×
10.04.2014
216.012.b0fc

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002511023
Дата охранного документа
10.04.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано для изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов. Согласно способу получают цилиндрическую заготовку MCVD методом, которая содержит сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку. С диаметрально противоположных сторон заготовки нарезают две канавки, производят высокотемпературное кругление заготовки и вытягивание волокна. Конструктивная оболочка состоит из кварцевого стекла, легированного добавками PO и/или BO и/или F в количестве, обеспечивающем снижение температуры сжатия и кругления на 100-150°C. Технический результат - увеличение наружного диаметра заготовки, снижение массоуноса кварцевого стекла и повышение производительности процесса.
Основные результаты: Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов, заключающийся в получении MCVD методом цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна, отличающийсятем, что конструктивная оболочка состоит из кварцевого стекла, легированного добавками PO и/или ВО и/или F в количестве, обеспечивающем снижение температуры сжатия и кругления на 100-150°C.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов, сохраняющих состояние поляризации излучения. Такие световоды используются в различного рода волоконно-оптических интерферометрических датчиках физических величин.

Анизотропное одномодовое оптическое волокно, получаемое предлагаемым способом, имеет в поперечном сечении круглую сердцевину и эллиптичную напрягающую оболочку, которые расположены внутри конструктивной оболочки из кварцевого стекла. Световоды, имеющие такую конструкцию, обладают повышенными свойствами сохранения поляризации света, которая обеспечивается за счет анизотропии радиальных напряжений, обусловленных эллиптической формой напрягающей оболочки.

Способ получения анизотропных одномодовых световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой выгодно отличается от других методов изготовления световодов, сохраняющих поляризацию излучения (типа «panda» или «bow tie»), простотой технологического процесса их изготовления.

Наиболее распространенный способ получения одномодовых волоконных световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой ("Single polarization optical fibers. Exposed cladding technique" - Applied Physics Letters, v.33, №9, 1978, p.815) включает следующие основные операции:

- нанесение слоев низковязкой напрягающей оболочки и сердцевины внутри трубы из кварцевого стекла методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD),

- высокотемпературное сжатие трубки в штабик - заготовку,

- абразивную обработку цилиндрической заготовки на шлифовальном станке для образования плоскопараллельных поверхностей,

- высокотемпературное кругление заготовки, при котором напрягающая оболочка принимает эллиптичную форму, и

- вытягивание из заготовки волокна.

Такой способ недостаточно экономичен и низкопроизводителен, так как операция плоскопараллельного шлифования заготовок трудоемка, продолжительна и приводит к значительным потерям дорогостоящей стекломассы. Более того, прогиб цилиндрической заготовки приводит к нарушению соосного расположения сердцевины относительно наружного диаметра заготовки.

Наиболее близкий к предлагаемому техническому решению более простой способ изготовления анизотропных одномодовых световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой (Патент РФ №2155359, МПК 6 G02B 6/17, 2000 г.), принят за прототип заявляемого изобретения. Он заключается в получении MCVD методом цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку из кварцевого стекла, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна. В процессе кругления заготовки канавки исчезают, низковязкая напрягающая оболочка принимает эллиптичную форму, а сердцевина остается круглой. Такой способ, усовершенствованный по сравнению с предыдущим методом, позволяет снизить потери дорогостоящей стекломассы при абразивной обработке и существенно сократить длительность процесса изготовления заготовок волоконных световодов. Более того, локализованный участок нарезания канавок абразивным кругом исключает влияние стрелы прогиба заготовки на нарушение соосного расположения сердцевины.

Недостаток данного способа заключается в ограничении наружного диаметра заготовки величиной 12 мм, позволяющей вытягивать не более 5 км световодов диаметром 125 мкм. Увеличение диаметра заготовок повышает продолжительность высокотемпературных процессов сжатия заготовки и ее кругления, что приводит к существенному испарению кварцевого стекла наружной оболочки (более 30%). Поэтому изготовление таким методом заготовок диаметром более 12 мм нецелесообразно.

Задача настоящего изобретения состоит в увеличении наружного диаметра заготовки, снижении массоуноса кварцевого стекла при высокотемпературных операциях сжатия и кругления заготовки, а также в повышении производительности процесса изготовления анизотропных одномодовых световодов с эллиптической напрягающей оболочкой.

Поставленная задача решается новым способом изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой, заключающимся в получении MCVD методом цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку из материала исходной трубки из кварцевого стекла, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна, в котором в отличие от прототипа исходная трубка, образующая конструктивную (наружную) оболочку, выполнена из кварцевого стекла, легированного добавками в виде Р2О5 и/или B2O3 и/или F в количестве, обеспечивающем снижение температуры сжатия и кругления заготовки на 100-150°C.

Известно, что малые добавки P2O5, B2O3 и F в количестве 1-3 мол. % приводят к существенному снижению вязкости кварцевого стекла. Использование в MCVD технологии световодов опорных труб из такого стекла приведет к снижению температур (на 100-150°C) при операциях сжатия и кругления заготовки, что, в свою очередь, обеспечит снижение массоуноса за счет испарения стекла и возможность увеличения диаметра заготовок.

Понижение вязкости стекла наружной оболочки не снижает двулучепреломление оптического волокна, обусловленного анизотропией напряжений, так как стекло сердцевины отверждается не раньше, чем материал наружного слоя.

Совокупность изложенных признаков и анализ отличий от прототипа по существующему уровню техники позволяет сделать вывод о «новизне» и «изобретательском уровне» нового способа.

Пример №1. Изготавливали наружную конструктивную оболочку в виде трубы методом наружного газофазного осаждения из кварцевого стекла, содержащего около 1 мол. % P2O5, с наружным диаметром 30 мм, толщиной стенки 3 мм и длиной 1 м. На внутреннюю поверхность трубы методом MCVD наносили слои:

- напрягающей оболочки из кварцевого стекла, легированного 18 мол. % B2O3 и около 5 мол. % GeO2,

- изолирующей оболочки из кварцевого стекла, легированного около 2 мол.% GeO2, и

- сердцевины из кварцевого стекла, содержащего около 5 мол.% GeO2. Изолирующая оболочка и сердцевина легированы дополнительно фтором в количестве ≈0,5 ат.%. Сжатие трубки в штабик выполнили за два прохода горелки при температуре 2000-2050°C. После нарезания двух канавок глубиной 5 и шириной 1 мм производили кругление при той же температуре. Эллиптичность напрягающей оболочки ≈0,6. Из заготовки с диаметром 16,3 мм и длиной нормированного участка 0,8 м вытянуто 13,5 км анизотропного одномодового световода с диаметром стекловолокна 125 мкм в однослойном эпоксиакрилатном покрытии толщиной 40-50 мкм. Степень сохранения поляризации излучения рабочей моды на длине волны 1,55 мкм была на уровне 51·0-6 м-1, а оптические потери ≈0,7 дБ/км при длине волны отсечки высшей моды, равной 1,35 мкм.

Массоунос за счет испарения стекла в процессе высокотемпературных обработок составил ориентировочно 20%. Весь процесс изготовления заготовки диаметром 16,3 мм и длиной 1 метр занял около 7 часов.

Пример №2. В качестве контрольного примера по аналогии с примером №1 изготовили заготовку, но с использованием трубы из кварцевого стекла марки KB с наружным диаметром 22 мм, толщиной стенки 2 мм и длиной 1 метр. Температура сжатия и кругления была на 100°C выше, чем в предыдущем примере. В результате получили заготовку диаметром 11 мм, из нормированной части которой длиной 0,8 м вытянули 6 км световода с характеристиками, близкими к данным для примера №1.

Массоунос за счет испарения стекла в процессе высокотемпературных обработок составил ориентировочно 32%. Весь процесс изготовления заготовки диаметром 11 мм занял около 8 часов.

Таким образом, снижение вязкости стекла опорной кварцевой трубы позволяет увеличить габариты заготовки и длину вытягиваемого волокна при одновременном снижении затрат времени на изготовление световодов одинаковой длины.

Вышеизложенные сведения подтверждают очевидную промышленную применимость предлагаемого способа изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения.

Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов, заключающийся в получении MCVD методом цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна, отличающийсятем, что конструктивная оболочка состоит из кварцевого стекла, легированного добавками PO и/или ВО и/или F в количестве, обеспечивающем снижение температуры сжатия и кругления на 100-150°C.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-5 of 5 items.
20.03.2013
№216.012.2f92

Способ химического травления труб из кварцевого стекла

Способ химического травления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии производства волоконных световодов модифицированным методом химического парофазного осаждения. Изобретение решает задачу по снижению величины окружной разнотолщинности опорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477713
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3676

Способ изготовления труб из кварцевого стекла

Способ изготовления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления точноразмерных труб из кварцевого стекла, необходимых для производства волоконных световодов, используемых в линиях связи, волоконно-оптических датчиках и лазерной технике....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479495
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.03.2016
№216.014.bf13

Mcvd способ изготовления заготовок для одномодовых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления высокоапертурных одномодовых волоконных световодов с германосиликатной сердцевиной. Технический результат изобретения заключается в снижении оптических потерь световодов. MCVD способ изготовления заготовок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576686
Дата охранного документа: 10.03.2016
29.12.2017
№217.015.f823

Mcvd способ изготовления одномодовых световодов с сердцевиной из чистого кварцевого стекла

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения для изготовления световодов с малыми оптическими потерями. MCVD способ изготовления одномодовых волоконных световодов с сердцевиной из чистого стекла и легированной фтором оболочкой заключается в продувке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639560
Дата охранного документа: 21.12.2017
04.10.2018
№218.016.8e74

Mcvd способ изготовления световодов с сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения для изготовления радиационно-стойких волоконных световодов с фторсиликатной оболочкой и сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом. Исходную парогазовую смесь, содержащую N, О и пары SiCl, вводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668677
Дата охранного документа: 02.10.2018
Showing 1-10 of 14 items.
20.03.2013
№216.012.2f92

Способ химического травления труб из кварцевого стекла

Способ химического травления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии производства волоконных световодов модифицированным методом химического парофазного осаждения. Изобретение решает задачу по снижению величины окружной разнотолщинности опорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477713
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3676

Способ изготовления труб из кварцевого стекла

Способ изготовления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления точноразмерных труб из кварцевого стекла, необходимых для производства волоконных световодов, используемых в линиях связи, волоконно-оптических датчиках и лазерной технике....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479495
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.03.2016
№216.014.bf13

Mcvd способ изготовления заготовок для одномодовых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления высокоапертурных одномодовых волоконных световодов с германосиликатной сердцевиной. Технический результат изобретения заключается в снижении оптических потерь световодов. MCVD способ изготовления заготовок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576686
Дата охранного документа: 10.03.2016
29.12.2017
№217.015.f823

Mcvd способ изготовления одномодовых световодов с сердцевиной из чистого кварцевого стекла

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения для изготовления световодов с малыми оптическими потерями. MCVD способ изготовления одномодовых волоконных световодов с сердцевиной из чистого стекла и легированной фтором оболочкой заключается в продувке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639560
Дата охранного документа: 21.12.2017
14.06.2018
№218.016.61e2

Способ изготовления фоторефрактивых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления кварцевых волоконных световодов с сердцевиной из фоторефрактивного стекла для изготовления волоконных брегговских решеток (ВБР). В способе изготовления фоторефрактивных световодов MCVD для повышения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657323
Дата охранного документа: 13.06.2018
04.10.2018
№218.016.8e74

Mcvd способ изготовления световодов с сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения для изготовления радиационно-стойких волоконных световодов с фторсиликатной оболочкой и сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом. Исходную парогазовую смесь, содержащую N, О и пары SiCl, вводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668677
Дата охранного документа: 02.10.2018
16.01.2019
№219.016.afc3

Светоизлучающий волоконный световод на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к волоконной оптике, а именно к технологии изготовления протяженных светоизлучающих волоконных световодов. Светоизлучающий волоконный световод на основе кварцевого стекла содержит сердцевину с расположенными внутри нее рассеивающими центрами и отражающую оболочку, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677092
Дата охранного документа: 15.01.2019
29.03.2019
№219.016.f7d2

Способ изготовления световодов на основе кварцевого стекла с малыми оптическими потерями

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения (MCVD) для изготовления оптических волокон с малым затуханием для систем связи, датчиков физических величин и передачи мощного светового излучения. Согласно способу производят легирование осаждаемых слоев стекла сердцевины малыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462737
Дата охранного документа: 27.09.2012
10.04.2019
№219.017.029d

Способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения

Способ может применяться в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей. Способ включает получение методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) цилиндрической заготовки, содержащей осаждаемые на опорную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396580
Дата охранного документа: 10.08.2010
05.02.2020
№220.017.fe0a

Устройство для удаления порошкообразных отходов при изготовлении световодов

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения (modified chemical vapor deposition - MCVD) внутри опорной кварцевой трубы в технологии изготовления заготовок оптических волокон (кварцевых световодов), в частности, к устройству для удаления оксидных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712998
Дата охранного документа: 03.02.2020
+ добавить свой РИД