Способ получения заготовки для вытягивания оптического волокна - SU1194266A3

Расход газообразных исходных материалов, SiCla

см/мин

Расход смеси газообразных исходных материалов, содержащей исходный материал , и газ-носитель Аг, см/мин

Расход газа-реагента 0„,

см/мин

Расход редкого газа Не,

см /мин

Скорость перемещения пламени горелки, см/мин

Толщина слоя стеклянного сердечника, полученного при каждом перемещении лламени, ал НА

Качество слоя стеклянного сердечника

300

300

200 2000

О 5

50

50

Высокое . Высокое Низкое (без пус- (без (с пустотот ) пустот) тами) В контрольном примере 1 в качест ве реактора применяется трубка из кварцевого стекла длиной 40 см и наружным диаметром 20 см, и на внут ранней поверхности реактора образован слой стеклянного сердечника высокого качества, В примере 2 применяется трубчатый реактор того же типа и тех же размеров, и на внутренней поверхности реактора перемещением пламени с такой же скоростью перемещения, как и в контрольном примере 1, получен слой стеклянного сердечника высокого качества. В контрольном примере 3 использован трубчатый реактор того же типа и тех же размеров, что и в кон рольном примере 1, и слой стекляннего сердечника более низкого качес ва, но такой же толщины, получен на внутренней поверхности реактора при каждом перемещении пламени с аналогичной скоростью перемещения. В примере 2 гелий ввdдитcя в реактор 2 как показано на чертеже штриховой линией. Условия реакции в контрольном примере 1 такие, что кавдый слой стеклянного сердечника имеет как можно большую толщину при условии, что полученный слой высоко го качества. Однако толщина-слоя стеклянного сердечника, получаемого при каждом перемещении пламени в контрольном примере 1, составляет всего 10 Ш м . Условия реакции в примере 2 такие , что каждый слой стеклянного сердечника имеет как можно большуща толщину при условии, что получаемый сло11 высокого качества. Слой стеклянного сердечника, получаемого при каждом перемещении пламени, имеет в пять раз большую толщину, чем в кон рольном примере 1. Как видно из сравнения контрольного примера 1 с примером 2, контрольный, пример 1 обеспечивает получение стеклянного сердечника высокого качества благо- даря Тону, что расход смеси газообразных исходных материалов, содержащей SiCl , GeCl4 и газ-носитель А и расход всех газов ограничиваются 1100 см /мин. В этом случае осажден ный нагар, состоящий из окислов SiO и GeOj, имеет всего одну пятую толо ,ины в примере I, поэтому каждый слой стеклянного сердечника имеет небольшую толщину. При осуществлении контрольного примера 3 усилия направлены на обеспечение осажденного нагара такой же, толщины, как и примере Я. В контрольном примере 1 используют смесь исходных материалов в газовой фазе, содержащую SiCl4, GeCl4 и газ-носитель АГ, при.том же расходе, что и в примере 2, тогда как расход всех газов поддерживается равным 2500 см / /мин в примере 2. В контрольном примере 3 слой стеклянного сердечника, полученный при остекловывании осажденного нагара , имеет так много пустот, что .. стеклянный сердечник непригоден для применения в эффективной оптической связи. Превосходство изобретения над известным способом становится очевидным из сравнения контрольного примера 1с примером 2. Однако для понимания особенностей изобретения це- лесообразно провести сравнение с контрольным примером 3. В примере 2 и контрольном примере 3 скорости перемещения пламени, толщина слоев осажгденного нагара и толщина слоев стеклянного сердечники одинаковы. -Однако стеклянный сердечник по примеру 2 не имеет пустот, тогда как стеклянный сердечник по контрольному примеру 3 имеет множество пустот. Такая разница вызвана следующим. В контрольном примере 3 кислород подается при расходе 2000 см /мин, тогда как в примере 2 расход, равный 2000 см /мин, состоит из кисло-рода , подаваемого в количестве 500 см/мин, и гелия, подаваемого в количестве 1500 . Подача кис-, лорода в количестве 500 см /мин сте- хиометрически достаточна для взаимодействия со смесью исходных материалов в газовой фазе, содержащей газноситель при величине расхода 500 см /мин. Однако в контрольном примере 3 расход кислорода превышает 500 см /мин на 1500 . Эта избыточная подача кислорода используется для предупреждения увеличения толщины осажденного нагара. Согласно примеру 2 вместоизбыточной подачи кислорода используется подача гелия при таком же расходе. Это оз- начает, что в случае контрольного примера 3 внутренние пространства в слое осажденного нагара заняты кислородом и газообразными продук- теми окисления .такими, как хлор, СО :в то время как в примере 2 такие пространства главным образом заняты гелием. Гелий легко распространяется в стекле без какого-либо взаимодействия с ним, когда нагар расплавляется для остекловывания, и растворение гелия в стекле не з удшает оп- тических -характеристик стекла. В связи с этим становится понятным, что гелий, занимающий большую часть внутренних пространств в слое осажденного нагара, растворяется и, следовательно, исчезает во время стеклования осажденного нагара. В результате этого внутренние пространства , которые переходили бы в пустоты в расплавленном стекле при известном способе, сокращаются. Сокращенные внутренние пространства слоя осажденного нагара не заполняются небольшим количеством нераст воряющихся газов-реагентов, но за- полняются главным образом гелием до тех пор, пока внутренние пространст ва не будут закрыты. Поэтому во вре мя остекловывания газьр-реагенты вытесняются из внутреннего пространст ва слоя осажденного нагара и, следовательно , слой осажденного нагара переходит в слой расплавленного сте ла, не имеющего пустот. При осуществлении предлагаемого способа вместо гелия могут быть использованы другие редкие газы, ко- торые легко растворяются в расплавленном стекле и не взаимодёйствзпот с ним, например аргон. Аргон обычно используется как га носитель для уноса газообразных исходных материалов, таких как SiCl. и GeCl. Использование для образования атмосферы вместо гелия газноситель аргон неправильно. Кроме того,, указанная подача гелия не представляется необходимой в случае если подача гелия используется как подача газа-носителя. Газ-носитель расходуют только в количестве необходимом для образова ния газообразных исходных материа- лов до их подачи в реактор. Поэтому для обеспечения в реакторе ат- t мосферы, которая образована главным образом гелием или аргоном, в результате чего пропорция газовреагентов таких, как кислород или хлор, во внутренних пространствах слоя осажденного нагара уменьшается, необходимо применять раздельную подачу гелия или аргона, независимо от подачи газа-носителя. В примере 4 по предпагаемому способу смесь газов-реагентов, содержащая исходные материалы с газами-носителями и кислородом, вводится вместе с гелием в реактор из кварцевого стекла, имеющий наружный диаметр 20 мм и длину 40 см, дня осущест вления реакции в газов.ой фазе и ос- текловьшания полученного продукта, как в примере 2. В табл. 2 приведены вводимые газы и их расходы подачи. Табли.ца2 Каждый исходный материал в газовой фазе выработан в отдельном генераторе газа путем продувки газаносителя Аг через генератор, содержащий исходный материал в жидкой фазе. После загрузки реактора газом этот реактор нагревается с помощью кислородно-водородной горелки при скорости перемещения пламени горелки 5 см/мин так как в примере 2. В результате зтого толщина каждого слоя стекла, получаемого при каждом перемещении пламени, составляет примерно 40 /мм. Перемещение пламени повторено 50 раз, а затем трубчатый реактор со слоем стеклянного сердечника в нем сплющен для получения твер-

дои предварительно отформованной прутковой заготовки. В этой прутковой заготовке твердый стеклянный сердечник имеет диаметр 10 мм. Прут- ковая заготовка нагрета и вытянута для получения оптического волокна. Полученное волокно имеет длину примерно 10 км, наружный диаметр 125|ам и диаметр сердечника 62,5|и«1. Численная апертура волокна 0,20.

Стеклянный сердечник волокна состоит примерно из 10% GeOj, образовавшегося из СеСЦ, примерно из 1% PjOj, образовавшегося из РСЦ, и 89% Si02, образовавшегося из SiCl4. Во время перемещения пламени не происходит никакой деформации трубчатого реактора, из кварцевого стекла. Кроме того, в полученном стеклянном сердечнике отсутствзпот пустоты. В примере 4 CeOg - первая присадка, которая добавляется в SiO я повышения показателя преломления SiOg, тогда как является второй присадкой , которая добавляется в SiOg для снижения температуры остекловы- вания SiOg.

По сравнению с контрольным примером 1 (табл. 1) толщина полученного слоя стеклянного сердечника без пустот в примере 4 в четыре раза больше. Это преимущество изобретения является результатом совмещенного применения второй присадки, предназначенной для снижения температуры остекловывания двуокиси кремния, и создания атмосферы гелия, в которой производится химическое осаждение из газовой фазы.

В примере 4 температура остекловывания слоя осажденного нагара снижена примерно до 1400°С, что усиливает зффект гелия вследствие того, что применены уменьшенный расход подачи гелия (500 см /мин) и увеличенный расход подачи кислорода (lOO ) сравнительно с примером 2.

Слой нагара по предлагаемому способу имеет значительно увеличенную толщину, по сравнению с известным способом. Позтому можно применять предлагаемый способ вместо известного , при котором при каждом пере- 5 мещении пламени происходят процесс образования нагара и процесс образования стекла. При предлагаемом способе на первой стадии осуществляется- только процесс образования на-; гара посредством повторного перемещения пламени для получения множест-г ва слоев нагара, и на второй стадии, слой нагара, доведенный до .заданной толщины, например 1-1,5 мм, нагревается так, что происходит остекло-. вывание этого нагара. Таким образом, снижается себестоимость производства по сравнению с известным способом. Приведенные примеры изобретения относятся только к способу образования слоя стеклянного сердечника на внутренней поверхности трубчатого реактора, используемого как стеклянное покрытие по.сле сплюощвания. Од-; нако изобретение может быть исполь5 зовано для получения стеклянного покрытия, которое охватывает пруток твердого стеклянного сердечника, чтобы таким образом получить предварительно отформованную прутковую заготовку без какого-ли(5о расплющивания .