[發明專利]光纖

在審

• 申請號: 201780008442.2
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN108602710A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 佐久間洋宇;田村欣章;森田圭省
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: C03C3/06
• 分類號: C03C3/06;C03B20/00;C03B37/018;C03B37/027;G02B6/02
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張蘇娜;張珂珂

本申請提供了一種可以使瑞利散射損耗降低的、含有堿金屬元素等的光纖。光纖包括：包含石英玻璃的芯部；以及包圍芯部的包層，包層的折射率低于芯部的折射率，并且該包層由含氟石英玻璃構成。芯部包含第一組摻雜劑和第二組摻雜劑，第二組摻雜劑的擴散系數低于第一組摻雜劑的擴散系數。光纖中的殘留應力的最大值與最小值之間的差值為150MPa以下。

技術領域

本發明涉及一種光纖。

背景技術

作為瑞利散射損耗低且傳輸損耗低的光纖，已知有芯部含有堿金屬元素或堿土金屬元素的石英玻璃系光纖(例如，參考US 2005/0129376 A1和US 7,088,900 B1)。這種光纖是通過對芯部含有堿金屬元素或堿土金屬元素的光纖預制棒進行拉絲來制造的。當光纖預制棒的芯部含有堿金屬元素或堿土金屬元素時，在光纖預制棒的拉絲過程中，可以降低芯部的粘度，并且可以使石英玻璃的網絡結構均勻。因此，可以降低由結構的不均勻性造成的瑞利散射損耗。在本說明書中，除非另有說明，否則堿金屬元素或堿土金屬元素將統稱為“堿金屬元素等”。

擴散法為用于將堿金屬元素等添加到石英玻璃中的已知技術。在擴散法中，將堿金屬元素等或堿金屬元素等的鹽的原料蒸氣作為原料引入石英玻璃系玻璃管的同時，通過外部熱源加熱玻璃管，或者通過在玻璃管內產生等離子，從而將堿金屬元素等擴散并添加到玻璃管的內表面。

在將堿金屬元素等添加到玻璃管的內表面及其附近后，通過加熱使玻璃管縮徑。縮徑后，為了除去諸如Ni和Fe之類的過渡金屬元素(其為添加堿金屬元素等的同時而添加的雜質)，因而將玻璃管的內表面蝕刻至一定厚度。由于堿金屬元素等擴散得比過渡金屬元素快，因而即使當通過將玻璃表面蝕刻至一定厚度來除去過渡金屬元素時，也能夠使堿金屬元素等保留。在蝕刻后，通過加熱使玻璃管實心化，由此制造中心部分含有堿金屬元素等的芯棒。可以將用作芯部的外周部的玻璃加至含有堿金屬元素等的芯棒的外側，并且可將該整體看作是光纖預制棒的芯部。

在芯部的外側合成折射率低于芯部的包層部分，并由此制造光纖預制棒，其中該芯部包括含有堿金屬元素等的芯棒。可以通過在高溫爐中熔化光纖預制棒，隨后用已知方法進行拉絲來制造光纖。

發明內容

技術問題

本發明的目的為提供一種含有堿金屬元素等的光纖，在該光纖中可以使瑞利散射損耗降低。

問題的解決方法

根據本發明的光纖包括:包含石英玻璃的芯部，該芯部包含第一組摻雜劑和第二組摻雜劑，所述第一組摻雜劑由堿金屬元素或堿土金屬元素構成，并且在2,000℃至2,300℃的溫度下在二氧化硅氣體中的擴散系數為1×10^-12cm²/s以上，所述第二組摻雜劑由堿金屬元素或堿土金屬元素構成，并且所述第二組摻雜劑的擴散系數小于所述第一組摻雜劑在石英玻璃中的擴散系數；以及包圍所述芯部的包層，該包層的折射率低于所述芯部的折射率，并且該包層由含氟石英玻璃構成。所述光纖中殘留應力的最大值和最小值之間的差值為150MPa以下。可以基于穿過光纖的光的相位變化來測量殘留應力，例如在P.L.Chu和T.Whitbread的“Measurement of stresses in optical fiber and preform”Appl.Opt.21,4241(1982)中對此進行了描述。該文獻通過引用并入本文。

在根據本發明的光纖中，比值C2/C1優選為5以上，并且比值C2/C1優選為30以下，其中C1為芯部中的第一組摻雜劑的平均濃度，并且C2為芯部中的第二組摻雜劑的平均濃度。

在根據本發明的光纖中，優選地，平均濃度C1為1重量ppm至20重量ppm，并且平均濃度C2為20重量ppm至300重量ppm。表述“1重量ppm”表示在1,000g的SiO₂中包含0.001g的原子。此外，優選地，芯部包含Na或K作為第一組摻雜劑，并且包含Rb、Cs、Mg、Ca和Sr中的任意一者作為第二組摻雜劑。