Главная  Развитие оптической связи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [ 47 ] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

зуется в основном для изготовления ОВ со ступенчатым , профилем показателя преломления. Подавая в тигель исходные материалы, можно сделать процесс непрерывным.

Метод двойного тигля характеризуется наличием двух концентрически расположенных тиглей. Материал центрального тигля служит для образования сердцевины, а материал другого- для создания оптической оболочки. Вытяжка заготовки проводится вниз. Формирование сердцевины и оболочки и их геометрических размеров происходит с помогцью двух концентрических фильер. Метод двойного тигля Предпочтителен при изготовлении заготовок ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления.

При методе обменной диффузии стеклянный стержень диаметром около 10 мм и длиной до 1 м вытягивается из натрий-боросиликатного стекла. После химической обработки стержень пропитывают легируюащм раствором, который после удаления растворителя позволяет получить оптическую оболочку. Методом обменной диффузии изготовляют заготовки со ступенчатым и градиентным распределением показателя преломления.

Возможна модификация этого метода, получившая название фазил. Стержень из многокомпонентного стекла нагревают до температуры, при которой происходит разделение фаз. Примеси переходных металлов, содержащиеся в исходно.м материале, скапливаются в обогощенной бором фазе. Ее удаляют травлением, получая одновременно пористую структуру с высоким содержанием Si02. Образовавшиеся поры структуры заполняют легирующими добавками, которые изменяют показатель преломления. Затем снова растворяют добавки во внешних областях для создания оптической оболочки с меньшим показателем преломления. Для производства градиентного ОВ легирующую добавку в заготовке растворяют неравномерно.

Метод ионного обмена применяется для изготовления заготовок с градиентным профилем показателя преломления. Процесс диффузии ионов происходит между материалами сердцевины и оптической оболочки до застывания стекла и определяется коэффициентом и временем диффузии. Этот технологический метод обеспечивает получение стабильного профиля показателя преломления во всех сечениях оптического волокна по его длине при стабильности температурного режима и технологического процесса. При изготовлении заготовок многокомпонентных стекол стеклянные стержни, служаище заготовкой, помещают в нагреваемый тигель, в котором находится расплав боросиликатного стекла, нагретого до 500" С, т. е. чуть выше температуры размягчения. Выбор температуры исключает деформацию стержней. При 10 Заказ 2460 145



использовании метода ионного обмена совместно с методом двойного тигля для получения градиентного ОВ температура повышается до 900° С, что резко уменьшает вязкость стекла и время, необходимое для ионного обмена.

Основой для метода паровой фазы является реакция окисления газа с оседанием твердых частиц на подложку с образованием твердой заготовки, которая затем перетягивается в ОВ. Существует много модификаций этого метода, но у них имеется несколько общих черт: все они в основном используют хлориды (SiCl4, GeCl4 и POCI3) и высокочистые газы (CI2, О2, C2CI2F2) для образования потока паров, содержащие продукты реакции в необходимой концентрации; после реакции окисления или гидролиза стекло оседает на соответствующую подложку. Полученная заготовка содержит сердцевину и оптическую оболочку и затем перетягивается в ОВ.

Главное различие между вариациями этого метода заключается в способе получения энергии для проведения процесса окисления: термический нагрев (например, электрической печью или открытым пламенем) непосредственно зоны реакции или околозонного пространства ОКТ; высокочастотный нагрев; различные типы плазмы.

Техника гидролиза в пламени имеет три различных варианта.

Метод внешнего парофазного осаждения (OVPO, VPO или OVD) наиболее известен и применяет боковое осаждение требуемых композиций стекла в виде «сажи» (частичек стекла диаметром 100-1000 А), полученной гидролизом паров хлоридов при сгорании смеси газов метан-кислород (пропан- кислород) или водород-кислород, и осажденной на вращающийся стержень, который поступательно передвигается в пламени. Состав газа и температура пламени регулируются по времени в целях получения ступенчатого или градиентного профиля показателя преломления.

После того как процесс осаждения закончен, стержень (обычно из AI2O3), имеющий более высокий ТКЛР, чем осаждаемый на него материал, удаляют. Пористую стеклянную заготовку высокой чистоты, но с достаточно высоким содержанием воды и гидроксильных групп подвергают операции дегидратирования при температуре 1200° С в атмосфере гелия или хлора. Затем температуру поднимают почти до 1500° С для осуществления процесса стеклования и схлопывания, в результате чего получают заготовку из стекла, свободного от пузырей.

Другой метод гидролиза-метод парофазного осевого осаждения, или метод аксиального осаждения из паровой фазы VAD. Осаждение материала сердцевины и оптической оболочки



в виде сажи происходит на торец вращаюа1егося затравочного стержня из кварца. Пористый стержень постзшает в камеру дегидрирования с атмосферой из сульфурилхлорида SO2CI2 а затем в кольцевую графитовую печь для зонного остекло-вывания. Вращение заготовки вокруг продольной оси обеспечивает сохранение цилиндрической симметрии при осаждении. Главная сложность этого метода заключается в контроле градиентного профиля показателя преломления из-за одновременного наращивания сердцевины и оболочки, который оказывает значительное влияние на модовый состав и импульсный отклик ОВ. С помощью этого метода можно получить заготовки значительной длины с сердцевиной из Р2О5-ОеОг - Si02 и оптической оболочкой из В2О5 - ЗЮг.

Метод химического осаждения из паровой фазы (CVD) основан на реакции окисления GeH4 и SiH4. Реакция происходит внутри ОКТ, нагретой до температуры около 1100° С. Исходные вещества вступают в реакцию на границе стенки трубки. Нагрев ОКТ производят с помощью электрической печи. Метод имеет два недостатка: низкая скорость протекания реакции (дл получения заготовки, из которой можно вытянуть ОВ длиной 1 км, требуется 24-36 ч); образующаяся вода частично поглощается сердечником, что приводит к увеличению потерь.

Метод модифицированного химического осаждения из паровой фазы MCVD базируется на осаждении материала внутри вращающейся нагреваемой ОКТ, которая нагревается снаружи с помощью перемещающейся вдоль нее кислородно-водородной горелки. Частицы сажи осаждаются впереди нагретого места (по ходу горелки). При последующем прохождении горелки происходит остекловывание частиц и образование монолитного слоя. Сначала таким образом изготовляют оптическую оболочку, а затем, меняя состав газовой смеси, сердцевину. В этом случае в смесь добавляют GeCl4 и POCI3, чтобы после реакции в состав сажи вошли частицы, содержащие Ge и Р, влияющие на показатель преломления. В настоящее время проводятся работы по внедрению в оптическую оболочку добавок фтора. Это пока единственная альтернатива В2О3, если требуется уменьшить показатель преломления.

После окончания осаждения материала температуру пламени горелки увеличивают до 1800° С и происходит схлопывание заготовки, т. е. образование монолитного стеклянного цилиндра. Недостатком метода MCVD следует считать наличие большого температурного градиента между внутренней поверхностью ОКТ в месте реакции и наружной поверхностью.

Метод MCVD используют для изготовления градиентных и одномодовых заготовок ОВ, а также ОВ с эллиптической оболочкой. Реакционная смесь газов должна обеспечивать



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [ 47 ] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

0.0034