КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
СVD – метод внутреннего осаждения
СVD процесс заключается в осаждении стеклообразующего и легирующего окислов (SiO2 и GeO2, соответственно) на внутреннюю поверхность подложки, в качестве которой используется кварцевая опорная трубка. Схема одного из вариантов СVD процесса показана на рис.4.2 Рис.4.2. Схема процесса внутреннего химического парафазного осаждения, примененного в компании Corning при изготовлении заготовок оптического волокна Стеклообразующие окислы SiO2 и GeO2 образуются в результате гидролиза при высокой температуре печи, горелки. Для этого в горелку подается смесь паров гидрохлорида кремния SiCl4 и галогенов легирующих примесей (GeCl4, POCl4 и т.д.), а также очищенный и осушенный кислород. В зоне нагрева кварцевой трубки происходят реакции окисления галогенидов кремния и легирующих компонентов. SiCl4 +О2= SiO2 +2Cl2 GeCl4+О2= GO2 +2Cl2 4POCl3+3О2=2P2O5+Cl2 Образующийся в процессе Cl и излишки кислорода откачивают из зоны реакции. Продукты гидролиза прокачивались через опорную трубку, нагретую в печи до температуры, необходимой для получения стеклообразующих слоев окислов SiO2 с легирующими примесями на внутреннюю поверхность трубки. Меняя концентрацию легирующих хлоридов, можно менять величину показателя преломления наносимых слоев и создавать заготовки с заданным профилем. После нанесения нужного числа слоев опорная трубка нагревалась до температуры плавления кварцевого стекла и схлопывалась под действием сил поверхностного натяжения в сплошную заготовку (рис. 4.3) Рис.4.3. Схлопывание опорной трубки в заготовку дят к увеличению показателя преломления, а примеси бора и фтора к его уменьшению. Так в SM волокнах с депрессированной оболочкой примесь фтора используется для понижения показателя преломления световедущей оболочки (часть оболочки, примыкающая непосредственно к сердцевине)
Модифицированный метод парафазного химическогоосаждения (МСVD-метод) В МСVD-методе, разработанном в лаборатории фирмы Бела (США) опорная кварцевая трубка нагревается не в печи, а с помощью движущейся горелки, которая находится с внешней стороны трубки (рис. 4.4) Это позволило решить проблему удаления излишков паров воды, образующихся в печи и попадающих в слои стеклообразующих слоев внутри трубки, что ухудшило качество оптических волокон. Однородность геометрических параметров в этом методе в значительной степени определяется однородностью геометрических параметров опорной трубки. Поэтому изготовление заготовки начинается с изготовления опорных трубок (допускаются: вариации диаметра <2%, эластичность <1%, изгиб <1мм/м). Отобранная опорная трубка промывается плавиковой кислотой и дистиллированной водой, высушивается и закрепляется горизонтально в патронах тепломеханического станка. Вдоль вращающейся опорной трубки (60об/мин) со скоростью 20 см/мин перемещается кислородно-водородная
Рис.4.4. Схема модифицированного химического парафазного осаждения (MCVD) горелка, обеспечивающая температуру нагревания трубки в горячей зоне 1500о-1700оС, достаточной для осаждения на нее слоев SiO2 и GeO2. Вращение трубки обеспечивает ее равномерный прогрев по сечение и осесимметричное осаждение окислов на ее внутренней поверхности. Процесс начинается с полировки опорной трубки в пламени горелки. Затем в трубку подается парогазовая смесь, образующаяся при прокачке кислорода через смесители, заполненные жидкими галоидами кремния, германия и т.д. Закон изменения смеси во времени зависит от типа изготавливаемого волокна. В горячей зоне происходит осаждение окислов SiO2 и GeO2 и др. в виде ультрачистого мелкодисперсного порошка (белой сажи). При повторном движении горелки вдоль трубки порошок проплавляется, превращаясь в слой стекла толщиной 1-10мкм.
После осаждения заданного программой числа слоев температура горячей зоны увеличивается до 1900-2100оС (за счет замедления скорости движения горелки), опорная трубка размягчается и схлопывается под действием поверхностных сил в сплошной стеклянный цилиндр – заготовку. В сечении заготовка представляет собой увеличенную в сотни раз структуру оптического волокна с соответствующим профилем показателя преломления. Чем больше диаметр заготовки, тем труднее поддерживать аксиальную симметрию заготовки в процессе ее схлопывания и тем больше требуется на это времени. На схлопывание опорной трубки диаметром 2 см и длиной 1 м затрачивается 30 мин. Метод MCVD позволяет изготовлять заготовки высшего качества и в настоящее время широко используется.
Метод внешнего парафазного осаждения – ОVD–метод (Outside Vapor Deposition)
Этот метод был разработан в конце 70 х годов на фирме Корнинг Гласс и его применение позволило устранить целый ряд недостатков, присущих СVD–методу. ОVD–метод также использует процесс гидролиза в пламени, но вместо опорной трубки применяется затравочный керамический стержень диаметром 5-10 мм, закрепленный в тепломеханическом станке на расстоянии 15 см от горелки (рис.4.5). На этот стержень направляется поток нагретых порошкообразных частиц стекла и легирующих окислов, образующихся в пламени многосопловой горелки. Частицы стекла прилипают к стержню в виде белой сажи и формируют многослойную микропористую заготовку. Не осевшие порошкообразные частицы стекла и газообразные побочные продукты гидролиза в пламени удаляются через вытяжную трубу. Таким образом, в методе ОVD отпадает необходимость в прецизионной сверхчистой кварцевой трубке, и, более того, эти трубки часто и изготавливают с помощью ОVD–метода. Рис.4.5. Схема внешнего химического парафазного осаждения (OVD) После осаждения частиц микропористая заготовка снимается с многократно используемого затравочного стержня (коэффициент температурного расширения керамики много больше, чем у кварца. Затем она помещается в печь с инертным газом (например, гелием), где остекловывается при температуре 1500оС) и дегазируется через поры (рис.4.6). Газы, вытесняемые из заготовки во время остекловывания, выходят через микропоры и не захватываются в виде пузырьков в полностью остеклованной заготовке.
Рис.4.6. Остекловывание и схлопывание заготовки в методе OVD
В методе OVD устранены все основные недостатки, которыми обладал метод СVD: · Высокая скорость осаждения (3…4 г/м) в сочетании с возможностью значительного увеличения размеров заготовки делает перспективным его применение для массового производства телекоммуникационных волокон. · Заготовки производятся без использования опорных трубок, и, кроме того, метод OVD позволяет изготавливать и прецизионные кварцевые трубки. · Примеси гидроксильных ионов (ОН) удаляются в процессе остекловывания заготовки путем обработки ее хлором.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 574; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |