Волоконно-оптический кабель
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
вок методом осаждения стекла из паровой фазы
Существует три вида парофазного осаждения стекла:
метод модифицированного химического парофазного осаждения слоев внутри кварцевой трубки (MCVD - modified chemical vapor deposition);
плазменный метод химического парофазного осаждения (PCVD);
метод наружного (OVD - outside vapor deposition) и метод осевого парофазного осаждения (VAD - vapor-axial deposition).
Ниже в таблице приведены сравнительные данные, характеризующие
технологические методы производства заготовок на базе осаждения стекла из паровой фазы.
Таблица Сравнительные характеристики различных технологических методов производства заготовок
ПараметрметодыMCVDOVDVADКоэффициент затухания одномодовых ОВ на l = 1,3 мкм, дБ/км0,400,350,4 - 0,45Коэффициент затуханияградиентных ОВ на l = 1,3 мкм, дБ/км0,550,550,55Коэффициент широкополосности на l = 1,3 мкм, дБ/км800 - 1800800 - 1200700 - 1200Скоросто осаждения частиц сажи, г/мин0,5 - 2,040,6 - 2,0Минимально возможная длина ОВ из заготовки, км10 - 305050Число технологических операций при изготовлении заготовки1 - 23 - 44 - 5
Метод модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD)
В методе MCVD происходит осаждение сверхчистого кремниевого диоксида (всегда легированный для сердцевины) на внутреннюю поверхность опорной трубки, затем трубка подвергается воздействию повышенной температуры (газовое пламя) для того, чтобы трубка приобрела форму твердого стеклянного стержня диаметром около 30 - 40 мм и длиной 1000 мм. Таким образом, стеклянный стержень имеет готовый профиль стекловолокна.
Процесс осаждения начинается когда очень чистая, высококачествен - ная опорная кварцевая труба кремнезема вымывается в кислотной ванне и фиксируется в токарноподобном устройстве, где трубка может вращаться вокруг ее центральной оси. Кислородно-водородная горелка перемещается в двух направлениях вдоль трубки, чтобы прогревать ее очень высокой температурой. Вводный конец трубки соединен через газонепроницаемый враща - ющийся соединитель с системой, которая подает в трубку газы. Эта система включает газовый смеситель и компьютер, регулирующий управление потоком газов (контроллер расхода массы). Очень важно, чтобы эта часть аппарата была абсолютно герметична и исключала попадание загрязняющих веществ из системы ввода и обеспечивала точную пропорцию подачи газов. Из другого конца трубки (выходного конца) удаляются лишние материалы.
В процессе осаждения точно контролируется количество химических компонентов, подаваемых в трубку с помощью подачи индивидуальных потоков газов (Ar, He, O2). В области повышенной температуры, создаваемой непосредственно над горелкой, SiCl4 и легирующие примеси окисляются. При этом мелкая порошковая окись формируется из подаваемых газов по всей длине трубки. Когда тепловая энергия от горелки непосредственно достигает осевшего порошка, под действием тепла плавится порошок в свободный от пузырьков, твердый, прозрачный кремниевый диоксид (легированный и нелегированный). При достижении горелкой конца трубки, меняется направление ее движения. Горелка быстро перемещается назад по трубке к начальной точке, чтобы образовать новый слой порошка. Разнообразные легирующие материалы, подаваемые в различных количествах в течение фазы осаждения, образуют сердцевину и оболочку. Последовательно нанося один слой легированного кремниевого диоксида на другой при изменении количества легирующих примесей может быть изготовлено волокно с различным показателем преломления. В этом методе доступ загрязняющих веществ всех видов снижен настолько, насколько это технически возможно - особенно загрязняющих веществ, содержащих водород. Загрязняющие вещества, содержащие водородные формы ОН в стекловолокне приводят к серьезным увеличениям затухания в световодах.
Основное преимущество процесса MCVD состоит в том, что структура оптического волокна и его свойства могут быть включены в заготовку и сохранены в готовом стекловолокне.
После того как процесс осаждения закончен, выполняется следующая важная стадия изготовления заготовок: сжатие трубки. Это происходит в несколько этапов (рис 5.3). Для сжатия повышается температура трубки при помощи газовой водородно-кислородной горелки до 1500 - 2000С, при которой трубка медленно размягчается и свертывается к твердому стержню заготовки. Сжатие происходит, когда пламя горелки последовательно передается трубке.
Недостатком метода MCVD следует считать наличие большого температурного градиента между внутренней поверхностью опорной кварцевой трубки в месте реакции и наружной поверхностью.
Метод MCVD используют для изготовления градиентных и одномодовых заготовок оптического волокна, а также оптического волокна с эллиптичесой оболочкой.
Плазменный метод химического парофазного осаждения (PCVD)
Изготовление заготовок плазменным методом химического парофазного осаждения осуществляется в основном аналогично модифицированному методу химического парофазного осаждения. Различие заключается в технике реакции. Плазму получают путем возбуждения газа с помощью, например, микроволн (сверхвысокие частоты). При этом газ ионизируется, т.е. разлагается на свои носители электрических зарядов. При воссоединении этих носителей зарядов выделяется тепловая энергия, которая может быть использована для плавления материалов с высокой температурой точки плавления. Так, при плазменном методе галогениды вступают в реакцию с помощью плазмы низкого давления (давление газа примерно 10 мбар), и в результате со