專利名稱：單模光纖及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，更特別地，涉及單模光纖(single mode opticalfiber, SMF)。本發(fā)明涉及ー種能夠從性能增強(qiáng)的預(yù)制件制造的衰減降低的單模光纖。
背景技術(shù)：
對于光纖，折射率分布通常根據(jù)將折射率和光纖半徑相關(guān)聯(lián)的函數(shù)的圖形外觀來進(jìn)行分類。以標(biāo)準(zhǔn)方式，在X軸上示出相對于光纖中心的距離r，并且在y軸上示出該折射率和光纖包層的折射率之間的差。這些曲線通常代表光纖的理論分布或設(shè)定分布，然而，制造光纖時的限制可能導(dǎo)致略微不同的分布。傳統(tǒng)上，光纖包括具有傳輸光信號并可能地放大光信號的功能的光纖芯以及具有將光信號限制在纖芯內(nèi)的光包層。為此，纖芯的折射率 nc和外包層的折射率ng滿足nc>ng。通常使用還被稱為單模光纖(SMF)的階梯折射率光纖作為針對光纖傳輸系統(tǒng)的線形光纖(line fiber)。這些光纖具有符合特定遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)的色散(chromaticdispersion)和色散斜率，并且還具有符合標(biāo)準(zhǔn)的截止波長和有效面積值。針對來自不同制造商的光學(xué)系統(tǒng)之間的兼容性的需求，國際電信聯(lián)盟(ITU)已定義了ー個標(biāo)準(zhǔn)即參考ITU-T G. 652,被稱為SSMF(標(biāo)準(zhǔn)單模光纖)的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)傳輸光纖必須遵守該標(biāo)準(zhǔn)。其中，G. 652標(biāo)準(zhǔn)針對傳輸光纖推薦了 在波長1310nm處,模場直徑(MFD)的范圍為[8. 6 ii m，9. 5 ii m];光纜截止波長的最大值為1260nm ；由入。所表示的零色散波長的值的范圍為[1300nm，1324nm];以及色散斜率的最大值為0. 092ps/nm2-km。以標(biāo)準(zhǔn)的方式，如國際電エ委員會的附屬委員會86A在標(biāo)準(zhǔn)IEC60793-1-44中所定義的，測量光信號在光纖中傳播超過22米之后不再是單模信號的波長作為光纜截止波長。具有純ニ氧化娃纖芯的光纖同樣是已知的，并且被稱為純娃芯光纖(PSCF)。PSCF的纖芯內(nèi)不存在摻雜劑使得可以限制光學(xué)損耗并且顯著地限制波長為1550nm處的衰減。因此，傳統(tǒng)上，PSCF具有摻雜氟的ニ氧化硅包層，以降低包層的折射率并確保將光信號限制在纖芯內(nèi)的功能。通過在光纖拉絲塔上拉拔預(yù)制件來制造光纖，這種方式本身是已知的。預(yù)制件例如包括初級預(yù)制件，該初級預(yù)制件包含構(gòu)成光纖的包層的一部分和纖芯的質(zhì)量非常高的玻璃管。然后，將該初級預(yù)制件包上外包層或套上套筒，以增大該初級預(yù)制件的直徑并形成可在光纖拉絲塔上使用的預(yù)制件。規(guī)模化的光纖拉絲操作包括將預(yù)制件垂直地放置于塔中并且從該預(yù)制件的端部拉制出光纖束。為此，對預(yù)制件的ー個端部局部施加高溫，直到ニ氧化硅軟化為止；然后，由于光纖拉絲速度和溫度決定了光纖的直徑，因此在光纖拉制期間持續(xù)地監(jiān)控光纖拉絲速度和溫度。預(yù)制件的幾何性質(zhì)應(yīng)完全遵守光纖的纖芯和包層的折射率之間的比率以及各自的直徑之間的比率，以使得拉制出的光纖具有所需的分布。初級預(yù)制件可以包括通常為石英的基管，其中，在該基管中已沉積了一層或者多層摻雜和/或未摻雜的ニ氧化娃，以形成光纖的纖芯和內(nèi)包層。在基管內(nèi)部進(jìn)行沉積的沉積技術(shù)包括改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD, Modified Chemical Vapor Deposition)、熔爐化學(xué)氣相沉積(FCVD, Furnace Chemical Vapor Deposition)或等離子化學(xué)氣相沉積(PCVD, Plasma Chemical Vapor Deposition)。在沉積了與纖芯和內(nèi)包層相對應(yīng)的層之后，在被稱為徑向收攏(collapsing)的操作期間使該管自身閉合。CVD技術(shù)確保了 OH峰值保持低的水平，由此限制了 1385nm處的衰減。初級預(yù)制件可以包括通過諸如外部氣相沉積(OVD, Outside Vapor Deposition)或軸向氣相沉積(VAD, Vapour Axial Deposition)等的外部沉積技術(shù)所制成的棒。在這種情況下不使用基管；通過將前驅(qū)氣體和火焰引導(dǎo)至引弧棒(starting rod)上，來沉積摻雜和/或未摻雜的ニ氧化硅層。成分沉積通常涉及術(shù)語“摻雜”，即將“摻雜物”添加至ニ氧化硅以改變其折射率。因此，鍺(Ge)或磷(P)増大了ニ氧化硅的折射率；這兩者經(jīng)常被用來摻雜光纖的中央纖芯。此外，氟(F)或硼(B)降低了ニ氧化硅的折射率；氟經(jīng)常被用來形成凹陷包層。對具有高度凹陷的大凹陷包層的初級預(yù)制件的制作需要非常精細(xì)。實際上，例如，超過特定溫度吋，氟難以混入到已加熱的ニ氧化硅中，而制作玻璃又需要高溫。PCVD技術(shù)能夠有效地用于在沉積管內(nèi)部產(chǎn)生凹陷包層。文獻(xiàn)US RE 30，635和US4，314，833中說明了這種制造技術(shù)；這種技術(shù)使得氟能夠顯著地混入到ニ氧化硅中，以形成高度凹陷的包層。在玻璃制造塔中設(shè)置和安裝有由純ニ氧化硅或摻雜氟的ニ氧化硅所制成的沉積管。然后，對該管進(jìn)行設(shè)置以使其轉(zhuǎn)動，并且將ニ氧化硅和摻雜物的混合氣體注入到該管中。該管橫跨了對混合氣體局部加熱的微波空腔。該微波加熱通過使注入到該管中的氣體離子化而產(chǎn)生等離子體，并且離子化的摻雜物與ニ氧化硅顆粒激烈反應(yīng)，從而在該管內(nèi)部沉積了摻雜ニ氧化硅層。微波加熱所產(chǎn)生的摻雜物的激烈反應(yīng)使得高濃度的摻雜物能夠被混入到ニ氧化硅層中。圖I不出了傳統(tǒng)的PSCF的設(shè)定折射率分布。圖I的折射率分布不出了 中央纖芯的半徑為R。。且折射率為與ニ氧化硅的折射率相對應(yīng)的Dn。。，以及凹陷內(nèi)包層的外徑為Rdl且折射率為Dncdl。由于該內(nèi)包層的折射率低于通過對初級預(yù)制件包上外包層或套上套筒所獲得的外包層的折射率Dnrat，因而將該內(nèi)包層稱為凹陷內(nèi)包層。在PSCF中，外包層通常由純ニ氧化硅玻璃制成并且與中央纖芯具有基本相同的折射率。通常，該外包層由用于制作初級預(yù)制件的基管和/或用于獲得所需的直徑比的外包層或套筒所構(gòu)成。 在上述的外包層與中央纖芯具有基本相同的折射率的結(jié)構(gòu)中，基本模式LPOl并沒有被完全引導(dǎo)，并且顯示出被稱為泄漏的附加損耗。為了使這些泄露損耗最小化，必須減少在純ニ氧化硅外包層中傳輸?shù)哪芰堪俜直?。因此，氟摻雜的內(nèi)包層的外半徑和纖芯的半徑之比(Rdl/R。。)必須充分高；即，凹陷內(nèi)包層ニ氧化硅必須盡可能地至少延伸至臨界半徑Rdl，其中，Rdi的值取決于纖芯半徑以及纖芯折射率Dn。。和內(nèi)包層折射率Dndl之間的折射率差；對于符合G. 652建議的標(biāo)準(zhǔn)SMF，認(rèn)為凹陷包層半徑與纖芯半徑之間的比值為8以上(Rcll/Rco>8)確保了將光信號良好地限制在中央纖芯中以及可接受的泄露損耗水平。MCVD、FCVD和PCVD技術(shù)能夠確保獲得高質(zhì)量的纖芯和高度凹陷的大內(nèi)包層，但這些技術(shù)在用于獲得大容量預(yù)制件時的成本高。將預(yù)制件的容量定義為能夠從該預(yù)制件拉制出的光纖長度量。預(yù)制件的直徑越大，其容量越大。為了降低制造成本，期望從同一預(yù)制件中拉制出長度較長的線形光纖。因此，本發(fā)明尋求制造直徑大的預(yù)制件，同時該預(yù)制件又能符合與中央纖芯和凹陷內(nèi)包層的直徑有關(guān)的上述限制。US-A-2008/0031582和US-A-5044724公開了使用氟摻雜的沉積管來制造初級預(yù)制件。這種技術(shù)方案能夠限制管內(nèi)部所沉積的氟摻雜層的量。W0-A-2010/003856公開了利用等離子外部沉積(POD, Plasma Outside Deposition)或OVD來制造氟摻雜管。當(dāng)使用氟摻雜沉積管時，初級預(yù)制件的凹陷包層由沉積的內(nèi)包層和管本身所構(gòu)成。由此，可以在對管內(nèi)部的沉積量進(jìn)行限制的同時，増大凹陷包層半徑和纖芯半徑之間的比值。然而，該技術(shù)方案難以應(yīng)對非常厚的管，這是因為當(dāng)代替非摻雜ニ氧化硅管而使用氟摻雜管時，沉積條件改變了，由此最終限制了管內(nèi)部沉積量的減少。US-A-2007/0003198公開了ー種混合エ藝，其中，通過VAD或OVD來制作構(gòu)成鍺摻雜纖芯區(qū)域的棒，并且通過MCVD在管內(nèi)部沉積包層區(qū)域。然后，使用棒管(!"od-in-tube)技術(shù)來組裝該纖芯棒和MCVD包層管。然而，該文獻(xiàn)所公開的光纖不具有由純ニ氧化硅纖芯和凹陷包層所構(gòu)成的折射率分布構(gòu)造，結(jié)果不存在這類折射率分布構(gòu)造固有的屬性，特別地，在1383nm和1550nm處均獲得較低的衰減。 US-A-2003/0063878公開了ー種較大型預(yù)制件的制造方法。在沉積管中通過CVD來沉積纖芯和內(nèi)包層，之后完全去除該沉積管。通過外部沉積或者棒管法來沉積外包層。該文獻(xiàn)g在控制非零色散偏移光纖或色散補(bǔ)償光纖在1550nm處的衰減。US-A-2004/0159124公開了ー種大型預(yù)制件的制造方法。在沉積管內(nèi)部通過MCVD來沉積纖芯，之后完全去除該沉積管。然后，摻雜的外包管可用來擴(kuò)展凹陷區(qū)域。然而，上述文獻(xiàn)均未公開如下的PSCF或纖芯輕微向上摻雜的光纖泄露損耗得到了控制，并且1385nm和1550nm這兩處的衰減得以降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使得能夠容易地制造大容量的光纖預(yù)制件，同時又可以保持光纖的光學(xué)質(zhì)量，尤其使PSCF或者纖芯輕微向上摻雜的光纖在1385nm和1550nm這兩處的衰減較低。利用以下單模光纖來實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中，所述單模光纖從中心到外周包括纖芯、至少第一凹陷包層和第二凹陷包層以及外包層，其中-所述纖芯的半徑為3.5 y m 5. 5 y m，并且所述纖芯相對于所述外包層的折射率差為0 3X1(T3 ；-所述第一凹陷包層的半徑為9m 15 m，并且所述第一凹陷包層相對于所述外包層的折射率差為-5. 5 X 10_3 -2. 5 X 10_3 ；-所述第二凹陷包層的半徑為38m 42 m，并且所述第二凹陷包層相對于所述第一凹陷包層的折射率差為-0. 5X 10_3 0. 5X 10_3 ;以及-所述外包層的半徑為61.5 ii m 63. 5 ii m。根據(jù)ー個實施例，所述單模光纖還包括第三凹陷包層，所述第三凹陷包層位于所述第一凹陷包層和所述第二凹陷包層之間，所述第三凹陷包層的半徑為15 25 ym，所述第三凹陷包層相對于所述第一凹陷包層的折射率差為-0. 5 X IO-3 0. 5 X IO-3,并且所述第三凹陷包層相對于所述第二凹陷包層的折射率差為-0. 5X 10_3 0. 5X 10_3。根據(jù)實施例，所述單模光纖可以進(jìn)ー步包括ー個或多個以下特征
所述纖芯由未摻雜ニ氧化硅制成；所述外包層由未摻雜ニ氧化硅制成；所述凹陷包層各自由氟摻雜ニ氧化硅制成；所述單模光纖在波長1550nm處的衰減小于0. 18dB/km ；所述單模光纖在波長1383nm處的衰減小于0. 35dB/km,優(yōu)選為小于0. 32dB/km。本發(fā)明還提出了ー種用于制造根據(jù)本發(fā)明的單模光纖的制造方法。根據(jù)ー個實施例，一種用于制造本發(fā)明的單模光纖的制造方法，包括以下步驟-設(shè)置沉積管；-在所述沉積管內(nèi)部進(jìn)行層的沉積，以制成所述纖芯和所述第一凹陷包層；-完全地去除所述沉積管；-設(shè)置所述第二凹陷包層；-設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件；-從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。所述沉積管可以由未摻雜石英制成，并且可以通過化學(xué)刻蝕、火焰拋光或者使用諸如研磨和拋光等的機(jī)械技術(shù)來進(jìn)行所述沉積管的去除。這些技術(shù)的組合也可以用來去除所述沉積管。根據(jù)另ー實施例，一種用于制造本發(fā)明的單模光纖的制造方法，包括以下步驟-設(shè)置由氟摻雜ニ氧化硅制成的沉積管；-在所述沉積管內(nèi)部進(jìn)行層的沉積，以制成所述纖芯和所述第一凹陷包層；-圍繞所述沉積管設(shè)置所述第二凹陷包層，其中所述沉積管構(gòu)成所述第三凹陷包層；-設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件；-從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。所述第二凹陷包層可以通過以下方法之一來制成套上摻雜管；外包上摻雜ニ氧化硅；以及外部沉積摻雜ニ氧化硅。根據(jù)另ー實施例，一種用于制造本發(fā)明的單模光纖的制造方法，包括以下步驟
-通過外部沉積設(shè)置纖芯棒；-設(shè)置至少兩個連續(xù)的凹陷包層；-設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件；-從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。所述連續(xù)的凹陷包層各自可以通過以下方法之一來制成套上摻雜管；外包上摻雜ニ氧化硅；以及外部沉積摻雜ニ氧化硅。


通過閱讀以下對作為例子給出的本發(fā)明的實施例的說明并且參考所附的附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得清楚，其中圖I (已進(jìn)行了說明)示出根據(jù)現(xiàn)有方法的PSCF的設(shè)定折射率分布；圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例和第三實施例的光纖的設(shè)定折射率分布；圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例和第三實施例的光纖的設(shè)定折射率分布；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例和第三實施例的光纖的設(shè)定折射率分布。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種傳輸損耗低并且能夠在不使傳輸特性劣化的情況下以低成本制造的單模光纖。為了該目的，本發(fā)明提出了ー種具有未摻雜ニ氧化硅纖芯的光纖或者ニ氧化硅纖芯輕微向上摻雜的光纖，從而限制衰減，尤其限制涉及到鍺摻雜的情況下的1550nm處的衰減。圍繞纖芯制作多個凹陷包層。提供連續(xù)的凹陷包層使得可以以低成本制造非常大的預(yù)制件。仔細(xì)地選擇這些凹陷包層的位置和尺寸，以使得在保持高階模式LPll的泄露損耗充分高以確保符合G. 652建議的光纜截止波長的同時，使基本模式LPOl的泄漏損耗最小化。在第一實施例中，本發(fā)明提出了 在沉積管內(nèi)部利用CVD制作纖芯和凹陷內(nèi)包層，以限制衰減，尤其是限制由于OH峰值所引起的1383nm處的衰減；然后，完全去除沉積管，并 且通過套上向下?lián)诫s管或者利用外部沉積技術(shù)來制作凹陷外包層，以擴(kuò)展凹陷區(qū)域。這種配置使得能夠減小沉積管內(nèi)部所沉積的凹陷內(nèi)包層的寬度，并且將基管與中央纖芯更加緊密地貼合，由此獲得更大容量的預(yù)制件以及更低的制造成本。在第二實施例中，本發(fā)明提出了 在向下?lián)诫s沉積管內(nèi)部利用CVD制作纖芯和凹陷內(nèi)包層，以限制衰減，尤其是限制由于OH峰值所引起的1383nm處的衰減；然后，利用向下?lián)诫s管或者利用OVD或任意其它外部沉積技術(shù)來擴(kuò)展凹陷包層。在本實施例中，凹陷包層包括三個不同的區(qū)域在向下?lián)诫s沉積管內(nèi)部利用CVD所制作的區(qū)域、由向下?lián)诫s沉積管所構(gòu)成的區(qū)域以及通過套上向下?lián)诫s管或者外部沉積技術(shù)所制成的區(qū)域。這種配置使得能夠減小向下?lián)诫s沉積管內(nèi)部所沉積的凹陷內(nèi)包層的寬度，并且増大最終預(yù)制件的容量，由此獲得更低的制造成本。在第三實施例中，本發(fā)明提出了利用OVD或VAD技術(shù)來制作纖芯以獲得纖芯棒。第一凹陷包層、第二凹陷包層以及可能的第三凹陷包層能夠通過在纖芯棒上套上摻雜管以及/或者利用OVD或任意其它外部沉積技術(shù)而獲得。這樣，避免了與利用VAD或OVD技術(shù)制作氟摻雜包層相關(guān)聯(lián)的1385nm處的固有衰減問題。圖2和3不出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例和第三實施例的光纖的設(shè)定折射率分布。本發(fā)明的單模光纖從中心到外周依次包括纖芯、第一凹陷包層、第二凹陷包層以及外包層。該外包層的折射率為Dntjut。該外包層可以是未摻雜ニ氧化硅或輕微摻雜ニ氧化硅。該纖芯的半徑R。。為3. 5 ii nT5. 5 u m,并且該纖芯相對于外包層的折射率差(Dr^-Dn?！篂? 3X10'該纖芯相對于該外包層的折射率差更優(yōu)選為0. 5X 10_3 2. 5X 10_3。該纖芯的輕微摻雜甚至是未摻雜確保了對1550nm處的衰減的限制。在圖2的實施例中，纖芯與外包層具有基本相同的折射率。在這種情況下，纖芯和/或外包層可以由未摻雜ニ氧化硅、或者輕微摻雜ニ氧化硅或共摻雜ニ氧化硅所制成。在圖3的實施例中，纖芯的折射率微微大于外包層的折射率。在這種情況下，纖芯可以由輕微摻雜ニ氧化硅或共摻雜ニ氧化硅所制成并且外包層可以由未摻雜ニ氧化硅所制成，從而使成本最小化。第一凹陷包層的半徑Rdl為9 ii m 15 ii m,并且該第一凹陷包層相對于外包層的折射率差(Dnell-Dntjut)為-5. 5X10_3 -2. 5X10_3。與圖I的現(xiàn)有技術(shù)的凹陷內(nèi)包層的半徑相比，第一凹陷包層的半徑較小，這確保了對利用CVD進(jìn)行的沉積的限制以及成本控制。如果凹陷區(qū)域僅由兩個凹陷包層構(gòu)成(如圖2和3所示)，則第二凹陷包層的半徑Rcl2為38 ii m 42 ii m，并且對該第二凹陷包層相對于外包層的折射率差(Dnel2-Drvlt)進(jìn)行設(shè)置以使得第一凹陷包層和第二凹陷包層之間的折射率差(Dnel2-Dnell)為_0.5X10_3
0.5X10'圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例和第三實施例的光纖的設(shè)定折射率分布。根據(jù)本實施例，第三凹陷包層被設(shè)置在第一凹陷包層和第二凹陷包層之間。當(dāng)凹陷區(qū)域由三個凹陷包層構(gòu)成時(如圖4所示)，第三凹陷包層的半徑Rel3為1511111 2511111，即第三凹陷包層被添加至半徑為9 ii m 15 ii m的第一凹陷包層和半徑為38 y m 42 y m的第二凹陷包層之間。對第三凹陷包層相對于外包層的折射率差(Dnel3-Dntjut)進(jìn)行設(shè)置，以使得第三凹陷包層相對于第一凹陷包層的折射率差(Dnel3-Dnell)和第三凹陷包層相對于第二凹陷包層的折射率差(Dncl3-Dncl2)均為-0. 5X 10_3 0. 5X 10_3?；诘谝话枷莅鼘拥陌霃胶驼凵渎蔬x擇第二凹陷包層的大小和折射率以及基于 第二凹陷包層的半徑和折射率選擇第三凹陷包層的大小和折射率，從而限制泄露損耗并確保符合G. 652建議的截止波長。通過外包上娃基材料、或者套上石英管、或者通過任意外部沉積技術(shù)來獲得外包層。例如，先進(jìn)的等離子氣相沉積(APVD)可用來制作外包層。光纖具有外包層的半徑Rwt為62. 5 y m土 I y m的標(biāo)準(zhǔn)化外徑。根據(jù)第一實施例，本發(fā)明的具有兩個凹陷包層區(qū)域的光纖(如圖2或3所示)可按照如下進(jìn)行制造。通過在沉積管內(nèi)部進(jìn)行沉積來獲得纖芯和第一凹陷包層，并且通過套上向下?lián)诫s管或者通過使用外部沉積技術(shù)來獲得第二凹陷包層。因此，第一凹陷包層的粘度和/或折射率值可以與第二凹陷包層的粘度和/或折射率值不同。更具體地，設(shè)置沉積管，并且在所述沉積管內(nèi)部利用CVD來沉積光纖的纖芯和第ー凹陷包層。然后，在完成了纖芯和第一凹陷包層的沉積之后，完全去除該管。因此，可以使用未摻雜石英管而在參數(shù)受控的情況下進(jìn)行CVD。特別地，纖芯和第一凹陷包層可以通過PCVD、MCVD或FCVD進(jìn)行沉積來獲得。在沉積完成之后，可以利用化學(xué)刻蝕和/或機(jī)械拋光來去除沉積管。在去除了沉積管之后，使纖芯和第一凹陷包層套上諸如氟摻雜管等的摻雜管。氟摻雜管例如從 W0-A-2010/003856、US-A-2008/0031582 或 US-A-5044724 中獲知。然而，這些文獻(xiàn)僅教導(dǎo)了使用這種氟摻雜管進(jìn)行內(nèi)部沉積。套上摻雜管使得可以通過構(gòu)成第二凹陷包層來擴(kuò)展預(yù)制件的凹陷區(qū)域。通過CVD僅沉積得到與纖芯最靠近的第一凹陷包層，而第二凹陷包層是通過套上套筒所添加的。在獲得了較大的凹陷區(qū)域的同吋，限制了 CVD沉積量并且降低了預(yù)制件的成本。最后，使預(yù)制件外包上硅基材料或者套上石英管，從而達(dá)到所需的直徑比。在較大預(yù)制件的情況下優(yōu)選進(jìn)行外包處理(over-cladding),以控制成本。根據(jù)第二實施例，本發(fā)明的具有三個凹陷包層區(qū)域的光纖(如圖4所示)可以按照如下進(jìn)行制造。通過在向下?lián)诫s沉積管內(nèi)部進(jìn)行沉積來獲得纖芯和第一凹陷包層，其中向下?lián)诫s沉積管將構(gòu)成第三凹陷包層；以及通過套上向下?lián)诫s管或者通過使用外部沉積技術(shù)來獲得第二凹陷包層。如在第二實施例中一祥，與纖芯最靠近的第一凹陷包層可以通過PCVD、MCVD或FCVD進(jìn)行沉積來獲得。在獲得了較大的凹陷區(qū)域的同時，限制了 CVD沉積量并降低了預(yù)制件的成本。氟摻雜管例如從TO-A-2010/003856、US-A-2008/0031582 或 US-A-5044724 中獲知。盡管這些文獻(xiàn)教導(dǎo)了使用這種氟摻雜管進(jìn)行內(nèi)部沉積，但這些文獻(xiàn)沒有啟示出圍繞沉積管設(shè)置能夠顯著地増大最終預(yù)制件的容量的另外的凹陷包層。最后，使預(yù)制件外包上硅基材料或者套上石英管，從而達(dá)到所需的直徑比。在較大預(yù)制件的情況下優(yōu)選進(jìn)行外包處理，以控制成本。根據(jù)第三實施例，本發(fā)明的具有兩個或三個凹陷包層區(qū)域的光纖(如圖2、3和4所示)可以使用外部沉積技術(shù)和/或摻雜管進(jìn)行制造，以得到第一凹陷包層、第二凹陷包層和第三凹陷包層。因此，各凹陷包層的粘度和/或折射率可以與其它凹陷包層的粘度和/或折射率不同。
更具體地，可以通過OVD或VAD來獲得纖芯棒；可以通過任意外部沉積技術(shù)或者通過套上摻雜管來獲得各凹陷包層；并且可以通過外包上硅基材料(例如通過APVD)或者通過套上石英管來獲得外包層，從而達(dá)到所需的直徑比。以下的表I給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖的設(shè)定分布的例子(例子I 5)、本發(fā)明的范圍以外的光纖的設(shè)定分布的例子(例子2b和3b)以及比較例(圖I所示的設(shè)定分布)。表I :
分布Rc0 Rcii Rcia Rqi2 Roue Dnco. 103 Dnai-Id3 Dncl3.10.3 DnosJO^
__(Mm) _ Jpm} _ {pml — _ Jpm) __@633nm ___ €33 nm 墨@633 nm _@633 nm
比巧例4.35 41.0062.50 0.0-5.2—-
■I4.3§ 15.0041.00 62.50 0.5-4.7—-4.5
例平 2
m 44.35 13.80 — 41.00 62.50 2.2-3.0—-3.4
側(cè)ニP 2b
r/J J4.35 13,80 — 41.00 62J0 2.2-3.0—-4J
例ブ4.35 9.5039.00 62—50 2.2-3.0—-3.0
掘 ニp 3b
4J5 9M — mm 62 JO 22—-1,4
例子4.50 15.00 — 40.00 62.50 1.0-4.5—-4.5
例子5 05IMO2Z0041J0IzlO 5146~以下的表I示出了上述的7個例子和比較例的光纖的光學(xué)特性表 II
權(quán)利要求
1.ー種單模光纖，其從中心到外周依次包括纖芯、至少第一凹陷包層和第二凹陷包層以及外包層，其中 所述纖芯的半徑(R。。)為3. 5 y m 5. 5 y m，并且所述纖芯相對于所述外包層的折射率差(Dnco-Dnout)為 O 3X10-3; 所述第一凹陷包層的半徑(Rdl)為9 15 ym，并且所述第一凹陷包層相對于所述外包層的折射率差(Dncll-Dnout)為-5. 5X 10_3 -2. 5X 10_3 ； 所述第二凹陷包層的半徑(Rel2)為38 42 ym，并且所述第二凹陷包層相對于所述第一凹陷包層的折射率差(Dncl2-Dncll)為-0. 5X 10_3 0. 5X 10_3 ;以及所述外包層的半徑為61. 5 ii m 63. 5 ii m。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單模光纖，其特征在于，還包括第三凹陷包層， 所述第三凹陷包層位于所述第一凹陷包層和所述第二凹陷包層之間， 所述第三凹陷包層的半徑(U為15 Ii m 25 Ii m, 所述第三凹陷包層相對于所述第一凹陷包層的折射率差(Dnel3-Dnell)為-0.5X10—3 0. 5 X 10'并且 所述第三凹陷包層相對于所述第二凹陷包層的折射率差(Dnel3-Dnel2)為-0.5X10—3 0.5X10'
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的單模光纖，其特征在于，所述纖芯由未摻雜ニ氧化硅制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任ー項所述的單模光纖，其特征在于，所述外包層由未摻雜ニ氧化硅制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任ー項所述的單模光纖，其特征在于，所述凹陷包層各自由氟摻雜ニ氧化硅制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任ー項所述的單模光纖，其特征在于，所述單模光纖在波長1550nm處的衰減小于0. 18dB/km。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任ー項所述的單模光纖，其特征在于，所述單模光纖在波長1383nm處的衰減小于0. 35dB/km。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任ー項所述的單模光纖，其特征在于，所述單模光纖在波長1383nm處的衰減小于0. 32dB/km。
9.一種用于制造包括權(quán)利要求I至8中任一項所述的特征的單模光纖的制造方法，所述制造方法包括以下步驟 設(shè)置沉積管； 在所述沉積管內(nèi)部進(jìn)行層的沉積，以制成所述纖芯和所述第一凹陷包層； 完全地去除所述沉積管； 設(shè)置所述第二凹陷包層； 設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件； 從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述沉積管由未摻雜石英制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造方法，其特征在于，通過化學(xué)刻蝕、火焰拋光、研磨、拋光或者這些方法的組合來進(jìn)行所述沉積管的去除。
12.一種用于制造包括權(quán)利要求2所述的特征的單模光纖的制造方法，所述制造方法包括以下步驟 設(shè)置由氟摻雜ニ氧化硅制成的沉積管； 在所述沉積管內(nèi)部進(jìn)行層的沉積，以制成所述纖芯和所述第一凹陷包層； 圍繞所述沉積管設(shè)置所述第二凹陷包層，其中所述沉積管構(gòu)成所述第三凹陷包層； 設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件； 從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的制造方法，其特征在于，通過以下方法之一來制成所述第二凹陷包層套上摻雜管；外包上摻雜ニ氧化硅；以及外部沉積摻雜ニ氧化硅。
14.一種用于制造包括權(quán)利要求I至8中任一項所述的特征的單模光纖的制造方法，所述制造方法包括以下步驟 通過外部沉積設(shè)置纖芯棒； 設(shè)置至少兩個連續(xù)的凹陷包層； 設(shè)置所述外包層，由此得到光學(xué)預(yù)制件； 從所述光學(xué)預(yù)制件拉制出單模光纖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于，通過以下方法之一來制成所述連續(xù)的凹陷包層中的各凹陷包層套上摻雜管；外包上摻雜ニ氧化硅；以及外部沉積摻雜ニ氧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及單模光纖及其制造方法，該單模光纖從中心到外周依次包括纖芯、至少第一凹陷包層和第二凹陷包層以及外包層。所述纖芯的半徑(Rco)為3.5μm～5.5μm，并且所述纖芯相對于所述外包層的折射率差(Dnco-Dnout)為0～3×10-3；所述第一凹陷包層的半徑(Rcl1)為9μm～15μm，并且所述第一凹陷包層相對于所述外包層的折射率差(Dncl1-Dnout)為-5.5×10-3～-2.5×10-3；所述第二凹陷包層的半徑(Rcl2)為38μm～42μm，并且所述第二凹陷包層相對于所述第一凹陷包層的折射率差(Dncl2-Dncl1)為-0.5×10-3～0.5×10-3；以及所述外包層的半徑為61.5μm～63.5μm?？梢砸孕〕杀緛碇圃焖p降低的光纖。
文檔編號C03B37/027GK102798927SQ20121016977
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者P·斯拉德, M·比戈-阿斯楚克 申請人:德拉克通信科技公司