Способ изготовления заготовок волоконно-оптических световодов

 

Сущность изобретения: способ изготовления заготовок волоконно-оптических световодов включает обработку парогазовой смеси УФ-лучами, подачу во вращающуюся кварцевую трубу парогазовой смеси, формирование с помощью перемещающейся вдоль трубы горелки светоотражающего и световедущего слоев. 1 табл.

Изобретение относится к производству заготовок волоконно-оптических световодов и интегральной оптики.

Известен способ изготовления заготовок волоконно-оптических световодов, заключающийся в подаче во внутрь вращающейся кварцевой трубы парогазовой смеси, состоящей из кислорода, хладона, хлоридов кремния, германия, фосфора, нейтральных газов, формировании светоотражающего и световедущего слоев с помощью горелки, перемещающейся вдоль трубы, схлопывании трубы в штабик-заготовку [1] Недостатком этого способа является то, что световоды вытянутые из заготовок, имеют довольно высокие оптические потери, которые обусловлены наличием в трубе и подводящих магистралях остаточных ОН-групп.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления заготовок волоконно-оптических световодов путем подачи во вращающуюся кварцевую трубу парогазовой смеси, состоящей из кислорода, хладона, хлоридов кремния, германия, фосфора, нейтральных газов, формирования с помощью горелки перемещающейся вдоль трубы светоотражающего и световедущего слоев, обработки УФ-лучами парогазовой смеси в реакционной зоне в процессе формирования слоев, вхлопывания трубы в штабик-заготовку [2] Основным недостатком этого способа является то, что световодное волокно, вытягиваемое из заготовок, имеет довольно высокие оптические потери, несмотря на то, что производится обработка парогазовой смеси в реакционной зоне лучами и происходит образование активного иона хлора, который связывает остаточные ОН-группы и тем самым способствует снижению оптических потерь, однако в реакционной зоне температура кварцевой трубы составляет 1700-1900^оС, а в этом диапазоне температур происходит снижение прозрачности для УФ-лучей, в результате чего количество активных ионов хлора уменьшается, снижается количество связываемых ОН-групп и, как следствие, возрастают оптические потери. Кроме того, обработка УФ-лучами парогазовой смеси производится только в рабочей части трубы, следовательно активные ионы хлора связывают остаточные ОН-группы только на этом участке, при этом в узле ввода и на участке трубы от узла ввода до рабочей части активные ионы хлора отсутствуют, а там возможно присутствие остаточных ОН-групп, которые затем попадают в рабочую часть трубы и в конечном итоге, как показали многочисленные эксперименты, вызывают увеличение оптических потерь.

Цель изобретения снижение оптических потерь в волоконно-оптических световодах.

Цель достигается тем, что в способе изготовления заготовок волоконно-оптических световодов путем подачи во вращающуюся кварцевую трубу парагазовой смеси, формирования с помощью горелки, перемещающейся вдоль трубы, светоотражающего и световедущего слоев, обработку парогазовой смеси УФ-лучами осуществляют перед подачей последней во внутрь вращающейся кварцевой трубы.

Подвергая обработке УФ-лучами парогазовую смесь в специальной колбе из кварцевого стекла, вызывают разложение хладона. Например, для хладона-12 реакция разложения выглядит следующим образом.

CF₂Cl₂ (l)_n+()_n + + Так как обработка УФ-лучами парогазовой смеси происходит до подачи последней во внутрь вращающейся кварцевой трубы, то активные ионы хлора, полученные при реакции разложения, будут связывать остаточные ОН-группы в узле ввода и по всей кварцевой трубе следующим образом: 2Cl^-+2OH⁺ __ 2HCl+O₂ Таким образом, связывая остаточные ОН-группы в узле ввода и по всей длине трубы, а не только в рабочей части можно добиться значительного снижения оптических потерь. Кроме того, способ имеет еще одно преимущество: колба из кварцевого стекла, в которой производится обработка парогазовой смеси (20-40^оС), а при таких температурах кварцевое стекло остается полностью прозрачным для УФ-лучей.

Технологически способ осуществляется следующим образом.

Кварцевую трубу устанавливают на станке. Во внутрь кварцевой трубы через узел ввода подают смесь кислорода и хладона + хладон 2000 мл/мин и тремя проходами горелки при 1200; 1500; 1700^оС производят очистку внутренней поверхности рабочей части трубы. Затем во внутрь трубы через узел ввода подают парогазовую смесь, состоящую из кислорода, хладона, хлоридов кремния, германия, фосфора, подвергая последнюю при этом обработке УФ-лучами при 20-40^оС в специальной колбе из кварцевого стекла, расположенной до узла ввода, и с помощью горелки наносят слои, формирующие светоотражающую оболочку (Т 1700^оС; W 450 мл/мин; W= 60 мл/мин; W_хладон 8 мл/мин; W 2700 мл/мин). Далее, не прекращая обработку парогазовой смеси УФ-лучами, наносят слои, формирующие световедущую сердцевину (Т 1900^оС; W 9 мл/мин; W 80 мл/мин; W 650 мл/мин). Далее заготовку схлопывают и из нее вытягивают световодное волокно. У полученного волокна потери составили на длине волны 1,3 мкм; В₁ 0,35 дб/км, на длине волны 1,39 мкм; В₂ 3,0 дб/км; на длине волны 1,55 мкм; В₃ 0,21 дб/км, что полностью соответствует всем существующим стандартам.

Было изготовлено 2 партии заготовок ВОС одномодового типа по 10 заготовок в каждой, причем заготовки первой партии изготавливали по известному способу, а заготовки второй партии по способу по изобретению. Из полученных заготовок вытягивали световодное волокно. Сравнивались оптические потери на длинах волн 1,30 нм, 1,39 нм, 1,55 нм. Результаты приведены в таблице.

По данным таблицы можно сделать вывод, что использование способа по изобретению позволяет значительно снизить оптические потери на рабочих длинах волн 1,3 и 1,55 мкм и уменьшить "выходной" пик на длине волны 1,39 мкм.

Способ может быть использован при производстве заготовок любых типов и позволяет значительно снизить оптические потери на рабочих длинах волн.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СВЕТОВОДОВ путем подачи во вращающуюся кварцевую трубу парогазовой смеси, формирования с помощью горелки, перемещающейся вдоль трубы, светоотражающего и световедущего слоев, и обработки парогазовой смеси УФ-лучами, отличающийся тем, что обработку парогазовой смеси УФ-лучами осуществляют перед подачей последней во вращающуюся кварцевую трубу.

РИСУНКИ

Рисунок 1