Световолокна для оптических линий связи

д.).Рисунок 3.2 - Иллюстрация процесса изготовления заготовок для производства оптических волокон из газовой фазыТаблица. 3.1 показывает свойства сырьевых материалов, наиболее часто используемых для получения заготовок кварцевого световолокна [2].Таблица 3.1 - Свойства исходных материалов, наиболее часто используемых для получения заготовок кварцевого световолокна.Оптическое волокно производится в нескольких технологических операциях. В начале производятся заготовки для производства оптического волокна. Они являются стеклянными стержнями, состоящим из сердечника из кварцевого стекла и наружной стеклянной оболочки. Далее, из полученных заготовок, при сильном нагревании один конец вытягивается в оптическое волокно, в то же время создается первичное буфер покрытие, которое является защитной оболочкой оптического волокна [2].3.3 Метод внутреннего модифицированного химического осаждения из паровой фазы(MCVD)Сущность этого метода может быть видна из рис 1.3. Подставкой кварцевой трубки служит пара тетрахлорида кремния (GeCl4) и галогениды легирующих компонентов (GeCl4, BBr3, ROS13 и т.д.), а также очищенный и обезвоженный кислород. В зоне нагрева трубки нагревающий факел, перемещается вдоль трубки с заданной скоростью, окисление происходит с образованием галогенидов кремния и оксидов легирующих компонентов.Рисунок 3.3 - Схема процесса получения заготовки с помощью MCVD: а - химическое образование и осаждения окислов, - сжатие трубки - разрушения трубчатой ​​заготовки в стерженьМетод внешнего осаждения из паровой фазы (OVD)Процесс OVD, наиболее широко используется для производства заготовок от «Corning Glass» (США), как показано на рисунке 3.4. Способ включает в себя: формирование частиц кремния и оксидов легирующих компонентов из-за гидролиза исходных галогенидов паров, протекающих в горелке кислород-водород, в соответствии с реакциями:SiCl4gaz 2H2Ogaz + = + SiO2tv 4HClgaz,GeCl4gaz 2H2Ogaz + = + GeO2tv 4HClgazи т.д.; осаждение частиц на затравку из-за термо- и образования пористой заготовки; сушка и стеклование пористой заготовки.Следует отметить, что метод OVD используется не только для получения заготовок оптических волокон, но и «сборки» технология заготовок на кварцевой оболочке, полученной, например, с помощью MCVD, так как скорость осаждения оксида для метода осаждения из паровой фазы, значительно выше.Рисунок 3.4 - Схема процесса OVD: - образование и осаждение оксидов, б - витрификации пористой заготовки в - экстрактор волокон; 1 - оксидно-водородную горелка, 2 - стержень-3 - пористая заготовка 4 - витрификация печь, 5 - остеклованная заготовка, 6 - высокотемпературная печь 7 -волокноМетод осевого осаждения из паровой фазы (VAD)Схема VAD процесса, разработанного японскими компаниями (в том числе NTT, «Сумитомо» и др.), показана на рисунке 3.5. В отличии от метода OVD, при методе VAD в паре, галогениды подаются в кислородно-водородной горелке, и в результате гидролиза частицы - оксиды наносят на затравочный штабик с образованием пористой заготовки, которая по мере роста поднимается так, чтобы фронт роста оставался на том же месте. Схема процесса VAD показана на рис. 3.6. Очевидно, что эта установка имеет сложное аппаратное обеспечение, так как требуется автоматическое управление следующими основными параметрами процесса: - скорость пара поступающего сырья галогениды; - позиционирование конца пористой заготовки имеющее точность порядка ± 50 мкм [2].Преимущества и недостатки метода VADПреимущества: достаточно высокая скорость осаждения (до 4,5 г / мин), в принципе, могут быть получены заготовки любой длины, нет центрального провала в профилеПП и заготовкахоптического волокна. К недостаткам следует отнести, главным образом, высокую сложность установки, а также необходимость точного контроля большого количества технологических параметров, а также формирование профиля показателя преломления из-за пространственной диффузии оксида частиц различного состава, а не послойного осаждения слоев разного состава.Рисунок 3.5 - Схема VAD процесс: 1 – затравочный штабик-2 - графитовая печь, 3 - мелкие частицы SiO2GeO2, 4 - горелка 5 - пористая заготовка, 6 - остеклованная заготовка Рисунок 3.6 - Схема установка VAD-метод: 1 - осаждение в реактор 2 - горелка 3 - печь витрификация 4 - механизмы подъема и поворотом 5 - камеры защитного газа, 6 - пористая заготовка 7 - прозрачные заготовки, 8 - лазерный блок сканирование, 9 - лазерная приемный блок, 10 - контроль диаметра блока, 11 - датчик давления, 12 - блок управления, 13 - контроллер потока газа, 14 - накопительный бак, 15 - сканер 16 - пиродетектор; точность позиционирования пористого конца преформы = 50 мм, соосность элементов установки - менее чем ± 50 мкм [2]Плазменные химические методы (PMCVD, PCVD)Особенность отличающаяданные методыэто замена горелки, используемой в способах MCV, OVD и VAD для нагрева исходных галогенидов и инициация реакции окисления или гидролиза, на плазмотронные или магнетронные плазменные горелки. Существуют два типа вариантов с использованием высокочастотной плазмы и микроволновой плазмы. В первом случае - методом PMCVD (модифицированное химическое осаждения из паровой фазы) и POD (плазменного наружного осаждения), а второй - PCVD (плазмохимического осаждения из паровой фазы) и его варианты.PMCVD- и POD-методыВ данных методах, в качестве источника энергии служитвысокочастотный генератор с индуктивными связями. Мощность генераторавысоких частот (ВЧ) обычно составляет около 20 кВт, мощность разряда до 12 кВт ~. Частота генератора находится в диапазоне 13 ... 27 МГц (частота оптимальная составляет около 20 МГц). При методе PMCVD в индукторе, расположена опорная кварцевая трубки с диаметром до 40 ... 50 мм, что делает возвратно-поступательное поступательное движение аналогично движению горелки в классическом методе MCVD. Кварцевый стержень плазменной горелки перемещается аналогично движению затравочных стержней в способе OVD, на штабикпроисходит осаждениеслоя кремнефтористого стекла, который формируетсветоотражающее покрытие. На рис. 3.7 показана схема процесса PMCVD и POD.НедостаткиНедостатком методов PODи PMVD является то, что параметры разряда (плазмы, соответственно) существенно зависит от состава ПГС. Это затрудняет получение заготовок оптоволокна с профилемПП, и эти методы используются в основном для получения заготовокоптического волокна со ступенчатым профилем ПП, которые в настоящее время имеют ограниченное применение.Рисунок 3.7 - Схема процессов кварцевых преформ OB методов PMCVD (а) и POD (б): 1 - ВЧ-блок питания, индуктор 2, 3 - плазма, 4 является поддержка кварцевой трубки, 5 - подающие реагенты (SiCI4 + О2 + фреоны), 6 - кварцевый стержень-7 кремнефтористая оболочкаPCVD-метод и его вариантыPCVD-метод, первым предложенный и наиболее интенсивно разработанный компанией «Philips», для активизации процессов формирования осадков с использованием неизотермической плазмы низкого давления ~ 10 ... 20 мбар (1 бар = 1,01 атм.), который, по существу, представляет собой плазму СВЧ-разряда. Плазма образуется с помощью микроволнового резонатора, который соединен с магнетроном мощностью 6 кВт излучающий СВЧ на частоте примерно 2,5 ГГц. Смесь O2 и паров SiCl4 вместе с галогенидами легирующих компонентов (GeCl4, C2F6 и т.д.) прокачивают через несущую трубу. Схемное показана на рис.1.8. Формирование и осаждение слоев чистого и легированного диоксида кремния проводят в опорной кварцевой трубке с наружным диаметром 18 ... 26 мм, которая движется вдоль резонатора магнетрона, и сама она вместе с резонатором помещается в печь[2].Рисунок 3.8 - парафазное осаждение (PCVD), микроволновая плазма активирована: 1 – ввод ПГС, 2 - опорная труба, 3 - плита, 4 - плазма 5 – магнетрон, 6 – откачка насос ПГСЕще одна модификация метода СВЧ-плазмы является методом SPCVD (поверхность плазменного химического осаждения из паровой). Устройство для изготовления заготовок этим способом, показано на рис. 3.9. В этом случае, колонок длиной плазмы «свечение» разряд возбуждается в опорной трубе на местной траверсе к нему подходит высокочастотная электромагнитная энергия. Осаждение оксида происходит на внутреннюю поверхность трубки подложки в результате реакций в потоке химических реактивов перекачиваемых через трубку при давлении несколько Мбар. Поддержание плазмы от точки приложения высокочастотных полей осуществляется путем передачи электромагнитной энергии вдоль разряда поверхностных плазменных волн. При перекачивании газовой смеси SiCl4 + O2 плазмы через колонку сначала нейтральная смесь поступает в выпускной стороне плазмы отсечки волновода. Он находится в непосредственной близости от этой области где происходят основные плазменные-химические процессы, которые, как было объяснено выше, приводят к времени работы газовой фазы молекул SiO, диффундирующих к стенкам трубы и осажденным на ней доокисленныхдо SiO2, в результате чего образуется осаждение зоны из кварцевого стекла[2]. Изменяя расположение плазменной отсечки волновода путем изменения подводимой мощности, зона осаждения может перемещаться вдоль трубки без перемещения трубки, что позволяет слой осаждения стекла периодического изменение мощности СВЧ применительно к плазме с помощью внешнего источника. которое, как было объяснено выше, приводят к времени работы в газовой фазе молекул SiO, диффундирующих к стенкам трубы и осажденным на ней доокисленныхдо SiO2, тем самым формируя зону осаждения из кварцевого стекла. Рисунок 3.9 - Структура осадков Процесс схема по Метод SPCVD: 1 - зона осаждения 2 - опорная труба, 3 - печь 4 - возбудитель разряда, 5 - плазменная колонка, 6 - выход к насосу 7 - ловушки азота, 8 - магнетрон, 9 - фотодатчик 10 - сдвиги, 11 - интерфейсВ таблице 3.2 приведены основные характеристики вышеупомянутых методов паровой фазы получения заготовок оптического волокна (OB) на основе высокочистого кварцевого стекла.Таблица 3.2ЗаключениеВ данной курсовой работе рассматривались “оптические волокна для оптических линий связи”. В ходе выполнения курсового проекта рассмотрены: оптическая система передачи и ее основные элементы, физические характеристики и основные параметры оптических волокон, технологический процесс изготовления оптических волокон, основные способы получения заготовок оптического волокна – MCVD, OVD, VAD, PMCVD, PCVD. Далее была рассмотрена классификация оптических волокон, достоинства и недостатки различных видов оптических волокон.В целом результаты выполнения курсовой работы вполне соответствуют поставленным целям. Список использованных источников1. Н.В. Никоноров, А.И. Сидоров, «Материалы и технологии волоконнойоптики: специальные оптические волокна». Учебное пособие, курс лекций.СПб: СПбГУ ИТМО, 2009 г. - 130 стр.2. А. Жиро, директор по продажам компании Nextrom, член совета директоров компании Silitec Fibers ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН. ОБЗОР ПОСЛЕДНИХ РАЗРАБОТОК3.https://science.wikia.org/ru/wiki/Технология_производства_оптического_волокна4. Р.Р. Убайдуллаев Волоконно-оптические сети М.: Эко-Трендз 2001г 267с.5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Волоконно-оптическая_линия_передачи6. https://siblec.ru/telekommunikatsii/volokonno-opticheskie-kabeli-i-linii-svyazi/2-osnovnye-printsipy-dejstviya-volokonnykh-svetovodov-parametry-opticheskikh-volokon/2-5-parametry-opticheskikh-volokon