Лекции по Физико-технологическим основам волоконно-оптической техники   

3. Методы получения заготовок кварцевых ОВ

Процесс изготовления кварцевых ОВ состоит из 2-х стадий: получение заготовки-преформы (perform) и вытяжка из нее волокна. В настоящее время для получения кварцевых заготовок как многомодовых, так и одномодовых ОВ (МОВ и ООВ) с предельно малыми потерями (~0,2 дБ/км на λ= 1,55 мкм) и широкой полосой пропускания (>1 ГГц*км), во всех промышленно развитых странах мира наибольшее распространение получили парофазные методы, сущность которых заключается в окислении или гидролизе паров четыреххлористого кремния и галогенидов легирующих компонентов (GeCl4, BBr3, РОС13). Преимущество данных методов состоит в возможности получения чистой или легированной двуокиси кремния, содержащей примеси «красящих» металлов (Fe, Сu, Мn, Со, Сr, Ni) на уровне <10-7 масс. %, что практически исключает потери, связанные с поглощением света в диапазоне 0,63 … 1,55 мкм. Получение столь чистых оксидов обусловлено в значительной степени как использованием особо чистых исходных галогенидов (в которых концентрация примесей указанных металлов находится на уровне 10-7…10-8 масс. %, а водородсодержащих соединений на уровне 10 -4 … 10 -7масс. %), так и дополнительной очисткой, происходящей при их испарении, поскольку галогениды «красящих» металлов имеют значительно более высокую температуру кипения, чем вышеуказанные галогениды, и, соответственно, более низкое давление насыщенных паров при рабочей температуре барботеров. В таблице 3.1 приведены свойства исходных материалов, наиболее часто используемых для  получения заготовок кварцевых ОВ.

Таблица 3.1. Свойства исходных материалов, используемых для получения заготовок кварцевых ОВ.

Вещество

Ткип., 0С

Плотность

г/см3

Содержание примесей

Переход. металлы , масс. %

Н-содер. примеси,

масс %

Взвешен.

частицы, см-3

SiCl4

57,0

1,48

<1.10-8

<1.10-6

<103

GeCl4

83,1

1,87

<2.10-8

3.10-6

<103

POCl3

75.2

1.56

<3.10-7

3.10-7

<103

BBr3

90.9

2,65

<5.10-7

3.10-7

<103

C2F3Cl3

47,6

1.51

<4.10-8

<1.10-4

<103

SiF4

-65,0

1,59

1.10-6

1.10-4

<103

Парофазные методы получения заготовок ОВ по характеру образования и осаждения образующихся оксидов кремния и легирующих компонентов подразделяются следующим образом:

метод внутреннего парофазного осаждения (модифицированное химическое парофазное осаждение — MCVD –modified chemical vapor deposition);

метод внешнего парофазного осаждения (OVD - outside vapor deposition);

метод парофазного осевого осаждения (VAD – vapor axial deposition);

плазмохимические методы (PMCVD, PCVD и т.д.).

На рис. 3.1 показано мировое производство ОВ в 2002 г. с применением вышеуказанных методов Видно, что наибольшее количество волокна было произведено методом VAD, затем - MCVD и далее – OVD-технологией. Остальными методами произведено 15 % ОВ.

Рис. 3.1 Мировое производство оптического волокна в 2002 году с применением различных технологических процессов: 1 – MCVD, 2 – VAD, 3 – OVD, 4 – другие методы



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.