BRPI1102659A2 - método para a fabricação de uma pré-forma primária - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA A FABRICAçãO DE UMA PRé-FORMA PRIMáRIA. A presente invenção refere-se ao método para fabricar uma pré-forma primária para fibras ópticas, usando um processo de vapor interno de deposição, em que um fluxo de gás de gases de formação de vidro de impurezas e/ou sem impureza é fornecido para o interior de um tubo de substrato oco, tendo um lado de suprimento e um lado de descarga através do lado de suprimento do mesmo, em que a deposição de camadas de vidro no interior do tubo do substrato é efetuada como um resultado da presença de uma zona de reação.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PRÉ-FORMA PRIMÁRIA".
A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma pré-forma primária para fibras ópticas, usando um processo de deposi- ção de vapor interno, em que um fluxo de gás dos gases que formam vidro de impurezas e/ou sem impureza é fornecido para o interior de um tubo de substrato oco tendo um lado de suprimento e um lado de descarga, e sendo circundado por uma fornalha, através do lado de suprimento da mesma, em que a deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato é efe- tuada como um resultado da presença de uma zona de reação.
De acordo com o método como descrito na introdução para fabricar tal haste pré-formada, um tubo de substrato vítreo alongado (por exemplo, feito de quartzo) é revestido com camadas de sílica de impureza e sem impureza (por exemplo, sílica de impureza com germâ- nio) na superfície cilíndrica interior da mesma. O termo "sílica", como usado aqui no presente, deve ser entendido para significar qualquer substância na forma de SiOx1 quer estoiquiométrica ou não, e quer seja cristalina ou amorfa ou não. Isto pode ser efetuado posicionando o tubo do substrato ao longo do eixo cilíndrico da cavidade de resso- nância, e esguichando o interior do tubo com uma mistura gasosa compreendendo 02, SÍSI4 e GeCI2 (por exemplo). Um plasma locali- zado é gerado, usando um espaço de ressonância circundando o tubo do substrato, causando a reação de Si1 O e Ge de maneira a efetuar a deposição direta de, por exemplo, SiOx de impureza com Ge na superfície interior do tubo do substrato. Uma vez que tal deposição só ocorre na vizinhança do plasma localizado, a cavidade ressonante (e dessa maneira, o plasma) deve ser espalhada ao longo do eixo cilín- drico do tubo, a fim de uniformemente depositar o tubo ao longo do comprimento inteiro do mesmo. Quando a deposição está completa, o tubo é possivelmente submetido a um tratamento de desmoronamento térmico de maneira a formar uma haste tendo uma porção de núcleo de sílica de impureza com Ge e uma porção de blindagem circundando sílica sem impureza. Se uma extremidade da haste é aquecida de maneira que ela se torne fundida, uma fibra de vidro fina pode ser retirada da haste e enrola- da em uma bobina; a dita fibra depois tem uma porção de núcleo e uma por- ção de blindagem correspondente àquela da haste. Por causa do núcleo de impureza Ge ter um índice refratário maior do que a blindagem sem impure- za, a fibra pode funcionar como um guia de onda, por exemplo, para usar na propagação de sinais de telecomunicação óptica. Deverá ser observado que a mistura gasosa fluindo através do tubo do substrato pode também conter outros componentes; a adição de C2F6, por exemplo, leva a uma redução no valor de índice de refrator da sílica de impureza. Deverá ser observado que a haste pré-formada pode ser externamente revestida com uma camada de vidro adicional, por exemplo, aplicando sílica para pré-formar a haste, usando um processo de deposição, em um assim chamado tubo de invólu- cro (compreendendo sílica sem impureza) antes do procedimento de estira- mento, de maneira a, assim, aumentar a quantidade de sílica sem impureza relativa à quantidade de sílica de impureza na fibra final.
O uso de tal fibra óptica para fins de telecomunicação requer que a fibra óptica seja substancialmente livre de defeitos (por exemplo, dis- crepâncias na percentagem de impurezas, elipicidade seccional cruzada in- desejável e similares), porque, quando considerado sobre um comprimento grande de fibra óptica, tais defeitos podem causar uma atenuação significati- va do sinal que está sendo transportado. É importante, desta maneira, reali- zar um processo muito uniforme, porque é a qualidade das camadas deposi- tadas que irá finalmente determinar a qualidade das fibras.
A deposição de camadas de vidro no interior de um tubo de substrato, em que um ou mais gases reativos e um gás contendo oxigênio são supridos para o tubo do substrato, é conhecida per se, por exemplo, pe- la Patente U.S. N0 6.260.510 no nome da presente requerente. De acordo com o método que é conhecido a partir do mesmo, a superfície interior de um tubo do substrato, por exemplo, consistindo em vidro de quartzo, é re- vestida com camadas de sílica de impureza ou sem impureza (por exemplo, sílica de impureza com germânio). German Offenlegungsschrift DE 32 22 189 refere-se a um apare- lho para fabricar uma pré-forma em que um interferômetro de microondas de 35-GHz é usado para monitorar a frente do plasma dentro do tubo do substrato. Com base nesta monitoração, a força do mícro-ondas dentro do tubo do substrato é controlada. O plasma usado não é um plasma que pode ser movido para frente e para trás no tubo.
A patente US N0 4.714.589 refere-se a um método de revesti- mento dentro de um tubo com um material por deposição reativa, em que, para compensar as perdas de radiação nas extremidades do tubo, uma fonte de calor adicional é provida entre um refletor de calor e o tubo.
A patente US N0 4.493.721 refere-se a um método de fabricação de fibras ópticas em que a parede interna de um tubo é corroída com um composto de flúor, antes do vidro do núcleo ser depositado na parede inter- na corroída do tubo.
German Offenlegungsschrift DE 32 06 175 ainda descreve um método para fabricar uma pré-forma para fibras ópticas, em que o tubo oco do substrato é parcialmente circundado por uma fornalha, em que o tubo do substrato é adicionalmente circundado por uma fornalha de preaquecimento a montante da mesma, vista na direção do suprimento de gás. Ambas as fornalhas podem ser movimentadas simultaneamente ao longo do compri- mento do tubo do substrato durante o processo de deposição, enquanto um espaço constante é mantido entre as duas fornalhas, visto na direção longi- tudinal do tubo do substrato.
Os compostos de cloro, em particular tetracloreto de sílica e te- tracloreto de germânio, que são usados como materiais de partida na fabri- cação de fibras de vidro são geralmente ligeiramente contaminados com pe- quenas quantidades de silanos, tais como tríclorometil silano (SiCI3)CH3)), SÍHCI3 e similares. Durante o processo de deposição de vapor químico dis- cutido acima, os átomos de hidrogênio podem, desta maneira, formar com- postos de -OH- nas camadas de vidro depositadas no interior do tubo do substrato, cujos compostos de OH- têm um efeito fortemente adverso sobre o espectro de transmissão de uma fibra retirada de uma pré-forma óptica, em particular, devido à forte absorção da mesma a 1385 nm. Tais perdas de absorção, causadas pela pequena quantidade de contaminações nos mate- riais de partida gasosos, podem ser equivalentes a 10-20 dB/km em um comprimento de onda de 1385 nm. Embora métodos sejam conhecidos na técnica anterior, para prevenir a incorporação de tais grupos -OH- na fibra de vidro óptica, por exemplo realizando um tratamento de cloro depois da depo- sição, no caso de estruturas de vidro porosas, como é conhecida da Patente U.S. Nº 4.675.038, ou por adição de flúor durante a reação de deposição de vapor químico, por exemplo, como conhecido a partir do pedido de patente europeia Nº 0 127 227, ambos os métodos da técnica anterior têm o incon- veniente que uma quantidade adicional de cloro ou flúor, respectivamente, encontrar o seu caminho na estrutura de vidro final, como um resultado de que as perdas de atenuação causadas pela dispersão de Rayleigh aumenta- rão.
Fibras ópticas compreendendo uma camada de blindagem e um núcleo condutor de luz são geralmente conhecidas, elas são principalmente usadas no campo de telecomunicações. Ver, por exemplo, pedido de paten- te europeia N0 0 127 227, Patente U.S. N0 5.242.476 e Patente U.S. N0 5.838.866. Por causa de suas atenuação e dispersão tipicamente tais fibras ópticas são em particular apropriadas para formar ligações de dados a longa distância, cujas ligações freqüentemente estabelecem uma ponte de diver- sos quilômetros de distância. Quando tais grandes distâncias devem ser em ponte, é essencial que as perdas de sinal cumulativas na fibra óptica sejam minimizadas, se a transmissão dos sinais ópticos for efetuada enquanto usando um número pequeno de estações de amplificação intermediária. A indústria da telecomunicação geralmente requer que a atenuação total de tais fibras ópticas não exceda um valor de 0,25 dB/km, preferivelmente não exceda um valor de 0,2 dB/km, no comprimento de onda de transmissão usual de 1550 nm.
Os atuais inventores descobriram que a atenuação em fibras ópticas de vidro é geralmente causada por dispersão, absorção e flexão de Rayleigh. A absorção dita acima é geralmente atribuída a uma contaminação no vidro, com água, em particular o grupo OH-, sendo considerado como o fator mais importante a este respeito. O grupo OH- causa um pico, o chama- do pico de água, no espectro óptico ao redor do comprimento de onda de 1385 nm. Uma medida que pode ser aplicada para minimizar a influência negativa da água durante o processo de deposição de vapor interno, por exemplo, realizando o processo de deposição em um ambiente de ar condi- cionado, ou seja, um ambiente com uma umidade do ar reduzida.
O objetivo da presente invenção é, dessa maneira, prover um método para fabricar uma pré-forma para fibras ópticas, em que a atenuação nas fibras ópticas, obtidas para tal pré-forma primária, é minimizada.
Outro objetivo da presente invenção é prover um método para fabricar uma pré-forma primária para fibras ópticas, em que a atenuação a ser atribuída para a presença do grupo OH-, em particular no espectro em torno de 1385 nm, é minimizada.
A presente invenção é caracterizada pelo fato de que o fluxo de gás é submetido a um pré-tratamento antes de ser suprido para entrar no interior do tubo do substrato de vidro oco.
Os atuais inventores em particular descobriram que pré-tratar o fluxo de gás antes do dito fluxo de gás ser suprido para o tubo do substrato de vidro oco tem um efeito vantajoso com relação à redução da influência negativa do grupo OH- no espectro óptico, dessa maneira realizando um ou mais dos objetivos ditos acima. O termo "pré-tratamento" deve ser entendido para significar um tratamento que tem lugar antes do fluxo de gás entrar no tubo de vidro oco. Tal pré-tratamento usualmente tem lugar fora da fornalha que circunda o tubo de vidro oco, de maneira que o pré-tratamento tem lugar em um local que é também fisicamente separado do espaço da fornalha. Ficará compreendido que o fluxo de gás experimentará um ligeiro aumento de temperatura ao ser introduzido na fornalha na direção do interior do tubo de vidro, mas isto não pode ser encarado como constituindo o presente pré- tratamento. Além disso, uma etapa de misturar diversos fluxos de gás juntos não constitui um pré-tratamento de acordo com a presente invenção.
O pré-tratamento é um tipo de uma ativação do fluxo de gás e é em particular selecionado do grupo de preaquecimento e pré-plasma, ou uma combinação dos mesmos, com a zona de reação usada no processo de deposição interior, preferivelmente sendo do tipo plasma. A presente inven- ção compreende um processo em que os reagentes são submetidos a um pré-tratamento específico, por exemplo, um tratamento de pré-plasma, antes de entrar no tubo do substrato. O termo "combinação" deve ser compreendi- do para significar que o pré-tratamento pode compreender ambos, pré- plasma e preaquecimento, na ordem desejada. O termo "pré-plasma" foi se- lecionado em particular para prevenir confusão com o plasma que é usado para a deposição de camadas de vidro no interior do tubo de substrato oco. A geração de pré-plasma pode ter lugar por meio de micro-ondas, mas tam- bém através de campos elétricos e/ou magnéticos, com micro-ondas sendo preferidas.
Os atuais inventores têm por certo que tal pré-tratamento já con- dicionará os materiais de partida a serem supridos para o tubo do substrato oco, de tal maneira que uma transição abrupta entre a condição física dos materiais de partida, ou seja, o fluxo de gás, e as condições predominantes no tubo do substrato oco, serão um tanto suavizadas. Mais em particular, os atuais inventores têm por certo que um composto contendo flúor, que foi submetido ao presente pré-tratamento, reagirão eficientemente no interior do tubo de substrato oco com o hidrogênio presente naquele lugar de maneira a formar compostos de HF muito estáveis, de maneira que a possível incorpo- ração de grupos OH- prejudiciais no vidro depositado seja minimizada.
É em particular desejável que o nível de força usado no pré- plasma seja mais baixo que o nível de força usado na zona de reação do tipo de plasma, de maneira a assim minimizar deposição prematura de ca- madas de vidro durante o pré-tratamento. O nível de força a ser usado deve ser suficientemente alto para obter e manter um plasma.
Em uma modalidade especial é desejável, com vistas de realizar um perfil de índice refratário radial constante para uma máxima parte do comprimento da pré-forma final, que o nível de força do pré-tratamento do tipo de pré-plasma seja estabelecido na dependência da posição da zona de reação no tubo de substrato de vidro oco, em particular, que o nível de força usado no pré-tratamento do tipo pré-plasma seja estabelecido na dependên- cia do período do processo de deposição. Em uma modalidade, de acordo com a presente invenção, é possível usar o pré-tratamento somente durante um certo período do processo de deposição dentro, por exemplo, na depen- dência da composição do fluxo de gás a ser suprido para o interior do tubo do substrato de quartzo oco, isto é, o principal fluxo de gás e um ou mais fluxos de gás secundários.
O plasma e o pré-plasma são preferivelmente gerados usando micro-ondas, enquanto uma modalidade especial pode ser preferível, entre- tanto, para efetuar tais condições usando RF.
Os atuais inventores descobriram ainda que, em particular, é preferível usar composto contendo flúor livre de átomos de hidrogênio como um dopante no presente método, em que tal composto é preferivelmente selecionado do grupo consistindo em CF4, C2F6, C4F8, CCI2F2, SiF4, SÍ2F6, SF6, NF3, F2 ou uma mistura dos mesmos. Tal composto flúor reagi- rá com o hidrogênio que pode estar presente para formar HF1 cujo composto pode ser considerado como uma molécula muito estável. A presença de flúor dessa maneira resulta na remoção de átomos de hidrogênio do plasma, de maneira que o hidrogênio não possa mais ligar-se com oxigênio, desta ma- neira minimizando a incorporação nas camadas de vidro de grupos de OH- que adversamente afetam a atenuação. De acordo com a presente inven- ção, combinações de dopantes podem ser usadas, isto é, dopantes aumen- tando o índice refratário, e dopantes diminuindo o índice refrativo. Para pre- venir qualquer precipitação ou deposição de compostos carboníferos com- postos no espaço de pré-tratamento, é desejável que os compostos conten- do flúor sejam supridos junto com oxigênio como um gás veículo. Em adição a isso, é desejável que o pré-tratamento dos compostos contendo cloro, em particular, SiCl4 e GeCl4, ocorra na ausência de oxigênio, de modo que as- sim evite deposição prematura indesejável de camadas vítreas no espaço de pré-tratamento e a rede de conduítes conectados ás mesmas.
Os atuais inventores, além disso, descobriram que flúor é incor- porado rias camadas de vidro de uma maneira eficiente. A presença de flúor é conhecida por levar a uma redução de valor de índice refrativo, cuja redu- ção é geralmente indesejável- A fim de, dessa maneira, compensar um índi- ce refrativo inferior, é desejável incorporar um dopante de aumento de índice refrativo, em particular germânio. Um efeito colateral negativo de tal pedido é a atenuação aumentada. Os atuais inventores, dessa maneira, visam reduzir a quantidade de flúor usada para a remoção de hidrogênio do plasma, em particular, submetendo o fluxo de gás a um pré-tratamento.
O método descrito na introdução é em particular apropriado para a realização do chamado processo de PCVD (Deposição de Vapor Químico de Plasma), em que tais condições de temperatura e plasma são criadas no interior do tubo do substrato de vidro oco, em que a deposição de camadas de vidro tem lugar no lado interno do tubo oco do substrato. Em tal processo de PCVD, a zona de reação é movimentada para frente e para trás ao longo do comprimento do tubo de substrato oco, em particular por meio do ressoa- dor, entre um ponto reverso próximo do lado de suprimento e um ponto re- verso perto do lado de descarga do tubo de substrato oco. 0 ressoador pre- ferivelmente circunda o tubo do substrato de vidro oco, e condições de plasma são criadas através da zona de reação, cujas condições de plasma, combinadas com a temperatura da fornalha, resultam na deposição de ca- madas de vidro no interior do tubo do substrato de vidro oco.
Se o pré-tratamento usado no presente método compreende preaquecimento, o dito preaquecimento é preferível mente realizado a partir de uma temperatura de 800°C para uma temperatura predominante na for- nalha, em que a temperatura da fornalha é de, no máximo, cerca de 1400°C.
A invenção ainda se refere a um dispositivo para fabricação de uma pré-forma de vidro para fibras ópticas, compreendendo os meios usuais para colocar o tubo de substrato oco entre uma unidade de suprimento de gás e uma unidade de descarga de gás, meios para suprimento de gases e meios para descarregar gases, meios para aquecimento do tubo do substra- to, em particular uma fornalha, e meios para formação de uma zona de rea- ção, em particular, um ressonador, em que um dispositivo para realizar um pré-tratamento é posicionado a montante, visto na direção do fluxo de gás a ser passado através do interior do tubo do substrato, cujo pré-tratamento é realizado no fluxo de gás a ser suprido para o interior do tubo do substrato. É desejável que o dito pré-tratamento seja selecionado do grupo consistindo em preaquecimento e pré-plasma, ou uma combinação dos mesmos. O dis- positivo para realizar o pré-tratamento preferível mente não circunda o tubo do substrato, mais em particular, o dispositivo para a realização do pré- tratamento é posicionado fora dos meios para aquecimento do tubo do subs- trato, em particular, a fornalha.
A presente invenção será agora explicada em mais detalhes por meio de um número de exemplos, a respeito dos quais deverá ser observa- do, entretanto, que a presente invenção de maneira alguma está limitada a tais exemplos especiais.
A figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo para realizar um processo de deposição de vapor interno.
A figura 2 é uma representação esquemática de um dispositivo especial preferido para implementar a presente invenção.
A figura 3 é uma representação esquemática de um dispositivo apropriado para implementar a presente invenção.
Na figura 1 um dispositivo 100 para realizar um processo de de- posição de vapor interno, em particular, do tipo PCVD, para fabricar uma pré-forma primária para fibras ópticas é esquematicamente mostrado. O dis- positivo 100 compreende uma fornalha 1, que circunda pelo menos parte do tubo do substrato de vidro oco 2. O tubo do substrato de vidro oco 2 tem um lado de suprimento 3 e um lado de descarga 4. O lado de suprimento 3 e o lado de descarga 4 podem ser posicionados entre uma entrada de gás e uma saída de gás, respectivamente (nâo mostradas). O lado de suprimento 3 e o lado de descarga 4 podem ser controlados, por exemplo, usando uma passagem cilíndrica provida com um lacre de anel em O, de tal maneira que o volume interno do tubo do substrato de vidro oco 2 é isolado da atmosfera de fora no lado externo do mesmo. Tal construção torna possível realizar o processo de deposição a uma pressão reduzida, quando uma bomba (não mostrada) está conectada à entrada de gás.
A figura 1 ainda mostra esquematicamente uma zona de reação .7, em que a zona de reação 7 se movimenta para frente e para trás durante o processo de deposição do vapor interno entre um ponto de reversão 5 lo- calizado perto do lado de suprimento 3 e um ponto de reversão 6 localizado perto do lado de descarga 4. O comprimento de deposição a ser considera- do como a distância entre os dois pontos de reversão, ou seja, o comprimen- to ao longo do qual as camadas de vidro são depositadas no lado interno do tubo do substrato de gás de vidro oco 2. Os dois pontos de reversão são circundados pela fornalha 1.
Durante o processo de deposição do vapor interno, gases de formação de vidro de impureza ou sem impureza são supridos através do lado 3 do tubo do substrato de vidro oco 2, cujos gases de formação de vidro são convertidos em vidro na zona de reação 7. Usando o movimento para frente e para trás da zona de reação 7, um número de camadas de vidro é desta maneira depositado uma camada no topo da outra no lado interno do tubo do substrato de vidro oco 2.
A presente invenção é em particular apropriada para uso em um processo de deposição de vapor interno do tipo PCVD, em que micro-ondas são acopladas no interior do tubo do substrato de vidro oco através de uma cavidade de ressonância, também chamada ressonador, que parcialmente circunda o tubo do substrato de vidro oco, visto na direção longitudinal do mesmo, de maneira a formar um plasma local. O termo "plasma local" é en- tendido para significar um plasma tendo um comprimento que mais ou me- nos corresponde ao comprimento do ressonador, ambos vistos na direção longitudinal do tubo do substrato de vidro oco 2. Em um processo de PCVD, o espaço de ressonância é movimentado para frente e para trás ao longo do comprimento do tubo do substrato de vidro oco entre os dois pontos de re- versão 5, 6. Depois da conclusão do presente método, um processo de re- tração pode ser realizado, em que o tubo do substrato de vidro oco é forma- do em uma pré-forma sólida. Uma haste de vidro sólida dessa maneira obti- da pode ser externamente provida com uma quantidade adicional de vidro. Subseqüentemente, a fibra óptica final é obtida por aquecimento da pré- forma sólida, que pode ou não pode ser provida com camadas de vidro adi- cionais, uma extremidade da mesma, sobre a qual uma fibra é retirada a par- tir do mesmo, em que a fibra pode ser provida com um ou mais revestimen- tos antes de ser enrolada em uma bobina.
Um processo de PCVD é conhecido na técnica, por exemplo, dos pedidos de patente U.S. publicados sob os Nos US 2005/0000253, US 2008/0044150, US 2005/0120751, US 2008/0053812, US 2005/0041943 e as Patentes U.S. Nos US 4.741.747 e US 4.493.721.
Ressonadores são conhecidos na técnica, por exemplo, dos pe- didos de patente U.S. publicados sob os Nos US 2007/0289532, US 2003/0159781 e US 2005/0172902, e Patentes U.S. Nos US 4.844.007, US 4.714.589 e US 4.877.938.
O processo de PCVD é chamado processo de baixa pressão, que significa que a pressão, durante o processo de deposição de vapor in- terno, é estabelecida em um valor na faixa de 0,1 a 4 KPa (1-40 mbar), pre- ferivelmente a faixa de 0,5 a 3 KPa (5-30 mbar).
A figura 2 mostra esquematicamente a presente invenção, em que um fluxo de gás 10 é fornecido para o interior do tubo do substrato oco 2 através do lado de suprimento 3 do tubo do substrato 2. Na figura 2, a forna- lha e a zona de reação 7, como também os pontos de reversão 5, 6, não são mostrados por causa da clareza. A figura 2 mostra que o pré-tratamento no dispositivo 12 claramente tem lugar em uma posição fora do tubo do substra- to 2. O fluxo de gás 10 pode ser considerado como uma combinação do flu- xo de gás principal 8 e um ou mais fluxos de gás secundários 9, em que a taxa de fluxo do fluxo de gás principal 8 é preferivelmente mais alta do que a taxa de fluxo de cada um individual dos ditos um ou mais fluxos de gás se- cundário 9. O principal fluxo de gás é composto de, por exemplo, SÍCI4 e 02. Embora somente um fluxo de gás secundário 9 seja mostrado na figura 2, será evidente que podem ser diversos fluxos de gás secundários 9. Disposto no fluxo de gás secundário 9 está um dispositivo 12 para realizar um pré- tratamento. Além do mais, uma válvula 11 é disposta no fluxo de gás secun- dário 9. Se o dispositivo 12 realiza um tratamento de pré-plasma no fluxo de gás secundário 9, em que o fluxo de gás secundário 9 contém C2F6 como um dopante, por exemplo, na presença de oxigênio, por exemplo, os átomos de flúor presentes no fluxo de gás secundário 9 são pré-ativados, de tal ma- neira que uma reação prematura com os átomos de hidrogênio presentes no tubo do substrato oco 2 tenha lugar no tubo do substrato oco 2, depois da entrada do fluxo de gás 10, que consiste em uma combinação do fluxo de gás principal 8 e os ditos um ou mais fluxos de gás secundários 9. Tal com- binação de fluxo de gás 9,10 é uma etapa simples de mistura e não constitui um pré-tratamento no significado da presente invenção. Outros dopantes podem ser fornecidos através de outros fluxos de gases secundários 9 (não mostrados), em que os fluxos de gases secundários podem sofrer um pré- tratamento de acordo com a presente invenção. Por causa da presença dos átomos de flúor, que foram ligeiramente pré-ativados, a reação com o hidro- gênio presente no plasma pode ter lugar substancialmente instantaneamente de tal maneira a formar um HF estável. A possível incorporação de flúor nas camadas de vidro a serem depositadas no interior do tubo de substratos 2 desta maneira diminuí, como um resultado de que a quantidade de flúor in- corporada nas camadas de gás será minimizada. Consequentemente, a quantidade de germânio a ser fornecido para o tubo do substrato oco 2, com funções de germânio como compensação para a diminuição do índice refra- tário de flúor, é menor do que em uma modalidade em que tal pré-tratamento através do dispositivo 12 não tem lugar. Embora o dispositivo 12 seja indica- do como um pré-tratamento do tipo pré-plasma na figura 2 ficará entendido que um pré-tratamento do tipo aquecimento pode também ser realizado. Além do mais, é possível dispor um número de dispositivos 12 em série, ca- so em que o pré-tratamento pode ser selecionado do pré-plasma e/ou aque- cimento.
A composição do fluxo de gás secundário 9 deve ser seleciona- da de tal modo que nenhuma deposição prematura de, por exemplo, carbo- no terá lugar no dispositivo 12. A precipitação de carbono pode ter lugar co- mo um resultado de, por exemplo, uma reação entre oxigênio e, por exem- pio, C2F6. A fim de efetuar uma transição graduai entre as condições de plasma predominantes no dispositivo 12 e as condições de piasma predomi- nantes no tubo do substrato oco 2, é desejável que a força usada na zona de reação, no tubo do substrato 2, seja maior do que a força usada no dispositi- vo 12. Em adição a isso é desejável que a distância entre o dispositivo 12 e o interior do tubo do substrato 2 seja mantida o menor possível de modo a limitar qualquer perda de atividade resultante do pré-tratamento sendo reali- zado.
A figura 3 esquematicamente mostra uma segunda modalidade da presente invenção, em que os mesmos numerais de referência que são usados na figura 2. Na figura 3 o dispositivo 12, em que o pré-tratamento tem lugar, é disposto no fluxo de gás 10, em que o fluxo de gás 10 pode ser considerado como mais ou menos uma combinação de um ou mais fluxos de gás secundário 9 e o fluxo de gás principal 8. A modalidade apresentada na figura 3 é em particular apropriada se o dispositivo 12 compreende um pré- tratamento do tipo preaquecimento, mas é também possível usar um pré- tratamento do tipo de pré-piasma (não mostrado). De acordo com uma mo- dalidade especial é desejável que uma temperatura de pelo menos 800°C prevaleça no dispositivo 12 antes do gás entrar no tubo do substrato oco 2, em que o tubo do substrato oco 2, como mostrado na figura 1, é circundado por uma fornalha em que a temperatura de cerca de 1200-1400°C prevale- ce. A elevada temperatura de entrada do fluxo de gás 10, que consiste em um ou mais fluxos de gás secundários 9 e o fluxo de gás principal 8, faz os compostos flúor presentes nos gases de formação de vidro reagirem com o hidrogênio mediante entrada do tubo do substrato oco 2, no qual os compos- tos HF estáveis são formados. A fornalha circundando o tubo do substrato 2 e as condições de plasma predominantes no tubo do substrato 2 efetuam as condições de reação de tal maneira que a deposição de uma ou mais cama- das de vidro no interior do tubo do substrato 2 pode ter lugar, em que cama- das de vidro exibem uma diminuição do pico OH a 1385 nm.
Embora esteja indicado na figura 2 que o dispositivo 12 somente se aplica para o fluxo de gás secundário 9, é também possível, em uma mo- dalidade especial, submeter o fluxo de gás principal 8 a um pré-tratamento, por exemplo, um preaquecimento ou um tratamento de pré-plasma, que po- de ou não pode ter lugar em combinação com um pré-tratamento de um ou mais fluxos de gás secundário 9. Além do mais, é possível em uma modali- dade especial, aplicar o pré-tratamento a uma combinação de um ou mais fluxos de gás secundário 9, de fluxo de gás principal 8, ou o fluxo de gás 10, com o tipo de pré-tratamento não sendo limitado a um tipo, mas combina- ções sendo possível. As condições no dispositivo 12 devem ser seleciona- das de maneira que a deposição prematura de compostos indesejáveis seja minimizada. Na figura 2 e na figura 3, o dispositivo 12 é disposto fora do tubo do substrato 2, mais em particular, o dispositivo 12 não circunda o substrato 2 naquele lugar.
De acordo com outra modalidade (não mostrada) é também possível suprir o fluxo de gás principal através de um tubo posicionado cen- tralmente no interior do tubo do substrato oco. O espaço anular entre o dito tubo e o tubo do substrato oco é usado para suprir o fluxo de gás secundá- rio. A construção desses dois tubos é circundada por uma cavidade resso- nante posicionada estacionária para prover microondas para o tubo do subs- trato. Tal cavidade ressonante posicionada estacionária é posicionada no lado de suprimento do tubo do substrato e localizada fora da fornalha. Tal pré-tratamento pode ser considerado como outra modalidade da presente invenção. Em tal construção, o espaço anular pode ser usado para o supri- mento do fluxo de gás principal, e o tubo posicionado centralmente para o suprimento do fluxo de gás secundário. Em outra modalidade (não mostra- da), a cavidade ressonante é substituída por um dispositivo de aquecimento.
Claims (22)
1. Método para fabricar uma pré-forma primária para fibras ópti- cas, usando um processo de deposição de vapor interno, em que um fluxo de gás de gases de formação de vidro de impureza e/ou sem impureza é fornecido para o interior de um tubo de substrato oco, tendo um lado de su- primento e um lado de descarga através do lado de suprimento do mesmo, em que a deposição de camadas de vidro, no interior do tubo de substrato, é efetuada como um resultado da presença de uma zona de reação, em que o tubo de substrato de vidro oco é circundado por uma fornalha, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás é submetido a um pré-tratamento, antes de ser suprido para entrar no interior do tubo de substrato de vidro oco.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pré-tratamento é selecionado do grupo de preaquecimento e de pré-plasma, ou uma combinação dos mesmos.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de reação é do tipo plasma.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a zona de reação é movimentada para frente e para trás ao lon- go do comprimento do tubo de substrato oco, durante pelo menos parte do processo de deposição.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a -4, caracterizado pelo fato de que o nível de força usado na zona de reação do tipo plasma é mais alto do que o nível de força do pré-tratamento usado no pré-plasma.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a -5, caracterizado pelo fato de que a geração do plasma e o pré-plasma têm lugar usando micro-ondas.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a -6, caracterizado pelo fato de que o nível de força do pré-tratamento do tipo pré-pfasma é estabelecido na dependência da posição da zona de reação no tubo de substrato de vidro oco.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a .6, caracterizado pelo fato de que o níve! de força usado no pré-tratamento do tipo pré-plasma é estabelecido na dependência no período do processo de deposição.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações ante- riores, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás a ser fornecido para o interior do tubo do substrato pode ser considerado como um fluxo de gás compreendendo um fluxo de gás principal e um ou mais fluxos de gás se- cundários, em que a taxa de fluxo do fluxo de gás principal é mais alta do que a taxa de fluxo de cada fluxo de gás individual secundário.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que somente os ditos um ou mais fluxos de gás secundários é (são) submetido(s) à etapa de pré-tratamento, em particular pré-plasma.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 e10, caracterizado pelo fato de que um ou mais fluxos de gás secundários contêm dopantes, na presença ou não de um ou mais gases de formação de vidro.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pe- lo fato de que um composto contendo flúor livre de átomos de hidrogênio é usado como um dopante.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a12, caracterizado pelo fato de que um fluxo de gás secundário compreende oxigênio e um composto contendo flúor livre de átomos de hidrogênio.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 e 13, caracterizado pelo fato de que o composto contendo flúor livre de áto- mos de hidrogênio é selecionado do grupo consistindo em CF4, C2F6, C4F8, CCI2F2, SiF4, SÍ2F6, SF6, NF3, F2 ou uma mistura dos mesmos.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de preaquecimento é reali- zada a partir de uma temperatura de 800°C, em particular, realizada no fluxo de gás principal.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 e 15, caracterizado pelo fato de que o composto contendo flúor é submetido ao pré-tratamento junto com oxigênio.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que o pré-tratamento não é realizado no tubo do substrato, preferivelmente que o pré-tratamento é realizado antes da entrada do fluxo de gás no interior do tubo do substrato.
18. Método para fabricar uma fibra óptica aquecendo uma pré- forma obtida usando o método como definido em qualquer uma das reivindi- cações 1 a 17, em uma extremidade, e submetendo a extremidade dessa maneira aquecida a um tratamento de estriamento de maneira a obter a fi- bra óptica.
19. Dispositivo para fabricar uma pré-forma de vidro para fibras ópticas, compreendendo os meios usuais para colocar o tubo do substrato oco entre uma unidade de suprimento de gás e uma unidade de descarga de gás, meios para suprir gases e meios para descarregar gases, meios para aquecer o tubo do substrato e meios para formar uma zona de reação, ca- racterizado pelo fato de que o dispositivo para realizar um pré-tratamento é posicionado a montante, visto na direção do fluxo de gás a ser passado a- través do interior do tubo do substrato, em que o pré-tratamento é realizado no fluxo de gás a ser fornecido para o interior do tubo do substrato.
20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito pré-tratamento é selecionado do grupo consistindo em preaquecimento e pré-plasma, ou uma combinação dos mesmos.
21. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 e 20, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para realizar o pré- tratamento não circunda o tubo do substrato.
22. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para realizar o pré- tratamento é disposto fora dos meios para aquecimento do tubo do substra- to, em particular, uma fornalha.
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