光纤、光纤预制棒及制造光纤预制棒的方法技术

一种制造光纤预制棒的改进方法，使用了ＣＶＤ方法，其中部分或整个光纤预制棒是通过在底管（１４）的内壁上淀积玻璃形成的。方法包括第一步在底管（１４）的内壁上淀积玻璃并破坏底管（１４）以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管（１４）或去掉底管（１４）和部分有机玻璃；第三步在第二步中得到的硅棒的外表面上淀积玻璃。通过使用本方法将镀层（１９）的折射率设置为小于纯硅的折射率，可以得到传输损耗非常低的光纤。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及光纤、光纤预制棒及一种制造光纤预制棒的方法，该方法是一类CVD(化学汽相淀积)方法，更特别包括在底管内壁上淀积玻璃而形成硅棒之后去掉底管的步骤。
技术介绍
对于制造光纤预制棒的方法，已知的有VAD(汽相轴淀积)方法、OVD(外部汽相淀积)方法、MCVD(改进的化学汽相淀积)方法和PCVD(等离子激活的化学汽相淀积)方法。MCVD方法和PCVD方法(在下文中简称为CVD方法)包括的步骤有将由，例如，SiCl4、GeCl4等组成的源玻璃材料气体注入由，例如，硅制成的底管；使用氢氧火焰喷灯、等离子等从外面加热底管，同时使底管绕轴旋转，从而在底管的内壁上形成并淀积玻璃粒子或玻璃层，它们会形成核心、部分核心或镀层或整个核心或镀层；破坏底管从而形成部分或整个光纤预制棒。此外，如果需要的话，还可以在用上面的外部淀积方法或管中套棒的方法得到的玻璃预制棒的外表面上淀积另外的玻璃，形成部分或整个镀层。前面提到的方法优选用于制造光纤，例如色散偏移光纤、色散补偿光纤等等，其中需要有复杂的折射率分布图，这是因为在这种方法中可以通过调整注入到底管中的源玻璃材料气体的类型和量来精确控制淀积玻璃的折射率。另一方面，在上述的CVD方法中，光纤预制棒中折射率分布图的设计是受不同方面限制的，下面将解释这一点。例如，当需要使用CVD方法及随后的外部淀积方法来制造用于非零色散偏移光纤、具有如图12所示的折射率分布图的光纤预制棒时，实际获得的是具有如图13所示的折射率分布图的光纤预制棒。如图13所示，在镀层的外面，区域A具有稍高一点的折射率。由具有这样折射率分布图的光纤预制棒形成的光纤将会在截止波长上受到影响。下面采取的措施是为了防止此类影响(1)调整折射率分布图，使截止波长不受影响；或者(2)在由外部淀积方法形成的部分玻璃中添加掺杂剂，形成涂层，使玻璃的折射率与底管的相同。在色散偏移光纤或色散补偿光纤中，设计折射率分布图的灵活性会受到限制，当采用措施(1)时，其它如模场直径、有效核心区域、色散斜率、弯曲损耗等特性不可避免的会下降。另一方面，因为工艺的原因措施(2)不能应用到所有类型的光纤预制棒。象另一个例子，当使用CVD方法来制造用于核心由纯硅制成的硅核光纤的光纤预制棒时，会采用下述措施(1)使用与硅相同折射率的底管；(2)使用一种通过掺杂氟将折射率降低到小于硅折射率的玻璃管作为底管。在措施(1)中，由于折射率分布图如图14所示，底管2必须放置在离核心1有7倍于核心1直径远的距离处。这减少了从光纤预制棒上拉伸的光纤的长度，是不希望得到的结果。例如，当使用措施(1)来制造直径和长度分别是20mm和1000mm的光纤预制棒时，从中拉伸出的光纤长度不超过26km，这意味着没有足够的工艺来进行大规模生产。在措施(2)中，如图15所示，必须要提供所设计的折射率与核心1折射率相对差相当的底管2，这增加了制造的负担。另外，当底管不符合折射率的要求时，会限制光纤预制棒中折射率分布图的设计。此外，在色散偏移光纤和色散补偿光纤中，因为掺杂在核心中锗这样的掺杂物会产生瑞利散射，所以很难降低传输损耗。当减少核心中锗掺杂物的量来减轻瑞利散射，并且想要的镀层折射率低时，由于核心和镀层之间的折射率分布图和折射率相对差不适当，故无法获得设计的色散特性。另一方面，当想要镀层的折射率随核心折射率的减少而减少时，会面临与用于硅核光纤的光纤预制棒的情况一样的问题。因此，只要使用现有的方法，难于减少色散偏移光纤和色散补偿光纤中的传输损耗。如上所述，当使用传统的CVD方法或通过CVD方法和外部淀积方法的组合来制造光纤预制棒时会面临不同的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是解决上述在使用在底管内壁上淀积玻璃来制造部分或整个光纤预制棒时所遇到的问题。为解决上述问题而进行的研究表明CVD方法中的问题是由来自底管并包含在光纤预制棒中的玻璃所引起的。因此，为了解决上述问题，在使用CVD方法制造光纤预制棒时应提供一个通过研磨等方法去掉来自底管的玻璃的步骤。本专利技术是以上面提到的发现为基础的。根据本专利技术的第一方面，制造光纤预制棒的方法包括第一步在底管的内壁上淀积玻璃并破坏该底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管或去掉起初管和部分有机玻璃。根据本专利技术的第二方面，制造光纤预制棒的方法包括第一步在底管的内壁上淀积玻璃并破坏该底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管或去掉起初管和部分有机玻璃；第三步是在第二步中获得的硅棒的外表面上淀积玻璃。第二步可以通过火抛光、等离子蚀刻和机械抛光中的任一种方法来实现。在第一步中，可以淀积出形成核心的玻璃和形成镀层的玻璃。另一种选择是，在第一步中，可以淀积出形成核心的玻璃或可以淀积出形成核心的玻璃和形成部分镀层的玻璃。在第三步中，可以淀积出形成镀层的玻璃。本专利技术的第三个方面提供了一种通过根据本专利技术第一个方面的方法形成的光纤预制棒。本专利技术的第四个方面提供了一种通过根据本专利技术第二个方面的方法形成的光纤预制棒。在上面的光纤预制棒中，在第三步中淀积的形成镀层的玻璃的折射率可以与纯硅玻璃的折射率基本相同。在上面的光纤预制棒中，在第三步中淀积的形成镀层的玻璃的折射率可以小于纯硅玻璃的折射率。本专利技术的第五个方面提供了一种由上述光纤预制棒形成的光纤。在上面的光纤中，在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内，光纤色散的绝对值会在1到15ps/nm/km之间，其色散斜率的绝对值等于或小于0.1ps/nm/km，其在波长1550nm上的传输损耗等于或小于0.195dB/km。在上面的光纤中，在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内，光纤的色散是负值，镀层的折射率小于纯硅玻璃的折射率，光纤在波长1550nm上的传输损耗至少为0.195dB/km，小于符合下列条件的可比光纤的折射率(a)可比光纤的镀层折射率等于纯硅玻璃的折射率；以及(b)相对于可比光纤镀层折射率的相对折射率分布图与该光纤的折射率分布图相同。在上面的光纤中，光纤的色散斜率可以是负值。附图说明图1给出了由根据本专利技术的光纤预制棒获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图。图2给出了由根据本专利技术的光纤预制棒获得的色散斜率/色散偏移光纤的折射率分布图。图3给出了一个色散补偿光纤的色散和传输损耗之间相互关系的例子。图4给出了根据本专利技术的光纤预制棒例1的折射率分布图。图5给出了根据本专利技术的光纤预制棒例1在制造的中间步骤中的折射率分布图。图6给出了根据本专利技术的光纤预制棒例2的折射率分布图。图7给出了根据本专利技术的光纤预制棒例2在制造的中间步骤中的折射率分布图。图8给出了根据本专利技术的光纤预制棒例3的折射率分布图。图9给出了根据本专利技术的光纤预制棒例3在制造的中间步骤中的折射率分布图。图10给出了用传统方法获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图，其中镀层的折射率与纯硅的折射率基本相同。图11给出了用传统方法获得的色散斜率补偿/色散补偿光纤的折射率分布图，其中镀层的折射率与纯硅的折射率基本相同。图12给出了用于非零色散偏移光纤的光纤预制棒的折射率分布图。图13给出了用传统方法获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图。图14给出了一个用传统方法获得的光纤预制棒实例的折射率分布图，其核心是由纯硅制成的。图15给出了另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光纤预制棒的方法，包括： 第一步在底管（１４）的内壁上淀积玻璃，然后破坏该底管（１４）以形成硅棒；以及 第二步去掉该硅棒周围的底管（１４）或去掉底管（１４）和部分有机玻璃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松尾昌一郎，谷川庄二，姬野邦治，原田光一，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]