制造光纤的方法和光纤技术

根据一些实施方式，加工光纤的方法包括如下步骤：(i)以至少30m/s的拉制速率拉制光纤；和(ii)在气体中冷却经过拉制的光纤，平均冷却速率小于5000℃/s，从而所述冷却使得光纤的温度从1500‑1700℃的进入温度降低到1200‑1400℃的另一个温度，气体处于800‑1500℃的温度；以及对于一个atm(大气压)绝对压力下的800℃至1500℃的范围内的至少一个温度，气体的导热系数κ不大于1.5x10‑4卡/cm‑s‑K。

Methods and optical fibers for making optical fibers

According to some implementations, the method of processing the optical fiber includes the following steps: (I) pulling the fiber at a drawing rate of at least 30m/s; and (II) cooling the drawn fiber in the gas, the average cooling rate is less than 5000 C /s, thus the cooling of the fiber reduces the temperature of the fiber from the entry temperature of 1500 to 1700 degrees to 1400 degrees Celsius. At the other temperature, the gas is at 800 temperatures of 1500 degrees C, and at least one temperature within the range of 800 to 1500 C under an absolute pressure of ATM (atmospheric pressure), the thermal conductivity kappa of the gas is not greater than that of the 1.5x10 4 card /cm s K.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造光纤的方法和光纤本申请根据35U.S.C.§119，要求2015年10月30日提交的美国临时申请系列第62/248,376号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开一般地属于光纤制造方法和光纤。
技术介绍
生产光纤的制造方法通常包括从在拉制炉中加热的玻璃预成形件拉制光纤，冷却拉制的光纤，以及待光纤充分冷却后涂覆光纤。光纤制造工艺中所采用的工艺参数可能对所得到的拉制光纤的性能特性具有明显影响。在玻璃光纤的制造中，将光学预成形件加热至远高于玻璃软化点的温度，然后以大的下拉比例进行拉制，以形成直径约为125um的玻璃光纤。高的拉制温度、大的下拉比例和快速的拉制速度，会导致光纤直径发生变化、玻璃基质中的缺陷、瑞利散射的增加和衰减增加。因此，重要的是开发这样的光纤制造方法，其提供高的拉制速率同时使得光纤直径的变化最小化并改善光纤衰减。
技术实现思路
本公开提供了制造光纤的方法。根据一些实施方式，加工光纤的方法包括如下步骤：(i)以至少30m/s的拉制速率拉制光纤；以及(ii)在气体中冷却经过拉制的光纤，平均冷却速率小于5000℃/s，从而冷却使得光纤的温度从1500-1700℃的进入温度降低到1200-1400℃的另一个温度，气体处于800-1500℃的温度，以及对于一个atm(大气压)绝对压力下的800℃至1500℃的范围内的至少一个温度，气体的导热系数κ不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。根据本文所揭示的至少一些实施方式，气体在800℃至1500℃的温度范围内的平均导热系数κ(即，κ平均＝κ最大值+κ最小值)/2)不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。根据本文所揭示的至少一些实施方式，在1atm绝对压力下，对于800℃至1500℃的温度范围内的所有温度，气体的导热系数κ不大于1.6x10-4卡/cm-s-K(例如，小于或等于1.5x10-4卡/cm-s-K)。根据一些实施方式，在1atm绝对压力下，在800℃至1450℃的范围内的所有温度，气体的导热系数κ不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。根据一些示例性实施方式，平均冷却速率为1000-4000℃/s。根据一些示例性实施方式，平均冷却速率为1400-3000℃/s。根据一些实施方式，气体是：(i)温度为1000-1300℃；和(ii)压力为0.025atm至1atm，绝对压力。根据本文所述的示例性实施方式，光纤拉制速率是30-100m/s。根据一些实施方式，加工光纤的方法包括如下步骤：(i)以至少30m/s的拉制速率拉制光纤；以及(ii)在气体中冷却经过拉制的光纤，平均冷却速率小于5000℃/s(例如，>6000℃/s或者甚至>6500℃/s)，从而冷却使得光纤的温度从1500-1700℃的进入温度降低到1200-1400℃的另一个温度，气体处于800-1500℃的温度，以及对于1atm绝对压力下的800℃至1500℃的范围内的所有温度，气体的导热系数κ不大于1.6x10-4卡/cm-s-K。根据一些示例性实施方式，平均冷却速率为1000-4000℃/s。根据一些示例性实施方式，平均冷却速率为1400-3000℃/s。根据至少一些实施方式，该方法还包括：以第一冷却速率冷却经过拉制的光纤，第一冷却速率大于5000℃/s，以第一冷却速率进行冷却使得光纤温度从第一温度T1下降到第二温度T2，使得T2<T1，第一温度T1是1800℃至2100℃，第二温度T2是1600℃至1800℃；以及然后，在所述气体中后续冷却经过拉制的光纤，平均冷却速率小于5000℃/s，其中，所述进入温度小于或等于T2。根据一些实施方式，气体是Ar、Kr、Xe和/或Rn或其混合物，以及拉制速率是30m/s至100m/s(例如，30-80m/s或者40-80m/s，或者它们之间)。根据一些实施方式，在气体中进行冷却使得光纤的温度降低了至少100℃(即，根据至少一些实施方式，进入温度减去所述另一个温度≥100℃)。根据一些实施方式，在气体中进行冷却使得光纤的温度降低了至少200℃。根据本文所述的至少一些示例性实施方式，在800℃至1500℃范围内的所有温度，气体的导热系数κ不大于1.6x10-4卡/cm-s-K；以及在经拉制的光纤的冷却过程中，气体的温度是800℃至1500℃(例如，800-1300℃、或者1000-1250℃、或者1100-1250℃)。在一些实施方式中，在经拉制的光纤的冷却过程中，气体或者气体混合物的温度是1000-1300℃。在一些实施方式中，在800℃至1450℃范围内的所有温度，气体的平均导热系数κ不大于1.5x10-4卡/cm-s-K；以及在经拉制的光纤的冷却过程中，气体的温度是800℃至1500℃(例如，800-1300℃、或者1000-1250℃、或者1100-1250℃)。根据本文所述的至少一些示例性实施方式，加工光纤的方法包括：(i)提供光纤，所述光纤的温度为第一温度T1；(ii)以第一冷却速率对所述光纤进行冷却，所述第一冷却速率大于5000℃/s，以第一冷却速率进行所述冷却将光纤温度从第一温度T1降低至第二温度T2，使得T2<T1，所述第一温度T1为1800-2100℃，以及所述第二温度T2为1600-1800℃；以及(iii)在气体中以第二冷却速率冷却所述光纤，所处的气体温度为800℃至1500℃，第二冷却速率小于5000℃/s，以所述第二冷却速率进行所述冷却使得所述光纤的温度从第三温度T3降低至第四温度T4，其中，T3≤T2，第三温度T3是1500℃至1700℃以及第四温度T4是1200℃至1400℃，以及其中，对于800℃至1500的范围内的所有温度，气体的导热系数κ不大于1.6x10-4卡/cm-s-K。根据一些实施方式，光纤包括玻璃纤芯和玻璃包层。根据至少一些实施方式，纤芯是掺杂了Ge、Cl、K2O中的至少一种的基于二氧化硅的纤芯。根据至少一些实施方式，光纤在1310nm的模场直径MFD是8.2-9.5微米，光缆截止小于1260nm，以及1550nm的衰减小于0.18dB/km。根据至少一些实施方式，纤芯相对于二氧化硅正掺杂，并且相对于二氧化硅的相对折射率差异为0.1-0.45％(例如，0.25-0.45％)。根据至少一些实施方式，光纤纤芯的残留应力是拉伸应力，其值约为10-40MPa。根据至少一些实施方式，光纤包括由基于二氧化硅的包层围绕的含GeO2玻璃纤芯，以及光纤的假想温度小于1450℃且1550nm处的衰减小于0.18dB/km。根据一些实施方式，光纤的假想温度小于1300℃或者甚至小于1200℃。根据至少一些实施方式，该方法可以包括：以至少30m/s的速率拉制光纤，和以小于5000℃/s的平均冷却速率冷却光纤，其中，冷却使得光纤的温度从1500℃至1700℃的进入温度降低至1200℃至1400℃的另一个温度，这是在气体中进行的，在位于0.025atm至1atm绝对压力的压力范围内(例如，0.25atm、0.5atm、或者0.75atm)，所述气体在800℃至1500℃的整个温度范围的导热系数小于1.6x10-4卡/cm-s-K。根据至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加工光纤的方法，该方法包括以下步骤：(i)以至少30m/s的拉制速率拉制光纤；以及(ii)在气体中冷却光纤，平均冷却速率小于5000℃/s，从而所述冷却使得光纤的温度从1500‑1700℃的进入温度降低到1200‑1400℃的另一个温度，所述气体处于800‑1500℃的温度；并且对于1atm绝对压力下的800℃至1500℃的范围内的至少一个温度，所述气体的导热系数κ不大于1.5x10‑4卡/cm‑s‑K。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 US 62/248,3761.一种加工光纤的方法，该方法包括以下步骤：(i)以至少30m/s的拉制速率拉制光纤；以及(ii)在气体中冷却光纤，平均冷却速率小于5000℃/s，从而所述冷却使得光纤的温度从1500-1700℃的进入温度降低到1200-1400℃的另一个温度，所述气体处于800-1500℃的温度；并且对于1atm绝对压力下的800℃至1500℃的范围内的至少一个温度，所述气体的导热系数κ不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在1atm绝对压力下，在800℃至1500℃的温度范围内，所述气体的平均导热系数不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在1atm绝对压力下，对于800℃至1500℃范围内的所有温度，所述气体的导热系数κ不大于1.6x10-4卡/cm-s-K。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在1atm绝对压力下，对于800℃至1450℃的范围内的所有温度，所述气体的导热系数κ不大于1.5x10-4卡/cm-s-K。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是：(i)温度为1000-1300℃；和(ii)压力为0.025atm至1atm，绝对压力。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是Ar、Kr、Xe或其混合物；以及拉制速率是30-100m/s。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是Ar、Kr、Xe或其混合物；和拉制速率是40-100m/s；以及以1000-4000℃/s的平均冷却速率、0.025-1atm绝对压力下在所述气体中进行所述冷却。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进入温度比所述另一个温度高了至少100℃。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进入温度比所述另一个温度高了至少≥200℃。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，拉制速率是40-100m/s。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进入温度与所述另一个温度之间进行的光纤的冷却持续超过0.1秒。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进入温度与所述另一个温度之间进行的光纤的冷却持续超过0.2秒。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进入温度与所述另一个温度之间进行的光纤的冷却持续超过0.3秒。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，平均冷却速率为1400-3000℃/s。15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光纤的冷却包括使得光纤通过处理区域，所述处理区域的温度是800-1300℃。16.如权利要求1所述的方法，该方法还包括：以第一冷却速率对所述光纤进行冷却，所述第一冷却速率大于5000℃/s，以所述第一冷却速率进行所述冷却将所述光纤温度从第一温度T1降低至第二温度T2，使得T2<T1，所述第一温度T1为1800-2100℃，以及所述第二温度T2为1600-1800℃；以及其中，所述进入温度≤T2。17.一种对光纤进行加工的方法，该方法包括：(i)提供以大于30m/s的拉制速率进行拉制的光纤；(ii)以第一冷却速率冷却光纤，所述第一冷却速率大于5000℃/s，以第一冷却速率进行所述冷却将光纤温度从第一温度T1降低至第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·比林斯，D·C·布克班德，P·A·奇鲁辛斯基，R·C·穆尔，P·坦登，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US