[發(fā)明專利]在粉末預(yù)制棒中控制氟摻雜的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00805475.4
• 申請(qǐng)日: 2000-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN1345295A
• 公開（公告）日: 2002-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·M·德利索;C·E·萊西;D·L·瑪拉蒂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號(hào): C03B37/012
• 分類號(hào): C03B37/012
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 朱黎明

發(fā)明的背景

發(fā)明的領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于光波導(dǎo)的預(yù)制棒的制備方法，具體涉及在這種預(yù)制棒結(jié)構(gòu)的不同位置控制氟摻雜量的方法。

背景技術(shù)

光波導(dǎo)(例如光纖)通常是用不同折射率的材料作為纖芯和包層區(qū)而制得的。纖芯區(qū)(其中大多數(shù)光線發(fā)生透射)由折射率高于包層區(qū)的區(qū)域組成。在石英基光纖中這種折射率差異是通過加入不同的摻雜劑形成的。氟是一種常用的用于降低折射率的摻雜劑，氧化鍺通常用于提高折射率。

為了用氟摻雜石英粉末預(yù)制棒(例如用OVD、MCVD、VAD或其它氣相沉積法制成的粉末預(yù)制棒)，可使含氟氣體(如SiF₄或CF₄)流過粉末預(yù)制棒的表面。此時(shí)含氟氣體擴(kuò)散進(jìn)入粉末預(yù)制棒，使氟與粉末反應(yīng)，從而用氟摻雜石英粉末。過去，摻入粉末中的氟集中在與含氟氣流接觸的預(yù)制棒表面。

業(yè)已提出在粉末預(yù)制棒與氟摻雜劑氣體流過相反的表面上更均勻地?fù)诫s氟或得到更高的氟摻雜量的方法。例如，美國專利5,210,816公開了在玻璃化步驟前改變粉末密度來獲得這種結(jié)果的方法。該方法主要基于這樣的原理即粉末密度越低、氟摻雜量就會(huì)越高。需要開發(fā)無需沉積具有不同密度的各層的其它方法。

發(fā)明的概述

本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種將氟摻入粉末預(yù)制棒內(nèi)部的方法，它包括將粉末預(yù)制棒置于含氟氣體中，放置的時(shí)間和溫度足以使沿與含氟氣體接觸的粉末預(yù)制棒表面具有低的氟含量。較好的是，所述含氟氣體是有機(jī)含氟氣體。本發(fā)明方法可用于以這種方式摻雜這種粉末預(yù)制棒，無需改變粉末密度并且無需在燒結(jié)以使氟逸出的過程中關(guān)閉含氟氣體。本發(fā)明摻雜方法可用于形成采用以前的粉末預(yù)制棒摻雜技術(shù)難以或不可能形成的各種氟摻雜結(jié)構(gòu)。

本方法尤其適用于摻雜用于形成光纖和其它波導(dǎo)的預(yù)制棒。這種預(yù)制棒通常是由流動(dòng)的混合氣流的至少部分組分化學(xué)反應(yīng)而成的，所述混合氣是由至少一種形成玻璃的前體化合物和一種氧化介質(zhì)組成的，所述反應(yīng)形成玻璃質(zhì)的石英基反應(yīng)產(chǎn)物。通過將至少部分反應(yīng)產(chǎn)物沉積在基材上，這種反應(yīng)產(chǎn)物常用于形成粉末體(即預(yù)制棒)。隨后用本發(fā)明方法摻雜形成的粉末體。

在一個(gè)較好的實(shí)例中，將粉末體沉積在芯軸上，移去芯軸形成帶有軸線通孔的粉末圓柱體。隨后軸線氣體(如氦)可由上至下流過該孔以便從靠近該孔的粉末預(yù)制棒中除去氟摻雜劑，從而提高粉末體內(nèi)的氟相對(duì)濃度。通過沿粉末預(yù)制棒軸線孔流動(dòng)氣體(如氦)，并且沿粉末預(yù)制棒外表面流動(dòng)含氟氣體，可在該預(yù)制棒的外表面和軸線表面之間形成具有最高氟摻雜濃度的位點(diǎn)。

或者，在摻雜步驟以前可將一玻璃棒插入粉末預(yù)制棒之中，隨后進(jìn)行摻雜步驟。該玻璃棒可摻雜有各種提高折射率的摻雜劑芯層或者未摻雜這種芯層。

或者，芯軸可以是摻雜或未摻雜各種摻雜劑(如GeO₂)的玻璃棒狀的，粉末體沉積在該玻璃棒上。用這種方式可獲得折射率分布，它包括高氧化鍺摻雜量的纖芯部分和圍繞該纖芯部分的摻雜氟的圓環(huán)部分。

如上所述，在本發(fā)明中使用摻雜劑氣體，在摻雜劑氣體中放置足夠的時(shí)間后，導(dǎo)致在最靠近摻雜劑氣流的玻璃表面具有低的氟含量。適用于本發(fā)明的較好的氣體包括氟碳化合物氣體，如CF₄、C₂F₆和C₃F₈。但是，本發(fā)明不限于這些氣體，認(rèn)為其它氣體(例如SF₆)也是合適的。適用于本發(fā)明的最好的氣體是CF₄。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)行說明。根據(jù)這些描述或者本文(包括下面的詳細(xì)描述、權(quán)利要求書和附圖)所述的本發(fā)明的實(shí)施方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可容易地得知本發(fā)明的部分特征和優(yōu)點(diǎn)。

可以理解上面的概述和下面的詳細(xì)描述僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說明，用于提供概況或框架以便理解要求保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特征。附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，它摻插在本說明書中構(gòu)成本說明書的一部分。附圖說明本發(fā)明的各種實(shí)例，與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理和操作。

附圖簡述

圖1說明將粉末沉積在基材上的方法；

圖2說明本發(fā)明沉積粉末結(jié)構(gòu)的方法；

圖3a和3b比較摻雜劑氣體SiF₄和CF₄的效果；

圖4說明在沉積在玻璃棒上的石英粉上通過改變CF₄氣體的摻雜時(shí)間獲得的變化和氟摻雜劑濃度；