335
«РОЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПЯТИ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ
РЕФОРМ», ПОСВЯЩЕННОЙ ПЛАНУ НАЦИИ «100 КОНКРЕТНЫХ ШАГОВ»
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Продукты гидролиза в пламени прокачивались через опорную трубку, нагретую в
печи до температуры, необходимой для стеклования осаждаемых на неё слоев белой сажи.
Меняя концентрацию легирующих хлоридов, можно было менять величину показателя
преломления наносимых слоев и создавать заготовки с заданным профилем. После
нанесения нужного числа слоев опорная трубка нагревалась до температуры плавления
кварцевого стекла и схлопывалась под действием сил поверхностного натяжения в
сплошную заготовку (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схлопывание опорной трубки в заготовку.
Таким образом, были решены две, казалось бы, противоречивые задачи: создание
заготовки из сверхчистого кварцевого стекла и одновременно легирование этого стекла
примесями для формирования в ней соответствующего профиля показателя преломления.
Возможность получения сверхчистого кварцевого стекла в CVD процессе
обусловлена тем, что тетрахлорид кремния хорошо очищается и кипит при низкой
температуре (58
о
С). Поэтому примеси, которые приводят к дополнительным потерям в
рабочем диапазоне длин волн (в основном это примеси тяжелых металлов) остаются
преимущественно в жидком состоянии. Напомним, что в полупроводниковой
промышленности похожий процесс (реакция паров тетрахлорида кремния с водородом)
используется для массового производства сверхчистого кремния. На начальной стадии
разработки потери возникали также из-за рассеяния света на пузырях образующихся в
слоях кварцевого стекла. От этих пузырей удалось избавиться за счет откачки паров из
зоны реакции.
Вторую часть задачи удалось решить, подобрав легирующие примеси (германий,
бор, фосфор, фтор), которые не вносят заметных потерь в рабочих диапазонах длин волн
(0.6-1.6 мкм). Легирование кварцевого стекла может, как повышать, так и понижать его
показатель преломления. Наиболее распространенной примесью является германий.
Именно его используют для повышения показателя преломления сердцевины SM волокон.
Примеси фосфора также приводят к увеличению показателя преломления, а примеси бора
и фтора к его уменьшению. Так в SM волокнах с депрессированной оболочкой примесь
фтора используется для понижения показателя преломления световедущей оболочки
(часть оболочки, примыкающая непосредственно к сердцевине) [5].
Хотя метод, запатентованный компанией Corning (в 1973 г.), был, безусловно,
успешным, но он обладал низкой производительностью. Диаметр опорной трубки был
меньше дюйма (при длине около метра), а на осаждение нужного числа слоев тратился
целый рабочий день. После схлопывания опорной трубки получалась заготовка
диаметром около 10 мм и длиной около метра. Из такой заготовки можно вытянуть всего
лишь 5…10 км волокна. Для сравнения, строительная длина оптического кабеля в
наземных линиях достигает 5 км, а в подводных ещё в несколько раз больше. Кроме того,
этот метод мог быть легко скопирован конкурентами, так как слишком уж напоминал
известный в электронике процесс получения чистого кремния.
Достарыңызбен бөлісу: 
