Процесс плазменного осаждения с удалением трубки подложки

Процесс плазменного осаждения с удалением трубки подложки

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу для производства прекурсора первичной заготовки оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения, такого как процесс внутреннего плазменного химического осаждения из паровой фазы (PCVD). Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу для производства первичной заготовки оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения.

Настоящее изобретение относится к области оптических волокон. Более конкретно оно относится к области производства оптических волокон посредством химического осаждения из паровой фазы. Известно несколько типов химического осаждения из паровой фазы (CVD), таких как внешнее осаждение из паровой фазы (OVD), осевое осаждение из паровой фазы (VAD), модифицированное химическое осаждение из паровой фазы (MDVD) и улучшенное плазмой химическое осаждение из паровой фазы (PECVD или PCVD). Улучшенное плазмой химическое осаждение из паровой фазы (PECVD или PCVD) является процессом, используемым для осаждения тонких пленок из газового состояния (пара) в твердое состояние на подложке. В процессе участвуют химические реакции, которые происходят после создания плазмы реагирующих газов.

Обычно в области оптических волокон множество тонких пленок стекла осаждаются на внутренней поверхности трубки подложки. Трубка подложки является полой для того, чтобы обеспечить внутреннее осаждение. Трубка подложки может быть сделана из стекла, предпочтительно стеклянного кварца (SiO₂). Формирующие стекло газы (то есть реакционные газы, включающие в себя газы для формирования стекла и опционально прекурсоры легирующих веществ) вводятся во внутренность трубки подложки с одного конца (называемого «стороной подачи» трубки подложки). Легированные или нелегированные стеклянные слои (в зависимости от использования реакционных газов с или без одного или более прекурсоров легирующих веществ, соответственно) осаждаются на внутреннюю поверхность трубки подложки. Оставшиеся газы выпускаются или удаляются из другого конца трубки подложки; она называется «выпускной стороной» трубки подложки. Удаление опционально выполняется посредством вакуумного насоса. Вакуумный насос создает пониженное давление внутри трубки подложки, которое обычно имеет величину от 5 до 50 мбар.

Обычно плазма создается при помощи электромагнитного излучения, например микроволнового. Обычно электромагнитное излучение от генератора направляется через волновод к аппликатору, который окружает трубку подложки. Аппликатор передает электромагнитную энергию в плазму, которая образуется в трубке подложки. Аппликатор перемещается возвратно-поступательно в продольном направлении трубки подложки. Таким образом сформированная плазма, также называемая «зоной плазменной реакции», также перемещается возвратно-поступательно. В результате этого перемещения тонкий слой остеклованного диоксида кремния осаждается на внутренность трубки подложки с каждым ходом или проходом.

Аппликатор и трубка подложки обычно окружены печью так, чтобы поддерживать трубку подложки при температуре от 900°C до 1300°C во время процесса плазменного осаждения.

Таким образом, аппликатор поступательно перемещается по длине трубки подложки внутри границ печи, которая окружает трубку подложки и аппликатор, перемещающийся возвратно-поступательно внутри печи. При этом поступательном перемещении аппликатора плазма также перемещается в том же самом направлении. Как только аппликатор достигает внутренней стенки печи около одного конца трубки подложки, перемещение аппликатора меняет свое направление так, чтобы он двигался к другому концу трубки подложки в направлении другой внутренней стенки печи. Аппликатор и таким образом плазма перемещаются туда и обратно вдоль трубки подложки. Каждое перемещение туда и обратно называется «проходом» или «ходом». С каждым проходом тонкий слой остеклованного материала диоксида кремния осаждается на внутренней части трубки подложки.

Эта плазма вызывает реакцию формирующих стекло газов (например, O₂, SiCl₄ и, например, прекурсора легирующего вещества, такого как GeCl₄ или другие газы), которые подаются внутрь трубки подложки. Реакция формирующих стекло газов обеспечивает реакцию Si (кремния), O (кислорода) и, например, легирующего вещества Ge (германия), чтобы таким образом осуществить прямое осаждение, например, легированного германием SiOx на внутренней поверхности трубки подложки.

Обычно плазма образуется только в части трубки подложки, то есть в той части, которая окружена аппликатором. Аппликатор имеет меньшие размеры, чем размеры печи и трубки подложки. Реакционные газы преобразуются в твердое стекло и осаждаются на внутренней поверхности трубки подложки только в положении плазмы. Так как зона плазменной реакции перемещается вдоль трубки подложки, стекло осаждается вдоль трубки подложки более или менее равномерно.

Когда количество проходов увеличивается, кумулятивная толщина этих тонких пленок, то есть осажденного материала, увеличивается; приводя таким образом к уменьшению остаточного внутреннего диаметра трубки подложки. Другими словами, полое пространство внутри трубки подложки становится меньше с каждым проходом.

После того, как остеклованные слои диоксида кремния осаждены на внутренность трубки подложки, трубка подложки сжимается путем нагревания в твердый стержень («сжатие»). Получающийся при этом твердый стержень называют первичной заготовкой. В одном специальном варианте осуществления твердый стержень или первичная заготовка может быть кроме того снабжен снаружи дополнительным количеством стекла, например посредством процесса внешнего осаждения пара или прямой облицовки стеклом (так называемая «облицовка»), или при использовании одной или более предварительно сформированных стеклянных трубок (так называемая «оплетка»), получая таким образом композитную заготовку, называемую конечной заготовкой. Из произведенной таким образом конечной заготовки, один конец которой нагревается, оптические волокна получаются путем вытягивания в вытяжной башне. Профиль показателя преломления уплотненной (конечной) заготовки соответствует профилю показателя преломления оптического волокна, вытянутого из такой заготовки.

Один способ производства оптической заготовки посредством процесса PCVD известен из американского патента № 4314833. В соответствии с процессом, который известен из этого документа, один или более легированных или нелегированных стеклянных слоев осаждаются на внутренность трубки подложки путем использования плазмы низкого давления в трубке подложки.

В соответствии с международной патентной заявкой WO 99/35304 микроволны из микроволнового генератора через волновод направляются к аппликатору, который окружает трубку подложки. Аппликатор передает высокочастотную энергию в плазму.

Трубка подложки включается в производимое оптическое волокно. Все стеклянные слои, осажденные на внутренней части полой трубки подложки, сама полая трубка подложки и стеклянные слои, осажденные снаружи полой трубки подложки или первичной заготовки, включаются в получающуюся конечную заготовку и после вытягивания присутствуют в произведенном оптическом волокне.

Примерами документов предшествующего уровня техники, раскрывающих процесс облицовки, являются следующие. В каждом из этих документов трубка подложки будет включена в конечную заготовку.

Патентный документ EP 0554845 предлагает способ облицовки, в котором осаждение стекла на внутренней части полой трубки подложки предотвращается.

Патентный документ US 6988380 раскрывает способ PCVD для облицовки, в котором осаждение стекла на внутренней части полой трубки подложки предотвращается.

Недостаток включения трубки подложки в производимое оптическое волокно заключается в том, что требуются трубки подложки высокого качества, которые также имеют высокую температурную устойчивость и высокую адгезию к осажденному стеклянному материалу. По этой причине в предшествующем уровне техники часто используется трубка подложки из кварцевого стекла.

Однако авторами настоящего изобретения было установлено, что чистота упомянутых коммерчески доступных кварцевых трубок не всегда является достаточной. Кроме того, общие геометрические свойства этих трубок не всегда являются удовлетворительными.

Другим недостатком включения трубки подложки в производимое оптическое волокно является ограничение профиля показателя преломления производимых оптических волокон. Если, например, желательно, чтобы оптическое волокно имело подавленную границу (то есть отрицательный показатель преломления относительно диоксида кремния) непосредственно окруженную сжатой внешней оптической облицовкой, это приводит к такому требованию, чтобы трубка подложки имела отрицательную разность показателя преломления относительно диоксида кремния. Это может быть получено, например, при помощи трубки подложки из легированного фтором диоксида кремния. Однако эти трубки трудно производить, и они являются очень дорогостоящими. В дополнение к этому, они являются более мягкими, чем нелегированные трубки подложки из диоксида кремния, так что их труднее использовать в процессах осаждения и они более склонны к разрушению и деформации во время процесса.

Если, с другой стороны, желательным является профиль оптического волокна, имеющий внешнюю оптическую облицовку с положительным профилем показателя преломления относительно диоксида кремния, требуется трубка подложки из повышающе легированного диоксида кремния (например, легированного германием). Такую трубку произвести трудно, очень дорого, и кроме того почти невозможно с помощью процедур стандартных методик на данный момент.

Следовательно, имеется потребность в альтернативном решении вышеописанной проблемы.

Задачей настоящего изобретения является предложить способ для производства заготовки для оптических волокон, которая обеспечивает большую гибкость в показателе преломления конечной заготовки.

Другой задачей настоящего изобретения является предложить процесс, устраняющий необходимость использования трубок подложки высокого качества.

Другой задачей настоящего изобретения является предложить процесс, позволяющий использовать некварцевые трубки подложки.

Одна или больше из этих задач решаются настоящим изобретением.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в первом аспекте относится к способу для производства прекурсора первичной заготовки для оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения. Во время этого процесса трубка подложки удаляется со слоев, осажденных на ее внутренней части.

Этот процесс в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения включает в себя стадии:

i) обеспечения полой трубки подложки;

ii) создания первой зоны плазменной реакции, имеющей первые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния на внутренней поверхности упомянутой полой трубки подложки; и

iii) создания второй зоны плазменной реакции, имеющей вторые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения остеклованных слоев диоксида кремния на неостеклованных слоях диоксида кремния, осажденных на стадии ii);

iv) удаления полой трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии iii) и неостеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии ii), чтобы получить осажденную трубку.

Упомянутая осажденная трубка является прекурсором первичной заготовки. Упомянутая осажденная трубка является в действительности слоями материала, осажденного в упомянутой трубке подложки, но без трубки подложки. Упомянутая первичная заготовка может быть получена путем сжатия упомянутой осажденной трубки либо непосредственно, либо после стадии обеспечения снаружи нее дополнительного стекла. См. также третий аспект, описываемый ниже.

В другом аспекте полученный прекурсор для первичной заготовки (то есть осажденная трубка) используется в качестве трубки подложки в последующем процессе осаждения. Другими словами, в соответствии с этим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к новому процессу производства трубки подложки. Таким образом, в этом аспекте прекурсор первичной заготовки является трубкой подложки.

В этом аспекте настоящее изобретение относится к способу для производства трубки подложки для оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения, который включает в себя стадии: i) обеспечения полой трубки подложки; ii) создания первой зоны плазменной реакции, имеющей первые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния на внутренней поверхности упомянутой полой трубки подложки; и iii) создания второй зоны плазменной реакции, имеющей вторые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения остеклованных слоев диоксида кремния на неостеклованных слоях диоксида кремния, осажденных на стадии ii); и iv) удаления полой трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии iii) и неостеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии ii), чтобы получить осажденную трубку.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу для удаления трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на ее внутренней поверхности посредством процесса внутреннего плазменного осаждения. Процесс этого второго аспекта включает в себя вышеописанные стадии i) - iv).

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к способу для производства первичной заготовки для оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения, включающему в себя стадии:

i) обеспечения полой трубки подложки;

ii) создания первой зоны плазменной реакции, имеющей первые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния на внутренней поверхности упомянутой полой трубки подложки; и

iii) создания второй зоны плазменной реакции, имеющей вторые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения остеклованных слоев диоксида кремния на неостеклованных слоях диоксида кремния, осажденных на стадии ii);

iv) удаления полой трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии iii) и неостеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии ii), чтобы получить осажденную трубку;

v) подвергание осажденной трубки, полученной на стадии iv), сжимающей обработке так, чтобы сформировать первичную заготовку.

Далее раскрываются различные варианты осуществления настоящего изобретения. Эти варианты осуществления применимы ко всем аспектам настоящего изобретения, если не указано иное.

В одном варианте осуществления полая трубка подложки имеет сторону подачи и выпускную сторону.

В другом варианте осуществления поток газа подается внутрь упомянутой полой трубки подложки во время стадии ii) осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния.

В другом варианте осуществления поток газа подается внутрь упомянутой полой трубки подложки во время стадии iii) осаждения остеклованных слоев диоксида кремния.

В другом варианте осуществления поток газа подается внутрь упомянутой полой трубки подложки перед стадией ii) осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния.

В другом варианте осуществления поток газа подается внутрь упомянутой полой трубки подложки после стадии iii) осаждения остеклованных слоев диоксида кремния.

В другом варианте осуществления поток газа подается внутрь упомянутой полой трубки подложки через ее сторону подачи.

В другом варианте осуществления поток газа, подаваемый во время стадии ii), включает в себя по меньшей мере один формирующий стекло газ.

В другом варианте осуществления поток газа, подаваемый во время стадии iii), включает в себя по меньшей мере один формирующий стекло газ. Во время этой стадии iii) состав потока газа может изменяться с каждым проходом. Это более подробно раскрывается ниже.

В другом варианте осуществления поток газа, подаваемый перед стадией ii), включает в себя кислород для того, чтобы создать условия, подходящие для создания плазмы.

В другом варианте осуществления поток газа, подаваемый после стадии iii), включает в себя кислород. Этот поток газа, подаваемый после стадии iii), используется для промывки полученной осажденной трубки от любых остаточных и нежелательных, например содержащих хлор, газов.

В другом варианте осуществления упомянутая первая зона реакции перемещается туда и обратно вдоль продольной оси упомянутой полой трубки подложки между точкой реверса, расположенной около стороны подачи, и точкой реверса, расположенной около выпускной стороны упомянутой полой трубки подложки. В соответствии с этим вариантом осуществления после стадии ii) получается трубка подложки, имеющая неостеклованные слои диоксида кремния, осажденные на ее внутренней поверхности.

В другом варианте осуществления упомянутая вторая зона реакции перемещается туда и обратно вдоль продольной оси упомянутой полой трубки подложки между точкой реверса, расположенной около стороны подачи, и точкой реверса, расположенной около выпускной стороны упомянутой полой трубки подложки. В соответствии с этим вариантом осуществления после стадии iii) получается трубка подложки, имеющая неостеклованные слои диоксида кремния, осажденные на ее внутренней поверхности на стадии ii), и остеклованные слои диоксида кремния, осажденные на неостеклованных слоях на стадии iii) на ее внутренней поверхности.

В другом варианте осуществления способ в соответствии с настоящим изобретением включает в себя дополнительную стадию v), выполняемую после стадии iv). Эта стадия v) представляет собой подвергание осажденной трубки, полученной на стадии iv), сжимающей обработке так, чтобы сформировать первичную заготовку.

В другом варианте осуществления способ в соответствии с настоящим изобретением включает в себя дополнительную стадию vi). Эта стадия может быть выполнена либо после стадии iv), то есть на осажденной трубке, либо после стадии v), то есть на первичной заготовке. Эта стадия vi) относится к снабжению упомянутой осажденной трубки или упомянутой первичной заготовки с ее внешней стороны некоторым дополнительным количеством стекла.

В другом варианте осуществления в указанном порядке выполняются стадии:

i) обеспечения полой трубки подложки;

ii) создания первой зоны плазменной реакции, имеющей первые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния на внутренней поверхности упомянутой полой трубки подложки; и

iii) создания второй зоны плазменной реакции, имеющей вторые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения остеклованных слоев диоксида кремния на неостеклованных слоях диоксида кремния, осажденных на стадии ii);

iv) удаления полой трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии iii) и неостеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии ii), чтобы получить осажденную трубку;

v) подвергание осажденной трубки, полученной на стадии iv), сжимающей обработке так, чтобы сформировать первичную заготовку;

vi) снабжение упомянутой первичной заготовки, полученной на стадии v), с ее внешней стороны некоторым дополнительным количеством стекла для того, чтобы получить конечную заготовку.

В другом варианте осуществления, когда стадия vi) выполняется на осажденной трубке, полученной на стадии iv), стадия v) может выполняться после стадии vi). Следовательно, в этом варианте осуществления в указанном порядке выполняются стадии:

i) обеспечения полой трубки подложки;

ii) создания первой зоны плазменной реакции, имеющей первые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения неостеклованных слоев диоксида кремния на внутренней поверхности упомянутой полой трубки подложки; и

iii) создания второй зоны плазменной реакции, имеющей вторые условия реакции, внутри упомянутой полой трубки подложки посредством электромагнитного излучения для осуществления осаждения остеклованных слоев диоксида кремния на неостеклованных слоях диоксида кремния, осажденных на стадии ii);

iv) удаления полой трубки подложки с остеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии iii) и неостеклованных слоев диоксида кремния, осажденных на стадии ii), чтобы получить осажденную трубку;

vi) снабжение упомянутой осажденной трубки, полученной на стадии iv), с ее внешней стороны некоторым дополнительным количеством стекла;

v) подвергание осажденной трубки, покрытой стеклом с ее внешней стороны, полученной на стадии vi), сжимающей обработке так, чтобы сформировать либо первичную, либо конечную заготовку.

В другом варианте осуществления во время стадии iv) трубка подложки удаляется механически. Таким образом, в этом варианте осуществления производится механическое удаление трубки подложки.

В другом варианте осуществления первые условия реакции включают в себя давление выше 30 мбар, предпочтительно выше 40 мбар, более предпочтительно выше 50 мбар, еще более предпочтительно выше 60 мбар.

В другом варианте осуществления первые условия реакции включают в себя давление ниже 1000 мбар, предпочтительно ниже 800 мбар, более предпочтительно ниже 600 мбар, еще более предпочтительно ниже 400 мбар, или даже ниже 200 мбар.

В другом варианте осуществления вторые условия реакции включают в себя давление от 1 до 25 мбар, предпочтительно от 5 до 20 мбар, более предпочтительно от 10 до 15 мбар.

В другом варианте осуществления в качестве трубки подложки на стадии i) используется некварцевая трубка подложки, предпочтительно трубка подложки из оксида алюминия.

В другом варианте осуществления на стадии ii) осаждаются от 1 до 500 слоев неостеклованного диоксида кремния. В зависимости от типа используемого механического удаления существуют различные предпочтительные диапазоны для количества слоев неостеклованного диоксида кремния. Это более подробно объясняется ниже.

В другом варианте осуществления каждый из слоев неостеклованного диоксида кремния независимо от других имеет толщину от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 3 мкм.

В другом варианте осуществления каждый из слоев неостеклованного диоксида кремния имеет приблизительно одинаковую толщину (то есть каждый слой имеет приблизительно одинаковую толщину с другими слоями в пределах отклонения ±5%).

В другом варианте осуществления каждый из слоев неостеклованного диоксида кремния имеет приблизительно одинаковый объем (то есть каждый слой имеет приблизительно одинаковый объем с другими слоями в пределах отклонения ±5%). Когда внутреннее пространство трубки подложки уменьшается с увеличением количества осажденных слоев, толщина этих слоев может увеличиваться при сохранении того же самого объема (уменьшение диаметра приводит к уменьшению внутренней поверхности).

В другом варианте осуществления осажденные слои неостеклованного диоксида кремния в сумме имеют толщину от 1 до 1000 мкм. В зависимости от типа используемого механического удаления существуют различные предпочтительные диапазоны для количества слоев неостеклованного диоксида кремния. Это более подробно объясняется ниже. В этом варианте осуществления толщина является толщиной всех неостеклованных слоев в совокупности.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу, в котором прекурсор первичной заготовки используется в качестве трубки подложки для производства первичной заготовки посредством процесса внутреннего плазменного осаждения. Этот процесс плазменного осаждения предпочтительно включает в себя стадии:

a) обеспечения упомянутого прекурсора первичной заготовки; и

b) создания зоны плазменной реакции, имеющей условия реакции внутри упомянутой полой трубки подложки, посредством электромагнитного излучения для того, чтобы произвести осаждение остеклованных слоев диоксида кремния на внутреннюю поверхность упомянутого прекурсора первичной заготовки, полученного на стадии a).

В одном варианте осуществления используемое электромагнитное излучение является микроволновым излучением.

Настоящее изобретение будет более подробно обсуждено ниже.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ДАННОМ ОПИСАНИИ

Следующие определения используются в данном описании и в формуле изобретения для определения предмета изобретения. Другие термины, не перечисленные ниже, имеют значение, общепринятое в данной области техники.

Использующийся в данном описании термин «полая трубка подложки» означает: предпочтительно удлиненная трубка, имеющая полость внутри. Обычно внутренняя часть упомянутой трубки снабжается (или покрывается) множеством стеклянных слоев во время производства заготовки.

Использующийся в данном описании термин «прекурсор первичной заготовки» означает: промежуточный продукт, который приведет к первичной заготовке после одной или более дополнительных стадий процесса.

Использующийся в данном описании термин «первичная заготовка» означает: твердый стержень (твердая заготовка), который необходимо покрыть снаружи дополнительным стеклом прежде, чем он станет конечной заготовкой.

Использующийся в данном описании термин «конечная заготовка» означает: твердый стержень (твердая композитная заготовка), которая может непосредственно использоваться для вытягивания из нее оптических волокон.

Использующийся в данном описании термин «осажденная трубка» означает: полая трубка, которая состоит из остеклованных слоев диоксида кремния, осажденного внутри трубки подложки, которая затем была удалена. Другими словами, трубка подложки больше не присутствует в этой осажденной трубке.

Использующийся в данном описании термин «полость» означает: пространство, окруженное стенкой трубки подложки.

Использующийся в данном описании термин «сторона подачи газа» или «сторона подачи» означает: одна сторона трубки подложки, являющаяся открытым концом трубки подложки, которая используется в качестве входного отверстия для газов. Сторона подачи является стороной, противоположной выпускной стороне.

Использующийся в данном описании термин «сторона выпуска газа» или «выпускная сторона» означает: одна сторона трубки подложки, являющаяся открытым концом трубки подложки, которая используется в качестве выходного отверстия для газов. Выпускная сторона является стороной, противоположной стороне подачи.

Использующийся в данном описании термин «внутренняя поверхность» означает: внутренняя поверхностная или поверхность внутренности полой трубки подложки.

Использующийся в данном описании термин «стекло» или «стеклянный материал» означает: кристаллический или стекловидный (стеклообразный) оксидный материал, например диоксид кремния (SiO₂) или даже кварц, осажденный посредством процесса осаждения из паровой фазы.

Использующийся в данном описании термин «диоксид кремния» означает: любое вещество в форме SiO_x, независимо от того, является ли оно стехиометрическим, и независимо от того, является ли оно кристаллическим или аморфным.

Использующийся в данном описании термин «оксид алюминия» означает: любое вещество в форме Al_yO_x, в котором Al является алюминием, а O является кислородом, независимо от того, является ли оно стехиометрическим, и независимо от того, является ли оно кристаллическим или аморфным.

Использующийся в данном описании термин «формирующие стекло газы» означает: реакционные газы, используемые во время процесса осаждения для того, чтобы сформировать стеклянные слои. Эти формирующие стекло газы могут включить в себя прекурсор легирующего вещества (например, O₂ и SiCl₄, и опционально другие).

Использующийся в данном описании термин «прекурсор легирующего вещества» означает: соединение или композиция, которое при его введении в стекло становится легирующим веществом, влияющим на показатель преломления стекла. Прекурсорами легирующих веществ могут быть, например, газы, которые взаимодействуют с одним или более соединениями в формирующих стекло газах для формирования легированных стеклянных слоев при стекловании. Во время осаждения стекла прекурсор легирующего вещества вводится в стеклянные слои.

Использующийся в данном описании термин «легирующее вещество» означает: соединение или композиция, которое присутствует в стекле оптического волокна, и которое влияет на показатель преломления упомянутого стекла. Это может быть, например, понижающее легирующее вещество, то есть легирующее вещество, уменьшающее показатель преломления, такое как фтор или бор (например, введенное как прекурсор в форме F₂, C₂F₈, SF₆, C₄F₈ или BCl₃). Это может быть, например, повышающее легирующее вещество, то есть легирующее вещество, увеличивающее показатель преломления, такое как германий (например, введенный как прекурсор в форме GeCl₂ (дихлорид германия) или GeCl₄ (тетрахлорид германия)). Легирующие вещества могут присутствовать в стекле либо в промежутках стекла (например, в случае фтора), либо они могут присутствовать в качестве оксида (например в случае германия, алюминия, фосфора или бора).

Использующийся в данном описании термин «неостеклованный диоксид кремния» представляет собой то же самое, что и «сажа», и означает: не полностью остеклованный (= не остеклованный или частично остеклованный), диоксид кремния. Он может быть нелегированным или легированным.

Использующийся в данном описании термин «остеклованный диоксид кремния» представляет собой то же самое, что и «стекло», и означает: стекловидное вещество, произведенное путем полного стеклования диоксида кремния. Он может быть нелегированным или легированным.

Использующийся в данном описании термин «осаждение сажи» означает: осаждение неостеклованного диоксида кремния на внутренних стенках трубки подложки. Осаждение сажи является видимым для глаза как белый непрозрачный мелкодисперсный материал.

Использующийся в данном описании термин «зона реакции» означает: зональная или осевая локализация, в которой имеет место формирующая стекло реакция или осаждение. Эта зона формируется плазмой и предпочтительно возвратно-поступательно перемещается вдоль продольной длины трубки подложки.

Использующийся в данном описании термин «условия реакции» означает: набор условий, таких как температура, давление и электромагнитное излучение, которые используются для осуществления осаждения слоев диоксида кремния (неостеклованных или остеклованных).

Использующийся в данном описании термин «плазма» означает: ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и свободных электронов в таких соотношениях, которые приводят к более или менее нулевому полному электрическому заряду при очень высоких температурах. Плазма индуцируется электромагнитным излучением, предпочтительно микроволновым.

Использующийся в данном описании термин «точка реверса» означает: осевая точка или положение на трубке подложки, в которой перемещение аппликатора изменяется на противоположное. Другими словами, в этой точке происходит изменение направления движения с прямого на обратное и с обратного на прямое. Эта точка является крайней точкой перемещения аппликатора. Осевая точка измеряется в середине (в продольном направлении) аппликатора.

Использующийся в данном описании термин «около точки реверса» означает: осевое положение на трубке подложки, которое является близким к точке реверса или совпадает с точкой реверса.

Использующийся в данном описании термин «в точке реверса» означает: осевое положение на трубке подложки, которое является тем же самым положением, что и точка реверса.

Использующийся в данном описании термин «движущийся туда и обратно» означает: возвратно-поступательное движение или перемещение в направлении вперед и назад по прямой линии.

Использующийся в данном описании термин «фаза» означает: часть процесса осаждения, в которой осаждаются стеклянные слои, имеющие конкретную величину показателя преломления. Конкретная величина может быть константой или иметь градиент. Например, для простого волокна со ступенчатым показателем преломления каждая из стадий осаждения ядра и осаждения облицовки рассматривается как отдельная фаза.

Использующийся в данном описании термин «ход» или «проход» означает: каждое перемещение аппликатора вдоль трубки подложки назад и вперед.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в первом аспекте относится к способу для производства прекурсора первичной заготовки для оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения. Во время этого процесса трубка подложки удаляется. Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу для удаления трубки подложки со стеклянных слоев, осажденных на ее внутренней поверхности посредством процесса внутреннего плазменного осаждения. В третьем аспекте настоящее изобретение относится к способу для производства первичной заготовки для оптических волокон посредством процесса внутреннего плазменного осаждения.

Решением, которое авторы настоящего изобретения нашли для перечисленных выше проблем предшествующего уровня техники, является удаление трубки подложки, позволяющее использовать некварцевую трубку подложки. Это решение влечет за собой удаление трубки подложки после осаждения слоя диоксида кремния внутри упомянутой трубки подложки. Это удаление облегчается присутствием слоя сажи (неостеклованного стекла) между внутренней поверхностью упомянутой трубки подложки и осажденными стеклянными слоями. Эта сажа диоксида кремния имеет некоторое (хотя и ограниченное) сцепление с осаждаемыми стеклянными слоями, и имеет некоторое (хотя и ограниченное) сцепление с трубкой подложки, которая может состоять, например, из оксида алюминия. Таким образом она действует как барьер между двумя остеклованными частями, с одной стороны подложкой, которая является предпочтительно стеклянной трубкой подложки или трубкой подложки на основе диоксида кремния, а с другой стороны осаждаемыми стеклянными слоями. Этот барьерный слой будет действовать как не допускающий прилипания слой или буферный слой, который обеспечивает разделение двух остеклованных слоев диоксида кремния с обеих сторон. В принципе он может быть виден как буферный слой между двумя трубками, снаружи трубки подложки и изнутри осажденной трубки.

Сцепление слоя сажи (слоя неостеклованного диоксида кремния) с трубкой подложки должно быть с одной стороны достаточным для того, чтобы позволить сформироваться слою (предпочтительно непрерывному слою, и/или предпочтительно слою, имеющему по существу постоянное покрытие внутренней поверхности трубки подложки, и/или предпочтительно слою, имеющему по существу постоянную толщину по длине трубки подложки). Сцепление слоя сажи с трубкой подложки должно быть с другой стороны не слишком высоким, чтобы позволить отделить трубку подложки от слоя сажи.

Сцепление слоя сажи с осаждаемыми стеклянными слоями должно быть с одной стороны достаточным для того, чтобы позволить сформироваться стеклянным слоям. Сцепление слоя сажи с осаждаемыми стеклянными слоями должно быть с другой стороны не слишком высоким для того, чтобы позволить отделить стеклянные слои от слоя сажи.