用于执行PCVD 沉积工艺的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于执行PCVD沉积工艺的设备和方法，其中将一个或多个掺杂或未掺杂的玻璃层涂覆到玻璃基管的内部上，该设备包括：施加器，其具有内壁和外壁；以及微波引导件，用于向着施加器开口，该施加器绕柱轴延伸并且配置有与内壁相邻的通道，经由微波引导件所供给的微波可以经由该通道排出，基管可以沿该柱轴配置，而施加器由沿所述柱轴延伸的加热炉完全包围。

【技术实现步骤摘要】
用于执行PCVD沉积工艺的设备和方法
本专利技术涉及一种用于执行PCVD沉积工艺的方法，所述方法包括以下步骤：i)设置玻璃基管(substratetube)；ii)向该玻璃基管供给一种或多种玻璃形成气体；iii)通过对该基管的至少一部分进行微波辐射来诱导等离子体以使一个或多个玻璃层沉积到该玻璃基管的内表面上。本专利技术还涉及一种用于执行PCVD沉积工艺的设备，其中使一个或多个掺杂或未掺杂的玻璃层沉积到具有供给侧和排出侧的玻璃基管的内部上，该设备包括微波施加器和用于引导微波的微波引导件，该施加器能够沿着所述基管在位于供给侧的换向点和位于排出侧的换向点之间移动。
技术介绍
等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)是用于使从气态(蒸汽)到固态的薄膜沉积在基质上的工艺。该工艺中包括了在创建了反应气体的等离子体之后发生的化学反应。通常，在光纤领域，多个玻璃薄膜沉积在基管的内表面上。玻璃形成气体(即，掺杂或未掺杂的反应气体)从一端(基管的供给侧)被导入基管的内部。掺杂或未掺杂的玻璃层沉积到基管的内表面上。可选地，通过使用真空泵使这些气体从基管的另一端(基管的排出侧)排出或去除。该真空泵具有在基管的内部形成减压的作用，其中该减压通常包括5~50mbar的压力值。通常，经由波导将来自微波发生器的微波引向包围玻璃基管的施加器。该施加器将高频能量耦合到等离子体内。该施加器(以及由该施加器所形成的等离子体)在基管的纵向方向上往返移动，结果通过每次行程(stroke)或通过(pass)来将薄玻璃层沉积到基管的内部上。因而，在加热炉的边界内，施加器沿着基管的长度平移移动。随着谐振器的该平移移动，等离子体也在相同方向上移动。随着谐振器到达加热炉在基管的一端附近的内壁，使谐振器的移动换向以使得其向着加热炉的另一内壁移动至基管的另一端。谐振器以及等离子体沿着基管的长度往返移动。每一次的往返移动被称为一次“通过”或一次“行程”。利用每次通过将薄层的玻璃材料沉积在基管的内部上。通常，仅在基管的一部分、即由微波施加器包围的部分中产生等离子体。微波施加器的尺寸小于加热炉和基管的尺寸。仅在等离子体的位置处，反应气体被转换成实心玻璃并且沉积在基管的内表面上。在通过次数使这些薄膜、即沉积材料的累积厚度增加的情况下，该增加由此导致基管的剩余内径减小。换句话说，基管内侧的中空空间随着每次通过而不断变小。在沉积工艺期间，施加器和基管通常由加热炉包围从而使基管维持为900~1300°C的温度。根据本申请人的美国专利4，314，833已知一种通过PCVD工艺来制造光学预制件的方法。根据通过该文献已知的处理，使用玻璃基管内的低压等离子体来使一个或多个掺杂或未掺杂的玻璃层沉积到基管的内部上。在玻璃层已沉积到玻璃基管的内部上之后，随后通过加热使该玻璃基管收缩成实心棒(“径向收缩(collapsing)”)。在特定实施例中，例如通过外部气相沉积工艺或者通过使用一个或多个预制玻璃管来进一步从外部向该实心棒配置附加量的玻璃，由此获得复合预制件。通过拉制来利用如此制造出的一端被加热的预制件获得光纤。根据本申请人的国际申请WO99/35304，经由波导将来自微波发生器的微波引向包围玻璃基管的施加器。该施加器将高频能量耦合至等离子体内。根据本申请人的欧洲专利EP1550640(还公开为US2005/0172902)，已知一种用于执行PCVD沉积工艺的设备，其中位于施加器内的、具有特定长度和宽度的扼流器以该设备的柱轴为中心并且其形状为环形。已经选择了该扼流器的尺寸以使整个沉积工艺期间的高频能量的损耗最小，这导致高效的能量消耗。该文献涉及微波泄漏及其缩减。US4，741，747涉及用于减少PCVD工艺内的光学和几何端部锥形的方法。通过使等离子体在至少一个换向点的区域内随着时间非线性地移动以及/或者通过随着时间改变等离子体的纵向范围来减少预制件的端部处非恒定的沉积几何形状的区域(锥形)。US4，857，091涉及制造光纤的PCVD方法，其中这些光纤的折射率分布表现出特定外周和/或径向和/或轴向光学调制结构。参数发生改变，从而影响到以下：(a)向着管的内壁的材料传输的均匀性和/或玻璃在管周围的沉积产量、以及/或者(b)局部沉积区相对于产生等离子体的反应器的轴向位置。GB2068359涉及PCVD工艺，其中通过改变针对装置的功率输入来沿着基管对等离子体列进行扫描，从而对玻璃层沿着该管的扫描和加热区域的直接形成产生影响。根据本申请人的欧洲专利申请EP2199263(还公开为US2010/0154479)，已知如下一种PCVD工艺，其中该PCVD工艺可用于通过根据谐振器(等离子体区)的位置控制基管内的气体组成(主要是掺杂物组成)来使沿着该基管的轴向折射率变化最小。根据美国专利6，901，775已知一种用于通过PCVD工艺来从内部涂覆制造预制件所用的基管的设备，其中气体传送单元包括被认为是防止气体流的扰动的插入件，该扰动诱发该气体流中出现特定周期和振幅的驻波。而根据所述美国专利，所述驻波反过来导致基管的内部区域内的给定沉积，该沉积是以沿着其轴方向的不均匀厚度为特征的。根据本申请人的欧洲专利申请EP1，923，360(还公开为US2009/0022906)，已知用于在基管的轴方向上提供均匀厚度和折射率沉积的PCVD工艺。在该方法中，加热炉沿着基管的轴方向往返移动了例如30mm、60mm或15mm。加热炉的该移动用于减轻被认为是对微波功率沿着基管的轴方向的不均匀分布的影响，其中该影响是由于例如来自周围加热炉的内壁的依赖于微波施加器位置而反射的一部分微波功率所引起的。这种轴向微波功率不均匀可能造成轴向沉积厚度和折射率不均匀，这导致对诸如衰减、模场宽度均匀性和带宽均匀性等的光纤质量参数产生不利影响。EP1，923，360中所使用的方法仅部分解决了高频能量的泄漏的问题。根据当前申请人所公开的美国申请2011/0247369，已知有反应区沿着中空玻璃基管的纵向方向往返移动的PCVD工艺。在该反应区位于换向点附近或换向点处的情况下，经由该中空玻璃基管的供给侧向其内部供给包括含氟化合物的附加量的气体，从而减少在内部沉积工艺期间混入的羟基的数量。在PCVD工艺中，基管内侧上的玻璃沉积的形成仅在存在等离子体的位置处发生。本专利技术人已观察到等离子体前端的位置(即，玻璃形成气体的流动的上游的位置)相对于谐振器位置可能改变。该改变通常是谐振器位置的非单调增函数或减函数。沉积玻璃将表现出相似行为(被称为“沉积振荡”)。在一次通过中，所沉积的平滑薄膜不会具有均匀厚度。在基管中的等离子体存在的(累积)持续时间较长的位置处，形成较大或较厚的玻璃层。该效果是自我增强的，这意味着在下一次通过中，这些“厚点”由于玻璃的热传导率差而将会产生较多的热并且将会导致在接下来的层中出现甚至更多的玻璃沉积。这会使沉积振荡的效果增加。因此，将沉积振荡定义为沿基管长度的沉积玻璃的厚度或组成的变化。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种设置在轴方向上具有基本上均匀的厚度以及基本上均匀的折射率和α(alpha)值的气相沉积玻璃层的玻璃基管，随后经由收缩处理将该基管进一步处理成实心棒。最后，经由多个处理步骤将所述实心棒转换成光纤。本专利技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于执行PCVD沉积工艺的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供玻璃基管；ii)向步骤i)的基管供给一种或多种玻璃形成气体；iii)通过微波辐射在步骤ii)的基管的至少一部分上诱导等离子体，以使一个或多个玻璃层沉积到所述基管的内表面上；其特征在于，在步骤iii)期间，根据所述等离子体沿着所述基管的长度的轴向位置来以一个或多个脉冲的形式向所述基管供给至少一种等离子体反应气体，以及其中，提供多个脉冲的等离子体反应气体，并且按照与步骤ii)的微波的波长的一半的一倍或奇数倍相等的以毫米为单位的特定纵向间隔沿着所述基管的长度供给所述多个脉冲的等离子体反应气体。

【技术特征摘要】
2011.11.21 NL 20078311.一种用于执行PCVD沉积工艺的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供玻璃基管；ii)向步骤i)的基管供给一种或多种玻璃形成气体；iii)通过微波辐射在步骤ii)的基管的至少一部分上诱导等离子体，以使一个或多个玻璃层沉积到所述基管的内表面上；其特征在于，在步骤iii)期间，根据所述等离子体沿着所述基管的长度的轴向位置来以多个脉冲的形式向所述基管供给至少一种等离子体反应气体，其中所述等离子体反应气体与所述等离子体起反应以缩减所述等离子体的大小，以及其中，提供多个脉冲的等离子体反应气体，并且按照与步骤iii)的微波的波长的一半的奇数倍相等的以毫米为单位的特定纵向间隔沿着所述基管的长度供给所述多个脉冲的等离子体反应气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，微波的波长为12厘米，以及脉冲的间隔为6厘米。3.根据权利要求1所述的方法，其中，脉冲的持续时间为1～100毫秒。4.根据权利要求3所述的方法，其中，脉冲的持续时间为25～75毫秒。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述等离子体反应气体的压力为0.5～5bar。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述等离子体反应气体的压力为1～2bar。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述等离子体反应气体的压力为1.5bar。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·米莉瑟维克，M·J·N·范·斯特劳伦，J·A·哈特苏克，
申请(专利权)人：德拉克通信科技公司，
类型：发明
国别省市：