Способ изготовления одномодовых заготовок волоконно- оптических световодов

 

Использование: в производстве заготовок для получения волоконно-оптических световодов и интегральной оптики. Сущность изобретения: в способе, заключающемся в подаче внутрь вращающейся кварцевой трубы парогазовой смеси, формировании светоотражающей оболочки таким образом, что общая толщина стенки трубы и оболочки во время процесса остается постоянной, формировании дополнительного слоя оболочки, формировании световедущей сердцевины, схлопывании трубы в штабик-заготовку, дополнительный слой оболочки формируют с таким составом стекла, при котором показатель преломления дополнительного слоя соответствует показателю преломления светоотражающей оболочки, а распределение внутренних механических напряжений от оболочки к сердцевине внутри дополнительного слоя изменяется по линейному закону. 1 табл.

Изобретение относится к области производства заготовок волоконно-оптических световодов и интегральной оптики.

Известен способ изготовления заготовок волоконно-оптических световодов, заключающийся в подаче внутрь вращающейся кварцевой трубы парогазовой смеси, состоящей из кислорода, хладона, хлоридов кремния, германия, фосфора, нейтральных газов, формировании светоотражающего и световедущего слоев с помощью горелки, перемещающейся вдоль трубы, схлопывании трубы в штабик-заготовку [1] Недостатком этого способа является то, что световоды, вытягиваемые из заготовок на рабочих длинах волн, имеют высокие оптические потери.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения заготовок волоконно-оптических световодов, заключающийся в подаче во вращающуюся кварцевую трубу парогазовой смеси, формировании светоотражающей оболочки таким образом, чтобы толщина кварцевой трубы и оболочки была постоянной в процессе осаждения, формировании еще одного слоя оболочки и световедущей сердцевины [2] Недостатком этого способа является то, что световоды, вытянутые из заготовок, имеют довольно высокие оптические потери, обусловленные резким перепадом механических напряжений на границе световедущей сердцевины и светоотражающей оболочки.

Цель изобретения снижение оптических потерь в волоконно-оптических световодах на рабочих длинах волн.

Сущность изобретения состоит в том, что способ изготовления одномодовых заготовок волоконно-оптических световодов, включающий подачу во внутрь вращающейся кварцевой трубки парогазовой смеси, формирование светоотражающей оболочки при постоянной величине суммы толщин стенок и светоотражающей оболочки, дополнительного слоя оболочки и световедущей сердцевины. Дополнительный слой оболочки формируют из стекла, показатель преломления которого соответствует показателю преломления светоотражающей оболочки. Распределение внутренних механических напряжений в дополнительном слое от оболочки к сердцевине изменяется по линейному закону.

Величина оптических потерь зависит от величины внутренних механических напряжений на границе между светоотражающей оболочкой и световедущей сердцевиной. Поэтому введение дополнительного слоя, имеющего такой состав стекла, что распределение внутренних механических напряжений в этом слое от оболочки к сердцевине изменяется по линейному закону, приводит к снижению напряжений между сердцевиной и оболочкой, и как следствие, уменьшению оптических потерь. Тот факт, что величина показателя преломления дополнительного слоя такая же, как и у светоотражающей оболочки, говорит о том, что остальные оптические свойства заготовок волоконно-оптических световодов остались без изменений.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Кварцевую трубу устанавливают на станке. Внутрь кварцевой трубы через узел ввода подают смесь кислорода и хладона (WO₂+хладон˙ 1 г)=2000 мл/мин и тремя проходами горелки при температуре 1200, 1500 и 1700^оС производят очистку внутренней поверхности рабочей части трубы. Затем внутрь трубы через узел ввода подают парогазовую смесь, состоящую из кислорода, хладона-12, хлоридов кремния, германия, фосфора и с помощью горелки наносят слои, формирующие светоотражающую оболочку (Т=1700^оС, W=950 мл/мин, W=100 мл/мин, W_{хладон-12}= 0,3 мл/мин, W(байпас)=2700 мл/мин). Далее формируют дополнительный слой светоотражающей оболочки (Т=1800^оС, W=950 мл/мин). Wизменяется с 15 до 80 мл/мин по линейному закону, прибавляя 5 мл/мин на каждый следующий проход, W_{хладон-12} изменяется от 1 до 20 мл/мин по линейному закону, прибавляя 1,45 мл/мин на каждый следующий проход W(байпас)= 2700 мл/мин. Далее наносят слои, формирующие световедущую сердцевину (Т= 1900^оС, W=130 мл/мин, W=90 мл/мин, W(байпас)=650 мл/мин). Далее заготовку схлопывают и из нее вытягивают световодное волокно. У полученного волокна потери (В) составили: на длине волны λ=1,3 мкм В₁=0,36 дБ/км, на длине волны λ= 1,55 мкм В₂=0,22 дБ/км, что соответствует всем существующим стандартам.

Были изготовлены две партии заготовок ВОС одномодового типа по 10 заготовок в каждой. Заготовки первой партии изготавливались по способу-прототипу, а заготовки второй партии по предлагаемому способу. Из полученных заготовок вытягивалось световодное волокно. Сравнивались оптические потери на длинах волн λ₁=1,3 мкм, λ₂=1,55 мкм. Результаты приведены в таблице. По данным таблицы можно сделать вывод, что использование предлагаемого способа позволяет значительно снизить оптические потери на рабочих длинах волн 1,3 и 1,55 мкм.

Предлагаемый способ может быть использован при производстве заготовок одномодового типа и позволяет значительно снизить оптические потери на рабочих длинах волн.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОМОДОВЫХ ЗАГОТОВОК ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СВЕТОВОДОВ, включающий подачу внутрь вращающейся кварцевой трубки парогазовой смеси, формирование светоотражающей оболочки при постоянной величине суммы толщин стенок и светоотражающей оболочки, дополнительного слоя оболочки и световедущей сердцевины, отличающийся тем, что дополнительный слой оболочки формируют из стекла, показатель преломления которого соответствует показателю преломления светоображающей оболочки, а распределение внутренних механических напряжений в дополнительном слое от оболочки к сердцевине изменяется по линейному закону.

РИСУНКИ

Рисунок 1