[其他]光纤的制造方法

说明书

本发明涉及到光纤的制造方法，其中特别侧重于用来生产光纤包层材料之类掺杂石英玻璃的气相沉积法。

上述掺杂剂可以采用氟，它能显著降低石英玻璃的折射率。

本发明的特征之一在于提供这样一种气相沉积法，其中关联到由反应材料产生掺杂玻璃的玻璃形成反应过程，同时包括有防止在反应物加热到高于玻璃形成反应所需温度之前，就发生玻璃形成反应的步骤，而由此步骤才得以生产出具备这样一种组成的掺杂玻璃，此种组成从热力学观点考虑是不能在低温下形成玻璃的。

本发明的特征之二在于提供这样一种气相沉积法，由一种含有四氯化硅的反应材料和一种含有掺杂剂的反应材料进行氧化反应，而形成掺杂的石英玻璃，其中的反应材料被加热到至少使某些四氯化硅与含掺杂剂的反应剂之间发生交换反应的温度，而该温度则高于氧化反应所需要的温度，这里，氧化反应只有在反应材料加热到下述温度时才得以发生，即将一种从热力学观点考虑不能在低温下形成玻璃的组成加热到能形成掺杂的石英玻璃时的温度为止。

本发明的特征之三在于提供一种在管内进行掺杂玻璃的气相沉积的设备，利用氧化反应来生产出拉制光纤用的预制件，其中包括：用于本设备中可旋转地支撑衬底管的装置;加热此衬底管的某个部分以进行氧化反应的装置;沿着衬底管的长度横向移动上述加热机构的装置;对所产生的反应蒸汽流进行导流的装置;将反应蒸汽输入衬底管内部的装置;以及将氧气输入衬底管内部的装置，但上述反应蒸气供给装置和氧气供给装置要使得在采用此气相沉积设备过程中，只有在反应蒸汽被加热到下述温度时才能发生氧化反应，在此温度下，可生产出具备这样一种红成的掺杂玻璃，而这种组成从热力学观点来看是不能在低温下形成玻璃的。

下面参照附图对本发明实施例进行说明，其中：

图1表示据计算机模型所预测的△n（相对折射率差）对应于CF₂Cl₃流速的曲线图以及由实验所得的结果;

图2反映以摩尔份数变化所表征的反应蒸气中各组份之平衡组成随温度而变化的情况;

图3表示氟化物形式〔（SiCl₃F）/（SiCl₃F+SiCl₄）〕的相对浓度随温度变化的情况;

图4是依据本发明的管内气相沉积工艺的示意图。

在生产低损耗光纤的气相沉积法中，作为热引发的或等离子体激活的气相反应产物，在石英衬底管的内壁沉积上高纯的多重玻璃层。本发明中所涉及的反应则为热引发的反应。石英衬底管在安装到一种水平车床上之前要彻底地予清洗。管子的内部连接到蒸气流的输出端，此种蒸气流产生出所需数量的原始反应物蒸气。高纯的卤化物原料被气化，随氧气载运到衬底管内。在通常的外界条件下不发生反应，但随着沿管子长度横向移动的氢氧喷灯焰所产生的高温，并由之产生一沿横向变动的热区域后，就会有形成氧化物混合物的化学气相反应发生，此种混合物在衬底管的内壁上沉积并熔结成一种玻璃态的物料。沿管子匀速地移动此热区域，就能够堆砌出均匀的沉积物。

沉积反应的形式如下：

所需的沉积温度是所沉积之玻璃的熔化温度的函数。虽然SiCl₄+O₃的反应在1200℃（＝1500K）时能完全进行，但纯石英玻璃则需在1900-2100K的温度才能同时进行沉积和熔融。沉积（伴随着熔融）的温度随掺杂量的增加而减少，对于掺杂的石英玻璃来说，可以伴随SiCl₄引入各种杂质来制出混合氧化物玻璃，例如引入G_eCl₄和POCl₃制得含SiO₂、G_eO₂和P₂O₅的混合氧化物玻璃，作为充纤的芯料，或者，引入BB_r3特得SiO₂/B₂O₃混合氧化物，用作上述混合氧化物芯料外的包层。要是在开始时沉积了充纤包层材料如SiO₂/F之后，再沉积光纤的芯料，后者可以仅仅是SiO₂。