Изготовление преформ для оптоволокна

Наиболее распространен метод создания оптоволокна с малыми потерями путем химического осаждения из газовой фазы. При этом методе осаждение стекла может происходить на внешней поверхности вращающегося затравочного стержня, на торцевой поверхности стержня из кварцевого стекла или на внутренней поверхности вращающейся опорной трубки из кварцевого стекла. Далее описан метод осаждения на внутренней поверхности трубки (IVD method, Inside Vapor Deposition)

Процесс производства начинается с изображённой на рисунке полой кварцевой трубки с показателем преломления внешнего слоя оптоволокна, длиной 0,5...2 м и диаметром 16...18 мм.

Рис. 1 Заготовка для производства оптоволокна (ещё не преформа)

Трубку очищают от всевозможных загрязнений путём погружения в раствор фтористо-водородной кислоты. Так как из одной такой трубки можно изготовить преформу для небольшую длинны оптоволокна то трубки-заготовки свариваются посредством специальной газовой горелки с водородно-кислородным пламенем.

Рис. 2. Процесс сварки заготовок для преформ при производстве оптоволокна

Рис. 3 Сварной шов заготовки преформы

Далее внутрь трубки подается струя хлорированного кварца SiCl4, кислорода (O2) и добавок изменяющих кофициент преломления сердцевины..

В результате химической реакции при высокой температуре (1500...1700°С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц SiO2.Схематически эту операцию изображают так:

Рис. 4. Схема представления химической реакции (1)

Или так:

Рис. 5. Схема представления химической реакции (2)

Рис. 6. Разогретая и наполненная смесью газов трубка выглядит подобным образом

Осаждением заполняется внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот оставшийся воздушный канал, подается еще более высокая температура: 1900° С, за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую.

Рис. 7. Последствия процесса схлопывания трубки под действием температуры 1900°С

Чистый осажденный кварц при этом становится сердечником оптоволокна с необходимым показателем преломления, а сама трубка выполняет роль оболочки с другим показателем преломления.

Получившийся стеклянный прут называют преформой.