Procedimiento y dispositivo para fabricar una preforma primaria para fibras ópticas.

Procedimiento para fabricar una preforma primaria para fibras ópticas utilizando un proceso de deposición interna en fase de vapor,

que comprende las etapas de:

i) proporcionar un tubo de sustrato de vidrio hueco (2) que tiene un lateral de suministro (3) y un lateral de descarga (4),

ii) rodear, al menos, una parte del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) mediante un horno (1),

iii) suministrar gases de formación de vidrio en el interior del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) a través de su lateral de suministro (3),

iv) crear una zona de reacción con condiciones tales que la deposición de vidrio tenga lugar sobre la superficie interna del tubo de sustrato de vidrio hueco (2), y

v) desplazar la zona de reacción en un movimiento de vaivén a lo largo de la longitud del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) entre un punto de retorno situado próximo al lateral de suministro (3) y un punto de retorno situado próximo al lateral de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) a fin de formar una o más capas de preforma sobre la superficie interior del tubo de sustrato de vidrio hueco (2), ambos de cuyos puntos de retorno se encuentra rodeados por el horno (1),

caracterizado porque el horno (1) comprende, al menos, dos zonas de temperatura (8, 9, 10), en el que una temperatura o un gradiente de temperatura de una zona de temperatura puede ajustarse de forma independiente de una temperatura o un gradiente de temperatura de otra(s) zona(s), donde una "zona de temperatura" debe entenderse como una zona en la dirección longitudinal del tubo de sustrato de vidrio hueco (2).

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para fabricar una preforma primaria para fibras ópticas

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una preforma primaria para fibras ópticas utilizando un proceso interno de deposición en fase de vapor, que comprende las etapas de:

i) proporcionar un tubo de sustrato de vidrio hueco que tiene un lateral de suministro y un lateral de descarga, 5

ii) rodear al menos una parte del tubo de sustrato de vidrio hueco por un horno,

iii) suministrar gases de formación de vidrio al interior del tubo de sustrato de vidrio hueco a través de su lado de suministro, iv) crear una zona de reacción con condiciones tales que la deposición de vidrio tenga lugar en la superficie interna del tubo de sustrato de vidrio hueco, y 10

v) desplazar la zona de reacción en un movimiento de vaivén a lo largo de la longitud del tubo de sustrato de vidrio hueco entre un punto de retorno situado cerca del lateral de suministro y un punto de retorno situado cerca del lateral de descarga del tubo de sustrato de vidrio hueco a fin de formar una o más capas de preforma sobre la superficie interior del tubo de sustrato de vidrio hueco, ambos de cuyos puntos de retorno se encuentran rodeados por el horno. 15

Un procedimiento como el descrito en la introducción se conoce per se a partir de la patente US Nº 4.741.747. Más particularmente, la patente anteriormente mencionada, describe un procedimiento de fabricación de preformas ópticas de acuerdo con el procedimiento PCVD, en el que las capas de vidrio se depositan desplazando un plasma en vaivén entre dos puntos de retorno en el interior de un tubo de vidrio, mientras se añade una mezcla de gas reactivo al tubo a una temperatura comprendida entre 1100º C y 1300º C y una presión comprendida entre 1 20 y 30 hPa. Las regiones con geometría de deposición, no constante, de los extremos de la preforma óptica se reducen desplazando el plasma de manera no lineal en el tiempo en la zona de, al menos, uno de los puntos de retorno.

La solicitud de patente US 2003/0017262 se refiere a un aparato y procedimiento para la fabricación de una preforma de fibra óptica. A partir de dicha solicitud US, se conoce como dos fuentes de calor separadas se colocan a 25 una distancia de separación predeterminada, vistas en la dirección longitudinal del tubo de sustrato. Las dos fuentes de calor se desplazan a lo largo de la longitud del tubo de sustrato, manteniéndose la separación predeterminada durante el proceso de MCVD (deposición química en fase de vapor modificada) .

La patente US Nº 4.608.070 describe un procedimiento para la fabricación de una preforma, en el que el proceso de deposición se lleva a cabo utilizando un perfil de temperatura, cuyo perfil de temperatura aumenta a lo 30 largo de la longitud del tubo de sustrato.

La publicación de patente DE 32 06 17 revela un procedimiento para la fabricación de una preforma, en el que un horno de grafito rodea un tubo de sustrato, cuyo horno de grafito está provisto con una fuente de calor adicional, cuya fuente de calor funciona como un pre-calentador de la mezcla de gases a suministrar al tubo de substrato. Las dos fuentes de calor pueden moverse sobre el tubo a lo largo de la longitud del mismo mientras se 35 mantiene la separación entre las dos fuentes de calor.

La publicación de patente DE 36 19 379 se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de una preforma, en los que dos tubos dispuestos coaxialmente pueden ser calentados y enfriados de forma independiente para de esta manera efectuar un cambio de temperatura.

La patente US Nº 4.331.462 se refiere a un procedimiento para la fabricación de una preforma por medio de 40 un proceso de MCVD, usando una denominada zona de calentamiento en tándem formada por una zona I y una zona II.

Una fibra óptica consta de un núcleo y una capa exterior que rodea dicho núcleo, también referida como revestimiento. El núcleo, generalmente tiene un índice de refracción mayor que el revestimiento, de modo que la luz puede ser transportada a través de la fibra óptica. 45

El núcleo de una fibra óptica puede constar de una o más capas concéntricas, cada una con un espesor específico y un índice de refracción específico o un gradiente de índice de refracción específico en dirección radial.

Una fibra óptica que tiene un núcleo consistente en una o más capas concéntricas que tienen un índice de refracción constante en dirección radial, también se conoce como una fibra óptica de índice de salto. La diferencia entre el índice de refracción de una capa concéntrica y el índice de refracción del revestimiento se puede expresar 50 como un llamado valor delta, indicado como â¡% que puede ser calculado según la siguiente fórmula:

donde:

ni = valor del índice de refracción de la capa i ncl = valor del índice de refracción del revestimiento [0011] Una fibra óptica también puede ser fabricada de manera tal que se obtenga un núcleo con un llamado perfil 5 de índice de refracción de índice de gradiente. Tal perfil de índice de refracción radial se define tanto por un valor delta â% como por un llamado valor alfa α. Para determinar el valor â%, se hace uso del índice de refracción máximo en el núcleo. El valor alfa se puede determinar por medio de la fórmula siguiente:

10

donde:

n1 = valor del índice de refracción en el centro de la fibra calentada a = radio del núcleo de índice de gradiente [μm]

α = valor alfa r = posición radial en la fibra [μm] 15

Un perfil de índice de refracción radial de una fibra óptica se ha de considerar como una representación del índice de refracción como una función de la posición radial en una fibra óptica. Del mismo modo es posible representar gráficamente la diferencia de índice de refracción con el revestimiento como una función de la posición radial en la fibra óptica, que también puede ser considerado como un perfil de índice de refracción radial.

La forma del perfil de índice de refracción radial, y, en particular, los espesores de las capas concéntricas y el 20 índice de refracción o el gradiente de índice de refracción en la dirección radial del núcleo, determina las propiedades ópticas de la fibra óptica.

Una preforma primaria comprende una o más capas de preforma que conforman la base de las una o más capas concéntricas del núcleo y o parte del revestimiento de la fibra óptica que puede obtenerse a partir de una preforma final. Una capa de preforma está construida de una pluralidad de capas de vidrio. 25

Una preforma final como es aquí referida, es una preforma a partir de la cual se fabrica una fibra óptica utilizando un proceso de estirado de fibra.

Para obtener una preforma final, una preforma primaria es provista externamente con una capa adicional de vidrio, cuya capa adicional de vidrio comprende el revestimiento o parte del revestimiento. Dicha capa adicional de vidrio se puede aplicar directamente a la preforma primaria. También es posible colocar la preforma primaria en un 30 tubo de vidrio ya formado, también referido como â??camisaâ??. Dicha camisa puede contraerse sobre la preforma primaria. Por último, una preforma primaria puede comprender tanto el núcleo y como el revestimiento de una fibra óptica, por lo que no hay necesidad de aplicar una capa adicional de vidrio. Una preforma primaria es en este caso idéntica a una preforma final. Un perfil de índice de refracción radial se puede medir en una preforma primaria y/o en una preforma final. 35

La longitud y el diámetro de una preforma final determina la longitud máxima de la fibra óptica que se puede obtener a partir de la preforma final.

Para disminuir los costes de producción de fibras ópticas y/o aumentar el rendimiento por preforma primaria, el objeto es producir, a partir de una preforma final, una longitud máxima de fibra óptica que cumpla con los estándares de calidad requeridos. 40

El diámetro de una preforma final puede aumentarse mediante aplicación de una capa más gruesa de vidrio adicional a una preforma primaria. Dado que las propiedades ópticas de una fibra óptica son determinadas por el perfil de índice de refracción radial, el espesor de la capa de vidrio adicional debe estar en todo momento en la proporción correcta con el espesor de capa de las capas de preforma de la preforma primaria que formarán el núcleo, más particularmente, la una o más capas concéntricas del núcleo de la fibra óptica. En consecuencia, el espesor de capa de la capa de vidrio adicionalmente aplicada a la preforma primaria,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar una preforma primaria para fibras ópticas utilizando un proceso de deposición interna en fase de vapor, que comprende las etapas de:

i) proporcionar un tubo de sustrato de vidrio hueco (2) que tiene un lateral de suministro (3) y un lateral de descarga (4) , 5

ii) rodear, al menos, una parte del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) mediante un horno (1) ,

iii) suministrar gases de formación de vidrio en el interior del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) a través de su lateral de suministro (3) ,

iv) crear una zona de reacción con condiciones tales que la deposición de vidrio tenga lugar sobre la superficie interna del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , y 10

v) desplazar la zona de reacción en un movimiento de vaivén a lo largo de la longitud del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) entre un punto de retorno situado próximo al lateral de suministro (3) y un punto de retorno situado próximo al lateral de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) a fin de formar una o más capas de preforma sobre la superficie interior del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , ambos de cuyos puntos de retorno se encuentra rodeados por el horno (1) , 15

caracterizado porque el horno (1) comprende, al menos, dos zonas de temperatura (8, 9, 10) , en el que una temperatura o un gradiente de temperatura de una zona de temperatura puede ajustarse de forma independiente de una temperatura o un gradiente de temperatura de otra (s) zona (s) , donde una â??zona de temperaturaâ?? debe entenderse como una zona en la dirección longitudinal del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la zona de reacción utilizada en la tapa 20 iv) es un plasma

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque en la etapa v) la zona de reacción se desplaza en vaivén a una velocidad que oscila entre 10 y 40 m/min, preferiblemente entre 15 y 25 m/min, a lo largo de la longitud de deposición del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , cuya longitud de deposición debe considerarse 25 como la distancia entre el punto de retorno situado próximo al lateral de suministro (3) y el punto de retorno situado próximo al lateral de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) .

4. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque los gases de formación de vidrio utilizados en la etapa iii) comprenden uno o varios agentes de dopado. 30

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque como dopante se utiliza el germanio.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 5, caracterizado porque el horno (1) comprende, al menos, tres, preferiblemente, al menos, cuatro, zonas de temperatura, cada una de cuyas zonas 35 de temperatura rodean del 5 al 20% de la longitud de deposición próximas al lateral de suministro (3) y al lateral de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) .

7. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes 1 a 6, caracterizado porque la diferencia máxima de temperatura entre una y otra zonas de temperatura es mayor que 50º C. 40

8. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, en el que varias capas de preforma se forman en la etapa v) y la temperatura o el gradiente de temperatura en las zonas de temperatura durante la formación de una capa de preforma, puede ajustarse independientemente de la temperatura o el gradiente de temperatura en las zonas de temperatura durante la formación de una o más de las restantes capas de preforma. 45

9. Dispositivo (100) para fabricar una preforma primaria para fibras ópticas, utilizando un proceso de deposición interna en fase de vapor en un tubo de sustrato de vidrio hueco (2) que tiene un lateral de suministro (3) y un lateral de descarga (4) , cuyo dispositivo (100) comprende

i) una entrada y una salida de gas, entre las que puede montarse el tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , 50

ii) un horno (1) que rodea el tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , al menos, a lo largo de una longitud de deposición (6) del mismo, cuya longitud de deposición (5) debe entenderse como la distancia entre un punto de retorno (11) situado próximo del lateral de suministro (3) y un punto de retorno (12) situado próximo al lado de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) ,

iii) medios para crear una zona de reacción (6) en el interior del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) , cuyos 55 medios están dispuestos en el horno (1) durante el proceso de deposición y pueden desplazarse en vaivén entre el punto de retorno (11) situado próximo al lateral de suministro (3) y el punto de retorno (12) situado en la proximidad del lateral de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) ,

caracterizado porque el horno (1) comprende, al menos, dos zonas de temperatura (8, 9, 10) , donde una temperatura o un gradiente de temperatura, puede ajustarse en una zona de temperatura de forma 60

independiente de una temperatura o un gradiente de temperatura en la (s) otra (s) zona (s) , y donde como â??zona de temperaturaâ?? debe entenderse una zona en la dirección longitudinal del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9, donde los medios para crear una zona de reacción (6) comprenden un resonador que es capaz acoplar microondas en el interior del tubo sustrato de vidrio hueco (2) a fin de crear una zona de reacción (6) en forma de un plasma. 5

11. Dispositivo de acuerdo con una o ambas de las reivindicaciones 9 y 10, en el que el horno (1) comprende tres o más zonas de temperatura (8, 9, 10) , cuyas zonas de temperatura (8, 9, 10) rodean respectivamente del 5 al 20% de la longitud de deposición (5) próximas al lateral de suministro (3) y al lado de descarga (4) del tubo de sustrato de vidrio hueco (2) . 10

12. Utilización de un horno que comprende, al menos, dos zonas de temperatura (8, 9, 10) , en el que una temperatura o gradiente de temperatura, puede ajustarse independientemente de una temperatura o un gradiente de temperatura en otra (s) zona (s) , durante un proceso de deposición química en fase de vapor para fabricar una preforma, con el propósito de influir en el índice de refracción, visto en la dirección longitudinal de la 15 preforma, de una capa de vidrio obtenida por dichos medios de dicho proceso de deposición.

13. Utilización de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el proceso de deposición interna es un proceso PCVD (deposición química en fase de vapor asistida por plasma) .