Aparatura do syntezy szkieł high silica zmodyfikowaną metodą OVD

• Autorzy: Wójcik J. , Strzałka A. , Makara M. , Kopeć J.

Warianty tytułu

EN

Apparatus for high silica glass synthesis by modyfied OVD method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Substratami szkieł high silica na rdzenie światłowodów o najwyższej jakości mogą być wyłącznie związki chemiczne o relatywnie niskich temperaturach wrzenia, praktycznie poniżej 105°C. Rozwój produkcji światłowodowych wzmacniaczy optycznych oraz laserów włókowych wymaga stosowania światłowodów aktywnych, czyli domieszkowanych w obszarze rdzenia pierwiastkami ziem rzadkich RE (Rare Earth), np. erbem lub iterbem. Nie istnieją łatwo lotne związki pierwiastków ziem rzadkich przydatne do wykorzystania do syntezy szkieł high silica metodami osadzania z fazy gazowej. Do produkcji szkła na rdzenie tych włókien stosuje się zmodyfikowane metody osadzania z fazy gazowej. Jedną możliwością jest otrzymywanie porowatego szkła metodą MCVD lub metodą OVD, następnie impregnacja tego szkła roztworem soli pierwiastka ziem rzadkich, po wysuszeniu przeprowadzenie tej soli w odpowiedni tlenek, spiekanie dla otrzymania przezroczystego szkła. Problem jakości aktywnych szkieł high silica został kilka lat temu częściowo rozwiązany przez firmę Liekki Oy, która opracowała metodę DND (Direct Nanoparticle Deposition). Jest to metoda OVD uzupełniona o dozowanie do strefy reakcji syntezy szkła roztworów soli pierwiastków ziem rzadkich w postaci aerozolu. Jakość szkieł jest lepsza, ale nadal nie można tą metodą produkować szkieł o większych objętościach, co prawie uniemożliwia rozwój technologii aktywnych światłowodów fotonicznych. Prezentowana praca przedstawia aparaturę do syntezy aktywnych szkieł high silica konstruowaną w Zakładzie Technologii Światłowodów UMCS. Jest to linia technologiczna OVD, w której zamontowano nowy rodzaj palnika z dozowaniem roztworów pierwiastków ziem rzadkich w formie aerozolu generowanego w polu wysokiego napięcia. Próby techniczne w układzie statycznym bez włączonego procesu syntezy szkła wykazują, że proces dozowania aerozolu jest stabilny w czasie i będzie możliwe wytwarzanie szkieł aktywnych domieszkowanych pierwiastkami ziem rzadkich do poziomu nawet kilku tysięcy ppm w czasie dostatecznie długim by odpowiednio duże objętości szkieł umożliwiały wytwarzanie aktywnych światłowodów fotonicznych.

EN

Substrates in high silica glass synthesis for the cores of highest quality optical fibers are exclusively chemical compounds with relatively Iow boiling temperatures, meaning the temperatures below 105°C. Progress in production of fiber amplifiers and fiber laser require application of active fibers, that is with a core doped with rare earth elements (RE), eg. erbium and ytterbium. Volatile compounds of rare earth elements that could be used in synthesis of high silica glass in gas phase deposition do not exist. In the production of glass for the fiber's core modified vapor deposition methods are applied. The only possibility is a complex process consisting of: synthesis of porous glass with MCVD or OVD method, impregnation with the solutions of rare earth elements salts, drying and converting the salt into appropriate oxide, and finally sintering to obtain transparent glass. The quality of glass produced in this complicated process is not good, yield is very Iow and there is no possibility of producing glass of bigger volume. Virtually all active fibers are manufactured in MCVD method with liquid phase impregnation. The problem of active fibers quality has been partly solved by Liekki Oy few years ago, by developing the DND (Direct Nanoparticle Deposition) method. It is an OVD method complemented with dosing of rare earth elements salts aerosol directly into reaction zone. Glass quality is higher, but there is no possibility of producing glass of bigger volume, what in fact stops the development of active photonic fiber technology. This work presents equipment for active high silica glass synthesis designed in Optical Fibres Department in UMCS. This is an OVD technology line with new kind of burner, which allows dosing rare earth elements solutions in the form of aerosol which was generated by electro hydro dynamic method. Technical tests in static setup without glass synthesis show that aerosol dosing is stable in time. Synthesis of active glass doped with rare earth elements at the level of even few thousands ppm in a time long enough for producing large glass volumes will be possible. This will open the way for active photonic crystal fiber manufacture.

Słowa kluczowe

PL

światłowód fotoniczny; światłowód aktywny; aktywne szkło; metoda OVD; metoda DND; generacja aerozolu

EN

photonic optical fiber; active optical fiber; active high silica glass; DND method; OVD method; aerosol generation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 6
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wójcik J.

autor

Strzałka A.

autor

Makara M.

autor

Kopeć J.

• Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie, Zakład Technologii Światłowodów, Wydział Chemii

Bibliografia

• [1] Ciach T.: Atomizacja Elektro Hydro Dynamiczna. Politechnika Warszawska, Wydział InżynieriiChemicznej i Procesowej, 2006.
• [2] Hoffman H. J., i in.: DND Technology-a Core platform for Specialty Mode Guiding Structures. Copyright Liekki Corporation, Sorronrinne 9, FI-08500 Lohja, Finland, 2006.
• [3] Jaworek A., Sobczyk A. T.: Electrospraying route to nanotechnology: An overview. Journal of Electrostatics, 66:197-21, 2008.
• [4] Kauko J., Rajala M., Juha T.: Method and Device for producing optical material, and an optical waveguide. US. Patent Application Publication No. US 2006/0001952 A1, 2006.
• [5] Langner A., i in.: A new material for high power laser fibers, SPIE Vol. 6873, page: 687311:1-9, 2008.
• [6] Mendez A., Morse T. F.: Specialty optical fiber handbook. Academic press in an imprint of Elsevier. 2007.
• [7] Orzechowski Z., Prywer J.: Wytwarzanie i zastosowanie rozpylonej cieczy. Wydawnictwa naukowo-techniczne Warszawa 00-48 Warszawa, ul. Mazowiecka 2/4, 2008.
• [8] Rajala M., i in.: Advantages of direct nanoparticle deposition (DND) technology in active fiber production. Liekki Oy, 2003.
• [9] Tammela S., i in.: The Potential of Direct Nanoparticle Deposition for the Next Generation of Optical Fibers. Proceedings of SPIE Photonics West, Vol. 6116-16, 2006.