[發明專利]增強的顆粒沉積系統和方法

有效

• 申請號: 202110598072.0
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN113264671B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: D·M·斯特靈
• 申請（專利權）人: ASI石英機械有限責任公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018;C03B37/027;C03C25/105;C03C25/285
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 王思琪;王建秀

本發明公開了一種用于將化學蒸氣沉積至工件上的沉積系統，其包括具有用于在所述工件上進行化學氣相沉積的多個部件的沉積室。所述工件由車床保持，所述車床使所述工件相對于在所述工件上沉積二氧化硅煙灰的化學燃燒器旋轉。所述沉積系統具有用于調節進入所述沉積室中的氣體和蒸氣的流動的氣體面板，以及用于控制所述氣體面板和所述沉積室中的所述部件的操作的計算機。多組化學燃燒器沿所述工件的長度縱向布置。每組燃燒器與其它組分隔開，使得每組燃燒器將二氧化硅顆粒沉積至工件的一般不同的部分上。所述各個部分包括重疊區段，其中一組燃燒器中的一個或多個燃燒器與另一組燃燒器中的一個或多個燃燒器將二氧化硅顆粒沉積于所述工件的相同部分上。

本申請為一項發明專利申請的分案申請，其母案的申請日為2016年?01月13日、申請號為201680005449.4、發明名稱為“增強的顆粒沉積系統和方法”。

技術領域

以下公開內容涉及用于將化學品沉積至工件上的系統和方法，以及來自其的產品。更具體地，公開了用于在用于制造光纖預制件、熔融二氧化硅棒和其它光學部件的起始棒上沉積二氧化硅煙灰的系統和方法。

背景技術

當今，熔融二氧化硅(SiO₂)的通信級光纖按照三個基本步驟來制造：1)?制造芯預制件或“起始棒”，2)制造具有包層的芯預制件，以及3)纖維拉制。預制件的芯和包層與從預制件拉制的最終玻璃纖維的芯和包層在比率和幾何尺寸方面相對應。

第一步驟是構建起始棒，將其形成最終將變成纖維的芯并且在一些情況下也是纖維的包層的一部分的玻璃。起始棒是由二氧化硅(SiO₂)制成的玻璃棒，其中構成芯的起始棒的部分摻雜有少量的摻雜劑，通常為氧化鍺?(GeO₂)。與周圍外部層(包層)相比，芯中摻雜劑的存在增加了玻璃材料的折射率。在第二步驟中，在起始棒上構建包層。該步驟的結果是具有芯和包層的預制件，其通常直徑為約160mm并且長約1米。第三步驟是纖維拉制，其中將預制件加熱并拉伸，并且通常產生約400km的光纖。

制造玻璃預制件的主要原始成分是四氯化硅(SiCl₄)，其通常呈液體形式。然而，如上所述，通常將呈玻璃煙灰的形式的SiO₂沉積于起始棒上。玻璃煙灰的形成所涉及的化學反應是復雜的，涉及SiCl₄、氧氣(O₂)和燃料氣體燃燒產物。在所有這些技術中，二氧化硅(SiO₂)通常根據以下反應構成預制件的包層：

SiCl₄+O₂＝SiO₂+2Cl₂。

通常，有四種不同的技術用于制造芯預制件。這些技術包括改進的化學氣相沉積(MCVD)、外部氣相沉積(OVD)、氣相軸向沉積(VAD)和等離子體化學氣相沉積(PCVD)。所有這些技術的所得產品通常是相同的，即通常大約長1米并且直徑為20mm的“起始棒”。芯的直徑通常為約5mm。

類似地，通常有四種技術用于執行添加包層的步驟。這些技術包括管套管(概念上類似于MCVD)、OVD煙灰外包層(概念上類似于OVD)、VAD?煙灰外包層(概念上類似于VAD)和等離子體(概念上類似于PCVD)。在該步驟中，將純的或基本上純的熔融二氧化硅的附加包層沉積于起始棒上，以制得可制備用于纖維拉制的最終預制件。

在MCVD中，制造起始棒的步驟在管的內部進行。類似地，當進行包層步驟時，較大的管被套至起始棒上并與起始棒熔合。目前，Heraeus公司生產用于生產起始棒和用于套至起始棒上并與起始棒熔合以制造預制件的管。

在OVD中，當制造起始棒時，在“煙灰”沉積方法中將玻璃沉積至旋轉的芯棒上。通過首先沉積摻雜鍺的芯，然后沉積純二氧化硅層來緩慢地構建起始棒。當芯沉積完成時，通常將芯棒移除，然后將剩余的主體燒結成玻璃起始棒。