光纤型坯,光纤及其制造方法技术

本发明专利技术所提出的光纤型坯在中心区域有一个用透明材料制成的芯体和在周边区域有一个用透明材料制成的包层。这种光纤型坯在芯体中是经过朝一个方向均匀扭绞过的，其长度大于一个扭绞节距。因此，从这种型坯拉制出的光纤的有朝一个方向扭绞过的结果，使得在这种光纤中传播的光信号极化色散出现在绕光轴３６０°的所有方向上，因此相互抵消，从而能抑制全部极化色散。由于可以在制造光纤的玻璃化或拉伸过程中进行扭绞，成本并不增加。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与光纤型坯、光纤以及制造光纤型坯和光纤的方法有关。通常，制造硅光纤的方法有汽相轴向沉积(VAD)法、外蒸涂法、内蒸涂法(MCVD)，等离子CVD法)及棒管法。下面将对这几种典型方法加以说明。在VAD法中，加到氢氧喷枪内的原材料受到加热后由于水解作用合成为玻璃微粒，轴向沉积在一根转动着的始杆的顶端，从而制成了一个稀疏的玻璃型坏，这个型坯经过脱水、玻璃化、收缩、拉伸后就形成一个圆柱状的光纤型坯。然后，再将光纤型坯拉制成折光率分布满足要求的光纤。内蒸涂法制造光纤是将原材料和氧馈入一个硅管内，通过对管外部的加热使得管内壁涂上一层玻璃薄膜后压瘪，制成光纤型坯(见Fibers for infomation transmission，Seni to Kouggo Vol.4 No.1995，pp.151-160)。棒管法是通过将一根将成为芯体的玻璃棒插入一根将成为包层的厚玻璃管后封死下端再加热到软化进行拉伸来制造光纤的。在以上各种制造光纤型坯的过程中，都认为以后拉制成的光纤的折光率分布在各截面都是同心圆形的。然而，实际上光纤各截面或多或少都有些畸变或是椭圆形，因此折光率分布也就不可能是严格的同心圆形。这样，在光纤截面上相互垂直的两个极化波的群速有一定差异，从而导致极化色散增大的这样问题。所以，当用这种光纤作为远距离传输大量信息的海底光缆或长途光缆的光纤时，极化色散的影响就相当可观了。就理论上来说，只要严格控制光纤制造过程，是可以将光纤芯线(截面)做成圆形的，也可以使光纤包层和芯线做成圆心圆形的。然而，制造过程控制越严格，困难越大，成本就越高。要将光纤做成严格圆形的同心在理论上是可能的，但在实际上都是不可能的，因为对制造过程的控制不可能达到理想水平，结构畸变所造成的极化色散是不可避免的。为了减小这种极化色散已经提出了一种拉制回旋形光纤型坯的方法，这可参见“PCT/GB02/00200”，以及“A.J.Barlow，APLIED OPTICS Vol.20，No.17，1 Septembor 1961，pp.2962-2968”。本专利技术的目的是提供一种即使芯线和包层不是严格圆形和同心也能抑制因此而产生的极化色散的光纤。本专利技术的另一个目的是提供适合制造上述这种光纤的光纤型坯和提供制造这种光纤和光纤型坯的方法。本专利技术所提出的这种光纤型坯在中心区域有一个用透明材料制成的芯体而在周边区域有一个用透明材料制成的包层。这种型坯是经过朝一个方向均匀扭绞过的，扭绞的中心轴通过芯体中心附近，而型坯的长度大于一个扭绞节距。本专利技术所提出的光纤是通过将上述光纤型坯加热软化后从一端拉制而成的纤维。这种光纤留有原来向一个方向均匀扭绞的结果，这种光纤的长度大于一个扭绞节距。本专利技术所提出的制造光纤型坯的方法有几种情况，分别与那些常用的制造法相应。第一种情况包括第一步，制备一种在中心区域有一个用透明材料制成的芯体而在周边区域有一个用透明材料制成的包层的型坯;第二步，围绕一根通过芯体中心附近的中心轴从型坯两端施加方向相反的转动应力，使型坯扭转一周或几周，并且将型坯加热到软化。第二种情况包括第一步，制备一种在中心区域有一个用透明材料制成的芯体而在周边区域有一层将成为一个包层的稀疏材料的型坯;第二步，围绕一根中心轴从芯体的两端施加方向相反的转动应力，使型坯扭转一周或几周，并且加热型坯，使稀疏材料层玻璃化和使芯体软化。第二种情况包括第一步，制备一种在中心区域有一层将成为一个芯体的稀心材料而在周边区域有一个用透明材料制成的包层的型坯;第二步，围绕一根中心轴从包层两端施加方向相反的转动应力，使型坯扭转一周或几周，并且加热型坯，使包层软化和使稀疏材料层玻璃化。上述三种情况中的第二步可以是施加方向相反的转动应力和一个中心轴方向的拉伸应力，并且加热型坯。此外，在第二步中可以从一端到另一端对型坯进行加热。在第一和第二种情况中，第一步可以是将一个芯坯的四周研磨成圆形，而用这个经研磨抛光的芯坯来形成一个光纤型坯。按照本专利技术所提出的制造光纤的方法包括夹住在以上三种情况中的一种情况下制成的光纤型坯的一端，使另一端垂下，通过将垂下的那端加热到软化，从光纤型坯拉制成一根光纤。此外，本专利技术所提出的制造光纤的方法还可以包括夹住在以上三种情况中的一个情况下制成的光纤型坯的一端，使另一端垂下，一面使光纤型坯转动，一面通过将垂下的那端加热到软化，从光纤型坯拉制成的一根光纤。本专利技术所提出的光纤是经过围绕一根中心轴朝一个方向均匀扭绞过的。因此，即使光纤和光纤芯线的截面不是严格圆形和同心，但由于这种截面结构畸变在一个确定的节距(扭绞节距)内出现在所有360°的方向上，因此就整体来说这样的长光纤就相当于一根圆形、同心的光传输线。而长度超过扭转节距的这种光纤内传播的光信号中发生的极化色散相继出现在围绕光轴的360°方向上，相互抵消(即两种极化模式的耦合更为容易)。结果，完全抑制了极化色散。由于本专利技术提出的光纤型坯是在一个方向均匀扭绞过的，因此可以从这种型坯的一端直接控制出上述这种光纤。制造光纤型坯方法的第一种情况适用于扭绞芯体和色层做成一个实心体并已经玻璃化了的型坯。这种经玻璃化的型坯可以通过以下几个途径获得加热和玻璃化用VAD法制成的稀疏型坯;加热和玻璃化用外蒸涂法制成的型坯外部的稀疏层(包层);加热的玻璃化用内蒸涂法制成的型坯内部的稀疏层(芯体);或者加热用棒管法制成的透明棒材(芯料)和透明管材(包层料)使之联成为实心体。然后，将所得到的经玻璃化的型坯加热到软，同时施加转动应力，使这种型坯扭绞。这样，从这种经扭绞的型坯(即光纤型坯)拉制出的光纤就能抑制极化色散。制造光纤型坯的方法的第二种情况在对用外蒸涂法制成的型坯的包层进行玻璃化处理的过程中同时对型坯进行了扭绞处理。制造光纤型坯方法的第三种情况在对用内蒸涂法制成的型坯的芯体进行玻璃化处理过程中同时对型坯进行了钮绞处理。按照这第二种和第三种情况进行处理，可以缩短处理过程。值得注意的是，无论对于这三种情况中的哪一种情况，只要对型坯同时施加转动应力和拉伸应力，那么就可以对型坯一次完成收缩和拉伸处理。此外，通过研磨芯坯四周，使它尽量接近圆形，用这种经研磨的芯坯做成光纤型坯，可以减少为了改善极化色散所需的扭绞量。本专利技术所提出的光纤可以通过拉制紧上三种情况下制成的光纤型坯来获得。也就是，这种光纤是从扭绞过的型坯一端在受到加热软化的情况下拉制出来的，在这种光纤中留有扭绞的结果。如果在拉制光纤的过程中还转动光纤型坯，则在拉制成的光纤中扭绞量就更大了。如果型坯的扭绞中心在芯体外(即在包层区域)，则拉制成的光纤的芯线就呈螺纹形。通过控制螺旋节距，这种具有螺旋形芯线的光纤可以做成一圆极化维护光纤。下面将说明本专利技术中所用的原理。假设芯线截面是椭圆的，则可定义椭圆度(e)为e＝(最大外径-最小外径)/平均外径芯线椭圆度(e)与极化模式色散之间的关系可以参阅“K.Kasbihare et al.，International Wire & Cable Symposium Proceeding 1993，pp635-638”。由于芯线的扭绞而获得的极化模式色散(PMD)的改善因子为PMD(φ)/P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤型坯，包括在中心区域有一个用透明材料制成的芯体和在周边区域有一个用透明材料制成的包层；该光纤型坯是经过围绕一根通过所述芯体中心附近的中心轴朝一个方向均匀扭绞过的；所述光纤型坯的长度大于一个扭绞节距。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：星野寿美夫，金森弘雄，大西正志，横田弘，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]