Различные альтернативные методы осаждения из газовой фазы

Изготовление преформ для волокна методом химического осаждения из газовой фазы

Многие преформы для вытягивания волокна изготавливаются методом, называемым методом химического осаждения из газовой фазы. Этот метод был разработан для кварцевых телекоммуникационных волокон в 1970-х годах, новаторский вклад в который был внесен в университетах Southampton (UK), Bell Telephone Laboratories (Bell Labs), and Corning. Здесь смесь кислорода, тетрахлорида кремния (SiCl₄) и, возможно, другие вещества (например, тетрахлорида германия (GeCl₄) и редкоземельные элементы проходят через вращающиеся трубки кварцевого стекла, которое нагревается до ~ 1600 ° C в пламени. Химические реакции в газе формируют слой кварца (и, возможно, других веществ), который покрывает внутреннюю поверхность стеклянной трубки вблизи горелки и спекает в прозрачный слой стекла. Горелка непрерывно перемещается вперед и назад вдоль трубы. К концу процесса, газовая смесь улучшает слой, сделав его с более высоким показателем преломления, чем у предшествующей сердцевины волокна. Наконец, трубка сжимается при нагревании ее до ~ 2000 ° C.

Вопрос 14

Различные альтернативные методы осаждения из газовой фазы

1) Метод химического осаждения из газовой фазы (OVD)- это процесс, в котором кварц осаждается на поверхности стержня (например, стекло оправки), а не внутри трубки, как с MCVD. Вместе с исходными материалом, например SiCl₄, в горелку подается топливный газ (водород или метан). Горелка движется параллельно вращающемуся стержню. После осаждения, готовый стержень удаляется, и заготовки выводятся в печь, где его продувают газом для снижения содержания гидроксила.

2) Метод осаждения из газовой фазы вдоль оси (VAD) аналогичен OVD, но с использованием измененной геометрии, в которой осаждение происходит в конце процесса изготовления стержня. Стержень непрерывно протягивается мимо горелки, и тем самым можно создавать длинные заготовки. Укрепление материала можно сделать в рамках отдельного процесса зонной плавки. Важное различие между OVD и MCVD в том, что профиль легирования определяется только геометрией горелки, а не изменением газовой смеси с течением времени.

3) Плазменное химическое осаждение из газовой фазы (PCVD) использует осаждение внутри трубки, так же, как и при MCVD. Однако вместо горелки для подогрева осаждаемой области используются микроволновые печи. Напыление идет медленно, но очень тщательно. Модифицированным методом с особо высокой точностью является метод импульсного химического осаждения из газовой фазы (PICVD), в котором используются короткие микроволновые импульсы. Существует также улучшенный метод плазменного химического осаждения из газовой фазы (PECVD), работающий при атмосферном давлении с достаточно высокой скоростью напыления.

4) Заготовки для многомодовых волокон, особенно для волокон с большой сердцевиной, часто изготавливаются с использованием внешнего плазменного осаждения (POD), где внешний легированный фтором слой с уменьшенным преломлением формирует оболочку волокна, сделанную плазменной горелкой. Сердцевина может быть сделана из кварца, без каких-либо примесей.

Общее преимущество методов химического осаждения из газовой фазы в том, что можно достичь чрезвычайно низких потерь распространения: менее 0,2 дБ / км, так как используются высококачественные материалы с отсутствием загрязнения. В частности, SiCl₄ и GeCl₄ легко очищают путем дистилляции, так как они являются жидкими при комнатной температуре. Особенно, когда отсутствует водород (например, в качестве топливного газа), содержание воды в таких заготовках является очень низким, что помогает избежать сильных потерь на уровне 1,4 мкм, влияя на качество телекоммуникационных связей.

Вопрос 15