光纤制造方法技术

将不同的玻璃块（８１，８２）熔融在一起，产生一预制棒（９４），由预制棒拉丝得到性质呈轴向变化的玻璃纤维。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Optical fiber manufacturing method

A plurality of glass blocks (81, 82) are fused together to produce a preform (94) that is drawn from a preform to achieve axial changes in glass fibers.

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请是1997年4日23日提交的美国专利申请第08/844,997号的部分连续申请(其中美国专利申请第08/844,997号要求1996年4月26日提交的临时申请第60/016435号的优先权)。本申请还要求1998年5月1日提交的美国临时申请第60/083878的优先权。背景本专利技术旨在提供一种，其中所述光纤的光学性能沿其长度方向系统地变化。此方法特别适用于制造色散受控制(DM)的单模光纤。仅当优化系统设计，使总色散在工作波长处等于零或接近等于零时，单模光纤才能实现潜在的高带宽。术语“色散”是指脉冲增宽，用单位ps/nm-km表示。“色散积”是指色散乘以长度，用单位ps/nm表示。当电信网使用多信道通信或波分复用时，系统会因四波混频而发生性能劣化。当信号波长位于传输光纤的零色散波长或其附近时，便会发生这种性能劣化。有必要探索这样的波导纤维设计，它们能使非线性波导效应产生的信号劣化最小。在设计波导纤维时，出现了左右为难的情况，即，既要使四波混频最小，又要保持系统在再生器之间具有较长间距的特性。也就是说，为了基本上消除四波混频，波导纤维不应该工作在其零总色散附近，因为当波导色散较低时，即小于大约0.5ps/nm-km时，会发生四波混频。另一方面，由于存在总色散，所以波长远离波导之零总色散的信号将被劣化。一种已被提议用来克服这一困难的措施是，用成缆的波导纤维分段来构造一种系统，其中一些分段具有正的总色散，另一些分段具有负的总色散。如果所有光缆分段的色散加权平均接近于零，那么再生器间距可以很大。但是，实质上信号永远不会通过局部色散接近于零的波导长度，因此避免了四波混频。该方案的问题是，必须定制再生器之间的每条链路，以给出所需的色散对长度的加权平均。保持光缆色散从成缆厂到现场安装始终一致是不希望有的附加任务，并且会产生误差。另外，同时需要适当色散和具有该色散的光缆长度会增加制造难度，并且导致系统成本增加。当需要替换光缆时，又出现另一种问题。1996年1月11日提交的美国专利申请第08/584,868号所揭示的光纤解决了这些问题，该专利的内容通过引用包括在此。根据Berkey等人专利申请的原理，可以将每个个别光纤制作成独立的色散受控系统。对每个波导纤维设计预选的总色散长度加权平均值，即总色散积。每个波导纤维可以与为该系统链路设计的任何其它波导纤维互换。因此，成缆的波导纤维实质上都具有相同的色散积特性，并且不需要为系统的特定部分配置特殊的光纤组。本质上消除了由四波混频引起的功率损失，或者将该功率损耗降低到预先选定的水平，同时将总链路色散保持在预选值，该值可以是基本上等于零的值。依照Berkey等人的专利申请，DM光纤的色散沿波导长度在一个正值范围和一个负值范围之间变化。特定长度l的色散积(单位为ps/nm)为乘积(Dps/nm-km×lkm)。正的ps/nm数值可以抵消等量的负的ps/nm数值。一般地说，与长度li相关的色散可以li逐点变化。也就是说，色散Di落在一预定的色散范围内，但可以沿长度li逐点变化。为了表示li对色散积(单位为ps/nm)的贡献，li由许多分段dli组成，在各个dli上相关的总色散Di基本上为常数。于是，积dli×Di的和表征了li对色散积的贡献。注意，在dli接近于零的极限情况下，乘积dli×Di的和简单地等于dli×Di对长度li的积分。如果色散在子长度li上基本不变，那么乘积的和简单地等于li×Di。通过控制每个分段dli的色散Di，来控制总波导纤维长度的色散，致使乘积Di×dli的和在可以复用信号的波长范围内等于一个预选值。对于具有较长再生器间距的高速系统，可以有利地选择从大约1525纳米至1565纳米的低衰减窗口中的波长范围。在该情况下，DM光纤的色散积的和必须在该波长范围内为零。将Di的数值(绝对值)保持在0.5ps/nm-km以上，以便基本上防止四波混频现象，并且低于大约20ps/nm-km，以便不需要波导纤维参数中的大幅度摇摆。保持一给定总色散的长度一般大于约0.1km。该长度下限可以降低功率损失(参见图5)，并且简化了制造过程。将DM单模波导的周期定义为具有总色散在第一范围内的第一长度加上具有色散在第二范围内的第二长度，加上色散在第一和第二范围之间过渡的过渡长度，其中第一和第二范围符号相反。为了避免在过渡长度上产生四波混频和任何相关的功率损失，可以有利地保持过渡长度中相关总色散小于大约0.5ps/nm-km的那部分长度尽可能地短。如果正色散区和负色散区之间的过渡区太长，那么对于一些有限长度的光纤，过渡区中央部分的色散将接近于零。这将导致由四波损耗产生一些功率损失。过渡区越长度，功率损失越大。因此，过渡区应该足够陡峭，以致于光纤功率损失不会使总系统功率损失超过所分配的功率损失预算。光纤相邻区之间的过渡区长度以小于10米为宜，小于5米则更好，但最好小于3米。对DM光纤制造工艺的一个主要要求是，它可以形成较短的过渡区。另外，DM光纤的制造工艺不应该由其本身引起过多的与四波混频无关的损耗。另外，工艺应该简单，并且有足够的适应性，以便它能用各种光纤设计和材料来实现。因此，DM光纤必须是单一光纤，通过对拉制预制棒或拉制坯棒拉丝而形成，其中预制棒或坯棒包括许多部分，这些部分将形成色散不同的光纤片段。这类单一光纤在分别拉丝的光纤片段之间不包括接头，因为每个接头都会引入附加损耗。理想情况下，单一光纤的总衰减不大于用来形成该光纤的每个连续排列部分之加权衰减的合并。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种光纤预制棒的制造方法。简要地说，该方法包括以下步骤沿一装置或在该装置内布置交替的玻璃区或玻璃小块，以便按相互间所需的关系保持交替的玻璃区。至少一个小块的至少一个光学特性与相邻小块的光学特性不同。当用本专利技术制作在例如低至1300纳米和高至1620纳米处有用的光纤时，本专利技术具有特殊的优点，其优点在于，可以制作在大于1480纳米的波长处具有交替色散特性的光纤，例如，在1550纳米的工作窗口中，交替玻璃区的局部色散为负，而相邻玻璃区在1550纳米波长处的局部色散则为正。例如，这可以通过以下方式实现，即组装具有不同成份或纤芯折射率分布曲线或掺杂浓度的交替玻璃区。然后，用下述方式将这些交替玻璃区熔融在一起，即将玻璃区加热到足以使玻璃区熔融在一起并且熔凝成一预制棒或预制棒先驱物的温度，而预制棒可用来拉丝得到光纤。在一实施例中，对准装置是一玻璃管，并且将许多小块插入玻璃管中。例如，可以用一种需要的纤芯玻璃材料制作小块，并且用外部纤芯玻璃材料或包层材料制作管子。另一种方法是，用纤芯材料和包层材料两者制成小块。在另一实施例中，对准装置是玻璃棒，并且小块是玻璃环，它们可以按一所需的关系沿棒对准。例如，棒可以是纤芯玻璃材料，并且玻璃环由外部纤芯材料或包层材料制成。在一较佳实施例中，用交替的环或者不同的掺杂物或成份浓度制作至少一部分外部纤芯区，该部分沿成份不变的内部纤芯区的长度变化。然后，对小块执行熔融步骤，在该步骤中，将所得的组合件加热到足以使小块彼此熔融的温度。在熔融步骤之前，最好使小块经历一清洁步骤，在该步骤中，对小块加热，并且将小块暴露于一种清洁气体，诸如纯氯气或者与一种稀释气体混合的氯气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤预制棒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：沿玻璃支撑件或在玻璃支撑件内布置交替的玻璃区，以便按相互间所需的关系保持交替的玻璃区，在大于１４８０纳米的波长处，一个所述交替区的局部色散为负，而所述交替区之相邻区的局部色散为正；并且 用以下方式将所述玻璃管和所述玻璃区熔融在一起，即将所述支撑件和所述玻璃区加热到足以使玻璃管和玻璃区熔融在一起并且熔凝成一预制棒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GE伯基，VA巴加圭吐拉，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]