[發明專利]低損耗光纖的設計及其制造方法

有效

• 申請號: 201110319912.1
• 申請日: 2006-03-28
• 公開（公告）號: CN102411168A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 蘭斯·吉布森;大衛·貝克翰姆;小羅伯特·林格爾
• 申請（專利權）人: OFS菲特爾有限責任公司
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣世迅

本申請是申請日為2006年3月28日、發明名稱為“低損耗光纖的設計及其制造方法”的中國專利申請No.200610071692.4的分案申請。

技術領域

本發明涉及一系列光纖的設計，及采用這些改進光傳輸特性的設計來生產光纖的方法。更具體說，本發明涉及一種混合的生產方法，其中，光纖預制棒用組合的MCVD和VAD技術制作，其中的VAD-MCVD界面，在折射率分布設計的波導形成區之內。

背景技術

已經為光纖的生產提出并開發了廣泛的各種方法。隨著光纖技術的成熟，已經出現三種主要的生產方法，即MCVD、VAD、和OVD。所有這些方法都要把玻璃微粒(常常稱為“微粉(soot)”)沉積在起始的襯底上，然后使這些微粒固結成固態的玻璃體。這些技術要用到現場汽相反應來生產微粒。用噴燈引起汽相反應，并把噴燈的火焰引到起始的襯底。在MCVD方法中，噴燈被引到玻璃起始管的外側，而玻璃的原始氣體被引進玻璃管內部。微粒沉積在管的內表面。在VAD和OVD方法中，噴燈和原始氣體被引到起始棒的外表面，微粒分別沉積在棒的一端或側面。各技術效率是高的，且已廣泛應用，各有各熟知的優點。

要生產非常高質量的中心纖芯和內包層材料，MCVD處理過程似乎是理想的。在MCVD技術中，微粒層沿徑向遞增地生長。由于該遞增的徑向生長，MCVD?比VAD方法能生產更復雜的折射率分布。復雜的折射率分布，是通過對每種分布特性，改變微粒層的徑向組分生產的。此外，復雜的折射率分布，常常有一種或多種凹陷折射率(相對于純石英)的特性。凹陷折射率區一般是對微粒摻雜氟形成的。下面還要更詳細說明，管內沉積方法(MCVD)比棒外兩種方法(VAD或OVD)中任一種更適合氟的沉積。

但是，在MCVD方法中，必需使用起始管是個限制因素。對大的最新技術的預制棒，一種限制是MCVD起始管中的玻璃質量不良和沒有低的損耗(因為光功率的某些部分將由起始管材料傳送)。如果要避免起始管質量的限制，使用超純(通常也是昂貴的)材料制作起始管，則暴露在MCVD通常用作熱源的氫氧焰噴燈中的管，由于羥基離子添加至頗深的深度，可能損害有效的起始管質量。最后，要求的折射率分布，可能在起始管玻璃提供的區中，需要一定的摻雜物濃度，但該起始管玻璃與結果良好的MCVD處理(從粘滯性、管的穩定性、或熱傳導考慮)不相容。

在VAD方法中，石英微粉沿起始餌棒的軸向沉積和生長。VAD技術的顯著優點，是它能作為連續的處理過程實施。這樣能實現一列式的沉積、純化、干燥、和燒縮。沉積完成后，把起始棒與沉積體分離，因此與常規的MCVD法不同，整個預制棒可以用CVD沉積的材料制作。作為一般的建議，VAD方法是有效的并被廣泛運用，但它們仍然比不上MCVD精確控制折射率變化的摻雜物沿徑向沉積的能力，從而精確控制徑向折射率分布的能力。由于這一原因，VAD方法，和其他的微粉沉積/隨后燒縮方法，諸如Outside?Vapor?Deposition(OVD)(外部汽相沉積)，在高效地生產復雜的光纖設計方面，受到限制。此外，VAD方法不十分適合用于氟摻雜。特別是在一列式VAD處理過程的情形。

現有技術認識到，在單模光纖中，纖芯和內包層共同傳輸的光功率，大于95％，但包括的光纖質量，通常卻小于5％，現有技術的這一認識，導致在制作過程中對該區的制作給予特別的關注。已經發展的方法，是用相對先進和昂貴的方法，生產預制棒的纖芯和內包層區，而外包層、預制棒整體，則用較少要求、較不昂貴的處理過程生產。纖芯棒和包層的整合，則在外包層技術過程中完成。外包層技術過程，在美國專利No.6,105,396(Glodis等人)及PCT/EPT00/02651(2000年3月25日)中有一般的說明，本文引用這些文獻，作為一般技術細節供參考。

外包層技術(overcladding)過程，克服了用VAD技術生產預制棒復雜性方面受到的一些限制。外包層技術過程，可能牽涉到多個外包層管，每一個添加性質不同的包層區，以獲得需要的光纖折射率分布的復雜性。

普通使用的該種過程，是所謂的管內棒方法，纖芯棒用非常高質量的通用摻雜物的處理過程制成，而包層管由較不昂貴、純度較低的玻璃制成。在一些情形下，有單一組分的玻璃提供低成本的選擇。在管內棒的外包層技術過程中，把纖芯棒插入包層管中，然后，使管包圍棒收縮，形成統一體。可以再次使用多個外包層技術步驟，并在一些情形下，一個或多個最后外包層技術步驟可以與光纖拉制操作組合。