專利名稱：微結(jié)構(gòu)化光纖及其制造方法
微結(jié)構(gòu)化光纖及其制造方法 相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
本申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C. § 119(e)要求2005年ll月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 系列第60〃34，995號(hào)，2006年4月5日提交的臨時(shí)申請(qǐng)系列第60/789,798號(hào)， 以及2006年9月20日提交的臨時(shí)申請(qǐng)系列第60/845,927號(hào)的優(yōu)先權(quán)，這些申 請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容都參考結(jié)合入本文中。
背景技術(shù)：
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及光纖，更具體來(lái)說(shuō)涉及微結(jié)構(gòu)化光纖和制備微結(jié)構(gòu)化 光纖的方法。
2.
背景技術(shù)：
由玻璃材料形成的光纖已經(jīng)在工業(yè)應(yīng)用中應(yīng)用了二十多年。盡管這些 光纖代表了通訊領(lǐng)域的一個(gè)巨大飛躍，但是人們?nèi)栽诓粩嗟貙?duì)可供替代的 光纖設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。一種有希望的替代光纖是微結(jié)構(gòu)化的光纖，其包括沿光 纖的軸縱向連續(xù)的空穴(hole)或孔穴(void)。所述空穴通常包含空氣或惰性 氣體，但是也可包含其它材料。大多數(shù)微結(jié)構(gòu)化的光纖具有位于芯周圍的 大量的空穴，所述空穴沿所述纖維長(zhǎng)度方向的較長(zhǎng)距離(例如數(shù)十米或更長(zhǎng)) 上連續(xù)分布，通常所述空穴會(huì)沿著光纖的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。這些包覆空穴最優(yōu) 選以規(guī)則的周期性的形式圍繞光纖的芯排列。換而言之，如果沿光纖的長(zhǎng)度 取光纖的橫截面，則可以在基本相同的周期性空穴結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)相同的獨(dú)立 的空穴。這些微結(jié)構(gòu)化的纖維包括美國(guó)專利第6,243,522號(hào)中描述的那些。
微結(jié)構(gòu)化的光纖可設(shè)計(jì)成具有很寬范圍的性質(zhì)，可用于許多種應(yīng)用。 例如，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種微結(jié)構(gòu)化的光纖，該光纖包括實(shí)心的玻璃芯， 以及位于圍繞所述玻璃芯的包覆區(qū)域內(nèi)的大量的空穴?？梢詫?duì)所述空穴的 位置和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到具有從高負(fù)值到高正值范圍內(nèi)任意位置分散的微結(jié)構(gòu)化光纖。這些光纖可用于例如色散補(bǔ)償。實(shí)心芯微結(jié)構(gòu)化的光纖還 可設(shè)計(jì)成在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)為單模形式。大多數(shù)實(shí)心芯微結(jié)構(gòu)化光纖通 過(guò)全內(nèi)反射機(jī)理傳導(dǎo)光；空穴的低折射率會(huì)降低該空穴所處的包覆區(qū)域的 有效折射率。
微結(jié)構(gòu)化的光纖通常通過(guò)所謂的"堆疊-拉制"法制造，此方法以密堆 疊方式將二氧化硅棒和/或管陣列堆疊起來(lái)，形成預(yù)成形體，然后使用常規(guī) 的塔裝備將其拉制成纖維。所述堆疊-拉制法存在一些缺陷。將數(shù)百根極薄
的條料(cane)(通過(guò)棒或管形成)裝配起來(lái)非常困難，而且還可能在堆疊和拉 伸圓柱形條料的時(shí)候存在間隙空腔，這些空腔可能會(huì)引入可溶性雜質(zhì)和顆 粒雜質(zhì)，從而顯著地造成光纖的衰減，還會(huì)產(chǎn)生不希望有的界面，以及帶來(lái) 起始空穴的重新成形或變形。另外，較低的生產(chǎn)率和較高的成本使得這種方 法并不十分適于工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種制造光纖的方法，該方法包括通過(guò)化學(xué)氣 相沉積(CVD)操作形成包含煙灰的光纖預(yù)成形體。在一定的條件下，所述煙 灰預(yù)成形體在圍繞該預(yù)成形體的氣體氣氛中固結(jié)，所述固結(jié)的條件能夠使 得在所述固結(jié)步驟中，將一部分所述氣體氣氛有效地捕獲在所述預(yù)成形體 中，從而在所述固結(jié)的預(yù)成形體中形成非周期性分布的空穴或孔穴，各個(gè) 空穴對(duì)應(yīng)于至少一種捕獲在所述固結(jié)的玻璃預(yù)成形體內(nèi)的固結(jié)的氣體的區(qū) 域。然后使用所述其中包含空穴的固結(jié)的預(yù)成形體制備光纖。在固結(jié)步驟 中，在所述光纖預(yù)成形體中形成的孔的至少一部分保留在拉制的光纖之內(nèi)。 通過(guò)將包含空穴的區(qū)域設(shè)計(jì)成對(duì)應(yīng)于光纖的包覆層，使得這些所得的光纖 包括芯區(qū)和包覆層區(qū)，所述芯區(qū)具有第一折射率，所述包覆層區(qū)具有低于 芯的折射率的第二折射率，所述較低的折射率至少部分是由于包覆層中存 在的空穴造成的?？梢允褂帽疚乃龇椒ǖ奶娲椒ɑ蛄硗獾姆椒ㄔ诎?層中提供含空穴的區(qū)域，從而改進(jìn)光纖的彎曲性能。例如，通過(guò)使用本文 所述的光纖設(shè)計(jì)和方法，可以制得一種光纖，該光纖在圍繞10毫米的芯軸彎 曲的時(shí)候，其在1550納米的衰減增大，增大幅度小于20dB/圈，更優(yōu)選小于15dB/圈，更優(yōu)選小于10dB/圈。類似地，使用本文所述的光纖設(shè)計(jì)和方法， 可以制得一種光纖，其在圍繞直徑為20毫米的芯軸彎曲的時(shí)候，在1550納 米的衰減增大，增大幅度小于3dB/圈，更優(yōu)選小于ldB/圈，更優(yōu)選小于0.5 dB/圈，最優(yōu)選小于0.25 dB/圈。本文所述的方法和光纖設(shè)計(jì)可用來(lái)制造在 1550納米下為單模和多模的纖維。
較佳的是，所述孔穴基本上位于所述光纖的包覆層內(nèi)，更優(yōu)選完全位 于所述光纖的包覆層內(nèi)，使得它們?cè)诎籽ǖ膮^(qū)域內(nèi)包圍所述芯，優(yōu)選在 芯區(qū)域內(nèi)基本沒(méi)有所述孔穴。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述孔穴位于與所 述光纖的芯隔開的含孔穴區(qū)域內(nèi)。例如，較薄的(例如徑向?qū)挾刃∮?0微米, 更優(yōu)選小于30微米)的含孔穴區(qū)域的環(huán)可以與所述光纖的芯隔開，但是沒(méi)有 完全延伸到所述光纖的外周。將含孔穴的區(qū)域與芯隔開將有助于降低所述 光纖在1550納米的衰減。使用薄環(huán)將會(huì)有助于使得光纖在1550納米處為單 模。所述光纖可包含氧化鍺(germania)或氟，或者也可不包含氧化鍺 (germania)或氟，同樣用來(lái)調(diào)節(jié)光纖的芯和/或包覆層的折射率，但是這些摻 雜劑也可避免使用，而單獨(dú)使用孔穴來(lái)調(diào)節(jié)包覆層相對(duì)于芯的折射率，使 得光被引導(dǎo)著沿光纖的芯傳輸。通過(guò)使用本文揭示的固結(jié)技術(shù)，可以形成空 穴在橫截面中呈非周期性分布的光纖。非周期性分布表示當(dāng)觀察光纖的橫 截面的時(shí)候，孔穴隨機(jī)地或非周期性地分布在光纖的一部分上。沿光纖長(zhǎng)度 方向的不同位置所取的橫截面會(huì)呈現(xiàn)不同的橫截面空穴圖案，即各橫截面 將具有略微不同的隨機(jī)取向的空穴圖案、分布和尺寸。這些空穴沿光纖的 長(zhǎng)度(即平行于縱軸)延伸(伸長(zhǎng))，但是并不是沿整個(gè)光纖的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。 盡管不希望被理論所限制，但是人們認(rèn)為所述空穴沿光纖長(zhǎng)度延伸小于數(shù) 米，在許多情況下延伸小于l米。
通過(guò)使用本文所述的產(chǎn)生孔穴的固結(jié)技術(shù)，可以制得具有以下性質(zhì)的 光纖該光纖具有包覆層區(qū)域，該包覆層區(qū)域的總光纖孔穴面積百分?jǐn)?shù)(即 孔穴的總橫截面積除以光纖的總橫截面積X100)大于0.01X,更優(yōu)選大于 0.025%,更優(yōu)選大于0.05%,更優(yōu)選約大于0.1%，更優(yōu)選約大于0.5%。已 經(jīng)制備了光纖，其總孔穴面積百分?jǐn)?shù)約大于1%，實(shí)際上更大于約5%，甚至 10%。但是，人們認(rèn)為根據(jù)光纖設(shè)計(jì)，當(dāng)總孔穴面積百分?jǐn)?shù)小于1%,甚至小于0.7%的時(shí)候，將會(huì)獲得顯著提高的彎曲性能。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式
中，所述光纖中的總孔穴面積百分?jǐn)?shù)小于20%，更優(yōu)選小于10%,最優(yōu)選小 于5%。這些含孔穴的包覆層區(qū)域可用來(lái)降低相對(duì)于芯的折射率，從而形成 引導(dǎo)光沿光纖的芯傳輸?shù)陌矊訁^(qū)域。通過(guò)選擇合適的煙灰固結(jié)條件(將在 下文中描述)，可以完成許多種有用的光纖設(shè)計(jì)。例如，通過(guò)選擇包覆層中 的最大孔穴尺寸，使其小于將要傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(zhǎng)(例如對(duì)于一些遠(yuǎn)程通信系 統(tǒng)是小于1550納米)，優(yōu)選小于將要沿光纖傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(zhǎng)的一半，可以在 無(wú)需使用昂貴的摻雜劑的條件下得到低衰減的纖維。因此，對(duì)于各種應(yīng)用, 需要形成所述空穴，使得所述光纖中至少大于95%、優(yōu)選所有的空穴都具 有光纖的包覆層中的最大空穴尺寸，即小于1550納米，更優(yōu)選小于775納米, 最優(yōu)選約小于3卯納米。類似地，優(yōu)選光纖中空穴的平均直徑小于7000納米， 更優(yōu)選小于2000納米，更優(yōu)選小于1550納米，最優(yōu)選小于775納米，所有這 些平均直徑都可使用本文所述的方法獲得。使用本文所述的方法制造的光 纖可獲得這些平均直徑，其標(biāo)準(zhǔn)偏差在IOOO納米以內(nèi)，更優(yōu)選在750納米 以內(nèi)，最優(yōu)選在500納米以內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，本文所述的光纖在特定 的光纖垂直截面內(nèi)包含小于5000個(gè)空穴，在一些實(shí)施方式中包含小于IOOO 個(gè)空穴，在一些實(shí)施方式中，總空穴數(shù)小于500。當(dāng)然，最優(yōu)選的光纖將表 現(xiàn)出這些特征的組合。因此，例如，光纖的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式將在一 個(gè)光纖中具有小于200個(gè)空穴，所述空穴的最大直徑小于1550納米，平均直 徑小于775納米，但是使用更大直徑的和更多數(shù)量的空穴可以得到有用的 耐彎曲的光纖。空穴數(shù)量、空穴的平均直徑、最大直徑和總孔穴面積百分 數(shù)均可通過(guò)放大約800倍的掃描電子顯微鏡和圖像分析軟件(例如ImagePro， 其購(gòu)自美國(guó)馬里蘭州銀春市(Silver Spring, Maryland, USA)的米迪賽博奈提 科斯有限公司(Media Cybernetics, Inc.))的幫助來(lái)計(jì)算。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及可以使用上文所述的方法制備的微結(jié)構(gòu)化的 光纖。 一種這樣的微結(jié)構(gòu)化的光纖包括芯區(qū)域和包覆層區(qū)域，所述芯區(qū)域 具有第一折射率，所述包覆層區(qū)域具有低于所述芯區(qū)域折射率的第二折射 率，這至少部分是因?yàn)槠渲写嬖诜侵芷谛苑植嫉目籽?。因此，傳輸通過(guò)所 述光纖的光大體上保留在所述芯內(nèi)。所述孔穴的最大直徑優(yōu)選等于或小于1550納米，所得的光纖在600-1550納米的至少一種波長(zhǎng)下(最優(yōu)選波長(zhǎng)為 1550納米)的衰減小于500dB/千米，更優(yōu)選在1550納米小于200 dB/千米。在 本文中，"衰減"如未具體寫作"多模衰減"或"單模衰減"，則如果所述光纖 在1550納米為多模的，則表示所述光纖的多模衰減，如果所述光纖在1550 納米是單模的，則表示單模衰減。通過(guò)使用本文所述的產(chǎn)生孔穴的固結(jié)技 術(shù)，可以制得一種光纖，該光纖具有包封區(qū)域，該包封區(qū)域的區(qū)域孔穴面積 百分?jǐn)?shù)大于0.5%,更優(yōu)選約大于1%,更優(yōu)選約大于5%，最優(yōu)選約大于IO %。具體來(lái)說(shuō)，可以在與所述光纖的芯相距10微米的距離之內(nèi)制備這種包含 孔穴的包覆區(qū)域。盡管通過(guò)使用本文所述的技術(shù)可以避免使用用來(lái)調(diào)節(jié)折 射率的摻雜劑，但是優(yōu)選將至少一種氧化鍺或氟或類似的折射率調(diào)節(jié)摻雜
劑與位于所述光纖的包覆區(qū)域內(nèi)的非周期性分布的孔穴結(jié)合使用。但是， 是否使用氧化鍺和/或氟并不是關(guān)鍵因素，例如，如果需要的話，所述光纖 可以完全或基本不含氧化鍺和氟。在本文中，"非周期性分布"表示孔穴 或空穴是非周期性的，即它們沒(méi)有周期性地設(shè)置在纖維結(jié)構(gòu)之內(nèi)。盡管本發(fā) 明的方法不能使得各個(gè)獨(dú)立的孔穴相對(duì)于其它的獨(dú)立的孔穴周期性地設(shè)置 (許多其它種類的微結(jié)構(gòu)化的纖維是這樣周期性設(shè)置的)，但是本文所述的 方法能夠在光纖徑向分布的各種位置設(shè)置較大量或較小量的孔穴。例如， 通過(guò)使用本文所述的方法，可以使得與光纖芯相鄰的區(qū)域內(nèi)孔穴的區(qū)域孔 穴面積百分?jǐn)?shù)高于光纖中其它區(qū)域(例如光纖芯之內(nèi)或外部包覆區(qū)域)的百 分?jǐn)?shù)。類似地，可以沿著光纖的徑向和軸向(即沿長(zhǎng)度方向)控制所述含孔穴 的區(qū)域內(nèi)的平均空穴尺寸和空穴尺寸分布。因此，可以在光纖內(nèi)的一個(gè)區(qū) 域設(shè)置空穴的均勻非周期性陣列，沿著所述纖維的長(zhǎng)度，將相對(duì)孔穴面積百 分?jǐn)?shù)和此區(qū)域內(nèi)平均空穴尺寸保持恒定。盡管所述光纖不限于任意特定的 直徑，但是優(yōu)選所述光纖的外徑小于775微米，更優(yōu)選小于375微米，最優(yōu)選 小于200微米。
這種纖維可用于遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)(通常是850, 1310和1550納米窗口)，包括 遠(yuǎn)程通信、地鐵、存取、樓宇和數(shù)據(jù)中心，以及建筑物和移動(dòng)物(小汽車、 公共汽車、貨車、飛機(jī))用途的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信應(yīng)用和控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(通常為 600-1000納米范圍)。這種遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)通常包括與光纖光學(xué)連接的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)。因此，對(duì)于許多應(yīng)用，需要形成空穴，使得光纖包覆層中的最
大空穴尺寸小于1550納米，更優(yōu)選小于775納米，最優(yōu)選約小于390納 米。
這種光纖還可用作醫(yī)學(xué)、照明、光刻和工業(yè)應(yīng)用的紫外至紅外光導(dǎo)管。 一種優(yōu)選的光纖的包覆層包括位于包覆層之內(nèi)、優(yōu)選與芯徑向相距10微米 以內(nèi)的大量非周期性分布的孔穴區(qū)域，沿光纖的徑向(垂直于光纖縱軸的橫 截方向)測(cè)得所述孔穴的最大直徑等于或小于1550納米，更優(yōu)選等于或小 于775納米。另一種優(yōu)選的光纖的包覆層，在包覆層中包含大量非周期性 分布的孔穴區(qū)域，它們與芯間隔開，與芯徑向距離相距在20微米以內(nèi)，所述 孔穴沿光纖徑向測(cè)量的最大直徑等于或小于1550納米，更優(yōu)選等于或小于 775納米，最優(yōu)選約小于390納米。另一種優(yōu)選的光纖的包覆層，在包覆層 中包含大量非周期性分布的孔穴區(qū)域，它們與芯的外邊緣的徑向距離在40 微米以內(nèi)，沿所述光纖的徑向距離測(cè)得，所述孔穴的最大直徑等于或小于 1550納米，更優(yōu)選等于或小于775納米，最優(yōu)選約小于390納米。與現(xiàn)有技 術(shù)已知的各種光纖相比，本文所揭示的光纖表現(xiàn)出大量?jī)?yōu)點(diǎn)。例如，與現(xiàn)有 技術(shù)的光纖相比，本文所揭示的光纖能夠具有優(yōu)良的抗彎曲性能，同時(shí)表 現(xiàn)出極佳的模場(chǎng)直徑。說(shuō)它優(yōu)良，是指通過(guò)使用本文所揭示的方法，可以制 造一種光纖，該光纖在1550納米為單模，在進(jìn)行直徑20納米的彎曲的時(shí)候， 能夠表現(xiàn)出每圈小于0.5dB的衰減增加，同時(shí)在1550納米表現(xiàn)出大于10微 米、更優(yōu)選大于U微米的模場(chǎng)直徑。這種極佳的彎曲性能使得這些光纖成 為以下應(yīng)用的吸引人的候選材料光纖到戶、接入光纖(accessfiber)、戶內(nèi) 光纖應(yīng)用以及光纖跨接線(這些通常是短的光纖段(l-20米)，在各端具有連 接器以與光學(xué)系統(tǒng)或器件相連)。例如，本文所揭示的光纖可用于包括發(fā)送 器、接收器、與所述發(fā)送器和接收器光學(xué)連接的光纖在內(nèi)的光纖遠(yuǎn)程通信 系統(tǒng)。較佳的是，在這些應(yīng)用中(即當(dāng)所述光纖在遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中作為傳導(dǎo) 光纖的時(shí)候)，所述光纖不含鉺之類的任意活性元素。
另外，本文所述的光纖可支承具有高數(shù)值孔徑(例如在1550納米大于 0.2,更優(yōu)選大于0.4,最優(yōu)選大于0.6)，這促進(jìn)了它們與其它光學(xué)激光源相 連的能力和提高光纖連接器的耐受性。這種光纖還是用于車輛用途的極佳候選材料。在這樣的應(yīng)用中，最優(yōu)選光纖的最大孔穴尺寸約小于1550納米, 更優(yōu)選小于775納米，最優(yōu)選約小于390納米。
本文揭示的光纖可通過(guò)較低成本的制造工藝來(lái)制造，因?yàn)槿绻枰?話，可以避免使用氟和/或氧化鍺之類的昂貴的摻雜劑，類似地，可以避免 堆疊-拉制制造法。本發(fā)明還可進(jìn)行靈活的色散控制(正的，平的或負(fù)的)，例 如，對(duì)于信號(hào)處理完成大的正色散(在1550納米^0ps/nm/Km),或者可以用 于色散補(bǔ)償?shù)呢?fù)色散光纖(例如在1550納米《200ps/nm/Km)?；蛘弑疚乃?的方法可簡(jiǎn)單地為光纖的包覆層添加孔穴以提高其抗彎曲性，所述包覆層 中摻雜了一種或多種以下材料氧化鍺、磷、鋁、鐿、鉺、氟或其它常規(guī) 光纖摻雜劑材料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本文所述的方法可用來(lái)制備二氧 化硅芯的光纖(即芯內(nèi)不含鍺摻雜劑的光纖)，其截止波長(zhǎng)低于800納米，在 1550納米下，其數(shù)值孔徑約大于0.08,更優(yōu)選約大于O.IO。
在下文的詳述中將更具體地描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員通過(guò)本文的描述或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，可以很容易認(rèn)識(shí)到這些 特征和優(yōu)點(diǎn)，本文的內(nèi)容包括以下的詳述、權(quán)利要求書以及附圖。
應(yīng)當(dāng)理解，以上概述和以下本發(fā)明實(shí)施方式的詳述是用來(lái)提供概況或 框架，以便理解所要求的本發(fā)明的性質(zhì)和特征。用附圖來(lái)進(jìn)一步理解本發(fā) 明，附圖結(jié)合在說(shuō)明書中，構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖顯示了本發(fā)明的各 個(gè)實(shí)施方式，與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理和操作。
附圖簡(jiǎn)述


圖1顯示了用來(lái)形成煙灰預(yù)成形體的0VD法。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的固結(jié)法的側(cè)視截面圖。
圖3顯示了用來(lái)形成芯條料的再拉制法。
圖4顯示了已經(jīng)沉積在芯條料上的煙灰的固結(jié)。
圖5顯示了通過(guò)圖4所示固結(jié)步驟得到的完全固結(jié)的預(yù)成形體。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制造的光纖的顯微照片。
圖7和圖8—起顯示了可用于本發(fā)明的各種方法的管材制造法中的棒。
圖9顯示了可用于本發(fā)明的方法的拉制法和設(shè)備。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制造的光纖的SEM顯微照片。 優(yōu)選實(shí)施方式的詳述
本發(fā)明的方法采用預(yù)成形體固結(jié)條件，該條件足以使得顯著量的氣體 被俘獲在固結(jié)的玻璃坯件中，從而在所述固結(jié)的玻璃光纖預(yù)成形體中形成 孔穴。我們沒(méi)有通過(guò)一些步驟除去這些孔穴，而是使用所得的預(yù)成形體形成 其中具有孔穴的光纖。
在通過(guò)常規(guī)的煙灰沉積法(例如外部氣相沉積(OVD)法或氣相軸向沉積 (VAD)法)中，二氧化硅和摻雜的二氧化硅顆粒在火焰中通過(guò)火燒形成，以 煙灰的形式沉積。對(duì)于OVD,通過(guò)使帶有煙灰的火焰橫過(guò)圓柱形靶棒的軸， 逐層地將顆粒沉積在所述圓柱形靶棒的外面。然后，這種多孔的煙灰預(yù)成 形體用干燥劑(例如氯)處理，以除去水和金屬雜質(zhì)，然后在固結(jié)爐內(nèi)，在 1100-150(TC的溫度下進(jìn)行固結(jié)或煅燒，形成不含孔穴的玻璃坯件。表面能 驅(qū)動(dòng)粘性流燒結(jié)是燒結(jié)的主要機(jī)理，造成密實(shí)化和煙灰孔的封閉，從而形成 密實(shí)化的玻璃預(yù)成形體。在燒結(jié)的最后階段，隨著開放孔封閉，用于固結(jié) 的氣體會(huì)被捕獲。如果玻璃內(nèi)被捕獲的氣體在煅燒溫度下的溶解性和滲透 性很高，則所述氣體將能夠在固結(jié)過(guò)程中遷移，穿過(guò)玻璃并到達(dá)玻璃以外。 或者，在光纖制造過(guò)程的固結(jié)階段之后仍然被捕獲的氣體可通過(guò)以下方式 排出保持所述光纖預(yù)成形體一段時(shí)間，直至氣體遷移通過(guò)所述玻璃預(yù)成 形體而排出，從而在所述預(yù)成形體內(nèi)留下一個(gè)或多個(gè)中為真空的孔穴。在 由所述預(yù)成形體拉制光纖的拉制操作過(guò)程中，這些孔穴會(huì)閉合，留下無(wú)孔 穴或基本無(wú)孔穴的光纖。在用來(lái)制造常規(guī)傳輸光纖的固結(jié)過(guò)程中，目標(biāo)是使 制得的光纖的芯區(qū)域和包覆層區(qū)域中都完全不含孔穴。氦氣是一種在對(duì)常 規(guī)光纖預(yù)成形體進(jìn)行固結(jié)的過(guò)程中常用來(lái)形成氣氛的氣體。因?yàn)楹庠诓?璃中具有極高的可滲透性，其很容易在固結(jié)過(guò)程中從煙灰預(yù)成形體和玻璃
中排出，使得在氦氣中固結(jié)之后，所述玻璃基本不含空穴或孔穴。
本發(fā)明使用一種預(yù)成形體固結(jié)條件，該條件能夠?qū)е嘛@著量的氣體被 捕獲在固結(jié)的玻璃坯件中，從而在固結(jié)的玻璃光纖預(yù)成形體中形成非周期 性分散的孔穴。人們不是采取一些步驟來(lái)除去這些孔穴，而是故意地使用制得的預(yù)成形體形成其中具有孔穴的光纖。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用可滲透性 較低的氣體和/或較高的燒結(jié)速率，可以在固結(jié)過(guò)程中將孔穴捕獲在固結(jié)的 玻璃內(nèi)。在本文中，術(shù)語(yǔ)燒結(jié)玻璃或固結(jié)玻璃表示在化學(xué)氣相沉積煙灰沉
積法(例如OVD或VAD沉積工藝)之后，經(jīng)歷過(guò)煙灰固結(jié)步驟的玻璃。在所
述煙灰固結(jié)步驟中，所述煙灰通過(guò)受到高熱而經(jīng)歷致密化過(guò)程，從而除去 開放的空隙(即沒(méi)有被致密化的玻璃包圍煙灰之間的孔穴或孔)，留下完全致 密化的玻璃(盡管在本發(fā)明中仍然明顯剩余一些封閉的孔(即被完全致密化 的玻璃包圍的孔穴或孔))。這種煙灰固結(jié)步驟優(yōu)選在煙灰固結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行。所 述燒結(jié)速率可通過(guò)提高燒結(jié)溫度和/或提高煙灰預(yù)成形體通過(guò)固結(jié)爐的燒結(jié) 區(qū)的向下進(jìn)料速率而提高。在某些燒結(jié)條件下，可以制得一種玻璃，其中捕 獲的氣體所占的面積分?jǐn)?shù)占預(yù)成形體總面積或體積的顯著一部分。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)使用本文所述的方法形成的 光纖中的非周期性分布的空穴或孔穴位于光纖的包覆層中。這種孔穴用來(lái) 降低折射率。通過(guò)設(shè)計(jì)固結(jié)參數(shù)，使空穴或孔穴的最大直徑小于將要沿所
述光纖長(zhǎng)度傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(zhǎng)(即對(duì)于用于遠(yuǎn)程通信應(yīng)用的光纖，為小于1550 納米)，該光纖可有效地用來(lái)傳輸特定波長(zhǎng)的信息。
圖1顯示了可根據(jù)本發(fā)明使用的煙灰光纖預(yù)成形體20的制造方法。在圖 l所示的實(shí)施方式中，通過(guò)將含二氧化硅的煙灰22沉積在旋轉(zhuǎn)并平移的芯軸 或餌棒(baitrod)24上，形成了煙灰預(yù)成形體2。該工藝被稱為OVD或外部氣 相沉積法。芯軸24優(yōu)選是錐形的。所述煙灰22通過(guò)以下方式形成將氣態(tài) 形式的玻璃前體28送入燃燒器26的火焰30使其氧化。向燃燒器26提供甲烷 (CH4)之類的燃料32以及氧氣之類的燃燒支持氣體34，并引燃以形成火焰 30。質(zhì)量流量控制器標(biāo)為V,向燃燒器26計(jì)量提供合適量的合適摻雜劑化合 物36二氧化硅玻璃前體28、燃料32和燃燒支持氣體34,所有這些組分都優(yōu)選 是氣態(tài)形式的。玻璃形成體化合物28、 36在火焰30中氧化，形成大體呈圓 柱形的煙灰區(qū)23。具體來(lái)說(shuō)，如果需要，可包含摻雜劑化合物36。例如，可 以包含鍺化合物作為提高折射率的摻雜劑(例如提高光纖芯內(nèi)的折射率), 或者可以包含含氟的化合物以降低折射率(例如光纖的包覆層和/或含孔穴 的區(qū)域的折射率)。如圖2所示，包含所述圓柱形煙灰區(qū)域23的煙灰預(yù)成形體20可以在固 結(jié)爐29內(nèi)固結(jié)，以形成固結(jié)的坯件31(下面的圖3中所示)。在固結(jié)之前，除 去圖1所示的芯軸24以形成空心的圓柱形煙灰坯件預(yù)成形體。在固結(jié)過(guò)程中, 煙灰預(yù)成形體20例如通過(guò)固定機(jī)械結(jié)構(gòu)21懸置在固結(jié)爐29的純石英馬弗管 27中。較佳的是，在固結(jié)步驟之前，所述預(yù)成形體20暴露于干燥氣氛。例 如，合適的干燥氣氛可包含約95-99%的氦氣以及1-5%的氯氣，干燥溫度約 為950-125(TC，合適的干燥時(shí)間約為0.5-4.0小時(shí)。如果需要的話，可以使用 例如包含氟或其它光纖摻雜劑的摻雜劑氣體對(duì)所述煙灰預(yù)成形體進(jìn)行摻 雜。例如，為了用氟摻雜，可以使用SiF4和/或CF4氣體。這種摻雜劑氣體可 使用常規(guī)的摻雜溫度，例如在約950-1250'C下?lián)诫s0.25-4小時(shí)。在固結(jié)步驟(優(yōu)選在煙灰干燥步驟之后進(jìn)行)中，升高固結(jié)爐的溫度，預(yù) 成形體20在合適的溫度下固結(jié)，例如在大約1390-1535t:下固結(jié)，以形成固 結(jié)的預(yù)成形體?；蛘呖梢圆捎锰荻葻Y(jié)，使煙灰預(yù)成形體20被向下驅(qū)動(dòng)通 過(guò)固結(jié)爐29中溫度保持在大約1225-1550。C、更優(yōu)選約1390-1535°C的熱區(qū)。 例如，所述預(yù)成形體可保持在等溫區(qū)(在該區(qū)域內(nèi)保持所需的干燥溫度 (950-1250°C))，然后以一定的速率驅(qū)動(dòng)所述煙灰預(yù)成形體通過(guò)保持在所需 固結(jié)溫度(例如1225-155(TC，更優(yōu)選1390-1535。C)的區(qū)域，所述速率足以使預(yù)成形體2o的溫度以大于rc/分鐘的速率升高。所述固結(jié)爐的上部區(qū)域可保持在較低的溫度，這有助于干燥和雜質(zhì)去除步驟。下部區(qū)域可保持在固結(jié) 所需的較高溫度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述包含煙灰的預(yù)成形體以 第一向下進(jìn)料速率向下進(jìn)料通過(guò)固結(jié)熱區(qū)，然后該預(yù)成形體以第二向下進(jìn) 料速率向下進(jìn)料通過(guò)第二熱區(qū)，所述第二向下進(jìn)料速率小于第一向下進(jìn)料速率。這種固結(jié)技術(shù)導(dǎo)致煙灰預(yù)成形體的外部比該預(yù)成形體其余部分更早 地?zé)Y(jié)，從而有助于捕獲氣體，這又有助于在所得的固結(jié)的玻璃中形成孔穴 和保留這些孔穴。例如，所述預(yù)成形體可以以第一速度接觸這些合適的固結(jié) 溫度(例如約高于13卯。C)，所述第一速度足以使得預(yù)成形體的溫度以大于15 'C/分鐘、更優(yōu)選大于nt:/分鐘的速率升高，然后采用至少第二向下進(jìn)料速 率/固結(jié)溫度的組合，該組合足以使得所述預(yù)成形體以至少約12'C/分鐘、更 優(yōu)選大于14'C/分鐘的速率加熱。較佳的是，所述第一固結(jié)速率造成所述預(yù)成形體外部的升溫速率比所述第二固結(jié)速率的升溫速率高2。C/分鐘以上,更優(yōu)選高l(TC/分鐘以上，更優(yōu)選約高2(TC/分鐘以上，最優(yōu)選高50'C/分鐘 以上。如果需要的話，可以采用第三固結(jié)步驟甚至五個(gè)或更多個(gè)另外的固結(jié) 步驟，這些步驟以更慢的速率(例如小于10'C/分鐘)進(jìn)行加熱。或者，所述煙 灰預(yù)成形體可以通過(guò)以下方式以更快的速率燒結(jié)，以產(chǎn)生更多的孔穴驅(qū) 動(dòng)煙灰預(yù)成形體通過(guò)溫度高于155(TC、更優(yōu)選高于170(TC、更優(yōu)選高于1900 "C的燒結(jié)爐熱區(qū)?；蛘?，可以使用與煙灰接觸的明火或者等離子炬在固結(jié)爐 以外，以更快的速率使所述煙灰預(yù)成形體燒結(jié)?？捎糜谒龉探Y(jié)步驟的優(yōu)選的燒結(jié)氣體(即在燒結(jié)步驟中圍繞所述預(yù) 成形體的氣體)包含選自以下的至少一種氣體氮?dú)狻鍤?、Co2、氧氣、氯氣、CF4、 CO、 S02、氪以及它們的混合物。這各種氣體在等于或低于所 述根據(jù)本發(fā)明的方法適于形成孔穴的固結(jié)溫度的條件下在二氧化硅玻璃中 具有較低的可滲透性。優(yōu)選這些產(chǎn)生孔穴的氣體單獨(dú)或結(jié)合使用，其用量 為5-100體積％，更優(yōu)選約為20-100體積％，最優(yōu)選約為40-100體積％。剩余 的燒結(jié)氣體氣氛由合適的稀釋劑或載氣組成，例如氦氣、氫氣、氘或其混 合物。在本文所述的一些實(shí)施方式中，例如當(dāng)計(jì)劃在所述產(chǎn)生孔穴的固結(jié)過(guò) 程之后，要通過(guò)OVD法在所得的玻璃預(yù)成形體或條料上沉積另外的煙灰的 時(shí)候，優(yōu)選使用包含小于10%的氧氣、更優(yōu)選包含小于5%的氧氣、最優(yōu)選 基本不含氧氣的燒結(jié)氣體，否則便會(huì)由于與OVD過(guò)程中形成的氫氣接觸， 造成一些種子(seed)的損失。 一般來(lái)說(shuō)，在燒結(jié)氣體中使用的產(chǎn)生孔穴的氣 體(氮?dú)猓珹r, C02, 02， Cl2, CF4, CO, S02，氪，或其混合物)的體積百分?jǐn)?shù)越 大，則所得的固結(jié)玻璃中會(huì)產(chǎn)生更大和更多的孔穴。更佳的是，用來(lái)在固結(jié) 步驟過(guò)程中形成孔穴的燒結(jié)氣體包含選自以下的至少一種氣體氮?dú)?、?氣、C02、氧氣和氪，以及它們的混合物。這些氣體可以完全單獨(dú)使用，或 者以這些氣體與氦氣之類的載氣的混合物的形式使用。 一種特別優(yōu)選的產(chǎn) 生孔穴的氣體是氮?dú)?。申?qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)獨(dú)夂?或氬氣一起使用或獨(dú)立 使用，作為產(chǎn)生孔穴的氣體的時(shí)候，優(yōu)選所述氮?dú)夂?或氬氣在所述燒結(jié)氣 氛中的用量大于10體積％,更優(yōu)選大于30體積％,更優(yōu)選約大于50體積％, 最優(yōu)選約大于65體積％，剩余的燒結(jié)氣氛為氦氣之類的載氣。這些氣體己經(jīng)以大于85體積％的濃度成功地使用。實(shí)際上，最高1000%的氮?dú)?、最高IOO %的氬氣，以及最高100%的氧氣已經(jīng)被成功地使用。人們還通過(guò)在部分真 空(例如其中將預(yù)成形體置于壓力約40-750托的燒結(jié)氣氛中)，在低可滲透性 氣體(例如氮?dú)猓瑲鍤?，C02,氧氣，氯氣，CF4，CO， S02)中燒結(jié)煙灰來(lái)產(chǎn)生孔 穴。通過(guò)使用本文所述的產(chǎn)生孔穴的固結(jié)技術(shù)，可以制得一種光纖，該光纖 具有包覆層，所述包覆層包括具有孔穴的區(qū)域，該區(qū)域的孔穴區(qū)域孔穴面 積％大于0.5%，更優(yōu)選約大于1%，更優(yōu)選約大于5。％，最優(yōu)選約大于10%。 在本文中，區(qū)域孔穴面積％表示含孔穴的區(qū)域內(nèi)孔穴的總面積除以所述含 孔穴區(qū)域的總面積(沿垂直于所述光纖軸的橫截面觀察所述光纖)X 100,所述含孔穴的區(qū)域由所述含孔穴區(qū)域的內(nèi)邊界和外邊界限定。例如，如果光纖 中最靠?jī)?nèi)的孔穴的最內(nèi)邊緣的徑向位置與光纖軸中線相距4微米，而所述光 纖中最靠外的孔穴的外部邊界的徑向位置與中線相距60微米，則所述包含 孔穴的區(qū)域的面積約為11309-50=11259平方微米。如果所述含孔穴的區(qū)域 內(nèi)所含的孔穴的總橫截面積為1100平方微米，則所述含孔穴的區(qū)域的孔穴 面積％約為9.8%。使用上述優(yōu)選的燒結(jié)氣體時(shí)，需要使用一種固結(jié)方法，該方法包括以 一定的速率和溫度條件，將所述預(yù)成形體向下進(jìn)料，所述速率和溫度條件 足以使得至少一部分所述固結(jié)氣體被故意捕獲。這可通過(guò)以下方式進(jìn)行， 例如以至少約10。C/分鐘，更優(yōu)選大于約12。C/分鐘，更優(yōu)選大于約14。C/ 分鐘的方式對(duì)煙灰預(yù)成形體的至少一部分進(jìn)行加熱。用于本發(fā)明的燒結(jié)溫 度優(yōu)選高于1100。C，更優(yōu)選高于1300。C,更優(yōu)選高于1400。C,最優(yōu)選高于 1450°C。 一種特別優(yōu)選的燒結(jié)溫度約為1490。C。圖3顯示了用來(lái)拉制用于本發(fā)明的芯條料的方法。例如在一個(gè)這樣的實(shí) 施方式中，如上文結(jié)合圖l所述形成了煙灰預(yù)成形體，然后使用常規(guī)的固結(jié) 技術(shù)(例如使用高于130(TC的固結(jié)溫度，使用100%的氦氣氣氛)使得所述煙 灰預(yù)成形體固結(jié)，形成不含孔穴的預(yù)成形體。例如，在使用光纖預(yù)成形體制 備純二氧化硅芯光纖的時(shí)候，所述芯預(yù)成形體由較純的二氧化硅組成，其中 不含顯著量的折射率調(diào)節(jié)摻雜劑?；蛘?，在使用光纖預(yù)成形體制造純氧化 鍺摻雜的芯光纖的時(shí)候，所述芯預(yù)成形體可由氧化鍺摻雜的芯區(qū)域以及任選的一部分包覆層(例如未摻雜的二氧化硅包覆層)組成。所得的固結(jié)的芯坯件31置于芯條料拉制爐37中，由其拉制至少一類具有減小的外直徑的棒形 芯條料段33。將所述預(yù)成形體坯件31加熱至例如約1700-200(TC的溫度。控 制器38通過(guò)給張力機(jī)械裝置40(此處顯示為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪)提供合適的控制信 號(hào)，以便以合適的速度下拉所述條料33，從而控制對(duì)所述條料施加的張力。 通過(guò)這種方式，可以得到外徑為例如約1-16毫米的一定長(zhǎng)度的芯條料33。 然后將所述芯條料用作靶或芯軸24進(jìn)行另外的煙灰沉積，或者在管內(nèi)棒(rod intube)過(guò)程中用作棒，這將在下文中進(jìn)一步進(jìn)行描述。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用上文結(jié)合圖3所述的方法形成芯條料試 件，其可作為另外的煙灰沉積的靶或者芯軸，然后其可使用本文所述的孔 穴形成技術(shù)進(jìn)行固結(jié)，從而最終成為光纖的包覆層。在一個(gè)這樣的實(shí)施方 式中，例如，可使用完全固結(jié)的、無(wú)孔穴的玻璃芯條料作為圖l所示煙灰沉 積步驟中的館棒24。所述玻璃芯條料可以是未摻雜的二氧化硅，因而所得 的光纖將是芯基本為純二氧化硅的二氧化硅芯光纖?；蛘?，所述芯條料可以 由一個(gè)或兩個(gè)摻雜的區(qū)域組成，這些摻雜的區(qū)域一起形成光纖的光傳輸芯 區(qū)域。在將煙灰沉積在玻璃芯條料上之后，所述外部煙灰區(qū)域120可以如圖4 所示在固結(jié)爐129內(nèi)完全固結(jié)。較佳的是，在此固結(jié)步驟中，如圖5所示，如 上所述進(jìn)行形成孔穴的固結(jié)過(guò)程，以形成包含孔穴的固結(jié)的光纖預(yù)成形體 150。如上所述，用于形成孔穴的固結(jié)步驟的優(yōu)選的氣體包括選自以下的至 少一種氣體氮?dú)?、氬氣、C02、氧氣、氯氣、CF4、 CO、 S02、氪以及它 們的混合物。優(yōu)選這些產(chǎn)生孔穴的氣體單獨(dú)或組合使用，其用量為5-100體 積％,更優(yōu)選約為20-100體積％，最優(yōu)選約為40-100體積％。剩余的燒結(jié)氣 氛由合適的稀釋劑或載氣組成，例如氦氣、氫氣、氘或其混合物。 一般來(lái) 說(shuō)，用于燒結(jié)氣體中的產(chǎn)生孔穴的氣體(氮?dú)猓珹r, C02, Kr, 02， Cl2, CF4, CO, S02)的百分?jǐn)?shù)越大，則所得的固結(jié)的玻璃中的孔穴將會(huì)越大和越多。一種特 別優(yōu)選的產(chǎn)生孔穴的氣體是氮?dú)?，其用量?jī)?yōu)選大于10體積％，更優(yōu)選大于 30體積％，更優(yōu)選約大于50體積％,最優(yōu)選約大于65體積％，剩余的燒結(jié)氣 氛為載氣，例如氦氣。人們還通過(guò)在部分真空(例如其中將預(yù)成形體置于壓力約40-750托的燒結(jié)氣氛中)，在低可滲透性氣體(例如氮?dú)?，氬氣，C02,氧 氣，氯氣，CF4， CO, S02)中燒結(jié)煙灰來(lái)產(chǎn)生孔穴，在此情況下不需要使用可 滲透性較高的稀釋氣體，例如氦氣。通過(guò)使用本文所述的產(chǎn)生孔穴的固結(jié) 技術(shù)，可以制得一種光纖，該光纖的包覆層包括含有孔穴的區(qū)域，該區(qū)域的 區(qū)域孔穴面積百分?jǐn)?shù)大于0.5%,更優(yōu)選約大于1%。甚至還可能使用這些技 術(shù)獲得約大于5%、甚至約大于10%的區(qū)域孔穴面積％。所述區(qū)域孔穴面積 %優(yōu)選小于50%,更優(yōu)選小于20%。最優(yōu)選的是，所述具有空穴的區(qū)域不會(huì) 延伸到包覆層外部邊緣，以使得光纖外部之上具有開放的孔穴或空穴。本發(fā)明所用的燒結(jié)溫度優(yōu)選為1100-1550。C,更優(yōu)選為1300-1500。C, 最優(yōu)選為1350-1500。C。 一種優(yōu)選的燒結(jié)溫度約為1490。C。對(duì)固結(jié)過(guò)程中使 用的氣氛、在固結(jié)爐內(nèi)的溫度以及預(yù)成形體固結(jié)速率進(jìn)行選擇，使得在煙 灰固結(jié)過(guò)程中，氣體被故意地捕獲在預(yù)成形體中，在固結(jié)的玻璃中形成空 穴。這些包含氣體的孔穴優(yōu)選在光纖拉制過(guò)程之前和/或過(guò)程中不會(huì)完全脫 氣，使得在拉制成光纖之后，所述孔穴殘留在所述光纖中。可以對(duì)許多種工 藝參數(shù)進(jìn)行控制，以改變和控制孔穴的尺寸。例如，通過(guò)延長(zhǎng)固結(jié)試件或升 高固結(jié)溫度可以增大孔穴的尺寸，這是因?yàn)樯叩臏囟葧?huì)造成捕獲在孔穴 內(nèi)的氣體膨脹。類似地，所述孔穴的尺寸和面積會(huì)受拉制條件的影響。例 如，拉制爐內(nèi)較長(zhǎng)的加熱區(qū)和/或較快的拉制速度會(huì)增大所述孔的尺寸以及 孔的面積百分?jǐn)?shù)。通過(guò)選擇在固結(jié)溫度下在玻璃內(nèi)滲透性更高的氣體，將 會(huì)得到較小的孔穴。燒結(jié)速率還會(huì)對(duì)空穴尺寸和空穴數(shù)量造成顯著的影響。 較快的燒結(jié)速率將會(huì)導(dǎo)致形成更多和更大的孔穴。但是采用過(guò)慢的燒結(jié)速 率會(huì)導(dǎo)致不形成孔穴，這是因?yàn)闅怏w將會(huì)有時(shí)間通過(guò)玻璃而排出。因此，預(yù) 成形體的向下進(jìn)料速率和/或所用的固結(jié)溫度優(yōu)選足夠高，以便對(duì)所述預(yù)成 形體的至少一部分以約高于10'C/分鐘、更優(yōu)選約高于12'C/分鐘、更優(yōu)選約 高于14'C/分鐘的速率進(jìn)行加熱。 一般來(lái)說(shuō)，具有較低煙灰密度的光纖預(yù)成 形體將會(huì)導(dǎo)致形成更多的孔穴。但是，在需要的時(shí)候，特殊光纖預(yù)成形體 中沉積的煙灰的密度可以改變，以產(chǎn)生更多的空穴(更高的區(qū)域孔穴面積百 分?jǐn)?shù))。例如，可以將高密度煙灰區(qū)域直接設(shè)置在固結(jié)的玻璃(例如純二氧化 硅)芯條料上，然后在其上沉積密度低于第一煙灰區(qū)域的第二煙灰區(qū)域。我們發(fā)現(xiàn)這會(huì)使得芯附近(即在高密度煙灰區(qū)域)具有更高的孔穴面積百分?jǐn)?shù)。 所述含二氧化硅的煙灰的堆積密度優(yōu)選約為0.10-1.7g/cc,更優(yōu)選約為 0.30-1.0 g/cc。這種效果還可用來(lái)形成固結(jié)的包含孔穴的預(yù)成形體，其在包 含低孔穴或不含孔穴的區(qū)域與含較高孔穴的區(qū)域之間交替；在至少100微米 的距離內(nèi)初始煙灰密度徑向變化大于3%。這種預(yù)成形體可用來(lái)例如制造具 有包覆層區(qū)域的光纖，所述包覆層區(qū)域在無(wú)孔穴的玻璃和含孔穴的玻璃區(qū) 域之間交替變化。具有這種交替的含孔穴區(qū)域和不含孔穴區(qū)域的纖維將表 現(xiàn)出用作布拉格柵(Bragg grating)的性質(zhì)。參見圖5，使用上述技術(shù)，可以形成光纖預(yù)成形體150，其包括無(wú)孔穴的 芯區(qū)域151，該芯區(qū)域151被包含大量孔穴的包覆層152包圍。通過(guò)在包覆層 152中形成包含足量的具有合適尺寸孔穴的含孔穴區(qū)域，包覆層152將作為 光學(xué)包覆層，在所述光纖預(yù)成形體被拉制成光纖之后，用來(lái)導(dǎo)引光通過(guò)芯 區(qū)域151?；蛘咚龊籽ǖ膮^(qū)域可用來(lái)提高光纖的彎曲性能。如果需要的 話，在將預(yù)成形體150拉制成光纖之前，可以將另外的煙灰沉積在包覆層區(qū) 域152上并進(jìn)行固結(jié)。所述另外的沉積的包覆材料可根據(jù)需要固結(jié)成包括孔 穴，也可固結(jié)成不包括孔穴。圖6顯示了由這種預(yù)成形體拉制成的光纖的一個(gè)例子。所述圖6的光纖 包括純二氧化硅芯區(qū)域，該芯區(qū)域被包覆層區(qū)域包圍，所述包覆層區(qū)域包 含孔穴，這些孔穴的位置能夠有效地引導(dǎo)光通過(guò)所述二氧化硅芯。圖6的光 纖的基諧模式在1550納米下的衰減為0.28 dB/km,即使該光纖是由較為粗糙 的試驗(yàn)制造設(shè)備制成的。但是，通過(guò)使用更為合適的設(shè)備，肯定可以達(dá)到 在1550納米下小于0.2dB/km的衰減。或者，可以不將煙灰沉積在已經(jīng)形成的芯條料上,而采用上述的成形方 法形成上文結(jié)合圖2所述的其中具有含孔穴的區(qū)域的固結(jié)玻璃管材，該管材 可作為芯條料的套管。例如，上述方法可用來(lái)在可移除的芯軸24上形成煙灰 預(yù)成形體，然后移除所述芯軸，如上所述使所述煙灰預(yù)成形體固結(jié)，形成固 結(jié)的包含孔穴的玻璃管。所得的其中包含孔穴的管材65可作為芯條料35的 套管。這種套管可通過(guò)例如管材制造技術(shù)中的常規(guī)的棒完成，如圖7和圖8 所示。在圖7中，將純(即基本不含增大折射率的慘雜劑，例如鍺)二氧化硅芯條料35插入包含孔穴的包覆套管部分65中，但是所述芯區(qū)域或包覆層也 可用常規(guī)的折射率調(diào)節(jié)劑(例如鍺或氟)進(jìn)行摻雜。在圖8中，將芯條料35和 包覆套管部分65加熱至合適的溫度(例如約高于130(TC至1500。C)，然后使用 管材制造工藝步驟中公知的棒再拉制至較小直徑，從而形成光纖預(yù)成形體， 該預(yù)成形體可以拉制成光纖，該光纖具有根據(jù)本發(fā)明被包含孔穴的包覆層 區(qū)域包圍的純的二氧化硅芯區(qū)域。在本文所述的任意實(shí)施方式中，所得的最終固結(jié)的光纖預(yù)成形體50可 通過(guò)以下方式拉制成光纖將所述預(yù)成形體置于圖9所示的拉制爐52內(nèi)，然 后用常規(guī)的方法和設(shè)備加熱和拉制光纖54。然后將光纖54在冷卻室55內(nèi)冷 卻，并用無(wú)接觸傳感器56測(cè)量最終直徑?？梢允褂猛糠笤O(shè)備58(也是常規(guī)設(shè) 備)施涂一層或多層涂層并固化。在拉制過(guò)程中，所述光纖54通過(guò)張力組件 60，從而施加張力，由所述預(yù)成形體50拉制光纖54。通過(guò)控制設(shè)備61控制 所述張力，以將光纖的直徑保持在預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)。最后，用進(jìn)料頭62將涂敷 后的光纖54纏繞在光纖儲(chǔ)存線軸64上。上面結(jié)合圖3所述用來(lái)形成芯條料的相同方法還可用來(lái)對(duì)包含孔穴的 固結(jié)的管材進(jìn)行再拉制。這種再拉制法可用來(lái)改變所述管材中包含的孔穴 的尺寸。例如，在對(duì)包含孔穴的預(yù)成形體進(jìn)行再拉制的時(shí)候，直徑減小得越 厲害，則該預(yù)成形體中的孔穴尺寸將越小。通過(guò)使用本文所述的產(chǎn)生孔穴的固結(jié)技術(shù)，我們制得了光纖，該光纖 由具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域組成，所述第 二折射率低于芯區(qū)域的第一折射率，使得傳輸通過(guò)所述光纖的光基本保持 在芯內(nèi)，使得所述孔穴位于其中，形成所述光纖的包覆層，所述孔穴的孔穴 面積百分?jǐn)?shù)基本不為零。通過(guò)使用本文所述的技術(shù)，可以制得一種光纖，其中在光的功率分?jǐn)?shù) 大于80%的區(qū)域之內(nèi)的任意孔穴的最大尺寸小于將要用于遠(yuǎn)程通信自動(dòng)化 應(yīng)用的傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(zhǎng)。所謂最大尺寸表示在沿著光纖軸向觀察的垂直橫 截面中，任意特定孔穴的最大直徑。例如，人們己經(jīng)制得這樣的光纖，其中 在光的功率分?jǐn)?shù)大于80%(更優(yōu)選大于90%)的區(qū)域內(nèi)，所有所述孔穴的最大 尺寸小于5微米，更優(yōu)選小于2微米，更優(yōu)選小于1微米，最優(yōu)選小于0.5微米。通過(guò)使用本文所述的技術(shù)，可以制得具有含孔穴區(qū)域的光纖，其中區(qū) 域孔穴面積百分?jǐn)?shù)大于1%,更優(yōu)選大于10%，最優(yōu)選大于30%。上述方法主要局限于制造二氧化硅芯光纖，即具有被含孔穴的包覆區(qū) 包圍的較純的二氧化硅芯區(qū)的光纖。或者，如果需要，可以使用調(diào)節(jié)折射率 的摻雜劑(單獨(dú)使用或共同使用)，以進(jìn)一步相對(duì)于包覆層的折射率調(diào)節(jié)芯的 折射率。例如，在一個(gè)這樣的優(yōu)選實(shí)施方式中，將鍺芯條料用作起始棒，優(yōu)選使用上述OVD沉積技術(shù)在其上沉積另外的煙灰包覆材料。然后如上所述 使所述煙灰包覆區(qū)域固結(jié)，在摻雜氧化鍺的二氧化硅芯區(qū)域周圍形成包含 孔穴的包覆區(qū)域。在包括折射率調(diào)節(jié)摻雜劑的另一個(gè)實(shí)施方式中，使用二氧 化硅芯條料作為煙灰包覆區(qū)的起始棒。但是，在產(chǎn)生孔穴的固結(jié)步驟中，除 了產(chǎn)生孔穴的摻雜劑氣體以外，還提供了氟摻雜劑源(例如SiF4氣體)以同時(shí) 用氟摻雜所述含孔隙的區(qū)域。通過(guò)這種方式，可以在二氧化硅芯區(qū)域周圍 形成氟摻雜的含孔穴的區(qū)域。實(shí)施例下面將通過(guò)以下實(shí)施例更進(jìn)一步描述本發(fā)明。步驟l-芯條料制備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)OVD工藝制備了直徑為8毫米和15毫米 的純二氧化硅芯條料。首先將SiO2煙灰(密度為0.5g/cc)沉積在可移除的館棒 上，然后移除所述鉺棒，所得的煙灰使用標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)法(在氦氣+ 3%的氯氣 中，在100(TC下干燥2小時(shí))固結(jié)，然后在僅含He的氣氛中，以6毫米/分鐘的 向下進(jìn)料速率使其向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)熱區(qū)(相當(dāng)于3。C/分鐘的加熱速率)，以將煙 灰燒結(jié)成透明的無(wú)孔穴的固結(jié)玻璃試件。該試件在500托的壓力(部分真空) 下，在1900'C下沿中線再拉制，使得中線的空穴閉合，得到直徑為8毫米或 15毫米的無(wú)空穴固結(jié)二氧化硅芯條料。除非另外說(shuō)明，在下面的各個(gè)實(shí)施例 中，當(dāng)拉制光纖的時(shí)候，使用常規(guī)涂料(即常規(guī)的丙烯酸制劑一次涂料和二 次涂料)對(duì)所述光纖進(jìn)行涂敷。實(shí)施例l:使用外部氣相沉積法(即通過(guò)沉積在1米長(zhǎng)X10毫米直徑的可移除氧化 鋁餌棒上)沉積3000克SiO2(密度為0.48g/cc)煙灰，形成Si02煙灰試件。然后移除所述氧化鋁餌棒，將由純(未摻雜)的固結(jié)的二氧化硅形成的直徑為8毫 米的芯條料插入所述Si02煙灰試件。然后如下對(duì)所述煙灰內(nèi)的棒組件進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在97%氦氣和3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥，然后 以32毫米/分鐘的速度驅(qū)動(dòng)該組件在100%的氮?dú)鉄Y(jié)氣氛中，通過(guò)(使預(yù)成 形體的升溫約為16。C/分鐘)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)。然后所述預(yù)成形體組件再 次向下驅(qū)動(dòng)(即第二次)，以25毫米/分鐘的速率(預(yù)成形體加熱速率約為12.5 。C/分鐘)通過(guò)熱區(qū)，最后以6毫米/分鐘的速率(約3。C/分鐘的加熱速率)進(jìn)行 最后燒結(jié)，以將所述煙灰燒結(jié)成接種氮?dú)?nitrogen-seeded)的外部包覆試件。 使用所述第一個(gè)較高的向下進(jìn)料速率以使得光纖預(yù)成形體的外部變光滑， 這有助于將氣體捕獲在所述預(yù)成形體之內(nèi)。然后將所述試件置于設(shè)定在 1000'C的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)。使用熱區(qū)長(zhǎng)度約2.54厘、設(shè)定在2100'C的拉制爐，以l米/秒的速度將所 得的光纖預(yù)成形體拉制成直徑為125微米的光纖。對(duì)所得光纖的橫截面端面 的SEM分析(圖6)顯示了大約22微米直徑的實(shí)心二氧化硅芯和包覆層，所述 包覆層的區(qū)域空穴面積^(空穴面積除以含空穴的區(qū)域的面積X100)為3.5， 平均直徑為0.3微米(300納米)，最大空穴直徑為0.50微米(500納米)，標(biāo)準(zhǔn) 偏差為0.08微米，包括約3400個(gè)空穴，在整個(gè)光纖橫截面上得到共約7900個(gè) 空穴。光纖的總空穴面積X(空穴的面積除以光纖橫截面總面積X100)約為 3.4%。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1550納米下的多模衰減為2.2 dB/Km，在1550 納米下的基諧模式的衰減為0.28 dB/km。實(shí)施例2:將3000克SiO2(密度為0.47 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X8毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件 首先在由氦氣和3^的氯氣組成的氣氛中在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在70 體積％氮?dú)夂?0體積％氦氣的氣氛中，以32毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò) 設(shè)定在150(TC的熱區(qū)，然后以25毫米/分鐘的速率再向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)所述熱 區(qū)，最后以6毫米/分鐘的速率燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種 的外覆試件。然后所述試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi) 24小時(shí)，以從試件中排出氦氣。依照與實(shí)施例1所述類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光 纖。對(duì)所得光纖的端面的SEM分析顯示了大約22微米直徑的實(shí)心二氧化硅 芯和包覆層，所述包覆層的區(qū)域空穴面積氮?dú)馓畛淇籽ǎ?.5，平均直徑 為0.45微米，最小直徑的空穴為0.03微米，最大直徑為1.17微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差 為0.19微米，包括約2300個(gè)空穴，在整個(gè)光纖橫截面上總共得到約8400個(gè)空 穴?？偣饫w空穴面積％(空穴面積除以光纖總橫截面積乂100)約為4.4%。按 照多模衰減測(cè)量的時(shí)候，該光纖在1550納米下的光學(xué)性質(zhì)為9.8 dB/Km。實(shí)施例3:將3000克SiO2(密度為0.46 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在來(lái)自步驟l 的1米長(zhǎng)X8毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒 結(jié)。該組件首先在由3%的氯氣和余量的氦氣組成的氣氛中在1000°。下干燥 2小時(shí)，然后在50體積％氮?dú)夂?0體積％氦氣的氣氛中，以32毫米/分鐘的速 率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再 次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速率再次通過(guò)相同的熱區(qū) 以進(jìn)行最后燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種的外覆試件。然后 將所述試件置于設(shè)定在1000"C的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以從預(yù) 成形試件中排出氦氣。依照與實(shí)施例1所述類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光 纖。對(duì)所得光纖的端面的SEM分析顯示了22微米直徑的實(shí)心二氧化硅芯和 包覆層，所述包覆層的區(qū)域空穴面積(氮?dú)?％為2.6，平均直徑為0.42微米， 最小直徑的空穴為0.03微米，最大直徑為0.80微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.14微米，包 括約2300個(gè)空穴，在整個(gè)光纖橫截面上總共得到約5700個(gè)空穴?？偣饫w空穴 面積^(空穴面積除以光纖總橫截面積X100)約為2.5。/^。按照多模衰減測(cè)量 的時(shí)候，該光纖在1550納米下的光學(xué)性質(zhì)為11.9dB/Km。實(shí)施例4:將3000克SiO2(密度為0.40 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在來(lái)自步驟l 的1米長(zhǎng)X8毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒 結(jié)。該組件首先在由氦氣和3^的氯氣組成的氣氛中在100(TC下干燥2小時(shí)， 然后在30體積％氮?dú)夂?0體積％氦氣的氣氛中，以32毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下 驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速率再次通過(guò)相同的熱區(qū)以進(jìn)行 最后燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種的外覆試件。然后所述將 試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以從試件中排 出氦氣。依照與實(shí)施例1所述類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光 纖。對(duì)所得光纖的端面的SEM分析顯示了22微米直徑的實(shí)心二氧化硅芯和 包覆層，所述包覆層的區(qū)域空穴面積(氮?dú)?％為2.0，平均直徑為0.37微米， 最小直徑的空穴為0.03微米，最大直徑為0.89微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.13微米，包 括約2100個(gè)空穴，在整個(gè)光纖橫截面上總共得到約8100個(gè)空穴。總光纖空穴 面積％(空穴面積除以光纖總橫截面積乂100)約為2.6%。按照多模衰減測(cè)量 的時(shí)候，該光纖在1550納米下的光學(xué)性質(zhì)為4.4dB/Km。實(shí)施例5:將3000克SiO2(密度為0.38 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在來(lái)自步驟l 的1米長(zhǎng)X8毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒 結(jié)。該組件首先在由3%的氯氣和余量的氦氣組成的氣氛中在1000°〇下干燥 2小時(shí)，然后在15體積％氮?dú)夂?5體積％氦氣的氣氛中，以32毫米/分鐘的速 率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再 次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速率再次通過(guò)相同的熱區(qū) 以進(jìn)行最后燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種的外覆試件。然后 將所述試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以從試 件中排出氦氣。依照與實(shí)施例1所述類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光 纖。對(duì)所得光纖的端面的SEM分析顯示了22微米直徑的實(shí)心二氧化硅芯和 包覆層，所述包覆層的區(qū)域空穴面積(氮?dú)?％為2.0，平均直徑為0.37微米， 最小直徑的空穴為0.03微米。按照多模衰減測(cè)量的時(shí)候，該光纖在1550納米 下的光學(xué)性質(zhì)為9.1dB/Km。實(shí)施例6:將3000克SiO2(密度為0.5 g/cc)沉積在l米長(zhǎng)X10毫米直徑的可移除氧化鋁餌棒上；沉積煙灰之后，移除氧化鋁餌棒。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在由3^的氯氣和余量的氦氣組成的氣氛中在100(TC下干燥 2小時(shí)，然后在100%氮?dú)鈿夥罩?，?2毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定 在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同 的熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速率再次通過(guò)相同的熱區(qū)以進(jìn)行最后燒結(jié)，以 燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種的外覆試件。然后將所述試件置于設(shè)定 在1000'C的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以排出氦氣。將來(lái)自步驟l的 3毫米的純二氧化硅芯條料插入氮?dú)饨臃N的Si02玻璃試件的中線。然后依照與實(shí)施例l相類似的方式將所得的光纖預(yù)成形體拉制成直徑 為125微米的光纖，在中線上從試件頂部以<250托(真空)的壓力牽拉，以確 保在拉制過(guò)程中，包覆層與芯條料相匹配。對(duì)光纖端面的SEM分析顯示出8 微米直徑的實(shí)心二氧化硅芯和包覆層，所述包覆層的區(qū)域空穴面積百分?jǐn)?shù) (氮?dú)?為4.0%，平均直徑為0.33微米，最小直徑的空穴為0.03微米，最大直 徑為0.82微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.14微米，包含約4100個(gè)空穴。該光纖的光學(xué)性 質(zhì)顯示其在大于大約800納米的波長(zhǎng)下的單模形式，在850納米和1550納米 下的衰減分別為4.8和4.5dB/Km，在1550納米下的模場(chǎng)直徑約為11微米。該 光纖表現(xiàn)出高的抗彎曲性；其具有極低的衰減增大，在圍繞直徑10毫米的 芯軸繞曲的時(shí)候，在1550納米下的衰減增大僅為每周2-8dB(相比之下，標(biāo) 準(zhǔn)的市售Si02-Ge02 0.35A階躍折射率的常規(guī)單模光纖，對(duì)于相同的徑向彎 曲，在1550納米下每周約為25dB的A衰減)。這說(shuō)明本發(fā)明的含孔穴的包覆 光纖在1550納米(即在直線長(zhǎng)度上測(cè)得的衰減減去在繞芯軸繞轉(zhuǎn)(繞直徑為 10毫米的芯軸巻繞)的相同長(zhǎng)度的光纖上測(cè)得的衰減)可以具有小于40,更 優(yōu)選小于30,更優(yōu)選小于20,最優(yōu)選小于10dB/周的彎曲產(chǎn)生的A衰減(即衰 減增大)。實(shí)施例7:將3000克SiO2(0.5 g/cc密度)以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X8毫米直徑 的條料上，其具有小基座(pedestal),且具有階躍折射率(與條料中心相距 0-1.3毫米半徑為0.39XA階躍(step),與條料中心相距1.3-2.3毫米半徑為0.06 %厶基座，與條料中心相距2.3-4毫米半徑為純二氧化硅)，即0602-8102芯-基座，Si02包覆條料依照與制備步驟l的條料類似的方法制造。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在100%的空氣氣氛( 78體積°/(^2 + ~21體 積％02 + l體積。/。Ar + ~0.03體積％0)2)中，在100(TC下保持2小時(shí)，然后在 100%的空氣氣氛(~ 78體積。/。N2 + ~ 21體積％02 + l體積。/。Ar + 0.03體積 0/。C02)中，該組件以6毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)， 以燒結(jié)所述煙灰，形成空氣接種的( 78體積n/。N2 + ~ 21體積％02 + 1體積 %Ar + 0.03體積％(:02)外包覆試件。該試件置于用氬氣吹掃的設(shè)定在1000 'C的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)。依照與實(shí)施例1類似的方式將所得的光纖預(yù)成形體拉制成直徑為125微 米的光纖。對(duì)光纖端面的SEM分析顯示，其具有半徑約為22微米的無(wú)孔穴 實(shí)心芯條料(包含上面條料中所述的Ge02-Si02芯)，其被外徑約為39微米的 含孔穴的包覆區(qū)以及空穴包覆環(huán)包圍，空穴的區(qū)域孔穴面積百分?jǐn)?shù)( 78體 積。/。N2 + ~ 21體積％02 + l體積。/。Ar + ~0.03體積％(:02)為2.9% ，平均直徑 為0.29微米，最小直徑的空穴為0.03微米，最大直徑為1.4微米，其又被外徑 為125微米的不含孔穴的純二氧化硅外包覆層包圍(所有的徑向尺寸是從所 述光纖的中心測(cè)量的)，光纖橫截面中總共具有約350個(gè)空穴。因?yàn)檩^慢的 向下驅(qū)動(dòng)和燒結(jié)速率，所述空穴位于某一區(qū)域附近，該區(qū)域?qū)?yīng)于 Ge02-Si02芯-Si02包覆層芯條料在固結(jié)時(shí)的位置，從與光纖中線徑向距離22 微米的位置延伸到光纖橫截面上徑向距離約為39微米處?？偪籽娣e％(空 穴的面積除以光纖總橫截面積X100)約為0.12X。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為當(dāng) 作為多模衰減測(cè)量的時(shí)候，在850納米、1310納米和1550納米下分別為2.94， 1.58和1.9 dB/Km，當(dāng)疊接成單模光纖的時(shí)候，對(duì)于基諧模式，在1310納米 和1550納米下分別為0.42和0.29 dB/Km。實(shí)施例8:在190(TC下，在再拉制爐內(nèi)，將實(shí)施例2制得的固結(jié)的試件再拉制成8 毫米的條料。將750克SiO2(密度為0.54g/cc)煙灰的外包覆層以火焰沉積方式 沉積在1米長(zhǎng)X8毫米直徑的包覆的芯條料上(即純二氧化硅芯，通過(guò)在實(shí)施 例2中用70X氮?dú)? 30X氦氣制成的空氣襯里(airline)包覆層)。然后該組件 如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在由氦氣和3%的氯氣組成的氣氛中在1000'C下干燥2小時(shí)，然后在100%氦氣的氣氛中，以6毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng) 通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后將所述試件置于設(shè)定在1000'C的氬氣吹掃 的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以將氦氣從試件中排出。位于包含空穴的包覆層 區(qū)域外部的外包覆部分是不含空穴的無(wú)孔穴固結(jié)玻璃。依照與實(shí)施例1所述類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光 纖。對(duì)所得光纖的端面的SEM分析顯示了大約4微米半徑的實(shí)心二氧化硅 芯，其被半徑約為18微米的含空氣襯里的近包覆層區(qū)域包圍，區(qū)域孔穴面 積％(氮?dú)?為2.9%，平均直徑0.45微米，最小直徑空穴為0.03微米，最大直 徑為1.26微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.19微米，包含約300個(gè)空穴。所述含空氣襯里的 包覆區(qū)域外面的外包覆部分是不含空穴的無(wú)孔穴固結(jié)玻璃(所有的徑向尺 寸從中心測(cè)量)?？偣饫w孔穴面積X(空穴面積除以光纖總橫截面積X100) 約為3.4%。該光纖在1550納米的多模衰減為10.5 dB/Km。實(shí)施例9:將7000克SiO2(密度為0.5 g/cc)以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X22毫米 直徑的、具有階躍折射率的(0.35%A, 0.33芯/包覆層直徑比)Ge02-Si02芯 -8102包覆層條料上(類似于用來(lái)制備步驟1的條料的方法)。然后該組件如下 所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在由氦氣和3^的氯氣組成的氣氛中在100(TC下 干燥2小時(shí)，然后在2體積％(:0 + 98體積％氦氣的氣氛中，以32毫米/分鐘的 速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率， 再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)和燒結(jié)氣氛，然后所述組件以6毫米/分鐘的 速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)和燒結(jié)氣氛，以燒結(jié)所述煙灰，形成CO/氦氣接種的外包覆試件。將該試件置于用氬氣吹掃的設(shè)定在100(TC的保持 加熱爐內(nèi)24小時(shí)。所得的光纖預(yù)成形體依照與實(shí)施例1類似的方式拉制成直徑為125微米 的光纖。對(duì)光纖末端的SEM分析顯示，其具有直徑24微米的實(shí)心芯和內(nèi)包 覆層(8微米直徑的Ge02-Si02芯，24微米直徑的Si02內(nèi)包覆層)，以及外包覆 層，所述外包覆層的區(qū)域孔穴面積％(<:0)為1.8%，平均直徑為0.41微米， 最小直徑空穴為0.03微米，最大直徑為0.84微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.21微米，包 括約1100個(gè)空穴。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為，當(dāng)作為多孔衰減測(cè)量的時(shí)候，在850、 1310和1550納米分別為1.95, 1.44和0.72犯/Km,當(dāng)疊接成單模光纖， 測(cè)量該光纖的基諧模式的時(shí)候，在1310納米和1550納米分別為0.30和0.43 dB/Km。實(shí)施例10:將3000克SiO2(密度為0.4 g/cc)沉積在l米長(zhǎng)X10毫米直徑的可移除氧 化鋁餌棒上；沉積煙灰之后，移除所述氧化鋁餌棒。然后該組件如下所述 進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小時(shí)， 然后在100XCF4的氣氛中，以32毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在1500 °。的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū) 和氣氛，然后該組件以6毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)和 氣氛以進(jìn)行最后的燒結(jié)，將所述煙灰燒結(jié)成CF4(以及/或者CF4-氣體與二氧 化硅的反應(yīng)產(chǎn)物，包括CO和C02)-接種的外包覆試件。然后將該試件置于設(shè) 定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。然后依照與實(shí)施例l類似的方式將所得的光纖預(yù)成形體拉制成直徑為 125微米的光纖，不同之處在于，在中線上保持約850托氮?dú)庹龎毫Φ谋硥海?以保持中間的孔開放。對(duì)光纖端面的SEM分析顯示125微米的光纖，其具有 直徑28微米的空穴作為芯，還具有包覆層，所述包覆層的區(qū)域孔穴面積％ (CF4/CO/C02)為2.80/0，平均直徑為0.67微米，最小直徑的空穴為0.17微米， 最大直徑為1.4微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.26微米，包括約700個(gè)空穴。實(shí)施例ll:在再拉制爐中，在190(TC下，將實(shí)施例2中制得的固結(jié)的試件再拉制成 8毫米的條料。將750克SiO2(密度為0.56 g/cc)煙灰的外包覆層以火焰沉積方 式沉積在1米長(zhǎng)X8毫米直徑的純二氧化硅芯、空氣襯里包覆層(在實(shí)施例17 中，通過(guò)100%的氮?dú)庵瞥?條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組 件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中、在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在100體積 %氮?dú)鈿夥罩?，?2毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)， 然后以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)所述熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘 的速率進(jìn)行最后的燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)?氦氣接種的外包覆試 件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。依照與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光纖。 對(duì)光纖端面的掃描電子顯微圖像分析顯示半徑約4微米的實(shí)心二氧化硅芯 區(qū)域被外徑約16微米的含孔穴鄰近包覆層區(qū)域包圍，其包含約11.6體積％的 空穴(氮?dú)?，平均空穴直徑為0.70微米，其被外徑為125微米的含孔穴二氧 化硅外包覆層包圍(所有的徑向尺寸都是從光纖中心測(cè)量)，其包含4.7體積 %的空穴(氮?dú)?，平均空穴直徑為0.54微米，最小直徑空穴為0.03微米，最大 直徑為0.87微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.23微米。這就證明，相對(duì)于光纖半徑可以形 成不同的孔穴含量，因此可以得到不同孔穴百分?jǐn)?shù)的不同水平的折射率曲 線。作為多模衰減測(cè)得，該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1550納米為17.4dB/Km。實(shí)施例12:將500克SiO2(密度為0.46 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X 15 毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件 首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在70體積％氮 氣+ 30體積XCF4的氣氛中，以32毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在 1500'C的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的 熱區(qū)和氣氛，然后該組件以6毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱 區(qū)和氣氛以進(jìn)行最后的燒結(jié)，將所述煙灰燒結(jié)成F摻雜+氮?dú)饨臃N的外包覆 試件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。依照與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的光纖。 對(duì)光纖端面進(jìn)行的放大200倍和500倍的光學(xué)圖像分析顯示直徑約82微米的 實(shí)心二氧化硅芯和包覆層，所述包覆層包含約9.0體積％的空穴(氮?dú)?，平 均空穴直徑為0.73微米，最小直徑的空穴為0.03微米，最大直徑為2.0微米， 標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.40微米，包括約1200個(gè)空穴。當(dāng)作為多模衰減測(cè)量的時(shí)候，該 光纖的光學(xué)性質(zhì)為在850納米、1310納米和1550納米分別為16.1、 14.5和13.2 dB/Km。當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫米的芯軸巻繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲 性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550納米的衰減增加分別為1.85和0.67dB。制造了沒(méi) 有孔穴的參比光纖，在包覆的時(shí)候使用SiF4+He燒結(jié)氣氛，得到?jīng)]有孔穴的 光纖。該參比光纖的光學(xué)彎曲性質(zhì)為當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫米的芯軸 巻繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550納米的衰減增加分別為8.06和9.33 dB。這些結(jié)果說(shuō)明，包覆層中包含孔穴的光纖具有優(yōu)良的 彎曲性能。實(shí)施例13:將500克SiO2(密度為0.53 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)xl5毫 米直徑的Ge02-Si02漸變折射率實(shí)心玻璃條料上(具有拋物線形折射率分布， 峰上A折射率為2X(相對(duì)于二氧化硅))。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該 組件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在100% 氮?dú)鈿夥罩校?2毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)。然 后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)和氣氛，然后 該組件以6毫米/分鐘的速率在100%的氮?dú)庵羞M(jìn)行最后的燒結(jié)，以燒結(jié)所述 煙灰，形成氮?dú)饨臃N的外包覆試件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC的氬 氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。然后依照與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的試 件。對(duì)光纖端面進(jìn)行的放大200倍和500倍的光學(xué)圖像分析顯示，具有直徑 約為81微米的實(shí)心氧化鍺摻雜的二氧化硅芯和包覆層，所述包覆層包含約 3.5體積％的空穴(氮?dú)?，平均空穴直徑為0.46微米，最小直徑的空穴為0.04 微米，最大直徑為0.97微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.16微米，包括約1500個(gè)空穴。當(dāng) 作為多模衰減測(cè)量的時(shí)候，所述光纖的光學(xué)性質(zhì)為，在850納米、1310納米 和1550納米下分別為3.36、 1.09和0.84 dB/Km。當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫 米的芯軸巻繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550納米的衰 減增加分別小于0.70 dB和0.55 dB。測(cè)量了市售的62.5微米芯(Ge(VSi02漸 變折射率(具有拋物線形折射率分布，峰上A折射率為2X(相對(duì)于二氧化 硅)))、直徑為125微米的無(wú)孔穴參比光纖的抗彎曲性能。當(dāng)所述光纖圍繞半 徑為5毫米的芯軸巻繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550 納米的衰減增加分別為1.13和1.20 dB。這些結(jié)果說(shuō)明包覆層中包含孔穴的 光纖具有優(yōu)良的彎曲性能。實(shí)施例14:將1200克SiO2(密度為0.47 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)xl5 毫米直徑的Ge02-Si02漸變折射率實(shí)心玻璃條料上(具有拋物線形折射率分布，峰上A折射率為2X(相對(duì)于二氧化硅))。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在IOO %氧氣氣氛中，以32毫米/分鐘的速率向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)。 然后該組件以25毫米/分鐘的速率再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)相同的熱區(qū)和氣氛，然 后該組件再以6毫米/分鐘的速率在100%的氧氣中進(jìn)行最后的燒結(jié)，以燒結(jié) 所述煙灰，形成氧氣接種的外包覆試件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC 的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。然后依照與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成直徑為125微米的試 件。對(duì)光纖端面進(jìn)行的放大200倍和500倍的光學(xué)圖像分析顯示，具有直徑 約62.5微米的實(shí)心二氧化硅-氧化鍺芯和包覆層，所述包覆層包含約9.0體積 %的空穴(氧氣)，平均空穴直徑為0.45微米，最小直徑的空穴為0.03微米，最 大直徑為1.2微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.21微米，包括約400個(gè)空穴。當(dāng)作為多模衰 減測(cè)量的時(shí)候，所述光纖的光學(xué)性質(zhì)為，在850納米、1310納米和1550納米 下分別為3.00、 0.74和0.45 dB/Km。當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫米的芯軸巻 繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550納米的衰減增加分別 小于0.03 dB和O.Ol dB。測(cè)量了市售的62.5微米芯(Ge(VSi02漸變折射率(具 有拋物線形折射率分布，峰上A折射率為2X(相對(duì)于二氧化硅)))、直徑125 微米的無(wú)孔穴參比光纖的抗彎曲性能。當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫米的芯軸 巻繞一圈的情況下，光學(xué)彎曲性能數(shù)據(jù)顯示在850和1550納米的衰減增加分 別為1.13和1.20 dB。這些結(jié)果說(shuō)明包覆層中包含孔穴的光纖具有優(yōu)良的彎 曲性能。帶寬測(cè)量(過(guò)滿激勵(lì)(overfill launch))結(jié)果為，在850 nm = 200 MHz*km，在1300 11111=500 1^112*1011。該實(shí)施例說(shuō)明了在1550納米為多模的 微結(jié)構(gòu)化的光纖。該光纖包括具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率 的包覆層區(qū)域，所述第二折射率低于芯區(qū)域的第一折射率，使得將要傳輸 通過(guò)所述光纖的光基本保持在芯內(nèi)，所述包覆層中包括至少一個(gè)包括大量 非周期性設(shè)置的孔穴的區(qū)域。該光纖優(yōu)選在1550納米下是多模的，當(dāng)圍繞 半徑為5毫米的芯軸巻繞一周的時(shí)候，在1550納米下的衰減增加小于ldB/km, 更優(yōu)選小于0.75,最優(yōu)選小于0.5 db/km。實(shí)施例15:在具有長(zhǎng)8英寸的設(shè)定在200(TC的熱區(qū)的爐內(nèi)，以3米/秒的速率將實(shí)施 例8所述的光纖預(yù)成形體拉制成直徑為125微米的光纖。對(duì)光纖端面的SEM 分析顯示半徑約為4微米的實(shí)心二氧化硅芯被半徑約18微米的含空氣襯里 的鄰近包覆層區(qū)域包圍，其區(qū)域孔穴面積％(氮?dú)馓畛涞?為8.5%，平均空 穴直徑為0.63微米，最小空穴直徑為0.03微米，最大直徑為1.9微米，標(biāo)準(zhǔn)偏 差為0.32微米，其又被外徑為125微米的不含孔穴的純二氧化硅外部包覆層 包圍(所有的徑向尺寸都是從光纖的中心測(cè)量的)。實(shí)施例8中拉制的光纖的 區(qū)域孔穴面積百分?jǐn)?shù)(氮?dú)?僅為2.9%，平均直徑為0.45微米；因此證明拉制 條件(此時(shí)為較長(zhǎng)的熱區(qū)和更快的拉制速度)可用來(lái)控制空穴空氣填充比例 和空穴直徑。位于含空氣襯里的包覆層區(qū)域外面的外包覆部分是不含空穴 的無(wú)孔穴固結(jié)玻璃。實(shí)施例16:將3000克SiO2(密度為0.53 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X8 毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件 首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在1000'C下干燥2小時(shí)，然后在100體積％ 氬氣氣氛中，以32毫米/分鐘的速度通過(guò)設(shè)定為1500'C的熱區(qū)，然后以25毫 米/分鐘的速度再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)所述熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速度在氬 氣中進(jìn)行最后燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氬氣接種的外包覆試件。然后將 該試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。該試件以與 實(shí)施例1類似的方式拉制成直徑為125微米的光纖。SEM對(duì)光纖端面的分析 顯示了直徑約22微米的實(shí)心二氧化硅芯和包覆層，所述包覆層的區(qū)域孔穴 面積％(氬氣)約為8.0%，平均空穴直徑為0.35微米，最小直徑空穴為0.03微 米，最大直徑為0.85微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.15微米。當(dāng)作為多模衰減測(cè)量的時(shí) 候，該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1310納米和1550納米下分別為1.65和 1.20犯/Km。實(shí)施例17:將3000克SiO2(密度為0.55 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X8 毫米直徑的純二氧化硅芯條料上。然后該組件如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件 首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在1000'C下干燥2小時(shí)，然后在100體積％氮?dú)鈿夥罩?，?2毫米/分鐘的速度通過(guò)設(shè)定為1500。C的熱區(qū)，然后以25毫 米/分鐘的速度再次向下驅(qū)動(dòng)通過(guò)所述熱區(qū)，然后以6毫米/分鐘的速度進(jìn)行 最后燒結(jié)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氮?dú)饨臃N的外包覆試件。然后將該試件置 于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)。該試件以與實(shí)施例l類 似的方式拉制成直徑為125微米的光纖。SEM對(duì)光纖端面的分析顯示了直徑 約為22微米的實(shí)心二氧化硅芯和包覆層，所述包覆層的區(qū)域孔穴面積％(氮 氣)為2.0%，平均直徑為0.22微米，最小直徑空穴為0.03微米，最大直徑為 0.50微米，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.08微米。當(dāng)作為多模衰減測(cè)量的時(shí)候，該光纖的光 學(xué)性質(zhì)為在1310納米和1550納米下分別為1.28和0.87dB/Km，當(dāng)該光纖疊 接成單模光纖的時(shí)候，測(cè)量該光纖的基諧模式，在1550納米下為0.28 犯/Km。實(shí)施例18:將4600克SiO2(密度為0.42 g/cc)煙灰以火焰沉積方式沉積在l米長(zhǎng)X10 毫米直徑的、具有階躍折射率的(0.35XA,0.33芯泡覆層直徑比)GeCVSiO2 芯-Si02包覆層條料上(類似于用來(lái)制備步驟l的條料的方法)。然后該組件如 下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在由氦氣和3%的氯氣組成的氣氛中在1000°。 下干燥2小時(shí)，然后在100體積％氧氣的氣氛中，以6毫米/分鐘的速率向下驅(qū) 動(dòng)通過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)，以燒結(jié)所述煙灰，形成氧氣接種的外包覆試 件。將該試件置于用氬氣吹掃的設(shè)定在100(TC的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)，以 將氦氣從所述試件中排出。所得的光纖預(yù)成形體以18米/秒的速度，在具有設(shè)定在2000'C的8英寸 長(zhǎng)的熱區(qū)的爐內(nèi)拉制成直徑為125微米的光纖。該試件以與實(shí)施例15類似的 方式拉制成直徑為125微米的光纖。對(duì)光纖端面的SEM分析顯示，其具有半 徑約為4微米的Ge02-Si02中心芯區(qū)域，其被外半徑約12微米的無(wú)孔穴鄰近 包覆層區(qū)域包圍，后者又被外半徑約為18微米的含孔穴的包覆層區(qū)域包圍， 而所述半徑約為18微米的含孔穴的包覆層區(qū)域又被外直徑為125微米的無(wú) 孔穴的純二氧化硅包覆層包圍(所有的徑向尺寸都是從光纖中心測(cè)量的)。所 述含孔穴的環(huán)區(qū)域在該區(qū)域內(nèi)的區(qū)域空穴面積％為4.2%(100體積％的02)， 平均直徑為0.53微米，最小直徑的空穴為0.18微米，最大直徑為1.4微米，光纖橫截面中空穴總數(shù)約為85。由于較慢的向下驅(qū)動(dòng)和燒結(jié)速率，孔的位置與某一區(qū)域相鄰，所述區(qū)域?qū)?yīng)于Ge02-Si02芯-Si02包覆層芯條料在固結(jié)過(guò) 程的位置，在光纖橫截面上從與光纖中線徑向相距12微米的位置延伸到約 18微米的徑向距離?？偣饫w孔穴面積X(空穴面積除以光纖總橫截面積X 100)約為0.21%。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1310和1550納米下分別為0.34和 0.21 dB/Km,光纖截止(fiber cutoff)顯示該光纖在高于1230納米時(shí)為單模形 式，使得光纖在高于1230納米的波長(zhǎng)下為單模形式。測(cè)量該光纖的一部分圍 繞直徑為10毫米的芯軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為 0.7dB/圈，從而證明使用本發(fā)明揭示的方法，圍繞直徑為10毫米的芯軸甚至 可以達(dá)到小于5dB/圈的衰減增大。測(cè)量了光纖的相同部分圍繞直徑為20毫 米的芯軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為0.08dB/圈，因此 證明使用本發(fā)明的方法，在圍繞直徑為20毫米的芯軸的時(shí)候，衰減增大可 以小于ldB/圈，更優(yōu)選小于0.5dB/圈。 實(shí)施例19通過(guò)OVD將290克SiO2(密度為0.47 g/cc)煙灰沉積在完全固結(jié)的l米長(zhǎng) X10.4毫米直徑的、具有階躍折射率的(0.35XA, 0.33芯/包覆層直徑 比)Ge02-Si02芯-Si02包覆層芯條料上，從而制得一種預(yù)成形體，該預(yù)成形體 包括固結(jié)的芯區(qū)域，該芯區(qū)域被固結(jié)的二氧化硅包覆區(qū)域包圍，后者又被 煙灰二氧化硅區(qū)域包圍。然后如下所述對(duì)該組件的煙灰包覆層進(jìn)行燒結(jié)。 該組件首先在氦氣和3%氯氣的氣氛中，在1000。C下干燥2小時(shí)，然后以200 毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)該組件在100%的氧氣燒結(jié)氣氛中，通過(guò)設(shè)定在 149(TC的熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約 為100。C/分鐘)。然后所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第二次)，以100毫 米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的升 溫速率約為50。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第三 次)，以50毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成 形體外部的升溫速率約為25。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū) 動(dòng)(即第四次)，以25毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中， 煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約為12.5。C/分鐘)。然后，在6毫米/分鐘的速度下(約3'C/分鐘的加熱速率)進(jìn)行最后的燒結(jié)，以將所述煙灰燒結(jié)成接種氧 氣的外部包覆試件。利用所述第一系列較高的向下進(jìn)料速率使光纖預(yù)成形 體的外部變光滑，這有助于將氣體捕獲在所述預(yù)成形體之內(nèi)。然后，將所述試件置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)。然后將所述預(yù) 成形體放回車床內(nèi)，在其中通過(guò)OVD再沉積3600克另外的SiO2(密度為0.42 g/cc)煙灰。然后，用于該組件中該包覆層(可稱為外部包覆層)的煙灰如下所 述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在97%氦氣和3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥 2小時(shí)，然后在100體積％氦氣的氣氛中，以6毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)其通 過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)，以燒結(jié)所述煙灰，形成含氧化鍺的無(wú)孔穴芯、二 氧化硅無(wú)孔穴內(nèi)部包覆層、二氧化硅氧氣接種環(huán)(即具有含氧氣的空穴的二 氧化硅)，以及不含孔穴的外部包覆試件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC 的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)，以使氬氣從試件中排出。然后在具有8 英寸長(zhǎng)的設(shè)置在200(TC的熱區(qū)的爐內(nèi)，在20米/秒的速度下將所述光纖預(yù)成 形件拉制成直徑約為125微米的光纖。對(duì)光纖端面的SEM分析顯示，其具有 半徑約為4微米的Ge02-Si02芯，該芯被外部半徑為12微米的無(wú)孔穴鄰近包 覆層區(qū)域包圍，后者又被外部半徑為18微米的含孔穴的包覆層區(qū)域(環(huán)厚度 約6微米)包圍，所述外部半徑為18微米的含孔穴的包覆層區(qū)域又被外部直 徑約為125微米的無(wú)孔穴純二氧化硅外部包覆層包圍(所有的徑向尺寸都是 從光纖的中心測(cè)量)。所述含孔穴的環(huán)區(qū)域中區(qū)域空穴面積百分?jǐn)?shù)為2.7% (100體積％的氧氣)，平均直徑為0.36微米，最小直徑空穴為0.05微米，最大 直徑為0.8微米，在光纖橫截面中總共有大約105個(gè)空穴。光纖總空穴面積百 分?jǐn)?shù)(空穴面積除以光纖總橫截面積X100)約為0.1X。該光纖的光學(xué)性質(zhì) 為在1310和1550納米分別為0.33和0.19dB/Km,光纖截止波長(zhǎng)約為1250納 米，使得該光纖在高于1250納米的波長(zhǎng)下為單模形式。測(cè)量該光纖的一部分 圍繞直徑為10毫米的芯軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為 0.2dB/圈，從而證明圍繞直徑為10毫米的芯軸甚至可以達(dá)到小于ldB/圈、優(yōu) 選小于0.5dB/圈的衰減增大。測(cè)量了光纖的相同部分圍繞直徑為20毫米的芯 軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為0.02dB/圈，因此證明在 圍繞直徑為20毫米的芯軸的時(shí)候，衰減增大可以小于l dB/圈，更優(yōu)選小于O.ldB/圈，更優(yōu)選小于0.05dB/圈。測(cè)量了光纖的相同部分圍繞直徑為6毫米 的芯軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為2dB/圈，因此證明 在圍繞直徑為6毫米的芯軸的時(shí)候，衰減增大可以小于10dB/圈，更優(yōu)選小于 5dB/圈，更優(yōu)選小于3dB/圈。 實(shí)施例20通過(guò)OVD將450克SiO2(密度為0.37 g/cc)煙灰沉積在完全固結(jié)的l米長(zhǎng) X22毫米直徑的、具有階躍折射率的(0.35% A, 0.33芯/包覆層直徑 比)Ge02-Si02芯-Si02包覆層芯條料上，從而制得一種預(yù)成形體，該預(yù)成形體 包括固結(jié)的芯區(qū)域，該芯區(qū)域被固結(jié)的二氧化硅包覆區(qū)域包圍，后者又被 煙灰二氧化硅區(qū)域包圍。然后如下所述對(duì)該組件的煙灰包覆層進(jìn)行燒結(jié)。 該組件首先在氦氣和3%氯氣的氣氛中，在1000'C下干燥2小時(shí)，然后以200 毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)該組件在100%的氮?dú)鉄Y(jié)氣氛中，通過(guò)設(shè)定在 149(TC的熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約 為100。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第二次)，以IOO 毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的 升溫速率約為50。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第三 次)，以50毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成 形體外部的升溫速率約為25。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件體再次向下 驅(qū)動(dòng)(即第四次)，以25毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程 中，煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約為12.5。C/分鐘)，然后在6毫米/分鐘的 速度下(約3'C/分鐘的加熱速率)進(jìn)行最后的燒結(jié)，以將所述煙灰燒結(jié)成接種 氮?dú)獾耐獠堪苍嚰?。利用所述第一系列較高的向下進(jìn)料速率使光纖預(yù)成 形體的外部變光滑，這有助于將氣體捕獲在所述預(yù)成形體之內(nèi)。然后將所述 試件置于設(shè)定在1000'C的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)。然后在再拉制 爐內(nèi)，在190(TC的溫度下將該試件再拉制成直徑為13毫米的條料。將之前 步驟制得的1米長(zhǎng)X13毫米直徑的條料放回車床內(nèi)，在其中通過(guò)OVD再沉積 4700克另外的SiO2(密度為0.37g/cc)煙灰。然后，用于該組件中該包覆層(可 稱為外部包覆層)的煙灰如下所述進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在97%氦氣和3% 氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小時(shí)，然后在100體積％氦氣的氣氛中，以6毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)其通過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)，以燒結(jié)所述煙
灰，形成含氧化鍺的無(wú)孔穴芯、二氧化硅無(wú)孔穴內(nèi)部包覆層、二氧化硅氮 氣接種環(huán)(即具有含氮?dú)獾目昭ǖ亩趸?，以及不含孔穴的外部包覆試
件。然后將該試件置于設(shè)定在1000'C的氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)， 以使得氬氣從試件中排出。然后在具有8英寸長(zhǎng)的設(shè)置在200(TC的熱區(qū)的爐 內(nèi)，在10米/秒的速度下將所述光纖預(yù)成形件拉制成直徑約為125微米的光 纖。對(duì)光纖端面的光學(xué)纖維圖像分析顯示，其具有半徑約為4微米的 Ge02-Si02芯，該芯被外部半徑為12微米的無(wú)孔穴鄰近包覆層區(qū)域包圍，后 者又被外部半徑為15微米的含孔穴的包覆層區(qū)域(環(huán)厚度約為3微米)包圍， 所述外部半徑為15微米的含孔穴的包覆層區(qū)域又被外部直徑約為125微米 的無(wú)孔穴純二氧化硅外部包覆層包圍(所有的徑向尺寸都是從光纖的中心 測(cè)量)。所述含孔穴的環(huán)區(qū)域中，區(qū)域空穴面積百分?jǐn)?shù)約為3%(100體積％的 氮?dú)?，平均直徑為0.2微米。光纖總空穴面積百分?jǐn)?shù)(空穴面積除以光纖總 橫截面積X100)約為0.1X。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1310和1550納米分別 為0.34和0.196dB/Km,光纖截止波長(zhǎng)約為12卯納米，使得該光纖在高于 12卯納米的波長(zhǎng)下為單模形式。測(cè)量該光纖的一部分圍繞直徑為10毫米的 芯軸的彎曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為0.11dB/圈，從而證明 圍繞直徑為10毫米的芯軸甚至可以達(dá)到小于ldB/圈、優(yōu)選小于0.5dB/圈的衰 減增大。測(cè)量了光纖的相同部分圍繞直徑為20毫米的芯軸的彎曲性能，光纖 在1550納米下的衰減增加約為0.016dB/圈，因此證明在圍繞直徑為20毫米 的芯軸的時(shí)候，衰減增大可以小于l dB/圈，更優(yōu)選小于O.l犯/圈，更優(yōu)選 小于0.05dB/圈。 實(shí)施例21
通過(guò)OVD將130克SiO2(密度為0.37 g/cc)煙灰沉積在完全固結(jié)的l米長(zhǎng) X10.5毫米直徑的、具有階躍折射率的(0.35XA, 0.33芯/包覆層直徑 比)Ge02-Si02芯-Si02包覆層芯條料上，從而制得一種預(yù)成形體，該預(yù)成形體 包括固結(jié)的芯區(qū)域，該芯區(qū)域被固結(jié)的二氧化硅包覆區(qū)域包圍，后者又被 煙灰二氧化硅區(qū)域包圍。然后如下所述對(duì)該組件的煙灰包覆層進(jìn)行燒結(jié)。 該組件首先在氦氣和3%氯氣的氣氛中，在1000"C下干燥2小時(shí)，然后以200毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)該組件在100%的氬氣燒結(jié)氣氛中，通過(guò)設(shè)定在
149(TC的熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約 為100。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第二次)，以IOO 毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成形體外部的 升溫速率約為50。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū)動(dòng)(即第三 次)，以50毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，煙灰預(yù)成 形體外部的升溫速率約為25。C/分鐘)。然后，所述預(yù)成形體組件再次向下驅(qū) 動(dòng)(即第四次)，以25毫米/分鐘的速率通過(guò)熱區(qū)(使得在向下驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中， 煙灰預(yù)成形體外部的升溫速率約為12.5。C/分鐘)，然后在6毫米/分鐘的速度 下(約3'C/分鐘的加熱速率)進(jìn)行最后的燒結(jié)，以將所述煙灰燒結(jié)成接種氬氣 的外部包覆試件。利用所述第一系列較高的向下進(jìn)料速率使光纖預(yù)成形體 的外部變光滑，這有助于將氣體捕獲在所述預(yù)成形體之內(nèi)。然后將所述試件 置于設(shè)定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)24小時(shí)。然后將所述預(yù)成形 體放回車床內(nèi)，在其中通過(guò)OVD再沉積5000克另外的SiO2(密度為0.44g/cc) 煙灰。然后，用于該組件中該包覆層(可稱為外部包覆層)的煙灰如下所述進(jìn) 行燒結(jié)。該組件首先在97%氦氣和3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2小 時(shí)，然后在100體積％氦氣的氣氛中，以6毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)其通過(guò) 設(shè)定在150(TC的熱區(qū)，以燒結(jié)所述煙灰，形成含氧化鍺的無(wú)孔穴芯、二氧 化硅無(wú)孔穴內(nèi)部包覆層、二氧化硅氬氣接種環(huán)(即具有含氬氣的空穴的二氧 化硅)，以及不含孔穴的外部包覆試件。然后將該試件置于設(shè)定在100(TC的 氬氣吹掃的保持加熱爐中24小時(shí)，以使得氬氣從試件中排出。然后在具有8 英寸長(zhǎng)的設(shè)置在200(TC的熱區(qū)的爐內(nèi)，在20米/秒的速度下將所述光纖預(yù)成 形件拉制成直徑約為125微米的光纖。對(duì)光纖端面的光學(xué)纖維圖像分析顯 示，其具有半徑約4微米的Ge02-Si02芯，該芯被外部半徑為12微米的無(wú)孔 穴鄰近包覆層區(qū)域包圍，后者又被外部半徑為16微米的含孔穴的包覆層區(qū) 域(環(huán)厚度約為4微米)包圍，所述外部半徑為16微米的含孔穴的包覆層區(qū)域 又被外部直徑約為125微米的無(wú)孔穴純二氧化硅外部包覆層包圍(所有的徑 向尺寸都是從光纖的中心測(cè)量)。所述含孔穴的環(huán)區(qū)域中包含氬氣，孔穴的 平均直徑約0.3微米。該光纖的光學(xué)性質(zhì)為在1310和1550納米分別為0.37和0.226dB/Km,光纖截止波長(zhǎng)約為1270納米，使得該光纖在高于1270納米 的波長(zhǎng)下為單模形式。測(cè)量該光纖的一部分圍繞直徑為10毫米的芯軸的彎 曲性能，光纖在1550納米下的衰減增加約為0.27dB/圈，從而證明圍繞直徑 為10毫米的芯軸甚至可以達(dá)到小于ldB/圈、優(yōu)選小于0.5dB/圈的衰減增大。 測(cè)量了光纖的相同部分圍繞直徑為20毫米的芯軸的彎曲性能，光纖在1550 納米下的衰減增加約為0.026dB/圈，因此證明在圍繞直徑為20毫米的芯軸 的時(shí)候，衰減增大可以小于l dB/圈，更優(yōu)選小于O.l dB/圈，更優(yōu)選小于 0.05dB/圈。
比較例
依照與實(shí)施例l類似的方式制備了試件，不同之處在于在僅含氦氣的氣 氛中進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在100(TC下干燥2 小時(shí)，然后在100%氦氣氣氛中，以32毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)所述組件通 過(guò)設(shè)定在150(TC的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速度通過(guò)相同的熱區(qū) 和氣氛，然后該組件以6毫米/分鐘的速度再次通過(guò)相同的熱區(qū)和氣氛以進(jìn) 行最后的燒結(jié)。如我們所預(yù)期，發(fā)現(xiàn)所述包覆玻璃不含種子。該試件在設(shè) 定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)放置24小時(shí)以排出氦氣。然后依照 與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成125微米的光纖，發(fā)現(xiàn)其不含空穴 (如預(yù)期)。通過(guò)回切法(cutback method)測(cè)得2.4 Km長(zhǎng)的光纖無(wú)法傳輸光(說(shuō) 明衰減大于IOO dB/Km);這是預(yù)料之中的，因?yàn)樵谛竞桶矊又g沒(méi)有折 射率差異。
比較例
依照與實(shí)施例l類似的方式制備了試件，不同之處在于在僅含氦氣的氣 氛中進(jìn)行燒結(jié)。該組件首先在氦氣+ 3%氯氣的氣氛中，在1000。C下干燥2 小時(shí)，然后在100%氦氣氣氛中，以32毫米/分鐘的速度向下驅(qū)動(dòng)所述組件通 過(guò)設(shè)定在1500'C的熱區(qū)。然后該組件以25毫米/分鐘的速度通過(guò)相同的熱區(qū) 和氣氛，然后該組件以6毫米/分鐘的速度再次通過(guò)相同的熱區(qū)和氣氛以進(jìn) 行最后的燒結(jié)。如我們所預(yù)期，發(fā)現(xiàn)所述包覆玻璃不含種子。該試件在設(shè) 定在100(TC的氬氣吹掃的保持加熱爐內(nèi)放置24小時(shí)以排出氦氣。然后依照 與實(shí)施例1類似的方式將所述試件拉制成125微米的光纖，發(fā)現(xiàn)其不含空穴(如預(yù)期)。通過(guò)回切法測(cè)得2.4 Km長(zhǎng)的光纖無(wú)法傳輸光(說(shuō)明衰減大于100 dB/Km);這是預(yù)料之中的，因?yàn)樵谛竞桶矊又g沒(méi)有折射率差異。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很明顯地看出，可以在不背離本發(fā)明精神和范圍 的前提下進(jìn)行各種改良和改變。因此本發(fā)明包括所有的這些改良和改變， 只要其包括在所附權(quán)利要求書及其等價(jià)內(nèi)容的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種微結(jié)構(gòu)化的光纖，其包括具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二折射率小于芯區(qū)域的第一折射率，使得通過(guò)所述光纖傳輸?shù)墓饣颈槐３衷谒鲂緝?nèi)，所述包覆層中包括至少一個(gè)由大量非周期性定位的孔穴組成的區(qū)域，大于95％的所述孔穴的最大直徑等于或小于1550納米，所述光纖在600-1550納米之間的至少一種波長(zhǎng)下的衰減小于500dB/km。
2. 如權(quán)利要求l所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖中大于 95%的所述孔穴的最大直徑等于或小于775納米。
3. 如權(quán)利要求l所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖在1550 納米的衰減小于200 dB/km。
4. 如權(quán)利要求3所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖的包覆 層中整個(gè)含孔穴的區(qū)域的區(qū)域孔穴面積百分?jǐn)?shù)約大于0.5%且約小于20%。
5. 如權(quán)利要求l所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述包含非周期 性分布的空穴的區(qū)域不是與芯直接相鄰的。
6. 如權(quán)利要求3所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，與所述芯相距在 IO微米以內(nèi)的所述光纖包覆層的至少一部分的區(qū)域孔穴面積百分?jǐn)?shù)約大于 1.0%。
7. 如權(quán)利要求l所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述芯包含鍺。
8. 如權(quán)利要求3所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述芯包含鍺。
9. 如權(quán)利要求7所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖在圍繞 直徑為10毫米的芯軸彎曲的時(shí)候，在1550納米下的衰減增大小于20dB/圈。
10. 如權(quán)利要求l所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述各個(gè)孔穴 的最大直徑小于375納米。
11. 一種微結(jié)構(gòu)化的光纖，其包括具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二 折射率低于芯區(qū)域的第一折射率，使得在所述光纖中傳輸?shù)墓饣颈３衷?芯區(qū)域內(nèi)，所述包覆層中包括含有孔穴的區(qū)域，所述含有孔穴的區(qū)域由大量非周期性定位的孔穴組成，所述含孔穴的區(qū)域中至少955^的孔穴的最大直 徑等于或小于1550納米，所述光纖的總光纖孔穴面積百分?jǐn)?shù)大于0.01%。
12. 如權(quán)利要求ll所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖的總 光纖孔穴面積百分?jǐn)?shù)小于10%。
13. 如權(quán)利要求ll所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖的平 均光纖直徑小于1550納米，所述空穴的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于l微米。
14. 如權(quán)利要求ll所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖在圍 繞直徑為10毫米的芯軸彎曲的時(shí)候，其在1550納米下的衰減增大小于20 dB/ 圈。
15. 如權(quán)利要求12所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述含孔穴的 區(qū)域與所述芯隔開。
16. 如權(quán)利要求U所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述含孔穴的 區(qū)域包含至少25個(gè)空穴，所述含孔穴的區(qū)域中空穴的平均直徑小于2000納 米。
17. 如權(quán)利要求ll所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述含孔穴的 區(qū)域包含至少25個(gè)空穴，所述含孔穴的區(qū)域內(nèi)空穴的平均直徑小于775納 米。
18. —種微結(jié)構(gòu)化的光纖，其包括具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二 折射率低于芯區(qū)域的第一折射率，使得在所述光纖中傳輸?shù)墓饣颈３衷?芯區(qū)域內(nèi)，所述包覆層中包括一個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域包圍所述芯區(qū)域，由平均 直徑約小于2000納米、標(biāo)準(zhǔn)偏差約小于750納米的孔穴組成，所述包含孔穴 的區(qū)域與所述光纖的芯區(qū)域隔開。
19. 如權(quán)利要求18所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述包含空穴 的區(qū)域包含約25-200個(gè)空穴。
20. 如權(quán)利要求18所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述包含空穴 的區(qū)域內(nèi)空穴的平均直徑小于775納米。
21. 如權(quán)利要求18所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖在圍 繞直徑為10毫米的芯軸彎曲的時(shí)候，其在1550納米下的衰減增大小于20 dB/圈。
22. 如權(quán)利要求18所述的微結(jié)構(gòu)化的光纖，其特征在于，所述光纖在圍 繞直徑為10毫米的芯軸彎曲的時(shí)候，其在1550納米下的衰減增大小于15 dB/圈。
23. —種制造光纖的方法，該方法包括 通過(guò)CVD操作形成包含煙灰的光纖預(yù)成形體；在一定的氣體氣氛和條件下使得所述含煙灰的預(yù)成形體中的煙灰固 結(jié)，所述條件足以在所述固結(jié)步驟中將所述氣體氣氛的一部分捕獲在所述 預(yù)成形體中，從而形成在所述預(yù)成形體中具有孔穴的固結(jié)的預(yù)成形體，在制造過(guò)程中使用所述預(yù)成形體制造光纖，所述光纖包括具有第一折 射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二折射率小于芯區(qū) 域的第一折射率，所述包覆層中包括一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域中包含圍繞所述芯 的非周期性定位的孔穴，在從橫截面觀察所述光纖的時(shí)候，總光纖孔穴面 積百分?jǐn)?shù)大于0.05%。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟包括在 爐內(nèi)，在高于150(TC的溫度下使得所述包含煙灰的預(yù)成形件固結(jié)，以大于 l(TC的至少一個(gè)第一溫度變化速率加熱所述預(yù)成形件，所述氣體氣氛包括 選自以下的至少一種氣體氮?dú)?、氬氣、C02、氧氣、氯氣、CF4、 CO、 S02 和它們的混合物，在制造過(guò)程中使用所述預(yù)成形體的步驟包括用所述預(yù)成 形體拉制光纖，使得在固結(jié)步驟中形成的所述孔穴保留在所述光纖中。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，在所述固結(jié)步驟中，所 述包含煙灰的預(yù)成形體包括至少一個(gè)無(wú)孔穴的芯區(qū)域，在其上已經(jīng)通過(guò)所 述CVD操作沉積了另外的煙灰，所述固結(jié)步驟得到在所述固結(jié)的預(yù)成形體 的所述包覆層區(qū)域中具有孔穴的所述預(yù)成形體。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，各個(gè)所述孔穴的最大橫 截面直徑小于1550納米。
27. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述煙灰預(yù)成形體包括 管形預(yù)成形體，所述固結(jié)的預(yù)成形體包括管形預(yù)成形體。
28. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述形成包含煙灰的光纖預(yù)成形體的步驟包括通過(guò)CVD將煙灰沉積在玻璃芯棒的外面，所述固 結(jié)步驟在所述形成包含煙灰的光纖預(yù)成形體的步驟之后進(jìn)行。
29. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述將所述預(yù)成形體用 于制造過(guò)程的步驟還包括將所述固結(jié)的預(yù)成形體拉制成光纖，在所述固結(jié)步驟中形成的所述孔穴在所述拉制步驟中保留下來(lái)并變形，在所述拉制步 驟之后，所述孔穴保留在所述光纖中。
30. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述氣體氣氛包括選自 以下的至少一種氣體氬氣、氮?dú)狻?一氧化碳、二氧化碳、氧氣、CF4、 C2F6、Kr以及它們的混合物。
31. —種制造光纖的方法，該方法包括 通過(guò)CVD操作形成包含煙灰的光纖預(yù)成形體；在一種氣體氣氛中、在一定的條件下固結(jié)所述煙灰預(yù)成形體，所述氣 體包含選自以下的至少一種氣體氮?dú)?、氬氣、C02、氧氣、氯氣、CF4、 CO、 S02和它們的混合物，所述條件能夠在所述固結(jié)步驟中有效地將所述 氣體氣氛的一部分捕獲在所述預(yù)成形體中，從而在所述固結(jié)的預(yù)成形體中 形成孔穴，在制造過(guò)程中使用所述固結(jié)的預(yù)成形體形成光纖，所述光纖包括具有 第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二折射率低 于所述芯的第一折射率，使得通過(guò)所述光纖傳輸?shù)墓饣旧隙急３衷谛局?內(nèi)，所述孔穴至少基本上位于所述光纖的包覆層中。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟包括首 先對(duì)所述預(yù)成形體施加約高于1500'C的溫度，并以一定的進(jìn)料速率向固結(jié) 爐內(nèi)進(jìn)料，所述溫度和進(jìn)料速率足以使得所述預(yù)成形體的至少一部分以約 大于12"C/分鐘的速率升溫。
33. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟包括首 先對(duì)所述預(yù)成形體施加一定的溫度，并以一定的進(jìn)料速率向固結(jié)爐進(jìn)料， 所述溫度和進(jìn)料速率足以使得所述預(yù)成形體以約大于14'C/分鐘的速率升溫。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟包括將所述預(yù)成形件置于保持在等于或高于1390。C的溫度的爐內(nèi)。
35. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟還包括 在所述第一次經(jīng)受處理的步驟之后，對(duì)所述預(yù)成形體施加一定溫度并以一 定進(jìn)料速度向固結(jié)爐內(nèi)進(jìn)料，所述溫度和進(jìn)料速度足以使得所述預(yù)成形體 的升溫速率至少比第一次經(jīng)受處理步驟中的升溫速率低2。C/分鐘。
36. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)步驟還包括在 所述第一次經(jīng)受處理步驟之后，對(duì)所述預(yù)成形體施加一定溫度并以一定進(jìn) 料速度向固結(jié)爐內(nèi)進(jìn)料，所述溫度和進(jìn)料速度足以使得所述預(yù)成形體的升 溫速率至少比第一次經(jīng)受處理步驟中的升溫速率低2。C/分鐘。
37. 如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述氣氛包括85體積％ 以上選自以下的至少一種氣體氮?dú)狻鍤庖约八鼈兊慕M合，所述氣氛中剩 余的氣體至少基本由氦氣組成。
38. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述氣氛包含大于65體 積％的氮?dú)夂?或氬氣。
39. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下(l) 或(2): (l)通過(guò)將所述煙灰沉積在用鍺摻雜的芯條料上，形成所述包含煙灰 的預(yù)成形體，或者(2)將鍺摻雜的芯條料插入通過(guò)所述固結(jié)步驟形成的包含 孔穴的包覆層區(qū)域。
40. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述包含非周期性分布 的空穴的區(qū)域不與所述芯直接相鄰。
41. 一種在1550納米下為多模形式的微結(jié)構(gòu)化的光纖，所述光纖包括 具有第一折射率的芯區(qū)域和具有第二折射率的包覆層區(qū)域，所述第二折射率小于芯區(qū)域的第一折射率，使得通過(guò)所述光纖傳輸?shù)墓饣颈槐３?在所述芯內(nèi)，所述包覆層中包括至少一個(gè)由大量非周期性定位的孔穴組成 的區(qū)域，所述光纖在1550納米下是多模的，當(dāng)所述光纖圍繞半徑為5毫米的 芯軸巻繞一圈的時(shí)候，所述光纖在1550納米下的衰減增大小于ldB/圈。
全文摘要
微結(jié)構(gòu)化的光纖及其制造方法。先沉積玻璃煙灰，然后在一定的條件下固結(jié)，所述條件足以使得一部分固結(jié)氣體被捕獲在所述玻璃中，從而制得非周期性的空穴陣列，其可用來(lái)形成光纖中包含孔穴的區(qū)域。優(yōu)選的產(chǎn)生孔穴的燒結(jié)氣體包括氮?dú)?、氬氣、CO₂、氧氣、氯氣、CF₄、CO、SO₂以及它們的混合物。
文檔編號(hào)C03B37/027GK101305305SQ200680041514
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者D·C·布克賓德, M·-J·李, M·T·穆塔格, P·坦登, R·M·菲亞克 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司