NO154667B - Fremgangsmaate og apparat for fremstilling av optiske preformer (emner). - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret prosess for til-danning av optiske preformer (emner) for fremstilling av optiske fibre. Denne prosessen er særlig egnet for fremstilling av preformer med trinnvis forandret brytningsindeks, eller med kontinuerlig forandring av brytningsindeksen over tverrsnittet. Slike egenskaper gjør det mulig å trekke optiske fibre som oppviser pålitelige driftskarakteristikker fra slike optiske preformer.

Det har foregått en kontinuerlig forskning for å frembringe

en økonomisk masseproduksjon av fiberoptiske kabler for bruk i optiske kommunikasjonssystemer.

Tidligere kjent teknikk omfatter derfor slike metoder som sotavleiring eller hydrolyse, hvor en blanding av en gassdamp hydrolyseres av en flamme for dannelse av en partikkelformet glassforløper (precursor). De avleirede glassmolekylene avsetter seg da på en roterende glass-stav som tjener som en kjerne.

Soten avleires på kjernen på en slik måte at den legger seg på vinkelrett mot overflaten og danner på-hverandre-følgende lag med konstant radius, og man kan således oppnå preformer med radiell endring eller gradering av brytningsindeksen ved å endre konsentrasjonen til doperingsmiddelet i på-hverandre-følgende passasjer av flammen. Kjernen fjernes deretter, og man oppnår således en sylindrisk rørformet preform, som presses sammen til en solid stav og deretter trekkes ut til fiber. Denne prosessen er beskrevet og diskutert i US pat. nr. 3826560 og 3823995. Begrepet sot benyttes her som en fellesbetegnelse for små partikler som etter at de har passert gjennom en varmesone avleires på en nærliggende flate og på det belegg som bygger seg opp av slike avleirede partikler.

Det er også tidligere kjent å benytte en plasmabrenner for frembringing av soten, og å avleire soten på et emne ved en temperatur som fører til samtidig sintring eller sammensmelting av materialet i emnet, under bruk av en plasmasone med kompakt tverrsnitt. Denne prosessen er kjent som direkte glassdeponering. Imidlertid har erfaring vist at de optiske egenskaper til materialet i emnet som fremstilles ved direkte glassdeponering og egenskapene til de optiske fibre som trekkes ut av denne, er relativt dårlige, noe som tydeligvis skyldes den meget høye temperatur som soten har under dannelse og under bevegelse mot emnet, og det forhold at det er umulig å styre sammensetningen av emnet ved forskjellige regioner av denne, noe som forårsakes av en vilkårlig avleiring av sotpartikler på emnet.

Andre teknikker som beskrevet i US pat. nr. 3614197 be-skriver prosesser for kontinuerlig danning av en fiberoptisk kabel ved bruk av et flertrinns skorsteinsformet kar for dannelse av en solid glass-stav, som deretter oppvarmes og trekkes ned til en fiber. -

I alle tilfelle er det et ønske å tilveiebringe en kompakt optisk preform og deretter trekke eller omdanne denne til en optisk fiber. Både sotavleiringsprosessen og den kontinuerlige formende metode har iboende fordeler når det gjelder masseproduksjon av slike kabler.

I US pat. nr. 3966446 diskuteres en teknikk for tilveie-bringing av en optisk preform. Denne optiske preformen fremstilles ved aksiell deponering fra en retning langs preformens akse, og som derved avviker fra radiell deponering vinkelrett mot preformens akse. Denne teknikken krever ingen kjerne og unngår således behovet for sammentrykking eller kollapsing av en sylindrisk preform før trekkeprosessen.

Preformene som frembringes i henhold til det ovennevnte patent, har langsgående graderinger eller sprangendringer i brytningsindeksen og tjener således til å forbedre visse typer av modusomforming i optiske fibre.

Det er alltid et ønskemål å frembringe store optiske preformer som kan trekkes ut til lange optiske fiberkabler. Det er dessuten et behov for å tilveiebringe en optisk preform som kan oppvise en trinnvis forandret singel modus eller en gradvis forandret brytningsindeks over profilen for å muliggjøre fremstilling av en endelig kabel som på mer effektiv måte kan benyttes til overføring av optisk informasjon i form av digitale eller andre signaler.

Det er kjent at fiberkabler som prefererer en enkelt modus under transmisjon, oppviser problemer hva angår modus-dispersjon. Det har vært et problem å frembringe pålitelige kabler som gjør bruk av enkeltmodus operasjon, idet tidligere kjente teknikker ikke på egnet måte kunne styre oppbygningen av kabelen. Således benytter mange kabler en multimodus operasjon, selv om den har en radiell gradering i brytningsindeksen. I disse kablene kom-penserer forskjellen i hastighet fra modus til modus for de ulike veilengder, og resulterer i en relativ lik transmisjonstid for alle modi.

Det er åpenbart at det for å oppnå en effektiv anvendelse av en singelmodus eller en multimodus fiber, kreves en omhyggelig og nøyaktig styring av fabrikasjonsprosessen til fiberen for å sikre at nøyaktig samme forhold foreligger under dannelsen, og at prosessen således er repeterbar og har pålitelige driftskarakteristikker.

Fabrikasjonsteknikken til alle optiske fiber-preformer er stort sett basert på et fundamentalt prinsipp, den såkalte dampfasedeponering. Som eksempel på anvendte prosesser kan nevnes kjemisk dampavsetning (CVD), modifisert kjemisk dampavsetning (MCVD), utvendig dampfaseoksydering (OVPO), innvendig dampfaseoksydering (IVPO)., aksiell dampf asedeponering (VAD), samt plasma-aktivert kjemisk dampavleiring (PCVD). I alle disse prosesser blir halider av materialene som benyttes til dannelse av preformen, omformet ved høye temperaturer til sine respektive oksydpartikler, og den kjemiske omforming og deponeringsprosess finner sted samtidig.

Selv om de kjente, konvensjonelle påføringsmetoder som er

nevnt ovenfor, er avanserte og gir brukbare optiske preformer med visse forutbestemte optiske egenskaper, er de enten for kostbare, for tidkrevende eller for upraktiske i kommersiell bruk, eller de er ikke egnet for produksjon av optiske preformer med differen-sierte optiske egenskaper, og særlig da ikke for produksjon av radielt graderte eller trinnvis graderte preformer hva brytningsindeks angår.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å unngå ulempene ved tidligere kjent teknikk på dette området.

Mer spesielt er formålet for foreliggende oppfinnelse å utvikle en metode for fremstilling av optiske preformer, og da særlig slike som i radiell retning har trinnvis eller gradert endret brytningsindeks, og da særlig en fremgangsmåte som ikke medfører ulempene som inngår i konvensjonelle metoder som benyttes i den optisk fiber produserende industri.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å fremstille optiske fiberpre-former som gjør det mulig å unngå forurensning av materialet i den optiske preformen med urenheter, og å gi materialet til preformen de ønskede optiske egenskaper.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er å frembringe et apparat som er særlig egnet for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Det er ytterligere et formål med foreliggende oppfinnelse å konstruere et apparat av den typen som det her angår, hvor det er mulig å holde temperaturen på soten på et nivå ved hvilket praktisk talt ingen forurensning av den voksende preformen finner sted, og å oppnå styring av den aksielle avleiring av sot på en kjerne.

Dette oppnås ved å benytte en fremgangsmåte og et apparat i henhold til de nedenfor fremsatte patentkrav.

En særlig fordel med fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er at temperaturen ved sentrum av den ringformede plasmasone er mye lavere enn temperaturen inne i selve plasmaet, slik at soten som dannes fra reaktanten har en mye lavere temperatur enn den ville ha hatt dersom plasma forelå også ved dette sentrale område i plasmasonen. Når derfor partiklene til soten avleires på kjernen, vil dette foregå ved en temperatur som er lavere enn den ved hvilken en betydelg forurensning kan inntreffe. I mange tilfelle vil temperaturen være så lav at sotpartiklene bare vil klebe til hverandre uten at de virkelig smelter og flyter sammen med hverandre på kjernen. Under disse forhold er det videre fordelaktig å sintre den optiske preformen som har denne konsistens før det trekkes ut en optisk fiber av den samme.

Det er særlig fordelaktig når tildanningstrinnet omfatter at strømmen av gassmedium rettes praktisk talt oppover, og når avleiringstrinnet omfatter en posisjonering av kjernen over varmesonen. Når dette gjøres, vil gravitasjonskreftene og trykk-kreftene fra gassmediet virke på sotpartiklene i praktisk talt motsatte retninger slik at sotpartiklene vil støte mot kjernen eller mot tidligere avleirede partikler på kjernen ved en mye lavere hastighet enn det som ellers er vanlig, og også uten noen hastighetskomponent på tvers av kjernen eller preformen som vokser opp på denne, slik at fordelingen av de avleirede partikler vil være så jevn og koaksiell som overhodet mulig.

Det tildannende trinnet kan med fordel omfatte tvangsmessig styring av en ringformet strøm av et plasmadannende gassaktig medium gjennom varmesonen, og indusering av plasmaet i den ringformede strømmen. På denne måten sikres det at plasmaet vil oppnå og opprettholde den ønskede ringformede konfigurasjon. Under slike forhold er det særlig fordelaktig når tilførsel og utpresningstrinnene for gassen skjer koaksielt og fortløpende, slik at det gassformede medium som inneholder reaktanten eller rekatantene introduseres i senter av varmesonen separat fra den ringformede strøm av det plasmadannende gassformede medium, men har samme strømningsretning som denne ringformede strøm. Dette er fordelaktig fordi det vil sikre at det gassformede medium som bærer med seg reaktantene eller reaktanten i virkeligheten inn-føres i den sentrale regionen til varmesonen som er omgitt av plasma, og at innstrømningen av disse gassformede medier vil forløpe uten at det opptrer noen forstyrrelser eller ustabiliteter i plasmaet. For ytterligere å redusere muligheten for å gjøre plasmasonen ustabil på grunn av omgivelsenes påvirkning, er det dessuten fordelaktig når fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse tilføyes trinnet med å tilsette strømmen av gassformet medium gjennom varmesonen i den ringformede strømmen til et skjermende gassformet medium som flyter gjennom varmesonen. Her igjen vil det skjermende gassformede medium forenes med det gassformede medium gjennom varmesonen på en måte som ikke danner ustabiliteter i den ringformede plasmasonen. Innføringstrinnet kan med fordel ledsages av at det gassformede medium som er til stede i varmesonen, utsettes for et vekslende elektromagnetisk felt med en frekvens på minst 20 MHz. Ved slike høye frekvenser oppnås en skinneffekt som resulterer i dannelsen av en ringformet plasmasone istedenfor et kompakt plasmabelte som strekker seg helt inn til senter av varmesonen. Naturligvis vil denne effekten ytterligere styrkes av den ovennevnte tilførsel av det plasma-dannende gassformede medium gjennom varmesonen i en ringformet strøm.

Ytterligere fordelaktige resultater fås når innførings-trinnet omfatter at det tillates at halider av glassformende materialer slippes inn i varmesonen, og da særlig en silikonhalid eller blandinger av denne med en germaniumhalid. Disse halider utgjør da reaktantene som kjemisk omformes i varmesonen og eventuelt danner sotpartiklene som innføres i strømmen til det gassformede medium og eventuelt når kjernen eller den groende preformen for å avleires på denne. Erfaring har vist at når germaniumhalid føyes til silikonhalid, fås det resultat at silikasot som avleires på kjernen vil bli dopet eller forurenset med germanium i en konsentrasjon som varierer i radiell retning i preformen. En særlig fordel ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er at den resulterende optiske preformen ikke er forurenset av hydroksylgrupper. Andre doperingsmidler kan også tilføyes.

Foreliggende oppfinnelse angår også et apparat for frembringing av en optisk preform, og dette apparatet omfatter utstyr for å danne en strøm av et gassformet medium gjennom og forbi en varmesone, utstyr for å indusere et ringformet plasma i varmesonen, idet gassmediet oppvarmes til en forutbestemt temperatur, utstyr for å introdusere minst én reaktant inn i en varmesone, hvilken reaktant er i stand til å gjennomgå en kjemisk omforming til et optisk materiale ved den forutbestemte temperatur for sotdannelse i varmesonen, og innført i form av sot i gassmediet for transport gjennom varmesonen, samt utstyr for å posisjonere en kjerne i strømmen av gassformet medium gjennom varmesonen for avleiring av soten som dannes av det innførte optiske materialet på kjernen og på denne måten få den optiske preform til å gro fram.

Ifølge en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter det formende og induserende utstyr en plasmabrenner med et første langstrakt rørformet element som avgrenser en første strømningskanal og et andre langstrakt rørformet element som på koaksial måte omgir det første rørformede element og avgrenser en annen strømningskanal gjennom denne, idet strømningskanalen har nedstrøms endepartier nær ved og oppstrøms endepartier fjernt fra varmesonen, utstyr for å tillate at et plasmadannende gassformet medium og et gassformet medium som inneholder minst den ene reaktanten, innføres i oppstrøms-enden henholdsvis til første og andre strømningskanal for strømming i retning mot varmesonen, samt utstyr for å utsette det gassformede medium som foreligger i varmesonen for et elektromagnetisk felt. Plasmabrenneren har fortrinnsvis en oppadrettet orientering slik at de gassformede media strømmer oppover ut av de respektive strømningskanaler,_..mens posisjoneringsutstyret holder den voksende kjernen over brenneren.

I en fordelaktig konstruksjon i henhold til foreliggende oppfnnelse omfatter plasmabrenneren dessuten et tredje rørformet element som på koaksial måte omgir det andre rørformede element og danner grensen til en tredje gjennomstrømningskanal som har nedstrøms-enden nær ved varmesonen og oppstrøms-enden fjernt fra varmesonen, samt utstyr for å sende dekkgass inn i oppstrøms-enden til den tredje kanalen, hvilken dekkgass flyter gjennom kanalen til nedstrøms-enden og deretter passerer varmesonen. Således vil dekkgassen som siver ut fra den tredje kanalen, beskytte plasma-ringen som finnes i varmesonen fra påvirkninger utenfra. Imidlertid kan en bedre skjermeffekt fås dersom det tredje rørformede element har en forlengelse som strekker seg utover nedstrøms-enden til strømningskanalen og på en romlig måte omgir varmesonen. I dette tilfelle vil det skjermende gassformede mediet tjene til å kjøle brenneren og da særlig- forlengelsen av det tredje rørformede element. Forlengelsen har fortrinnsvis en rørformet endedel som rager ut over og har en diameter som overskrider den som resten av det rørformede element har, og denne endedelen befinner seg i varmesonen. På denne måten vil det kjølende gassformede medium ekspandere i endepartiet til forlengelsen hvor diameteren er større, slik at strømningshastigheten vil bli redusert, og derved vil hver eneste volumenhet av denne kjølegassen befinne seg i lenger tid i varmesonen hvorfor også den varme som mottas og føres bort av en slik volumenhet, økes. Dessuten blir, fordi avstanden til den forstørrede endedel fra plasmaet også økes når diameteren til dette endestykke økes, varmevirkningen fra plasmaet på dette endestykke, tilsvarende redusert. Uavhengig av dette, eller i tillegg til dette, kan det andre rørformede element i henhold til et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse ha et endestykke ved nedstrøms-enden til strømningskanalen som samvirker med resten av det andre rørformede element, men har en diameter som overskrider diameteren til denne. Dermed vil tverrsnittsarealet til gjennomstrømningsarealet i nedstrøms-enden til den andre kanalen økes, og gjennomstrømnings-tverrsnittet til den tredje kanalen bli tilsvarende redusert slik åt fremdriftshastigheten til det plasmaformende gassformede mediet inn i varmesonen reduseres, og hastigheten ved hvilken de kjølende eller dekkende gassformede medier sendes ut fra nedstrømsenden av den tredje strømningskanalen for strømning forbi varmesonen, økes, noe som ytterligere resulterer i en forbedret kjøling.

Med fordel kan tilførselsdelene omfatte minst ett innløpsrør for hver av passasjene. Det er i så fall fordelaktig dersom innløpsrøret for det plasmadannende gassformede medium og/eller innløpsrøret for dekkgassen er orientert praktisk talt tangensielt til den tilsvarende oppstrøms-enden i den tilforordnede strømningskanalen. Tilførselsutstyret kan med fordel omfatte utstyr for tilførsel av argon, oksygen eller en blanding av argon og oksygen inn i oppstrøms-enden av den andre kanalen, og et gassformet medium som inneholder minst et halid av et glassformende materiale inn i den første kanalen. Apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse kan videre med fordel omfatte minst én elektrisk ledende spole som omgir varmesonen, samt utstyr for å sende en vekselstrøm med en frekvens på minst 20 MHz gjennom spolen.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse, vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelses-eksempel, samt til de ledsagende tegninger, hvor: - fig. 1 viser et langsgående tverrsnitt gjennom en plasmabrenner i henhold til foreliggende oppfinnelse,

- fig. 2 viser et tverrsnitt tatt langs linjen II i fig. 1.

I fig. 1 er det vist en plasmabrenner 1, hvor plasma 2 produseres i en induktivt påvirket oksygen-argon gass. Dette plasma 2 genereres ved bruk av en Lepel RF generator (modell nr. T20-3-DF1-TL 42) ved en frekvens på 23 MHz. Dette resulterer i en meget ren, høy-temperatur varmekilde for deponeringen særlig av en Ge-dopet silikasot. Konfigurasjonen til plasmaflammen 2 er ringformet, og den rommes i en kvartsglassbrenner 1. Oksydasjons-reaksjonene til metallhalidene, slik som f.eks. silicium-tetraklorid og germanium-tetraklorid med oksygen, resulterer i produksjon av svært små partikler 3 med Ge-dopet siliciumoksyd. Disse partiklene rettes mot bunnflaten av en roterende kjerne 4. Det svært findelte materialet 3 kommer inn i strømmen til et gassformet medium for å bli avleiret på den roterende kjernen 4 slik at det dannes et emne 5 på denne. Mens emnet 5 vokser som følge av kontinuerlig sotavleiring, blir kjernen 4 etter hvert trukket bort fra deponeringskammeret 6. Hastigheten som emnet vokser med er lik hastigheten ved hvilken kjernen 4 trekkes tilbake. På denne måten blir deponeringsflaten holdt på konstant avstand fra det ringformede plasma 2. Den ytterste rørformede forlengelse 19 av et rør 9, har et endestykke 20 med en diameter som både overskrider diameteren til resten av forlengelsen 19 og til røret 9, og endestykket 20 går radielt over i forlengelsen 19. Den for-størrede diameter til endestykket 20 resulterer i en reduksjon av hastigheten til det gassformede medium som flyter gjennom kammer 6 og gir derfor en økning av kjøleeffekten som skyldes et slikt gassformet medium.

Videre er det vist et rør 8 som har en lignende utformet utvidet nedstrømsdel 21. På grunn av den økede diameter til endestykket 21 i forhold til resten av røret 8, vil hastigheten til den utvendige strømmen av det kjølende gassformede medium rundt endestykket 21 bli øket, samtidig som strømningshastigheten til det plasmaformende gassformede medium gjennom endestykket 21 reduseres, slik at gunstige strømningsbetingelser fås ved området til den ringformede plasmasonen 2.

Apparatet omfatter videre induktivt utstyr 17, 18 for å utsette det gassformede medium for et høyfrekvenst elektromagnetisk felt slik at det dannes en ringformet plasmasone 2 i varmesonen, innføringsrør 7 for minst én reaktant i varmesonen, hvilken reaktant er i stand til å omdannes til et optisk materiale ved den forutbestemte temperatur, ved hvilken det skjer en sotdannelse, hvilket innføringsrør er slik innrettet at de dannede optiske sotpartikler 16 føres inn i strømmen av det gassformede medium for transport gjennom varmesonen, og en bevegelig kjerne 4 for fastholdelse av et emne 5 i strømmen av gassformede medium på bortsiden av varmesonen for avleiring av de tildannede sotpartikler på kjernen, hvor den optiske preformen dannes og vokser ved avleiringen.

Innføringsrøret 7 avgrenser en første strømningskanal 10, idet et andre rør 8, som på koaksial måte omgir det første rør 7, avgrenser en andre strømningskanal 11, idet rørene 7, 8 er plassert slik at begge strømningskanaler 10, 11 har sine nedstrøms-ender ved og sine oppstrøms-ender fjernt fra varmesonen.

Apparatet omfatter også tilførselsrør 13, 14 for å tilføre

et plasmadannende, gassformet medium, henholdsvis et gassformet medium som inneholder minst den ene reaktanten, inn i oppstrøms-enden til henholdsvis den første 10 og den andre 11 strømningskanal for å danne et strøm henimot varmesonen.

Plasmabrenneren omfatter dessuten et tredje rør 9 som koaksialt omgir det andre rør 8 og avgrenser en tredje strømningskanal 12 som også har en nedstrøms-ende ved og en oppstrøms-ende fjernt fra varmesonen, samt tilførselsrør 15 for å forsyne den tredje strømningskanal 12 med en dekkgass som ledes inn i oppstrøms-enden til den tredje strømningskanal for strømning gjennom denne til nedstrøms-enden og gjennom den samme varmesone, slik at dekkgassen danner en rørformet strøm som omgir de øvrige strøm-ningskanaler.

De rørformede elementer7, 8, 9 har ulik lengde og ulik diameter og eventuelt diametre som veksler langs rørenes lengde for derved å få gunstig form på de ulike koaksiale strømningsbaner, samt at apparatet omfatter minst ett inntaksrør 13, 14, 15 for hver av strømningskanalene, og at strømningsrørene 14, 15 fortrinnsvis er orientert tangensielt nær oppstrøms-enden til den tilhørende strømningskanal.

Ved anvendelse av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse fikk man en avleiringshastighet på 0,4 g/min. Ved å variere kjernetemperaturen ble det observert at en høyere kjerne-temperatur førte til en høyere deponeringshastighet. Partikkel-størrelsen til det Ge-dopede siliciumoksydet var av størrelses-orden 0,1 mikron. Som en følge av temperaturgradienten langs overflaten til emnet 5 ble det funnet at konsentrasjonsgradienten til germanium varierte. Ved senter av emnet 5 var konsentrasjonen 16,1 vekt-%, mens ved kanten av emnet var konsentrasjonen bare 3,4 vekt-%. Det ble dessuten lagt merke til at det forelå et svært lavt OH-innhold i det deponerte glass (omtrent 40 ppm). Prosessparametrene for det ovenfor omtalte eksperiment er som følger: RF-generatoren 18 hadde en utgangseffekt som lå på 13%

av dens maksimale 20 kW. Gitterstrømmen var omtrent 0,1 amp., anodespenningen var omtrent 6 kV, anodestrømmen var omtrent 0,5 A og frekvensen var 23 MHz. I plasmabrenneren hadde plasmagassene argon og oksygen strømningshastigheter som var på: argon

0,5 - 1,0 l/min. ved et trykk på 1,4 kg/cm 2, kjølegasser:

argon 12,0 - 17,0 l/min. ved et trykk på 1,4 kg/cm 2, og oksygen 5,0 - 10,0 l/min. ved et trykk på 1,75 kg/cm 2. Den kjemiske bæreren, silicium-tetraklorid, hadde en strømningshastighet på

0,6 l/min. ved 2;8 kg/cm 2, mens germanium-tetraklorid hadde en strømningshastighet på 0,3 l/min ved et trykk på 2J8 kg/cm 2.

Rørene 7, 8, 9 hadde følgende dimensjoner: Det første rør 7 hadde en ytre diameter på 7 mm, det andre rør 8 hadde en ytre diameter på 11 mm, dets endeparti 21 hadde en ytre diameter på 16 mm, det tredje rør 9 hadde en ytre diameter på 20 mm, og dets endestykke 20 hadde en ytre diameter på 29 mm. Veggtykkelsen til røret 7 (13) var 2,5 mm, mens veggtykkelsen til rørene 8 og 9 var 1,5 mm. Inntaksrørene 14 og 15 hadde ytre diameter på 4,0 mm og en veggtykkelse på 1,0 mm.

Da plasmaflammekonfigurasjonen til plasmabrenneren 1 kan formes ved å benytte skinneffekten i indusert oppvarming, vil plasma som genereres ved høyere frekvenser, f.eks. over 20 MHz,

få en ringformet, smultringlignende form. Formen til denne plasmasonen kan ytterligere påvirkes ved å optimalisere strømningshastig-heten til gassene. Dessuten kan plasmabrennerens konstruksjon og de benyttede strømningshastigheter virke på plasmaflammekonfigurasjonen, men deres innflytelse vil være mindre enn for de ovennevnte variabler.

De ovennevnte prosesser tillater avleiring av det svært flyktige germanium-dopede silicium-glass under bruk av en Ar/C^ plasmabrenner som tilveiebringer en meget ren, høy-temperatur varmekilde. En slik varmekilde har vist seg å være svært gunstig ved dampfasedeponering i aksiell retning. En annen inert gass kan også blandes med det plasmadannende oksygen.

Det er videre observert at flere forskjellige doperingsmidler med hell kan tilføyes i Si02~soten ved hjelp av det nye utstyret i henhold til foreliggende oppfinnelse. Disse doperingsmidler omformes til ønsket form under deres passasje gjennom plasmasonen og deponeres på aksiell måte for å generere en sotpreform som kan sintres før endelig nedtrekking til optiske fibre. Disse doperingsmidler kan varieres over et stort antall elementer, f.eks. Ti, P, B, F, Zr, Th og lignende elementer som kan benyttes for å variere brytningsindeksen til SiC^ for fabrikering av optiske fibre.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en optisk preform av sot dannet ved en forutbestemt temperatur i en varmesone av en gassformet reaktant ved kjemisk omdanning av den sistnevnte, idet reaktanten blir innført i en strøm av et gassformet medium for transport gjennom varmesonen mens den dannede optiske soten blir aksielt avleiret på en kjerne, karakterisert ved at en ringformet plasmasone genereres i varmesonen for oppvarming av den gassformede reaktant til en forutbestemt temperatur inne i den ringformede plasmasone, hvoretter den tildannede sot avleires og sintres til en optisk preform på kjernen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen av det gassformede medium hovedsakelig rettes oppover, at kjernen som soten avleires på, anbringes over varmesonen, og at den gassformede, innstrømmende reaktant presses inn gjennom et ringformet tverrsnitt, slik at den blir rørformet og føres gjennom varmesonen, hvorunder plasma induseres i den rør-, formede strøm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strømmen av gassformet medium inneholder minst én reaktant i senter av varmesonen og adskilt fra den rørformede strømmen, idet tilførselen av den ringformede gass-strøm og den sentralt innførte reaktant skjer koaksialt og samtidig.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at tilførselen av det gassformede medium gjennom varmesonen skjer inne i en ringformet strøm av en dekkgass som også strømmer gjennom varmesonen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at induseringen av plasma i den rørformede gass-strøm i varmesonen skjer ved at gass-strømmen passerer gjennom et elektromagnetisk felt med en frekvens på minst 20 MHz.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at det innføres halider av minst ett glassdannende materiale i varmesonen, fortrinnsvis i form av siliciumhalid og germanium-halid.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, karakterisert ved at det dessuten tilføres minst ett ekstra dopemiddel i varmesonen, fortrinnsvis i form av en gassformet strøm, idet det ekstra dopemiddel er valgt fra.en gruppe som omfatter fosfor-, bor-, fluor-, titan-, zirconium- og thorium-forbindelser.

8. Apparat for fremstilling av en optisk preform, hvilket apparat har form av en plasmabrenner (1) hvor en strøm av et oppvarmet gassformet medium føres gjennom og forbi en varmesone, hvor det gassformede medium gis en forutbestemt temperatur, karakterisert ved at apparatet omfatter - induktivt utstyr (17, 18) for å utsette det gassformede medium for et høyfrekvent elektromagnetisk felt slik at det dannes en ringformet plasmasone (2) i varmesonen, - innføringsrør (7) for minst én reaktant i varmesonen, hvilken reaktant er i stand til å omdannes til et optisk materiale ved den forutbestemte temperatur, ved hvilken det skjer en sotdannelse, hvilket innføringsrør er slik innrettet at de dannede optiske sotpartikler (16) føres inn i strømmen av det gassformede medium for transport gjennom varmesonen, og - en bevegelig kjerne (4) for fastholdelse av et emne (5) i strømmen av det gassformede medium på bortsiden av varmesonen for avleiring av de tildannede sotpartikler på kjernen, hvor den optiske preformen dannes og vokser ved avleiringen, idet innføringsrøret (7) avgrenser en første strømningskanal (10), idet et andre rør (8) som på koaksial måte omgir det første rør (7) avgrenser en andre strømningskanal (11), idet rørene (7, 8) er plassert slik at begge strømningskanaler (10, 11) har sine nedstrøms-ender ved og sine oppstrøms-ender fjernt fra varmesonen, samt tilførselsrør (13, 14) for å tilføre et plasma-dannende, gassformet medium, henholdsvis et gassformet medium som inneholder minst den ene reaktanten, inn i oppstrøms-enden til henholdsvis den første (101 og den andre (11) strømningskanal for å danne en strøm henimot varmesonen.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at plasmabrenneren dessuten omfatter et tredje rør (9) som koaksialt omgir det andre rør (8) og avgrenser en tredje strømningskanal (12) som også har en nedstrøms-ende ved og en oppstrøms-ende fjernt fra varmesonen, samt tilførselsrør (15) for å forsyne den tredje strømningskanal (12) med en dekkgass som ledes inn i oppstrøms-enden til den tredje strømningskanal for strømning gjennom denne til nedstrøms-enden og gjennom den samme varmesone, slik at dekkgassen danner en rørformet strøm som omgir de øvrige strømningskanaler.

10. Apparat ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at rørene (7, 8, 9) har ulik lengde og ulik diameter og eventuelt diametre som veksler langs rørenes lengde for derved å få gunstig form på de ulike koaksiale strømningsbaner, samt at apparatet omfatter minst ett rør (13, 14, 15) for hver av strøm-ningskanalene og at strømningsrørene (14, 15) fortrinnsvis er orientert tangensielt nær oppstrøms-enden til den tilhørende strømningskanal.