光纤及光纤预制棒的制造方法技术

本发明专利技术公开了光纤及光纤预制棒的制造方法，涉及光纤制造技术领域，光纤由光纤预制棒拉制而成，光纤包括芯层和依次包覆在芯层外的外包层和涂覆层，芯层为通过VAD法获得的掺Cl石英玻璃，芯层的折射率高于包层的折射率，外包层为通过OVD法沉积在芯层外的纯石英玻璃，芯层的氯掺杂浓度为1wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.5wt.％。本发明专利技术降低光纤预制棒的制造成本，拉制的光纤消除了折射率中心凹陷，本发明专利技术的光纤适合用作光纤激光器的无源光纤。纤。纤。

【技术实现步骤摘要】
光纤及光纤预制棒的制造方法


[0001]本专利技术涉及光纤制造
，尤其涉及光纤及光纤预制棒的制造方法。

技术介绍

[0002]拉制光纤的原材料光纤预制棒，其基本结构包括芯层以及具有更低折射率的包层。SiO2是用来制造光纤预制棒主要的玻璃形成体，通过掺杂可以改变其折射率从而形成波导结构。一般在芯层中掺入GeO2、P2O5、Al2O3等，使芯层的折射率高于包层纯石英玻璃的折射率。
[0003]常规光纤芯层一般掺杂GeO2，但随着GeO2含量的提高，会导致光纤瑞利散射的增加；而掺Cl则不会增大光纤瑞利散射，同时掺Cl可以减少石英的结构驰豫时间，有利于进一步降低假想温度。因此，掺Cl可用于制造低损耗光纤。
[0004]当采用VAD、OVD等管外气相沉积法制造大尺寸光纤预制棒芯棒时，GeO2一般是通过沉积时掺入的，在后续的脱水玻璃化时由于高温而发生不同程度的扩散和挥发，从而使折射率分布变得不均匀，难以形成理想的阶跃型折射率分布。特别是当Δ低于0.18％(NA低于0.09)时，芯包界面的斜率相对变得更大，如图2所示。芯棒进行折射率测试时，往往无法确定芯包层的界面，导致测得的芯径存在偏差。最终使预制棒芯径以及光纤的芯径与设计值偏差较大。
[0005]现有技术制造光纤激光器用无源光纤通常采用MCVD和PCVD等管内气相沉积工艺制造，沉积速度慢，生产效率低。同时管内气相沉积工艺受沉积管尺寸的限制，难以制造大尺寸芯棒。此外，管内法缩管时由于高温会引起GeO2的挥发，从而导致中心折射率凹陷。而管外气相沉积工艺制造芯棒采用GeO2掺杂，由于GeO2在玻璃化时的扩散作用，其芯棒剖面无法呈现理想的阶跃型剖面结构。从而使最终拉制的光纤芯径偏差较大，当与有源光纤匹配时，造成熔接损耗过大。此外，现有技术芯层掺Cl光纤为了增大芯层对包层的折射率差Δ值，包层通常采用掺F结构，不仅制造工艺更加复杂，成本也更高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中制造光纤激光器用无源光纤采用管内法生产效率低，以及管外法掺杂低浓度GeO2的光纤芯包层界面难以确定的技术问题，本专利技术提供了一种芯层掺Cl和包层为纯二氧化硅的光纤，该光纤的芯棒采用管外气相工艺制造，沉积速度快，生产效率高，同时管外沉积工艺可以制造大尺寸芯棒和预制棒，显著降低了光纤预制棒的制造成本。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的光纤技术方案为：
[0008]光纤由光纤预制棒拉制而成，所述光纤包括芯层和依次包覆在所述芯层外的外包层和涂覆层，所述芯层为通过VAD法获得的掺Cl石英玻璃，所述芯层的折射率高于所述外包层的折射率，所述外包层为通过OVD法沉积在所述芯层外的纯石英玻璃，所述芯层的氯掺杂浓度为1wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.5wt.％。
[0009]可选地，所述芯层对外包层的数值孔径为0.04～0.07，所述外包层对涂覆层的数
值孔径大于或等于0.46。
[0010]可选地，所述芯层的氯掺杂浓度为1.79wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.1wt.％。
[0011]可选地，所述外包层包括第一外包层和第二外包层。
[0012]可选地，所述涂覆层包括内涂覆层和在所述内涂覆层之外的外涂覆层，所述外涂覆层的折射率高于所述内涂覆层的折射率。
[0013]可选地，所述芯层包括第一芯层和第二芯层，第一芯层上沉积有第二芯层。
[0014]为达到本专利技术的目的，为制造光纤准备所需的光纤预制棒，本专利技术还提供一种光纤预制棒的制造方法，所述制造方法的技术方案为：
[0015]在种棒上用VAD法沉积芯层得到纯二氧化硅松散体，所述松散体的密度为0.2～0.8g/cm3；将所述松散体置于玻璃化炉中在1000～1300℃温度下脱水掺Cl，脱水掺Cl时间为0.5～6小时；将所述松散体在1400～1600℃温度下玻璃化得到透明芯棒，玻璃化的时间为0.5～8小时；将所述透明芯棒安装到延伸设备上进行延伸，在所述透明芯棒上用OVD法沉积第一外包层；将带有第一外包层的所述透明芯棒置于玻璃化炉中脱水和玻璃化得到透明预制棒。
[0016]可选地，所述脱水掺Cl采用SiCl4作为脱水剂，脱水掺Cl时向玻璃化炉中送入SiCl4和He气体。
[0017]可选地，所述SiCl4和He气体中的SiCl4和He的体积流量比大于或等于0.15。SiCl4和He的体积流量比越大，芯棒的掺Cl浓度越高。
[0018]可选地，将所述透明预制棒安装到延伸设备上进行延伸，在所述透明预制棒上用OVD法沉积第二外包层；将带有第二外包层的所述透明预制棒置于玻璃化炉中脱水和玻璃化得到光纤预制棒。
[0019]可选地，在种棒上用VAD法得到的所述松散体的密度为0.3
‑
0.5g/cm3。
[0020]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0021]相对于MCVD和PCVD等管内法掺锗光纤预制棒：
[0022](1)该光纤的芯棒采用VAD法工艺制造，外包层采用OVD法制造，沉积速度快，生产效率高，可以制造大尺寸芯棒和预制棒，显著地降低光纤预制棒的制造成本；
[0023](2)拉制的光纤消除了折射率中心凹陷；
[0024]相对于VAD和OVD等管外法掺锗光纤预制棒：
[0025](1)克服了低浓度掺杂GeO2由于锗扩散引起的芯包界面难以确定的问题；
[0026](2)在脱水时采用SiCl4作为脱水剂，脱水的同时实现Cl掺杂，效率更高。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提出的光纤截面图；
[0028]图2为普通掺锗光纤的折射率分布示意图；
[0029]图3为芯层掺氯包层为纯二氧化硅的光纤的折射率分布示意图
[0030]图4为对照实施例的普通掺锗光纤的折射率分布图；
[0031]图5为本专利技术实施例3提出的光纤的折射率分布图。
[0032]附图标记：10、光纤；11、第一芯层；12、第二芯层；13、外包层；14、涂覆层。
具体实施方式
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0035]如图1所示的光纤，该光纤由光纤预制棒拉制而成，光纤10包括芯层和依次包覆在芯层外的外包层13和涂覆层14，芯层为通过VAD法(汽相轴向沉积法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光纤，其特征在于，所述光纤由光纤预制棒拉制而成，所述光纤包括芯层和依次包覆在所述芯层外的外包层和涂覆层，所述芯层为通过VAD法获得的掺Cl石英玻璃，所述芯层的折射率高于所述外包层的折射率，所述外包层为通过OVD法沉积在所述芯层外的纯石英玻璃，所述芯层的氯掺杂浓度为1wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.5wt.％。2.根据权利要求1所述的光纤，所述芯层对外包层的数值孔径为0.04～0.07，所述外包层对涂覆层的数值孔径大于或等于0.46。3.根据权利要求1或2所述的光纤，所述芯层的氯掺杂浓度为1.79wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.1wt.％。4.根据权利要求3所述的光纤，所述外包层包括第一外包层和第二外包层。5.根据权利要求1或2或4所述的光纤，所述涂覆层包括内涂覆层和在所述内涂覆层之外的外涂覆层，所述外涂覆层的折射率高于所述内涂覆层的折射率。6.光纤预制棒的制造方法，其特征在于，在种棒上用VAD法沉积芯层得到纯二氧化硅松散体，所述松散体的密度为0.2～0.8g/cm3；将所述松散体置于玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯高锋，葛锡良，陆夏冰，林志伟，
申请(专利权)人：浙江富通光纤技术有限公司，
类型：发明
国别省市：