[发明专利]通过内部气相沉积工艺制造光学预制件的方法和装置及基管组件

说明书

本发明涉及通过内部气相沉积工艺制造光学预制件的方法和装置及基管组件。用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的该装置包括能量源和中空基管，该中空基管具有供给侧和排出侧，该能量源能够沿着中空基管的长度移动，该装置还包括连接至中空基管的排出侧的延长管，中空基管延伸至延长管的内部，以及延长管的内径比中空基管的外径大了至少0.5毫米。

技术领域

本发明涉及用于通过内部气相沉积工艺来制造光学预制件的装置，其中，该装置包括能量源和中空基管，该中空基管具有供给侧和排出侧，该能量源能够沿着中空基管的长度移动，该装置还包括连接至中空基管的排出侧的延长管。

背景技术

通常，在光纤领域中，在基管的内表面上沉积多个玻璃薄膜。基管是中空的以使得能够进行内部沉积。基管可以由例如石英玻璃(SiO₂)的玻璃制成。玻璃形成气体(即，包括玻璃以及可选地针对掺杂物的前体的形成所用的气体的反应气体)从基管的一端(被称为基管的“供给侧”)被引入该基管的内部。

在基管的内表面上沉积(分别根据具有或不具有一个或多个针对掺杂物的前体的反应气体的使用的)掺杂或未掺杂的玻璃层。剩余气体从被称为基管的“排出侧”的基管的另一端被排出或去除。该去除可选地由真空泵来执行。真空泵具有在基管的内部产生减压的效果，其中该减压通常包括5～50mbar、即500～5000帕斯卡的压力值。

已知有气相轴向沉积(VAD)、改进的化学气相沉积(MDVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)的几种类型的内部化学气相沉积(CVD)。等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)是用于在基板上沉积从气态(蒸汽)到固态的薄膜的工艺。在该工艺中涉及在创建了反应气体的等离子体之后发生的化学反应。

一般地，通过使用电磁辐射、优选为微波来诱导等离子体。通常，来自发生器的电磁辐射经由波导指向施加器，其中该施加器包围基管。该施加器使电磁辐射耦合到在基管的内部所产生的等离子体中。该施加器在基管的长边方向上往复移动。因而，所形成的等离子体(还称为“等离子体反应区”)也往复移动。作为该移动的结果，每次行程(stroke)或通过(pass)使得薄的玻璃态二氧化硅层沉积到基管的内部上。

在沉积工艺期间，施加器和基管通常由加热炉包围，以使基管维持处于900-1300℃的温度。

因而，在加热炉的边界内，施加器沿着基管的长度平移移动，其中该加热炉包围基管并且施加器在该加热炉内往复运动。随着施加器的该平移移动，等离子体也在相同方向上移动。随着施加器到达加热炉的靠近基管的一端的内壁，使施加器的移动反转以使得该施加器向着加热炉的另一内壁移动至基管的另一端。换句话说，施加器以及等离子体在基管的供给侧的换向点和排出侧的换向点之间往复运动。施加器以及等离子体沿着基管的长度以来回移动的方式行进。将各次来回移动称为“通过”或“行程”。各次通过使得玻璃态二氧化硅材料的薄层沉积在基管的内部。

通常，仅在基管的一部分、即被施加器包围的部分中产生等离子体。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。由于等离子体反应区沿着基管的长度移动，因此玻璃沿着基管的长度或多或少均匀地沉积。

在通过的次数使这些薄膜、即所沉积材料的累积厚度增加的情况下，这种增加由此导致基管的剩余内径的减小。换句话说，基管内的中空空间随着每次通过而不断变小。

在沉积工艺期间，将基管夹入玻璃加工车床。施加器仅在所述基管的一部分的上方往复移动。这存在所述昂贵基板的仅一部分可用于制备光纤的缺点。为了克服该问题，例如根据以下的公开文献，已知将一个质量较低的玻璃管(例如，所谓的延长管)至少安装至所述基管的排出侧。这样使该管的总长度延长。将这些延长管夹入玻璃加工车床内，从而使可用于沉积的基管的有效长度增大。