專利名稱：采用等溫、低壓等離子沉積技術(shù)制作光纖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在基管(substrate tube)內(nèi)沉積材料的等離子技術(shù)， 尤其涉及一種等溫、低壓方法，其使得在管內(nèi)形成極窄的反應(yīng)區(qū)，在該反應(yīng)區(qū) 內(nèi)發(fā)生更均勻、有效的沉積。
技術(shù)背景光纖通常包括任選地?fù)诫s有折射率高的元素(如鍺)的高純度硅玻璃芯、 任選地?fù)诫s有折射率低的元素(如氟)的高純度硅玻璃的內(nèi)覆層、以及未摻雜 質(zhì)的硅玻璃的外覆層。在某些制造方法中，用于制成這種光纖的預(yù)成型件是這 樣制作的采用用于外覆層的玻璃管(稱為再覆層管)，以及單獨地形成包括 芯體和內(nèi)覆層材料的芯棒。芯棒由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種氣相沉積方法中 的任意一種制成，包括氣相軸向沉積法(VAD)、外部氣相沉積法(OVD)以 及改進的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)。例如，改進的化學(xué)氣相沉積法(MCVD) 包括將高純度的氣體(例如包含硅和鍺的氣體混合物)通過硅管內(nèi)部(也稱"基 管，，)，同時，以橫向移動的氫氧火矩加熱該硅管的外部。在硅管的加熱區(qū)，發(fā) 生氣相反應(yīng)，粒子沉積于管壁上。該沉積物形成于火矩的前端(稱為"下游，，)， 隨著火矩的通過，該沉積物被燒結(jié)。該過程被連續(xù)地重復(fù)，直到沉積了需要的 量的硅和/或摻雜有鍺的硅。 一旦沉積完成，則加熱主體(body)，以使基管崩 塌(collapse),并獲得加固的芯棒，其中基管構(gòu)成內(nèi)覆層材料的外側(cè)部分。為 獲得最終的預(yù)成型件，通常將再覆層管(overladdingtube)放置于芯棒的上部， 并對這些構(gòu)件加熱，使之崩塌為最終預(yù)成型件結(jié)構(gòu)。作為對改進的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)的一種替代，也可采用等離子化 學(xué)氣相沉積(PCVD)方法。在等離子化學(xué)氣相沉積方法中，基管穿過微波輻 射器(也稱催化腔或催化頭)，微波輻射器在基管的內(nèi)部和周圍形成電磁場。 電磁場和進料(feed)(例如SiCU，GeCl4和02)的交互作用使得基管內(nèi)產(chǎn)生非 等溫的低壓等離子區(qū)。然后化學(xué)反應(yīng)能形成將自身沉積于基管內(nèi)部的玻璃粒子。在等離子化學(xué)氣相沉積中，需要外部熱源(如爐子)在沉積過程中加熱基 管，以確保沉積的玻璃是隨后可熔化為透明玻璃的形式。 一旦沉積完成，則加 熱主體，以使基管(以類似于改進的化學(xué)氣相沉積法的方式)崩塌，并獲得加 固的芯棒，其中基管構(gòu)成內(nèi)覆層材料的外側(cè)部分。為獲得最終的預(yù)成型件，通 常將再覆層管放置于芯棒的上部，并對這些構(gòu)件加熱，使之崩塌為最終預(yù)成型 件結(jié)構(gòu)。當(dāng)前這些利用改進的化學(xué)氣相沉積或者等離子化學(xué)氣相沉積提供預(yù)成型 件材料的沉積的方法表現(xiàn)出由于在這些方法中固有的較長的沉積區(qū)寬度(即在 任何給定的瞬間沿基管的沉積范圍)所導(dǎo)致的沉積問題。在改進的化學(xué)氣相沉 積法中，將玻璃前體的蒸汽通過一個密封件導(dǎo)入長度大體為一米至三米的基管 的端部。蒸汽遇到反應(yīng)區(qū)并轉(zhuǎn)化氧化物，該氧化物像煙灰一樣沉積在基管壁的內(nèi)側(cè)。這些沉積區(qū)的寬度通常比反應(yīng)區(qū)寬，并可達到基管總長的10-30%。結(jié) 果，沉積于基管端部的材料有時顯示為厚度不均勻，從而對預(yù)成型件整體有不 利影響。此外，當(dāng)多成份合成物(例如鍺硅酸鹽)被沉積時，沉積區(qū)域可能由 于區(qū)域功能不同而產(chǎn)生的成份不均勻，因為玻璃成份的反應(yīng)速率不同。在等離子化學(xué)氣相沉積中，反應(yīng)發(fā)生在產(chǎn)生的等離子區(qū)域內(nèi)，等離子區(qū)域 的長度大體為基管總長度的10-20%。在改進的化學(xué)氣相沉積中，等離子區(qū)內(nèi) 的反應(yīng)有變化，從而導(dǎo)致反應(yīng)的成份的厚度和/或合成物有變化。因此，利用 等離子化學(xué)氣相沉積方法在任何給定的時候沉積于基管內(nèi)側(cè)的玻璃的厚度和/ 或合成物是不均勻的。此外，由這些方法制成的預(yù)成型件中的沉積芯體的直徑和光學(xué)特性可沿沉 積長度而變化，這也影響最終的光纖的質(zhì)量。并且，在改進的化學(xué)氣相沉積中， 形成于反應(yīng)區(qū)內(nèi)的煙灰能夠在基管的整個長度上移動，并且無論反應(yīng)區(qū)的位置 在哪，其都可能將其自身沉積于沿基管的任意一點，因而導(dǎo)致沉積過程有一定 程度的不確定性。鑒于上述缺陷，需要提高基管內(nèi)沉積材料的質(zhì)量。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中依然存在的需要。本發(fā)明涉及一種用于在基管內(nèi) 沉積材料的等離子技術(shù)，尤其涉及一種等溫、低壓等離子方法，該方法能構(gòu)建狹窄的反應(yīng)區(qū)，在該反應(yīng)區(qū)內(nèi)會發(fā)生更均勻、有效的沉積。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)等溫、低壓的等離子操作條件能在等離子區(qū)的上游 (即引入的反應(yīng)物材料和等離子體之間的位置)產(chǎn)生狹窄的沉積區(qū)域。這些操 作條件取決于多個相互依賴的參數(shù)。本質(zhì)上，關(guān)鍵目的是為構(gòu)建狹窄反應(yīng)區(qū)提 供足夠的能量密度，而不是過度地提高熱量，過度地提高熱量會使基管的內(nèi)表 面蒸發(fā)。在本發(fā)明的 一些實施例中，所述基管的排出端通過真空系統(tǒng)連接至洗滌器 裝置，洗滌器裝置用于排除和中和反應(yīng)副產(chǎn)品。本發(fā)明的一個方面，等溫、低壓沉積方法尤其非常適用于制造需要精確的 芯輪廓的光纖芯棒(例如，多模芯棒)，因為沉積發(fā)生在非常狹窄的區(qū)域(一 般大約為l厘米或更少)、非常薄的層上，并且不需要燒結(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在等離子產(chǎn)生器設(shè)備中采用集線器型的線圈，因而將 產(chǎn)生的電磁場定形，從而使得等離子區(qū)限定的場可用于在較低能量下形成熔融 的玻璃粒子。在閱讀下面的描述和參考附圖的過程中，本發(fā)明其它和進一步的方面和優(yōu) 點將變得顯而易見。


下面參見附圖。圖1示出了用于完成本發(fā)明的沉積過程的示例性裝置；圖2是可用于作為該發(fā)明的裝置中產(chǎn)生等離子部分的諧振線圏的示例性集線器線圈的立體圖；圖3(a)和(b)提供了非等溫等離子區(qū)(圖3(a))與等溫等離子區(qū)(圖3(b))的比較；以及圖4是多組操作參數(shù)的表格，其中各組操作參數(shù)用于形成按照本發(fā)明的等 溫、低壓沉積等離子。
具體實施方式
圖1示出了示例性的裝置10，其可用于執(zhí)行本發(fā)明的低壓、等溫沉積方 法。如上所述，并如下詳細描述的，裝置10的多個操作參數(shù)被控制，以允許 緊鄰產(chǎn)生的等離子區(qū)的上游形成極窄的沉積區(qū)。按照本發(fā)明的一個實施例，沉7積條件被控制為使得狹窄沉積區(qū)僅僅占傳統(tǒng)基管長度的1% (與現(xiàn)有技術(shù)中改進的化學(xué)氣相沉積和等離子化學(xué)氣相沉積方法中對應(yīng)的10-30%的數(shù)值形成對 照)。更廣泛地說，釆用本發(fā)明教導(dǎo)的具體條件能產(chǎn)生1厘米或者更小的狹窄 沉積區(qū)。硅管12用于裝置10內(nèi)作為基管，在該基管內(nèi)發(fā)生沉積，其中硅管 12的內(nèi)徑(ID)和外徑(OD)是獲得適當(dāng)?shù)某山M的狹窄區(qū)沉積條件所要考慮 的兩個操作參數(shù)，因為壁厚也影響壁內(nèi)側(cè)的溫度和壁表面的化學(xué)反應(yīng)。裝置IO還包括化學(xué)制品的傳輸系統(tǒng)14,以通過形成于基管12第一端的 第一密封件16將一種或多種化學(xué)反應(yīng)物(例如GeCU、 SiCl4、 C2F>02)輸 送至基管12內(nèi)?；?2通常安裝于在玻璃的工作車床上，盡管圖1中未示(并 且對該裝置的操作而言也不是必須的)，車床在使基管12旋轉(zhuǎn)的同時，保證第 一密封件16的完整性?；?2的相反端通過第二密封件18與真空排出系統(tǒng) 20連接。有利的是，排出系統(tǒng)20可與洗刷裝置22連接，洗刷裝置22用于移 除和中和任何反應(yīng)副產(chǎn)品。在基管12安裝于旋轉(zhuǎn)車床上的實施例中，密封件 16和18包括能夠保持管內(nèi)的內(nèi)部壓力完整性的旋轉(zhuǎn)型的密封件。洗刷裝置的 使用是任選的。如圖1所示，裝置10包括等溫等離子產(chǎn)生器30,等溫等離子產(chǎn)生器30 用于在基管12內(nèi)產(chǎn)生足夠能量密度的等離子，以給被輸送的物質(zhì)提供所需要 的化學(xué)反應(yīng)。在大多數(shù)情況下，產(chǎn)生器30這樣安裝于可移動的臺(未示)上， 使得其能夠平行于安裝的基管的軸線而移動，如圖l雙端的箭頭所示。等溫等 離子產(chǎn)生器30包括諧振線圈32,諧振線圈32被定位于環(huán)繞管12的較短范圍， 如圖1所示。射頻信號源34與諧振線圈32連接，其用于向諧振線圈32提供 射頻信號，從而在管12內(nèi)產(chǎn)生電磁場。因而引入的化學(xué)反應(yīng)物和電磁場的結(jié) 合形成能量密度足夠的等離子體，以引起材料在管12的內(nèi)表面的沉積。雖然對于所有可能的操作條件不都需要執(zhí)行該過程，但是該裝置也可使用 一個外部加熱設(shè)備(例如爐子或線性燃燒器(linear burner)),以在沉積階段 控制基管的溫度。外部加熱確保了沉積材料很好地粘附于基管上，并避免沉積 過程中發(fā)生材料破裂。如上所述，當(dāng)確定是否需要外部加熱設(shè)備時，管壁的厚 度自身也是一個考慮的因素。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生了 "等溫"等離子，意味著等離子內(nèi)的離子和電子為大致相同的溫度。相反，傳統(tǒng)等離子化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)采用非等溫的等離子，其 中電子具有比離子高得多的能量。重要的是，按照本發(fā)明采用等溫等離子，使得反應(yīng)和沉積在緊鄰等離子的"上游"發(fā)生，如圖1中所示的區(qū)域40。在上面這些全部的描述中，所使用的術(shù)語"上游"是指基管的第一密封件 16與產(chǎn)生的等溫等離子之間的部分。這種特殊的上游沉積機制通過同質(zhì)的粒 子的形成和增長而導(dǎo)致產(chǎn)生熔融玻璃粒子(與煙灰相對照)，然后這些熔融的 玻璃粒子載熱固體地(thermophoretically)沉積于等離子的上游，區(qū)域40內(nèi)。 即，沉積發(fā)生在反應(yīng)物進入等離子區(qū)之前。狹窄的加熱區(qū)(在等離子的中部的 幾英寸內(nèi))為反應(yīng)和載熱固體沉積提供了熱量的高度集中，而等離子進一步向 下加熱管壁，以使其為沉積預(yù)備，提高基管12的側(cè)壁上的溫度。因此，等離 子產(chǎn)生器30穿過基管12，等離子"上游"的加熱區(qū)是沉積發(fā)生的區(qū)域。內(nèi)壁 的溫度足以使得當(dāng)玻璃粒子粘附于內(nèi)壁上時熔化至熔融狀態(tài)，從而形成均勻的 玻璃膜。重要的是，該發(fā)明的沉積方法的參數(shù)被控制為，使得反應(yīng)區(qū)不被加熱 至基管開始蒸發(fā)(或者分解)而不是熔化的溫度。在該結(jié)構(gòu)中采用低壓(即， 小于大氣壓，例如IO托)和等溫等離子相結(jié)合，使得沉積區(qū)極狹窄(屬于管 長的1%的一類，一般為大約1厘米或更小)，并在等離子的邊界具有確定的"邊 緣"。低壓還有助于減小非常高溫度的等離子的熱含量，從而基管和反應(yīng)物不 被蒸發(fā)。在傳統(tǒng)的射頻等離子的應(yīng)用中，通常采用螺線管狀的線圈來產(chǎn)生電磁場。 相反，對本發(fā)明的特殊應(yīng)用(即等溫、低壓狀態(tài))而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)集線器線圈 (即形成場的線圈集中于更小的體積)特別有優(yōu)勢。尤其是在一個特殊的實施 例中，可采用水冷射頻集線器線圏32形成產(chǎn)生的等離子區(qū)，這樣可使用更低 能的電源。圖2是可用于本發(fā)明的等離子產(chǎn)生器30的一個示例性的水冷集線 器線圈的簡化立體圖。圖3包含一對照片，其描繪了非等溫結(jié)構(gòu)與等溫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的等離子的差 別，二者都是采用射頻源在相同的低壓狀態(tài)下產(chǎn)生的。圖3(a)示出了產(chǎn)生的非 等溫等離子，其被示出為沿基管長度的大部分的略微地放大、擴展。相反，圖 3(b)示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中采用的產(chǎn)生的等溫等離子。可清楚看出，在鄰近諧 振線圈的區(qū)域內(nèi)包含更多的等溫等離子，其具有很好地限定的邊界，尤其是在上游端。如上所述，正是由于等溫等離子的上游端存在很好地限定的邊界，使 得產(chǎn)生了這種從"沒有等離子"到"等離子，，的非常狹窄的過渡區(qū)，實質(zhì)上所 有的化學(xué)反應(yīng)和沉積都發(fā)生在該過渡區(qū)(即，圖1中示出的區(qū)域40)。等溫等 離子基本上作為載熱固體的"塞子"，強制實質(zhì)上所有的微粒沉積于等離子的 上游。或者這種等離子條件的關(guān)鍵是提供足夠的能量密度，以形成狹窄的上游沉 積區(qū)，而無需提供導(dǎo)致基管的內(nèi)壁被蒸發(fā)的太多熱量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有很寬范圍 的等溫等離子操作條件可提供這種狹窄的沉積區(qū)。具體而言，該"區(qū)域"被限定為這樣的區(qū)域等離子上游的能量密度足夠使得前體(precursor)發(fā)生反應(yīng)， 并確保沉積的材料是熔融的玻璃，而不是煙灰。需要考慮多個相互依賴的因素， 包括(但不一定限于)等離子功率、基管的內(nèi)部壓力(低于大氣壓)、基管內(nèi) 徑、基管壁厚、基管的外部加熱、反應(yīng)物成份、反應(yīng)物流速、等離子穿行速度、 等離子穿行長度以及等離子感應(yīng)源。選擇條件的目的是達到足夠的能量密度， 使得如果溫度太高，則能量密度傳輸有限量的熱量至基管，從而使基管壁蒸發(fā) 的可能性最??；而如果溫度太低，則避免在處理玻璃的過程中形成氣泡。圖4 的表中示出了多組可接受的條件，應(yīng)當(dāng)理解，這些值僅僅是示例性的，許多其 他的組合也將提供理想的等離子上游的狹窄反應(yīng)區(qū)。重要的是，狹窄沉積區(qū)使得沉積物沿著管的整個長度比傳統(tǒng)的改進的化學(xué) 氣相沉積和等離子化學(xué)氣相沉積方法所獲得的沉積物均勻得多。因此，本發(fā)明 的方法使得有更高產(chǎn)量的統(tǒng)一質(zhì)量的光纖被從基管制成的預(yù)成型件中拉出。該 發(fā)明的方法還顯示了比其它方法更高的沉積效率，因而就昂貴的原料而言，更 力口節(jié)省成本。盡管以前已將等溫等離子被應(yīng)用于沉積在基管內(nèi)部，但是，這些現(xiàn)有方法 中的大部分都是采用大氣壓力等離子，而不是根據(jù)本發(fā)明所采用的低壓(低于 大氣壓)等離子(例如，IO托)。在大氣壓下，均勻形成的微粒將沉積為煙灰， 隨后由等離子熔化。這種在大氣壓下的等離子沉積也會發(fā)生更寬的區(qū)域，因為 微粒在較高的氣體密度的影響下會由氣流向基管的下部沖洗。這些現(xiàn)有技術(shù)的 方法采用來自等離子的熱量激發(fā)煙灰的沉積和反應(yīng)，然后燒結(jié)沉積的煙灰層。 在大氣壓下，基管的氣化溫度基本上較高，而將基管加熱至大于1700。C不存在問題。過去使用的低壓射頻等離子是氬等離子。該沉積被作者們采用報告的 條件描述為，類似于微波等離子化學(xué)氣相沉積的沉積和發(fā)生在沒有粒子形成的 等離子的沉積。一個重要的特征是該發(fā)明的低壓、等溫等離子方法明顯地產(chǎn)生了熔融的玻璃粒子，該熔融的玻璃粒子在進行入等離子區(qū)之前(即等離子的"上游") 沉積于基管壁上。在該發(fā)明的方法中不產(chǎn)生/沉積煙灰(soot)。此外，沒有在 等離子區(qū)發(fā)生額外的沉積的跡象；所有的沉積均發(fā)生于緊鄰等離子上游的狹窄 區(qū)域。并且，在本發(fā)明的方法中，等離子不用于任何"熔融，，操作。即，由于 沉積的粒子是玻璃粒子而不是煙灰，因而無需燒結(jié)。事實上，達到這種熔融的 溫度可能對該過程有害。盡管上面的描述說明了在基管內(nèi)的沉積過程，但應(yīng)當(dāng)理解，與產(chǎn)生狹窄沉方案。例如，在平面上(例如硅晶片)沉積可類似地通過在低壓腔內(nèi)產(chǎn)生等離 子來完成。實際上，沉積也可發(fā)生在除硅之外的材料上?？刹捎脦в辛鲃拥姆?應(yīng)物流的轉(zhuǎn)化裝置或旋轉(zhuǎn)基體沉積均勾的玻璃片。作為一種替換，也可沿著設(shè) 置于類似于低壓環(huán)境中的芯棒的外表面形成沉積物。因此，不應(yīng)將本發(fā)明的范 圍理解為限定于基管內(nèi)壁的沉積。盡管描述了本發(fā)明的多個實施例，但應(yīng)當(dāng)理解，它們都是示例而非限制性 的。顯然，對相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，還可作出各種形式和細節(jié)上的改變而 不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)由上述任何一個實施例限制， 而是應(yīng)當(dāng)僅由下述的權(quán)利要求和它們的等同物限制。
權(quán)利要求
1.一種在基管的內(nèi)壁上沉積材料的方法，該方法包括如下步驟在等離子產(chǎn)生器的諧振線圈內(nèi)設(shè)置硅基管；通過所述基管的第一、輸送端提供至少一種化學(xué)反應(yīng)物；將所述基管內(nèi)的內(nèi)部壓力保持為小于大氣壓；以及激勵所述諧振線圈，以在所述基管內(nèi)產(chǎn)生等溫等離子，以及加熱所述基管的內(nèi)壁；以及使所述至少一種化學(xué)反應(yīng)物的反應(yīng)產(chǎn)物沉積于所述基管的內(nèi)壁上的、產(chǎn)生的等溫等離子上游的狹窄區(qū)域內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉積條件被控制為使得所述 狹窄區(qū)域被限定為大約l厘米或更小的區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括如下步驟 通過與所述基管的第二 、排出端連接的真空系統(tǒng)排出反應(yīng)的副產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法還包括如下步驟 凈化所述排出的反應(yīng)的副產(chǎn)品，以移除和中和所述反應(yīng)的副產(chǎn)品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在進行沉積的過程中，所述狹窄 區(qū)域的寬度由選自下述參數(shù)組中一個或多個參數(shù)控制等離子發(fā)生器功率、基 管內(nèi)部壓力、基管內(nèi)徑、基管壁厚、基管的外部加熱、化學(xué)反應(yīng)物的成份、化 學(xué)反應(yīng)物流速、等溫等離子穿行的速度、等溫等離子穿行長度以及諧振線圈的 構(gòu)造。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括形成光纖芯棒的步 驟，所述光纖芯棒這樣形成加熱基管；以及使所述加熱的基管崩塌，以形成光纖芯棒。
7. —種等溫、低壓沉積裝置，包括基管； 諧振線圈；與所述諧振線圈連接的射頻產(chǎn)生器，其中諧振線圈^皮設(shè)置為環(huán)繞所述基管的一部分，所述諧振線圏在所述基管內(nèi)產(chǎn)生電磁場，所述諧振線圈和基管配置為在它們之間發(fā)生橫向運動；化學(xué)反應(yīng)物傳輸系統(tǒng)，用于將選定的化學(xué)反應(yīng)物通過第一終止端導(dǎo)入基管，所述化學(xué)反應(yīng)物與所述電磁場相互作用，以在所述基管內(nèi)產(chǎn)生等溫等離子； 以及基于真空的排氣系統(tǒng)，用于將所述基管內(nèi)保持低于大氣壓的壓力，并為至 少一種化學(xué)反應(yīng)物的反應(yīng)產(chǎn)物在產(chǎn)生的等溫等離子上游產(chǎn)生狹窄的沉積區(qū)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等溫、低壓沉積裝置，其中，該裝置進一步包 括用于將化學(xué)反應(yīng)物傳輸系統(tǒng)接合至所述基管的第一旋轉(zhuǎn)密封件，以及用于將 所述基于真空的排氣系統(tǒng)接合至所述基管的第二旋轉(zhuǎn)密封件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等溫、低壓沉積裝置，其中，所述諧振線圏包 括用于將所述電^ 茲場形成為位于所述基管內(nèi)的較小體積內(nèi)的集線器線圈。
10. —種光學(xué)預(yù)成形件的制作裝置，包括反應(yīng)物傳輸系統(tǒng)，用于引導(dǎo)反應(yīng)物進入基管的上游側(cè)， 壓力控制系統(tǒng)，用于將所述基管內(nèi)的壓力保持低于大氣壓；以及 諧振線圏，配置為在所迷基管內(nèi)產(chǎn)生等溫等離子區(qū)，因而導(dǎo)入的反應(yīng)物沉 積于所述基管內(nèi)壁上的等溫等離子上游的狹窄區(qū)域內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述諧振線圏包括成形的集線 器線圈，所述集線器線圈配置為產(chǎn)生占據(jù)較小體積的成形電磁場。
12. —種制造光纖預(yù)成形件的方法，包括如下步驟 通過基管的上游端引入反應(yīng)物；將所述基管內(nèi)的壓力保持低于大氣壓； 在所述基管內(nèi)低于大氣壓的壓力下產(chǎn)生等溫等離子區(qū)；以及 利用等溫等離子區(qū)引起反應(yīng)，所述反應(yīng)發(fā)生于所述等溫等離子區(qū)的上游側(cè)。
13. 根據(jù)要求12所述的方法，還包括如下步驟 由于所述反應(yīng)，由所述反應(yīng)物形成沉積材料，以及 將所述沉積材料沉積至所述基管的內(nèi)表面上，所述沉積發(fā)生于所述等溫等離子區(qū)的上游側(cè)。
14. 一種沉積材料至元件上的方法，該方法包括如下步驟 提供至少 一種化學(xué)反應(yīng)物至沉積腔； 將所述沉積腔內(nèi)的內(nèi)部壓力保持為小于大氣壓；激發(fā)等離子發(fā)生器的諧振線圈，以在所述元件的附近產(chǎn)生等溫等離子，以 及加熱所述元件；以及沉積所述至少一種化學(xué)反應(yīng)物的反應(yīng)產(chǎn)物至所述元件的表面上的、所產(chǎn)生 的等溫等離子上游的狹窄區(qū)域內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述元件包括硅材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述元件包括基片。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述元件包括芯棒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用等溫、低壓等離子沉積技術(shù)制作光纖的方法。開發(fā)了一種在基管內(nèi)沉積材料的基于等溫、低壓的方法，該方法尤其有助于形成光纖預(yù)成形件，其形成極窄的反應(yīng)區(qū)，在該反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生更均勻、有效的沉積。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多組等溫等離子操作條件，其能產(chǎn)生狹窄的沉積區(qū)，保證沉積的材料是透明玻璃而不是煙灰微粒。基管的排出端與真空系統(tǒng)連接，真空系統(tǒng)依次與用于移除和中和反應(yīng)副產(chǎn)品的洗滌器裝置連接。這樣選擇操作條件，使得熱的等離子不會將大量的熱量傳遞至基管，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基管內(nèi)這種熱量的存在會使反應(yīng)物材料蒸發(fā)(生成煙灰)，并形成熱點。
文檔編號C03B37/018GK101580341SQ20081018383
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者喬治·J.·齊德齊克, 詹姆斯·W.·弗萊明 申請人:Ofs 飛泰爾公司