Описание процесса

Метод MCVD – Modified Chemical Vapour Deposition – дословный перевод «Модифицированное химическое парофазное осаждение» - заключается в следующем.

При использовании метода MCVD происходит осаждение сверхчистой двуокиси кремния (при изготовлении сердцевины всегда добавляются определенные примеси) на внутренней стороне стеклянной трубки а затем – усаживание трубки вызываемое повышением температуры (с помощью пламени газа или токов сверхвысокой частоты). В результате этого трубка сжимается и превращается в сплошной стеклянный стержень диаметром 30  40 мм и длиной около 1000 мм. Таким образом, этот стеклянный стержень получает окончательный профиль, который будет иметь и готовое волокно.

Процесс осаждения основан на высокотемпературном окислении и веществ используемых в качестве примеси. Он занимает, в зависимости от размера заготовки, от четырех до восьми часов, в течение которых происходит осаждение и того стекла, которое станет оболочкой волокна, и того, которое превратится в светопроводящую сердцевину. Процесс осаждения одинаковый и для одномодовых и для многомодовых волокон.

В качестве примесей к сердцевине волокна чаще всего используется германий способствующий увеличению показателя преломления. Окись фосфора применяется для снижения требующейся температуры процесса а фтор – прежде всего для уменьшения показателя преломления оболочки волокна. Как правило волокно образуется из наружной кремнеземной трубки.

Рисунок 3. Изготовление волокна. Метод MCVD.

Процесс начинается с того что трубка из сверхчистого высококачественного кремнезема (двуокиси кремния, синтетический кварц ) промывается в кислотной ванне а затем зажимается в устройстве напоминающем токарный станок. В нем трубка может вращаться вокруг своей центральной оси. Кислородно-водородная газовая горелка движется вдоль трубки взад и вперед сильно и равномерно нагревая трубку. Входной конец трубки через вращающуюся газонепроницаемую соединительную муфту присоединен к комплексному устройству подачи газов. В это устройство входят смеситель газов и автоматизированные регуляторы массового расхода. Крайне важно чтобы это устройство было абсолютно герметичным. Это требуется и для того чтобы предотвратить попадание внутрь загрязняющих веществ и для того чтобы обеспечить точное дозирование газов. Из резервуаров поступают химические реактивы и , которые путем нагрева переводятся из жидкой фазы в газообразную и подаются в трубку. Туда же подается кислород . Из другого (выходного) конца трубки удаляется избыточный материал.

В ходе процесса точно контролируется количество химических веществ подаваемых в трубку либо с помощью газов-носителей (  и ) либо в виде отдельного потока. Окисление и примесей происходит в зоне нагревания непосредственно над горелкой при температуре 1000 – 1400С

Окись, образующаяся в виде мелкого порошка, - это оксиды кремния и германия и  уносится потоком газа вдоль трубки, потом происходит ее осаждение, а пары хлора улетучиваются. Когда тепло от горелки достигает осажденного порошка, то он плавится и превращается в сплошной без включения пузырьков прозрачный слой двуокиси кремния (с примесями или без них). Когда горелка доходит до конца трубки, то она меняет направление и быстро движется вдоль трубки в обратную сторону к начальной точке чтобы обеспечить осаждение нового слоя порошка. Во время осаждения (и сердцевины и оболочки) осуществляется введение неодинакового количества различных примесей. Путем последовательного осаждения одного слоя двуокиси кремния за другим и тщательного дозирования примесей можно получить оптическое волокно с различными профилями показателя преломления. При этом насколько это технически возможно предотвращается попадание в систему загрязняющих веществ. Особенно это касается загрязняющих веществ содержащих водород который образует в волокне соединения  приводящие к увеличению затухания.

Основным преимуществом процесса MCVD является то что и структуру и свойства световода можно обеспечить еще в заготовке а потом сохранить в готовом волокне. Относительные размеры и профиль показателя преломления заготовки передаются готовому волокну в процессе вытягивания.