Способ получения заготовки для оптического волновода — SU 963459 (original) (raw)
(5 ) М. Кл. С 03 В 37/075 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Иностранная фирма(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДАИзобретение относится к способу получения материалов для оптических волноводов (оптических волокон) в которых очень мало затухаР5 ние световой волны.Известен способ "стержень в трубке" как типичный способ получения материалов для оптических волноводов, который включает установку прутка кварцевого стекла (материал сердечника) в трубку кварцевого стекла (плакирующий материал), сплавление материалов сердечника и плакирующего материала путем нагревания и вытягивания (формования) сплавленных вместе материала сердечника и плакирующего материала 1.11 .Однако этот способ имеет тот недостаток, что полученное таким образом стекловолокно характеризуется сильным затуханием света, так как граница (внутренняя поверхность), образовавшаяся при сплавлении материала сердечника и плакирующего материала, имеет тенденцию включать в себя воздушные пузырьки н примеси.Для того, чтобы устранить этот недостаток, пере введением материала сердечника н плакирующий материал,эти два материала соответствующим образом механически или химически полируют или термообрабатывают для очистки их поверхностей, например, в комнате, очищенной от пыли, однако проблема состоит в том, что обработанные таким образом материалы сердечника и плакирующий материал снова оказываются на воздухе при дальнейшей обработке, и таким образом невозможно избежать повторного попадания загрязняющих материалов на поверхности материала сердечника и плакирующего матриала.Цель изобретения - снижение затухания света в волноводе эа счет усовершенствования состояния границы между материалом стержня и трубки.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения заготовки для оптического волновода путем введения .стержня из кварцевого стекла, содержащего 1,2-4 Л О,в трубку из кварцевого стекла, подачи реагента в зазор между ними, термообработки и вытягивания, осуществляют подачу паров реагента, выбранного из группы С 14( Г 14 1 Гд 14 ) СВ г 4 ГС 1 х Г 1, ЯГВ, Я.14, ь,2 Втд, Я 1,2, 963459БОС 1 , ЯОдС 1, БеГ, БеС 14, Бе Вг ЯеОЕд, БОВг.Указанный реагент, пропускаемый в парообразном состоянии через зазор между плакирующим материалом (трубкой) и материалом сердечника (стержнем), вставленным в первый, перед их сплавлением вместе, действует как парофазный обрабатывающий агент при повышенной температуре и удаляет загрязнения, имеющиеся на внутренних поверхностях материала сердечника и плакирующего материала в виде легко- летучих галогенидов, улучшая тем самым состояние границы (поверхности раздела), образовавшейся при сплав ленни двух материалов, и, таким образом, значительно снижает затухание света в полученном таким образом стекловолокнеЭти парофазные обрабатывающие агенты можно также использовать с таким газоносителем, как Х, Не и т.д.Если используют в качестве парО- фазного обрабатывающего агента агент,25 содержащий фтор, то он удаляет имеющиеся загрязнения на поверхности материала сердечника и плакирующего материала в виде легколетучих фторидов, как указано выше, и в то же самое время освобождает вновь очищенную поверхность материала сердечника и плакирующего материала для воздействия на них в качестве разъединяющего соединения.35Вышеуказанное и качестве парофазного обрабатывающего агента соединение не должно содержать водорода,так как водород проникает в кварцевое стекло в качестве примеси и ухудшает 40 состояние границы раздела между материалом сердечника и плакирующим материалом.Стержень из безводного кварцевого стекла с добавкой А 1 О, получен ного плазменным способом, механически полируют до стержня диаметром 10 мм(материал сердечника). Материал последовательно очищают трихлорэтиленом, метанолом, дистиллированной водой и 10-ным раствором НР, и снова дистиллированной водой, а затем сушат в вакуумном шкафу. Одновременно трубу из чистого кварцевого стекла длялакирующего матеРиала очищают таким55 же.образом, как материал сердечника, а затем устанавливают на станок для обработки стекла. Материал сердечника вставляют в плакирующий материал и нагревают до 500-1600 С, используя электропечь сопротивления, кислородно ) водородное пламя и тпИтак, при нагревании до нужной температуры перед сплавлением материала сердечника и плакирующего материала эти два материала подвергают парофазной об-, 65 работке за счет пропускания СС 4 в парофазном состоянии с газообразным В через зазор между этими двумя материалаМи. Загрязнения, имеющиеся на внутренней повеохности плакирующего материала и на поверхности материала сердечника, взаимодействуют с СС 14 и удаляются в виде летучих хлоридов. Подвергнутые такой парофазной обрабОтке материалы немедленно сплавляют, поднимая температуру, избегая воздействия воздуха и повторного загрязнения, а затем совместно вытягивают. Таким обазом получают заготовки для оптических волноводов, в которых чрезвычайно мало затухает свет, то есть материалы, в которых чрезвычайно малы потери как за счет рассеивания света, так и за счет его поглощения.Как было указано ранее, температура парофазной обработки составляет величину в интервале 500-1600 С,Если она ниже 500 С, удаление загрязнеий происходит очень медленно, а если на превышает 1600 С, то кварцевое стекло размягчается и заметно деформируется, затрудняя процесс изготовления. Даже внутри указанного интервала 500-1600 С, когда температура превышает 1200 С, стекло уже становится склонным к деформирЬванию, Поэтому при нагревании материала сердечника и плакирующего материала предпочтительно перемещать локальную зону нагрева вдоль по направлению длины плакирующего материала, в который вставлен материал сердечника, при постоянной скорости его вращения, а не равномерно нагревать плакирующий материал по всей его длинеП р и м е р 1. Стержень синтетического кварцевого стекла высокой чистоты, содержащего 4 А 1 О, механически полируют, а затем очйщают с помощью ультразвуковой обработки последовательно в перхлорэтилене, метаноле, дистиллированной воде, 10-ном растворе НГ, снова в дистиллированной воде и затем сушат при 120 С в электросушилке. Полученный таким образом стержень диаметром 10 мм вставляют в трубку из синтетического кварцевого стекла высокой чистоты (внутренний диаметр 15 мм, наружный диаметр 19 мм), которую очищают таким же образом, что и стержень из кварцевого стекла. Затем газовую смесь, состоящую из СС 14, в качестве парофазного обрабатываюшего агента 500 мл/мин) и газообразного Я (0,4 л/мин) в качестве носителя, йропускают через зазор между трубкой и стержнем и одновременно вдоль трубки перемещают локальную нагревательную зону с температурой 1400 С кислородноводородное пламя) 20 раз подряд со скоростью 10 см/мин в направлении потока поо963459 Парофаэный о батывающий а мер 200 120 ЯеГ 1200 БОР 1200 ЯО 3,3дуваемой смеси. газов. Затем смесь газов заменяют газообразным О и нагревание снова продолжают 10 раз для удаления углистых материалов, отложившихся в зазоре в результате термического разложения избытка СС 14 . После этого подачу газообразного О прекращают и трубку и стержень сплавляют за счет дальнейщего повышения температуры для вытягивания сплавленных трубки и стержня в оптическое 10 волокно с диаметром сердечника 120 мкм обычным способом. Измеренное затухание света в полученном таким образом стекловолокне составляет 3,9 дБ/км на длине волны 0,8 мкм. В 15 том случае, когда вышеуказанную парс-.фазную обработку СС 14 не проводят, затухание света в полученном при этом волокне составляет 11,2 дБ/км для длины волны 0,8 мкм. 20П р и м е р 2, Стержень из кварцевого стекла высокой чистоты, содержащего 1,2 А 10 з, механически полируют и промывают таким же образом как и в примере 1, а затем суl0дат при 120 С в электросушилке. Этот стержень вставляют в трубку из кварцевого стекла, плакирующий слой которого имеет добавку ВС 1, созданную на ее внутренней поверхности путем парофазной реакции, причем пока- затель преломления указанного плакирующего слоя п = 1,4515 и толщина его 0,5 мм. Затем через зазор между трубкой и стержнем пропускают смесь газов, состоящую из БОВг (10 мл/мин) и газообразного М 2 (0,5 л/мин), и в то же самое время локальную нагреваемую зону с температурой 700 С, создаваемую пламенем светильного газа, передвигают 46 вдоль трубки кварцевого стекла 15 раз подряд со скоростью 10 см/мин внаправлении потока смеси газов.После этого в течение 10 мин пропускаюттолько газообразный И , а затем трубку и стержень сплавляют за счет повышения температуры, и затем их вытягивают в волокно с диаметром сердечника 120 мкм обычным способом. Затухание света в полученном таким образом оптическом волокне оказываетсяв результате измерений 3,1 дБ/кмдля волны 0,8 мкм.При сравнении оптическое волокнов том случае, когда не проводят парофазную обработку ЯОВг, дает затухание световой волны в 10,5 дБ/кг длятой же самой длины волны,П р и м е р ы 3-16. В соответствии с процедурой примера 2 получаютзаготовки для оптических волноводовс той разницей, что в качестве материала сердечника берут стержни иэкварцевого стекла высокой чистоты споказателем преломления пт, = 1,4585,в качестве источника для йагреванияиспользуют кислородоводородное пламя,а парофазные обрабатывающие агентыи использованные температуры приведены в таблице.Однако в примерах 3,8,9 и 12 послепарофазной обработки СГ,СС 1 Г,С С 1,1или СВг,1 соответственно нагревание спомощью перемещаемого кислородоводородного пламени повторяют 10 разпри пропускании потока газообразногоО со скоростью потока 0,5 л/мин,как и в примере 1 для того, чтобыудалить отклонившиеся угольные материалы.В таблице приведены также величинызатухания света на длине волны0,85 мкм для оптических волокон, полученных в каждом из примеров 3-16.963459 Продолжение таблицы 1200 3,9 1200 4,2 ЯС 1 10 1200. 4,5 1200 12 СВг,5,0 1200 4,8 13 ЯВг 1200 Яе Вг 4,2 14 1200 3,2 15 ЯеОЕ 1200 3,8 16 ЯО С 1 Формула изобретения Составитель Р. БуровцеваТехред М.Тепер Корректор Г. Огар Редактор Е. Папп Заказ 7544/79 Тираж 508 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4 Для сравнения, затухание света в оптическом волокне в том случае, когда парофаэную обработку как в примерах 3-16 не проводят, составляет 10,1 дБ/км для длины волны 0,85 мкм. Способ получения заготовки для оп 35 тического волновода путем введения стержня из кварцевого стекла, содержащего 1,2-4 А 10, в трубку из кварцевого стекла, подачи реагента в за 4 ф зор между ними, термообработки и вытягивания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затухания света в волноводе, осуществляют подачу паров реагента, выбранного из группы СР, СС 14СС 14 СВг 4 СС 1 д , ЯР 6, ЯС 1, ЯВг, ЯРд, ЯОС 1 у, ЯО С 1,ОРф ЯОВг . Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент франции М 2302977,кл. С 03 В 23/04, опублик. 1970.