Лекции по Физико-технологическим основам волоконно-оптической техники   

3. Методы получения заготовок кварцевых ОВ

3.4. Плазмохимические варианты методов получения заготовок кварцевых ОВ

         Отличительной особенность этих вариантов является замена горелки, используемой в методах MCVD и OVD для нагрева исходных галогенидов и инициирования реакций их окисления или гидролиза, на плазмотрон или магнетрон. Различают два типа вариантов: с использованием ВЧ-плазмы (т.е. изотермической плазмы атмосферного давления) и СВЧ-плазмы (т.е. неизотермической плазмы низкого давления). В первом случае - это методы PMCVD (plasma modified chemical vapor deposition) и POD (plasma outside deposition), а во втором - PCVD (plasma chemical vapor deposition) и его разновидности.

3.4.1. PMCVD и POD методы

         В этих методах источником энергии является ВЧ-генератор с индуктивной связью. Мощность ВЧ-генератора обычно составляет ~ 20 кВт, а мощность в разряде до ~ 12 кВт. Частота генератора лежит в диапазоне 13…27 МГц (оптимальная частота ~ 20 МГц). В методе PMCVD внутри индуктора располагается опорная кварцевая трубка диаметром до 40…50 мм, которая совершает возвратно-поступательные движения аналогично движению горелки в классическом методе MCVD. В методе POD кварцевый штабик перемещается перед плазменной горелкой аналогично движению затравочного штабика в методе OVD, и на штабик осаждается слой фторсиликатного стекла, формирующий светоотражающую оболочку. На рис. 3.25 приведены схемы процессов PMCVD и POD.

Рис. 3.25. Схема процессов получения заготовок кварцевых ОВ методами PMCVD (а) и POD (б). 1 – подача ВЧ-мощности, 2 – индуктор, 3 – плазма, 4 – опорная кварцевая трубка, 5 – подача реагентов (SiCl4 + O2 + фреоны), 6 – кварцевый штабик, 7 – фторсиликатная оболочка

         Пары SiCl4 вместе с кислородом и парами галогенидов легирующих компонентов (GeCl4  или C2F6, C3F6) поступают в опорную трубку (PMCVD) или в плазменную горелку (POD). При средней температуре плазмы 4000…50000С почти все молекулы диссоциируют на отдельные атомы, которые на выходе из плазмы соединяются в частицы оксидов, осаждающиеся на стенках трубки или на поверхности кварцевого штабика. Из-за высокой разности температур на оси плазмы (~ 100000С) и на стенке трубки или штабика имеет место очень сильный термофорез. Высокая температура плазмы в сочетании с сильным термофорезом повышает эффективность образования и осаждения оксидов до 90% для SiO2 и до 85% для GeO2 (вместо 25…40 % в методе MCVD), а также позволяет достигнуть высокого уровня легирования фтором (до 4¸5 масс.% вместо 1,5…2 масс. % в методе MCVD), что обеспечивает числовую апертуру ОВ типа SiO2/SiO2*F до величин 0,22…0,25. В методе PMCVD после осаждения слоев опорная трубка "сжимается" в штабик-заготовку кислородно-водородной горелкой аналогично классическому методу MCVD.

         Недостатком методов PMVD и POD является то, что параметры разряда (соответственно плазмы) значительно зависят от состава ПГС. Это делает затруднительным получение заготовок ОВ со сложным профилем ПП и указанные методы используются, в основном, для получения заготовок ОВ со ступенчатым профилем ПП, которые имеют в настоящее время ограниченное применение.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.