[发明专利]通过等离子体沉积工艺制造光纤用初级预制品前体的方法

说明书

本发明涉及制造前体的方法。即，涉及通过内部等离子体沉积工艺制造光纤用初级预制品的方法，其包含以下步骤：提供具有供给侧和排出侧的中空基管；通过电磁辐射在中空基管的内部产生具有第一反应条件的第一等离子体反应区，用于在排出侧的换向点处或附近在基管内表面的至少一部分上进行非玻璃化氧化硅层的沉积，提供在内表面的至少一部分上具有非玻璃化层的基管；通过电磁辐射在中空基管的内部产生具有第二反应条件的第二等离子体反应区，用于在内表面的至少一部分上具有非玻璃化层的基管上进行玻璃化氧化硅层的沉积，获得具有沉积的非玻璃化和玻璃化氧化硅层的基管；冷却在具有沉积的非玻璃化和玻璃化氧化硅层的基管，获得初级预制品的前体。

技术领域

本发明涉及一种通过内部等离子体沉积工艺例如等离子体化学气相沉积(PCVD)工艺制造光纤用初级预制品的前体的方法。此外，本发明涉及一种通过内部等离子体沉积工艺制造光纤用初级预制品的方法。

本发明涉及光纤领域。更具体地，本发明涉及通过化学气相沉积制造光纤的领域。存在几种已知的化学气相沉积法(CVD)，例如外部气相沉积法(OVD)、气相轴向沉积法(vapour axial deposition)(VAD)、改良式化学气相沉积法(MDVD)和等离子体增强的化学气相沉积法(PECVD或PCVD)。等离子体增强的化学气相沉积法(PECVD或PCVD)是用于在基底上从气态(气相)向固态沉积薄膜的工艺。在这些工艺中包括化学反应，它们发生在反应气体的等离子体产生之后。

背景技术

通常，在光纤领域，多层玻璃薄膜沉积在基管的内表面上。基管是中空的从而使得进行内部沉积。基管可以是玻璃的，优选是石英玻璃的(SiO₂)。将玻璃形成气体(即，包含用于形成玻璃的气体和任选的掺杂剂前体的反应性气体)从一端(被称作基管的“供给侧”)引入基管的内部。将掺杂或未掺杂的玻璃层(分别依赖于具有或不具有一种或多种掺杂剂前体的反应性气体的使用)沉积在基管的内表面上。剩余气体从被称作基管的“排出侧”的基管另一端排出或除去。该除去可选地通过真空泵进行。真空泵具有在基管内部产生降低的压力的作用，该降低的压力通常包含范围在5和50mbar之间的压力值。

通常，等离子体通过利用电磁辐射例如微波来诱导。通常，来自发生器的电磁辐射通过波导管指向施加器(applicator)，所述施加器围绕基管。所述施加器耦合电磁能量而成为在基管内侧产生的等离子体。将施加器沿基管的纵向往复移动。因此，形成的等离子体(也称作“等离子体反应区”)也往复移动。作为移动的结果，伴随着每个冲程(stroke)或行程(pass)，在基管的内部沉积了薄的玻璃化氧化硅层。

施加器和基管通常被加热炉围绕，以便在沉积工艺期间将基管的温度维持在900-1300℃。

因此，施加器在加热炉边界内在基管长度上平移，所述加热炉围绕基管并且施加器在加热炉内往复。随着施加器的平移，等离子体也以相同的方向移动。当施加器到达接近基管的一端的加热炉内壁时，将施加器反向移动，使得它朝向加热炉的另一内壁移动到基管的另一端。换言之，施加器和因此的等离子体在基管的供给侧的换向点与排出侧的换向点之间往复。施加器和因此的等离子体沿着基管的长度以往返运动的方式迁移。每个往返运动被称作行程或冲程。伴随每一行程，将非玻璃化的或玻璃化的氧化硅材料的薄层沉积在基管的内侧上。

等离子体引发供给到基管内侧的玻璃形成气体(例如O₂、SiCl₄和例如掺杂剂前体如GeCl₄或其它气体)的反应。玻璃形成气体的反应使Si(硅)、O(氧)与例如掺杂物Ge(锗)反应，使得由此进行例如锗掺杂的SiO_x在基管内表面上的直接沉积。

通常，只在基管的一部分(即由施加器围绕的部分)中产生等离子体。施加器的尺寸比加热炉和基管的尺寸要小。只有在等离子体的位置，反应性气体才被转化成固态玻璃并沉积在基管的内表面。由于等离子体反应区沿着基管的长度移动，玻璃沿着基管的长度大体均匀地沉积。