faixa de 1030 40 m/min. Assim é possível ter uma deposição de vidro acontecendo em uma posição predeterminada no interior do tubo de substrato oco, cuja deposição torna possível, por causa da subdivisão especial em fluxo principal
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12/15 de gás e um ou mais fluxos secundários de gás, concretizar qualquer valor de índice refrativo desejado em qualquer posição desejada no tubo de substrato oco.
A presente invenção refere-se adicionalmente a um dispositivo para fornecer gases para o interior de um tubo de substrato oco, com o fluxo de fornecimento compreendendo um fluxo principal de gás e um ou mais fluxos secundários de gás, o dito fluxo principal de gás compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um ou mais fluxos secundários de gás compreendendo principalmente dopante(s), caracterizado 10 pelo fato de que o fluxo secundário de gás compreende uma primeira unidade de distribuição para dividir os fluxos secundários de gás em N subfluxos e uma segunda unidade de distribuição para combinar todos os N subfluxos, em que N > 2.
Em uma modalidade especial é desejável que uma válvula con15 trolável e um orifício estejam presentes no caminho de fluxo de cada subfluxo, com a válvula controlável bloqueando ou passando o respectivo subfluxo e o orifício controlando a magnitude do respectivo subfluxo, em particular que a primeira unidade de distribuição e a segunda unidade de distribuição sejam dispostas em um ambiente de temperatura controlada.
Para obter um perfil de índice refrativo longitudinal uniforme da pré-forma, o dispositivo de forma preferível compreende adicionalmente um sistema para ajustar a magnitude do dito fluxo principal de gás e dos ditos um ou mais fluxos secundários de gás.
A presente invenção refere-se adicionalmente ao uso em um processo de deposição de vapor químico por plasma (PCVD) do método de variar a composição dos gases dopados de formação de vidro a ser fornecidos para o interior de um tubo de substrato de vidro oco como uma função da posição da zona de plasma durante a deposição de camadas de vidro para controlar o índice refrativo na direção longitudinal de uma pré-forma 30 ótica.
Para concretizar um ajuste seguro, é desejável que a linha de fornecimento para o fluxo secundário de gás seja substancialmente à prova
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13/15 de vazamento, em cuja conexão o sistema de linha de gás é preferivelmente submetido a um teste de vazamento antes de a produção de uma pré-forma ótica ser realmente iniciada, o qual é preferivelmente feito ao encher o sistema com um gás sob alta pressão, vedar então o sistema de gás total e subsequentemente registrar a diminuição de pressão como uma função do tempo.
O presente pedido será explicado com mais detalhes a seguir por meio de um exemplo, em cuja conexão deve ser notado, entretanto, que a presente invenção não está limitada por nenhum meio a um exemplo es10 pecial como este.
Exemplo
A figura anexa mostra o sistema de fornecimento de gás 4 de acordo com a presente invenção, o qual compreende um fluxo principal de gás 6 e um fluxo secundário de gás 5, o dito fluxo principal de gás 6 com15 preendendo principalmente SÍCI4/O2 e 0 dito fluxo secundário de gás 5 compreendendo um composto contendo germânio, por exemplo, GeCk, embora 0 fluxo secundário de gás 5 usualmente compreenda um gás transportador, por exemplo, oxigênio, no qual 0 dopante está presente. Dopantes usuais, por exemplo, dopantes de aumentar e/ou diminuir índice refrativo, tais como 20 GeCk e C2F6, por exemplo, estão presentes no fluxo principal de gás 6. O fluxo secundário de gás de entrada 5 é subdividido em quatro subfluxos 9, 10, 11, 12, usando uma primeira unidade de distribuição 7. Uma válvula controlável 1 e um orifício 2 estão presentes no caminho de fluxo de cada subfluxo 9-12, 0 valor de fluxo máximo do subfluxo 9 sendo 1 (unidade arbitrá25 ria), 0 valor de fluxo máximo do subfluxo 10 sendo 2 (AU), 0 valor de fluxo máximo do subfluxo 11 sendo 4 (AU) e 0 valor de fluxo máximo do subfluxo 12 sendo 8 (AU). Os subfluxos 9-12 se originando da subdivisão do fluxo secundário de gás de entrada 5 são combinados em um fluxo secundário de gás 13 por meio de uma segunda unidade de distribuição 8, cujo fluxo se30 cundário de gás de saída 13 é combinado com 0 fluxo principal de gás 6 e fornecido para um tubo de substrato de vidro oco 14. Um processo de deposição interna acontece no interior do tubo de substrato oco 14, cujo tubo de
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14/15 substrato oco 14 é colocado em um forno (não mostrado), no qual um ressonador (não mostrado) está presente, para o qual micro-ondas são fornecidas, cujo ressonador é alternado ao longo de uma parte específica do comprimento do tubo de substrato 14 a fim de criar assim tais condições no inte5 rior do tubo de substrato oco 14, em que uma ou mais camadas de vidro serão depositadas no interior do tubo de substrato oco 14. Um processo de deposição adequado é descrevedo no WO 2004/101458 no nome do presente requerente, o qual é para ser considerado como estando incorporado neste documento. Subsequente à deposição e processo de entrar em colap10 so, a pré-forma sólida é provida com vidro adicional no lado externo, se desejado, após o que o eventual processo de estiramento para obter a fibra ótica é executado.
Para realizar uma correta execução do processo de deposição supracitado, o perfil de índice refrativo pretendido é conhecido antecipada15 mente, enquanto que a quantidade de dopante(s) a ser fornecida para o interior do tubo de substrato oco 14 é controlada ao controlar as válvulas 1 em cada subfluxo individual 9-12. Assim é possível na modalidade ilustrada estabelecer no máximo 16 etapas entre uma taxa de fluxo mínima para o fluxo secundário de gás, isto é, nenhum fluxo quando todas as válvulas 1 estão 20 fechadas, e uma taxa de fluxo máxima quando todas as válvulas 1 nos subfluxos 9-12 estão abertas. Tal controle das válvulas 1 acontece por meio de um sistema de medição e controle controlado eletronicamente (software e hardware, não mostrados). Para minimizar flutuações de temperatura, o sistema de fornecimento de gás 4 é conectado a um sistema de controle de 25 temperatura 3. Embora os quatro subfluxos 9-12 estejam mostrados na figura, também é possível usar dois, oito, dezesseis e outros números mais dos subfluxos 9, 10. Além disso, é possível usar uma segunda unidade de fornecimento de gás 4 (não mostrada), na qual acontece medição precisa de outro(s) dopante(s), de qualquer forma na presença de um ou mais gases 30 transportadores, cuja segunda unidade de fornecimento de gás 4 (não mostrada) também compreende diversos subfluxos, cada um provido com uma válvula controlável e um orifício, preferivelmente sendo conectada a um sisPetição 870180134178, de 25/09/2018, pág. 23/30
15/15 tema controle de temperatura.
Usando o método e dispositivo tal como descrito anteriormente para fabricar uma pré-forma ótica por meio de deposição interna de vapor, constatou-se ser possível concretizar um perfil de índice refrativo substanci5 almente uniforme ao longo de parte do comprimento de um tubo de substrato oco, no qual os desvios em relação ao perfil de índice refrativo pretendido são minimizados.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. MÉTODO PARA FABRICAR UMA PRÉ-FORMA, para fibras óticas por meio de um processo de deposição interna de vapor, cujo método compreende as seguintes etapas:
    i) fornecer um tubo de substrato de vidro oco (14), ii) fornecer gases de formação de vidro contendo dopante para o interior do tubo de substrato de vidro oco (14), em que o fluxo de fornecimento compreende um fluxo principal de gás (6) e um ou mais fluxos secundários de gás (5), o dito fluxo principal de gás (6) compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um ou mais fluxos secundários de gás (5) compreendendo principalmente dopante(s), iii) criar tais condições no interior do tubo de substrato de vidro oco (14) para deslocar uma zona de plasma ao longo do eixo longitudinal do tubo de substrato oco (14) entre um ponto de reversão perto do lado de entrada do tubo de substrato oco (14) e um ponto de reversão perto do lado de saída do tubo de substrato oco (14) que acontece a deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato de vidro oco (14), e possivelmente iv) submeter o tubo de substrato (14) assim obtido a um tratamento de colapso a fim de formar uma pré-forma sólida, caracterizado pelo fluxo secundário de gás (5) ser subdividido em N subfluxos (9, 10, 11, 12), cujos N subfluxos (9, 10, 11, 12) são fornecidos para o interior do tubo de substrato oco (14) juntamente com o fluxo principal de gás (6), em que N > 2, em que a taxa de fluxo de um ou mais fluxos secundários de gás (5) é ajustada na dependência da posição da zona de plasma ao longo do eixo longitudinal do tubo de substrato oco, pelo menos durante parte da etapa iii).
  2. 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo número de subfluxos (9, 10, 11, 12) ser pelo menos 4, isto é, N > 4, especialmente em que o fluxo máximo do subfluxo Ni é duas vezes maior do fluxo máximo do subfluxo N2, se N = 2.
  3. 3. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fluxo máximo do subfluxo N1 ser duas vezes maior do que
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    2/3 o fluxo máximo do subfluxo (Ni -1), e o fluxo máximo do subfluxo N ser duas vezes menor do que fluxo máximo do subfluxo (Ni+1), em que N > 3.
  4. 4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelos ditos um ou mais fluxos secundários de gás (5) acontecem em um ambiente de temperatura controlada.
  5. 5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por uma válvula controlável e um orifício estarem presentes no caminho de fluxo de cada subfluxo (9,10,11,12), com a válvula controlável bloqueando ou passando o respectivo subfluxo (9, 10, 11, 12) e o orifício controlando a magnitude do respectivo subfluxo.
  6. 6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela frequência de controle usada para controlar a válvula controlável ser de pelo menos 20 Hz, especialmente em que dita frequência de controle é pelo menos 50 Hz.
  7. 7. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo controle da(s) válvula(s) controlável(s) acontece como uma função do tempo durante a etapa iii), especialmente em que dito controle acontece ao comparar um perfil de índice refrativo determinado anteriormente com um perfil de índice refrativo desejado, a diferença entre os dois perfis funcionando como uma base para ajustar a taxa de fluxo de pelo menos um de o fluxo principal de gás (6) e os fluxos secundários de gás (5) para executar as etapas ii)-iii).
  8. 8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, na etapa iii), uma zona de plasma ser deslocada em uma velocidade na faixa de 10-40 m/min entre os dois pontos de reversão.
  9. 9. DISPOSITIVO PARA FORNECER GASES, para o interior de um tubo de substrato oco (14), sendo que, no tubo de substrato oco (14), um processo de deposição interna é realizado usando uma zona de plasma móvel ao longo do comprimento do dito tubo de substrato (14), com o fluxo de fornecimento compreendendo um escoamento de gás principal (6) e um ou mais fluxos de gás secundário (5), o dito fluxo de gás principal (6) compreendendo principalmente os gases de formação de vidro e os ditos um
    Petição 870180134178, de 25/09/2018, pág. 26/30
    3/3 ou mais fluxos de gás secundário (5) compreendendo principalmente dopante(s), caracterizado pelo fluxo secundário de gás (5) compreender uma primeira unidade de distribuição para dividir os fluxos secundários de gás (5) em N subfluxos (9, 10, 11, 12) e uma segunda unidade de distribuição para 5 combinar todos os N subfluxos (9, 10, 11, 12), em que N > 2, no qual uma válvula controlável e um orifício estão presentes no caminho de fluxo de cada subfluxo (9, 10, 11, 12), com a válvula controlável bloqueando ou passando o respectivo subfluxo (9, 10, 11, 12) e o orifício controlando a magnitude do respectivo subfluxo (9, 10, 11, 12), dita válvula sendo controlada por meio de 10 um sistema de controle e medição controlado eletronicamente para realizar qualquer valor de índice de refração desejado em qualquer posição desejada no tubo de substrato oco (14).
  10. 10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela primeira unidade de distribuição, a segunda unidade de 15 distribuição e a(s) válvula(s) e orifício(s) associados serem dispostos em um ambiente de temperatura controlada.
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