[发明专利]用于进行等离子体化学气相沉积的炉子

说明书

本申请是申请号为200410103191.0、申请日为2004年12月30日的名称为“制造预制体的等离子体化学气相沉积装置和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于等离子体化学气相沉积的装置，其中在玻璃基管内部沉积一层或多层掺杂或未掺杂层，该装置包括具有内壁和外壁的涂覆器和通向涂覆器的波导管，该涂覆器沿着圆筒轴延伸并且具有接近内壁的通道，微波通过该通道离开，该基管可以置于圆筒轴上，并且其中至少一个长度为L宽度为b的环形扼止部件放置在涂覆器内圆筒轴的中心。本发明进一步涉及一种制造预制体的方法，该方法包括：用等离子体化学气相沉积法在玻璃基管内部沉积一种或多种掺杂或未掺杂层，以及随后使如此形成的基管热塌缩，形成预制体。

背景技术

制造光学预制体的一种方法是等离子体化学气相沉积(plasma chemicalvapour deposition，PCVD)法，这可从授予本申请人的美国专利US 4,314,833中查到。根据该专利的方法，在玻璃基管中利用低压等离子体将一种或多种掺杂或未掺杂的玻璃质层涂覆到基管内部。将玻璃质层涂覆到玻璃基管内部之后，随后通过加热使玻璃基管塌缩成实心棒。在一个具体实施方案中，例如，通过外部气相沉积法或通过使用一根或多根预制的玻璃管，在该实心棒外部涂覆额外的玻璃，提供复合预制体。采用如此获得的预制体，通过加热其一端可以获得光学纤维。

根据本申请人提交的国际申请WO 99/35304，来自微波发生器的微波通过波导管传输到涂覆器上，该涂覆器环绕该玻璃基管。涂覆器产生能与等离子体耦合的高频能量。可以掺杂或也可以不掺杂的反应性气体被输送到基管的一侧，在此之后在该等离子体的感应下发生反应，并且在基管内部沉积掺杂或未掺杂的玻璃质层。基管的另一侧连接真空泵，以致于在基管中产生减压，通常压力在5到50毫巴。涂覆器沿着基管的纵向来回移动，并且每移动一次在基管的内部沉积一层薄玻璃质层。在沉积过程中，涂覆器和基管的周围通常被炉子包围使基管维持在900-1300℃的温度。

为了提高等离子体化学气相沉积法的生产能力，希望提高向玻璃基管内部沉积掺杂或未掺杂层的速率。然而，沉积速率的提高需要按比例地增加高频能量以离解等离子体中的反应性的、玻璃化气体。本发明人已经发现：如果使用约2.5千瓦以上的高频功率，高频能量的泄漏日益成为问题。这种泄漏的结果是造成低效率的能耗。此外，通常发生环境辐射，这可能妨碍其附近的电子设备的运转。另外，由于健康原因，不希望对操作人员出现辐射泄漏。本发明人进一步发现：这种高频能量的泄漏可能导致在基管中形成驻波，并且在沿着基管长度方向沉积玻璃质层的过程中存在干扰正弦曲线的风险，这是人们不希望发生的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种进行等离子体化学气相沉积法的装置和方法，其中能使用2.5千瓦的功率而不存在任何上述缺点。

本发明的另外一个目的是提供一种进行等离子体化学气相沉积法的装置，其中特别是，在该装置的5厘米处测量，在这种等离子体化学气相沉积法装置的运转过程中泄漏辐射的量小于100瓦/平方米。

如绪论部分所述，本发明的特征在于：扼止部件的长度L小于或等于四分之一波长，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长，长度L定义为扼止部件长度和涂覆器内壁的半径长度之差，两者均在垂直于圆筒轴的方向测量。

本发明人特别发现：在玻璃质层的沉积过程中，该涂覆器的高频能量的泄漏可通过利用具有特定几何形状和/或选择材料的扼止部件来降低。尽管扼止部件本身例如从本申请人提交的国际申请WO 99/35304和WO 03/049141中可查到，但是，从所述文件中不能得知具体的数值、条件和/或扼止部件的尺寸，更不必说从中导出这种数值、条件和/或尺寸。从国际申请WO 99/35304中得知，例如，该扼止部件可采用一种环形的λ/4波导管，其中该扼止部件位于圆筒轴的中心并且所放位置使其接近谐振腔的两端。

本发明人已经发现：当使用约2.5千瓦的功率时，会泄漏大量的高频能量。根据本发明人，所说泄漏也依赖于在基管上所沉积的层厚，并且已经观察到现有技术中公知的“四分之一波长的扼止部件”的作用随着沉积层厚度的增加而降低。换句话说，在沉积过程中，玻璃质层的总厚度增加，因此希望开发一种扼止部件的结构，使其能在沉积开始和结束时均产生最佳结果。基于这种发现，本发明人已经意识到：，如所附权利要求书定义的通过使用长度小于四分之一波长的扼止部件优化扼止部件的效果。