RU2112756C1 - Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла - Google Patents
Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112756C1 RU2112756C1 RU97109601/28A RU97109601A RU2112756C1 RU 2112756 C1 RU2112756 C1 RU 2112756C1 RU 97109601/28 A RU97109601/28 A RU 97109601/28A RU 97109601 A RU97109601 A RU 97109601A RU 2112756 C1 RU2112756 C1 RU 2112756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support tube
- nitrogen
- sicl
- oxygen
- mixture
- Prior art date
Links
Abstract
Способ используется для производства элементов волоконно-оптических линий связи: волоконных коллиматоров излучения, устройств стыковки волоконных световодов, спектральных фильтров, оптических изоляторов и датчиков физических величин. Для увеличения вхождения азота в кварцевое стекло до уровня, необходимого для обеспечения требуемой разности Δn показателей преломления сердцевины и оболочки, в опорную трубку подают смесь молекулярных газовых реагентов, содержащих в своем составе атомы азота, кислорода и кремния. Молекулярные газовые реагенты смешивают так, что на каждый атом кремния приходится не более пяти атомов кислорода, а на каждые 1000 атомов кислорода приходится не менее 1 атома азота. В опорной трубке возбуждают СВЧ-разряд. Продукты протекающей в смеси реакции осаждаются на внутренней поверхности опорной трубки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии производства волоконных световодов, и промышленно применимо в волоконно-оптических линиях связи, волоконных коллиматорах излучения, устройствах стыковки волоконных световодов, спектральных фильтрах, оптических изоляторах и датчиках физических величин.
Известны волоконные световоды на основе кварцевого стекла, легированного германием (Оптические системы связи / Дж. Гауэр, Перевод с английского под ред. Ларкина А.И. - М.: Радио и связь, 1989, с. 98). Германий вводят в стекло сердцевины световода для повышения показателя преломления стекла и тем самым создают радиальный профиль показателя преломления с максимумом в сердцевине. Недостатком таких световодов является сравнительно высокая стоимость германия и недостаточная радиационная стойкость германий-силикатного стекла. Последнее обстоятельство не позволяет использовать германий-силикатные световоды в условиях повышенного радиационного фона.
Известны волоконные световоды, в которых сердцевина состоит из нелегированного кварцевого стекла, а в качестве оболочки используют кварцевое стекло с меньшим показателем преломления, например, легированное фтором (Бирюков А.С., Голант К.М., Дианов Е.М., Коропов А.В., Шаханов А.В. Высокочистые вещества, N 1, 1992, с. 19). Такие световоды более радиационно стойки. Их недостатком, однако, является депрессированная структура показателя преломления, которая делает световод чувствительным к микроизгибам и поэтому является источником дополнительных оптических потерь. Для минимизации таких потерь требуется создание в заготовках световодов относительно толстой оболочки из стекла, легированного фтором, что усложняет технологию изготовления заготовок.
Известны волоконные световоды на основе кварцевого стекла, легированного азотом (V. A. Bogatyrjov, E.M. Dianov, K.M. Golant, R.R. Khrapko, A.S. Kurkov, Silica fibers with silicon oxynitride core fabricated by plasmachemical technology, OFC'95, San Diego, California, Technical Digest, vol. 8, p. 266). Они сочетают в себе радиационную стойкость, близкую к световодам с чисто кварцевой сердцевиной и фтор-силикатной оболочкой, и структуру показателя преломления без депрессии, свойственную германий-силикатным волоконным световодам. Их преимуществом является также отсутствие дорогостоящих легирующих элементов в составе кварцевого стекла. Числовая апертура и связанный с этим положительный эффект, достигаемый при использовании таких световодов, тем больше, чем больше концентрация азота.
Известен способ изготовления для волоконных световодов на основе кварцевого стекла, включающий подачу в опорную трубку смеси молекулярных газовых реагентов, содержащих в своем составе атомы кислорода и кремния, и осаждение продуктов протекающей в смеси реакции на внутренней поверхности опорной трубки (Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / Андрушко Л.М., Вознесенский В.А., Каток В.Б. и др. Под ред. Свечникова С.В и Андрушко Л.М. - Киев: Техника, 1988, с. 69). Недостатком этого способа является невозможность получения заготовок стекла, легированного азотом.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является известный способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла, легированного азотом, включающий подачу в опорную трубку смеси молекулярных газовых реагентов, содержащих в своем составе атомы азота, кислорода и кремния, возбуждение в ней СВЧ-разряда и осаждение продуктов протекающей в смеси реакции на внутренней поверхности опорной трубки (E.M. Dianov, K.M. Golant, R.R. Kharpko, A.S. Kurkov, A.L. Tomashuk. Lowhydrogen silicon oxynitride optical fibers prepared by SPCVD. IEEE Journal of Lightwave Technology, 1995, vol. 13, N 7, pp. 1471-1474). В его основе лежит формирование сердцевины заготовки световода путем плазмохимического синтеза слоев кварцевого стекла, легированного азотом, на внутренней стенке опорной трубки из кварцевого стекла по технологии SPCVD (патент Франции Monique Moisan, Dominique Pavy, Marie Eve Davoust, Serge Saada, Patrick Chollet N 2628730, Dispositif de fabrication de preformes pour fibre optiques, кл. C 03 B 37/018, опубл. 1988).
Недостатком прототипа является то, что в нем не определено соотношение кремния и кислорода, поступающих в реактор в составе газовой смеси. Это делает невозможным по данным прототипа обеспечить технологический режим вхождения азота в кварцевое стекло для получения заданной разности показателей преломления сердцевины и оболочки Δn.
С помощью заявляемого изобретения решается задача нахождения технологического режима, требуемого для обеспечения вхождения азота в кварцевое стекло до уровня, необходимого для обеспечения требуемой разности Δn.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла, легированного азотом, включающем подачу в опорную трубку смеси молекулярных газовых реагентов, содержащих в своем составе атомы азота, кислорода и кремния, возбуждение в ней СВЧ-разряда и осаждение продуктов протекающей в смеси реакции на внутренней поверхности опорной трубки, молекулярные газовые реагенты, подаваемые в опорную трубку, смешивают так, что на каждый атом кремния приходится не более пяти атомов кислорода, а на каждые 1000 атомов кислорода приходится не менее 1 атома азота.
В частности, в качестве смеси молекулярных газовых реагентов используют по крайней мере одну из смесей SiCl4 + O2 + N2, SiCl4 + O2 + NO2, SiCl4 + O2 + N2O3, SiCl4 + O2 + N2O4, SiCl4 + O2 + N2O, SiCl4 + O2 + NO и/или SiCl4 + O2 + NH4.
В частности, температура опорной трубки составляет 900 - 1300oC; мощность, необходимая для возбуждения в опорной трубке СВЧ-разряда, составляет 0,1 - 10 кВт; давление молекулярных газовых реагентов внутри опорной трубки составляет 0,05 - 50 мм рт.ст.
Опыт показал, что именно при указанных атомных соотношениях в смеси молекулярных газовых реагентов внутри опорной трубки повышается содержание азота в заготовках и, как следствие, обеспечивается требуемое значение Δn.
на чертеже показано устройство, реализующее заявляемый способ.
На чертеже изображены опорная кварцевая трубка 1, смесь молекулярных газовых реагентов 2, зона осаждения 3, СВЧ-мощность 4, подаваемая с помощью волновода 5 в кольцевой зазор 6, поверхностная плазменная волна 7, согласующее устройство 8 с поршнем и плазменный столб 9.
Смесь молекулярных газовых реагентов 2 поступает в опорную трубку 1 из кварцевого стекла под давлением несколько мм рт.ст. С противоположной стороны к трубке подводится СВЧ-мощность 4, под действием которой в смеси поддерживается стационарный разряд, формируя плазменный столб 9. В качестве реагентов 2 используют осушенные кислород и азот вместе с тетрахлоридом кремния. Реагенты 2, попадая в область плазменного столба 9, испытывают химические превращения благодаря появлению в смеси активных радикалов, которые "нарабатываются" в смеси из невозбужденных молекул при их взаимодействии с "горячими электронам" плазмы. В результате тетрахлорид кремния превращается в оксид кремния, который адсорбируется стенками опорной трубки и доокисляется в результате гетерогенной реакции с участием азот-содержащих радикалов до диоксида кремния, формируя таким образом зону осаждения 3 легированного кварцевого стекла. Меняя длину плазменного столба 9 изменением подводимой СВЧ-мощности 4, можно реализовать режим сканирования зоны осаждения 3 вдоль опорной трубки 1 и тем самым осуществить режим послойного осаждения стекла на ее внутренней поверхности.
Для изготовления заготовки для волоконного световода с оболочкой из нелегированного кварцевого стекла, сердцевиной из стекла, легированного азотом, и величиной Δn=0,02 опорную трубку 1 диаметром 20 мм и толщиной стенок 2 мм нагревают до температуры 1250oC. В опорную трубку 1 подают смесь 2 состава SiCl4+O2+N2 при полном давлении 1 мм рт.ст. СВЧ-мощность 4 изменяют в диапазоне 1 - 5 кВт. Требуемый уровень легирования стекла азотом получают при соотношении массовых расходов [SiCl4] :[O2] = 0,92 и [O2]:[N2] = 0,5. При этом отношение поступающих в реактор в единицу времени атомов кислорода и кремния составляет 2,2, а азота и кислорода - 2.
Для изготовления заготовки для волоконного световода с оболочкой из нелегированного кварцевого стекла, сердцевиной из стекла, легированного азотом, и величиной Δn=0,01 опорную трубку 1 диаметром 20 мм и толщиной стенок 2 мм нагревают до температуры 1250oC. В опорную трубку 1 подают смесь 2 состава SiCl4+O2+N2 при полном давлении 1 мм рт.ст. СВЧ-мощность 4 изменяют в диапазоне 1 - 5 кВт. Требуемый уровень легирования стекла азотом получают при соотношении массовых расходов [SiCl4]:[O2]=0,76 и [O2]:[N2]=0,5. При этом отношение поступающих в реактор в единицу времени атомов кислорода и кремния составляет 2,6, а азота и кислорода - 2.
Таким образом, примеры конкретного выполнения свидетельствуют о решении поставленной задачи.
Claims (5)
1. Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла, легированного азотом, включающий нагрев опорной трубки, подачу в опорную трубку смеси молекулярных газовых реагентов, содержащих в своем составе атомы азота, кислорода и кремния, возбуждение в ней СВЧ-разряда и осаждение продуктов протекающей в смеси реакции на внутренней поверхности опорной трубки, отличающийся тем, что молекулярные газовые реагенты, подаваемые в опорную трубку, смешивают так, что на каждый атом кремния приходится не более пяти атомов кислорода, а на каждые 1000 атомов кислорода приходится не менее одного атома азота.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смеси молекулярных газовых реагентов используют по крайней мере одну из смесей SiCl4+O2+N2, SiCl4+O2+NO2, SiCl4+O2+N2O3, SiCl4+O2+N2O4, SiCl4+O2+N2O, SiCl4+O2+NO и/или SiCl4+O2+NH4.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подаче смеси молекулярных газовых реагентов в опорную трубку ее нагревают до 900 - 1300oC.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность, необходимая для возбуждения в опорной трубке СВЧ-разряда, составляет 0,1 - 10 кВт.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление газовых реагентов внутри опорной трубки составляет 0,05 - 50 мм рт.ст.
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA98073810A UA47454C2 (ru) | 1996-12-20 | 1997-03-09 | Волоконный конвертор диаметра поля моды, способ локального изменения показателя преломления оптических волноводов и способ изготовления заготовок для оптических волноводов |
| RU97109601/28A RU2112756C1 (ru) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла |
| US09/101,425 US6125225A (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing a refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| JP52865998A JP3325901B2 (ja) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 光ウェーブガイドの屈折率を局所的に変更するための方法 |
| AU44048/97A AU707445B2 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing the refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| CN97192436A CN1099602C (zh) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 模场直径纤维转换器、局部变化光波导折射率的方法以及制备光波导预制件的方法 |
| GR990300031T GR990300031T1 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Fibre converter of the mode field diameter, method for locally modifying the refraction index of fiberoptic guides and method for preparing preforms therefor |
| DE0895103T DE895103T1 (de) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Faser-konverter des modenfelddurchmessers, verfahren zur lokalen veränderung des brechnungsindex von faseroptischen leitern und verfahren zur herstellung von preformen dafür |
| KR1019980705813A KR100308312B1 (ko) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 모드필드직경전환섬유,광도파관굴절계수국지변경방법및광도파관예비성형물제조방법 |
| EP97942325A EP0895103A4 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | FIBER CONVERTER OF THE MODE FIELD DIAMETER, METHOD FOR LOCAL MODIFICATION OF THE REFRACTION INDEX OF OPTICAL FIBER GUIDES, AND METHOD FOR PREPARING BLANKS FOR THE SAME |
| CA002242842A CA2242842A1 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing a refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| ES97942325T ES2133251T1 (es) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Fibra convertidora del diametro de campo modal, metodo para modificar localmente el indice de refraccion de guias de optica de fibras, y metodo para preparar preformas para ello. |
| PCT/RU1997/000278 WO1998028643A1 (fr) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Convertisseur a fibres du diametre de champ de mode, procede de modification locale de l'indice de refraction de guides a fibres optiques, et procede de preparation d'ebauches pour ces derniers |
| JP2001104824A JP2001348241A (ja) | 1996-12-20 | 2001-04-03 | 光ウェーブガイドのためのプリフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109601/28A RU2112756C1 (ru) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2112756C1 true RU2112756C1 (ru) | 1998-06-10 |
| RU97109601A RU97109601A (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20193951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97109601/28A RU2112756C1 (ru) | 1996-12-20 | 1997-06-05 | Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2112756C1 (ru) |
-
1997
- 1997-06-05 RU RU97109601/28A patent/RU2112756C1/ru active IP Right Revival
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dianov et al. | Low-hydrogen silicon oxynitride optical fibers prepared by SPCVD | |
| Nagel et al. | An overview of the modified chemical vapor deposition (MCVD) process and performance | |
| USRE30635E (en) | Method of producing internally coated glass tubes for the drawing of fibre optic light conductors | |
| EP0772061B1 (en) | Optical fiber resistant to hydrogen-induced attenuation | |
| US7089765B2 (en) | Method of making a jacketed preform for optical fibers using OVD | |
| Ainslie et al. | The design and fabrication of monomode optical fiber | |
| EP0033645A2 (en) | Optical waveguide filament and a method of forming a preform therefor | |
| GB1589006A (en) | Optical fibres | |
| EP0154026A2 (en) | A monomode optical fibre and a method of manufacture | |
| US4206968A (en) | Optical fiber and method for producing the same | |
| CA2274907A1 (en) | Method of making optical fiber preform by chemical vapour deposition | |
| WO2002055445A2 (en) | Optical fiber and preform, method of manufacturing same, and optical component made therefrom | |
| JPS5924095B2 (ja) | 単一モ−ド光ファイバ−プレフォ−ムの製造方法 | |
| US4747663A (en) | Monomode quartz glass light waveguide and method for producing it | |
| WO2002063356A1 (en) | Low loss isotopic optical waveguides | |
| RU2112756C1 (ru) | Способ изготовления заготовок для волоконных световодов на основе кварцевого стекла | |
| CN1598629A (zh) | 低耗光纤及制造光纤预制棒的方法 | |
| RU2668677C1 (ru) | MCVD способ изготовления световодов с сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом | |
| Niizeki | Recent progress in glass fibers for optical communication | |
| Nelson et al. | The fabrication and performance of long lengths of silica core fiber | |
| EP0185362B1 (en) | Apparatus for the continuous production of optical fibres | |
| US6115524A (en) | Optical waveguide attenuating device and method for producing the same | |
| Pal | Optical communication fiber waveguide fabrication: A review | |
| EP0196665A1 (en) | Process of and apparatus for manufacturing optical fibres for operation in the medium infrared transmission range | |
| JP3343079B2 (ja) | 光ファイバコア部材と光ファイバ母材およびそれらの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20041224 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100606 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120510 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120522 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130905 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |