Презентация Технология производства оптического волокна

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА РАЗРАБОТАЛА ПРЕЗЕНТАЦИЮ СТУДЕНТКА ГРУППЫ 3А-109 Кулякина.Е.В Руководитель Музалевский А.И.

МЕТОД ВНУТРЕННЕГО ПАРОФАЗНОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ (MCVD) • Суть этого метода видна из рис. 2.1. В опорную кварцевую трубку подают пары четыреххлористого кремния (GeCl4) и галогенидов легирующих компонентов (GeCl4, BBr3, РОС13 и т.д.), а также очищенный и осушенный кислород. В зоне нагрева трубки кислородно- водородной горелкой, перемещающейся вдоль трубки с заданной скоростью, происходит окисление галогенидов с образованием оксидов кремния и легирующих компонентов.

МЕТОД ВНЕШНЕГО ПАРОФАЗНОГО ОСАЖДЕНИЯ (OVD) • Схема процесса OVD, который наиболее широко используется для получения заготовок фирмой «Corning glass» (США), приведена на рис. 2.13. Процесс включает в себя: образование частиц оксидов кремния и легирующих компонентов за счет гидролиза паров исходных галогенидов, поступающих в кисло- родно-водородную горелку, по реакциям: • • • SiCl4газ + 2H2Oгаз = SiO2тв + 4HClгаз, • GeCl4газ + 2H2Oгаз = GeO2тв + 4HClгаз и т.д.; • • • Следует отметить, что метод OVD используется не только для получения заготовок ОВ, но и для осаждение частиц на затравку за счет термофореза и формирование пористой заготовки; сушку и остекловывание пористой заготовки. «наращивания» технологической кварцевой оболочки на заготовках, полученных, например, методом MCVD, поскольку скорость осаждения оксидов в методе OVD значительно выше.

МЕТОД ОСЕВОГО ПАРОФАЗНОГО ОСАЖДЕНИЯ (VAD • Метод осевого парофазного осаждения (VAD), представляет собой химический процесс гидролиза в пламени, при котором в результате реакции паровой фазы формируются наночастицы стекла, образующие окиси. Частицы (SiO2, GeO2) осаждаются в осевом направлении на вращающемся кварцевом стержне путем термофорезного осаждения [4]. Пористая заготовка затем спекается (дегидратируется и остекловывается), а потом вытягивается в стержень, готовый к наращиванию оболочки.

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ (PMCVD, PCVD • Плазмохимические методы (PMCVD, PCVD) Отличительной особенностью этих вариантов является замена горелки, используемой в методах MCV, OVD и VАD 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. не изотермической плазмы низкого давления). В первом случае – это методы PMCVD и POD , а во втором – PCVD и его разновидности.

ПЛАЗМЕННЫЙ МЕТОД ХИМИЧЕСКОГО ПАРОФАЗНОГО ОСАЖДЕНИЯ (PCVD) • 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 PMCVD55 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. 2.24 приведены схемы процессов PMCVD и POD.

• PCVD-МЕТОД И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ Схема установки приведена на рис. 2.25. Образование и осаждение слоев чистой и легированной двуокиси кремния осуществляются в опорной кварцевой трубке с наружным диаметром 18…26 мм, вдоль которой перемещается резонатор, а сама трубка вместе с резонатором помещена в печь, нагреваемую до 1150…1200 °С.

МЕТОД SPCVD Следующей модификацией СВЧ-плазменных методов является метод SPCVD . Схема установки для получения заготовок этим методом приведена на рис. 2.26. В данном случае длинный плазменный столб «тлеющего» разряда возбуждается в опорной трубке при локальном подводе к ней высокочастотной электромагнитной энергии. Осаждение оксидов происходит на внутренней поверхности опорной трубки в результате реакций в потоке химических реагентов, прокачиваемых через трубку при давлении в несколько мегабар. Поддержание плазмы вдали от места приложения высокочастотного поля осуществляется за счет переноса электромагнитной энергии вдоль разряда поверхностными плазменными волнами. При прокачке газовой смеси SiCl4 + O2 через плазменную колонну изначально нейтральная смесь попадает в разряд со стороны области отсечки плазменного волновода.

МЕТОДЫ RIC/RIT Методы RIC/RIT «стержень в трубе» и «стержень в цилиндре» представляют собой простейший процесс наложения оболочки, который заключается во введении стержня для изготовления сердцевины внутрь трубки из материала высокой чистоты производства компаний Heraeus или General Electric. Самостоятельный процесс введения стержня в трубку осуществляется на отдельном горизонтальном или вертикальном станке, но более распространен способ введения стержня в трубку, производимый на башне для вытяжки волокна. Стержень (стержни) для изготовления сердцевины вставляются внутрь трубки или цилиндра, после чего происходит непосредственная вытяжка волокна. Рис. 7. Печь для вытяжки волокна из заготовок размером 150 мм

МИКРОСТРКТУРИРОВАННЫЕ ОВ • Микроструктурированные оптические волокна (МкОВ), которые представляют собой искусственно создаваемые структуры, содержащие воздушные капилляры, располагающиеся параллельно оси волокна. Различают 2 типа МкОВ: волокна, у которых сердцевина заполнена стеклом (так называемые «дырчатые» волокна – HF ), и волокна с воздушной сердцевиной (так называемые волокна с запрещенной фотонной зоной – PBGF ).

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫТЯЖКИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА ИЗ ЗАГОТОВОК • Для вытягивания волокна заготовка закрепляется вертикально в патроне вытяжной установки. Положение патрона в вертикальном направлении регулируется с использованием подающего механизма. Нижний конец заготовки нагревают до температуры 2000°С с помощью нагревательного элемента, так что можно вытягивать волокно вниз из плавящейся заготовки. Для того чтобы диаметр волоконного световода оставался постоянным и требуемой величины, необходимо обеспечить возможность точной регулировки скорости вытяжки (обычно 300 м/мин) и подающего мНепосредственно за измерительным прибором для контроля диаметра, вокруг волокна наносится первичное защитное покрытие. Такое полимерное покрытие, обычно имеющее двухслойную структуру, предназначено для увеличения прочности волоконного световода, для защиты его от внешних воздействий, механических микроизгибов и упрощения операций по дальнейшей работе с волоконным световодом. еханизма с помощью системы автоматического управления.

ЛИТЕРАТУРА • http://www.kp-info.ru/images/File/2009%204%2022-271.pdf • https://vk.com/away.php?to=http%3A%2F%2Fru.scienc e.wikia.com%2Fwiki%2F%D2%E5%F5%ED%EE%EB%EE%E3%E8% FF_%EF%F0%EE%E8%E7%E2%EE%E4%F1%F2%E2%E0_%EE%EF%F2 %E8%F7%E5%F1%EA%EE%E3%EE_%E2%EE%EB%EE%EA%ED%E0