MXPA00010905A - Metodo para producir una preforma de fibras opticas - Google Patents

Abstract

Se deposita hollín de vidrio (130) en una varilla de vidrio a través de un quemador (140). El cuerpo es estirado (126). Se efectúa más depósito y estiramiento. Posteriormente, el cuerpo final se forma en una fibra.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR UNA PREFORMA DE FIBRAS ÓPTICAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para producir preformas de fibras ópticas tanto de diseño de modo sencillo como de múltiples modos, utilizando un proceso de deposición con vapor externo de plasma. La técnica previa ilustra diversos enfoques para fabricar tubos de arranque de vidrio de sílice y para producir preformas de fibras ópticas. Los tubos De arranque pueden formarse al calentar sílice y extruirla a través de una abertura . Tanto los tubos de arranque como las preformas de fibras ópticas pueden elaborarse al depositar sílice adulterada o no adulterada sobre un objetivo utilizando una de varias técnicas tales como deposición de vapor química modificada (MCVD = Modified Chemical Vapor Deposition) , deposición axial de vapor (VAD = Vapor Axial Deposition) , deposición de vapor externa (OVD = Outside Vapor Deposition) . Cada uno de estos métodos empieza al proporcionar un objetivo giratorio, formado típicamente a manera de un tubo o una varilla sólida, y constituido a partir de vidrio, cerámica o uno de diversos otros materiales. En ciertos casos, la varilla o tubo se vuelve una parte integral de la preforma pero en otros casos la varilla se retirará. Una fuente de calor, tal como un quemador de gas o una fuente de plasma, se coloca por debajo, por encima o lateralmente, a través del objetivo giratorio. La fuente de calor proporcionará la energía requerida para las reacciones de formación de vidrio, para constituir las partículas de vidrio. Dependiendo de la naturaleza el proceso, estas partículas de vidrio depositadas están listas para las siguientes etapas de procesamiento, secado y sinterizado tales como procesos VAD u OVD. Si es un proceso MCVD, estas partículas se fusionarán en cuarzo vitreo por la misma fuente de calor. Cuando el objetivo se monta horizontalmente, la fuente de calor viaja a lo largo del objetivo para asegurar deposición uniforme. Si el objetivo es un tubo, las partículas de formación de vidrio y materiales pueden depositarse ya sea en la superficie interior del tubo, en cuyo caso el diámetro exterior permanece constante, o en el exterior del tubo, en cuyo caso, crece el diámetro exterior. Cuando el objetivo se monta verticalmente, gira alrededor de su eje vertical, y con quemadores ubicados ya sea verticalmente sobre o lateralmente a través, crece en ambas direcciones radial y axial. Esto resulta en un producto substancialmente cilindrico cuyo diámetro y longitud se incrementan conforme continúa la deposición. La Patente de los E.U.A. No. 3,737,292 otorgada a Keck y colaboradores describe un método para formar fibras ópticas. Múltiples capas con índice de refracción predeterminado se forman por hidrólisis de flama y depositan en la pared exterior de un 'miembro o varilla de arranque. Después de que estas capas de vidrio se revisten en la varilla, el cilindro hueco resultante se calienta y aplasta para formar las fibras. La patente de los E.U.A. No.4, 224, 046 otorgada _a.Izáwa y colaboradores, ilustra un método para fabricar una preforma de fibras ópticas. Dos materiales de formación de vidrio gaseosos, oxígeno, hidrógeno y argón, -se inyectan- hacia- arriba en un quemador en dirección a un miembro de "arranque cilindrico ~ giratorio montado verticalmente. Partículas de vidrio tipo hollín se forma por hidrólisis de flama y depositan en el extremo inferior del miembro de arranque. El miembro de arranque, se retira gradualmente hacia arriba para mantener un espaciamiento constante entre su extremo de crecimiento y el quemador. Al terminar la deposición, la preforma de vidrio tipo hollín resultante luego se seca y sinteriza para formar una preforma de vidrio transparente . La patente de los E.U.A. No. 4, 217,027 otorgada a MacChesney y colaboradores, ilustra la fabricación de preformas por lo que usualmente se refiere como el proceso de deposición de vapor químico modificado (MCVD) . En este proceso, una corriente de vapor que consiste de cloruros o hidruros de silicio y germanio con oxígeno, se dirige al interior de un tubo de vidrio. Las reacciones químicas entre estos productos químicos, que de preferencia se inducen por una zona caliente de recorrido, bajo condiciones adecuadas resultarán en la formación de vidrio en la pared interior del tubo. La materia particular depositada en el tubo se fusiona con cada paso de la zona caliente. La patente de los E.U.A. No.4, 412, 853 otorgada a Partus, describe un proceso MCVD para formar un tubo de arranque de preforma de fibras ópticas. El proceso parte de un objetivo tubular giratorio montado horizontalmente que se forma a partir de vidrio y que tiene una composición preseleccionada y características ópticas. Se alimenta una corriente de vapor a través del objetivo tubular, conforme una fuente de calor colocada por debajo del objetivo tubular, recorre sobre la longitud de este último. Esto provoca que se depositen productos de reacción de la corriente de vapor y fundan en, la superficie interior del objetivo tubular. El material depositado tiene el mismo índice de refracción que el objetivo tubular, pero una composición diferente. Esta referencia también sugiere que se puede lograr el mismo efecto por un proceso de oxidación en fase de vapor externo o un proceso de deposición axial de fase de vapor externo, pero no ilustra explícitamente como puede hacerse esto. La patente de los E.U.A. No.4,741,747 otorgada a Geittner y colaboradores, se dirige a el método de deposición de vapor químico con plasma (PCVD) de fabricación de fibras ópticas. En este método PCDV, se depositan capas de vidrio en la pared interior de un tubo de vidrio, al calentar el tubo a una temperatura entre 1100 y 1300°C, antes de pasar la mezcla de gas reactiva a una presión entre 1 y 30 hPa, y mover un plasma hacia adelante y hacia atrás dentro del tubo de vidrio. Después de que las capas de vidrio se depositan, este tubo de vidrio se aplasta para producir una preforma sólida. Pueden extraerse fibras ópticas de esta preforma. La patente de los E.U.A. No. 5,522,007 otorgada a Drouart y colaboradores ilustra el uso de deposición de plasma para construir una preforma de fibras ópticas que tienen alta concentración de iones hidroxilo. En esta referencia, iones hidroxilo se atrapan deliberadamente en un gas generador de plasma al pasar el gas a través de un tanque de agua antes de que se introduzca en un extremo de un soplete de plasma que tiene una bobina de inducción. El soplete de plasma proyecta partículas de sílice fundida en mezcla con iones hidroxilo sobre una preforma del substrato giratorio. Esto resulta en una preforma que tiene una concentración de iones hidroxilo promedio dispuesta en el rango de 50-100 ppm depositadas sobre la preforma objetivo. De acuerdo con Drouart y colaboradores esta técnica resulta en fibras ópticas que tienen una atenuación de 0.32 dB/km a 1310 nm y 1550 nm, respectivamente. Además de requerir múltiples etapas de procesamiento para fabricar las preformas, algunas otras desventajas de los procesos anteriores son que: 1) Los procesos MCVD y PCVD son procesos más lentos debido a su baja velocidad de deposición; 2) El tamaño de preforma se limita por el tamaño del tubo de deposición para procesos MCVD y PCVD; y 3) Los procesos MCVD y PCVD se basan en hidrólisis de flama que generan cantidades excesivas de agua y requieren etapas adicionales de secado y sinterizado para producir preformas de fibras de alta calidad óptica. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la invención es proporcionar un método para producir una preforma de fibras ópticas, que tienen bajo contenido de hidroxilo a bajo costo al reducir el número de etapas involucradas en su fabricación, mientras que se incrementa- el" tamaño de una preforma y aumenta la velocidad de deposición. Este y otros objetivos se logran por el presente método de la invención para formar una preforma de fibras ópticas.

En un aspecto de la presente invención, se coloca una fuente de plasma en proximidad con una varilla de arranque formada a partir de un material primario. La varilla de arranque se sostiene horizontalmente en ambos extremos y se dispone para girar respecto a su eje longitudinal. La fuente de plasma se utiliza para depositar sílice adulterada con una primer concentración de adulterado conocida. La sílice adulterada se deposita sobre la longitud de la varilla de arranque hasta que esta última crece a un diámetro deseado. El complejo que comprende la varilla de arranque y la sílice adulterada luego se extraen y una sección adelgazada se extrae para utilizar como una varilla secundaria. La varilla secundaria tiene un centro formado del material primario, y una capa exterior formada de la sílice adulterada. Sílice adicional que tiene la misma concentración de adulteración, se deposita sobre esta varilla secundaria hasta que también alcanza un diámetro deseado. Y luego se saca y se extrae una sección. Las etapas de sacar con deposición, extracción y deposición pueden repetirse una cantidad de veces. El resultado de esta actividad es una varilla de sílice adulterada que tiene un centro formado a partir del material primario como un primer diámetro, y una capa anular formada de la sílice adulterada como un segundo diámetro exterior.

La varilla de sílice adulterada está sujeta a mayor procesamiento. Específicamente, la fuente de plasma se utiliza para depositar una capa exterior de sílice adulterada sobre la varilla de sílice adulterada y la estructura resultante luego puede ser sacada y extraerse una sección adelgazada como con anterioridad. El adulterante empleado para formar la capa exterior, puede seleccionarse ya sea para incrementar o disminuir el índice de refracción de la sílice. Si la concentración de adulterante se varía conforme se deposita la capa exterior, la capa exterior es una capa graduada. En este caso, típicamente la concentración de adulterante se varía a partir de un nivel de concentración inicial máximo, cuando la capa exterior primero se deposita a un nivel de concentración final mínimo cuando la deposición de la capa exterior casi es completa. Si la concentración de adulterante no se varía conforme se deposita la capa exterior, la capa exterior es una capa escalonada. En este caso, típicamente, una segunda concentración de adulterante, diferente de la primer concentración de adulterante, se utiliza a través de la deposición de la capa exterior. Todavía en otro aspecto de la presente invención, el complejo que comprende la varilla de sílice adulterada y la capa exterior se someten a mayor procesamiento. La fuente de plasma se utiliza para depositar una capa de revestimiento sobre la capa exterior. Si la capa exterior se gradúa, la capa de revestimiento puede formarse a partir de sílice adulterada con el mismo adulterante y el mismo nivel de concentración final mínimo. En forma alterna, la capa de revestimiento puede formarse a partir de sílice pura, o incluso o sílice adulterada con algún otro adulterante y a una tercer concentración de adulterante. Si se desea, la capa de revestimiento también puede tener un adulterado graduado . Todavía en otro aspecto de la presente invención, el complejo que comprende la varilla de sílice adulterada, la capa exterior y la capa de revestimiento se proporcionan con un forro. El forro puede agregarse ya sea por adicional deposición de plasma, o en forma alterna al proporcionar un material de enchaquetado sobre este complejo y luego aplicar calor para aplastar el material de enchaquetado en una preforma terminada. Durante deposición de plasma, un gas de plasma seco que tiene una baja concentración de hidroxilo, se utiliza para formar el plasma. Un gas fuente de cuarzo seco que comprende SiCl4, u otros gases fuentes semejantes que tienen baja concentración de hidroxilo, y un gas fuente adulterante tal como GeCl4, se co-adultera con PoCl3 or PC15 se introducen en proximidad al plasma . Esto provoca que el material se convierta a sílice (Si02) , o sílice adulterada con óxido de germanio (Ge02) y/o pentoxido de fósforo (P205) y depositan sobre el objetivo y funciona en cuarzo vitreo en una sola etapa. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras características aspectos y ventajas de la presente invención pueden verse en los dibujos en donde : La Figura 1 muestra un aparato utilizado para realizar la deposición de plasma; La Figura 2 muestra una vista lateral parcial de un plasmatrón empleado en el aparato de la Figura 1; La Figura 3 muestra una vista superior de un plasmatrón similar a aquel mostrado en la Figura 2; La Figura 4 muestra un patrón de flujo del plasma dentro del plasmatrón de la Figura 3 ; La Figura 5 muestra una preforma de fibras ópticas elaborada de acuerdo con el método de la presente invención. DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA La Figura 1 muestra un aparato 20 empleado para deposición de vapor externa de plasma. El aparato comprende una cámara 22 que se sella para evitar que impurezas se introduzcan en el producto final .

Dentro de la cámara 22 está un torno 24 tal como el disponible de Heathway Ltd. o Litton Engineering Lab. El torno 24 tiene un material de cabeza 25 y un material de cola 26. El material de cabeza 25 y el material de cola 26 se proporcionan con un par de platos de husillo giratorio 28 que ~ sostienen los extremos de un objetivo alargado 30~ con una pared ^exterior substaneialmente cilindrica. Los platos de husillo 28 giran el objetivo 30 como se indica por la flecha Al. Un carro movible 32 montado de manera movible en el torno 24, se dispone para recorrer en cualquier dirección sobre el objetivo, como se indica por la flecha de doble cabeza A2. Una fuente de plasma, mostrada generalmente como 40, se sostiene por el carro 32. El carro 32 de esta manera mueve la fuente de plasma 40 sobre la longitud del objetivo 30. Esto resulta en la deposición de material sobre el objetivo 30 para formar una preforma de fibras óptica. Los platos de husillo 28 giran del objetivo 30 para segurar que el material se deposite de manera uniforme por la fuente de plasma 40 alrededor del objetivo, a fin de formar un miembro total 34 que tiene paredes exteriores casi perfectamente cilindricas. En la modalidad preferida, la fuente de plasma 40 colocada en el carro 32 se mueve en ambas direcciones sobre una porción substancial de la longitud del objetivo 30.

Esto permite que la fuente de plasma 40 recorra sobre esa porción el objetivo 30 y deposite materiales a lo largo. En vez de mover la fuente de plasma 40 sobre la longitud del objetivo, el objetivo, el objetivo 30 puede moverse mientras que la fuente de plasma 40 permanece estacionaria. Esto puede lograrse al hacer que el material de cabeza 20 y el material de cola 26 del torno muevan el objetivo en una forma reciprocante, de manera tal que todas las porciones relevantes del objetivo se pongan directamente sobre la fuente de plasma 40. Como otra alternativa, una pluralidad de fuentes de plasma pueden estar espaciadas sobre la longitud del objetivo. Esto permite movimiento reducido ya sea del material de cabeza 25 como el material de cola 26 del torno 24 o el carro 32 al cual se conectan las fuentes de plasma, dependiendo de cual de las dos se configura para moverse . En el caso extremo en donde una gran cantidad de fuentes de plasma se proporcionan todo sobre la longitud del objetivo, no se requiere movimiento ya sea del carro 32 o el material de cabeza 25 y el material de cola 26 del torno 24. -En la modalidad preferida, la fuente de plasma 40 es ~üh soplete plasmatrón que tiene un gas de plasma seco introducido en el a través de una primer línea de gas 42 y una fuente de gas introducida en él a través de una segunda línea de gas 44.

| El gas de plasma está substancialmente constituido por nitrógeno y oxígeno en una proporción predeterminada y apropiada. Aire puede servir como el gas plasma. En dicho caso, el aire filtrado primero pasa a través de un primer secador 46 para retirar humedad antes de entrar a la primer línea de gas 42. Esto asegura que la concentración de hidroxilo del gas plasma sea baja, en el orden de 2.0 ppm, o menos. El volumen total de gas que se suministra será regulado por un controlador de flujo básico (MFC = Mass Flow Controller) 80 o por un fluidímetro como una alternativa. El gas fuente comprende un producto químico fuente tal como SiCl4, y al menos un gas portador tal como oxígeno 02 o nitrógeno N2. Los gases portadores entran al segundo secador 48 para retirar humedad. Esto asegura que la concentración de hidroxilo del gas fuente también es muy baja, en el orden de 0.5 ppm. Después de que se secan los gases portadores, proceden a un MFC 81 antes de entrar a un burbujeador 50 para recoger el producto químico fuente. Dependiendo de las características MFC, también es posible el utilizarlo corriente abajo del burbujeador. La corriente de gases que comprende gases portadores cargados con el producto químico fuente luego procede la segunda línea de gas 44. Opcionalmente, al abrir la válvula 52, un gas adulterante puede introducirse en la corriente de gas antes de que alcance el soplete plasmatrón. En la modalidad preferida, el producto químico fuente es SiCl4. Este producto químico se elige por sus propiedades reactivas en el plasma. Específicamente, el SiCl4 sirve como una fuente de Si para formar Si02 que se deposita en el objetivo 30. El adulterante puede ser un gas de flúor en la forma SiF4 o SiF6. Adulterantes de flúor reducirán el índice de refracción y también cambiarán la viscosidad del cuarzo. Además, adulterantes flúor resultan en una flexibilidad de diseño incrementada para preformas de fibras ópticas. Como es bien conocido sin embargo, si se desea incrementar el índice de refracción, puede emplearse Ge02 u otra substancia equivalente como el adulterante . En la modalidad preferida, el producto químico fuente Ge02 es GeCl4. Este producto químico se elige por su pureza debido a que tiene propiedades físicas y químicas semejantes a SiCl4. El suministro de SiCl4 será similar a SiCl4. El gas portador del secador 48 puede dividirse a otra ramificación en donde se regulará por un MFC 82 antes de proceder a un burbujeador 83, para recoger el producto químico fuente GeCl4. Similar al control del producto químico SiCl4 el MFC también puede localizarse corriente abajo del burbujeador. Esta corriente de gas puede alimentarse en la línea de gas 44 y forma una mezcla antes de entrar al soplete plasmatrón. También es posible introducir directamente la corriente de gas GeCl4 por una línea separada 84 al soplete plasmatrón. Una ventaja de utilizar las líneas de suministro separadas es minimizar las reacciones químicas competitivas entre GeCl4 y SiCl4. Otros productos químicos fuente que pueden emplearse para adulterar en vez de óxido de germanio (Ge02) o coadulterar con óxido de germanio, son materiales tales como P0C13, PC15, y otros adulterantes que incrementan el índice semejantes, tales como productos químicos que contienen aluminio y titanio. La Figura 2 muestra una vista lateral en corte del soplete plasmatrón 40 colocado por debajo del objetivo 30. El soplete plasmatróon 40 comprende un alojamiento del soplete substancialmente tubular 50 formado de cuarzo. El alojamiento tiene un diámetro de 60 mm y una altura de 220 mm. Sin embargo, diámetros en el rango de 40 a 80 mm y alturas entre 180 y 400 mm también pueden emplearse. Una bobina de inducción de cobre 52 se proporciona alrededor de la porción superior del alojamiento 50. La bobina 52 comprende una pluralidad de devanados 54, que tienen un diámetro aproximado de 72 mm, y espaciados entre si por 6 mm. Un espacio entre el alojamiento y la bobina puede ser entre 2 y 10 mm. La porción más superior de la bobina 52, como se indica por el devanado más superior 54 ' , está separada de la superficie exterior del miembro tubular 34 por un espaciamiento designado por L, que está en el orden de 30 a 55 mm. Conforme se deposita vidrio de cuarzo, su diámetro exterior se incrementa. Sin embargo, el espaciamiento L se mantiene al ajustar la altura de un estante de soporte 56 en el cual se coloca el soplete de plasma 40. El estante de soporte 56 a su vez se monta en el carro 32, y se mueve lateralmente con él. Inicialmente, el estante de soporte 56 se ajusta a una altura predeterminada y esta altura se reduce conforme el diámetro del material depositado se incrementa durante deposición. Esto mantiene una distancia predeterminada entre el soplete de plasma 40 y el material depositado. Un detector óptico u otro montado en el carro 32 y conectado a un controlador puede ser utilizado para calibrar la distancia del miembro tubular creciente radialmente 34 desde el carro, y ajustar la altura del estante de soporte 56 de conformidad. En ambos lados de la porción más superior del alojamiento 50 está una barra estabilizadora de plasma 58. Cada barra estabilizadora se forma de cuarzo y comprende un canal en forma de O que se extiende lateralmente desde el borde del alojamiento 50. Las barras estabilizadoras 58 tienen un diámetro de 60 mm y se extienden 20 mm en lados diametralmente opuestos del área del alojamiento, aunque también pueden emplearse diámetros en el rango de 40 a 80 mm y longitudes de 15 a 40 mm. Cuando el soplete plasmatrón 40 está en uso, las barras estabilizadoras 58 se alinean paralelas al objetivo. Esta disposición ayuda a dispersar los productos químicos fuentes reactivos depositados sobre el miembro tubular creciente 34. Un par de compuertas de inyección 60 conectan la segunda línea de gas 44 que transporta los productos químicos fuente al soplete plasmatrón 40. Las compuertas de inyección 60 entran al alojamiento, substancialmente a la misma altura sobre el alojamiento 50 en un punto entre los devanados más superiores 54 ' de la bobina 52 y las barras estabilizadoras 58. Las compuertas de inyección comprenden tubería de cuarzo que tiene un diámetro de 5 mm, aunque diámetros en el orden de 3 a 10 mm pueden ser empleados con el soplete plasmatrón 40 de la presente invención. En la modalidad preferida, un par de compuertas de inyección 60 entran al alojamiento 50 a la misma altura y se colocan diametralmente transversales entre sí. En vez de solo dos compuertas, sin embargo pueden proporcionarse 3 o incluso más compuertas, dispuestas simétricamente. En la Figura 2, las dos compuertas de inyección 60 se ilustra que están directamente por debajo de las barras estabilizadoras. Esto, si embargo no es una necesidad absoluta, y las compuertas de inyección 60 pueden estar desplazadas angularmente desde las barras estabilizadoras 58 en una vista superior del soplete plasmatrón como se ilustra en la Figura 3. Un par de entradas de gas plasma 62 conectan la primer línea de gas 42 que transporta los gases de plasma al soplete plasmatrón 40. Las entradas de gas plasma 62 entran al alojamiento substancialmente a la misma altura próximas a la base del alojamiento. Estas entradas 62 comprenden tuberías de acero inoxidable que tienen un diámetro de 5 mm, aunque puede ser suficiente para este propósito un rango de diámetros . El soplete plasmatrón 40 también se proporciona con una entrada de refrigerante 64 y salida 66. Durante el uso, un refrigerante tal como agua, pasa a través de la entrada 64, circula dentro de la pared exterior del alojamiento 50 y sale a través de la salida 66. La entrada y salida del refrigerante se forman a partir de acero inoxidable y tienen un diámetro de 5 mm. Como con la entrada de gas plasma y la compuerta de inyección, este diámetro también puede variar. Las entradas de gas plasma 62, la entrada de refrigerante 64 y la salida de refrigerante 66 todas se forman en una cámara de acero inoxidable 68. La cámara 68 es un bloque cuadrado de acero inoxidable 80 en un lado y que tiene una altura de aproximadamente 40 mm. La cámara 68 se monta sobre el estante de soporte 56 que a su vez se monta en el carro 32 para movimiento sobre el objetivo 30. Un generador de alta frecuencia (no mostrado) se conecta eléctricamente a la bobina 52, energizando esta última con una salida de energía variable hasta de 80 k a una frecuencia aproximada de 5.0 MHz. En una modalidad preferida, el generador es modelo No. T-80-3 MC de Lepell Corporation. Este generador se desplaza con un suministro de energía de 460 V de tres fases, 60 Hz, para energizar el soplete plasmatrón 40. Como una alternativa, un generador modelo No. IG 60/5000 está disponible de Fritz Huttinger Electronic GmbH de Alemania. La Figura 4 ilustra el chorro de plasma 70 formado dentro del soplete de plasma 40 cuando gas plasma seco se alimenta a través de las entradas 62 y convierte en plasma. El chorro de plasma 70 es substancialmente simétrico respecto al eje longitudinal del soplete A1. La posición de las compuertas de inyección 60 es tal que los productos químicos fuente se introducen en el plasma justo sobre un punto V en donde la velocidad vertical del plasma es 0. Esto proporciona la estructura requerida de flujos hidrodinámico y térmico de la inyección química fuente en las capas frontera para lograr la deposición eficiente sobre el miembro tubular creciente 34. Y mientras que la modalidad preferida han sido compuertas de inyección que entran lateralmente en el alojamiento, esto no es un requerimiento absoluto. Por el contrario, los gases fuente pueden introducirse en el centro del chorro de plasma 70 por una sonda enfriada por agua que se extiende sobre el eje longitudinal A' del soplete de plasmatrón 40. La Figura 5 ilustra un procedimiento bien conocido que puede realizarse con un torno 124 tal como un torno de trabajo de cuarzo y vidrio de precisión, modelo No. PFH842XXLS fabricado por Heatway. El material de cabeza 125 y el material de cola 126 del torno 124 pueden moverse longitudinalmente entre sí. Esto permite fácil carga y descarga de una pieza de trabajo terminada 130 de longitud L3, que se ha depositado sobre un objetivo inicial. De manera más significativa, también permite sacar una porción de una pieza de trabajo en una segunda varilla de un diámetro reducido comparable con aquella del objetivo original . Esto se logra al mantener el material de cabeza 125 estacionario y moviendo el material de cola 126 alejado del material de cabeza 125, mientras que la fuente de plasma se mueve en una dirección opuesta a la del material de cola 126. En forma alterna, esto también puede lograrse al colocar una fuente de plasma 140 u otra fuente de calor en un extremo en la pieza de trabajo 130 para ablandarla. Luego, el material de cabeza 125 y el material de cola 126 se mueven en la misma dirección, pero con diferentes velocidades por las distancias L5, L4 , respectivamente a las posiciones mostradas en líneas punteadas 125', 126'. El resultado es una varilla delgada, secundaria 132, que puede (aunque no requiere) tener el mismo diámetro que el objetivo original. Como se conoce por aquellos con destreza en la especialidad, la varilla secundaria tiene la misma composición en sección transversal que la pieza de trabajo de la cual se deriva, y de esta manera tiene un centro cuya consistencia a lo largo es substancialmente semejante a la del objetivo original, y la capa exterior substancialmente similar a los materiales depositados sobre el objetivo durante la formación de la pieza de trabajo. El torno 124 permite que el material de cabeza 125 y el material de cola 126 se muevan suficientemente lejos en sentido longitudinal para estirar la varilla secundaria a una distancia L4, que es substancialmente la misma que la longitud de L3 de la pieza de trabajo de la cual se deriva. La varilla secundaria 132 puede cortarse de la pieza de trabajo, montarse en el torno 124 en vez de la pieza de trabajo 130 y utilizarse como un objetivo para deposición subsecuente con la fuente de plasma 140. De esta manera, el objetivo original o de primer generación se utiliza para crear una pieza de < trabajo de primer generación de la cual una varilla secundaria puede extraerse para utilizar como un objetivo de segunda generación. La deposición sobre este objetivo de segunda generación de esta manera puede formar una pieza de trabajo de segunda generación y así en adelante. Este proceso interactivo de deposición de plasma en un objetivo para formar una pieza de trabajo, estirar un extremo en la pieza de trabajo para formar una varilla de diámetro reducido y utilizar esta varilla de diámetro reducido como un objetivo subsecuente para mayor deposición, puede repetirse un número arbitrario de veces . Si el material que se deposita sobre el objetivo está sin cambio a través de las iteraciones, el resultado de N etapas iterativas es una varilla de N-ésima generación, que tiene muy pequeños centro substancialmente idéntico en composición al objetivo original y una capa anular reflejante de los materiales depositada sobre el objetivo. Por ejemplo, si el objetivo original tiene un diámetro DI y la pieza de trabajo terminada tiene un diámetro D2 = M X DI, entonces la proporción del material objetivo original en la pieza de trabajo de primer generación es aproximadamente l/M2. Si un objetivo es de una generación con diámetro DI se extrae de esta pieza de trabajo y material suficiente para formar una pieza de trabajo de segunda generación con diámetro D2, se deposita encima, la proporción del material objetivo original en la pieza de trabajo de segunda generación es aproximadamente l/M4. De esta manera, puede verse que se puede formar fácilmente una pieza de trabajo que .tiene una proporción predeterminada del material objetivo original, al controlar M durante deposición, junto con el número total de iteraciones. Un método para formar una preforma de fibras ópticas multimodal utilizando la técnica iterativa anteriormente mencionada ahora se describirá. A fin de proporcionar una explicación más detallada, se dan algunas dimensiones. Sin embargo, debe notarse que en el proceso actual son posibles muy diferentes valores. El método empieza al proporcionar un objetivo de primer generación, montado horizontalmente en un torno, tal como se ilustra en la Figura 5. El objetivo de preferencia se forma de sílice pura, en cuyo caso puede adquirirse de un distribuidor comercial tal como el producto F 300, disponible de Heraeus Amersil de Georgia. En forma alterna, el objetivo de primera generación puede ser una varilla de sílice adulterada de N-ésima generación, formada utilizando el proceso actual. En la modalidad preferida, el objetivo de primer generación tiene una longitud de un metro y un diámetro de DI = 6 mm. Sílice adulterada con Ge02 se deposita sobre el objetivo de primer generación utilizando la fuente de plasma descrita anteriormente. La concentración de adulterante para Ge02 depende de la abertura numérica deseada (NA) de la fibra óptica de múltiples modos producida. Por ejemplo, para formar una fibra con una NA de 0.2, la concentración máxima de adulterante Ge02 es aproximadamente 10%. Y para formar una fibra con una NA de 0.275, la concentración máxima de adulterante Ge02 será de aproximadamente 18%. La concentración de adulterante puede mantenerse al mismo nivel durante deposición, en cuyo caso se forma una capa escalonada. En forma alterna, la concentración de adulterante puede variarse gradualmente para formar una capa graduada. Esto se hace al controlar automáticamente mediante un microprocesador o semejante, un fluidímetro ajustable a través del cual se introduce el adulterante. Habrá de notarse que capas escalonadas y graduadas pueden sucederse entre sí, en generaciones subsecuentes de piezas de trabajo y que capas que tienen diferentes concentraciones de adulterante constantes pueden sucederse entre sí por igual. De esta manera, una capa graduada puede depositarse en el objetivo de primer generación y la capa escalonada puede depositarse sobre el objetivo de segunda generación formado después de sacar la pieza de trabajo de primer generación. Similarmente, se puede depositar una capa escalonada sobre la capa graduada, que se ha depositado sobre el objetivo de primer generación original. También, una primer capa escalonada que tiene una primer concentración de adulterante puede depositarse encima de un objetivo y una segunda capa escalonada que tiene una segunda concentración de adulterante, depositarse sobre el objetivo de siguiente generación. Capas adicionales, ya sean graduadas o escalonadas pueden depositarse sobre cualquiera de las estructuras anteriores. En la modalidad preferida, sílice adulterada con 18% de Ge02 se deposita como una capa escalonada sobre el objetivo de primer generación con diámetro de 6 mm, hasta que una pieza de trabajo que tiene una longitud de 1 metro y un diámetro de D2 = 48 mm se forma (es decir M = 8) . Esta pieza de trabajo de primer generación resultante tiene aproximadamente 64 veces el área en sección transversal del objetivo de primer generación original. La pieza de trabajo de primer generación algo se saca en 64 varillas de sílice adulterada de primer generación, cada una que tiene una longitud de 1 metro y un diámetro de 6 mm. Cada una de estas varillas de sílice adulterada luego pueden utilizarse como un objetivo de segunda generación. El objetivo de segunda generación se coloca en el torno y una segunda capa de deposición se aplica para formar una pieza de trabajo de segunda generación que tiene un diámetro de 48 mm. Esta segunda deposición se lleva a cabo con la misma concentración de adulterante constante que la primer deposición. Mantener la concentración adulterante al mismo nivel a través del proceso de deposición resulta en una varilla de sílice adulterada de primer generación, con un centro formado del material objetivo original y una capa anular que substancialmente tiene la misma composición. Esto asegura que las propiedades ópticas de la segunda capa sean substancialmente las mismas que de la primer capa que se depositara en el objetivo original. La pieza de trabajo de segunda generación luego se saca en 144 varillas de sílice adulteradas de segunda generación, cada una que tiene una longitud de un metro y un diámetro de 4 mm. Cada una de estas puede emplearse como un objetivo de tercer generación. Habrá de notarse aquí que el proceso iterativo puede continuar con la deposición de capas adicionales que tienen la misma concentración de adulterante. En algún que la primer deposición. Mantener la concentración adulterante al mismo nivel a través del proceso de deposición resulta en una varilla de sílice adulterada de primer generación, con un centro formado del material objetivo original y una capa anular que substancialmente tiene la misma composición. Esto asegura que las propiedades ópticas de la segunda capa sean substancialmente las mismas que de la primer capa que se depositara en el objetivo original. La pieza de trabajo de segunda generación luego se saca en 144 varillas de sílice adulteradas de segunda generación, cada una que tiene una longitud de un metro y un diámetro de 4 mm. Cada una de estas puede emplearse como un objetivo de tercer generación. Habrá de notarse aquí que el proceso iterativo puede continuar con la deposición de capas adicionales que tienen la misma concentración de adulterante. En algún punto, sin embargo, una pieza de trabajo con una proporción deseada de material objetivo original se formará, después de lo cual no se requieren mayores interacciones . Sin duda, esto incluso puede alcanzarse después de que se forma la pieza de trabajo de primer generación. En la modalidad preferida, una capa de deposición graduada que tiene un diámetro exterior aproximadamente de 80 mm, se deposita sobre el objetivo de tercer generación con diámetro de 4 mm. La concentración de adulterante empieza a un valor máximo de 18% de Ge02 más cercano a la superficie exterior del objetivo de tercer generación, y se reduce gradualmente a un valor mínimo aproximado de 0.1 de Ge02 en su porción más externa, en donde el diámetro es de aproximadamente 80 mm. Esto resulta en una pieza de trabajo de tercer generación que tiene un centro formado del objetivo original, dos capas substancialmente tienen las mismas propiedades ópticas y substancialmente no distinguibles entre sí y una tercer capa graduada. En la modalidad preferida, la pieza de trabajo de tercer generación con diámetro de 80 mm, se somete a procesamiento adicional para constituir una preforma de fibras ópticas de varillas. Específicamente, se deposita un revestimiento o capa barrera sobre la pieza de trabajo de tercer generación. El espesor de la capa de revestimiento depende del tipo de preforma de fibra óptica terminada a producir. Para una preforma de 62.5/125 fibras, la preforma primaria terminada tendrá un diámetro final de aproximadamente 93 mm. Para una preforma de 50/125 fibras, la preforma primaria terminada tendrá un diámetro final de aproximadamente 96 mm. La capa de revestimiento se forma al depositar sílice adulterada a la misma concentración de Ge02 que el nivel de concentración de adulterado mínimo empleado para formar la tercer capa, es decir 10% de Ge02. Esto resulta en una estructura que tiene el material objetivo original al centro, un par adulterado constantemente de segundas capas que tienen las mismas propiedades, una capa graduada que tiene una concentración de adulterante que varia desde un valor máximo a un valor mínimo, y una capa de revestimiento que comprende sílice adulterada al valor mínimo. Una vez que se aplica la capa de revestimiento, la preforma primaria terminada debe estirarse para formar las preformas finales. A partir de una preforma 62.5/125 de 1 metro de largo, sencilla que tiene un diámetro de 93 mm, se pueden obtener 8 piezas de preforma con largo de 1 metro, cada una que tiene un diámetro exterior de 32 mm. Y de una sola preforma de 50/125 de 1 metro de largo sencilla que tiene un diámetro de 96 mm, se pueden obtener 12 piezas de un metro de largo, cada una que tiene un diámetro exterior de 27 mm. Una capa de enchaquetado puede aplicarse sobre la capa de revestimiento de estas piezas de preforma. La capa de enchaquetado, de preferencia tiene el mismo índice de refracción que sílice pura. La chaqueta puede aplicarse por deposición de vapor externo de plasma, utilizando sílice pura. En forma alterna, un tubo u hoja de sílice pura que tiene un diámetro o ancho aproximado, puede proporcionarse alrededor de una pieza de preforma, y aplicarse calor para fundir la chaqueta en la pieza de preforma para formar la preforma de fibra óptica final. En la modalidad preferida, la preforma óptica final tiene un diámetro exterior aproximado de 56 mm. Esta preforma final luego puede estirarse aproximadamente 200 kilómetros de fibra con un diámetro de 125 µM. Aunque, para mejor desempeño, se aplica un revestimiento y luego una capa de enchaquetado, habrá de notarse que se puede descartar la etapa de revestimiento y aplicar directamente un tubo de enchaquetado a la pieza de trabajo de tercer generación, una vez que se ha estirado. Un método semejante para producir preforma de fibras ópticas de modo sencillo_puede lograrse al utilizar^ el siguiente procedimiento. El objetivo de partida puede ser una varilla de sílice pura que puede ya ser una varilla F300 adquirida de Heraeus o una varilla de N-ésima generación de sílice pura fabricada en casa. Múltiples capas de sílice adulterada con flúor con concentración constante, se depositan en el objetivo hasta que alcanza un diámetro deseado. Fibras ópticas de modo sencillo pueden extraerse de esta preforma. Hay muchos modificadores de índice de vidrio diferentes tales como F, Ge02, P205, Ti02, Al203, etc. y una combinación adecuada pueden emplearse para producir el revestimiento adulterado y/o núcleo adulterado. En la modalidad preferida, el objetivo es una varilla adulterada de Ge02 de N-ésima generación con capas de sílice pura o revestimiento de sílice adulterado depositadas sobre de estas. La preforma se completa cuando se alcanza el diámetro deseado. Mientras que la presente invención se ha descrito con referencia a ciertas modalidades preferidas, no habrá de considerarse que estas limitan la presente invención. Una persona con destreza en la especialidad, fácilmente reconocerá que son posibles variaciones de estas modalidades, cada una que caen dentro del alcance de la invención, como se establece en las reivindicaciones a continuación.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. - Un método para producir una preforma de fibras ópticas, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) proporcionar una varilla objetivo que se forma a partir de un primer material; (b) depositar y sinterizar concurrentemente en la varilla objetivo, por soplete de plasma, una primer capa de sílice adulterada con un primer adulterante, que se proporciona a una primer concentración, la primer capa de sílice se deposita y sinteriza a un primer espesor predeterminado; (c) sacar la varilla objetivo con la primer capa de sílice depositada encima a un primer diámetro predeterminado, formando de esta manera una varilla de sílice adulterada; (d) repetir las etapas (b) y (c) ; (di) para un número predeterminado de veces, o (d2) hasta que el primer material comprenda una proporción predeterminada de la varilla de sílice adulterada; (e) depositar en la varilla de sílice adulterada una segunda capa que comprende sílice adulterada con un segundo adulterante que se proporciona a una segunda concentración, la segunda capa se deposita a un segundo espesor predeterminado para de esta manera formar una estructura intermedia; (f) depositar una tercer capa en la estructura intermedia, la tercer capa se deposita a un tercer espesor predeterminado, para de esta manera formar una estructura de preforma.
2. 2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la etapa adicional de: sacar la estructura de preforma a un tercer diámetro predeterminado después de la etapa (f) y antes de la etapa (g) .
3. 3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende la etapa adicional de sacar la estructura de preforma a un tercer diámetro predeterminado después de la etapa (f) y antes de la etapa (g) .
4. 4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer material es uno del grupo que consiste de sílice y sílice adulterada con un adulterante.
5. 5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el adulterante es un material modificador de índice que es uno del grupo que consiste de F, Ge02, P205, Ti02, y Al203.
6. 6. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (e) la segunda concentración difiere de la primer concentración y el método comprende la etapa adicional de: mantener la segunda concentración a un valor constante conforme se deposita la segunda capa de sílice, de esta manera formando un perfil de índice de escalón en los índices de la refracción de la varilla sílice adulterada y la segunda capa de sílice.
7. 7. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la etapa de variar la segunda concentración conforme se deposita la segunda capa de sílice.
8. 8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo adulterante es flúor y la segunda concentración se varía de un valor mínimo cuando la segunda capa de sílice primero se deposita a un valor máximo cuando casi se completa la deposición de la segunda capa de sílice.
9. 9. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda concentración se varía de un valor máximo cuando la segunda capa de sílice primero se deposita, a un valor mínimo cuando la deposición de la segunda capa de sílice es casi completa.
10. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el valor máximo de la segunda concentración es substancialmente el mismo que la primer concentración.
11. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la tercer capa depositada en la etapa (f) es una capa de revestimiento depositada con vapor externo de plasma y, la capa de revestimiento consiste esencialmente de sílice adulterada con el segundo adulterante al valor mínimo.
12. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la tercer capa depositada en la etapa (f) es una capa de revestimiento depositada con vapor externo de plasma, la capa de revestimiento consiste esencialmente de sílice adulterada con flúor.
13. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tercer capa depositada en la etapa (f) es una capa de revestimiento depositada con vapor externo de plasma, la capa de revestimiento consiste esencialmente de sílice adulterada con flúor.
14. 14. - El método de conformidad con la reivindicación 9 r ^caracterizado- porque comprende la etapa adicional ~ de : (g) aplicar una^capa~de enchaquetado en la estructura de preforma, la capa de enchaquetado consiste esencialmente de sílice pura y se aplica a un cuarto espesor predeterminado.
15. 15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende la etapa adicional de : sacar la estructura de preforma a un tercer diámetro predeterminado después de la etapa (f) y antes de la etapa (g) .
16. 16. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las etapas (b) , (e) y (f) se realiza por deposición de vapor externa de plasma, que comprende las etapas de: proporcionar un soplete de plasma de alta frecuencia que comprende una bobina que tiene una pluralidad de devanados alrededor de un eje helicoidal o de bobina, el soplete de plasma se coloca selectivamente sobre una longitud del objetivo con un espaciamiento de 30 a 55 mm que separan el objetivo de la bobina; introducir un gas plasma que tiene un contenido de hidroxilo inferior a 2 ppm en el soplete de plasma para formar un plasma; inyectar un gas fuente que comprende al menos SiCl4 y un adulterante, en una región en comunicación con el plasma, el otro objetivo tiene un contenido de hidroxilo inferior a 0.5 ppm; y depositar al menos un producto de reacción del plasma y el gas fuente sobre el objetivo mientras que se mantiene el espaciamiento entre el objetivo y la bobina.
17. 17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el gas fuente se introduce justo por encima de un punto en el soplete de plasma en el cual la velocidad del plasma en la dirección del eje de bobina, es cero.
18. 18.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el objetivo se separa de un devanado más cercano al objetivo por el espaciamiento .
19. 19. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende la etapa adicional de secar el gas plasma antes de introducirlo al soplete de plasma.
20. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer y segundo adulterantes y la primer y segunda concentraciones son las mismas .