Presentazione Plasma e fibre ottiche

PRODUZIONE DELLA FIBRA OTTICA (METODO

ODV)

• Processo chiamato OVD (Outside Vapor Deposition).

• Si fa passare un vapore composto di silicio idrolizzabile attraverso un bruciatore a idrogeno.

• I reagenti trasportati dal gas entrano nel bruciatore e con il calore i vapori che formano il vetro

(SiCl4, GeCl4) reagiscono creando piccole sfere di silice drogate.

• Le sfere si vanno a depositare sul target, per la loro geometria un fattore importante è la porosità

del depositato.

• La creazione di tantissimi strati mostra come si possa cambiare la composizione dei composti

depositati, perché ad essa è legato l’indice di rifrazione.

SINTERING AND FIBER DRAWING

• Il composto poroso passa in una prima fornace (1500°C) dove avviene la sinterizzazione, ottenendo

un composto di vetro denso.

• Questo composto passa in una seconda fornace (2000°C), inserendolo lentamente ed estraendolo

velocemente creando la fibra.

PRODUZIONE DELLA FIBRA OTTICA (METODO

IDV)

• Processo chiamato IDV (Inside Vapor Deposition).

• All’interno di un tubo di silice purissima si introducono gas di SiCl4 e GeCl4.

• Dall’esterno forniamo calore grazie al plasma (8000K).

• Avviene la reazione tra i gas, formando silice, che va a depositarsi sulla superficie interna del

tubo.

OVERCLADDING

• Per ottenere il rapporto desiderato core-cladding si usa la tecnica dell’overcladding.

• La bobina attorno alla torcia al plasma è alimentata da una corrente ad alta frequenza che permette di

accendere e alimentare il plasma.

• I grani scendono attraverso un condotto, si sciolgono e depositano sulla superficie.

• Il tubo ruota per avere una deposizione uniforme, muovendosi avanti e indietro per fare gli strati successivi.

• Utilizzare la torcia al plasma riduce i costi pur mantenendo alta la qualità del vetro depositato.

OVERCLADDING CON PIÙ TORCE AL

PLASMA

•Utilizzo di 2 o più torce al plasma alimentate dallo stesso generatore, raffreddate ad aria o acqua.

•Si introduce una polvere di quarzo tra l’ugello della torcia al plasma e la superficie in modo tale da fonderla sul bersaglio.

•Funzioni delle torce differenti (pre-heat, post-heat, fusione simultanea).

•Aumento velocità di deposizione complessiva del 50%.

TIPOLOGIE DI UTILIZZO

POST-HEAT PRE-HEAT

• La seconda torcia è dietro alla prima. Non si introduce quarzo • La seconda torcia è davanti alla prima. Non si introduce

con la 2° torcia. quarzo con la 2° torcia.

• La 2° torcia completa la fusione iniziata dalla prima. • Si preriscalda la superficie sul quale verrà fusa la sabbia

di quarzo dalla prima torcia.

• Il riscaldamento ottenuto grazie alla 2° torcia aumenta la qualità

del vetro minimizzando la formazione di bolle. • Preriscaldando la superfice si ha un aumento della

qualità rispetto al caso senza preriscaldamento.

TIPOLOGIE DI UTILIZZO

FUSIONE SIMULTANEA

• Si inserisce meno sabbia di quarzo in entrambe le

torce.

• La portata complessiva di sabbia è uguale ai casi

precedenti.

• Lavorando con portate singole minori si ha un

aumento della qualità del deposito.

• Aumento di rendimento

CONCLUSIONI

• Aumento di velocità fino al 50% mantenendo alta la qualità di deposizione del vetro.

• Si usando 2 torce al plasma, alimentate dallo stesso generatore (50-200kW), fino a temperature di 10000°C.

• Si aggiungono strati di quarzo fuso al raggiungimento del rapporto diametro core-cladding prestabilito.

METODI PER LA PURIFICAZIONE DELLA

SILICE

• Si inseriscono granelli di silice, naturale o sintetica, dove abbiamo il plasma.

• Insieme ai granelli vengono aggiunti composti del fluoro grazie ad un gas di trasporto.

• Nella sabbia sono presenti elementi alcalini come Sodio o Litio in quantità non trascurabili che tendono a formare legami tra

gruppi OH e gli elementi dopanti (Ge) che causano un assorbimento di certe lunghezze d’onda aumentando le perdite.

• Grazie al plasma si ottengono temperature tra 5000°C e 10000°C: la silice fonde e i composti del fluoro reagiscono con

Sodio e Litio, formando fluoruri NaF e LiF che vengono rilasciati sotto forma di gas.

TIPOLOGIE DI PURIFICAZIONE

• La torcia al plasma si sposta avanti e indietro parallelamente a L mentre la fibra ottica ruota grazie ad un tornio.

• Il condotto di alimentazione può essere situato esternamente alla torcia al plasma o internamente, a monte della torcia

stessa.

• La concentrazione dei composti al fluoro varia a seconda della granulometria della silice, maggiori sono le dimensioni dei

grani e maggiore deve essere l’apporto dei composti di fluoro all’interno del gas di trasporto.