宽带多模光纤的制造方法和用于其的纤芯预制件技术

制造多模光纤的方法，其包括：沉积多孔氧化锗掺杂的二氧化硅烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在多孔烟炱预制件上沉积多孔二氧化硅层；用氟掺杂剂对多孔烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件，所述共掺杂的烟炱预制件具有纤芯区域和氟掺杂的(任选地，凹陷)区域；对共掺杂的烟炱预制件进行固结，以形成经烧结玻璃共掺杂纤芯预制件，其在850nm测得的折射率α分布是1.9至2.2；在烧结玻璃共掺杂纤芯预制件上沉积包含二氧化硅的包覆，以形成多模光纤预制件；将光纤预制件拉制成多模光纤。考虑掺杂温度，优选至少1250℃，氟掺杂剂分压和烟炱预制件的径向厚度，调节氟掺杂参数。

Manufacturing Method of Broadband Multimode Optical Fiber and Core Prefabrication for It

The method for manufacturing multimode optical fibers includes: depositing porous germanium oxide doped silica soot to form germanium oxide doped porous soot preform; depositing porous silica layer on porous soot preform; doping porous soot preform and porous silica layer with fluorine dopant to form co-doped soot preform, the co-doped soot preform. It has core area and fluorine-doped (optional, depressed) area; consolidates co-doped soot preforms to form sintered glass co-doped core preforms whose refractive index alpha distribution measured at 850 nm is 1.9 to 2.2; deposits silica coatings on sintered glass co-doped core preforms to form multi-mode optical fiber preforms; and draws optical fiber preforms. Multimode optical fibers. Considering the doping temperature, the optimum temperature is at least 1250 C, the partial pressure of fluorine dopant and the radial thickness of soot preform are selected, and the parameters of fluorine doping are adjusted.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽带多模光纤的制造方法和用于其的纤芯预制件本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年06月15日提交的美国临时申请系列第62/350,398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
本公开一般地涉及宽带多模光纤和纤芯的制造和制造方法，更具体地，涉及在各种加工条件下，制造用于各种尺寸的此类光纤的共掺杂的纤芯预制件的工艺。光纤(包括多模光纤)预期用于数据中心和光纤家庭网络等应用，扩大的运行窗口以促进越来越大的波长范围内的数据传输。例如，具有分级折射率纤芯的多模光纤(MMF)设计被设计和预期用来在一定范围的波长上以峰值带宽或接近峰值带宽运行。这些新型光纤设计中的一些预期具有复杂的折射率分布，通常是具有不同浓度分布的两种或更多种掺杂剂。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件的方法，其包括如下步骤：沉积包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件；以及对共掺杂的烟炱预制件进行固结，以形成烧结玻璃共掺杂纤芯预制件，其在850nm测得的折射率α分布是1.9至2.2。此外，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：式中，Tdop是掺杂温度，x是在掺杂步骤期间，炉中的氟掺杂剂的分压，E是掺杂步骤的活化能，R是通用气体常数，以及Rpre是氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件的厚度。制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件的方法的某些方面可以是以如下掺杂参数Φ进行，其设定在20至300，在一些实施方式中，设定在40至250，以及在其他实施方式中，设定在45至225(cm2·K(1/2))/atm(3/4)。本公开的另一个方面涉及制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件和凹陷的方法，其包括如下步骤：沉积包含二氧化硅的氧化锗掺杂的多孔烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件上沉积多孔二氧化硅层；在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件，所述共掺杂的烟炱预制件具有纤芯区域和氟掺杂的凹陷区域；以及对共掺杂的多孔烟炱预制件进行固结，以形成经烧结玻璃共掺杂纤芯预制件，其在850nm测得的折射率α分布是1.9至2.2。此外，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：式中，Tdop是掺杂温度，x是在掺杂步骤期间，炉中的氟掺杂剂的分压，E是掺杂步骤的活化能，R是通用气体常数，以及Rpre是氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件的厚度。制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件和凹陷的方法的某些方面可以是以如下掺杂参数Φ进行，其设定在20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，在一些实施方式中，设定在40至250，以及在其他实施方式中，设定在45至225。本公开的另一个方面涉及制造多模光纤的方法，其包括如下步骤：沉积包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件上沉积多孔二氧化硅层；在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件，所述共掺杂的烟炱预制件具有纤芯区域和氟掺杂的凹陷区域；对共掺杂的烟炱预制件进行固结，以形成经烧结玻璃共掺杂纤芯预制件，其在850nm测得的折射率α分布是1.9至2.2；在烧结玻璃共掺杂纤芯预制件上沉积包含二氧化硅的包覆，以形成多模光纤预制件；将光纤预制件拉制成多模光纤。此外，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：式中，Tdop是掺杂温度，x是在掺杂步骤期间，炉中的氟掺杂剂的分压，E是掺杂步骤的活化能，R是通用气体常数，以及Rpre是氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件的径向厚度。制造多模光纤的方法的某些方面可以是以如下掺杂参数Φ进行，其设定在20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，在一些实施方式中，设定在40至250，以及在其他实施方式中，设定在45至225。前述方法的方面可以在包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱的沉积步骤期间采用外部气相沉积(OVD)或气相轴向沉积(VAD)工艺来形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件和/或在氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件上沉积多孔二氧化硅层。在一些方面中，前述方法可以包括如下额外步骤：在约1000℃至约1200℃，用脱水剂(例如，Cl2气体)对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行处理。例如，处理步骤可以在约1000℃、1025℃、1050℃、1075℃、1100℃、1125℃、1150℃、1175℃、1200℃以及这些值之间的所有温度进行。在一些实施方式中，优选在固结步骤之前，进行用脱水剂对预制件进行处理的步骤。在其他方面中，可以在约1250℃至约1350℃之间的掺杂温度，进行用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂的步骤。例如，可以在约1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃、1350℃以及这些值之间的所有温度进行氟掺杂剂掺杂的步骤。优选地，在由掺杂参数Φ控制的掺杂温度(Tdop)进行用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂的步骤。在前述方法的另一个方面中，经烧结玻璃预制件具有氟掺杂的分布，其具有α参数α氟，0.8≤α氟≤2.4。在其他方面中，经烧结玻璃预制件还具有氧化锗掺杂的分布，其具有α参数α氧化锗，使得0.8≤α氧化锗,α氟≤2.4。在一些实施方式中，这两个α参数基本相等，或者相互在约±10％之内。在其他方面中，这两个α参数不等。在前述方法的其他方面中，进行用氟掺杂剂进行掺杂的步骤使得在共掺杂的纤芯预制件的中心线处的氟浓度基本为零，以及氟浓度随着共掺杂的纤芯预制件的半径到另一个半径根据α参数α氟增加。前述方法的某些方面可用于生产宽带多模光纤(MMF)，其特征在于，在0.4μm或更大的运行窗口上的均方根(RMS)脉冲展宽变化不超过±25％，所述运行窗口是在0.5μm至1.7μm的波长范围内。方法的其他方面可以生产宽带MMF，其特征在于，在约0.1μm或更大、0.15μm或更大、0.2μm或更大、0.25μm或更大、0.3μm或更大、0.35μm或更大、0.4μm或更大、0.45μm或更大、和甚至最高至0.5μm或更大的运行窗口上的RMS脉冲展宽变化不超过±25％。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，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件的方法，其包括：沉积包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件；和对共掺杂的烟炱预制件进行固结，以形成经烧结玻璃共掺杂的纤芯预制件，其折射率α分布是1.9至2.2，这是在850nm测得的，其中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.15 US 62/350,3981.一种制造用于多模光纤的共掺杂纤芯预制件的方法，其包括：沉积包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱，以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件；在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂，以形成共掺杂的烟炱预制件；和对共掺杂的烟炱预制件进行固结，以形成经烧结玻璃共掺杂的纤芯预制件，其折射率α分布是1.9至2.2，这是在850nm测得的，其中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：式中，Tdop是掺杂温度，x是在掺杂步骤期间，炉(气氛)中的氟掺杂剂的分压，E是氟掺杂步骤的活化能，R是通用气体常数，E/R＝55750开尔文度，以及Rpre是氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件的径向厚度。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：在所述掺杂步骤之前，在约1000℃和约1200℃，用脱水剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行处理。3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在约1250℃或更大的掺杂温度(Tdop)，进行用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂的步骤。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在大于1300℃的掺杂温度(Tdop)，进行用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件进行掺杂的步骤。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，通过外部气相沉积(OVD)或气相轴向沉积(VAD)工艺，进行沉积包含氧化锗掺杂的二氧化硅的多孔烟炱以形成氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件的步骤。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，经烧结玻璃预制件具有氟掺杂的分布，其具有α参数α氟，在850nm处，0.8≤α氟≤2.4。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在烧结玻璃共掺杂纤芯预制件的中心线处的氟浓度基本为零；以及氟浓度随着共掺杂的纤芯预制件的半径到外半径增加。8.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其还包括：在所述掺杂步骤之前，在氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件上沉积多孔二氧化硅层；其中，掺杂步骤包括：在炉中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的多孔烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂，以形成具有纤芯区域和氟掺杂凹陷区域的共掺杂烟炱预制件，以及其中，用氟掺杂剂对氧化锗掺杂的烟炱预制件和多孔二氧化硅层进行掺杂的步骤的执行使得掺杂参数Φ是20至300(cm2·K(1/2))/atm(3/4)，其由如下给出：式中，Tdop是掺杂温度，x是在掺杂步骤期间，炉(气氛)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克宾德，李明军，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