ES2616286T3 - Procedimiento para la fabricación de una preforma óptica - Google Patents
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Abstract
Procedimiento (21) para la fabricación de una preforma óptica que comprende las etapas de: - proporcionar (22, 27) un tubo de substrato (12) que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior; - aumentar (23) un diámetro exterior del tubo de substrato (12) mediante la aplicación de una fuente de calentamiento desplazándose para calentar el tubo de substrato (12) por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando una presión interna en el tubo de substrato (12) más alta que una presión ambiente, seguido por la etapa de: - colapsar (24) el tubo de substrato (12), que tiene un diámetro exterior aumentado, mediante la aplicación de la fuente de calentamiento que se desplaza para calentar el tubo de substrato (12) por encima de su temperatura de reblandecimiento de manera que se fabrica una preforma óptica.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricacion de una preforma optica
[0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de una preforma optica que comprende las etapas de:
- proporcionar un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior;
- colapsar el tubo substrato mediante aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento de tal manera que se fabrique una preforma optica.
[0002] Generalmente, en el campo de las fibras opticas, multiples peliculas de vidrio delgadas se depositan sobre la superficie interior de un tubo de substrato. Los gases formadores de vidrio (a saber, gases reactivos dopados o sin dopar) se introducen en el interior del tubo substrato desde un extremo (lado de suministro del tubo substrato). Las capas de vidrio dopadas o sin dopar se depositan sobre la superficie interior del tubo de substrato. Los gases son descargados o retirados desde el otro extremo del tubo de substrato, opcionalmente utilizando una bomba de vacio (lado de descarga del tubo de substrato). La bomba de vacio tiene el efecto de generar una presion reducida en el interior del tubo de substrato, cuya presion reducida comprende generalmente un valor de presion comprendido entre 5 y 50 mbar.
[0003] Pueden usarse varios procesos para la deposicion en fase de vapor interna, tales como MCVD, deposicion en quimica en fase de vapor modificada, PCVD, deposicion quimica en fase de vapor asistida por plasma. La presente invencion es aplicable a todos los tipos de procesos de deposicion en fase vapor interna. A continuacion, se explica con mas detalle la PCVD.
[0004] Generalmente, una radiacion electromagnetica, preferiblemente microondas, de un generador se dirige hacia un aplicador a traves de una guia de ondas, cuyo aplicador rodea un tubo de substrato. El aplicador acopla la radiacion electromagnetica al plasma. El aplicador (y por lo tanto el plasma formado por el mismo) se mueve de forma alternativa en la direccion longitudinal del tubo de substrato, como resultado de lo cual, una fina capa de vidrio se deposita sobre el interior del tubo de substrato con cada carrera o pasada.
[0005] El aplicador y el tubo substrato estan generalmente rodeados por un horno para mantener el tubo substrato a una temperatura de 900 a 1300° C durante el proceso de deposicion.
[0006] A medida que el numero de pasadas aumenta, el espesor acumulado de estas peliculas finas, es decir, del material depositado, aumenta conduciendo de este modo a una disminucion del diametro interno restante del tubo substrato. En otras palabras, con cada pasada el espacio hueco dentro del tubo de substrato se hace cada vez mas pequeno.
[0007] Despues de que las capas de vidrio se han depositado sobre el interior del tubo substrato, el tubo substrato, tambien llamado precursor de una preforma primaria, se contrae posteriormente mediante calentamiento en una preforma optica, es decir, barra maciza. Esto se llama un proceso de colapsado. La barra maciza resultante se denomina tambien preforma primaria.
[0008] Durante el proceso de colapsado, usualmente, un tubo depositado (es decir, un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior) se contrae en una maquina de contraccion hasta una preforma optica, utilizando una fuente de calentamiento. Dicha maquina se conoce generalmente como un dispositivo de colapsado. El dispositivo de colapsado comprende una fuente de calentamiento que puede calentar el tubo de substrato a una temperatura mas alta que la temperatura de reblandecimiento de dicho tubo de substrato, generalmente por encima de 2000 grados Celsius. Las fuentes de calentamiento adecuadas para colapsar el tubo substrato incluyen quemadores de hidrogeno/oxigeno, quemadores de plasma, hornos de resistencia electrica y hornos de induccion. Sin embargo, la presente invencion no se limita a un tipo especifico de fuente de calentamiento.
[0009] Despues de dicha etapa de colapsado, en una realizacion especial, la barra maciza o preforma primaria puede ademas ser provista externamente de una cantidad adicional de vidrio, por ejemplo por medio de un proceso de deposicion en fase vapor o de un recubrimiento directo de vidrio (denominado "overcladding (sobre- revestimiento)") o utilizando uno o mas tubos de vidrio preformados (denominado “enfundado"), obteniendo asi una preforma compuesta llamada preforma final. A partir de la preforma final asi producida, cuyo extremo se calienta, las fibras opticas se obtienen mediante estirado en una torre de estirado. El perfil de indice de refraccion de la preforma consolidada (final) se corresponde con el perfil de indice de refraccion de la fibra optica extraida a partir de dicha preforma.
[0010] A partir de la patente US 4.869.743, se conoce un procedimiento de fabricacion de una fibra mediante el estiramiento de una preforma, en el que la preforma se fabrica colapsando un tubo de silice de paredes gruesas que tiene una presion reducida establecida dentro del mismo y que se calienta en pasadas sucesivas. Se impide que el tubo se ovale comenzando cada pasada con una porcion apoyando contra una guia conica interna coaxial.
[0011] A partir de la solicitud de patente europea EP 0860719, se conoce un proceso y un aparato para supervisar y controlar la configuracion eliptica de los tubos de preforma durante la deposicion quimica en fase de vapor modificada. En respuesta a senales generadas por ordenador desde el dispositivo de supervision, la tasa de colapsado del tubo, se ajusta dinamicamente cambiando localmente la temperatura del tubo de vidrio o cambiando la fuerza fisica que actua para colapsar el tubo.
[0012] El documento US 4.360.250 se refiere a una guia de ondas opticas fabricada haciendo pasar una mezcla de vapores de tetracloruro de silicio y oxicloruro de fosforo a traves de la superficie interior de un tubo de vidrio y
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calentando para producir oxidacion y deposicion simultanea de silice y pentoxido de fosforo. El tubo recubierto interiormente se colapsa entonces en una barra y esta barra es estirada en una fibra optica.
[0013] El documento US 4.165.224, se refiere a la fabricacion de preformas de fibra optica de silice. Durante la contraccion previa al recorrido de colapso final, se mantiene un flujo de gas de oxigeno y un haluro del dopante volatil a traves del tubo con el fin de proporcionar en primer lugar una pequena sobrepresion para asegurar la circularidad durante la contraccion y en segundo lugar compensar la tendencia del dopante a perderse por volatilizacion.
[0014] El documento EP 0134743 describe un procedimiento para la fabricacion de una fibra optica de modo unico con polarizacion lineal.
[0015] A partir de la solicitud de patente de los EEUU US 2003/0024278, se conoce un procedimiento para la fabricacion de una fibra guia de ondas opticas a partir de una preforma que tiene una abertura de linea central, cuyo procedimiento incluye reducir la presion en la abertura de linea central y luego aumentar la presion en la abertura de linea central hasta una presion para mejorar la uniformidad, circularidad y/o simetria alrededor de la region de la abertura de linea central.
[0016] Un inconveniente de los tubos de substrato que tienen una capa de vidrio depositada sobre la superticie interior del mismo, por ejemplo fabricado de acuerdo con el procedimiento de la tecnica anterior que utiliza un proceso de deposicion en fase de vapor interna, es que el diametro interior de estos tubos se descentra, es decir, no es redondo. En otras palabras, la seccion transversal de la seccion "abierta" resultante de los tubos de substrato no se asemeja a un circulo perfecto.
[0017] Despues de completarse el proceso de deposicion en fase vapor interna, un tubo de substrato con vidrio depositado es colapsado, usualmente en una maquina dedicada a ello. Un tubo de substrato que no es circular, por ejemplo un tubo ovalado, dara como resultado una falta de circularidad del nucleo de la fibra optica estirada. El efecto de falta de circularidad anteriormente indicado obtenido durante la deposicion, se realza aun mas durante el proceso de colapsado, ya que durante este colapsado existe no solo una fuerza que actua hacia la linea central del tubo de substrato, es decir centralmente hacia dentro, sino que tambien existe una fuerza que actua a lo largo de la circunferencia del tubo de substrato, es decir, axialmente. La fuerza axial aumenta la propiedad de no circularidad del tubo de substrato.
[0018] Lo anterior da como resultado una denominada falta de circularidad del nucleo de la fibra optica despues del estirado, lo cual es un fenomeno no deseado ya que conduce a una atenuacion aumentada.
[0019] La no circularidad puede, por ejemplo, conducir tambien a una fibra de modo unico con una alta dispersion de modo de polarizacion, o puede conducir a una fibra de multiples modos que exhiba valores de retardo de modo diferencial elevados debido a la asimetria del nucleo. Ambas resultan ser indeseables.
[0020] Es un objeto de la presente invencion proporcionar un procedimiento para la fabricacion de una preforma optica mejorada, es decir, una barra maciza, en la que la propiedad de falta de circularidad de la preforma optica se reduzca en comparacion con las preformas opticas preparadas no conforme al presente procedimiento.
[0021] Los objetos mencionados anteriormente se consiguen mediante la presente invencion.
Sumario de la invencion
[0022] La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de una preforma optica que comprende las etapas de:
- proporcionar un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior;
- aumentar el diametro exterior del tubo substrato mediante la aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando una presion interna en el tubo substrato superior a la presion ambiente, seguida por la etapa de:
- colapsado del tubo de substrato, que tiene un diametro exterior aumentado, mediante la aplicacion de la fuente de calentamiento que se desplaza para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento, de manera que se fabrica una preforma optica.
[0023] En una realizacion, dicho procedimiento comprende ademas las etapas de:
- medir una diferencia de presion entre la presion interna en el tubo de substrato y la presion ambiente, y
- controlar la presion interna basandose en la medicion y en un valor de presion predefinido.
[0024] En otra realizacion, el valor de presion predefinido se encuentra comprendido entre 10 y 100 pascales.
[0025] En otra realizacion, el valor de presion predefinido esta comprendido entre 30 y 65 pascales.
[0026] En otra realizacion, el valor de presion predefinido esta comprendido entre 40 y 50 pascales.
[0027] En otra realizacion, el valor de presion predefinido es de aproximadamente 45 pascales.
[0028] En otra realizacion, la temperatura a la que es sometido el tubo de substrato durante la etapa de aumento es de, al menos, 1900° C.
[0029] En otra realizacion, la temperatura a la que se somete el tubo de substrato durante la etapa de colapso es de, al menos, 2000° C.
[0030] En otra realizacion, la temperatura a la que es sometido el tubo de substrato durante la etapa de colapso es de, al menos, 2100° C.
[0031] En otra realizacion, la etapa de aumentar el diametro exterior del tubo de substrato se realiza en multiples veces distintas.
[0032] En otra realizacion, la etapa de proporcionar un tubo de substrato con capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior comprende las etapas de:
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- proporcionar un tubo de substrato;
- depositar capas de vidrio en el interior del tubo substrato mediante:
- suministro de precursores formadores de vidrio al tubo de substrato hueco a traves de un lado de suministro del mismo, comprendiendo ademas el tubo de substrato hueco un lado de descarga y
- aplicacion de una zona de reaccion desplazandose dentro del tubo de substrato a lo largo de una longitud del tubo de substrato hueco con el fin de generar condiciones de deposicion para dichos precursores de formacion de vidrio en el tubo de substrato hueco, de manera que se proporciona un tubo de substrato con capas de vidrio depositadas sobre la superficie interior del mismo.
[0033] En otra realizacion, la etapa de deposicion capas de vidrio en el interior del tubo de substrato utiliza un proceso de deposicion quimica en fase de vapor asistida por plasma, PCVD.
[0034] A continuacion se explica la invencion con mas detalle.
Definiciones tal como se utilizan en la presente descripcion
[0035] Las siguientes definiciones se utilizan en la presente descripcion y/o en las reivindicaciones para definir el objeto asunto expuesto. Otros terminos no citados a continuacion tienen el significado generalmente aceptado en el campo.
"Tubo de substrato hueco" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un tubo alargado que tiene una cavidad dentro del mismo. Generalmente, el interior de dicho tubo es provisto (o recubierto) de una pluralidad de capas de vidrio durante la fabricacion de una preforma.
"Precursor para una preforma primaria" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un producto intermedio que conducira a una preforma primaria despues de una o mas etapas de proceso adicionales.
"Preforma primaria" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: una barra maciza (preforma maciza) que requiere ser suministrada externamente con vidrio extra antes de convertirse en una preforma final.
"Preforma final" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: una barra maciza (preforma compuesta maciza) que se puede usar directamente para estirar fibras opticas a partir de la misma.
"Lado de suministro de gas" o "lado de suministro" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un lado del tubo de substrato, que es un extremo abierto del tubo de substrato que se utiliza como entrada para los gases. El lado de suministro es el lado opuesto al lado de descarga.
"Lado de descarga de gas" o "lado de descarga" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un lado del tubo de substrato, que es un extremo abierto del tubo de substrato que se usa como salida para los gases. El lado de descarga es el lado opuesto al lado de suministro.
"Superficie interior" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: la superficie de dentro o superficie interior del tubo de substrato hueco.
"Vidrio" o "material de vidrio" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: material de oxido cristalino o vitreo (vitreo) - p.ej. silice (SiO2) o incluso cuarzo - depositado por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor.
"Silice", tal como se utiliza en la presente descripcion, significa: cualquier sustancia en forma de SiOx, sea estequiometrica o no, y no cristalina o amorfa.
"Gases formadores de vidrio", tal como se utiliza en la presente descripcion, significa: gases reactivos usados durante el proceso de deposicion para formar capas de vidrio. Estos gases formadores de vidrio pueden comprender un precursor para un dopante. (por ejemplo, O2 y SiCL y opcionalmente otros).
"Zona de reaccion" tal como se utiliza en la presente invencion significa: la zona o ubicacion axial en la que tiene lugar la reaccion de formacion de vidrio o deposicion.
"Punto de inversion" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: el punto o posicion axial en el tubo de substrato en el que el movimiento del aplicador se invierte. En otras palabras, los cambios de atras hacia adelante y de adelante hacia atras. Es el punto de inflexion del aplicador. El punto axial se mide en el centro (longitudinal) del aplicador.
"Proxima al punto de inversion" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: una posicion axial en el tubo de substrato que es proxima en distancia al punto de inversion, o esta en la misma posicion que el punto de inversion.
"En el punto de inversion" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: una posicion axial sobre el tubo de substrato que es la misma posicion que el punto de inversion.
"Movido hacia adelante y hacia atras" como se utiliza en la presente descripcion significa: un movimiento alternativo o moviendose en vaiven en una linea recta.
[0036] Las caracteristicas y ventajas anteriormente mencionadas y otras de la invencion se comprenderan mejor a partir de la siguiente descripcion haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En los dibujos, los mismos numeros de referencia indican partes o partes identicas que realizan una funcion u operacion identica o comparable.
[0037] La invencion no se limita a los ejemplos particulares descritos a continuacion o a un procedimiento particular para fabricar la preforma optica.
[0038] La presente invencion no requiere cambios significativos en la disposicion instrumental o dispositivos/aparatos que ya estan en uso. Por lo tanto, la solucion al problema presentado en la presente invencion es simple y rentable de llevar a cabo.
Breve descripcion de los dibujos
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[0039]
La figura 1 describe un ejemplo de la medicion cuantitativa de la falta de circularidad del nucleo de una fibra.
La figura 2 describe un ejemplo de un diagrama de flujo que ilustra las etapas de un procedimiento de acuerdo con la presente invencion.
La figura 3 describe un ejemplo de otro diagrama de flujo que ilustra con mas detalle la etapa de proporcionar un tubo de substrato con capas de vidrio depositadas de acuerdo con la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
[0040] La presente invencion se refiere, en un primer aspecto, al procedimiento para la fabricacion de una preforma optica que comprende las etapas de:
- proporcionar un tubo de substrato con capas de vidrio depositadas en su superficie interior;
- aumentar el diametro exterior del tubo substrato mediante la aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando en el tubo substrato una presion interna superior a la presion ambiente;
- colapsar el tubo de substrato, que tiene un diametro exterior aumentado, mediante la aplicacion de la fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento, de manera que se fabrica una preforma optica.
[0041] Como se ha discutido anteriormente, una desventaja de los procedimientos de la tecnica anterior es que despues del proceso de deposicion interna en fase de vapor, la seccion transversal de la cavidad resultante dentro del tubo substrato, tiene una cierta falta de circularidad. Dicho efecto se puede realzar aun mas durante el proceso de colapsado de acuerdo con la tecnica anterior.
[0042] Como se ha explicado anteriormente, uno de los objetivos de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para la fabricacion de una preforma optica mejorada, es decir, una barra maciza, en la que se reduce la propiedad de falta de circularidad de la preforma optica.
[0043] La invencion se basa en el hallazgo de los presentes inventores de que, en el caso que el diametro exterior del tubo substrato que tiene capas de vidrio depositadas en el interior del mismo se aumente calentando dicho tubo substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando una presion interna en el tubo de substrato cuya presion interna es mas alta que la presion ambiente, la seccion transversal de la seccion "abierta" restante del tubo de substrato se hace mas y mas redonda. Debido a la presion dentro del tubo de substrato, resulta una fuerza dirigida radialmente hacia fuera del tubo, la seccion transversal interna de la seccion "abierta" restante se hace mas y mas redonda. Como tal, la seccion transversal se asemeja mas a un circulo perfecto.
[0044] Debe observarse que en el contexto de la presente invencion, como un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior se entiende un precursor para una preforma primaria. Dicho tubo de substrato comprende una pluralidad de capas de vidrio depositadas. Dicho tubo de substrato puede obtenerse, por ejemplo, a partir de un proceso de deposicion en fase vapor interna, tal como de un proceso de deposicion interna asistida por plasma, por ejemplo, mediante PCVD.
[0045] En el contexto de la presente invencion, la presion interna es la presion dentro del tubo de substrato durante el tratamiento de colapsado. La presion ambiente es la presion que rodea el tubo del substrato. Esta presion ambiente puede ser, por ejemplo, la presion atmosferica. Durante la etapa de aumento, el tubo de substrato se puede colocar en un horno para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento, en donde la presion ambiente que rodea al tubo de substrato, es decir, la presion dentro del horno, puede ser diferente a la presion atmosferica.
[0046] En cualquier caso, los inventores descubrieron que la presion interna en el tubo de substrato debe aumentarse con relacion a la presion ambiente de tal manera que se genere una fuerza dirigida radialmente hacia fuera desde el interior del tubo de substrato, cuya fuerza dara como resultado que la seccion transversal "abierta" del tubo de substrato aumenta y se hace mas circular. Sin pretender estar ligados a ninguna teoria en particular, los inventores creen que este efecto es causado por el hecho de que el vidrio ablandado tiende a volver al estado con la tension mas baja, que resulta ser el estado circular.
[0047] La temperatura de reblandecimiento del tubo substrato, de acuerdo con la presente invencion, es la temperatura a la que se calienta el tubo substrato para alcanzar una viscosidad inferior a 107,6 poises.
[0048] La etapa de aumentar el diametro exterior del tubo de substrato, calentando el tubo de substrato por encima
de su temperatura de reblandecimiento se realiza preferiblemente por una fuente de calentamiento desplazandose desde uno a otro lado del tubo de substrato con una determinada velocidad. Esta velocidad es conocida por un
experto en la materia y puede ser, por ejemplo, de entre 0,5 y 5, por ejemplo de entre 1 y 3, por ejemplo 2
centimetros por minuto.
[0049] En una realizacion, el procedimiento comprende ademas las etapas de:
- medir una diferencia de presion entre la presion interna en el tubo de substrato y la presion ambiente, y
- controlar la presion interna, basandose en la medicion y en un valor de presion predefinido.
[0050] Los inventores observaron que la presion interna dentro del tubo de substrato, requerida para obtener el
efecto mas circular del tubo de substrato es relativamente baja. Por lo tanto, un pequeno aumento en la presion
ambiente podria reducir el efecto de la presente invencion. Como tal, midiendo la diferencia de presion entre la presion interna en el tubo de substrato y la presion ambiente y asegurando que la presion interna es tal que se mantenga la diferencia de presion, se puede obtener un efecto maximo. Mediante el control de la presion interna basandose en la medicion y en un valor de presion predefinido, la presion interna puede mantenerse a un nivel
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deseado con mayor precision. El control puede llevarse a cabo manualmente o de preferencia automaticamente por un controlador de presion.
[0051] Ademas, un mecanismo de control como se ha indicado anteriormente tiene la ventaja adicional de que los resultados obtenidos son reproducibles, es decir, teniendo cada tubo de substrato una falta de circularidad similar, con su diametro aumentado de acuerdo con la presente invencion debe tener la misma o similar propiedad circular despues del procedimiento segun la presente invencion.
[0052] El valor de presion predefinido, es decir, la diferencia entre la presion interna y la presion ambiente, puede ser cualquier valor introducido, por ejemplo, por un ingeniero mecanico, ingeniero de software, ingeniero de proceso o similar. Diferentes aspectos, tales como un tubo de tipo cuarzo, y cualidades y/o grosor de tubos de substrato pueden requerir un punto de ajuste diferente del valor de presion predefinido. Ademas, el valor de presion predefinido puede ser modificado durante el proceso en caso de comprobarse o de medirse que la propiedad de circularidad de los tubos de substrato fabricados no es la deseada.
[0053] En una realizacion preferida de la presente invencion, con la etapa de "proporcionar una presion interna en el tubo de substrato superior a una presion ambiente" se entiende proporcionar un valor de presion predefinido que es una diferencia entre la presion interna en el tubo de substrato y una presion ambiente.
[0054] En otra realizacion, el valor de presion predefinido es de entre 10 y 100 pascales, es decir de entre 0,1 y 1 milibares, preferiblemente entre 30 y 65 pascales, mas preferiblemente entre 40 y 50 pascales, e incluso mas preferiblemente alrededor de 45 pascales.
[0055] Preferiblemente, la falta de circularidad del tubo de substrato que tiene capas depositadas en el mismo, es a lo sumo del 2 por ciento, preferiblemente como maximo del 1,5%, aun mas preferiblemente de como maximo del 1%. La falta de circularidad se mide mediante la siguiente ecuacion:
2(a - b)/(a + b)*100%
donde a y b se asimilan al diametro del nucleo de la fibra en dos direcciones ortogonales como se muestra en la figura 1.
[0056] Los inventores observaron que incluso un pequeno aumento en la presion interna en los tubos de substrato de entre aproximadamente 10 y 100 pascales resultara en que la falta de circularidad de la preforma optica fabricada, calculada de acuerdo con lo anterior formula, se reduzca aproximadamente el 1 por ciento. En otra realizacion mas, la temperatura a que se somete el tubo de substrato durante la etapa de incremento es, al menos, 1900° C y/o siendo la temperatura a que se somete el tubo de substrato durante la etapa de colapsado de, al menos, 2000° C, o incluso, al menos, 2100° C.
[0057] En una realizacion adicional, la etapa de aumentar el diametro exterior del tubo de substrato se realiza proporcionando una presion interna pulsante en el tubo de substrato. En otras palabras, la presion interna puede ser aplicada continuamente durante la etapa de aumentar el diametro o puede aplicarse intermitentemente. En el caso de que la presion interna se aplique de manera intermitente, se puede aplicar con determinada frecuencia, es decir de manera pulsante. La frecuencia de la pulsacion puede ser seleccionada por un experto en la tecnica y puede ser, por ejemplo, de entre 1 y 20 Hz.
[0058] En el contexto de la invencion, el termino "presion interna pulsante" significa que la presion interna dentro del tubo de substrato esta oscilando alrededor de un valor medio. El valor medio de dicha presion interna pulsante es el que se utiliza como valor para la presion interna. La ventaja de usar una presion pulsante es que, al mismo tiempo, el tubo de substrato puede ser comprobado para detectar cualesquiera grietas o similares presentes en el vidrio depositado en el interior del tubo de substrato hueco. Esto se realiza midiendo la presion en el lado de descarga para observar si el impulso observado en el lado de descarga es el mismo que en el lado de suministro donde se aplica. Si este es el caso, no existen grietas en el tubo que conducirian a una fuga del gas presurizado y, por tanto, a una perdida de impulsos en el lado de descarga.
[0059] En otra realizacion, la etapa de aumentar el diametro exterior del tubo de substrato se realiza multiples veces distintas. Durante el proceso de acuerdo con la presente invencion, la fuente de calentamiento se mueve desde el lado de suministro al lado de descarga (movimiento hacia adelante) y hacia atras desde el lado de descarga al lado de suministro (movimiento hacia atras). La presente invencion puede llevarse a cabo de tal manera que la etapa de aumento se lleve a cabo solamente durante un solo movimiento hacia delante. Tambien es posible que la etapa de aumento se lleve a cabo durante un movimiento de avance y uno posterior de retroceso.
[0060] En una realizacion, la etapa de aumento se lleva a cabo durante mas de un movimiento hacia delante y hacia atras. En este ultimo caso, la presion interna puede ser igual o diferente para cada uno de estos movimientos.
[0061] La etapa de colapsado se lleva a cabo habitualmente en varios movimientos hacia adelante y hacia atras, tal como, al menos, tres movimientos hacia delante y hacia atras. Durante cada uno de estos movimientos la presion interna puede ser igual o diferente y puede ser la misma que la presion ambiente o puede ser diferente de la presion ambiente.
[0062] La presente invencion en principio anade una etapa adicional al proceso de colapsado de la tecnica anterior. Esto aumentara el tiempo del proceso de colapsado. Ademas, dado que la etapa de aumento incrementa el diametro exterior del tubo de substrato, el proceso de colapsado que sigue tomara mas tiempo ya que se tiene que contraer una cavidad mas grande. Por lo tanto, hay un doble efecto creciente sobre la duracion total del proceso de colapsado. Esto puede compensarse, en parte, aumentando la temperatura del proceso de colapsado para recuperar algo del tiempo anadido debido a los efectos mencionados anteriormente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
[0063] El aumento del diametro exterior del tubo substrato que tiene capas de vidrio depositadas en la superficie interior del mismo puede estar comprendido en el intervalo del 1 al 6% despues de la etapa de aumento.
[0064] En situaciones convencionales, la falta regularidad circular del nucleo de la fibra es generalmente aceptable en caso de que sea inferior al 2%. La presente invencion ha encontrado que un aumento del diametro exterior en el intervalo del 1 al 6% es suficiente para eliminar sustancialmente el efecto de falta de circularidad de los tubos de substrato convencionales.
[0065] En una realizacion adicional, la etapa de proporcionar un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior comprende las etapas de:
- suministro de precursores formadores de vidrio a un tubo de substrato hueco a traves de un lado de suministro del mismo, comprendiendo ademas el tubo de substrato hueco un lado de descarga;
- aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose a lo largo de una longitud del tubo de substrato hueco con el fin de generar en el tubo de substrato hueco, condiciones de deposicion para dichos precursores formadores de vidrio, de manera que se proporcione un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior.
[0066] Normalmente, el proceso de deposicion interna en fase de vapor se realiza en un dispositivo diferente del correspondiente al proceso de colapsado. Como tal, la etapa de proporcionar el tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior puede comprender simplemente la etapa de colocar el tubo de substrato en el dispositivo de colapsado. En otra situacion, la etapa de proporcionar al tubo substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior puede comprender el proceso de deposicion en fase vapor, en el que un tubo substrato hueco esta sujeto a precursores formadores de vidrio con la intencion de depositar capas de vidrio sobre su superficie interior. Este tubo de substrato se transfiere entonces a un dispositivo de colapsado.
[0067] Un dispositivo de colapsado adecuado para la fabricacion de una preforma optica, comprende:
- medios de aumento dispuestos para aumentar el diametro exterior de un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior:
- medios de calentamiento, comprendidos en el dispositivo de colapsado, y dispuestos para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento;
- medios de control de presion, comprendidos en el dispositivo de colapsado, y dispuestos para proporcionar una presion interna en el tubo de substrato superior a una presion ambiente;
- medios de colapsado dispuestos para colapsar el tubo de substrato controlando los medios de calentamiento para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento de tal manera que se fabrica una preforma optica.
[0068] El dispositivo de colapsado adecuado para llevar a cabo el presente procedimiento puede comprender ademas:
- medios de medicion de presion dispuestos para medir una diferencia de presion entre la presion interna en el tubo de substrato y la presion ambiente, y
- medios de control de presion dispuestos para controlar la presion interna basandose en la medicion y en un valor de presion predefinido.
[0069] El dispositivo de colapsado puede comprender ademas medios de rotacion dispuestos para hacer girar el tubo de substrato alrededor de su eje longitudinal. Por lo tanto, en una realizacion del presente procedimiento, dicho tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior se hace girar durante la etapa de aumento.
[0070] Lo anterior tiene como ventaja que durante el proceso de colapsado, las fuerzas axiales dentro del tubo de substrato son compensadas por el movimiento giratorio producido por los medios de rotacion.
[0071] La figura 1 describe un ejemplo de la medicion cuantitativa 11 de la falta de circularidad del nucleo de una fibra.
[0072] Aqui, el tubo de substrato se indica con el numero de referencia 12, y el nucleo del tubo se indica con el numero de referencia 13.
[0073] Con el fin de medir la falta de circularidad del nucleo, el diametro del nucleo debe medirse en dos direcciones ortogonales. En este caso, seria un primer diametro "a" 14 medido desde el lado superior hasta el lado inferior del nucleo 13, y un segundo diametro "b" 15 medido desde el lado izquierdo al lado derecho del nucleo 13. La falta de circularidad se determina entonces mediante la ecuacion 2 (ab) / (a + b) * 100%.
[0074] La figura 2 describe un ejemplo de un diagrama de flujo 21 que ilustra las etapas de un procedimiento de acuerdo con la presente invencion.
[0075] El procedimiento para la fabricacion de una preforma optico en esta realizacion especifica que comprende las etapas de:
- proporcionar un tubo de substrato que tiene capas de vidrio 22 depositadas sobre la superficie interior del mismo;
- aumentar el diametro exterior del tubo de substrato 23 mediante la aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando una presion interna en el tubo de substrato superior a la presion ambiente;
- colapsar el tubo de substrato 24, que tiene un diametro exterior aumentado, mediante la aplicacion de la fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo de substrato por encima de su temperatura de reblandecimiento de tal manera que se fabrica una preforma optica.
[0076] La figura 3 describe un ejemplo de otro diagrama de flujo 27 que ilustra con mas detalle la etapa de proporcionar un tubo de substrato con capas de vidrio depositadas, de acuerdo con la presente invencion.
[0077] La etapa comprende:
- proporcionar un tubo de substrato 25;
- depositar capas de vidrio en el interior del tubo substrato 26 mediante:
- suministro de precursores formadores de vidrio al tubo de substrato hueco a traves de un lado de suministro del mismo, comprendiendo ademas el tubo de substrato hueco un lado de descarga y
5 - aplicacion de una zona de reaccion desplazandose dentro del tubo de substrato a lo largo de una longitud del tubo
de substrato hueco con el fin de generar condiciones de deposicion para dichos precursores de formacion de vidrio en el tubo de substrato hueco, de manera que se proporciona un tubo de substrato que tiene capas de vidrio depositadas sobre la superficie interior del mismo.
[0078] La presente invencion no se limita a las realizaciones descritas anteriormente, y puede ser modificada y 10 mejorada por los expertos en la tecnica mas alla del alcance de la presente invencion, como se describe en las reivindicaciones adjuntas, sin tener que aplicar destrezas inventivas.
Claims (8)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica que comprende las etapas de:- proporcionar (22, 27) un tubo de substrato (12) que tiene capas de vidrio depositadas en su superficie interior;- aumentar (23) un diametro exterior del tubo de substrato (12) mediante la aplicacion de una fuente de calentamiento desplazandose para calentar el tubo de substrato (12) por encima de su temperatura de reblandecimiento y proporcionando una presion interna en el tubo de substrato (12) mas alta que una presion ambiente, seguido por la etapa de:- colapsar (24) el tubo de substrato (12), que tiene un diametro exterior aumentado, mediante la aplicacion de la fuente de calentamiento que se desplaza para calentar el tubo de substrato (12) por encima de su temperatura de reblandecimiento de manera que se fabrica una preforma optica.
- 2. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:- medir una diferencia de presion entre la presion interna en el tubo de substrato (12) y la presion ambiente, y- controlar la presion interna basandose en la medicion y en un valor de presion predefinido.
- 3. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el valor de presion predefinido esta comprendido entre 10 y 100 pascales, preferiblemente entre 30 y 65 pascales, mas preferiblemente entre 40 y 50 pascales, e incluso mas preferiblemente alrededor de 45 pascales.
- 4. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura a que se somete el tubo de substrato (12) durante la etapa de aumento es de, al menos, 1900° C.
- 5. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado porque la temperatura a que se somete el tubo de substrato (12) durante la etapa de colapso (24) es de, al menos, 2100° C.
- 6. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de aumentar (23) el diametro exterior del tubo de substrato (12) se realiza multiples veces distintas.
- 7. Procedimiento (21) para la fabricacion de una preforma optica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de proporcionar (22, 27) un tubo de substrato (12) con capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior comprende las etapas de:- proporcionar (25) un tubo de substrato (12);- depositar (26) capas de vidrio en el interior del tubo substrato mediante:- suministro de precursores formadores de vidrio al tubo de substrato hueco (12) a traves de un lado de suministro del mismo, incluyendo adicionalmente el tubo de substrato hueco (12) un lado de descarga, y- aplicacion de una zona de reaccion desplazandose dentro del tubo de substrato (12) a lo largo de una longitud del tubo de substrato hueco (12) con el fin de generar condiciones de deposicion para dichos precursores formadores de vidrio en el tubo de substrato hueco (12), de tal manera que se proporciona un tubo de substrato (12) que tiene capas de vidrio depositadas sobre su superficie interior.
- 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que dicha etapa de depositar (26) capas de vidrio en el interior del tubo de substrato (12), utiliza un proceso de deposicion quimica en fase de vapor asistida por plasma PCVD.
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