[發明專利]微結構化光纖及其制造方法

無效

• 申請號: 200680041514.5
• 申請日: 2006-10-19
• 公開（公告）號: CN101305305A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: D·C·布克賓德;R·M·菲亞克;M·－J·李;M·T·穆塔格;P·坦登
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03B37/014;C03B37/027;C03C11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 朱黎明

相關申請交叉引用

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2005年11月8日提交的美國臨時申請系列第60/734,995號，2006年4月5日提交的臨時申請系列第60/789,798號，以及2006年9月20日提交的臨時申請系列第60/845,927號的優先權，這些申請的全部內容都參考結合入本文中。

發明背景

1.發明領域

本發明一般涉及光纖，更具體來說涉及微結構化光纖和制備微結構化光纖的方法。

2.技術背景

由玻璃材料形成的光纖已經在工業應用中應用了二十多年。盡管這些光纖代表了通訊領域的一個巨大飛躍，但是人們仍在不斷地對可供替代的光纖設計進行研究。一種有希望的替代光纖是微結構化的光纖，其包括沿光纖的軸縱向連續的空穴(hole)或孔穴(void)。所述空穴通常包含空氣或惰性氣體，但是也可包含其它材料。大多數微結構化的光纖具有位于芯周圍的大量的空穴，所述空穴沿所述纖維長度方向的較長距離(例如數十米或更長)上連續分布，通常所述空穴會沿著光纖的整個長度延伸。這些包覆空穴最優選以規則的周期性的形式圍繞光纖的芯排列。換而言之，如果沿光纖的長度取光纖的橫截面，則可以在基本相同的周期性空穴結構中發現相同的獨立的空穴。這些微結構化的纖維包括美國專利第6,243,522號中描述的那些。

微結構化的光纖可設計成具有很寬范圍的性質，可用于許多種應用。例如，人們已經設計出一種微結構化的光纖，該光纖包括實心的玻璃芯，以及位于圍繞所述玻璃芯的包覆區域內的大量的空穴。可以對所述空穴的位置和尺寸進行設計，得到具有從高負值到高正值范圍內任意位置分散的微結構化光纖。這些光纖可用于例如色散補償。實心芯微結構化的光纖還可設計成在很寬的波長范圍內為單模形式。大多數實心芯微結構化光纖通過全內反射機理傳導光；空穴的低折射率會降低該空穴所處的包覆區域的有效折射率。

微結構化的光纖通常通過所謂的“堆疊-拉制”法制造，此方法以密堆疊方式將二氧化硅棒和/或管陣列堆疊起來，形成預成形體，然后使用常規的塔裝備將其拉制成纖維。所述堆疊-拉制法存在一些缺陷。將數百根極薄的條料(cane)(通過棒或管形成)裝配起來非常困難，而且還可能在堆疊和拉伸圓柱形條料的時候存在間隙空腔，這些空腔可能會引入可溶性雜質和顆粒雜質，從而顯著地造成光纖的衰減，還會產生不希望有的界面，以及帶來起始空穴的重新成形或變形。另外，較低的生產率和較高的成本使得這種方法并不十分適于工業生產。

發明內容

本發明的一個方面涉及一種制造光纖的方法，該方法包括通過化學氣相沉積(CVD)操作形成包含煙灰的光纖預成形體。在一定的條件下，所述煙灰預成形體在圍繞該預成形體的氣體氣氛中固結，所述固結的條件能夠使得在所述固結步驟中，將一部分所述氣體氣氛有效地捕獲在所述預成形體中，從而在所述固結的預成形體中形成非周期性分布的空穴或孔穴，各個空穴對應于至少一種捕獲在所述固結的玻璃預成形體內的固結的氣體的區域。然后使用所述其中包含空穴的固結的預成形體制備光纖。在固結步驟中，在所述光纖預成形體中形成的孔的至少一部分保留在拉制的光纖之內。通過將包含空穴的區域設計成對應于光纖的包覆層，使得這些所得的光纖包括芯區和包覆層區，所述芯區具有第一折射率，所述包覆層區具有低于芯的折射率的第二折射率，所述較低的折射率至少部分是由于包覆層中存在的空穴造成的。可以使用本文所述方法的替代方法或另外的方法在包覆層中提供含空穴的區域，從而改進光纖的彎曲性能。例如，通過使用本文所述的光纖設計和方法，可以制得一種光纖，該光纖在圍繞10毫米的芯軸彎曲的時候，其在1550納米的衰減增大，增大幅度小于20dB/圈，更優選小于15dB/圈，更優選小于10dB/圈。類似地，使用本文所述的光纖設計和方法，可以制得一種光纖，其在圍繞直徑為20毫米的芯軸彎曲的時候，在1550納米的衰減增大，增大幅度小于3dB/圈，更優選小于1dB/圈，更優選小于0.5dB/圈，最優選小于0.25dB/圈。本文所述的方法和光纖設計可用來制造在1550納米下為單模和多模的纖維。