具有单步氟凹槽与外包覆的光纤预成形件的制造方法技术

提供了一种方法，其包括：形成具有第一密度的低折射率凹槽区域；以大于第一密度的第二密度形成围绕凹槽区域的包含二氧化硅的内阻隔层(116a)；绕着第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱从而以小于第二密度的第三密度形成外包覆区域(114)；将芯棒(102)插入凹槽‑外包覆结构；以大于第三密度的第四密度在外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层(116b)；使含负掺杂剂的气体流动通过凹槽‑外包覆结构(110)从而用负掺杂剂掺杂凹槽区域，以及其中，阻隔层(116a，116b)减轻了负掺杂剂扩散进入外包覆区域(114)；以及对凹槽‑外包覆和芯棒进行固结。还提供了制造具有内外阻隔层的固结的凹槽‑外包覆结构的方法。

Method for manufacturing optical fiber preform with single step fluorine groove and cladding

Provides a method, which comprises: a first density with low refractive index grooves formed in the region; second is greater than the first density density around the recessed area containing silica layer resistance (116a); around the first barrier layer based on the deposition of silica soot to less than second density third density forming the outer cladding region (114); the core rod (102) is inserted into the groove outer coating structure; density of fourth to more than third in the outer coat outer layer density contains silica formation external in some regions (116b); the gas containing negative dopant flow through the groove outer coating structure (110) and negative dopant the groove and the doped region, the barrier layer (116a, 116b) reduced the negative dopant diffusion into the cladding region (114); and the coating on and mandrel consolidation groove. Also provided is a method of manufacturing groove consolidation with inner and outer barrier layer of the outer coating structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单步氟凹槽与外包覆的光纤预成形件的制造方法本申请根据35U.S.C.§119，要求2014年9月16日提交的美国临时申请系列第62/050,907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。
技术介绍
本文一般地涉及光纤，更具体地，涉及用于制备具有低折射率凹槽的光纤预成形件的方法。相对于没有低折射率凹槽而形成的对比光纤，具有低折射率凹槽环绕光纤芯体的光纤可具有改进的弯曲性能和/或更大的有效面积。因此，此类光纤的改进的光学和物理性质使得它们合乎希望地被用于各种应用。绕着光纤的芯体形成低折射率凹槽使得光纤预成形件的制造工艺增加了额外的步骤，并且作为结果，使得光纤的制造工艺的成本明显增加。具体来说，可以通过如下方式形成低折射率凹槽：将基于二氧化硅的烟炱绕着光纤的芯体部分沉积，用负掺杂剂(down-dopant)掺杂基于二氧化硅的烟炱，所述负掺杂剂减小了固结的基于二氧化硅的烟炱(即，基于二氧化硅的玻璃)相对于光纤的芯体的折射率。但是，为了防止负掺杂剂污染预成形件的相邻部分，在芯体部分已经固结之后以及在沉积光纤的外包覆部分之前，单独地形成低折射率凹槽并直接固结在光纤的芯体部分上。具体来说，首先形成光纤预成形件的芯体部分并固结至固体玻璃。这之后，绕着芯体部分沉积低折射率凹槽部分，随后在独立的步骤中掺杂和固结，以防止掺杂剂扩散进入芯体部分和外包覆部分。最后，在另一步骤中绕着低折射率凹槽层形成外包覆，并固结。在具有较少制造步骤的其他光纤制造工艺中，可以在产生凹槽层和与包覆区域相关的任意固结步骤之前，形成外包覆。然后进行掺杂以产生低折射率凹槽层，并且低折射率凹槽和外包覆层同时进行固结。虽然这些方法可以节省制造时间和成本，但是存在与在存在外包覆的情况下对预成形件进行掺杂相关的问题。值得注意的是，部分掺杂前体材料(例如，SiF4)会被引入目标低折射率凹槽区域外侧的外包覆区域中。作为结果，由于在旨在用降低折射率的试剂进行掺杂的低折射率凹槽区域的外侧的外包覆区域内存在降低折射率的试剂，会对光纤的光学性质造成负面影响。因此，存在对于形成光纤预成形件的替代方法的需求，所述光纤预成形件环绕其芯体部分具有低折射率凹槽区域，所述方法是高效的并且没有倾向于对低折射率凹槽区域外侧的预成形件的区域发生掺杂。
技术实现思路
根据本文的一个方面，提供了用于形成光纤预成形件的方法，该方法包括以下步骤：将基于二氧化硅的烟炱沉积到饵棒上以形成低折射率凹槽区域，其中，基于二氧化硅的烟炱的沉积使得凹槽区域具有第一密度；绕着凹槽区域形成包含二氧化硅的内阻隔层，其中，内阻隔层具有大于第一密度的第二密度；绕着第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱以形成光纤预成形件的外包覆区域，其具有第三密度，其中，第二密度大于第三密度；以及从凹槽-外包覆结构的中心通道取出饵棒，所述凹槽-外包覆结构包括凹槽区域、内阻隔层和外包覆区域。该方法还包括以下步骤：在去除了饵棒的步骤之后，将芯棒插入凹槽-外包覆结构的中心通道中；在外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层，其中，外阻隔层具有大于第三密度的第四密度；在插入芯棒的步骤之后，使含负掺杂剂的气体流动通过凹槽-外包覆结构的中心通道，其中，对凹槽-外包覆结构进行充分加热，从而用负掺杂剂掺杂凹槽区域，以及其中，阻隔层减轻了负掺杂剂扩散进入外包覆区域；以及在将芯棒插入光纤预成形件的步骤之后，对凹槽-外包覆结构和芯棒进行固结。根据本文的一个方面，提供了用于形成光纤预成形件的方法，该方法包括以下步骤：将基于二氧化硅的烟炱沉积到饵棒上以形成低折射率凹槽区域，基于二氧化硅的烟炱的沉积使得凹槽区域具有第一密度；绕着凹槽区域形成包含二氧化硅的内阻隔层，其中，内阻隔层具有大于第一密度的第二密度；以及绕着第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱以形成光纤预成形件的外包覆区域，其具有第三密度；其中，第二密度大于第三密度以及凹槽-外包覆结构包括凹槽区域、内阻隔层和外包覆区域。该方法还包括以下步骤：在外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层，其中，外阻隔层具有大于第三密度的第四密度；从凹槽-外包覆结构取出饵棒，其中，余下步骤在凹槽-外包覆结构中限定了中心通道；使含负掺杂剂的气体流动通过凹槽-外包覆结构的中心通道并且对凹槽-外包覆结构进行充分加热，从而用负掺杂剂掺杂凹槽区域，以及其中，阻隔层减轻了负掺杂剂扩散进入外包覆区域；以及对具有经掺杂的凹槽区域的凹槽-外包覆结构进行固结，以形成具有中心通道的经固结的凹槽-外包覆结构。在一些实践方式中，该方法用于形成光纤预成形件并且还包括以下步骤：将芯棒插入经固结的凹槽-外包覆结构的中心通道中。在一些方面，该方法还可包括将经固结的凹槽-外包覆结构和芯棒一起拉制成光纤预成形件。在其他方面，该方法涉及形成光纤，因而包括从光纤预成形件拉制和形成光纤的步骤。在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。附图说明图1A示意性绘出了根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的光纤预成形件的横截面。图1B示意性绘出根据本文所示和所述的一个实施方式的图1A的光纤预成形件的相对折射率分布；图1C示意性绘出根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1A的光纤预成形件的相对折射率分布；图2A示意性绘出了根据本文所示和所述的替代实施方式的光纤预成形件的横截面；图2B示意性绘出根据本文所示和所述的一个实施方式的图2A的光纤预成形件的相对折射率分布；图3A-3D示意性绘出光纤预成形件的凹槽-外包覆结构的形成；图4示意性绘出根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的光纤预成形件的凹槽-外包覆结构的掺杂和固结；图4A示意性绘出根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的光纤预成形件的凹槽-外包覆结构的掺杂和固结；图5示意性绘出根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，将光纤预成形件的芯体组件插入光纤预成形件的凹槽-外包覆结构中；以及图6绘出根据本文所述方法形成的具有内阻隔以及具有和不具有外阻隔层的光纤预成形件的低折射率凹槽区域和外包覆区域的折射率分布。具体实施方式下面将详细参考用于形成具有低折射率凹槽的光纤预成形件的方法的实施方式，附图展示了它们的实施例。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图3A-3D示意性显示用于形成具有光纤预成形件的方法的一个示例性实施方式。方法一般地包括通过如下方式在饵棒上形成凹槽-外包覆结构：将初始不含掺杂剂的基于二氧化硅的烟炱沉积到饵棒上，以形成具有第一密度的低折射率凹槽区域；绕着低折射率凹槽区域形成包含二氧化硅的阻隔层，使得阻隔层具有大于第一密度的第二密度；将基于二氧化硅的烟炱沉积到阻隔层上，以形成外包覆区域，其具有小于第二密度的第三密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成光纤预成形件的方法，所述方法包括：在饵棒上沉积基于二氧化硅的烟炱以形成低折射率凹槽区域，其中，所述基于二氧化硅的烟炱的沉积使得所述凹槽区域具有第一密度；绕着所述凹槽区域形成包含二氧化硅的内阻隔层，其中，所述内阻隔层具有大于所述第一密度的第二密度；绕着所述第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱，以形成具有第三密度的光纤预成形件的外包覆区域，其中，所述第二密度大于所述第三密度；从凹槽‑外包覆结构的中心通道去除所述饵棒，所述凹槽‑外包覆结构包括所述凹槽区域、所述内阻隔层和所述外包覆区域；在去除所述饵棒的步骤之后，将芯棒插入所述凹槽‑外包覆结构的所述中心通道中；在所述外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层，其中，所述外阻隔层具有大于所述第三密度的第四密度；在插入所述芯棒的步骤之后，使含负掺杂剂的气体流动通过所述凹槽‑外包覆结构的所述中心通道，其中，对所述凹槽‑外包覆结构进行充分加热，从而用所述负掺杂剂掺杂所述凹槽区域，以及其中，所述阻隔层减轻了所述负掺杂剂扩散进入所述外包覆区域；以及在将所述芯棒插入所述光纤预成形件的步骤之后，对所述凹槽‑外包覆结构和所述芯棒进行固结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.16 US 62/050,9071.一种用于形成光纤预成形件的方法，所述方法包括：在饵棒上沉积基于二氧化硅的烟炱以形成低折射率凹槽区域，其中，所述基于二氧化硅的烟炱的沉积使得所述凹槽区域具有第一密度；绕着所述凹槽区域形成包含二氧化硅的内阻隔层，其中，所述内阻隔层具有大于所述第一密度的第二密度；绕着所述第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱，以形成具有第三密度的光纤预成形件的外包覆区域，其中，所述第二密度大于所述第三密度；从凹槽-外包覆结构的中心通道去除所述饵棒，所述凹槽-外包覆结构包括所述凹槽区域、所述内阻隔层和所述外包覆区域；在去除所述饵棒的步骤之后，将芯棒插入所述凹槽-外包覆结构的所述中心通道中；在所述外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层，其中，所述外阻隔层具有大于所述第三密度的第四密度；在插入所述芯棒的步骤之后，使含负掺杂剂的气体流动通过所述凹槽-外包覆结构的所述中心通道，其中，对所述凹槽-外包覆结构进行充分加热，从而用所述负掺杂剂掺杂所述凹槽区域，以及其中，所述阻隔层减轻了所述负掺杂剂扩散进入所述外包覆区域；以及在将所述芯棒插入所述光纤预成形件的步骤之后，对所述凹槽-外包覆结构和所述芯棒进行固结。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成外阻隔层的步骤之前，进行去除饵棒和插入芯棒的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成外阻隔层的步骤之后，进行去除饵棒和插入芯棒的步骤。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负掺杂剂是氟，以及所述含负掺杂剂的气体包括CF4和SiF4中的一个或两个。5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：从所述光纤预成形件拉制单模或多模光纤。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内阻隔层的所述第二密度和所述外阻隔层的所述第四密度大于约1.5g/cm3。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内阻隔层的所述第二密度和所述外阻隔层的所述第四密度大于约1.75g/cm3。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内阻隔层的所述第二密度和所述外阻隔层的所述第四密度大于约2g/cm3。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内阻隔层和外阻隔层分别具有范围约为10-700微米的厚度。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以火琢过程进行形成外阻隔层的步骤，其包括：从靠近或接近所述外包覆区域的燃烧器引导含火焰的二氧化硅颗粒，所述燃烧器配置成以小于或等于约1cm/s相对于所述凹槽-外包覆结构横向移动。11.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克班德，李明军，J·S·斯通，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