制造预制体的等离子体化学气相沉积装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于进行等离子体化学气相沉积的装置，其中在玻璃基管内部沉积一层或多层掺杂或未掺杂层，该装置包括具有内壁和外壁的涂覆器和通向涂覆器的波导管，该涂覆器沿着圆筒轴延伸并且具有接近内壁的通道，微波通过该通道离开，该基管可位于圆筒轴上，并且其中至少一个长度为（Ｌ）宽度为（ｂ）的环形扼止部件放置在涂覆器内圆筒轴的中心。

Plasma chemical vapor deposition device and method for manufacturing preform

The invention relates to a device for plasma chemical vapor deposition, in which glass tube internal deposition of one or more layers of doped or undoped layer, the device includes a coating device having inner and outer walls and waveguide leads to the applicator tube, the applicator along the cylinder axis and is close to the inner wall of the extension channel. Microwave through the channel to leave the base tube can be located in the shaft, and at least a length (L) width (b) of the annular choke member placed in the cylindrical applicator in the axial center.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于等离子体化学气相沉积的装置，其中在玻璃基管内部沉积一层或多层掺杂或未掺杂层，该装置包括具有内壁和外壁的涂覆器和通向涂覆器的波导管，该涂覆器沿着圆筒轴延伸并且具有接近内壁的通道，微波通过该通道离开，该基管可以置于圆筒轴上，并且其中至少一个长度为L宽度为b的环形扼止部件放置在涂覆器内圆筒轴的中心。本专利技术进一步涉及一种制造预制体的方法，该方法包括用等离子体化学气相沉积法在玻璃基管内部沉积一种或多种掺杂或未掺杂层，以及随后使如此形成的基管热塌缩，形成预制体。
技术介绍
制造光学预制体的一种方法是等离子体化学气相沉积(plasma chemicalvapour deposition，PCVD)法，这可从授予本申请人的美国专利US 4,314,833中查到。根据该专利的方法，在玻璃基管中利用低压等离子体将一种或多种掺杂或未掺杂的玻璃质层涂覆到基管内部。将玻璃质层涂覆到玻璃基管内部之后，随后通过加热使玻璃基管塌缩成实心棒。在一个具体实施方案中，例如，通过外部气相沉积法或通过使用一根或多根预制的玻璃管，在该实心棒外部涂覆额外的玻璃，提供复合预制体。采用如此获得的预制体，通过加热其一端可以获得光学纤维。根据本申请人提交的国际申请WO 99/35304，来自微波发生器的微波通过波导管传输到涂覆器上，该涂覆器环绕该玻璃基管。涂覆器产生能与等离子体耦合的高频能量。可以掺杂或也可以不掺杂的反应性气体被输送到基管的一侧，在此之后在该等离子体的感应下发生反应，并且在基管内部沉积掺杂或未掺杂的玻璃质层。基管的另一侧连接真空泵，以致于在基管中产生减压，通常压力在5到50毫巴。涂覆器沿着基管的纵向来回移动，并且每移动一次在基管的内部沉积一层薄玻璃质层。在沉积过程中，涂覆器和基管的周围通常被炉子包围使基管维持在900-1300℃的温度。为了提高等离子体化学气相沉积法的生产能力，希望提高向玻璃基管内部沉积掺杂或未掺杂层的速率。然而，沉积速率的提高需要按比例地增加高频能量以离解等离子体中的反应性的、玻璃化气体。本专利技术人已经发现如果使用约2.5千瓦以上的高频功率，高频能量的泄漏日益成为问题。这种泄漏的结果是造成低效率的能耗。此外，通常发生环境辐射，这可能妨碍其附近的电子设备的运转。另外，由于健康原因，不希望对操作人员出现辐射泄漏。本专利技术人进一步发现这种高频能量的泄漏可能导致在基管中形成驻波，并且在沿着基管长度方向沉积玻璃质层的过程中存在干扰正弦曲线的风险，这是人们不希望发生的。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种进行等离子体化学气相沉积法的装置和方法，其中能使用2.5千瓦的功率而不存在任何上述缺点。本专利技术的另外一个目的是提供一种进行等离子体化学气相沉积法的装置，其中特别是，在该装置的5厘米处测量，在这种等离子体化学气相沉积法装置的运转过程中泄漏辐射的量小于100瓦/平方米。如绪论部分所述，本专利技术的特征在于扼止部件的长度L小于或等于四分之一波长，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长，长度L定义为扼止部件长度和涂覆器内壁的半径长度之差，两者均在垂直于圆筒轴的方向测量。本专利技术人特别发现在玻璃质层的沉积过程中，该涂覆器的高频能量的泄漏可通过利用具有特定几何形状和/或选择材料的扼止部件来降低。尽管扼止部件本身例如从本申请人提交的国际申请WO 99/35304和WO 03/049141中可查到，但是，从所述文件中不能得知具体的数值、条件和/或扼止部件的尺寸，更不必说从中导出这种数值、条件和/或尺寸。从国际申请WO 99/35304中得知，例如，该扼止部件可采用一种环形的λ/4波导管，其中该扼止部件位于圆筒轴的中心并且所放位置使其接近谐振腔的两端。本专利技术人已经发现当使用约2.5千瓦的功率时，会泄漏大量的高频能量。根据本专利技术人，所说泄漏也依赖于在基管上所沉积的层厚，并且已经观察到现有技术中公知的“四分之一波长的扼止部件”的作用随着沉积层厚度的增加而降低。换句话说，在沉积过程中，玻璃质层的总厚度增加，因此希望开发一种扼止部件的结构，使其能在沉积开始和结束时均产生最佳结果。基于这种发现，本专利技术人已经意识到，如所附权利要求书定义的通过使用长度小于四分之一波长的扼止部件优化扼止部件的效果。本文中使用的术语“四分之一波长”应该理解为在坐标系中使用的长度，相当于直角坐标系中波长的四分之一。由于在本方法和装置中使用的圆筒涂覆器中的扼止部件是一个包围基管的圆柱状空间，利用圆柱坐标系测定四分之一波长。当使用频率为2.45GHz的微波时，该波长为122mm。圆柱形四分之一波长扼止部件的长度可以通过以下方程计算H0(2)(k0,n,b)H0(1)(k0,n,b)=H1(2)(k0,n,a)H1(1)(k0,n,a)]]>其中Hv(1)，Hv(2)＝汉克尔函数k0＝在真空中的波数n＝用于填充该扼止部件的材料的折射率，其中k0=2·π·fc0]]>f＝微波频率c0＝真空中的光速a＝涂覆器内壁的半径b＝扼止部件半径在本装置的一个具体实施方案中，该装置包括至少两个独立的扼止部件，每一扼止部件具有小于或等于四分之一波长的长度L，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长，长度L定义为扼止部件长度和涂覆器内壁的半径长度之差，两者均在垂直于圆筒轴的方向测量。本专利技术人发现扼止部件中填料的应用对微波的吸收产生影响。这将导致扼止部件具有更好的性能。在一个具体的实施方案中，扼止部件的长度L可以不同，只要每一个长度L小于或等于四分之一波长，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长，长度L定义为扼止部件长度和涂覆器内壁的半径长度之差，两者均在垂直于圆筒轴的方向测量。应该理解为在这种实施方案中，在谐振器的一侧上可以只存在一个扼止部件。然而，根据另外一种可能，扼止部件可以存在于谐振器的另一侧上。如果需要，在谐振器的一侧上可以有几个扼止部件，这些扼止部件的长度上可以不同，然而，在这种情况下每一个长度必须满足上述长度要求。然而，根据另外一种可能，在谐振器的另一侧上可以放置几个扼止部件，在这种情况下只要每一扼止部件的长度L满足上述要求。在基管内部等离子体的强度可以通过使位于涂覆器任一侧上的两个扼止部件之间达到最小间隔以致于所述间隔小于λ而进一步增强，其中λ是所使用的微波辐射的波长。根据这种实施方案，获得更强的等离子体，这使在本等离子体化学气相沉积中的原料的转化更有效。在一个具体的实施方案中，扼止部件的总长度可以增加到λ/2的倍数，而没有受到不利的影响，其中λ是所使用的波长。本专利技术人进一步发现能通过在纵向方向延长扼止部件结构来设计所谓的紧凑型涂覆器，该扼止部件的特征在于环形扼止部件的设计应包括径向空间和纵向空间，其中其形状是环形的纵向空间，离圆筒轴的距离为距离L”，沿着所述的圆筒轴延伸，并且具有长度m，平行于圆筒轴测量，并且其包括内壁和外壁，其中L”定义为在垂直圆筒轴的方向上测量的内壁半径的大小。根据这种具体的结构，扼止部件的总长度，即长度L”(垂直圆筒轴线)加上长度m(平行于圆筒轴)，优选小于或等于四分之一波长，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长。本专利技术的另外一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行等离子体化学气相沉积法的装置，其中在玻璃基管内部沉积一层或多层掺杂或未掺杂层，该装置包括具有内壁和外壁的涂覆器和通向涂覆器的波导管，该涂覆器沿着圆筒轴延伸并且具有接近内壁的通道，微波通过该通道离开，该基管可位于在圆筒轴上，并且其中至少一个长度为（Ｌ）宽度为（ｂ）的环形扼止部件放置在涂覆器内圆筒轴的中心，其特征在于：扼止部件长度（Ｌ）小于或等于四分之一波长，该四分之一波长相当于直角坐标系中的四分之一波长，长度（Ｌ）定义为扼止部件长度和涂覆器内壁的半径长度之差，两者均在垂直于圆筒轴的方向测量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MJN斯特拉伦范，RHM德克斯，
申请(专利权)人：德拉卡纤维技术有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]