FI65415C - Foerfarande foer framstaellning av ett roerformigt glasaemne avsett foer framstaellning av en optisk ljusvaogsledare - Google Patents

Description

It.«ftp'll Tftl nn KUULUTUSJULKAISU srAAC

TOJ [B] (11) UTLÄCGN I NCSSKRIFT 6 5 4 I 5

•gS C « ί^ηί^ΓΓ'’ U

' ^ (51) Kr-iMhtci.3 0 OJ B 37/075 // 0 02 B 5/14- SUOMI —FINLAND (21) Ι**·ηηΐ»*»Ιι·ιι»«ι* — PKantamOknlng 79185^ (22) Htkamltpilvi — Ancöknlnpdac 11. θ6.79 ^ ^ (23) Alkupllvt—Giltlfhatadag 11. 06.79 (41) Tulkit julklMktl— Blivlt offMtHf 13.12.79

Patentti- ia rekisterihallitut . . ,,,, , _ ' (44) Nlhtivllulpenon ]· kiiuLJulluUwn pvm. —

Patent- och registerstyrelsen Arnttkan utlagd odt utUkrtften pubUurtd 31-01.81 (32)(33)(31) «VH·** *tue»keii» —B«i<rd priority 12. 06.78 USA(US) 91^316 Toteennäytetty-Styrkt (71) Corning Glass Works, Houghton Park, Corning, New York 1^830, USA(US) (7?) Peter Charles Schultz, Painted Post, New York, USA(US) (7^) Oy Kolster Ab (5l) Menetelmä optisen valoaaltojohtimen valmistukseen tarkoitetun putkimaisen lasiaihion valmistamiseksi - Förfarande för framställning av ett rör-formigt glasämne avsett för framställning av en optisk ljusvlgsledare Tämä keksintö koskee menetelmää lasituotteiden valmistamiseksi putkimaisesta lasipuristeesta, jonka koko massassa on toisiinsa liittyvien huokosten verkosto. Putkimainen huokoinen lasipu-riste, josta keksinnön lasituotteet valmistetaan, on mieluummin muodostettu hapettamalla kaasumaista alkuperämateriaalia liekissä, mikä johtaa lasimaisiin hiukkasiin, jotka voidaan kerrostaa karalle tai muulle tuelle.

US-patentissa 2 272 342 kuvataan lasinvalmistustekniikkaa, joka perustuu nk. liekkihydrolyysiprosessiin, jossa käytetään erittäin puhtaiden höyryjen höyryfaasihapetusta lasin hienojakoisten hiukkasten muodostamiseksi, joista käytetään nimitystä "noki". Tämä noki voidaan kerätä talteen hiukkasmaisessa muodossa tai se voidaan kerrostaa karalle tai muulle tuelle aihioksi. Aihio voidaan yhdistää kokonaisuudeksi paikallaan tai erillisellä lämpökäsittelyllä.

2 65415 US-patenteissa 2 326 059 ja 2 239 551 kuvataan menetelmiä lasien valmistamiseksi liekkihydrolyysillä, jossa lasi koostuu oksidiseokses-ta, erityisesti sulatetusta piidioksidityyppisestä lasista, johon on liitetty pieniä määriä yhtä tai useampia lisäoksideja, kuten titaanidioksidia tai alumiinioksidia. Yleensä näissä menetelmissä muodostetaan seos haihtuvista yhdisteistä halutuissa suhteissa kaasu-virtaan, jota syötetään hapetuspolttimeen. Höyryjen seos hapetetaan sitten lasikappaleen tai -aihion kerrostamiseksi, joka koostuu vastaavasta oksidiseoksesta.

US-patenteissa 2 326 059 ja 2 239 551 kuvatuilla menetelmillä kyetään valmistamaan erittäin puhtaita laseja ja tämän vuoksi ne ovat muodostaneet perustan viimeaikaisille parannetuille menetelmille pienihäviöisten optisten lasikuitujen muodostamiseksi. Liek-kihydrolyysitekniikkaa on käytetty sekä askelkertoimen että as-teettaisen kertoimen omaavien yksimuotokuitujen ja monimuotokui-tujen valmistukseen. Erilaisia menetelmiä, joissa käytetään liekkihydrolyysiä kuin myös muita tekniikoita tällaisten kuitujen valmistamiseksi, selostetaan US-patenteissa 3 737 292, 3 823 995 ja 3 884 550. Näiden kolmen viimeksi mainitun patentin opetusten mukaisesti lasinoen kerros levitetään säteittäisesti oleellisesti sy-linterimäiselle karalle tai lähtöosalle liekkihydrolyysipolttimen avulla. Polttokaasua ja happea tai ilmaa syötetään polttimeen ja tätä seosta poltetaan liekin aikaansaamiseksi. Alkuperämateriaalin höyryä syötetään liekkiin ja tuloksena oleva reaktio muodostaa la-sinokea, joka suunnataan kohti karaa. Karaa voidaan pyörittää ja kääntää liekin suhteen yhtenäisten lasinokikerrosten muodostamiseksi sen pinnalle. Koska saatu kuitu koostuu lasiytimestä, jota ympäröi kerros verhouslasia, jonka taitekerroin on pienempi kuin ytimellä, ensin kerrostettujen kerrosten taitekertoimen on oltava suurempi kuin viimeksi kerrostetuilla kerroksilla. Tämä toteutetaan käyttäen liekkihydrolyysiprosessia ytimen muodostamiseksi perusla-sista, johon on lisätty modifiointiainetta sen taitekertoimen nostamiseksi. Verhouskerros voi koostua peruslasista sellaisenaan tai yhdistettynä pienempään määrään samaa modifiointiainetta tai yhdistettynä toiseen modifiointiaineeseen, joka aikaansaa halutun pienemmän taitekertoimen.

Toista menetelmää, jossa käytetään liekkihydrolyysiprosessia lasituotteen, erityisesti optisten aaltoputkikuitujen muodosta- 3 miseen, kuvataan US-patentissa 4 062 655. Tämän patentin opetusten mukaisesti polttimet on sijoitettu lähtöosan päätypinnan pituussuuntaan niin, että niillä tuotettu lasinoki kerrostuu päätypinnalle ja kasvaa pituussuunnassa. Koska lähtöosa sijaitsee saadun aihion päässä, mitään aukkoa sen läpi ei esiinny.

Kuten edellä olevasta selostuksesta voidaan todeta, sekaok-sidilaseja voidaan valmistaa kuvatuilla menetelmillä, mutta usein on vaikeaa välttää kondensoitumista syötettäessä tiettyjä höyryjä korotetuissa lämpötiloissa polttoliekkiin. Näillä aikaisemmilla menetelmillä saattaa myös olla vaikeaa hallita joidenkin reagenssien suhteellisia höyrystymisnopeuksia ja näin ollen tiettyjen oksidien määriä lopullisessa tuotteessa.

US-patenteissa 3 859 073 ja 3 864 113 selostetaan vaihtoehtoisia tapoja syöttää oksidilisäainetta liekkihydrolyysillä valmistettuun lasiaihioon. Molemmat näistä menetelmistä vaativat ensimmäisenä vaiheena, että primäärisen lasinmuodostajan hiukkaset valmistetaan liekkihydrolyysillä ja kerrostetaan huokoisen kappaleen muodostamiseksi. US-patentin 3 859 073 opetusten mukaisesti huokoinen kappale tai aihio kyllästetään ainakin osittain modifiointi-aineella, joka voi olla liuotettu tai suspendoitu kantoaineeseen, joka on poistettava sellaisella menetelmällä kuin kuumennuksella, ilmakuivauksella tms. US-patentin 3 864 113 menetelmä vaatii, että aihio kyllästetään höyrystetyllä modifiointiaineella, joka kondensoituu huokosiin jäähtyessään. Molempien näiden patenttien opetusten mukaisesti aihio lujitetaan sitten termisesti siihen dispergoi-tuneen modifiointiaineen kanssa. Sen jälkeen, kun aihion huokoset on kyllästetty jommallakummalla kahdesta edellä mainitusta tekniikasta, aihio saatetaan sintraus- tai lujituslämpökäsittelyn alaiseksi tiiviin lasikappaleen muodostamiseksi, jossa ei ole hiukkasrajo-ja.

US-patentti 3 938 974 koskee vielä toista menetelmää modi-fiointiaineen lisäämiseksi toisen tyyppiseen huokoiseen lasiaihioon. Lasi, joka on erotettavissa ainakin kahteen faasiin, joista toinen on liukoinen, kuumennetaan faasien erottumisen aikaansaamiseksi. Liukoinen faasi uuttuu pois, jolloin muodostuu huokoinen lasiaihio, jonka toisiinsa liittyvät kerrokset täytetään sen jälkeen modifi-ointiaineella. Aihio kuivataan sitten, lujitetaan sen jälkeen sen huokosten sulkemiseksi ja vedetään sitten kuiduksi.

4 65415

Perusongelma kuvatuissa menetelmissä lasituotteiden, erityisesti optisten lasikuitujen muodostamiseksi on esimerkiksi liekki-hydrolyysin aiheuttaman veden (ja mahdollisesti muiden epäpuhtauksien) mahdollinen liittyminen niihin. Vettä adsorboituu myös helposti nokeen ilmassa tapahtuvan käsittelyn aikana ennen lujittamista johtuen noen erittäin suuresta huokoisuudesta. Jos vettä muodostuu eikä sitä poisteta liekkihydrolyysillä tuotetuista nokiaihiois-ta, se aiheuttaa sellaista liiallista vaimennusta esimerkiksi 700 -1 100 nm:n alueella, että tällaisesta aihiosta valmistettu optinen lasikuitu on oleellisesti käyttökelvoton optisten signaalien siirtoon useimmilla aallonpituuksilla tällä alueella.

Vesi voidaan poistaa aihiosta saattamalla aihio ennen sen lujittamista kuivaavan atmosfäärin alaiseksi. Olisi erityisen edullista tehdä tämä yksinkertaistetulla prosessilla, jossa, kuten tämän keksinnön tapauksessa, kuivausvaihe suoritetaan oleellisesti yhtäaikaisesti modifiointivaiheen kanssa eikä peräkkäin, kuten US-patenttijulkaisuissa 3,859,073, 3,864,113 tai 3,938,974 ja joissa samanaikaisesti toteutettu modifiointivaihe takaa halutun taiteker-toimen modifioinnin epämieluisan modifioinnin sijasta, kuten saattaa tapahtua, kun esimerkiksi koostumukseltaan epäyhtenäistä aihiota kuivataan johtuen aihiossa olevan modifiointiaineen epämieluisasta uuttamisesta kuivausaineen vaikutuksesta.

Edellä oleva huomioon ottaen tarjoamme keksinnön mukaisesti käytettäväksi menetelmän optisen valoaaltojohtimen valmistukseen tarkoitetun putkimaisen lasiaihion valmistamiseksi ja kuivaamiseksi yhdessä työvaiheessa, joilla valoaaltojohtimilla on taitekerroin, joka pienenee säteen kasvaessa, jossa menetelmässä muodostetaan vettä sisältävästä noesta huokoinen aihio, johdetaan siihen seos-tusaine ja/tai uuttamisaine, aihio kuivataan ja sulatetaan (tai tiivistetään) , jolle menetelmälle on luonteenomaista, että seostus-ja/tai uuttamisaineen johtaminen ja aihion kuivaaminen tehdään samanaikaisesti syöttämällä putkimaisen huokoisen aihion aukkoon, jolla aihiolla on sama taitekerroin koko poikkileikkauksen yli, kaasumainen seostushalogenidi/kuivausaine ja johtamalla se ulospäin huokosten läpi säteittäisesti pienenevää kerrostumaa varten, ja/tai johtamalla homogeenisen, seostusainetta sisältävän huokoisen aihion ulkopinnalta sisäänpäin huokosten läpi halogeeni tai sen yhdiste, jolloin aihio samanaikaisesti seostuu ja siitä poistuu vesi.

Mikä edullisinta modifioimalla aihion taitekerrointa sen ollessa uunin suojatussa atmosfäärissä ja kuivaamalla samanaikaisesti aihio juuri ennen sen lujittamista uunissa ei vain poisteta oleelli- 5 65415 sesti vettä ja epäpuhtauksia lujitetusta aihiosta (ja täten myös siitä valmistetusta valoaaltojohtimesta), vaan saadaan myös nopeampi menetelmä, koska taitekertoimen modifiointia, kuivausta ja lujittamista ei suoriteta peräkkäin. Esimerkiksi kahdessa US-patenttijulkaisussa 3,859,073 ja 3,864,113 ja US-patenttijulkaisussa 3,938,974 muodostetaan aluksi huokoinen aihio, jolla on oleellisesti vaikiotai-tekerroin läpikotaisin, joka aihio saatetaan sitten modifiointiainet-ta sisältävän höyryn tai nesteen alaiseksi ja jäähdytetään tai kuivataan sen jälkeen yhdistelmäkappaleen muodostamiseksi, joka koostuu liukoisesta matriisista, johon on läpikotaisin dispergoitu modifioin-tiainetta. Tämän jälkeen modifioitu huokoinen aihio lujitetaan termisesti tiiviin lasikappaleen muodostamiseksi. Kuten edellä mainittiin, näiden patenttien menetelmät vaativat lukuisia peräkkäin suoritettuja vaiheita, eivätkä näin ollen saa aikaan tämän keksinnön edullisia tuloksia.

Keksinnön menetelmällä tuotettu tiivis lasituote voidaan kuumentaa sen vetolämpötilaan ja vetää sen poikkileikkauspinta-alan pienentämiseksi ja optisen kuidun muodostamiseksi, jolla on massiivinen poikkileikkaus.

Kuvio 1 esittää lasinokikerroksen levittämistä karalle.

Kuvio 2 on kaavamainen esitys lujitusuunista ja lujitusatmos-fäärisysteemistä.

Kuviot 3, 5 ja 7 ovat käyriä, jotka kuvaavat niiden lujitettujen optisten valoaaltojohdinaihioiden taitekerroinprofiileja, jotka on muodostettu tämän keksinnön eri toteutusmuotojen mukaisesti taitekerroinprofiilin ollessa käyrä aihion taitekertoimesta säteen suhteen.

Kuvio 4 on käyrä, joka esittää kahta eri lujitusuunin lämpö-tilaprofiilia käyränä lämpötilasta Celsiusasteina suhteessa etäisyyteen .

Kuvio 6 on poikkileikkauskuvanto nokiaihion tulpatusta päästä.

On huomattava, että piirrokset ovat tätä keksintöä kuvaavia ja symbolisia eikä niiden ole tarkoitettu ilmaisevan niissä esitettyjen rakenneosien mittakaavoja tai suhteellisia määriä.

Tämän keksinnön menetelmä koskee sellaisten putkimaisten huokoisten lasiaihioiden samanaikaista modifiointia juuri ennen lujittamista, joilla on läpikotaisin oleellisesti yhtenäinen koostumus. Huokoiset aihiot on voitu valmistaa sellaisilla menetelmillä kuin liekkihydrolyysitekniikalla tai uuttamalla lasia, jonka faasit ovat erottuneet, huokoisen lasin muodostamiseksi. Tämän keksinnön menetelmässä käytettäväksi sopiva huokoinen lasi voi olla valmistettu 6 65415 menetelmällä, joka on esitetty US-patentissa 2,221,709. Lyhyesti menetelmässä (1) muodostetaan putkimainen tuote boorisilikaattila-sista; (2) käsitellään lasiputkea termisesti riittävä ajanjakso lasin saamiseksi erottumaan erilliseksi piidioksidia runsaasti ja piidioksidia niukasti sisältäväksi faasiksi; (3) liuotetaan tai uutetaan piidioksidia niukasti sisältävä faasi tavallisesti hapolla huokoisen rakenteen muodostamiseksi, joka koostuu runsaasti piidiok-siai sisältävästä faasista; (4) pestään uuttopää uuttojäännöksen poistamiseksi; ja (5) kuivataan. On huomattava, että tavalliset menetelmät tällaisten runsaasti piidioksidia sisältävien lasituotteiden kuivaamiseksi johtavat pienen vesimäärän liittymiseen lasirakenteeseen. Saatu huokoinen aihio on tämän vuoksi saatettava alla kuvattuun jatkokäsittelyyn sen tekemiseksi oleellisesti vedettömäksi, ts. sen vesipitoisuuden laskemiseksi alle n. 10 ppm:n.

Keksintöä kuvataan jäljempänä yksityiskohtaisemmin sulatettujen piidioksidityyppisten lasien suhteen, jotka ovat nykyisen käytännön mielenkiinnon suositeltava toteutusmuoto. On kuitenkin ymmärrettävä, ettei tämän keksinnön menetelmä rajoitu tähän lasityyp-piin, vaan sitä voidaan käyttää lasien valmistukseen, jotka perustuvat muihin lasia muodostaviin oksideihin. Esimerkiksi germanium-oksidi (Ge02)-aihio voidaan kerrostaa karalle GeGl^rn liekkihydro-lyysillä ja tällainen huokoinen kappale voidaan kuivata, kyllästää tai modifioida ja termisesti lujittaa jäljempänä kuvatulla tavalla. Keksintöä voidaan soveltaa myös huokoisiin aihioihin, jotka on valmistettu sellaisista oksideista kuin B2°3' P2°5 -^ne* LoPu^s^- moni·" komponenttisia huokoisia aihioita voidaan kerrostaa liekkihydrolyy-sitekniikalla ja modifioida sitten lisäaineilla tämän keksinnön menetelmällä. Tällaisia monikomponenttisia aihioita ovat TiC^-SiC^-ja AljO^-ZrC^-SiOj-lasisysteemit, joita kuvataan edellä mainituissa US-patenteissa 2 326 059 ja 2 239 551. Riippumatta käytetystä seoksesta noen koostumus pysyy oleellisesti tasaisena koko aihiossa niin, että myös taitekerroin on oleellisesti vakio koko aihiossa.

Kuten kuviossa 1 esitetään, kantokaasun, tässä tapauksessa hapen, virtaus syötetään haihtuviin yhdisteisiin, tässä tapauksessa SiCl^rn ja GeCl^:n ja se kulkee niiden läpi. Kantokaasu vie mukanaan haihtuvien yhdisteiden höyryt ja seos kulkee putken läpi, joka johtaa hapetuspolttimeen 10, jossa haihtuvien yhdisteiden höyryt hydrolysoituvat muodostaen Geeliin modifioidun SiC^n hiukkasia polttimen liekissä. Kara tai tukiosa 12, joka on esitetty sauvana, 7 65415 on tuettu kampeen 14, joka on asennettu pyöritettäväksi ja jota pyöritetään edestakaisin joko käsin tai sopivilla mekaanisilla laitteilla. Normaalisti karaa pyöritetään säädetyllä nopeudella ja samoin sitä oskilloidaan tai liikutetaan edestakaisin säädetyllä nopeudella niin, että hiukkaset kerrostuvat tasaisesti karan päälle ja sen jälkeen nokiaihion 16 pinnalle. Liekkiä pidetään riittävän matalassa lämpötilassa niin, että muodostuu halkaisijaltaan n. 0,1 mikronin pieniä pallomaisia, modifioituja piidioksidihiukkasia, jotka sitoutuvat tiukasti yhteen aihiokappaleeksi muodostaen jatkuvien avointen huokosten verkoston kaikkialle kappaleen rakenteeseen. Tällaisia monikomponenttisia aihioita voidaan valmistaa edellä mainituissa US-patenteissa 2 236 059 ja 2 239 551 kuvatulla tavalla tai voidaan valmistaa sen jälkeen kehitetyillä menetelmillä, jollaisia on kuvattu US-patentissa 3 801 294.

Jatkuvien huokosten verkosto vaaditaan tehokkaan kyllästyksen vuoksi. Tämä merkitsee, että aihioissa olevia hiukkasia ei voida pakata niin tiiviisti, että se häiritsisi höyryn pääsyä aihioon juuri ennen lujitusprosessia ja sen aikana. Erityisesti tällöin huomattavaa alkavan lujittumisen astetta aihiossa, ts. huokosten kokoonpainumista ja sulkeutumista huokosettoman tai umpihuokoisen lasimaisen massan muodostamiseksi on vältettävä.

On olemassa useita tekijöitä, jotka saattavat vaikuttaa aihion kehittymiseen ja jotka on sen vuoksi otettava huomioon. Liekin lämpötila on luonnollisesti tärkeä seikka. Samoin karan tai muun aihion tukijan sijoitus liekkiin nähden. Lopuksi on tapana kiertää ja kääntää aihion tukijaa kerrostuksen aikana ja näitä liikkeitä ei pidä vain säätää vaan myös pitää nopeudeltaan tasaisina. Alkava lujittuminen voi aiheutua lilan kuumasta liekistä, karan ja aihion sijoittamisesta liian lähelle liekkiä tai karan liikkeestä, joka on joko liian hidas tai epätasainen. Kokeet ovat osoittaneet, että aihion kokonaishuokoisuuden mitattuna elohopeahuokosmittarilla, on oltava 75 %:n luokkaa optimikäsittelyn kannalta. Yleensä kappaleet, joiden huokoisuudet ovat alle 90 %, voivat olla hyödyllisiä. Keskimääräinen huokoskoko tai -halkaisija pyrkii pienenemään voimakkaammalla lämpökäsittelyllä ja muuttuu lopulta nollaksi, kun kappale lujittuu. Niinpä yleissääntönä huokoshalkaisijän tulee olla vähintään 0,001 mikronia.

Koska kara 12 lopulta poistetaan, sen materiaalin tulee ai- 8 65415 noastaan olla sellaista, että sen koostumus ja laajenemiskerroin ovat yhteensopivia aihion 16 materiaalin kanssa. Sopiva materiaali voi olla normaalisti valmistettu lasi, jonka koostumus on samanlainen kuin kerroksen 16 materiaalilla, vaikka siinä ei tarvita sen suurta puhtautta. Se voi olla normaalisti valmistettua lasia, jossa on tavallinen tai jopa liiallinen epäpuhtauden tai loukkuun jääneen kaasun taso, mikä muuten tekisi sen sopimattomaksi tehokkaaseen valon etenemiseen. Kara voidaan myös muodostaa grafiitista, alumiini-oksidista tms. Kara voi olla lievästi kartiomainen nokiaihion poiston helpottamiseksi.

Liekkihydrolyysitekniikka johtaa lasien muodostumiseen, joilla on erittäin pienet sironnasta ja epäpuhtauksien absorboitumisesta johtuvat häviöt. Tällä tekniikalla valmistetut optiset valoaalto-johtimet ovat osoittaneet vain 1,1 dB/kn:n kokonaishäviötä aallonpituudella 1 060 nm. Kuitenkin silloinkin, kun optiset valoaaltojohti-met on muodostettu laseista, joilla on näin korkea optinen laatu, valon vaimeneminen tietyillä aallonpituusspektrin alueilla saattaa olla niin suuri, että se estää tällaisten valoaaltojohtimien käytön valon siirtoon näillä alueilla. Kuten aikaisemmin mainittiin, ellei mitään yritystä tehdä veden poistamiseksi liekkihydrolyysillä valmistetuista nokiaihioista, tämä vesi aiheuttaa sellaista liial-lista vaimenemista 700-1 100 nm:n alueella, että tästä aihiosta valmistettu optinen lasikuitu on oleellisesti käyttökelvoton optisten signaalien siirtoon useimmilla aallonpituuksilla tällä alueella. Aallonpituudella 950 nm vedestä johtuva vaimennus on usein yli 100 dB/km. Eri oksideilla, joista näitä lasisia optisia kuituja muodostetaan, erityisesti SiC^lla on suuri affiniteetti veteen. Tämän vuoksi on tärkeää poistaa vesi ennen lujittamista tai sen aikana.

Sen jälkeen, kun nämä valoaaltojohtimet on täysin muodostettu, niiden sisempi valoa siirtävä osa on veden saavuttamattomissa. Näiden lasien taipumus absorboida vettä ei ole haitallinen vedettömille optisille valoaaltojohtimille sen jälkeen, kun ne on muodostettu, sillä suurin osa valoenergiasta etenee kuidun ytimessä tai akseli-osassa tai niiden ympärillä ja veden läsnäololla ulkopinnalla on häviävän pieni vaikutus tämän energian etenemiseen. Kuitenkin optisten valoaaltojohtimien muodostuksessa liekkihydrolyysillä, jään-nösvettä, jota liekki tuottaa, ilmestyy kaikkialle niihin osiin valoaaltojohdinta, jotka on valmistettu liekkihydrolyysillä ja on oleellisesti poistettava ennen kuin valoaaltojohtimet lopullises- 9 65415 ti muodostetaan. Tämä koskee myös vettä, jota noki helposti adsorboi käsittelyn aikana ilmassa ennen lujittamisprosessia johtuen sen erittäin suuresta huokoisuudesta.

Kuviossa 1 esitetyssä toteutusmuodossa muodostetaan aihio, joka koostuu Getolla modifioidusta Sioista. Se voisi myös koostua kokonaan oksidista tai se voisi muodostua mistä tahansa sopivasta oksidien yhdistelmän seoksesta edellyttäen, että noen koostumus pysyy tasaisena kauttaaltaan. Pitäisi olla selvää, että tämän keksinnön menetelmä ei rajoitu mihinkään tiettyyn mahdollisten nokiseosten ryhmään, vaan on sovellettavissa mihin tahansa alkuperäiseen nokiseok-seen, joka voidaan sen jälkeen modifioida kuivaus- ja lujitusproses-sin aikana optisen valoaaltojohtimen vetoaihion muodostamiseksi.

Kuvio 2 esittää laitteistoa nokiaihion oleellisesti samanaikaiseksi modifioimiseksi, kuivaamiseksi ja lujittamiseksi. Uunin 60 pystysuorat sivuseinäraät on leikattu auki tarkoituksena kuvata, että sen suhteellinen syvyys on suurempi kuin kuviossa esitetty. Tässä kuviossa virtaussäätimiä edustaa kaavamaisesti kirjain "R" ympyrässä, virtausmittareita kirjain "F" suorakulmiossa ja venttiilejä kirjain "V" ympyrässä. Kuvion 2 lujitusatmosfäärisysteemi on pelkästään niitä lukuisia systeemejä edustava, joita voidaan käyttää, jotta saataisiin aikaan lujitusuuni ja aihio asianmukaisine kaasu- ja höyryseoksineen. Välttämätöntä on ainoastaan, että systeemi aikaansaa aihion 16 virtauksella, jolla on säteensuuntainen virtauskomponentti, sanotun virtauksen koostuessa kaasujen ja/tai höyryjen atmosfääristä, joka kykenee kuivaamaan aihion ja reagoimaan nokiaihiossa uunin lämpötilassa aikaansaaden aihiossa taite-kertoimen muutoksen.

Tämän keksinnön suositeltavan menetelmän mukaisesti valmistetaan nokiaihio kuvion 1 yhteydessä kuvatulla tavalla, ts. noen koostumus on suhteellisen muuttumaton koko aihiossa. On kuitenkin suositeltavaa, että kerrostetun noen taitekerroin on suhteellisen alhainen tässä toteutusmuodossa, sillä aihion keskiosa on modifioitava sen jälkeisellä prosessilla sen taitekertoimen nostamiseksi arvoon, joka on suurempi kuin aihion loppuosalla. Modifioimaton SiC^-nokiaihio on erityisen mielenkiintoinen tämän toteutusmuodon suhteen; kuitenkin modifioitua aihiota, jolla on jonkin verran suurempi taitekerroin, voitaisiin käyttää yhtä hyvin.

Kara on poistettava nokiaihiosta niin, että kaasua johtava 10 6541 5 putki voidaan kiinnittää aihion päähän. Tämä voidaan toteuttaa pelkästään kiinnittämällä aihio siksi aikaa, kun kampi vedetään siitä ulos. Aihio 16 ripustetaan sitten putkimaiseen tukeen 50 kuviossa 2 esitetyllä tavalla. Kaksi platinalankaa, joista vain lanka 52 on esitetty, työntyy aihion 16 läpi aukon 54 vastakkaisilla puolilla ja on kiinnitetty tukeen 50 heti laipan 56 yläpuolelle. Kaasua johtavan putken 58 pää työntyy ulos putkimaisesta tuesta 50 ja aihion 16 vieressä olevaan päähän. Aihio lujitetaan työntämällä sitä vähitellen lujitusuuniin 60. On kuitenkin suositeltavaa, että aihio saatetaan vähittäiseen lujitukseen, jossa aihion alakärki alkaa lujittua ensin, lujittumisen jatkuessa ylöspäin aihiossa, kunnes se saavuttaa tämän sen pään, joka on putkimaisen tuen 50 vieressä.

Lujituslämpötila riippuu lasinoen koostumuksesta ja on välillä 1 250 - 1 700°C runsaasti piidioksidia sisältävälle noelle.

Se riippuu myös ajasta lujituksen 1 250°C:ssa vaatiessa erittäin pitkän ajan. Suositeltava lujituslämpötila runsaasti piidioksidia sisältävälle noelle on välillä 1 350°C ja 1 450°C. Muita laseja voidaan lujittaa alemmissa lämpötiloissa, puhtaan germaniumoksi-din lujittuessa esimerkiksi n. 900°C:ssa.

Aihio 16 modifioidaan ja kuivataan samanaikaisesti johtamalla sekä modifiointiainetta että kuivausainetta sisältävän atmosfäärin virta sen keskustaan, ainakin osan sanotusta atmosfääristä kulkiessa huokoisten aihion seinämien rakojen läpi sen ulkopinnalle nuolten 82 osoittamalla tavalla. Loppuosa sanotusta atmosfääristä virtaa ulos aihion päästä nuolten 83 osoittamalla tavalla. Työntämällä piidioksiditulppa 88 (kuvio 6) päätyaukkoon 54 modifiointite-ho kasvaa virtauksen 83 estyessä. Tuloksena olevat kaasut voidaan huuhtoa pois aihiosta kaasulla, kuten heliumilla, hapella, argonilla, neonilla tai niiden seoksilla, heliumin ja hapen seoksen ollessa kuvattu tässä toteutusmuodossa. Helium on suositeltava laimennin, sillä se on erittäin tehokas kaasujen puhdistuksessa aihion raoista ennen lujittamista. Happea käytetään usein tuloksena olevan kuidun vaimennuksen pienentämiseen. Tämä huuhtelukaasu pienentää erittäin reaktiokykyisen kuivaus-modifiointikaasuvirran mahdollisuutta tulla ulos aihiosta, takertua uunin seinämiin ja sen jälkeen tulla taas kosketukseen aihion kanssa. Niinpä todennäköisyys että kuivaus-modif iointikaasuvirta reagoi uunin seinämän kanssa ja tuo epäpuhtauksia aihioon, on oleellisesti eliminoitu.

11 6541 5

Hapen ja heliumin lähteet 62 ja 64 tässä järjestyksessä on liitetty putkella 70 uunin 60 pohjassa oleviin aukkoihin venttiilien 63 ja 65 ollessa auki. Aaltomaiset nuolet 66 esittävät huuhte-lukaasun virtausta näistä aukoista. Heliumin ja hapen lähteet 72 ja 74 tässä järjestyksessä on liitetty avoimien venttiilien 73 ja 77 kautta putkeen 76 ja happea puhalletaan GeCl^rn säiliön 75 läpi niin, että heliumia, happea ja GeCl^-höyryä on läsnä putkessa 76. Venttiilien 69, 79 ja 84 otaksutaan olevan kiinni tämän selostuksen tarkoituksia varten, joten mitään kaasua tai höyryä ei voi virrata niiden läpi. Halogeenia, kuten klooria, bromia tai jodia sisällytetään putkissa 76 olevan modifiointiatmosfäärin virtaan, kloorin ollessa suositeltava kuivausaine. Myös mitä tahansa modifiointima-teriaalia, joka nostaa aihion taitekerrointa, voidaan käyttää, joista eräitä esimerkkejä ovat titaani, tantaali, tina, niobi, sir-konium, alumiini, lantaani, fosfori ja germanium. Halutun modifi-ointiaineen kloridi, esim. GeCl^, POCl^ tms., tuo sopivasti mukanaan sekä kuivausaineen että modifiointimateriaalin. Huuhtelukaasu voisi virrata uunin 60 huipulta sen pohjalle ja sen pohjalle voitaisiin asentaa laite kuivaus- ja huuhtelukaasujen poistamiseksi.

Kuten nuoli 80 osoittaa, aihio 16 työnnetään alaspäin uuniin 60, työntönopeuden ollessa mieluummin riittävän pieni salliakseen aihion kärjen lujittumisen ensin. Kun nokiaihio 16 tulee uuniin 60, modifiointikaasu kulkee putken 58 läpi ja aihion aukkoon 54, ainakin osan siitä kulkiessa aihion rakojen läpi nuolten 82 osoittamalla tavalla. Kun kaasu- ja/tai höyryseos virtaa aukon 54 läpi ja aihion rakojen läpi, GeCl^ reagoi hapen kanssa yhtälön

GeCl^ + C>2 —> GeOj + 2 mukaisesti Näissä reaktioissa muodostunut kloori poistaa hydroksyyli-ryhraiä lasista reaktioiden 2 «SiOH + CI2 —> *SiOSiS + 2 HCl + 1/2 Oj mukaisesti missä ¾SiOH tarkoittaa, että piiatomi on liittynyt lasiverkoston kolmeen muuhun osaan. Edellä mainittu reaktio aiheuttaa myös ohuen, ehkä 500-100 ^um paksun lasikerroksen kerrostumisen, jossa on runsaasti GeC^. GeC^sn pitoisuus on suurempi aihion keskellä, sillä 12 6541 5 kaasuvirralla on suurempi modifiointimateriaalin pitoisuus, kun se alkaa virrata aihion rakoihin. Sen jälkeen, kun osa siitä reagoi muodostaen modifiointiaineen oksidia, kaasun modifiointiaineen pitoisuus laskee sen virratessa kohti aihion ulkopintaa. Näin ollen runsaasti modifiointiaineen oksidia sisältävä lasikerros muodostuu onton tiiviin lasiaihion sisäpinnalle varustaen sen kuviossa 3 esitetyn tyyppisellä säteittäisellä taitekerroinjakautumalla. Kuten, missä tahansa prosessissa optisten valoaaltojohtimien valmistamiseksi, huomiota on kiinnitettävä sellaisiin lujitetun aihion fysikaalisiin ominaisuuksiin kuin lämpölaajenemiskertoimen muutosnopeuteen säteen muuttuessa. Liian suuri tämän ominaisuuden muutos voi aiheuttaa murtumisen tapahtumisen johtuen epätasaisista jännityksistä lujitetussa aihiossa.

Uunin maksimilämpötilan, joka on mieluummin välillä 1 350 -1 450°C runsaasti piidioksidia sisältävälle noelle, on oltava riittävä lasinokihiukkasten sulattamiseen ja täten nokiaihion lujittamiseksi tiiviiksi lasikappaleeksi, jossa ei esiinny mitään hiukkas-rajoja. Tavanomaisen lujitusuunin lämpötilaprofiilia esittää kuvion 4 käyrä 42.

Saattaa olla toivottavaa suorittaa aihiolle esilämmitys ennen sen saattamista lujituslämpötiloihin. Esimerkiksi aukkoon 54 vir-taaville kaasuille voitaisiin antaa lisäaikaa modifioida aihion keskiosa ennen sitä hetkeä, jolloin noki lujittuu, millä saavutetaan suurempi modifiointiaineen pitoisuus. Tästä syystä uunin sisääntulovyöhykettä, joka on vähintään yhtä pitkä kuin aihio, on pidettävä suhteellisen muuttumattomassa lämpötilassa, joka on lujitu s lämpötilan alapuolella kuvion 4 käyrän 44 osoittamalla tavalla.

Minimi esilämmityslämpötilan on oltava riittävän korkea, jotta se saisi uuniin syötettävän modifiointiyhdisteen hajaantumaan aineosiinsa. Taulukossa I annetaan alhaisimmat käytännön lämpötilat lueteltujen klooriyhdisteiden saamiseksi hajaantumaan ja muodostamaan klooria ja asianomaista oksidia.

13 6541 5

Taulukko 1

Klooriyhdiste Matalin käytännön Tuotettu reaktiolämpötila oksidi

GeCl4 950°C Ge02

TiCl. 500°C TiO- 4 2

SiCl4 1 100 C Si02 P0C13 850°C P205

Matalin käytännön esilämmityslämpötila saamaan kloorin uuttamaan Ge02:n nokiaihiosta on n. 900°C.

Uunin keskivyöhykkeen lämpötilan Te on oltava riittävän korkea saamaan aihion lujittumaan. Tässä monivyöhykeuunissa voi olla päätyvyöhyke, jolla on suhteellisen muuttumaton lämpötilaprofiili samaan tapaan kuin sisääntulovyöhykkeellä, tai lämpötila keskivyöhykkeen jälkeen voi laskea hitaammin, kuten käyrä 42 osoittaa.

Yllä kuvatut menetelmät ovat erityisen hyödyllisiä yksimuoto-kuitujen muodostamiseen, joita on vaikea muodostaa tavanomaisella liekkihydrolyysitekniikalla, vaikka monimuotokuituja, joilla on kuviossa 3 esitettyä tyyppiä olevat taitekerroinprofiilit, voidaan myös muodostaa. Kun yksimuotokuituja muodostetaan tavanomaisilla prosesseilla, vain yhdellä polttimen kulkukerralla pitkin karaa, jossa kerrostuu esimerkiksi GeC>2:lla modifioitua SiC>2:a, annettaisiin saavuttaa ydin/verhous-suhde 1:100. Tämä perustuu otaksumaan, että käytettäisiin nykyisiä käyttöolosuhteita, ts. nokikerros, jonka paksuus on n. 30 ^um, kerrostettaisiin yhdellä polttimen kulku-kerralla. On erittäin vaikeaa hallita tämä kerroksen koostumusta ja paksuutta ajosta toiseen käyttäen tällaista lähestymistapaa.

Tätä menetelmää voidaan kuitenkin helposti käyttää halkaisijaltaan suhteellisen pienten ydinalueiden muodostamiseksi, joita yksimuoto-kuidut vaativat.

Tämän keksinnön lisätoteutusmuoto johtaa lujitetun lasituotteen muodostumiseen, jolla on kuvion 5 tyyppinen säteittäinen taitekerroin jakautuma. Tasaisesti modifioitu nokiaihio muodostuu kuvion 1 yhteydessä esitetyllä tavalla; aihion on kuitenkin sisällettävä modifiointiainetta, joka voidaan uuttaa pois siitä. Noen koostumus voisi olla esimerkiksi läpi koko aihion 10 paino-% GeC>2 ja 90 paino-% Si02· Kara poistetaan ja piidioksiditulppa 88 työnnetään aukon 54 toiseen päähän kuviossa 6 esitetyllä tavalla.

14 6541 5

Uuniin syötetään joko klooria tai klooria sisältävää yhdistettä tämän uuttotehtävän ja kuivaustehtävän suorittamiseksi. Jos käytetään yhdistettä, se on mieluummin sellainen, joka reagoi tuottaen kloorin lisäksi oksidia, kuten Si02:a, jonka taitekerroin on suhteellisen alhainen. Esimerkiksi, jos venttiili 69 avataan, happea kuplii säiliön 67 läpi syöttäen putkeen 70 SiCl^-höyryä aikaisemmin mainitun happi- ja heliumhuuhtelukaasuseoksen lisäksi. Ylöspäin uunin läpi virtaava SiCl^ reagoi hapen kanssa muodostaen klooria yhtälön

SiCl^ + C>2 —> Si02 + 2 Cl2 mukaisesti

Nokiaihio saatetaan aluksi esilämmitykseen laskemalla se uunin sisääntulovyöhykkeeseen. Osa ylöspäin uunin läpi virtaavasta kaasu-höyryseoksesta pannaan virtaamaan säteittäisesti nokiaihion rakojen läpi avaamalla venttiili 79 matalapainelaitteen 78 yhdistämiseksi putkeen 76. Laite 78 voi käsittää tyhjöpumpun, tuuletuspu-haltimen tms. Tänä aikana venttiilit 73, 77 ja 84 pysyvät kiinni.

Kun SiCl^ ja/tai kloori diffundoituu aihion rakojen läpi, Ge02 uuttuu pois siitä. Suurin uuttumismäärä tapahtuu aihion ulko-osassa, uuttomäärän pienetessä aihion säteen mukana. Kloorista johtuvan uuttumisen uskotaan tapahtuvan seuraavan reaktion mukaisesti:

Cl2 + Ge02 (lasi) —>GeOCl tai GeCl2 tai muita haihtuvia germanium- tuotteita

SiCl^ voi reagoi suoraan Ge02:n kanssa seuraavasti

SiCl^ + Ge02 (lasi) —»Si02 (lasi) + GeCl4

Kloori voi myös poistaa hydroksyyliryhmiä aihiosta yllä kuvatulla tavalla. Nokiaihion taitekerroin muuttuu tällöin muodostaen kuviossa 5 esitetyn taitekerroingradientin.

Esilämmityksen lopussa venttiilit 79 ja 69 suljetaan ja venttiili 84 avataan aukon 54 yhdistämiseksi tuuletusaukkoon 86. Aihio lujitetaan sitten laskemalla se hitaasti uunin kuuman vyöhykkeen läpi.

Yllä mainittujen toteutusmuotojen yhdistelmää voidaan käyttää kuviossa 7 esitettyä tyyppiä olevan taitekerroinprofiilin saa- 15 6541 5 vuttamiseksi. Aluksi muodostuu modifioitu aihio, jolla on kauttaaltaan muuttumaton taitekerroin kuvion 7 katkoviivan 92 osoittamalla tavalla. Aihio tulpataan kuviossa 6 esitetyllä tavalla ja lasketaan uunin sisääntulovyöhykkeeseen. Yllä kuvatut toteutusmuodot suoritetaan peräkkäin, jolloin modifiointiaine uuttuu aihion ulko-osasta ja lisää modifiointimateriaalia kerrostuu sen keskiosaan. Saatu taitekerroinjakautuma on käyrän 94 esittämää tyyppiä. Aihio lasketaan sitten uunin kuumaan keskivyöhykkeeseen, jossa se lujittuu tiiviiksi lasituotteeksi.

Kaikki yllä kuvatut tämän keksinnön toteutusmuodot johtavat lujitettuun, tiiviiseen lasituotteeseen, joka on vapaa hiukkasra-joista. Lasituote, josta toisinaan käytetään nimitystä vetoaihio, voidaan puhdistaa ja syövyttää tavanomaisen käytännön mukaisesti ennen kuidunmuodostamista siitä. Vetoaihio kuumennetaan sitten ve-tolämpötilaansa ja vedetään aukon sulkemiseksi ja ulkohalkaisijän pienentämiseksi haluttuun kuitukokoon.

Keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten sen erikoistoteutusmuo-toihin, jotka esitetään seuraavissa esimerkeissä. Näissä esimerkeissä, jotka liittyvät optisten valoaaltojohtimien valmistukseen, uu-nimuhvin sisähalkaisija on n. 8,3 cm ja sen pituus on n. 127 cm.

Esimerkki 1

Sulatetun kvartsin putkimainen kara, halkaisijaltaan n. 0,6 cm ja pituudeltaan n. 50 cm, kiinnitetään kampeen. Kuivaa happea puhalletaan nopeudella 2 000 cm^/min SiCl^-säiliön läpi, jota pidetään 40°C:n lämpötilassa. Saadut hapen mukana kulkeutuvat höyryt johdetaan kaasu-happiliekin läpi, jossa höyry hapettuu muodostaen puhtaan sulan piidioksidin (Si02) hiukkasten vakiovirtauksen. Virtaus suunnataan karalle ja nokikerros, joka koostuu tämän seoksen hiukkasista, levitetään aina n. 6 cm:n halkaisijaan saakka. Kara vedetään pois nokiaihiosta, jolloin jäljelle jää nokiaihio, joka painaa 120 g ja jonka halkaisija on 6 cm ja pituus 30 cm. Kuvion 2 kuivauskaasuputki 58 työnnetään aihion aukkoon, jonka halkaisija on n. 0,6 cm. Platinalankaa käytetään aihion yläpään kiinnittämiseen putkimaiseen tukeen.

Käytetään kuvion 2 laitteistoa sen jälkeen, kun seuraavat muutokset on tehty. Venttiilit 73, 79 ja 84 suljetaan ja venttii- 3 li 77 on auki. Kuivaa happea, joka virtaa nopeudella 20 cm /min, is 6541 5 puhalletaan säiliössä 75 olevan GeCl^:n läpi, jota pidetään 16°C:n lämpötilassa. Venttiilien 63 ja 69 ollessa kiinni ja venttiilin 65 auki huuhtelukaasu, joka koostuu 25 l/min:sta heliumia, virtaa ylöspäin uunin läpi. Kun kuivauskaasuseos virtaa aihion aukkoon, aihiota pidetään uunin sisääntulovyöhykkeessä 45 minuuttia. Aihio lasketaan sitten uuniin nopeudella n. 25 cm/h, uunin maksimilämpötilan ollessa n. 1 460°C. Aihio on täysin lujittunut n. 90 minuutissa ja saatu tiivis lasikappale poistetaan uunista ja jäähdytetään. Se saatetaan sitten kolmen minuutin syövytykseen HF:ssa, siitä poistetaan rasva, se kuivataan, liekki käsitellään vetouuniin ripustamista varten ja saatetaan vielä kolmen minuutin syövytykseen HF:ssä.

Saatu vetoaihio, jonka taitekerroinprofiili on kuviossa 3 esitettyä tyyppiä, kuumennetaan 1 830°C:n lämpötilaan ja vedetään sen halkaisijan pienentämiseksi ja keskireiän painamiseksi kasaan. Vetonopeus on sellainen, että saavutetaan 125 ^um:n lopullinen kui-tuhalkaisija. Kuidun päätypinnan mikroskooppitutkimuksesta valon edetessä sen läpi arvioidaan, että ydinosa, jolla on suurempi taitekerroin kuin kuidun loppuosalla, on halkaisijaltaan n. 10 ^um.

Esimerkki 2

Kapeneva alumiinioksidivarsi, joka on 80 cm pitkä ja halkaisijaltaan suunnilleen 0,6 cm toisesta päästä ja 0,59 cm toisesta päästä, kiinnitetään sorviin. Sitä pyöritetään nopeudella 180 rpm ja siirretään nopeudella 40 cm/min. Nestemäistä SiCl^:a ja GeCl^:a pidetään kumpaakin 37°C:ssa ensimmäisessä ja toisessa säiliössä. Kuivaa happea puhalletaan ensimmäisen säiliön läpi nopeudella 1 300 cm /min ja toisen säiliön läpi nopeudella 400 cm /min. Saadut hapen mukana kulkeutuvat höyryt yhdistetään ja johdetaan kaasu-happi-liekin läpi, jossa höyry hapetetaan nokihiukkasten muuttumattoman virtauksen muodostamiseksi, jonka koostumus on 16 paino-% GeC>2 ja 84 paino-% SiC^· Virtaus kohdistetaan karaan ja näistä hiukkasista koostuvat nokipäällysteet levitetään aina 5 cm:n halkaisijaan saakka. Aloituskappale vedetään pois nokiaihiosta, jolloin jäljelle jää ontto nokiaihio, joka painaa 450 g ja jonka halkaisija on 5 cm ja pituus 50 cm. Aihio kiinnitetään putkimaiseen tukeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla ja sulatettu piidioksiditulppa työnnetään aukon pohjaan.

6541 5

Aihio saatetaan aluksi esilämmitysvaiheeseen, jossa se työnnetään uunin sisääntulovyöhykkeeseen, joka kuumennetaan 1 050°C:n lämpötilaan. Tällä hetkellä venttiilit 79, 69 ja 65 avataan ja jäljellä olevat venttiilit suljetaan. Nestetyppiloukku ja tyhjöpumppu liitetään putkeen 76 venttiilin 79 välityksellä. Tyhjö säädetään niin, että n. 1 1/min kaasua virtaa putken 76 läpi. Happi ja helium virtaavat nopeuksilla 4 1/min ja 20 1/min lähteistä 68 ja 64 tässä järjestyksessä. Kuplimislaitteessa 67 olevaa SiCl^ra pidetään 37°C:n lämpötilassa.

Yhden tunnin kuluttua venttiilit 79 ja 69 suljetaan ja venttiili 84 avataan. Aihio lasketaan sitten nopeudella 0,5 cm/min uunin kuumimman osan läpi, jonka lämpötila on n. 1 400°C. Aihio on täysin lujittunut sen jälkeen, kun sen yläosa on kulkenut kuuman osan läpi. Saatu tiivis lasikappale, jonka taitekerroinprofiilia esittää kuvion 5 käyrä, poistetaan uunista ja jäähdytetään.

Saatu vetoaihio syövytetään ja vedetään optiseksi lasikuiduksi esimerkissä 1 esitetyllä tavalla.

Claims (3)

18 6541 5

1. Menetelmä optisen valoaaltojohtimen valmistukseen tarkoitetun putkimaisen lasiaihion (16) valmistamiseksi ja kuivaamiseksi yhdessä työvaiheessa, joilla valoaaltojohtimilla on taitekerroin, joka pienenee säteen kasvaessa, jossa menetelmässä muodostetaan vettä sisältävästä noesta huokoinen aihio (16), johdetaan siihen seostusaine ja/tai uuttamisaine, aihio kuivataan ja sulatetaan (tai tiivistetään), tunnettu siitä, että seostus- ja/tai uutta-misaineen johtaminen ja aihion kuivaaminen tehdään samanaikaisesti syöttämällä putkimaisen huokoisen aihion (16) aukkoon (54), jolla aihiolla on sama taitekerroin koko poikkileikkauksen yli, kaasumainen seostushalogenidi/kuivausaine ja johtamalla se ulospäin huokosten läpi säteittäisesti pienenevää kerrostumaa varten, ja/tai johtamalla homogeenisen, seostusainetta sisältävän huokoisen aihion ulkopinnalta sisäänpäin huokosten läpi halogeeni tai sen yhdiste, jolloin aihio samanaikaisesti seostuu ja siitä poistuu vesi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että seostusaineen mainittu halogenidi johdetaan säteittäisesti ulkoapäin aihion läpi ja se sisältää klooria tai yhdisteen, joka reagoi muodostaen klooria, jolloin seostusaineen kloori muodostaa myös kuivaavan aineen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että modifiointiaine johdetaan säteittäisesti ulkoapäin aihion läpi kaasumaisessa väliaineessa, joka sisältää heliumia ja happea.