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]

введение в кварц около 11% (молярная доля) В2О3. Реакцию осуществляют при температуре 1650" С. При этом труба после каждого рабочего хода горелки поворачивается на 180° так, что получаемые в результате реакции продукты окисления осаждаются неравномерно на противоположные стороны опорной трубы. Скорость перемещения газовой горелки составляет около 17 см/мин, количество проходов горелки-около 50, что обеспечивает толщину эллиптической оболочки в ОВ диаметром 100 мкм около 40 мкм.

Второй способ окисления паровой фазы галогенидов заключается в использовании плазмы. Исходными материалами для процесса плазменного химического осаждения в паровой фазе или активного парофазного осаждения в плазме (PCVD) являются SCU, О2, C2F6 и ОеСЦ. ОКТ помещают в электрическую печь, которая разогревает ее до температуры около 1000° С. Резонатор перемещается вдоль ОКТ и дополнительно производит разогрев газовой смеси еще на 500° С. С помощью системы насосов внутри ОКТ создается поток с давлением 100-400 Па для удаления продуктов реакции (С1д, избыток кислорода). Продукты реакции в виде стеклообразного слоя без образования порошкообразных оксидов осаждаются на ОКТ.

Основное преимущество метода заключается в проведении всего процесса осаждения при более низкой температуре, чем при методе MCVD. Точность изготовления профиля показателя преломления повышается.

Метод PCVD относится к группе методов внутреннего осаждения, т. е. внутри ОКТ. В общей сложности таких методов насчитывается семь. Еще четыре плазменных метода относятся к группе внешнего осаждения. В частности, к этой группе относится метод аксиально-бокового плазменного осаждения APLD. Сначала с помощью плазмы наносят на торец кварцевой затравки Si02. При этом образующийся слиток перемещается поступательно от источника плазмы и одновременно вращается вокруг оси (аксиальное плазменное осаждение). Таким образом получают заготовку сердцевины. На второй стадии на сердцевину наносят оптическую оболочку из кварца, легированного фтором (боковое плазменное осаждение). При этом заготовка перемещается относительно источника плазмы вдоль своей оси.

Золь-гель процесс производства оптических заготовок разрабатывается с 1977 г. и еще не имеет коммерческого применения. Существуют два основных метода изготовления кварцевого гель-стекла: гидролиз и полимеризация алкоголятов; превращение в гель золей, полученных из коллоидных оксидных дисперсий. С помощью золь-гель процесса изготовляют ОКТ, сердцевину и оптическую оболочку.



Алкоголяты позволяют получать многокомпонентные гели, и благодаря маленьким порам (2-7 нм), эти гели могут спекаться при температурах, значительно меньших, чем температуры, которые применяются при образовании стекла. Таким образом можно исключить проблему кристаллизации, так как спекание происходит при температуре значительно ниже той, при которой начинается образование центров кристаллизации и рост кристаллов. Однако сушка монолитных алкоголятных гелей представляется трудной задачей. Она может быть решена путем гиперкритической откачки воздуха из автоклава. Метод очень трудоемок, требует громоздкого оборудования и больших затрат.

Коллоидные методы могут исключить проблему сушки. Гели склонны к дегидратации (обезвоживанию), но приготовление многокомпонентных стекол этим путем - более трудная задача. Эти методы заключаются в диспергировании коллоидных частиц в жидкостях, и эти суспензии легко образуют гели, которые затем осушаются, спекаются в монолитное прозрачное стекло.

Весь золь-гель-процесс состоит из последовательных операций, объединяющих в одно целое гидролиз и коллоидный методы. Исходным материалом является Si(OR)4 (силикон тетраалкоголят), который подвергается гидролизу. Полученный золь заливают в матрицу и сушат. При сушке могут образовываться трещины из-за наличия напряжения в материале, вызванных существованием капилляров с жидкой фазой и с уже высушенным веществом. Окончательно отливку нагревают до 1250-1450° С и спекают. При этом пористый кварц имеет тенденцию к растрескиванию, вздуванию или образованию пузырей. Заготовка ОВ изготовляется путем помещения монолитного стекла в ОКТ, которая, в свою очередь, изготовляется методом MCVD. Заготовка схлопывается с использованием кислородно-водородной горелки и затем перетягивается в ОВ с помощью обычного технологического оборудования. Сравнительные характеристики ОВ, вытянутых из заготовок, изготовленных разными золь-гель-методами, приведены в табл. 7.1.

Метод механического формирования заготовки (MSP) основан на механическом (с помощью специального экструдера) заполнении ОКТ слоистой смесью из частиц ультрачистого кварца. После термообработки в среде кислорода, гелия и хлора смесь остекловывается с образованием заготовки. Метод может обеспечить получение одномодовых заготовок для ОВ строительной длиной до несколько сотен километров со сравнительно низким коэффициентом затухания (0,5-0,6 дБ/км).

В табл. 7.2 приведены сравнительные данные, характеризующие рассмотренные выше технологические методы производства заготовок.



Таблица 7.1. Оптические волокна, полученные из кварцевых гелей

Описание технологического метода получения

Примеси

в оптической оболочке

в сердцевине

Оптические

потери, дБ/км (на длине волны, мкм)

Стеклянные частицы, полученные из алкоголятов и коллоидных кварцевых золей. Спекание частиц проведено в плазме Монолитные гелевые прутки изготовлены гидролизом Si (ОСНз)* и использованы в качестве сердцевины. Оптическая оболочка получена методом MCVD Оптическое волокно полностью изготовлено из геля алкоголятов Si(OC2H5)4, Ge(OC,H5)4

Частицы стекла получены из алкоголятов Si(OC2H5)4 и Ое(ОСН4Н9)4. Спекание частиц проведено при температуре около 1800° С

Опорная труба для процесса MCVD изготовлена из коллоидного геля Опорная тщба изготовлена из фторированного коллоидного геля с целью согласования показателя преломления оптической оболочки. Толщина оболочки уменьшена в 4 раза

В,Оз В,Оз

Отсутствуют Отсутствуют

Р2О5; F Р2О5; F

ОёОг-В2О3

Отсутствуют

8% GeOz ОеОг

ОеОг ОеОг

6 (0,85) 4 (0,80)

22 (0,85) 7 (0,80)

0,7 (1,15) 0,28 (1,55)

Таблица 7.2. Сравнительные характеристики различных технологических методов производст-ва заготовок

Параметр

MCVD

PCVD

Золь-гель-процесс

Коэффициент за-

0,40

0,35

0,4-0,45

0,4-0,5

0,43

тухания одномодо-

вых ОВ на к =

= 1,3 мкм, дБ/км

Коэффициент за-

0,55

0,55

0,55

0,67

тухания градиент-

ных ОВ на =

= 1,3 мкм, дБкм

Коэффициент ши-

800-1800

800-1200

700-1200

700-1200

700-1000

рокополосности на

Х=1,3 мкм, МГц км

Скорость осажде-

0,5-2,0

0,6-2,0

2,0-3,0

ния частиц сажи.

г/мин

Минимально воз-

10-30

до 40

можная длина ОВ

из заготовки, км

Число технологи-

ческих операций

при изготовлении

заготовки



[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]

0.0009