1. Метод перетяжки твёрдой заготовки в волоконный световод

Технологический процесс формования оптических волокон, получаемых путем вытягивания из заготовки, является сложным, нестационарным и подвержен влиянию большого числа возмущающих факторов, таких как колебания диаметра заготовки, температурного режима в зоне формования, химического состава заготовки и т.п. Сложность технологического процесса, высокие требования к качеству конечного продукта требуют постоянного развития и совершенствования систем автоматического контроля и управления производственными процессами.

Оптические волокна получаемые путём вытягивания из заготовки делятся на два этапа.

Первый этап – получение заготовки.

Заготовки для волоконных световодов могут быть полученны следующими методами:

• постодийным формированием литьем,

• центробежным литьем,

• химическим парофазным транспортом.

Метод постадийного формования заготовок литьем

Схематически он показан на рис.2.1. Сначала в нагретую примерно до темтературы стеклования цилиндрическую форму из бронзы заливают расплав оболочки световода. Затем форму переворачивают и из ее центральной области расплав выливают, а в образовавшуюся полость заливают расплав сердцевины световода. Полученную таким образом двухслойную заготовку затем отжигают. Типичные размеры получаемых этим методом заготовок составляют 10 мм в диаметре и 120 мм по длине. Преимущество метода заключается в том, что он позволят значительно снизить рассеивание излученя на границе сердцевина – оболочка за счет высокого качества поверхности между ними.

С хема получения двухслойной заготовки из фторидных стекол методом постадийного формования литьем

Заливка стекла Опрокидывание Расплав сердцевины Заготовка

оболочки световода

Рис.2.1

Модифицированный метод ормирование литьем

Еще более высокое качество поверхности сердцевина – оболочка и лучшая оптическая однородность заготовок достигаются с помощью модифицированного метода формования литьем, схематически показано на рис. 2.2 . В этом методе высоко однородные по длине стеклянные трубки получают вращением цилиндрической формы с залитым в нее строго определенным количеством расплава оболочки световода. Скорость вращения – 300 рад/мин выше. После этого в трубку заливается расплав сердцевины световода. Получаемые этим методом двухслойные заготовки обладают четкой, хорошо различимой границей раздела между двумя составами стекол.

П оследовательность операций, необходимых для получения двухслойных заготовок из фторидных стекол методом центробежного литья

Р асплав стекла оболочки Расплав стекла сердцевины

Печь плавления Трубка из стекла Заготовка

оболочки

Рис.2.2

Газо-фазный изготовления заготовок из фторидных стекол.

В этом методе смесь химически активных паров, состоящих из труднолетучих галоидов металлов или галогенсодержащих газов, пропускается внутри вращающейся трубки из фторидного стекла. При определенных условиях процесса происходит интенсивный ионный обмен и внедрения ионов Cl, Br или I в стекло трубки, вследствие чего повышается показатель преломления и формируется область сердцевины. Поперечное сечение, полученное таким методом трубчатой заготовки из фторидных стекол, показано на рис. 3. Заготовка состоит из исходного внешнего слоя из стекла системы ZrF₄ - BaF₂ - LaF₃ – AlF₃ – LiF. предназначенного для оболочки световода, и внутреннего слоя из стекла с введенными в

Было показано, что этим методом можно получить разность показателей преломления сердцевины и оболочки не менее 0,004 и толщину внутреннего слоя от 0,2 до 3 мм. Вследствие диффузного характера процесса ионного обмена в трубке профиль показателя преломления в этом слое имеет вид параболы. Таким образом, метод парофазного транспорта перспективен как с точки зрения возможности изготовления градиентных волоконных световодов, так и как метод, позволяющий вследствие использования атмосфер с химически активными добавками снизить содержание примесных ОН ^- групп в световоде.

Конечно, двухслойные заготовки из фторидных стекол могут быть изготовлены и обычным методом стержень – трубка. Однако чтобы получить при этом гладкую границу между сердцевиной и оболочкой световода, необходимы дополнительные усилия.