ES2578796T3

ES2578796T3 - Procedimiento para activar una superficie interior de un tubo de sustrato hueco para la fabricación de una preforma de fibra óptica.

Info

Publication number: ES2578796T3
Application number: ES13196177.3T
Authority: ES
Inventors: Igor Milicevic; Mattheus Jacobus Nicolaas Van Stralen; Johannes Antoon Hartsuiker
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2016-08-01
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: NL2009962C2; EP2743237A1; US20140157829A1; CN103864290A; BR102013031506B8; JP2014114209A; BR102013031506B1; BR102013031506A2; EP2743237B1; DK2743237T3; CN103864290B; US11117825B2; JP6232270B2

Abstract

Procedimiento para activar una superficie interior de un tubo de sustrato de vidrio hueco para la fabricación de una preforma de fibra óptica, en el que dicha activación es un tratamiento previo de dicho tubo de sustrato de vidrio hueco antes de comenzar el proceso de deposición, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: i) depositar varias capas de vidrio de activación en dicha superficie interior de dicho tubo de sustrato hueco por medio de un proceso de PCVD; en el que el espesor de las capas de vidrio de activación es de, como mínimo, micrómetros y como máximo 250 micrómetros; ii) eliminar, al menos parcialmente, dichas capas de activación depositadas en la etapa i) por medio de un proceso de grabado químico, en el que las capas de vidrio de activación tal como se depositaron en la etapa i) se eliminan en una cuantía de, al menos, el 30%.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Procedimiento para activar una superficie interior de un tubo de sustrato hueco para la fabricacion de una preforma de fibra optica

[0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para la activacion de una superficie interior de un tubo de sustrato de vidrio hueco para la fabricacion de una preforma de fibra optica, en donde dicha activacion es un tratamiento previo de dicho tubo de sustrato de vidrio hueco anterior al comienzo del proceso de deposicion.

Antecedentes

[0002] Uno de los procedimientos para fabricacion de fibras opticas comprende depositar multiples peliculas o capas finas de vidrio (por ejemplo capas de vidrio) sobre la superficie interior de un tubo de substrato (hueco). Posteriormente, dicho tubo de sustrato se colapsa para formar una varilla-nucleo, que esta opcionalmente enfundada o sobre-revestida para formar una preforma de fibra optica a partir de la cual pueden ser estiradas las fibras opticas.

[0003] Las capas de vidrio se aplican al interior del tubo de sustrato mediante la introduccion de gases de formacion de vidrio (por ejemplo, gases reactivos dopados o sin dopar) en el interior del tubo de sustrato desde un extremo (es decir, el lado de suministro del tubo de sustrato). Se depositan capas de vidrio dopado o sin dopar sobre la superficie interior del tubo de sustrato. Los gases se descargan o se retiran desde el otro extremo del tubo de sustrato (es decir, el lado de descarga del tubo de sustrato), opcionalmente utilizando una bomba de vacio. Una bomba de vacio tiene el efecto de generar una presion reducida en el interior del tubo de sustrato.

[0004] Durante un proceso de PCVD (plasma chemical vapour deposition [deposicion quimica en fase de vapor asistida por plasma]) se genera un plasma localizado. En general, desde un generador de microondas, las microondas se dirigen hacia un aplicador a traves de una guia de ondas. El aplicador, que rodea un tubo de sustrato de vidrio, acopla la energia de alta frecuencia al plasma. Ademas, el aplicador y el tubo de sustrato estan generalmente rodeados por un horno a fin de mantener el tubo de sustrato a una temperatura de 900 a 1300° C durante el proceso de deposicion. El aplicador (y por tanto el plasma que forma) se mueve en vaiven en la direccion longitudinal del tubo de substrato. Con cada carrera o pasada del aplicador, una capa de vidrio delgada se deposita sobre la superficie interior del tubo de sustrato.

[0005] Por lo tanto, el aplicador se mueve en traslacion sobre la longitud del tubo de sustrato dentro de los limites de un horno circundante. Con este movimiento de traslacion del aplicador, el plasma tambien se mueve en la misma direccion. A medida que el aplicador se acerca a la pared interior del horno proxima a un extremo del tubo de sustrato, el movimiento del aplicador se invierte (este punto es un punto de inversion), de manera que se mueve hacia el otro extremo del tubo de sustrato hacia otra pared interior del horno (y otro punto de inversion). El aplicador y por lo tanto el plasma se desplaza en un movimiento en vaiven a lo largo de la longitud del tubo de substrato. Cada movimiento de vaiven se llama "pasada" o "carrera". Con cada pasada, una fina capa de vidrio es depositada en la superficie interior del tubo de sustrato.

[0006] Normalmente, se genera un plasma unicamente en una parte del tubo de sustrato (por ejemplo, la parte que esta rodeada por el aplicador de microondas). Tipicamente, las dimensiones del aplicador de microondas son menores que las respectivas dimensiones del horno y el tubo de sustrato. Tan solo en la localizacion del plasma los gases reactivos son convertidos en vidrio solido que se deposita sobre la superficie interior del tubo de sustrato.

[0007] Las pasadas aumentan el espesor acumulado de estas peliculas delgadas (es decir, el material depositado), lo que disminuye el diametro interior restante del tubo de substrato. En otras palabras, con cada pasada, el espacio hueco interior del tubo de sustrato se hace cada vez mas pequeno.

[0008] Este plasma provoca la reaccion de los gases de formacion de vidrio (por ejemplo, O2, SiCL y por ejemplo GeCl2 como gas dopante u otros gases) que se suministran al interior del tubo de sustrato. La reaccion de los gases de formacion de vidrio permite la reaccion de Si (silicio), O (oxigeno) y por ejemplo, el dopante Ge (germanio), de manera que de este modo se efectua la deposicion directa en la superficie interior del tubo de sustrato de, por ejemplo, SiOx dopado con Ge.

[0009] Cuando se completa la deposicion, el tubo de sustrato es colapsado termicamente en una varilla-nucleo maciza. Opcionalmente, la misma se puede recubrir externamente con una capa de vidrio adicional, por ejemplo mediante la aplicacion de silice por medio de un proceso de deposicion exterior, o mediante la colocacion de la varilla de preforma en un denominado tubo de camisa (o funda) - compuesto de silice sin dopar - ello, antes del proceso de estirado de la fibra, a fin de aumentar asi la cantidad de silice sin dopar respecto de la cantidad de silice dopado en la fibra final. Se obtiene asi una preforma de fibra optica. Si un extremo de la preforma se calienta de manera que se vuelva fluida, una fibra de vidrio fina puede ser estirada a partir de la varilla y enrollarse en un carrete; dicha fibra optica tiene entonces una porcion de nucleo y una porcion de revestimiento con dimensiones e indices de refraccion relativos y correspondientes a los de la preforma. La fibra puede funcionar como una guia de ondas, por ejemplo para utilizar en la propagacion de senales de telecomunicacion opticas.

[0010] Ha de tenerse en cuenta que los gases de formacion de vidrio que fluyen a traves del tubo de sustrato tambien pueden contener otros componentes. La adicion de un dopante tal como C2F6 a los gases de formacion de vidrio dara lugar a una reduccion del valor del indice de refraccion de la silice.

[0011] La utilizacion de una fibra optica para fines de telecomunicaciones requiere que dicha fibra optica, este sustancialmente exenta de defectos (por ejemplo, discrepancias en el porcentaje de dopantes, indeseable forma

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

eliptica de la seccion transversal y similares), ya que, cuando se considera sobre una longitud grande de la fibra optica, tales defectos pueden provocar una atenuacion significativa de la senal que esta siendo transportada. Es importante, por lo tanto, realizar un proceso de PCVD reproducible muy uniforme y, porque la calidad de las capas depositadas por PCVD determinaran finalmente la calidad de las fibras.

[0012] Con el fin de tener una buena adhesion inicial de la capa de vidrio en la pared interior del tubo de sustrato y para evitar la formacion de burbujas en estas capas de vidrio depositadas inicialmente, los fabricantes de preformas tienen que tratar previamente el interior del tubo de sustrato hueco antes de iniciar el proceso de deposicion. Esto tambien se llama fase de pulido por plasma o grabado quimico por plasma. Por lo tanto, en general, antes de iniciar la deposicion de capas de vidrio en el interior del tubo de sustrato, la superficie interior del tubo de sustrato inicial es tratada o activada previamente para lograr una buena adhesion y/o para prevenir efectos no deseados de contaminantes que estan presentes en el material de vidrio de partida del tubo de sustrato. Este tratamiento previo o activacion, se lleva a cabo generalmente por medio de grabado quimico. Este grabado quimico se lleva a cabo generalmente por movimiento alternativo de un plasma en el tubo de sustrato mientras que fluye un gas de ataque quimico - por ejemplo freon (C2F6) y, opcionalmente, un gas portador, tal como oxigeno (O2) - a traves del tubo de sustrato. Tal tratamiento grabara material de vidrio desde el interior del tubo de sustrato. Cabe senalar que cuando se utiliza freon en una mezcla gaseosa con los gases de formacion de vidrio el fluor, el freon se incorporara en las capas de vidrio depositadas. En tal caso el freon no funcionara como un gas de ataque quimico.

[0013] Los presentes inventores descubrieron que despues de un tratamiento de grabado quimico interior tal la superficie interior del tubo de sustrato no es grabado quimicamente de manera uniforme, es decir, existen diferencias severas en la cantidad de material que se ha eliminado por grabado quimico para diferentes posiciones radiales y/o longitudinales. Los presentes inventores han descubierto que este grabado quimico no uniforme se produce por el grabado quimico preferente del tubo de substrato que puede variar entre tubos de sustrato (lotes).

[0014] Sin desear permanecer ligados a una teoria particular, se sugiere por los presentes inventores que existe una falta de homogeneidad de material dentro de la superficie interior del tubo de sustrato y que algunas partes se graban en un grado mayor que otras partes. El grabado quimico preferente dara lugar a perturbaciones locales en el vidrio depositado en el proceso de PCVD posterior que forma dicha preforma de fibra optica. Estas perturbaciones locales pueden adoptar la forma de pequenas hendiduras o agujeros El efecto de este proceso de grabado quimico desigual es que se aumentara la rugosidad de la superficie interior del tubo de sustrato hueco. En otras palabras, las hendiduras o agujeros se aumentan.

[0015] Como se ha descrito anteriormente dichas perturbaciones locales son indeseadas, ya que podrian conducir a una disminucion en la calidad de las fibras opticas producidas. Esto es debido al hecho de que si la superficie inicial del tubo de sustrato tiene irregularidades, la deposicion de capas de vidrio en la mayoria de los casos aumenta la rugosidad inicial. Los presentes inventores han observado que cuando se lleva a cabo una etapa de activacion de la tecnica anterior por grabado quimico del tubo de sustrato, las hendiduras del interior del tubo de vidrio daran lugar a la formacion de gotitas o salientes en las capas de vidrio que se depositan subsiguientemente.

[0016] Debido a este fenomeno, en el proceso de deposicion de vapor interior de las capas de vidrio, al aumentar la cantidad de material de vidrio depositada, esta rugosidad inicial creara perturbaciones en el producto final, es decir, una guia de ondas optica. Esto es especialmente grave para una fibra optica de modos multiples porque el perfil de indice de refraccion tambien sera modificado dando como resultado una degradacion de la calidad, es decir, de propiedades opticas uniformes. Con los procedimientos de activacion de la tecnica anterior se han observado desviaciones del indice de refraccion deseado en direccion longitudinal. En otras palabras, el indice de refraccion no es estable en direccion longitudinal lo cual resulta indeseable.

[0017] Varias publicaciones en la bibliografia de patentes se refieren a este aspecto.

[0018] El documento EP 2 008 978 A1, se refiere a un procedimiento para la deposicion de capas de vidrio en la superficie interior del tubo de sustrato hueco, en el cual la deposicion de capas de vidrio se interrumpe mediante la realizacion de una etapa intermedia, cuya etapa intermedia comprende suministrar un gas de ataque quimico conteniendo fluor dentro del tubo de sustrato hueco. Esta etapa intermedia elimina hollin depositado fuera de la zona de deposicion de vidrio, es decir, el hollin depositado fuera de la zona de plasma. Esta solicitud se refiere a un proceso de grabado quimico de una pequena porcion del tubo de sustrato.

[0019] El documento US 4.493.721, se refiere a un procedimiento de fabricacion de fibras opticas, en cuyo procedimiento la superficie interior de un tubo de sustrato es grabado quimicamente con un compuesto de fluor antes de iniciar el proceso de deposicion propiamente dicho. Despues de la etapa de grabado quimico, se depositan las primeras capas de vidrio.

[0020] El documento JP62021724A, se refiere a un procedimiento para pulir la superficie interior de un tubo de vidrio por medio de una llama de plasma generada en el tubo de vidrio.

[0021] Otro procedimiento de grabado quimico, es mediante lavado del interior de un tubo de sustrato hueco acido fluorhidrico que es un material altamente peligroso e indeseable desde el punto de vista medio ambiental y de seguridad.

Objeto de la invencion

[0022] Un objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para activar la superficie interior de un tubo de sustrato que no induzca un aumento de las irregularidades de la superficie interior.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

[0023] Otro objeto de la presente invencion, es proporcionar un procedimiento para fabricar una preforma para fibras opticas por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor interior, en el que la formacion de burbujas en las capas de vidrio se reduce al minimo.

[0024] Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para fabricar una preforma para fibras opticas por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor interior, en el que la union inicial de capa de vidrio en el interior del tubo de sustrato hueco es tal que la formacion de grietas en las capas de vidrio asi depositados se reducen a un minimo.

[0025] Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para fabricar una preforma para fibras opticas por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor interior en el que no se aumenta de manera sustancial la rugosidad del interior del tubo de sustrato hueco despues de realizar una etapa de grabado quimico.

[0026] Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para fabricar una preforma para fibras opticas por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor interior, en el que la rugosidad inicial de la superficie interior del tubo de sustrato hueco es tal que no esta presente formacion de capa de cristal alguna con irregularidades perturbadoras.

[0027] Existe por tanto necesidad de tener un tratamiento previo o de activacion del tubo de sustrato que mejore la lisura de la superficie interior con el fin de aumentar la homogeneidad de las capas de vidrio depositadas posteriores.

Sumario de la invencion

[0028] La presente invencion se refiere en un primer aspecto a un procedimiento para activacion de una superficie interior de un tubo de sustrato de vidrio hueco para la fabricacion de una preforma de fibra optica, cuyo procedimiento comprende las etapas de:

i) depositar varias capas de vidrio de activacion sobre dicha superficie interior de dicho tubo de sustrato hueco por medio de un proceso de PCVD; en el que el espesor de las capas de vidrio de activacion es de, al menos, 10 micrometros y como maximo 250 micrometros;

ii) eliminar, al menos, parcialmente dichas capas de activacion depositadas en la etapa i) por medio de un proceso de grabado quimico, en el que las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, al menos, el 30%.

[0029] En una forma de realizacion del presente procedimiento el proceso de grabado quimico es grabado quimico por plasma con un gas de ataque quimico.

[0030] En otra realizacion del presente procedimiento dicho gas de ataque quimico es un gas de ataque quimico que contiene fluor.

[0031] Aun en otra realizacion de la presente invencion, dicho gas de ataque quimico comprende un compuesto fluorado exento de hidrogeno y un gas portador.

[0032] En otra realizacion del presente procedimiento dicho gas de ataque quimico se selecciona del grupo, consistente en CCl2F2, CF4, C2F6, SF6, F2 y SO2F2, o una combinacion de los mismos.

[0033] En aun otra realizacion del presente procedimiento, dicho gas portador se selecciona del grupo que consiste en oxigeno (O2), nitrogeno (N2) o argon (Ar). En otra una realizacion del presente procedimiento dicho gas de ataque quimico que contiene fluor es una mezcla de, al menos, O2 y C2F6 y/o SF6.

[0034] En aun otra realizacion del presente procedimiento, en el proceso de PCVD de la etapa i), se utilizan gases de formacion de vidrio sin dopar.

[0035] En todavia otra realizacion del presente procedimiento, como los mencionados gases de formacion de vidrio sin dopar se utiliza una mezcla de, al menos, O2 y SiCL.

[0036] Aun en otra realizacion del presente procedimiento, el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es de, al menos, 25 micrometros.

[0037] Ademas en otra realizacion del presente procedimiento el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es de, al menos, 50 micrometros.

[0038] En aun otra realizacion del presente procedimiento el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es como maximo de 125 micrometros.

[0039] En todavia otra realizacion del presente procedimiento el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es como maximo de 75 micrometros.

[0040] Aun en otra realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion tal como se depositaron en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, al menos, el 40%.

[0041] En otra realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i), se eliminan en una cuantia de, al menos, menos el 50%.

[0042] Tambien en otra realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i), se eliminan en una cuantia de a lo sumo el 100%.

[0043] Ademas en otra realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i), se eliminan en una cuantia de, a lo sumo, el 90%, u opcionalmente en una cuantia del 95% o incluso del 99%.

[0044] Aun en otra realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i), se eliminan en una cuantia de a lo sumo el 80%.

[0045] En aun otra realizacion de la presente invencion, la deposicion de vidrio durante la etapa i) se lleva a cabo a lo largo de la longitud del tubo de substrato hueco.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

[0046] Tambien en otra realizacion de la presente invencion, la deposicion de vidrio durante la etapa i) se lleva a cabo a lo largo de, al menos, el 80%, preferiblemente, al menos, el 90%, mas preferiblemente, al menos, el 95% de la longitud del tubo de substrato hueco.

[0047] Los presentes inventores han descubierto que uno o mas de los objetos de la presente invencion se alcanzan mediante el presente procedimiento.

Definiciones utilizadas en la presente descripcion

[0048] Las siguientes definiciones se utilizan en la presente descripcion y en las reivindicaciones para definir el objeto asunto indicado. Otros terminos que no se citan a continuacion se entienden que tienen el significado generalmente aceptado en el ambito.

• "activacion" tal como se utiliza en la presente descripcion en combinacion con el tubo de sustrato hueco significa: tratamiento previo de un sustrato tubular hueco antes de comenzar el proceso de deposicion - por lo general antes de comenzar un proceso convencional CVD (deposicion quimica en fase de vapor) en el interior del tubo de sustrato hueco. La activacion se lleva a cabo en la superficie inicial, original o virgen del tubo de sustrato. Cabe senalar que durante la activacion de acuerdo con la presente invencion se deposita una pluralidad de capas de activacion. Solo la primera capa tendra contacto directo con la superficie inicial, original o virgen del tubo de sustrato. Sin embargo, el proceso completo de deposicion de una pluralidad de capas de activacion se considera como "activacion".

• "superficie interna" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: superficie interior o interna del tubo de substrato hueco.

• "tubo de substrato hueco" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un tubo alargado que tiene una cavidad interior; generalmente, durante la fabricacion de una preforma se proporciona al interior de dicho tubo (o recubre) una pluralidad de capas de vidrio.

• "la longitud del tubo de substrato hueco" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: la longitud efectiva del tubo total de sustrato hueco, siendo la longitud del tubo de sustrato en la que puede ser generado un plasma y en la que puede producirse la deposicion de vidrio.

• "cavidad" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: el espacio rodeado por la pared del tubo de sustrato.

• "cristal" o "material de vidrio" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: oxido de material cristalino o vitreo (vitreo) - por ejemplo, silice (SiO2) o incluso cuarzo - depositado por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor.

• "silice" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: cualquier sustancia en forma de SiOx, sea o no estequiometrica, y sea o no cristalina o amorfa.

• "capas de vidrio de activacion" como se utiliza en la presente descripcion significa: capas de material de vidrio que se utilizan para activar la superficie interior del tubo de sustrato hueco. Se deposita una pluralidad de capas de activacion. Solo la primera capa tendra contacto directo con la superficie inicial, original o virgen del tubo de sustrato. Pero todas las capas depositadas durante la etapa i) se consideran capas de activacion.

• "Proceso de grabado quimico" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un proceso de eliminacion de los materiales de vidrio a traves de accion quimica.

• "Gas de ataque quimico" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un compuesto de grabado quimico gaseoso utilizado durante el proceso de grabado quimico; un gas de ataque quimico es un gas, que en las condiciones apropiadas (por ejemplo, temperatura y concentracion) es capaz de eliminar materiales de vidrio a traves de accion quimica.

• "grabado quimico por plasma" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un proceso de grabado quimico en el cual las condiciones de grabado quimico para un gas de ataque quimico se crean o se mejoraron en un plasma.

• "gas de ataque quimico conteniendo fluor" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un gas de ataque quimico que contiene fluor y/o uno o mas compuestos fluorados.

• "compuesto fluorado" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un compuesto que comprende unido al menos un atomo de fluor, por ejemplo, un hidrocarburo fluorado.

• "Compuesto fluorado exento de hidrogeno" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un compuesto per-fluorado; un compuesto fluorado en el que no estan presentes atomos de hidrogeno, por ejemplo, un hidrocarburo fluorado en el que todos los atomos de hidrogeno han sido reemplazados por atomos de fluor.

• "gas portador" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: un gas que diluye la concentracion de gas de ataque quimico, sin reaccionar directamente con dicho gas de ataque quimico.

• "gases de formacion de vidrio" como se utiliza en la presente descripcion significa: gases reactivos utilizados durante el proceso de deposicion para formar capas de vidrio.

• "gases de formacion de vidrio sin dopar" tal como se utiliza en la presente descripcion significa: gases sin dopantes anadidos intencionalmente que son capaces de reaccionar con el vidrio de silice esencialmente puro.

• "cuantia de eliminacion de las capas de vidrio de activacion" como se utiliza en la presente descripcion significa: el porcentaje de las capas de vidrio de activacion que se elimina; esto se puede calcular, por ejemplo, por la diferencia de espesor del numero total de capas de vidrio de activacion antes y despues de la eliminacion o calculando el peso del vidrio depositado y vidrio eliminado.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Descripcion detallada de la presente invencion

[0049] La presente invencion se refiere por tanto a un procedimiento de activacion del sustrato tubular hueco utilizado para la fabricacion de una preforma de fibra optica. Una capa de vidrio (delgada) (en forma de varias capas de vidrio de activacion) se deposita y posteriormente se elimina parcial o totalmente por grabado quimico.

[0050] Los presentes inventores han descubierto que la etapa de grabado quimico - requerida para obtener una buena adherencia - tiene algunos efectos secundarios negativos. Los presentes inventores han descubierto que el tubo de sustrato tal como se suministra (es decir, el tubo de sustrato original), por ejemplo, puede ser no homogeneo en su composicion. Esta falta de homogeneidad dara lugar a un grabado quimico preferente, es decir, grabado quimico de materiales que tienen un efecto diferente en diferentes partes de la superficie interior del tubo de sustrato.

[0051] En otras palabras, el grabado quimico no es homogeneo sobre la superficie interior del tubo de sustrato. Esta falta de homogeneidad produce problemas graves durante las etapas de deposicion. Los presentes inventores han descubierto que llevando a cabo la etapa de grabado quimico sobre capas depositadas durante la PCVD en lugar de sobre el tubo de sustrato inicial en si, se mantienen las ventajas del proceso de grabado quimico (es decir. la adherencia mejorada) mientras que los efectos secundarios negativos del grabado quimico (la creacion de superficie sin homogeneidad) se ven disminuidos o incluso eliminados por completo.

[0052] Los presentes inventores suponen que cuando capas de vidrio de activacion depositadas por PCVD, se retiran, la superficie interior del tubo de sustrato obtenido es mucho mas lisa y uniforme que la superficie inicial (es decir, original o virgen) de un sustrato antes de la deposicion de las capas de vidrio preliminares y el grabado quimico de las mismas.

[0053] De acuerdo con el presente procedimiento, debe entenderse que la formacion de capas de vidrio de activacion (o preliminar) es una etapa de proceso esencial en la presente invencion y la deposicion de estas capas de vidrio de activacion tiene lugar antes de llevar a cabo el proceso de deposicion propiamente dicho.

[0054] Estas capas de vidrio de activacion seran (parcial o de manera preferible casi completamente) retiradas del interior del tubo de sustrato hueco mediante la etapa de grabado quimico anteriormente discutida. Y despues de la eliminacion de estas capas de vidrio de activacion tendra lugar el proceso de deposicion de capas de vidrio propiamente dicho, es decir, la formacion de capas de vidrio en el interior que da como resultado una preforma con un perfil de indice de refraccion especifico. Las capas de vidrio de activacion no contribuyen al perfil de indice de refraccion deseado. Estas capas de vidrio de activacion han de ser eliminadas (parcial o totalmente) antes de realizar el proceso de deposicion propiamente dicho. La funcion de la eliminacion de estas capas de vidrio de activacion, es crear una superficie del tubo de sustrato interior que sea lisa, sin irregularidades y ni alteraciones indeseadas y adecuada como superficie para la deposicion subsiguiente de capas de vidrio para la creacion del perfil de indice de refraccion especifico deseado.

[0055] Durante el proceso de PCVD realizado en la etapa i) de la presente invencion, en general, se llevan a cabo varias etapas. Estas etapas son las siguientes:

a) proporcionar un tubo de sustrato de vidrio hueco con una superficie interior;

b) calentar dicho sustrato tubular hueco a una temperatura de, al menos, 1000° C (grados Celsius),

c) suministrar dentro de dicho tubo de sustrato hueco uno o mas gases de formacion de vidrio;

d) depositar varias capas de vidrio de activacion en dicha superficie interior de dicho tubo de sustrato hueco; y

e) finalizar el suministro de gases de formacion de vidrio a dicho tubo hueco sustrato.

[0056] En general, dicho tubo de sustrato hueco, tiene un lado de suministro y un lado de descarga. Dicho tubo de sustrato hueco se puede considerar como consistente en una pared que encierra una cavidad. En otras palabras, en el interior de dicho tubo de sustrato hueco esta presente una cavidad.

[0057] Dicho tubo de substrato hueco puede considerarse que tiene una superficie exterior (en otras palabras, la superficie exterior de la pared de dicho tubo de sustrato hueco) y una superficie interior (en otras palabras, la superficie interior de dicha pared de dicho tubo de sustrato hueco). Dicha superficie interior de dicho tubo de substrato esta en contacto con dicha cavidad presente en el interior del tubo de sustrato. En una realizacion, dicho tubo de sustrato hueco es de forma cilindrica y por tanto proporciona (o encierra) una cavidad cilindrica.

[0058] En general, dichos uno o mas gases formadores de vidrio se introducen en dicho tubo de sustrato hueco a traves del lado de suministro del mismo. Dichos gases se introducen en dicha cavidad presente en el interior de dicho tubo de sustrato hueco.

[0059] En otras palabras, se aumenta el espesor de la pared de dicho tubo de sustrato hueco. El aumento de espesor de la pared, esta relacionado con el numero y el grosor de las capas de vidrio de activacion. Aun en otras palabras, la cavidad presente dentro de dicho tubo hueco sustrato se reduce de tamano. La disminucion, esta relacionada con el numero y el grosor de las capas de vidrio de activacion. La deposicion tiene lugar generalmente mediante la creacion de ciertas condiciones de temperatura en, al menos, una parte de dicho tubo de substrato hueco. Preferiblemente, una zona de reaccion (o zona de plasma) esta presente dentro de dicho tubo de sustrato hueco. Dicha zona de reaccion se define como una zona o porcion en la cual se lleva a cabo el deposito de vidrio. En otras palabras, en dicha zona de reaccion se crean condiciones de temperatura adecuadas para la deposicion de capas de vidrio. Preferiblemente, dicha zona de reaccion tiene la longitud de solo una parte de la longitud del tubo de substrato hueco. En una realizacion de este tipo, con el fin de obtener la deposicion de vidrio a lo largo de la longitud del tubo total de sustrato hueco dicha zona de reaccion mueve - preferiblemente en vaiven - a lo largo del eje longitudinal de dicho tubo de substrato hueco. Preferiblemente, entre un punto de inversion proximo al lado de suministro y un punto de inversion proximo al lado de descarga de dicho tubo de substrato hueco.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

[0060] Por finalizacion se significa suspender o detener el suministro de los gases de formacion de vidrio al interior de dicho tubo de sustrato hueco. Esto detendra el proceso de deposicion. En otras palabras, esta etapa e) tambien se puede formular como finalizacion de la deposicion de capas de vidrio de activacion.

[0061] El proceso de grabado quimico de la etapa ii) del presente procedimiento comprende preferiblemente la etapa de suministrar un gas de ataque quimico (o varios gases de grabado quimico) en dicho tubo de substrato hueco. Este gas de ataque quimico reacciona con las capas de vidrio de activacion depositadas a traves de un proceso conocido per se. Esto eliminara (parte de) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i).

[0062] Esta etapa de grabado quimico, es por tanto una etapa de hacer pasar un compuesto gaseoso de ataque quimico a traves del interior de dicho tubo de substrato hueco, preferiblemente a traves del lado de suministro del mismo. Esta etapa asegura la eliminacion de, al menos, una parte de o la totalidad de las capas de vidrio de activacion que se han depositado previamente. Esta eliminacion se lleva a cabo por medio de grabado quimico. El resultado del procedimiento de acuerdo con la presente invencion es por lo tanto un tubo de sustrato hueco que tiene una superficie interior activada.

[0063] La presente invencion, se refiere ademas con un proceso de fabricacion de una preforma para fibras opticas por medio de un proceso de deposicion en fase de vapor interior, cuyo procedimiento comprende las etapas de proporcionar un tubo de sustrato hueco que tiene una superficie interior activada; suministrar gases de formacion de vidrio dopados o sin dopar al tubo de sustrato hueco que tiene una superficie interior activada (preferentemente a traves del lado de suministro del mismo); depositar varias capas de vidrio en el interior del tubo de sustrato hueco; colapsar o consolidar el tubo de sustrato obtenido de este modo en una preforma de fibra optica.

[0064] Las siguientes formas de realizacion para la presente invencion son aplicables a todos los aspectos de la presente invencion.

[0065] En una realizacion de la presente invencion se utiliza un gas de ataque quimico que contiene fluor.

[0066] En otra realizacion, dicho gas de ataque quimico conteniendo fluor, incluye un fluorocarbono libre de hidrogeno y un gas portador. La ventaja de esto es que la ausencia de atomos de hidrogeno, impide la introduccion de grupos hidroxilo durante el proceso de deposicion. Estos grupos hidroxilo producirian un aumento en la atenuacion de la fibra optica resultante de la preforma de fibra optica preparada a partir del tubo de sustrato activado.

[0067] El gas de ataque quimico se selecciona preferiblemente del grupo consistente CCl2F2, CF4, C2F6, SF6, F2 y SO2F2, o una combinacion de los mismos.

[0068] Preferiblemente, dicho gas de ataque quimico se utiliza en presencia de un gas portador, tal como oxigeno, nitrogeno o argon.

[0069] Cuando se utiliza un compuesto de fluorocarbono (compuesto de carbono fluorado) como gas de ataque quimico, es posible que tenga lugar la deposicion de carbono elemental. Sin desear estar ligado por una teoria, los inventores proponen que los atomos de fluor del gas de ataque quimico se ocupan del proceso de grabado quimico y los atomos de carbono del gas de ataque quimico se depositan en la superficie interior del tubo de sustrato. En algunos casos se encontro que se forma una pelicula negra. Se prefiere el uso de oxigeno (O2) como gas portador cuando se utiliza un compuesto de fluorocarbono. Se ha descubierto por los inventores que el oxigeno reacciona con la parte de carbono del gas de ataque quimico para evitar la deposicion de carbono (C).

[0070] Ejemplos de gases de grabado quimico preferidos incluyen, pero no sin limitarse, CF4, SF6, NF3, C2F6, C4F8, CHF3, CClF3, CCl2F2, CChF, SiF4 y familia de combinaciones particularmente preferidas de gas reactivo de grabado quimico que es compuesto gaseoso a base de fluor. Mas preferiblemente, el primer gas de ataque quimico se selecciona del grupo consistente en CF4, SF6, NF3, C2F6, C4F8, CHF3, SiF4 y combinaciones de los mismos.

[0071] La concentracion del gas de ataque quimico y la temperatura a la que el gas fluye a traves de la superficie del material de oxido presente en el interior del tubo de sustrato hueco, afecta a la tasa de eliminacion del material de oxido depositado y/o region contaminada por el gas de ataque quimico. Preferiblemente, la combinacion de la temperatura y concentracion de gas de ataque quimico, son suficientes para permitir una tasa de grabado quimico alta (tasa de eliminacion) del material de oxido depositado, que de manera optima resulta en la disminucion del tiempo de procesamiento del tubo de sustrato. La temperatura de la etapa de grabado quimico es menor de aproximadamente 1300° C, mas preferiblemente menor de aproximadamente 1250° C y mas preferiblemente menor de aproximadamente 1.200° C.

[0072] Con las tasas de eliminacion altas, el fluor tiende a difundirse en el material de oxido depositado restante mas rapidamente de lo que puede retirarse el material de oxido a traves de grabado quimico. Esto crea en el material de oxido depositado una capa de contaminacion de fluor, que a su vez cambia el indice de refraccion del material de oxido restante, y por tanto de la preforma resultante, y en ultima instancia de la fibra optica extraida de este material. Esa capa contaminacion debe ser eliminada durante la etapa de grabado quimico.

[0073] En una realizacion del presente procedimiento, el gas de ataque quimico conteniendo fluor es una combinacion de C2F6 y O2. La ventaja de esta combinacion se cito anteriormente.

[0074] De acuerdo con una forma de realizacion preferida en la etapa i), se utilizan gases de formacion de vidrio sin dopar. Por tanto las capas de vidrio asi depositadas no tendran influencia alguna sobre las propiedades opticas finales de las fibras. Ademas, las capas de vidrio preliminares formadas a partir de gases de formacion de vidrio sin dopar pueden ser facilmente eliminadas mediante la etapa de grabado quimico. Un ejemplo preferido es una mezcla de SiCl4 y O2.

[0075] Las capas de activacion tienen un grosor minimo de, al menos, 10 micrometros, preferiblemente de, al menos, 25 micrometros, mas preferiblemente de, al menos, 50 micrometros. Este espesor minimo asegurara los

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

beneficios del proceso de grabado quimico. Por tanto para que el grabado quimico tenga un efecto suficiente, debe ser realizado preferiblemente a traves de un espesor de, al menos, 10 micrometros.

[0076] Las capas de activacion tienen un grosor maximo de, a lo sumo, 250 micrometros, preferiblemente de, como mucho 125 micrometros, mas preferiblemente de, como maximo, 75 micrometros. El espesor maximo se selecciona porque no existe, con respecto al proceso de grabado quimico, beneficio alguno en aumentar adicionalmente el espesor y un aumento adicional del espesor dara lugar a costes adicionales de material, desgaste del equipo y costes de mano de obra.

[0077] Existe por tanto un intervalo optimo para el espesor de las capas de activacion, equilibrando, por una parte un espesor minimo para el efecto tecnico y por otro lado el espesor maximo por razones de costes.

[0078] Las capas de activacion se retiran por grabado quimico parcial o totalmente. En la presente invencion es muy importante que, durante la etapa de grabado quimico el tubo de substrato en si, nunca sea objeto grabado quimico. En otras palabras, solo las capas de activacion deben ser objeto de grabado quimico.

[0079] Las capas de activacion tal como se depositaron en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, al menos, el 30%.

[0080] En otra una forma de realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion tal como se depositaron en la etapa i), se eliminan en una cuantia de, al menos, el 40%, mas preferiblemente, al menos, el 50%.

[0081] En aun otra una forma de realizacion del presente procedimiento, durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion tal como se depositaron en la etapa i), se eliminan en una cuantia de, a lo sumo, el 100%, preferiblemente como maximo el 99%, o incluso el 95%, o mas preferentemente como maximo el 90% o incluso como maximo el 85% o el 80%.

[0082] Las capas de activacion de este modo pueden ser totalmente retiradas por grabado quimico, sin embargo debe tenerse cuidado de que el tubo de sustrato no se vea afectado por el proceso de grabado quimico.

[0083] Si la totalidad de las capas de vidrio de activacion depositadas no se puede quitar, en el interior del tubo de sustrato hueco se mantendran algunas capas de vidrio. En tal situacion, se prefiere tener capas de vidrio restantes, cuya composicion no afecte al perfil de indice de refraccion final, es decir, capas de vidrio construidas de materiales formadores de vidrio sin dopar.

[0084] Durante la deposicion de las capas de vidrio de activacion, se prefiere que la zona de reaccion se mueva en vaiven entre un punto de inversion proximo al lado de suministro y un punto de inversion proximo al lado de descarga del tubo de substrato hueco. Este movimiento dara lugar a una zona de reaccion homogenea para la deposicion varias capas de vidrio de activacion.

[0085] La zona de reaccion es, preferiblemente, un generador de plasma, en el que la potencia de plasma se ajusta preferiblemente a un valor comprendido entre 1 y 10 kW, de modo que se evita, en particular, la fusion del tubo de sustrato.

[0086] El presente procedimiento se ilustrara con uno o mas ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan solamente para ilustrar el proposito y no estan destinados a limitar el alcance de la presente invencion.

Ejemplo 1

[0087] Un tubo de sustrato hueco de cuarzo fue fabricado por medio de un proceso de PCVD estandar como se conoce por la patente holandesa NL 1 023 438 a nombre de la presente solicitante.

[0088] Un tubo de sustrato hueco que tiene un lado de suministro y un lado de descarga fue colocado en un horno, en cuyo horno esta presente un aplicador, cuyo aplicador puede moverse en vaiven a lo largo de la longitud del tubo de substrato hueco dentro del horno. A traves de una guia de ondas se suministra al aplicador energia de microondas, a fin de crear condiciones de plasma en el interior del tubo de sustrato hueco, cuyas condiciones de plasma sirven para depositar capas de vidrio en el interior del tubo de sustrato hueco. El plasma generado por el aplicador puede estar presente levemente fuera de la zona rodeada por el aplicador.

[0089] El tubo de substrato de cuarzo hueco se calento a una temperatura de 1.120° C y se inicio la deposicion de capas de vidrio preliminares mediante el suministro de una mezcla de SiCL y O2 al lado de suministro del tubo de sustrato. La fase de calentamiento duro varios minutos: 3 a 10 minutos.

[0090] Despues calentar suficientemente el tubo de sustrato, se inicia la deposicion de capas de silice sin dopar que se lleva a cabo a una tasa de 2,5 gramos por minuto. Durante esta deposicion se utilizo una pasada en longitud del aplicador, es decir desplazando el aplicador en vaiven a lo largo de la longitud del tubo de substrato hueco dentro del horno. Esta deposicion de capas de vidrio sin dopar preliminares se llevo a cabo durante aproximadamente 5 minutos. La cantidad total de material depositado fue de alrededor de 12,5 gramos con un espesor de aproximadamente 100 micrometros.

[0091] Despues de la deposicion de capas de vidrio sin dopar preliminares, se llevo a cabo una etapa de grabado quimico mediante el suministro al interior del tubo de sustrato hueco de un gas de ataque quimico conteniendo fluor, que es una combinacion de C2F6 y O2.

[0092] Durante esta etapa de grabado quimico las capas de vidrio preliminares depositadas, se eliminan de la superficie interior del tubo en una cuantia del 90%. La duracion de esta fase de grabado quimico fue de unos 9 minutos dando como resultado una superficie del tubo de sustrato que esta suficientemente activada y preparada para la ulterior deposicion de las capas de vidrio para crear el perfil de indice de refraccion especifico deseado.

[0093] Despues de la fase de grabado quimico de acuerdo con la presente invencion, se llevo un proceso de deposicion PCVD estandar. Tal proceso de deposicion quimica en fase de vapor interna, se llevo a cabo moviendo

5

10

15

20

25

el plasma en vaiven a lo largo de la longitud del tubo de substrato hueco a una velocidad de 20 m/min, estando colocado dicho tubo de sustrato hueco, en el interior de un horno. El horno se ajusto a una temperatura de 1000° C, utilizando una potencia de plasma de 9 kW. La velocidad de deposicion de capas de vidrio en el interior del tubo de sustrato hueco asi posicionado fue de 3,1 g/min, a partir de SiO2, ascendiendo la presion dentro del tubo de substrato hueco a aproximadamente 10 mbar. Una composicion de gas que consta de O2, SiCL, GeCL y C2F6, se suministro al interior del tubo de sustrato hueco. El tubo de sustrato asi obtenido estaba listo para ser colapsado en una preforma maciza.

Ejemplo 2

[0094] Se siguio el procedimiento de acuerdo con el ejemplo 1. La diferencia fue que durante la etapa de grabado quimico las capas de vidrio preliminares depositadas se eliminaron de la superficie interior del tubo en una cuantia del 45%. La duracion de esta fase de grabado quimico fue de alrededor de 4,5 minutos.

[0095] La diferencia entre el ejemplo 2 y el ejemplo 1, es que el tiempo total requerido para la activacion se redujo, de modo que se aumento la produccion de varillas de nucleo a partir de un equipo.

[0096] Se encontro que las varillas de nucleo producidas con el procedimiento de la invencion segun el ejemplo 1 o el ejemplo 2, contenian menos burbujas, grietas u otras faltas de homogeneidad que varillas de nucleo producidas con tubos de sustrato que han sido objeto de grabado quimico de plasma de acuerdo con la tecnica anterior (a saber, grabado quimico por plasma del tubo de sustrato en si mismo).

[0097] Por lo tanto el proceso de acuerdo con la presente invencion conduce a una reduccion en la tasa de rechazo de preformas, lo cual resulta ventajoso.

[0098] Cuando se producen varillas de nucleo para las fibras opticas de modo multiple con el procedimiento de la invencion segun el ejemplo 1 o el ejemplo 2, el perfil de indice de refraccion de las fibras de modo multiple resultantes contenia menos perturbaciones o desviaciones del perfil ideal que las fibras opticas obtenidas a partir de varillas de nucleo producidas con tubos de sustrato que han sido objeto de grabado quimico por plasma de acuerdo con la tecnica anterior (a saber. grabado quimico por plasma del tubo de sustrato en si mismo).

[0099] Por lo tanto el proceso de la presente invencion da como resultado un mayor rendimiento de las fibras de modo multiple de gama alta, tales como fibras de modo multiple OM-3 u OM-4.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para activar una superficie interior de un tubo de sustrato de vidrio hueco para la fabricacion de una preforma de fibra optica, en el que dicha activacion es un tratamiento previo de dicho tubo de sustrato de vidrio hueco antes de comenzar el proceso de deposicion, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

i) depositar varias capas de vidrio de activacion en dicha superficie interior de dicho tubo de sustrato hueco por medio de un proceso de PCVD; en el que el espesor de las capas de vidrio de activacion es de, como minimo, 10 micrometros y como maximo 250 micrometros;

ii) eliminar, al menos parcialmente, dichas capas de activacion depositadas en la etapa i) por medio de un proceso de grabado quimico, en el que las capas de vidrio de activacion tal como se depositaron en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, al menos, el 30%.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el proceso de grabado quimico es un grabado quimico por plasma con un gas de ataque quimico.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que dicho gas de ataque quimico es un gas de ataque quimico que contiene fluor, que comprende preferiblemente un compuesto fluorado exento de hidrogeno y un gas portador.
4. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 2 a 3, en el que dicho gas de ataque quimico se selecciona del grupo, consistente en CCl2F2, CF4, C2F6, SF6, F2 y SO2F2 o una combinacion de los mismos y, opcionalmente, siendo seleccionado dicho gas portador del grupo consistente en oxigeno (O2), nitrogeno (N2) o argon (Ar).
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado porque dicho gas de ataque quimico conteniendo fluor es una mezcla de, al menos, O2 y C2F6 y/o SF6.
6. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que en el proceso de PCVD de la etapa i), se utilizan gases de formacion de vidrio sin dopar, donde preferentemente como dichos gases formadores de vidrio sin dopar se utiliza una mezcla de, al menos, O2 y SiCU.
7. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es de, al menos, 25 micrometros, preferiblemente de, al menos, 50 micrometros.
8. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que el espesor de las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) es, como maximo, de 125 micrometros, preferiblemente, a lo sumo, de 75 micrometros.
9. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, al menos, el 40%, preferiblemente, al menos, el 50%.
10. Procedimiento de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que durante la etapa ii) las capas de vidrio de activacion depositadas en la etapa i) se eliminan en una cuantia de, a lo sumo, el 100%, preferiblemente, como maximo, el 90%, mas preferiblemente a lo sumo el 80%.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aun cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden 5 excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripcion

• EP 2008978 A1 [0018] •JP 62021724 A[0020]

• US 4493721 A [0019] • NL 1023438 [0087]

10