Обзор технологий изготовления оптических телекоммуникационных волокон и связанные с ними инновац (стр. 3 из 3)

Компании Nextrom и Silitec разработали несколько технологий, помогающих решить эту сложную задачу легирования

Технология легирования кварцевого песка

Компания Silitec разработала метод легирования кварцевого песка, используемого в материале сердцевины. Кварцевый песок можно легко легировать окисями редкоземельных элементов. Кварцевая трубка заполняется легированным редкоземельными элементами песком, приготовленным методом жидкого легирования или непосредственно из порошкообразных окисей редкоземельных элементов. Этот процесс описан в [1]. Он использовался для производства волокна LMA Yb3+ и стержней для сердцевины диаметром до 20 мм с соблюдением строгого контроля однородности показателя преломления. Полученные результаты представлены в [2]. Оценивались концентрации иттербия примерно 3600 wt-ppm.

Хелатная система доставки легирующих элементов

Компания Nextrom разработала систему легирования редкоземельными элементами для доставки высокотемпературных реагентов с низким давлением насыщенного пара. При доставке этих реагентов в газовой фазе достигаются отличные результаты в отношении точности контроля, повторяемости и распределения. Были достигнуты концентрации Yb – 21 000 ppm и Er – 10 000 ppm.

Рис. 11. Система доставки редкоземельных элементов при легировании кварцевого песка

Оболочка оптических волокон специального назначения

и производство заготовок сложной структуры

При производстве оптических волокон с одной сердцевиной чаще всего используется процесс наращивания оболочки по методу «стержень в трубке». Однако в случае оптических волокон нового типа, таких как волокна с сохранением поляризации типа «Панда» или структурированных волокон, новые конструкции требуют модернизированных технологий производства. При производстве оптических волокон типа «Панда» необходимо просверлить сплошную заготовку и вставить в нее легированные бором стержни. Ограничивающим фактором является длина просверленного отрезка. Микроструктурированные фотонокристал-лические волокна изготавливаются методом компоновки и вытяжки многочисленных капилляров вокруг сплошной сердцевины или полой трубки (Stack and Draw). Сложной задачей является сохранение требуемых геометрических размеров и продольной однородности

Оптическое волокно Silitec LCA, Оптическое волокно с несколькими
диаметром 180 мм сердцевинами Er3+

Рис. 12. Поликристаллические волокна

и легированные волокна с несколькими сердцевинами,

изготовленные методом засыпки кварцевой крошки

Новая технология, основанная на методе наращивания оболочки путем засыпки кварцевой крошки, была разработана компанией Silitec Fibers, которая внедрила гибкий процесс для создания оптических волокон сложной структуры – с несколькими сердцевинами или фотонокристаллических.

Возможность фиксировать и стабилизировать сложные и асимметричные структуры в кварцевом песке до начала затвердевания представляется главным преимуществом этой технологии. Капиллярные структуры могут быть окружены песком, включая пустоты между капиллярами. После затвердевания и схлопывания всей этой конструкции можно получить микроструктурированную заготовку, геометрию которой можно определить до вытяжки. Компания Silitec изготовила фотонокристаллические оптические волокна LMA с отличной геометрией, используя этот метод

Рис. 13. Заготовки с несколькими сердцевинами

и фотонокристаллические заготовки,

изготовленные методом засыпки кварцевой крошки

Вытяжка оптических волокон специального назначения

Для вытяжки оптических волокон специального назначения требуются универсальные и отвечающие требованиям заказчика башни, пригодные для работы с широким диапазоном (небольших) заготовок, типичными размерами волокон от 50 микрон до 1000 микрон, разнообразными материалами покрытий, а также рассчитанные на различные методы отверждения (рис. 14). Для производства поликристаллических волокон недавно было установлено строгое требование: вытяжка капилляров с точными размерами и автоматическая резка.

В связи с тем, что башни для вытяжки часто располагаются в небольших лабораториях, наблюдается тенденция к созданию гибкого, оптимизированного оборудования с перестраиваемой конфигурацией.

Заключение

Процесс изготовления стержней для сердцевины одномо-довых оптических волокон не претерпел каких-либо значительных изменений, но в его развитии отмечаются шаги по увеличению размера заготовок, повышению производительности, решению проблем, связанных с вызванным наличием гидроксильных групп (OH) затуханием, и новыми конструкциями волокон, требующих новых профилей показателя преломления.

Компания Nextrom внесла свой вклад в развитие этого процесса, разработав новый метод осевого парофазного осаждения, обеспечивающий высокую стабильность процесса,

Рис. 14. Башня для вытяжки оптических волокон специального назначения

для которого используется технология химического паро-фазного осаждения с помощью печи, разработанной компанией Silitec Fibers. Процесс наложения оболочки на одномо-довые оптические волокна претерпел более существенные изменения, направленные на увеличение размера заготовок, повышение производительности и сокращение расходов на материалы. Компании Nextrom и Silitec внедрили новые высокоэффективные и востребованные процессы, такие как высокопроизводительный процесс наложения оболочки методом наружного парофазного осаждения, новая технология наращивания оболочки методом засыпки кварцевой крошки и технология вытяжки заготовок большого диаметра. В области оптических волокон специального назначения разработка технологических процессов шла в направлении новых более гибких способов производства заготовок сложных структур и высоколегированных оптических волокон. В этой области компании Silitec и Nextrom также разработали инновационные процессы изготовления, такие как легирование и засыпка кварцевого песка, изготовление волокон с несколькими сердцевинами и поликристаллических волокон с наращиванием оболочки методом засыпки кварцевого песка.

ЛИТЕРАТУРА

1.F. Sandoz et al. «A Novel process to manufacture high effciency laser fbers» Photonics 2008, Dehli.

2.P. Roy et al. «Active Optical Fibers: New design and alternative method of fabrication», Photonics 2008, Dehli.

3.A. Sarkar, B. Orchanian, A. Chan. «A Novel VAD process», IWCS 2008

4.N. Niizek, N. Inagaki and T. Edahiro. «Vapor-Phase Axial Deposition Method», Chapter 3, Optical Fiber Communication Vol. 1, Fiber Fabrication, edited by T. Li, Academic Press (1983).

5. Журнал «НАУКА и ТЕХНИКА»