JP2020532482A - Methods and furnaces for preparing fiber optic preforms using etching and neutralizing gases - Google Patents
Methods and furnaces for preparing fiber optic preforms using etching and neutralizing gases Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020532482A JP2020532482A JP2020511946A JP2020511946A JP2020532482A JP 2020532482 A JP2020532482 A JP 2020532482A JP 2020511946 A JP2020511946 A JP 2020511946A JP 2020511946 A JP2020511946 A JP 2020511946A JP 2020532482 A JP2020532482 A JP 2020532482A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- muffle
- gas
- etching gas
- cavity
- optical preform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 155
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 title description 185
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 124
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910003691 SiBr Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 20
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 19
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003923 SiC 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
- C03B37/01228—Removal of preform material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
- C03B37/0146—Furnaces therefor, e.g. muffle tubes, furnace linings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01466—Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
光学プリフォーム22を調製する方法は、シリカから作られた光学プリフォーム22を炉10の空洞内に位置付ける工程;エッチングガス42を、その炉中、および光学プリフォーム22内に画成された開放通路34中と光学プリフォーム22の周りの少なくとも一方に通す工程;およびその炉の空洞中に、エッチングガス42を中和するように作られた中和ガス50を通す工程を有してなる。エッチングガスシステムおよび中和ガスシステム38、46を備えた炉も、開示されている。The method of preparing the optical preform 22 is the step of positioning the optical preform 22 made of silica in the cavity of the furnace 10; the etching gas 42 is defined in the furnace and in the optical preform 22. It comprises a step of passing through at least one of the passages 34 and around the optical preform 22; and a neutralizing gas 50 designed to neutralize the etching gas 42 into the cavity of the furnace. Reactors equipped with etching gas systems and neutralizing gas systems 38, 46 are also disclosed.
Description
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、2017年8月29日に出願された米国仮特許出願第62/551372号に優先権の恩恵を主張する、2017年10月26日に出願された蘭国特許出願第2019811号に優先権の恩恵を主張するものである。 This application claims the priority benefit of US Provisional Patent Application No. 62/551372 filed on August 29, 2017, on which the content is relied upon and cited herein in its entirety, October 26, 2017. It claims the benefit of priority to the Dutch Patent Application No. 200811 filed on the same day.
本開示は、光学プリフォーム炉に関し、より詳しくは、中和ガスシステムを備えた光学プリフォーム炉に関する。 The present disclosure relates to an optical preform furnace, and more particularly to an optical preform furnace equipped with a neutralizing gas system.
多モード光学プリフォームの形成において、そのプリフォームの中心線のシリカ含有層を除去するために、エッチング剤を使用して、中心線エッチング工程が行われることがある。他の実施の形態において、コアプリフォームは、その後の加工の際に中心線種を形成し得、この種は、これらのプリフォームから線引きされる光ファイバの性能と収率に悪影響を及ぼすことがある。これらのプリフォームにおける種の問題に対処するために、プリフォームが固結された後に、中心線に通すエッチング剤を使用して、中心線をエッチングすることがある。 In the formation of a multimode optical preform, a centerline etching step may be performed using an etching agent to remove the silica-containing layer of the centerline of the preform. In other embodiments, the co-appliform may form a centerline species during subsequent processing, which adversely affects the performance and yield of the optical fiber drawn from these preforms. There is. To address the seed problems in these preforms, the centerline may be etched with an etching agent that passes through the centerline after the preform has been consolidated.
中心線に使用されるエッチング剤は、プリフォームが中に位置付けられる炉に運ばれる。プリフォームのエッチングに加え、エッチング剤は、炉内のマッフルもエッチングで除去し、マッフルの耐用期間を著しく減少させることがある。 The etchant used for the centerline is transported to the furnace where the preform is located. In addition to etching the preform, the etching agent may also remove the muffle in the furnace by etching, significantly reducing the useful life of the muffle.
本開示の1つの態様によれば、光学プリフォームを調製する方法は、シリカから作られた光学プリフォームを炉の空洞内に位置付ける工程;エッチングガスを、その炉中、および光学プリフォーム内に画成された開放通路中と光学プリフォームの周りの少なくとも一方に通す工程;およびその炉の空洞中に、エッチングガスを中和するように作られた中和ガスを通す工程を有してなる。 According to one aspect of the present disclosure, the method of preparing an optical preform is the step of locating the optical preform made of silica in the cavity of the furnace; etching gas in the furnace and in the optical preform. It consists of a step of passing through at least one of the defined open passages and around the optical preform; and a step of passing a neutralizing gas designed to neutralize the etching gas into the cavity of the furnace. ..
本開示の別の態様によれば、炉を作動させる方法は、炉のマッフル内に光学プリフォームを位置付ける工程;炉中および光学プリフォームの中心線通路中に、フッ素を含むエッチングガスを第1のモル流量で通す工程;およびエッチングガスを中和するように作られた、ケイ素を含む中和ガスを、炉の空洞中に、第2のモル流量で通す工程であって、炉中への第2のモル流量に対する炉中への第1のモル流量の比が約0から約2である工程を有してなる。 According to another aspect of the present disclosure, the method of operating the furnace is the step of positioning the optical preform in the muffle of the furnace; first, a fluorine-containing etching gas is placed in the furnace and in the centerline passage of the optical preform. A process of passing a neutralizing gas containing silicon, which is designed to neutralize the etching gas, through the cavity of the furnace at a second molar flow rate, and into the furnace. It comprises a step in which the ratio of the first molar flow rate into the furnace to the second molar flow rate is from about 0 to about 2.
本開示のさらに別の態様によれば、炉アセンブリは、空洞を画成するマッフルを備える。そのマッフルはケイ素を含む。その空洞内に光学プリフォームが位置付けられている。そのプリフォームは、入口開口および出口開口を有する開放通路を画成する。エッチングガスシステムは、プリフォームと流体結合されており、エッチングガスを光学プリフォームの開放通路に通すように作られている。中和ガスシステムは、中和ガスを空洞に通すように作られており、その中和ガスは、エッチングガスを中和するように作られている。 According to yet another aspect of the present disclosure, the furnace assembly comprises a muffle that defines the cavity. The muffle contains silicon. An optical preform is positioned in the cavity. The preform defines an open passage with an entrance opening and an exit opening. The etching gas system is fluid-coupled to the preform and is designed to pass the etching gas through the open passage of the optical preform. The neutralizing gas system is designed to pass the neutralizing gas through the cavity, and the neutralizing gas is designed to neutralize the etching gas.
本開示のこれらと他の態様、目的、および特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を検討する際に、当業者によって、理解され、認識されるであろう。 These and other aspects, purposes, and features of the present disclosure will be understood and recognized by those skilled in the art when reviewing the following specification, claims, and accompanying drawings.
以下は、添付図面における図の説明である。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図の特定の特徴および特定の視野は、明瞭さと簡潔さのために、縮尺と図式で誇張されて示されることがある。
本発明の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に明白となるか、または特許請求の範囲および添付図面と共に、以下の説明に記載されたように本発明を実施することによって認識されるであろう。 Additional features and advantages of the invention are described in the detailed description below, which will be apparent to those skilled in the art, or as described in the description below, along with the claims and accompanying drawings. Will be recognized by practicing the present invention.
ここに用いられているように、「および/または」という用語は、2つ以上の項目のリストに使用されている場合、列挙された項目のいずれか1つを単独で用いることができる、または列挙された項目の2つ以上のいずれかの組合せも用いることができることを意味する。例えば、組成物が、成分A、B、および/またはCを含有すると記載されている場合、その組成物は、Aのみ;Bのみ;Cのみ;AとBの組合せ;AとCの組合せ;BとCの組合せ;もしくはA、B、およびCの組合せを含有し得る。 As used herein, the term "and / or" can be used alone or by any one of the listed items when used in a list of two or more items. It means that any combination of any two or more of the listed items can be used. For example, if the composition is described as containing components A, B, and / or C, the composition is A only; B only; C only; A and B combination; A and C combination; Combinations of B and C; or may contain combinations of A, B, and C.
この書類において、第1と第2、上部と底部などの関係語は、ある実体または作用を別の実体または作用から、そのような実体または作用の間のどの実際のそのような関係性または順序も必ずしも必要とせずに、または暗示せずに、区別するためだけに使用されている。 In this document, related terms such as first and second, top and bottom, etc., refer to one entity or action from another entity or action, which actual such relationship or order between such entities or actions. Is also used only to distinguish, not necessarily required or implied.
本開示の目的のために、「結合された」という用語(その形態の全て:結合する、結合、結合されたなど)は、広く、互いに直接的または間接的な2つの成分(電気的または機械的)の連結を意味する。そのような連結は、事実上静止していても、事実上可動であってもよい。そのような連結は、互いに単一体として一体成形されたその2つの成分(電気的または機械的)と任意の追加の中間部材により、またはその2つの成分により、行われてもよい。特に明記のない限り、そのような連結は、事実上永久的であっても、事実上取り外し可能または解放可能であってもよい。 For the purposes of the present disclosure, the term "bonded" (all in its form: bonded, combined, combined, etc.) broadly refers to two components (electrical or mechanical) that are either direct or indirect to each other. It means the connection of the target). Such a connection may be virtually stationary or virtually movable. Such a connection may be made by the two components (electrically or mechanically) and any additional intermediate members integrally molded with each other, or by the two components. Unless otherwise stated, such connections may be virtually permanent or virtually removable or releasable.
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要ないが、許容範囲、変換係数、丸め、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、要望通りに、近似および/またはより大きいかより小さいことがあることを意味する。値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、その開示は、言及されているその特定の値または端点を含むと理解すべきである。明細書における数値または範囲の端点に「約」が付いていようとなかろうと、その数値または範囲の端点は、以下の2つの実施の形態:「約」で修飾されているもの、および「約」で修飾されていないものを含むことが意図されている。それらの範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。 As used herein, the term "about" does not require the quantity, size, formulation, parameters, and other quantities and features to be accurate, but tolerable, conversion factors, rounding. , Measurement error, and other factors known to those of skill in the art, meaning that they may be approximated and / or larger or smaller, as desired. When the term "about" is used in describing the endpoints of a value or range, the disclosure should be understood to include that particular value or endpoint mentioned. Whether or not the endpoints of a number or range in the specification are "approx.", The endpoints of the number or range are modified by the following two embodiments: "approx." And "approx." It is intended to include those that are not modified with. It will be further understood that each endpoint of those ranges is significant both with respect to the other endpoint and regardless of the other endpoint.
ここに用いられているような、「実質的」、「実質的に」などの用語、およびその変種は、記載された特徴が、ある値または記載と等しいまたはほぼ等しいことを指摘する意図がある。例えば、「実質的に平らな」表面は、平らまたはほぼ平らである表面を意味する意図がある。さらに、「実質的に」は、2つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味する意図がある。いくつかの実施の形態において、「実質的に」は、互いの約5%以内、または互いの約2%以内など、互いの約10%以内の値を意味することがある。 Terms such as "substantially" and "substantially", as used herein, and variants thereof are intended to point out that the described features are equal to or nearly equal to a value or description. .. For example, a "substantially flat" surface is intended to mean a surface that is flat or nearly flat. Further, "substantially" is intended to mean that the two values are equal or nearly equal. In some embodiments, "substantially" may mean values within about 10% of each other, such as within about 5% of each other, or within about 2% of each other.
ここに用いられているように、名詞は、「少なくとも1つの」対象を指し、明確に反対であると示されていない限り、「たった1つ」の対象に限定されるべきではない。それゆえ、例えば、「成分」への言及は、文脈が明らかに別なふうに示していない限り、そのような成分を2つ以上有する実施の形態を含む。 As used herein, a noun refers to "at least one" object and should not be limited to "only one" object unless explicitly indicated to be the opposite. Thus, for example, reference to "ingredients" includes embodiments having more than one such ingredient, unless the context clearly indicates otherwise.
ここで図1を参照すると、参照番号10は、概して、炉アセンブリ10を指す。炉アセンブリ10は、空洞18を画成するマッフル14を備える。光学プリフォーム22が空洞18内に位置付けられている。光学プリフォーム22は、入口開口26、出口開口30、および開放通路34を画成する。エッチングガスシステム38は、光学プリフォーム22と流体結合されており、エッチングガス42を光学プリフォーム22に通すように作られている。中和ガスシステム46は、中和ガス50を炉アセンブリ10の空洞18に通すように作られている。様々な例によれば、中和ガス50は、エッチングガス42を中和するように作られている。
With reference to FIG. 1,
炉アセンブリ10は、光学プリフォーム22のための加熱環境を提供するように作られている。炉アセンブリ10は、固結炉、リドロー炉、または光学プリフォーム22に使用される他の種類の炉であってよい。炉アセンブリ10は、マッフル14内の空洞18を約800℃から約1600℃の温度に加熱するように作られている。例えば、炉アセンブリ10は、その空洞を約800℃、約900℃、約1000℃、約1100℃、約1200℃、約1300℃、約1400℃、約1500℃、約1600℃、またはそれより高い温度に加熱するように作られることがある。さらに、炉アセンブリ10は、空洞18を約800℃から約1600℃の温度に加熱するように作られることがある。ある例では、炉アセンブリ10は、空洞18を約1000℃から約1600℃の温度に加熱するように作られることがある。様々な実施の形態において、炉アセンブリ10は、空洞18を約1200℃から約1600℃の温度に加熱するように作られることがある。空洞18は、空洞18の長さに亘り均一な温度を有しても、空洞18の残りに対してより多い熱を有する区域を1つ以上有してもよいことを理解すべきである。例えば、空洞18は、光学プリフォーム22の入口開口26の最も近くの温度(例えば、約1000℃以下)に対して、光学プリフォーム22の出口開口30に最も近くでより熱い(例えば、約1200℃以上)ことがある。
The
マッフル14は、光学プリフォーム22がその中に位置付けられる空洞18を画成するように、炉アセンブリ10内に位置付けられている。マッフル14は、マッフル14の上部に向かって位置付けられた炉排気口60を画成することがある。炉排気口60は、空洞18内およびその周囲環境の圧力の均等化、または炉アセンブリ10内で生成される様々なガスの除去を可能にすることがある。マッフル14は、炉アセンブリ10内に熱を収容し、かつ炉アセンブリ10の他の構成要素を保護する耐火材料からなることがある。様々な例によれば、マッフル14の耐火材料は、ケイ素を含むことがある。例えば、マッフル14は、石英、シリカおよび/または他のケイ素含有化合物からなることがある。1つのマッフル14を備えていると示されているが、炉アセンブリ10は多数のマッフル14を備えてもよいことを理解すべきである。例えば、炉アセンブリ10は、主要マッフルおよび光学プリフォーム22により近く位置付けられた犠牲マッフル(sacrificial muffle)を備えることがある。以下により詳しく説明されるように、光学プリフォーム22の組成と同じまたは類似の組成を有するマッフル14の耐火材料を使用することは、エッチングガス42が使用されるときに、悪影響があるであろう。
The
光学プリフォーム22は、管64および一体ハンドル68によってマッフル14内に吊り下げられている。管64は、炉排気口60から外に延在して、エッチングガスシステム38と結合している。管64は、エッチングガス42がエッチングガスシステム38から光学プリフォーム22中に通されるように、エッチングガスシステム38および光学プリフォーム22と流体結合されている。例えば、管64および一体ハンドル68は、エッチングガス42を光学プリフォーム22に浸み込ませる、および/またはエッチングガス42を開放通路34に通すように作られることがある。管64は、金属、セラミックおよび/または炉アセンブリ10が生じる熱に耐えられる他の材料からなることがある。さらに、管64は、エッチングガス42によるエッチングに抵抗するように作られることがある。管64は、シール72を通って一体ハンドル68に結合されている。シール72は、管64のように、炉アセンブリ10の温度、並びにエッチングガス42によるエッチングに抵抗するように作られることがある。一体ハンドル68は、光学プリフォーム22により形成されても、または光学プリフォーム22の形成後に取り付けられてもよい。一体ハンドル68は、光学プリフォーム22を保持する、動かす、または吊り下げる地点としての機能を果たすことがある。
The
光学プリフォーム22は、光ファイバコアプリフォームおよび/または光ファイバクラッドプリフォームであることがある。そのような光学プリフォーム22は、ドープされたまたは未ドープの単一モードまたは多モード光ファイバの形成に利用されることがある。様々な例によれば、光学プリフォーム22は、外付け気相成長法(OVD)により形成されることがある。光学プリフォーム22を形成するためのOVD過程は、シリカまたはドープシリカスート(例えば、SiO2およびGeO2)を受け取るように作られた基体上へのそのスートの堆積を含むことがある。例示の製造過程において、光学プリフォーム22は、ベイトロッド(例えば、スートを受け取るように作られたセラミック製基体ロッド)上のスート堆積により形成される。そのベイトロッドは、円柱、正方形または他のより高次の多角形断面形状を有することがある。光学プリフォーム22は、この時点でドープされていても、または後の時点でフラッドドープされてもよいことを理解すべきである。例示のドーパントとしては、GeO2、Al2O3、P2O5、Br、Clおよび/またはFが挙げられるであろう。例えば、光学プリフォーム22を形成するためのスート堆積過程の一部として、ベイトロッドの近くに所望のGeO2・SiO2プロファイルを達成するために、スートの最初の数回の堆積通過(100マイクロメートルから500マイクロメートルのスート堆積物)(例えば、OVD過程において)は、比較的少量のGeO2(例えば、10〜18質量%のGeO2)が必要に応じてドープされたSiO2であり、その後、多量(例えば、約2倍の量)のGeO2を含むSiO2スート堆積が続く。光学プリフォーム22は、それに加え、またはそれに代えて、改良化学的気相成長法、物理蒸着および/またはスート加圧過程によって、形成されてもよいことを理解すべきである。ベイトロッドに施されるスートは、SiO2のナノメートルおよび/またはマイクロメートルスケールの粒子および/またはドーパント粒子からなることがある。完成した光学プリフォーム22は、約20mmから約200mmの外径を有することがある。入口開口26の直径は、約20mm以下、約10mm以下、約5mm以下、約4mm以下、または約3mm以下であることがある。例えば、入口開口26の直径は、約1mmから約20mm、または約3mmから約10mmであることがある。
The
ベイトロッドは、その後、光学プリフォーム22から取り外されて、開放通路34が形成される。光学プリフォーム22の開放通路34は、光学プリフォーム22の一部を、大半を、実質的に全て、または完全に、通って延在することがある。開放通路34は、光学プリフォーム22の中心線に沿って位置付けられることがある。そのような例において、開放通路34は、中心線通路、開放空洞および/または開放中心線と称されることもある。ベイトロッドは光学プリフォーム22の中心を外れて位置付けられてもよい、または多数のベイトロッド(例えば、したがって、多数の開放空洞34)が考えられることを理解すべきである。光学プリフォーム22からベイトロッドを取り外すと、プリフォーム22の入口開口26、出口開口30、および開放通路34が形成されるであろう。ベイトロッドが一旦取り外されたら、光学プリフォーム22は、乾燥および固結のために、固結炉(例えば、炉アセンブリ10または別の炉)内に入れられる。光学プリフォーム22の乾燥は、水分(すなわち、OH)を除去するために、プリフォーム22をハロゲン含有雰囲気(例えば、Cl2)中に置くことによって行われることがある。次に、光学プリフォーム22が固結されて(例えば、空隙のないガラスに焼結されて)、固結光学プリフォーム22を形成することがある。その光学プリフォームは、焼結および固結前は、可視光および非可視光に対して不透明および/または半透明であることがある一方で、固結後に、プリフォーム22は、可視光および非可視光に対して透明であることがあることを理解すべきである。
The bait rod is then removed from the
固結光学プリフォーム22は、光ファイバに直接線引きすることができる、またはプリフォーム22を光ファイバに線引きする前に、最初に、リドロー炉内で開放通路34を潰すようにさらに加工することができる。様々な例によれば、光学プリフォーム22の開放通路34は、ファイバに線引きされる前に、少なくともある程度潰れている。開放通路34の潰しは、高温(例えば、約1700℃から2200℃)および必要に応じて、真空下で行われることがある。潰されたプリフォームは、プリフォームケインと呼ぶこともできる。ある場合には、これらのケインは、コアプリフォームから始まるコアケインと称される。光学プリフォーム22は、ガラスおよび堆積された材料の軟化点での温度またはそれより高い温度でプリフォーム22を加熱し、プリフォーム22を潰して、入口開口26、出口開口30および開放通路34をなくすことによって、コアケインに転換されることがある。
The consolidation
様々な例によれば、エッチングガスシステム38およびエッチングガス42を使用したエッチング過程を使用して、光学プリフォーム22の一部をエッチングすることがある。ある例では、エッチングガス42を光学プリフォーム22に通して、プリフォーム22の内部(例えば、開放通路34)をエッチングすることがある。他の例では、エッチングガス42を光学プリフォーム22の外部に沿って通して、光学プリフォーム22の外部をエッチングすることがある。このように、エッチングガス42は、光学プリフォーム22内に画成された開放通路34中と光学プリフォーム22の周りの少なくとも一方で炉アセンブリ10に通されることがある。エッチングガス42が光学プリフォーム22の外部に通される例において、エッチングガス42は、管64および/または一体ハンドル68を通して流されても流されなくてもよいことが理解されよう。エッチングガス42が開放通路34に通される例において、エッチングガス42は、光学プリフォーム22の潰しおよび/または焼結の前に通されることがある。エッチングガス42は、最初の何回かの堆積通過(例えば、OVD製造法において)および所定の深さ(例えば、スート加圧法)を除去するために、蒸気相で通されることがある。そのような特徴は、光学プリフォーム22のドーパント濃度プロファイルの制御に、および/またはプリフォーム22を潰す前に、光学プリフォーム22から線引きされる光ファイバに欠陥をもたらすことがある欠陥(例えば、内部および/または外部)を、光学プリフォーム22から除去するのに、都合よいであろう。例えば、スート堆積過程の一部として、スートの最初の数回の通過(約100マイクロメートルから500マイクロメートル)は、開放通路34の近くに望ましくない量(例えば、目標濃度に対して低いか高い)のドーパントを有することがある。別の例では、光学プリフォーム22からベイトロッドを取り外すと、中心線34に最も近いプリフォーム22上に異常(例えば、孔、粗いスポットなど)が形成されることがある。その異常は、中心線種としても知られているであろう。中心線種の形成は、これらのプリフォーム22から線引きされる光ファイバの性能と収率に悪影響を及ぼし得る。
According to various examples, an etching process using an etching gas system 38 and an
プリフォーム22のエッチングは、エッチングガス42をエッチングガスシステム38から管64に通して光学プリフォーム22中へと通すことによって行われることがある。エッチングガス42を開放通路34に通して導入すると、エッチングガス42がプリフォーム22の開放通路34を効果的にエッチングすることができる。エッチングガス42は、適切な条件(例えば、温度および濃度)下で、化学作用により結晶質またはガラス質酸化物材料を除去できる気体である。様々な例によれば、エッチングガス42は、フッ素含有ガスを含むことがあるが、ここに与えられた教示から逸脱せずに、他のエッチングガス42を利用してもよいことが理解されよう。例えば、エッチングガス42としては、SF6、SOF4、CF4、SF6、NF3、C2F6、C4F8、CHF3、CClF3、CCl2F2、CCl3F、SiF4、およびその組合せが挙げられるであろう。エッチングガス42は、エッチング能力がほとんどまたは全くない他のガスを1種類以上含むことがある。例えば、エッチングガス42は、エッチングガス42を搬送するように作られた搬送ガスを1種類以上含むことがある。例えば、エッチングガス42は、酸素、ヘリウム、窒素、アルゴン、および/または他の搬送ガスを含むことがある。
The etching of the
エッチングガスシステム38は、開放通路34を通して、約25標準状態立方センチメートル毎分(「sccm」)、約50sccm以上、約90sccm以上、約150sccm以上、約200sccm以上、約300sccm以上、約500sccm以上、約1000sccm以上、または約3000sccm以上の流量でエッチングガス42を炉アセンブリ10に通すことがある。ある例では、炉アセンブリ10中へのエッチングガス42の流量は、約25sccmから約10000sccm、または約25sccmから約3000sccm、または約25sccmから約1000sccmである。光学プリフォーム22と接触するエッチングガス42の温度は、約1700℃以下、約1600℃以下、約1550℃以下、約1500℃以下、約1400℃以下、約1300℃以下であることがある。ある例では、光学プリフォーム22と接触するエッチングガス42の温度は、約800℃から約1700℃、または約1000℃から約1600℃、または約1200℃から約1600℃である。エッチングガス42は、開放通路34から約100マイクロメートル以上、約200マイクロメートル以上、約300マイクロメートル以上、約400マイクロメートル以上、約500マイクロメートル以上、約600マイクロメートル以上、約700マイクロメートル以上、約800マイクロメートル以上、約900マイクロメートル以上、または約1000マイクロメートル以上が除去されるような十分な時間に亘り光学プリフォーム22に通されることがある。ある例では、エッチングガス42は、開放通路34から、約100マイクロメートルから約3000マイクロメートル、または約100マイクロメートルから約2000マイクロメートル、または約100マイクロメートルから約1000マイクロメートルを除去するのに十分な温度で十分な時間に亘り、光学プリフォーム22に通される。開放通路34から除去される厚さは、半径方向距離として表されることが理解されよう。
The etching gas system 38 passes through the
先に説明したように、エッチングガスシステム38は、エッチングガス42を、光学プリフォーム22の入口開口26に入れ、開放通路34に通し、出口開口30を通じて光学プリフォーム22から出すように通すように作られることがある。炉アセンブリ10の空洞18は、出口開口30の最も近くで高温であるので、過剰なエッチングガス42(例えば、光学プリフォーム22と反応していないエッチングガス42)は、マッフル14と接触し、マッフル14のケイ素含有例をエッチングし始めることがある。そのような結末は、マッフル14の使用可能期間を減少させ、不都合であろう。したがって、中和ガス50をマッフル14中におよび/または出口開口30の最も近くに導入することが都合よいであろう。
As described above, the etching gas system 38 puts the
中和ガスシステム46は、出口開口30に最も近い空洞18に中和ガス50を通す、または注入するように作られている。先に説明したように、中和ガス50は、エッチングガス42がマッフル14にとって実質的に不活性であるように、エッチングガス42のエッチング効果を中和するように作られている。言い換えると、中和ガス50は、エッチングガス42と化学的に反応して、ケイ素含有化合物に対するエッチングガス42のエッチング効果を中和するおよび/または低減させることがある。様々な例によれば、中和ガス50は、ケイ素含有ガスを含むことがある。中和ガス50のケイ素含有例としては、SiCl4、Si2Cl6、Si2OCl6、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、SiBr4、SiH4、SiCl3F、SiCl2F2、SIClF3、オクタメチルシクロテトラシロキサン、およびY≦3、1≦X≦4、Rがアルキル、アリールまたはH部分である、SiRXFY、および/またはその組合せの内の少なくとも1つが挙げられるであろう。
The neutralizing
中和ガス50におけるケイ素含有ガスの使用は、エッチングガス42がマッフル14をエッチングする能力を軽減するおよび/または激減させるようにエッチングガス42と反応するように構成される。式1から分かるように、エッチングガス42のフッ素含有例(例えば、SF6)は、中和ガス50がないと、マッフル14および光学プリフォーム22のケイ素含有例(例えば、SiO2)と同様に反応する。
The use of the silicon-containing gas in the neutralizing
中和ガス50のケイ素含有例(例えば、SiCl4)の導入は、式2によりエッチングガス42のフッ素含有例(SF6)のエッチング効果を中和できることが示されている。
It is shown by
式3に示されるように、中和ガス50のケイ素含有例(例えば、SiCl4)の導入は、マッフル14のケイ素含有例(例えば、SiO2)への効果が最小から全くなく、エッチングガス42のフッ素含有例(SF6)のエッチング効果を優先的に中和できることが示されている。そのような優先的な反応は、固体マッフル14の化学反応可能性に対する中和ガス50の蒸気相の化学反応可能性のために起こると考えられる。
As shown in Equation 3, the introduction of the silicon-containing example (for example, SiCl 4 ) of the neutralizing
中和ガスシステム46は、炉アセンブリ10に入る中和ガス50に対する炉アセンブリ10に入るエッチングガス42のモル比が、約0.1以上、約0.2以上、約0.3以上、約0.4以上、約0.5以上、約0.6以上、約0.7以上、約0.8以上、約0.9以上、約1.0以上、約1.1以上、約1.2以上、約1.3以上、約1.4以上、約1.5以上、約1.6以上、約1.7以上、約1.8以上、約1.9以上、約2.0以上、約3.0以上、約4.0以上、または約5.0以上であるような流量で炉アセンブリ10に中和ガス50を通すように作られている。ある例では、炉アセンブリ10に入る中和ガス50に対する炉アセンブリ10に入るエッチングガス42のモル比は、約0から約10、または約0から約5、または約0から約2、または約0.1から約2である。言い換えると、炉アセンブリ10に入る中和ガス50に対する炉アセンブリ10に入るエッチングガス42のモル比は、0超かつ2以下、または0超かつ1以下である。
In the neutralizing
ここで図2を参照すると、炉アセンブリ10を作動させる例示の方法80が示されている。方法80は、炉アセンブリ10の空洞18内に光学プリフォーム22を位置付ける工程84で始まることがある。先に説明したように、光学プリフォーム22は、管64および一体ハンドル68を通じて、マッフル14の空洞18内に吊り下げられている。炉アセンブリ10は、約1000℃以上の温度に加熱されることがある。他の例において、炉アセンブリ10は、約1000℃から約1600℃の温度に加熱されることがある。ある例では、炉アセンブリ10は、約800℃から約1600℃、または約1000℃から約1600℃、または約1200℃から約1600℃の温度に加熱される。
Here, with reference to FIG. 2, an
次に、炉アセンブリ10中、および光学プリフォーム22内に画成された開放通路34中と光学プリフォーム22の周りの少なくとも一方にエッチングガス42を通す工程88が行われる。先に説明したように、エッチングガス42は、開放通路34に、管64に、および/または光学プリフォーム22の外部の周りに、通されることがある。エッチングガス42は、第1のモル流量で炉アセンブリ10に通されることがある。エッチングガス42が光学プリフォーム22中に通される例において、エッチングガスシステム38は、エッチングガス42を、管64を通じて光学プリフォーム22に、入口開口26を通じて光学プリフォーム22に通す。次いで、エッチングガス42は、中心線通路34を通って移動し、出口開口30を通って空洞18に通る。エッチングガス42の通過には、光学プリフォーム22の開放通路34をエッチングする効果がある。エッチングガス42が光学プリフォーム22の周りに通される例において、エッチングガス42の通過には、光学プリフォーム22の外部をエッチングする効果がある。
Next, a step 88 is performed in which the
次に、炉アセンブリ10の空洞18に中和ガス50を通す工程92が行われる。先に説明したように、中和ガス50は、エッチングガス42を中和するように作られている。中和ガス50は、光学プリフォーム22の端部(例えば、光学プリフォーム22の出口開口30、開放通路34)に最も近い空洞18に通される。中和ガス50は、中和ガス50の第2のモル流量に対するエッチングガス42の第1のモル流量の比が約2以下となるような第2のモル流量で通されることがある。言い換えると、中和ガス50の通過は、炉アセンブリ10に入る中和ガス50に対するエッチングガス42のモル比が約2以下、または約1以下となるような流量であることがある。
Next, a
本開示の使用は、様々な利点を提示するであろう。第1に、中和ガス50の使用は、マッフル14の利用可能期間を延ばす単純かつ低コストの方法を提示する。炉アセンブリ10におけるマッフル14の交換には、新たなマッフル14および炉アセンブリ10の稼働停止時間の両方が必要なので、マッフル14の利用可能期間を増加させると、炉アセンブリ10の生産量が増加するだけでなく、炉アセンブリ10のメンテナンスに関連する費用も減少するであろう。第2に、中和ガス50を使用すると、光学プリフォーム22のより積極的なエッチングが可能になるであろう。例えば、炉アセンブリ10に通されるエッチングガス42の量、または濃度を増加させること(例えば、エッチング時間および/またはエッチングの深さを減少させること)が都合よいであろう。本開示により、過剰なエッチングガス42は、マッフル14と接触する前に中和させることができるので、より高濃度のエッチングガス42をプリフォーム22に通し、それによって、マッフル14の利用可能期間を対応して減少させずに、エッチング時間を減少させられるであろう。第3に、中和ガス50のケイ素含有例は、光学プリフォーム22の多くの製造工程にすでに使用されているので、本開示を実施するために、特殊なガスが必ずしも必要とされないであろう。
The use of this disclosure will present various advantages. First, the use of the neutralizing
ここで図3を参照すると、1000℃と1500℃の間の温度でのSiO2:SF6:SiCl4の平衡濃度のモデル化計算が与えられている。説明のための計算について、10モルのSiO2(例えば、マッフル14のシリカの例を表す)および1モルのSF6(例えば、エッチングガス42)が与えられる。図3および表1から分かるように、SiCl4(例えば、中和ガス50)の使用を増加させると、SiO2の保持が多くなる。 Here, referring to FIG. 3, a modeling calculation of the equilibrium concentration of SiO 2 : SF 6 : SiCl 4 at a temperature between 1000 ° C. and 1500 ° C. is given. For explanatory calculations, 10 moles of SiO 2 (eg, representing the example of silica in muffle 14) and 1 mole of SF 6 (eg, etching gas 42) are given. As can be seen from FIG. 3 and Table 1, increasing the use of SiCl 4 (eg, neutralizing gas 50) increases the retention of SiO 2 .
表1は、平衡状態でのSiO2の計算濃度を示している。SiCl4がなく、SiO2/SF6モル比が10である場合、エッチング反応のために、平衡状態でのSiO2濃度は15%減少すると計算される。SiO2濃度は、0.5のSiO2/SF6モル比に対して5%減少すると計算される。SiO2濃度は、1を超えるSiO2/SF6モル比に対して0.2%未満しか減少しないと計算される。提供された結果は、SiCl4を添加すると、SiO2のSF6エッチングが阻害されることを示す。実際の問題として、このデータは、中和ガス50のケイ素含有例の導入は、マッフル14のケイ素含有例が経験するエッチングが減少するように、過剰なエッチングガス42を中和することを示す。マッフル14のエッチングのそのような減少は、マッフル14の利用可能期間の対応する増加をもたらす。
Table 1 shows the calculated concentration of SiO 2 in the equilibrium state. SiCl 4 without, when SiO 2 / SF 6 molar ratio is 10, for the etching reaction, SiO 2 concentration at equilibrium is calculated to be decreased by 15%. The SiO 2 concentration is calculated to decrease by 5% with respect to a 0.5 SiO 2 / SF 6 molar ratio. The SiO 2 concentration is calculated to decrease by less than 0.2% for a SiO 2 / SF 6 molar ratio greater than 1. The results provided show that the addition of SiCl 4 inhibits SF 6 etching of SiO 2 . As a practical matter, this data shows that the introduction of the silicon-containing example of neutralizing
表2は、実験データの定量的結果を示す。比較例1は、1.25メートルの長さ、6.37mmの外径を有するシリカ系管(例えば、マッフル14)であった。そのシリカ管は、4.00mmの内径(ID)を持つ中心線通路(例えば、開放通路34)を有した。比較例1のシリカ系管を、各端部が管炉から突出するように、管炉(例えば、炉アセンブリ10)内に入れた。この管炉は30cmの高温区域を有し、シリカ管が中に入れられる中心に孔を有する断熱端部キャップがあった。この炉の温度は1125℃に保持した。次に、120分間に亘りこのシリカ管の開放空洞に、それぞれ、0.10および0.58SLPMの流量でSF6(例えば、エッチングガス42)およびHe(例えば、搬送ガス)を流すことによって、シリカ管の開放空洞を蒸気相エッチングした。この過程の直後に、シリカ管を、0.58SLPMでHeを連続的に流すことによってパージし、前記管炉を消し、室温まで冷ませた。次に、このシリカ管を、管炉から取り出し、化学天秤で秤量した。このシリカ管は、SF6エッチング過程の結果として、約3.9グラムの質量損失を有した。管炉内にあったシリカ管の内径は、数カ所で測定され、約4.6〜4.7mmにエッチングされていた(例えば、約0.3mmから0.35mmの壁厚が除去された)。シリカ管の内径は、エッチング過程からわずかに表面が窪んだ(約0.1mmから0.5mmの直径)ことも分かった。管炉の外にあるシリカ管の部分の内径は、無垢なままであり、4.00mmの内径でエッチングされていなかった。 Table 2 shows the quantitative results of the experimental data. Comparative Example 1 was a silica-based tube (for example, muffle 14) having a length of 1.25 meters and an outer diameter of 6.37 mm. The silica tube had a centerline passage (eg, an open passage 34) with an inner diameter (ID) of 4.00 mm. The silica-based tube of Comparative Example 1 was placed in a tube furnace (for example, furnace assembly 10) so that each end protruded from the tube furnace. This tube furnace had a hot area of 30 cm and had an insulated end cap with a hole in the center into which the silica tube was placed. The temperature of this furnace was maintained at 1125 ° C. Silica is then passed through the open cavity of the silica tube for 120 minutes at flow rates of 0.10 and 0.58 SLPM, respectively, of SF 6 (eg, etching gas 42) and He (eg, transport gas). The open cavity of the tube was vapor phase etched. Immediately after this process, the silica tubing was purged by continuous flow of He at 0.58 SLPM, the tubing furnace was extinguished and cooled to room temperature. Next, the silica tube was taken out of the tube furnace and weighed with a chemical balance. This silica tube had a mass loss of about 3.9 grams as a result of the SF 6 etching process. The inner diameter of the silica tube in the tube furnace was measured at several points and etched to about 4.6-4.7 mm (eg, wall thickness of about 0.3 mm to 0.35 mm was removed). It was also found that the inner diameter of the silica tube was slightly recessed (diameter of about 0.1 mm to 0.5 mm) from the etching process. The inner diameter of the part of the silica tube outside the tube furnace remained innocent and was not etched with an inner diameter of 4.00 mm.
実施例1の実験を、比較例1と同様の様式で行ったが、SiCl4(例えば、中和ガス50)が含まれている。実施例1において、シリカ系管(例えば、マッフル14)は、1.25メートルの長さ、6.37mmの外径を有した。このシリカ管は、4.00mmの内径を持つ開放通路(例えば、中心線通路34)を有した。実施例1のシリカ系管を、各端部が管炉から突出するように、管炉(例えば、炉アセンブリ10)に入れた。この管炉は30cmの高温区域を有し、シリカ管を中に入れる中心に孔を有する断熱端部キャップがあった。この炉の温度は1125℃に保持した。次に、120分間に亘りこのシリカ管の開放空洞に、それぞれ、0.10SLPM、0.38SLPM、および0.20SLPMでSF6(例えば、エッチングガス42)、He(例えば、搬送ガス)、およびSiCl4(例えば、中和ガス50)を流すことによって、シリカ管の開放空洞を、この温度で蒸気相暴露した。この過程の直後に、シリカ管を、0.58SLPMでHeを連続的に流すことによってパージし、前記管炉を消し、室温まで冷ませた。次に、このシリカ管を、管炉から取り出し、化学天秤で秤量した。このシリカ管は、SF6およびSiCl4暴露過程の結果として、約0.0グラムの質量損失を有した。管炉内にあったシリカ管の内径は、数カ所で測定され、無垢であり、エッチングされておらず、4.00mmの内径を維持した。管炉の外のシリカ管の内径の部分も、無垢なままであり、4.00mmの内径でエッチングされていなかった。これらの結果は、シリカエッチングガス(例えば、フッ素含有エッチングガス42)の存在下で蒸気相中にケイ素含有ガス(例えば、中和ガス50)を有すると、中和ガスをエッチングガスと反応させることによって、エッチングガスがシリカ管をエッチングするのが防がれることを示す。 The experiment of Example 1 was performed in the same manner as in Comparative Example 1, but contained SiCl 4 (eg, neutralizing gas 50). In Example 1, the silica-based tube (eg, muffle 14) had a length of 1.25 meters and an outer diameter of 6.37 mm. This silica tube had an open passage (eg, centerline passage 34) with an inner diameter of 4.00 mm. The silica-based tube of Example 1 was placed in a tube furnace (eg, furnace assembly 10) so that each end protruded from the tube furnace. This tube furnace had a high temperature area of 30 cm and had a heat insulating end cap with a hole in the center to put the silica tube inside. The temperature of this furnace was maintained at 1125 ° C. The open cavity of the silica tube is then filled with SF 6 (eg, etching gas 42), He (eg, transport gas), and SiC at 0.10 SLPM, 0.38 SLPM, and 0.20 SLPM, respectively, for 120 minutes. The open cavity of the silica tube was vapor phase exposed at this temperature by flowing 4 (eg, neutralizing gas 50). Immediately after this process, the silica tubing was purged by continuous flow of He at 0.58 SLPM, the tubing furnace was extinguished and cooled to room temperature. Next, the silica tube was taken out of the tube furnace and weighed with a chemical balance. This silica tube had a mass loss of about 0.0 grams as a result of the SF 6 and SiC 4 exposure process. The inner diameter of the silica tube inside the tube furnace was measured at several places and was solid, unetched, and maintained an inner diameter of 4.00 mm. The inner diameter portion of the silica tube outside the tube furnace also remained innocent and was not etched with an inner diameter of 4.00 mm. These results show that the presence of a silicon-containing gas (eg, neutralizing gas 50) in the vapor phase in the presence of a silica etching gas (eg, fluorine-containing etching gas 42) causes the neutralizing gas to react with the etching gas. Indicates that the etching gas is prevented from etching the silica tube.
本開示の改変が、当業者および本開示を利用する者に想起されるであろう。したがって、図面に示され、先に記載された実施の形態は、説明目的のためだけであり、本開示の範囲を限定する意図はなく、均等論を含む特許法の原則にしたがって解釈されるように、その範囲は以下の特許請求の範囲によって定義されることが理解されよう。 Modifications of this disclosure will be recalled to those skilled in the art and those who use the disclosure. Accordingly, the embodiments shown in the drawings and described above are for explanatory purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure and are to be construed in accordance with the principles of patent law, including the doctrine of equivalents. It will be understood that the scope is defined by the following claims.
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in terms of terms.
実施形態1
光学プリフォームを調製する方法において、
シリカから作られた光学プリフォームを炉の空洞内に位置付ける工程、
エッチングガスを、前記炉中、および前記光学プリフォーム内に画成された開放通路中と該光学プリフォームの周りの少なくとも一方に通す工程、および
前記炉の空洞中に、前記エッチングガスを中和するように作られた中和ガスを通す工程、を有してなる方法。
In the method of preparing optical preforms
The process of locating an optical preform made of silica in a furnace cavity,
Neutralize the etching gas in the furnace, in the open passage defined in the optical preform, and at least one around the optical preform, and in the cavity of the furnace. A method of having a step of passing a neutralizing gas, which is made to be.
実施形態2
前記エッチングガスを使用して、前記光学プリフォームの開放通路をエッチングする工程、
をさらに含む、実施形態1に記載の方法。
The step of etching the open passage of the optical preform using the etching gas,
The method according to the first embodiment, further comprising.
実施形態3
前記エッチングガスを通す工程が、
前記エッチングガスを前記光学プリフォームの中心線に通す工程、
を含む、実施形態1に記載の方法。
Embodiment 3
The process of passing the etching gas is
A step of passing the etching gas through the center line of the optical preform,
The method according to the first embodiment.
実施形態4
前記中和ガスを、前記光学プリフォームの開放通路の出口に最も近い前記炉の空洞に通す工程、
をさらに含む、実施形態3に記載の方法。
Embodiment 4
The step of passing the neutralizing gas through the cavity of the furnace closest to the outlet of the open passage of the optical preform,
The method according to the third embodiment, further comprising.
実施形態5
前記中和ガスを通す工程が、
前記炉に入る中和ガスに対する該炉に入るエッチングガスのモル比が0超かつ2以下であるような流量で該中和ガスを通す工程、
をさらに含む、実施形態1に記載の方法。
Embodiment 5
The step of passing the neutralizing gas is
A step of passing the neutralizing gas at a flow rate such that the molar ratio of the etching gas entering the furnace to the neutralizing gas entering the furnace is more than 0 and 2 or less.
The method according to the first embodiment, further comprising.
実施形態6
前記中和ガスを通す工程が、
前記炉に入る中和ガスに対する該炉に入るエッチングガスのモル比が0超かつ1以下であるような流量で該中和ガスを通す工程であって、該中和ガスがSiCl4を含み、該エッチングガスがSF6を含む工程、
をさらに含む、実施形態5に記載の方法。
Embodiment 6
The step of passing the neutralizing gas is
A step of passing a flow in said neutralizing gas such that the molar ratio of the etching gas entering the furnace to neutralization gas entering the furnace is greater than 0 and less than 1, the neutralizing gas includes a SiCl 4, A step in which the etching gas contains SF 6 .
The method according to embodiment 5, further comprising.
実施形態7
前記炉を約1000℃以上に加熱する工程、
をさらに含む、実施形態1に記載の方法。
Embodiment 7
The step of heating the furnace to about 1000 ° C. or higher,
The method according to the first embodiment, further comprising.
実施形態8
炉を作動させる方法において、
炉のマッフル内に光学プリフォームを位置付ける工程、
前記炉中および前記光学プリフォームの中心線通路中に、フッ素を含むエッチングガスを第1のモル流量で通す工程、および
前記エッチングガスを中和するように作られた、ケイ素を含む中和ガスを、前記炉の空洞中に、第2のモル流量で通す工程であって、該炉中への該第2のモル流量に対する該炉中への前記第1のモル流量の比が約0から約2である工程、
を有してなる方法。
8th Embodiment
In the method of operating the furnace
The process of positioning the optical preform in the muffle of the furnace,
A step of passing an etching gas containing fluorine at a first molar flow rate in the furnace and in the centerline passage of the optical preform, and a neutralizing gas containing silicon prepared to neutralize the etching gas. In the step of passing the gas through the cavity of the furnace at a second molar flow rate, the ratio of the first molar flow rate into the furnace to the second molar flow rate into the furnace is about 0. The process, which is about 2.
How to have.
実施形態9
前記炉を約1000℃から約1600℃の温度に加熱する工程、
をさらに含む、実施形態8に記載の方法。
Embodiment 9
A step of heating the furnace to a temperature of about 1000 ° C to about 1600 ° C.
The method according to embodiment 8, further comprising.
実施形態10
前記炉のマッフル内に光学プリフォームを位置付ける工程が、
前記光学プリフォームを、ケイ素を含むマッフル内に位置付ける工程、
をさらに含む、実施形態8に記載の方法。
The process of positioning the optical preform in the muffle of the furnace is
The step of positioning the optical preform in a muffle containing silicon,
The method according to embodiment 8, further comprising.
実施形態11
前記中和ガスを通す工程が、
前記炉中への前記第2のモル流量に対する該炉中への前記第1のモル流量の比が0超かつ1以下であるような第2のモル流量で該中和ガスを通す工程、
をさらに含む、実施形態8に記載の方法。
Embodiment 11
The step of passing the neutralizing gas is
A step of passing the neutralizing gas at a second molar flow rate such that the ratio of the first molar flow rate into the furnace to the second molar flow rate into the furnace is more than 0 and 1 or less.
The method according to embodiment 8, further comprising.
実施形態12
炉アセンブリであって、
空洞を画成する、ケイ素を含むマッフル、
前記空洞内に位置付けられた光学プリフォームであって、入口開口および出口開口を有する開放通路を画成する光学プリフォーム、
前記プリフォームと流体結合されており、エッチングガスを該光学プリフォームの開放通路に通すように作られているエッチングガスシステム、および
前記エッチングガスを中和するように作られた中和ガスを前記空洞に通すように作られた中和ガスシステム、
を備えた炉アセンブリ。
Embodiment 12
It is a furnace assembly
Silicon-containing muffle, which defines the cavity,
An optical preform positioned in the cavity that defines an open passage with an inlet opening and an outlet opening,
An etching gas system that is fluid-bonded to the preform and is designed to allow the etching gas to pass through an open passage of the optical preform, and a neutralizing gas that is designed to neutralize the etching gas. Neutralizing gas system designed to pass through cavities,
Furnace assembly with.
実施形態13
前記光学プリフォームが、光ファイバコアプリフォームである、実施形態12に記載の炉アセンブリ。
Embodiment 13
12. The furnace assembly according to embodiment 12, wherein the optical preform is an optical fiber co-appliform.
実施形態14
前記エッチングガスシステムが、前記エッチングガスを、前記光学プリフォームの入口開口に入れ、該光学プリフォームの開放通路に通し、前記出口開口を通じて該光学プリフォームから出すように通すように作られている、実施形態12に記載の炉アセンブリ。
The etching gas system is designed to allow the etching gas to enter the inlet opening of the optical preform, pass through the open passage of the optical preform, and exit the optical preform through the outlet opening. , The furnace assembly according to embodiment 12.
実施形態15
前記中和ガスシステムが、前記中和ガスを前記出口開口の最も近くに通すように作られている、実施形態14に記載の炉アセンブリ。
Embodiment 15
The furnace assembly according to
実施形態16
前記光学プリフォームが固結された光学プリフォームである、実施形態12に記載の炉アセンブリ。
Embodiment 16
The furnace assembly according to embodiment 12, wherein the optical preform is a consolidated optical preform.
実施形態17
前記エッチングガスが、フッ素含有ガスを含む、実施形態12に記載の炉アセンブリ。
Embodiment 17
The furnace assembly according to embodiment 12, wherein the etching gas contains a fluorine-containing gas.
実施形態18
前記フッ素含有ガスが、SF6、NF3、およびSOF4の少なくとも1つを含む、実施形態17に記載の炉アセンブリ。
The furnace assembly according to embodiment 17, wherein the fluorine-containing gas comprises at least one of SF 6 , NF 3 , and SOF 4 .
実施形態19
前記中和ガスが、ケイ素含有ガスを含む、実施形態12に記載の炉アセンブリ。
Embodiment 19
The furnace assembly according to embodiment 12, wherein the neutralizing gas comprises a silicon-containing gas.
実施形態20
前記ケイ素含有ガスが、SiCl4、Si2Cl6、Si2OCl6、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、SiBr4、SiH4、SiCl3F、SiCl2F2、SIClF3、オクタメチルシクロテトラシロキサン、およびY≦3、1≦X≦4、Rがアルキル、アリールまたはH部分である、SiRXFYの内の少なくとも1つを含む、実施形態19に記載の炉アセンブリ。
20th embodiment
The silicon-containing gases are SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , Si 2 OCl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiBr 4 , SiH 4 , SiCl 3 F, SiCl 2 F 2 , SICl F 3 , Octa. tetramethylcyclotetrasiloxane, and Y ≦ 3,1 ≦ X ≦ 4, R is alkyl, aryl or H moiety, SiR X F Y comprises at least one of, the furnace assembly of embodiment 19.
10 炉アセンブリ
14 マッフル
18 空洞
22 光学プリフォーム
26 入口開口
30 出口開口
34 開放通路
38 エッチングガスシステム
42 エッチングガス
46 中和ガスシステム
50 中和ガス
60 炉排気口
64 管
68 一体ハンドル
72 シール
10
Claims (10)
シリカから作られた光学プリフォームを、前記炉アセンブリのマッフルの空洞内に位置付ける工程であって、該マッフルがシリカを含む工程、
前記プリフォームをエッチングするために、エッチングガスの形態にあるエッチング剤を前記炉アセンブリに通す工程であって、該エッチング剤は、該光学プリフォーム内に画成された開放通路を通されて、該光学プリフォーム内に画成された開放通路をエッチングする工程、および
前記炉アセンブリのマッフルの空洞中に中和ガスを通す工程であって、該中和ガスは、前記プリフォーム内の開放通路から出る前記エッチング剤を中和するように作られており、該中和ガスは、該光学プリフォームの開放通路の出口に最も近い該炉アセンブリのマッフルの空洞に通される工程、
を有してなり、
前記エッチングガスは、SF6、SOF4、CF4、SF6、NF3、C2F6、C4F8、CHF3、CClF3、CCl2F2、CCl3F、SiF4、およびその組合せの1つ以上を含み、
前記中和ガスは、SiCl4、Si2Cl6、Si2OCl6、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、SiBr4、SiH4、SiCl3F、SiCl2F2、SIClF3、オクタメチルシクロテトラシロキサン、およびY≦3、1≦X≦4、Rがアルキル、アリールまたはH部分である、SiRXFY、および/またはその組合せの内の少なくとも1つであるケイ素化合物を含む、方法。 In the method of preparing an optical preform in a furnace assembly with a muffle that defines the cavity.
A step of positioning an optical preform made of silica in the cavity of a muffle of the furnace assembly, wherein the muffle contains silica.
In order to etch the preform, an etching agent in the form of an etching gas is passed through the furnace assembly, and the etching agent is passed through an open passage defined in the optical preform. A step of etching an open passage defined in the optical preform and a step of passing a neutralizing gas through the cavity of the muffle of the furnace assembly, the neutralizing gas is an open passage in the preform. The process of passing the neutralizing gas through the muffle cavity of the furnace assembly closest to the outlet of the open passage of the optical preform, which is designed to neutralize the etchant exiting the.
Have
The etching gas, SF 6, SOF 4, CF 4, SF 6, NF 3, C 2 F 6, C 4 F 8, CHF 3, CClF 3, CCl 2 F 2, CCl 3 F, SiF 4, and Including one or more combinations
The neutralizing gas is SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , Si 2 OCl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiBr 4 , SiH 4 , SiCl 3 F, SiCl 2 F 2 , SICl F 3 , Octa. tetramethylcyclotetrasiloxane, and Y ≦ 3,1 ≦ X ≦ 4, R is alkyl, aryl or H moiety, including SiR X F Y, and / or silicon compound is at least one of its combinations, Method.
− 約25標準状態立方センチメートル毎分(「sccm」)、
− 約50sccm以上、
− 約90sccm以上、
− 約150sccm以上、
− 約200sccm以上、
− 約300sccm以上、
− 約500sccm以上、
− 約1000sccm以上、または
− 約3000sccm、
の内の1つの流量で前記マッフルの空洞に通される、請求項1記載の方法。 The etching gas is as follows:
− Approximately 25 standard conditions cubic centimeters per minute (“sccm”),
− About 50 sccm or more,
-Approximately 90 sccm or more,
-Approximately 150 sccm or more,
-Approximately 200 sccm or more,
-Approximately 300 sccm or more,
-Approximately 500 sccm or more,
-About 1000 sccm or more, or-About 3000 sccm,
The method according to claim 1, wherein one of the flow rates is passed through the cavity of the muffle.
前記エッチングガスの温度が、約1700℃以下、約1600℃以下、約1550℃以下、約1500℃以下、約1400℃以下、または約1300℃以下である、および/または
前記光学プリフォームと接触する前記エッチングガスの温度が、約800℃から約1700℃、または約1000℃から約1600℃、または約1200℃から約1600℃である、
請求項1から3いずれか1項記載の方法。 The etching gas is passed through the muffle cavity at a flow rate of about 25 sccm to about 10000 sccm, or about 25 sccm to about 3000 sccm, or about 25 sccm to about 1000 sccm, and / or the temperature of the etching gas is about 1700 ° C. or less. , About 1600 ° C or lower, about 1550 ° C or lower, about 1500 ° C or lower, about 1400 ° C or lower, or about 1300 ° C or lower, and / or the temperature of the etching gas in contact with the optical preform is from about 800 ° C. About 1700 ° C, or about 1000 ° C to about 1600 ° C, or about 1200 ° C to about 1600 ° C.
The method according to any one of claims 1 to 3.
前記中和ガスが、前記エッチングガスを中和させるように、前記マッフルの空洞に第2のモル流量で通され、該マッフルの空洞中への該第2のモル流量に対する該マッフルの空洞中への前記第1のモル流量の比が約0から約2である、
請求項1から7いずれか1項記載の方法。 The etching gas is passed through the cavity of the muffle and through the centerline passage of the optical preform at a first molar flow rate.
The neutralizing gas is passed through the muffle cavity at a second molar flow rate so as to neutralize the etching gas, and into the muffle cavity with respect to the second molar flow rate into the muffle cavity. The ratio of the first molar flow rate is about 0 to about 2.
The method according to any one of claims 1 to 7.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762551372P | 2017-08-29 | 2017-08-29 | |
US62/551,372 | 2017-08-29 | ||
PCT/US2018/048224 WO2019046227A1 (en) | 2017-08-29 | 2018-08-28 | Method and furnace for preparing an optical fiber preform using etchant and neutralizing gases |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020532482A true JP2020532482A (en) | 2020-11-12 |
Family
ID=66578609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020511946A Pending JP2020532482A (en) | 2017-08-29 | 2018-08-28 | Methods and furnaces for preparing fiber optic preforms using etching and neutralizing gases |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020532482A (en) |
CN (1) | CN111094197A (en) |
NL (1) | NL2019811B1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60239339A (en) * | 1984-05-15 | 1985-11-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Preparation of parent material for optical fiber |
US5152818A (en) * | 1990-11-09 | 1992-10-06 | Corning Incorporated | Method of making polarization retaining fiber |
EP1337484A2 (en) * | 2000-11-01 | 2003-08-27 | Corning Incorporated | Method of manufacturing an optical fiber preform |
US9873629B2 (en) * | 2011-06-30 | 2018-01-23 | Corning Incorporated | Methods for producing optical fiber preforms with low index trenches |
-
2017
- 2017-10-26 NL NL2019811A patent/NL2019811B1/en not_active IP Right Cessation
-
2018
- 2018-08-28 JP JP2020511946A patent/JP2020532482A/en active Pending
- 2018-08-28 CN CN201880056749.4A patent/CN111094197A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111094197A (en) | 2020-05-01 |
NL2019811B1 (en) | 2019-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108698907B (en) | Bromine-doped silica glass optical fiber and preparation method thereof | |
US4493721A (en) | Method of manufacturing optical fibres | |
CN102149648B (en) | Process for producing optical-fiber base material | |
CN105271649A (en) | Method for producing fluorine doped quartz glass | |
US9816179B2 (en) | Plasma deposition process with removal of substrate tube | |
CN106348584B (en) | Method for producing a primary preform by etching and collapsing a deposition tube | |
US6334338B1 (en) | Sol gel process of making a fiber preform with removal of oxide particles | |
JP2020532482A (en) | Methods and furnaces for preparing fiber optic preforms using etching and neutralizing gases | |
EP3450409A1 (en) | Method and furnace for preparing an optical fiber preform using etchant and neutralizing gases | |
US11072560B2 (en) | Neutralizing gas system for furnace | |
KR20050065398A (en) | Method of manufacturing fluorine doped silica glass article, and method of manufacturing optical fiber preform and optical fiber using the method, and optical fiber made by such method | |
CN106927686B (en) | Method for etching a primary preform and etched primary preform obtained thereby | |
JP5384133B2 (en) | Rare earth element-doped fiber doped with BF3 and manufacturing method thereof | |
EP2821378B1 (en) | Precursor for a primary preform for optical fibres and a method for manufacturing it by means of a plasma deposition process | |
NL2004874C2 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A PRIMARY FORM | |
JP4804796B2 (en) | Manufacturing method of optical fiber preform | |
US20230286851A1 (en) | Method for manufacturing optical fiber preform | |
EP2796420B1 (en) | A pcvd method for manufacturing a primary preform for optical fibres | |
JPS5849493B2 (en) | Method for manufacturing rod-shaped base material for optical transmission fiber | |
JPH0559850B2 (en) | ||
JP2024141315A (en) | Method for manufacturing silica glass and method for manufacturing optical fiber | |
JPS63139026A (en) | Production of glass material for light | |
JP2005247612A (en) | Optical fiber and its manufacturing method |