Способ получения заготовки для оптического волновода
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
963459
Союз Советских
Социалистических республик
{61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 19.11.79 (2) ) 2842706/29-33 (23) Приоритет- (32) 20.11.78 (31) 143160/78 (33)Япония (5 I ) M. Кл.
С 03 В 37/075
Государственный комнтет
СССР но делам нзобретеннй н открытнй
Опубликовано 30. 09. 82. Бюллетень № 36
Дата опубликования описания 30.09. 82 (53) УДК6 6 6 . 189 . .212(088.8) Иностранцы
Риудэи Кобаяси и Куниаки Вакабаяси (Япония) (72) Авторы изобретения
Иностранная фирма
"Мицубиси Кинзоку Кабусики Кайся" (Япония) (71) Заявитель (541 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО
ВОЛНОВОДА
Изобретение относится к способу получения материалов для оптических волноводов (оптических волокон) в которых очень мало затуха1
5 ние световой волны.
Известен способ "стержень в трубке" как типичный способ получения материалов для оптических волноводов, который включает установку прут-ка 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) .
Однако этот способ имеет тот недостаток, что полученное таким обра- 20 зом стекловолокно характеризуется сильным затуханием света, так как граница (внутренняя поверхность), образовавшаяся при сплавлении материала сердечника и плакирующего ма- 2 териала, 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 мат риала.
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% Лl Î,в трубку из кварцевого стекла, подачи реагента в зазор между ними, термообработки и вытягивания, осуществляют подачу паров реагента, выбранного из грУппы СI 4 СС1,, Cg(, 1д, СВ14
CClg Е, SF, S(.1., . 2 11тд, SOI- 2, 963459
S0C1, SO CD, SeF<, БеС14, Бе Вг
ЯеОЕд, SOBr<.
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 легколетучих галогенидов, улучшая тем самым состояние границы (поверхности раздела), образовавшейся при сплав- 35 ленин двух материалов, и, таким образом, значительно снижает затухание света в полученном таким образом стекловолокне °
Эти парофазные обрабатывающие агенты можно также использовать с таким газоносителем, как N, Не и т.д.
Если используют в качестве парОфазного обрабатывающего агента агент,р5 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.
Вышеуказанное 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 А1 0, получен- 45 ного плазменным способом, механически полируют до стержня диаметром
10 мм(материал сердечника). Материал последовательно очищают трихлорэтиленом, метанолом, дистиллированной водой и 10%-ным раствором HF, и снова дистиллированной водой, а затем сушат в вакуумном шкафу. Одновременно трубу из чистого кварцевого стекла для лакирующего материала очищают таким
5 > 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, ис;пользуя электропечь сопротивления, кислородно водородное пламя и т ° п..Итак, при нагревании до нужной температуры перед сплавлением материала сердечника и плакирующего материала эти два материала подвергают парофазной об-, 65 работке за счет пропускания СС!А в парофазном состоянии с газообразным
N через зазор между этими двумя материалаМи. Загрязнения, имеющиеся на внутренней поверхности плакирующего материала и на поверхности материала сердечника, взаимодействуют с СС14 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 черезвычайно мало затухает свет, то есть материалы, в которых черезвычайно малы потери как за счет рассеивания света, так и за счет его поглощения.
Как было указано ранее, температура парофазной обработки составляет величину в ин-.ервале 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 500-1600ОС, 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 длине.
Пример 1. Стержень синтетического кварцевого стекла высокой чистоты, содержащего 4Ъ Аl 0, 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 СС14, в качестве парофазного обрабатывающего агента (500 мл/мин) и газообразного М (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 про963459
1200
3 5
1200
3,1
SeГ
1200
3,6
2,9
1200
S0F
1200
3,8
ГС1 Г, 1200
3,3 дуваемой 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!4 .
После этого подачу газообразного О прекращают и трубку и стержень сплавляют за счет дальнейщего повышения температуры для вытягивания сплавленных трубки и стержня в оптическое 0 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 f5 том случае, когда вышеуказанную napo-I фазную обработку СС14 не проводят, затухание света в полученном при этом волокне составляет 11,2 дБ/км для длины волны 0,8 мкм. 20
Пример 2. Стержень из кварцевого стекла высокой чистоты, содержащего 1,2Ъ А1 0з, механически полируют и промывают таким же образом как и в примере 1, а затем су1 о дат при 120 С в электросушилке. Этот стержень вставляют в трубку из кварцевого стекла, плакирующий слой которого имеет добавку BCl, 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 N2 (0,5 л/мин), и в то же самое время локальную нагреваемую зону с температурой 700 С, создаваемую пламенем светильного газа, передвигают 4 вдоль трубки кварцевого стекла 15 раз
Парофаэный о
Пример батывающий а подряд со скоростью 10 см/мин в направлении потока смеси газов.После этого в течение 10 мин пропускают только газообразный N 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 оказывается в результате измерений 3,1 дБ/км д волны 0,8 MKM.
При сравнении оптическое волокно в том случае, когда не проводят парофазную обработку S08r, дает затухание световой волны в 10,5 дБ/кг для той же самой длины волны.
Пример ы 3-16. В соответствии с процедурой примера 2 получают заготовки для оптических волноводов с той разницей, что в качестве материала сердечника берут стержни иэ кварцевого стекла высокой чистоты с показателем преломления п = 1,4585, в качестве источника для йагревания используют кислородоводородное пламя, а парофазные обрабатывающие агенты и использованные температуры приведены в таблице.
Однако в примерах 3,8,9 и 12 после парофазной обработки СF,СС1>F<,С С1,4 или CBr> соответственно нагревание с помощью перемещаемого кислородоводородного пламени повторяют 10 раз при пропускании потока газообразного
О со скоростью потока 0,5 л/мин, как и в примере 1 для того, чтобы удалить отклонившиеся угольные материалы.
В таблице приведены также величины затухания света на длине волны
0,85 мкм для оптических волокон, полученных в каждом из примеров 3-16.
963459
Продолжение таблицы
1200
3,9
С,С1+
1200
4,2
SC 1»
1200.
4,5
1200
12 CBr, 5,0
1200
4,8
S
1200
$е Вг
4,2
1200
3,2
$еОЕ
1200
3,8
$0 С1
Формула изобретения
Составитель Г. Буровцева
Техред M.Tenep Корректор Г. Огар
Редактор Е. Папп
Заказ 7544/79 Тираж 508 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35„ Раушская 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 оп35 тического волновода путем введения стержня из кварцевого стекла, содержащего 1,2-4% А1 0, в трубку из кварцевого стекла, подачи реагента в за4{ зор между ними, термообработки и вытягивания, отличающийся тем, что, с целью снижения затухания света в волноводе, осуществляют подачу паров реагента, выбранного из группы CF», CC14 С С14., CBr4 CC1
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Франции М 2302977, кл. С 03 В 23/04, опублик. 1970.
