專利名稱：光纖、光纖預制體以及制造光纖預制體的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及具有溝道型折射率曲線(index profile)的單模光纖、用于制造光纖的光纖預制體以及制造光纖預制體的方法。
背景技術(shù)：
美國專利No. 4，852，968公開了一種單模纖維，在該單模纖維中，減小彎曲敏感度從而改進彎曲公差。如圖1所示，光纖具有芯區(qū)1、圍繞芯區(qū)1的內(nèi)包層區(qū)2、圍繞內(nèi)包層區(qū) 2的溝道區(qū)3和圍繞溝道區(qū)3的外包層區(qū)4。光纖的折射率曲線具有配置于內(nèi)包層區(qū)與外包層區(qū)之間的溝道區(qū)的折射率低于內(nèi)包層區(qū)的折射率和外包層區(qū)的折射率的溝道型折射率曲線，如圖1所示。典型地，當光纖的所有部分都是由石英基玻璃(silica-based glass)制成時，鍺被摻入到芯區(qū)中以增大芯區(qū)的折射率，并且氟被摻入到溝道區(qū)以降低溝道區(qū)的折射率。預制體的折射率曲線利用諸如由Wioton Kinetics公司生產(chǎn)的P104預制體分析機等分析機進行無損測量。在P. L. Chu電子快報第13卷編號M第736-738頁(1977)中公開了測量原理。該測量包括利用激光束掃描預制體；確定與預制體內(nèi)部的折射率分布對應的折射角的曲線；以及基于折射角的曲線計算折射率曲線。上述光纖預制體的合成方法包括通過氣相軸向沉淀(VAD)方法合成芯構(gòu)件，通過外氣相氧化(OVPO)方法沉積溝道區(qū)3，并且通過OVPO方法沉積外包層區(qū)，該芯構(gòu)件具有如圖2所示的折射率曲線并且包括彼此一體化的芯區(qū)1和內(nèi)包層區(qū)2。作為選擇，該光纖預制體的合成方法包括準備芯構(gòu)件、具有溝道區(qū)3的玻璃成分的玻璃管以及用于形成外包層區(qū)4的玻璃管，以及將芯構(gòu)件插入玻璃管中，并且加熱芯構(gòu)件和玻璃管以將其一體化。如上所述，分別通過單獨處理形成芯構(gòu)件、溝道區(qū)和外包層區(qū)的預制體實際上具有如圖3虛線所示的折射率曲線。然而，測量的預制體的折射率曲線在內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間的邊界面附近具有平滑的彎曲部，如圖3中的連續(xù)線所示，從而不能精確地測量該部分的折射率曲線。即，在內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間的邊界區(qū)產(chǎn)生不能精確地測量折射率曲線的死區(qū)，從而包括彼此一體化的芯區(qū)和內(nèi)包層區(qū)的芯構(gòu)件的實際折射率曲線與在將溝道區(qū)沉積到芯構(gòu)件之后的芯構(gòu)件的測量的折射率曲線不同。另外，通過拉絲預制體制成的光纖的頻譜在將光纖暴露于氫氣中大約一天之后關于1530nm附近的波長具有增加的傳輸損耗，該預制體的芯構(gòu)件和溝道區(qū)在單獨處理中形成。另外，采用相同方法制造的另一光纖的頻譜在暴露于氘氣中大約一天之后關于HOOnm附近的波長具有增加的傳輸損耗。由圖5中的虛線所示出的曲線是暴露于氘氣之前的頻譜。光纖的該增加的傳輸損耗直至幾天到幾周過后才能恢復到原始傳輸損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光纖，該光纖在被暴露于氫氣或者氘氣之后能夠抑制傳輸損耗的增加。
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此外，本發(fā)明提供能夠獲得折射率曲線的準確測量的光纖預制體以及制造光纖預制體的方法。本發(fā)明的第一方面提供一種光纖，其包括芯區(qū)；內(nèi)包層區(qū)，該內(nèi)包層區(qū)圍繞芯區(qū)；溝道區(qū)，該溝道區(qū)圍繞內(nèi)包層區(qū)；外包層區(qū)，該外包層區(qū)圍繞溝道區(qū)；以及被配置于內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間并且具有從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)。芯區(qū)具有最大折射率nl，內(nèi)包層區(qū)具有最小折射率π2，溝道區(qū)具有最小折射率 η3，外包層區(qū)具有最小折射率η4，其中，nl > n2，n2 > n3，n3 < n4，并且n2與n4基本上相寸。優(yōu)選地，所述折射率變化區(qū)的徑向?qū)挾缺辉O定為包括所述折射率變化區(qū)的所述溝道區(qū)的徑向?qū)挾鹊?%至50%。優(yōu)選地，由石英基玻璃制成的光纖，鍺被摻入到芯區(qū)，并且氟被摻入到溝道區(qū)。優(yōu)選地，折射率變化區(qū)的摻氟量從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸降低。作為選擇，折射率變化區(qū)的密度從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸變化。優(yōu)選地，在光纖被暴露于具有大約0. 03大氣壓的氫分壓的氫氣氛之后，光纖關于 1530nm的波長的傳輸損耗小于0. 4dB/km。優(yōu)選地，在光纖被暴露于大約0.03大氣壓的氘分壓的氘氣氛之后，光纖關于 1400nm的波長的傳輸損耗小于0. 2dB/km。此外，在光纖被暴露于大約0. 03大氣壓的氘分壓的氘氣氛并且進一步暴露于大氣約30天之后，光纖關于1400nm的波長的傳輸損耗小于 0. 35dB/km。氚氣氛的溫度被設定為約40攝氏度。優(yōu)選地，長度為22m的光纖的測量的截止波長等于或者小于1260nm。優(yōu)選地，光纖每繞直徑為IOmm的柱體卷繞一圈，光纖關于1550nm的波長的傳輸損耗等于或者小于0. ldB。本發(fā)明的第二方面提供一種光纖預制體，其包括芯區(qū)；內(nèi)包層區(qū)，該內(nèi)包層區(qū)圍繞芯區(qū)；溝道區(qū)，該溝道區(qū)圍繞內(nèi)包層區(qū)；外包層區(qū)，該外包層區(qū)圍繞溝道區(qū)；以及折射率變化區(qū)，該折射率變化區(qū)被配置于內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間，并且具有從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率。本發(fā)明的第三方面提供一種制造光纖預制體的方法，光纖預制體具有芯區(qū)、圍繞芯區(qū)的內(nèi)包層區(qū)、圍繞內(nèi)包層區(qū)的溝道區(qū)和圍繞溝道區(qū)的外包層區(qū)，方法包括如下步驟在具有芯區(qū)和內(nèi)包層區(qū)的芯構(gòu)件的外周面上形成溝道區(qū)；形成溝道區(qū)的步驟包括形成被配置于內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間并且具有從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，折射率變化區(qū)形成于圍繞芯區(qū)的內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間的邊界區(qū)， 并且該折射率變化區(qū)具有從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率。所以，穿越折射率變化區(qū)的用于測量的入射激光束的折射方向未急劇改變。因此，能夠提高光纖預制體的折射率的測量精度，并且能夠減小在芯構(gòu)件上沉積溝道區(qū)之后芯構(gòu)件的實際折射率與芯構(gòu)件的測量的折射率之間的差值。另外，結(jié)果，當由上述光纖預制體制造的光纖被暴露于氫氣或氘氣時，折射率變化區(qū)能夠抑制所產(chǎn)生的傳輸損耗的增加。從以下(參考附圖)對典型實施方式的說明中，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。


圖1是示出具有溝道區(qū)的光纖的折射率曲線的示例的曲線圖。圖2是示出芯區(qū)和內(nèi)包層區(qū)彼此一體化的芯構(gòu)件的折射率曲線的曲線圖。圖3是示出具有溝道區(qū)的預制體的測量的折射率曲線的曲線圖。圖4是示出光纖被暴露于氫氣之后測量的光纖傳輸損耗的曲線圖。圖5是示出光纖被暴露于氘氣之后測量的光纖傳輸損耗的曲線圖。圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光纖預制體的層結(jié)構(gòu)的圖。圖6B是示出當使用預制體分析機測量光纖預制體時在溝道區(qū)與內(nèi)包層區(qū)之間的邊界區(qū)產(chǎn)生的折射率死區(qū)的圖。圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光纖預制體的折射率曲線的曲線圖。圖7B是圖7A中的折射率變化區(qū)的放大曲線圖。圖8是示出實施例1中制造的芯構(gòu)件的折射率曲線的曲線圖。圖9A是示出實施例1中制造的芯構(gòu)件的測量的折射率曲線的曲線圖。圖9B是示出圖9A中的溝道區(qū)的放大曲線圖。圖10是示出被暴露于0. 03大氣壓的氫分壓的氫氣氛的光纖的傳輸損耗的曲線圖。圖11是示出被暴露于約40攝氏度的溫度、具有大約0. 03大氣壓的氘分壓的氘氣氛的光纖的傳輸損耗的曲線圖。圖12是示出實施例2中制造的預制體的溝道區(qū)的折射率曲線的放大圖。
具體實施例方式下面將參照

本發(fā)明的實施方式，圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光纖預制體的層結(jié)構(gòu)的圖。圖7A是示出根據(jù)本實施方式的光纖預制體的折射率曲線的曲線圖。圖7B是圖7A中的由虛線圍繞的區(qū)域的放大圖。如圖6A所示，本實施方式的光纖預制體具有芯區(qū)1、圍繞芯區(qū)1的內(nèi)包層區(qū)2、圍繞內(nèi)包層區(qū)2的溝道區(qū)(trench regi0n)3和圍繞溝道區(qū)3的外包層區(qū)4。芯區(qū)1具有最大折射率nl，內(nèi)包層區(qū)2具有最小折射率π2， 溝道區(qū)3具有最小折射率π3，外包層區(qū)4具有最小折射率π4，這些折射率存在如下關系ml > n2，n2 > n3，n3 < n4，在折射率nl至n4之間，n2基本上等于n4。本實施方式的光纖預制體具有折射率從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的第一折射率變化區(qū)10，并且第一折射率變化區(qū)10被配置于內(nèi)包層區(qū)2與溝道區(qū)3之間的邊界區(qū)。第一折射率變化區(qū)10的折射率曲線從溝道區(qū)3向內(nèi)包層區(qū)2連續(xù)變化。根據(jù)本實施方式的光纖預制體還具有折射率從溝道區(qū)3向外包層區(qū)4逐漸增加的第二折射率變化區(qū)11，并且第二折射率變化區(qū)11被配置于溝道區(qū)3與外包層區(qū)4之間的邊界區(qū)。第二折射率變化區(qū) 11的折射率曲線從溝道區(qū)3向外包層區(qū)4連續(xù)變化。接著，將說明根據(jù)本實施方式的制造光纖預制體的方法。首先，通過VAD方法合成具有芯區(qū)1和內(nèi)包層區(qū)2的多孔芯構(gòu)件，該多孔芯構(gòu)件具有如圖2所示的折射率曲線。整個芯構(gòu)件由玻璃顆粒的集合體形成。鍺被摻入芯區(qū)。在1200攝氏度的氯氣氛中熱處理多孔芯構(gòu)件以便去除OH基，OH基導致在1383nm具有峰值的傳輸損耗。接著，多孔芯構(gòu)件在 1500攝氏度的氦氣氛下被熱處理以使其透明。接著，例如，溝道區(qū)3通過OVPO(外氣相氧化)方法形成于芯構(gòu)件。當形成溝道區(qū) 3時，也形成了第一折射率變化區(qū)10和第二折射率變化區(qū)11。第一折射率變化區(qū)10和第二折射率變化區(qū)11形成于溝道區(qū)3。稍后將論述制造第一折射率變化區(qū)10和第二折射率變化區(qū)11的具體方法。通過OVPO方法在形成溝道區(qū)3之后沉積外包層區(qū)4。在以此方式制造的光纖預制體中。玻璃成分在內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間的邊界區(qū)和在外包層區(qū)與溝道區(qū)之間的邊界區(qū)急劇改變，所以邊界區(qū)的折射率以臺階狀形式變化。具體地，當來自預制體分析機的激光束穿越邊界區(qū)時，內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)的邊界區(qū)的折射率的急劇變化急劇地改變激光束的折射方向，從而在圖6B中所示的部分中產(chǎn)生死區(qū)。在該死區(qū)不能準確地獲得折射率曲線的信息，從而內(nèi)包層區(qū)的折射率曲線在如圖3中所示的邊界區(qū)A附近具有平滑的彎曲部。在本實施方式中，當來自預制體分析機的激光穿越邊界區(qū)時，配置于內(nèi)包層區(qū)與溝道區(qū)之間的邊界區(qū)的第一折射率變化區(qū)10未急劇改變激光的折射方向，從而不會產(chǎn)生死區(qū)。因此，能夠提高芯區(qū)和內(nèi)包層區(qū)的折射率曲線的測量精度。同樣，結(jié)果，當將光纖暴露于氫氣或者氘氣時，第一折射率變化區(qū)10能夠減小由光纖預制體制造的光纖的傳輸損耗的增加。另外，當將光纖暴露于氫氣或者氘氣時，第二折射率變化區(qū)11也能夠減小由光纖預制體制造的光纖的傳輸損耗的增加。在本發(fā)明中，第一折射率變化區(qū)10的寬度被設定為溝道區(qū)3的徑向?qū)挾萕的2% 至50%，優(yōu)選為溝道區(qū)3的徑向?qū)挾萕的5%至15%。如稍后論述的那樣，通過堆疊氟摻入量逐步改變的玻璃層來形成折射率變化區(qū)10，11。低于寬度W的2%的寬度要求各堆疊玻璃層的極其薄的厚度，這導致顯著地降低了制造效率。相反地，待堆疊的各玻璃層的厚度增加導致氟摻入量的極大改變，從而難以形成折射率變化區(qū)10，11。大于寬度W的50% 的寬度降低光纖中光傳播到芯區(qū)的基模(fundamental mode)的限制效率(confinement efficiency)，使得彎曲損耗增加。另外，溝道區(qū)的寬度W被限定為折射率在從內(nèi)包層區(qū)2 向溝道區(qū)3的方向上開始低于內(nèi)包層區(qū)2的最小折射率π2的初始位置與折射率在從外包層4向溝道區(qū)3的方向上開始低于外包層4的最小折射率η4的初始位置之間的寬度。(實施例)實施例1由上述方法制造芯構(gòu)件。圖8Α示出芯構(gòu)件的折射率曲線。在該芯構(gòu)件中，芯區(qū)的相對折射率差Δ 1是0. 38%，內(nèi)包層區(qū)的相對折射率差Δ 2基本上為0。另外，芯構(gòu)件在氯化氣氛中被熱處理，使得大約0. 至0. 2%殘余氯化物作為無意添加的雜質(zhì)殘存于芯構(gòu)件。接著，通過OVPO方法將溝道區(qū)沉積于芯構(gòu)件的外表面。溝道區(qū)通過堆疊約200個含氟的石英玻璃層而形成。各含氟的石英玻璃層均具有大約0. 02mm的厚度并且在使芯構(gòu)件繞芯區(qū)的中心軸線旋轉(zhuǎn)的同時通過將0. 02mm厚度的含氟的石英玻璃顆粒沉積于芯構(gòu)件而形成。含氟的石英玻璃顆粒通過將四氯化硅(SiCl4)氣體和六氟化硫(SF6)氣體供給到氬-氧(ArA)2)等離子焰而被合成。在六氟化硫(SF6)氣體的流率以預定量逐層增加并且保持四氯化硅的速率恒定的情況下，沉積初始20層含氟的石英玻璃層。由此初始20層的折射率曲線是連續(xù)并且逐漸變化的。初始20層構(gòu)成第一折射率區(qū)10。另外，在六氟化硫 (SF6)的流率以預定量逐層減小的情況下，最后20層含氟的石英玻璃層被沉積。由此，最后 20層的折射率曲線是連續(xù)并且逐漸變化的。最后20層構(gòu)成第二折射率曲線區(qū)。在以此方式形成的溝道區(qū)之后，外包層區(qū)通過使用OVPO方法沉積玻璃顆粒而形成于溝道區(qū)的外表面。玻璃顆粒是通過將四氯化硅(SiCl4)氣體供給到氫氧焰而合成的。最后，在氯氣氛下熱處理預制體以使其透明。通過使用預制體分析機測量由上述方法制造的預制體而獲得圖9A所示的折射率曲線。圖9B是圖9A的溝道區(qū)的放大曲線圖。在內(nèi)包層區(qū)和外包層區(qū)之間形成第一折射率變化區(qū)10，第一折射率變化區(qū)10具有連續(xù)且逐漸變化的折射率曲線并且寬度等于溝道區(qū)的寬度W的9. 6%。同樣，在溝道區(qū)3與外包層區(qū)4之間形成第二折射率變化區(qū)11，第二折射率變化區(qū)11具有連接且逐漸變化的折射率曲線并且寬度等于溝道區(qū)的寬度W的14. 6%0 能夠看出，與圖9A中測量的折射率曲線G 1的芯構(gòu)件對應的部分類似于圖8的折射率曲線 G2，折射率曲線G2在圖9A中以虛線示出。通過拉絲所制造的預制體制成光纖。下面說明光纖的光學特性。截止波長(22m)= 1254nm模場直徑=8.82 μ m零色散波長=1309nm彎曲損耗=0. 06dB (當光纖繞直徑為IOmm的圓柱體卷繞并且波長為1550nm時每
一次轉(zhuǎn)彎)將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的光纖暴露于約40攝氏度的溫度的大約0. 03 大氣壓的氫分壓的氫氣氛中大約一天。圖10示出了在暴露之后測量的傳輸損耗，波長 1530nm周圍的傳輸損耗有所增加，并且在氫氣處理之后增幅大約為0. 31dB/km。在氫氣處理大約三天之后，傳輸損耗的增加縮小，并且光纖的傳輸損耗恢復到與氫氣處理之前相同的水平。另外，將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的另一光纖暴露于大約40攝氏度的溫度的大約0.03大氣壓的氘分壓的氘氣氛中大約一天。比較氘氣處理前后的光纖傳輸損耗，如圖11所示。波長HOOnm周圍的傳輸損耗增加并且增幅大約為0. 05dB/km。由虛線所示的曲線示出暴露于氘氣之前的光纖的傳輸損耗。在氘氣處理之后，光纖在大氣中大約三周，傳輸損耗的增加縮小，并且光纖的傳輸損耗恢復到與氘氣處理之前相同的水平。實施例2通過與實施例1相同的方法制造芯構(gòu)件。芯構(gòu)件具有如圖8所示的折射率曲線并且具有與實施例1的光纖相同的特性。接著，用于溝道區(qū)的多孔層通過OVPO方法被沉積于芯構(gòu)件的外表面。溝道區(qū)通過堆疊大約200個多孔玻璃層而形成，多孔玻璃層由石英玻璃形成。各多孔玻璃層均具有約 0. 04mm的厚度，并且是通過在使芯構(gòu)件繞芯區(qū)的中心軸線旋轉(zhuǎn)的同時通過將0. 04mm厚度的石英玻璃顆粒沉積于芯構(gòu)件而形成的。石英玻璃顆粒是通過將四氯化硅(SiCl4)氣體供給到氫氧焰而合成的。在將氫氣供給到氫氧焰的流率以預定量逐層增加的同時沉積初始40 層多孔玻璃層。由此初始40層的密度向內(nèi)包層區(qū)連續(xù)變化并且逐漸增加。初始40層構(gòu)成第一折射率變化區(qū)10。注意，在實施例2中并未形成第二折射率變化區(qū)11。接著，通過利用四氟化硅(SiF4)氣體熱處理由多孔玻璃層組成的多孔體以使多孔體透明而形成含氟溝道層。接著，通過使用OVPO方法沉積玻璃顆粒而在溝道區(qū)的外表面形成外包層區(qū)。玻璃顆粒是通過將四氯化硅(SiCl4)供給到氫氧焰而合成的。最后，在氯化物氣氛中熱處理預制體以使其透明。利用預制體分析機測量由上述方法制造的預制體的折射率曲線。該折射率曲線與實施例1的預制體的折射率曲線類似。圖12示出溝道區(qū)的放大的折射率曲線。在內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間，折射率曲線連續(xù)且逐漸地變化，并且形成了寬度等于溝道區(qū)的寬度W的 6. 4%的折射率變化區(qū)。芯構(gòu)件的折射率曲線與圖8的折射率曲線類似。通過拉絲所制造的預制體而制成光纖。下面說明光纖的光學特性。截止波長= 1214nm模場直徑=9.08 μ m零色散波長=1317nm彎曲損耗=0. 08dB(當光纖繞直徑為IOmm的柱體卷繞一次并且波長為1550nm 時)將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的光纖暴露于約40攝氏度的溫度的大約0. 03 大氣壓的氫分壓的氫氣氛中大約一天。波長1530nm周圍的傳輸損耗幾乎沒有增加，并且在氫氣處理前后波長1530nm周圍的傳輸損耗均為大約0. 21dB/km。另外，將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的另一光纖暴露于約40攝氏度的溫度的大約0. 03大氣壓的氘分壓的氘氣氛中大約一天。波長1400nm周圍的傳輸損耗幾乎沒有增加。比較例1通過與實施例1相同的方法制造芯構(gòu)件。芯構(gòu)件具有如圖8所示的折射率曲線和與實施例1的光纖相同的特性。接著，溝道區(qū)通過OVPO方法被沉積于芯構(gòu)件的外表面。溝道區(qū)通過堆疊約200個含氟的石英玻璃層而形成。各含氟的石英玻璃層均具有約0. 02mm的厚度，并且是通過在使芯構(gòu)件繞芯區(qū)的中心軸線旋轉(zhuǎn)的情況下通過將0. 02mm厚度的含氟的石英玻璃顆粒沉積于芯構(gòu)件而形成的。含氟的石英玻璃顆粒是通過將四氯化硅(SiCl4)氣體和六氟化硫(SF6) 氣體供給到氬-氧(Ar/02)等離子焰而合成的。在堆疊含氟的石英玻璃層期間，六氟化硫 (SF6)氣體的流率是恒定的，使得內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間的邊界的折射率急劇變化。在形成溝道區(qū)之后，通過OVPO方法在溝道區(qū)的外表面沉積外包層區(qū)。最終，熱處理預制體以使其透明。
利用預制體分析機測量通過上述方法制造的預制體的折射率曲線。折射率曲線如圖3所示。折射率曲線中的與芯構(gòu)件對應的部分在形狀上與在圖3中由虛線示出的圖8的芯構(gòu)件的折射率曲線類似。然而，能夠看出內(nèi)包層區(qū)的折射率曲線在內(nèi)包層區(qū)2和溝道區(qū) 3之間的邊界區(qū)是平滑曲線，并且芯區(qū)1的水平在中心部變低。通過拉絲預制體而制成光纖。下面說明光纖的光學特性。截止波長= 1250nm模場直徑=8.88 μ m零色散波長=1308nm彎曲損耗=0. 05dB(當光纖繞直徑為IOmm的柱體卷繞一次并且波長為1550nm 時)將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的光纖暴露于約40攝氏度的溫度的大約0. 03 大氣壓的氫分壓的氫氣氛中大約一天。波長1530nm周圍的傳輸損耗增加，并且在氫氣處理之后波長1530nm周圍的傳輸損耗為大約0. 52dB/km。另外，將從上述光纖抽出的長度為1. 5km的另一光纖暴露于約40攝氏度的溫度的大約0.03大氣壓的氘分壓的氘氣氛中大約一天。波長1400nm周圍的傳輸損耗增加。傳輸損耗的增加量為大約0. 3dB/km。在上述實施方式中，在溝道區(qū)通過OVPO方法形成于芯構(gòu)件的外表面，并且外包層區(qū)通過OVPO方法被形成于溝道區(qū)的外表面的情況下進行了說明。本發(fā)明不限于此。例如， 能夠采用如下方法，該方法包括準備具有溝道區(qū)3的玻璃成分的玻璃管，溝道區(qū)3具有折射率變化區(qū)；準備用于形成外包層區(qū)的玻璃管；以及將芯構(gòu)件插入這些玻璃管中，并且加熱以使芯構(gòu)件與玻璃管彼此一體化。在上述實施方式中，公開了六氟化硫(SF6)氣體作為含氟氣體的實施例。但是，能夠采用四氟化硅(SiF4)和四氟甲烷(CF4)。通過將材料氣體和含氟氣體供給到氫氧焰也能夠改變折射率。在上述實施方式中，內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間的折射率變化區(qū)是通過在保持玻璃原料的供給速率恒定的同時逐漸增加含氟氣體的供給速率而形成的。本發(fā)明不限于此。通過逐漸增加含氟氣體相對于玻璃原料的供給速率能夠形成折射率變化區(qū)。因此，通過在保持含氟氣體的供給速率恒定的同時逐漸降低玻璃原料的供給速率也能夠形成折射率變化區(qū)。雖然已經(jīng)參照典型實施方式說明本發(fā)明，應當理解本發(fā)明不限于所公開的典型實施方式。所附的權(quán)利要求的范圍應給予最寬的解釋以包含所有變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光纖，其包括 芯區(qū)；內(nèi)包層區(qū)，該內(nèi)包層區(qū)圍繞所述芯區(qū)； 溝道區(qū)，該溝道區(qū)圍繞所述內(nèi)包層區(qū)； 外包層區(qū)，該外包層區(qū)圍繞所述溝道區(qū)；以及被配置于所述內(nèi)包層區(qū)與所述溝道區(qū)之間并且具有從所述溝道區(qū)向所述內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述光纖還包括被配置于所述外包層區(qū)與所述溝道區(qū)之間并且具有從所述溝道區(qū)向所述外包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述芯區(qū)具有最大折射率nl，所述內(nèi)包層區(qū)具有最小折射率π2，所述溝道區(qū)具有最小折射率η3，所述外包層區(qū)具有最小折射率π4，其中，nl > n2，n2 > n3，n3 < n4，并且n2與 η4基本上相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述折射率變化區(qū)的徑向?qū)挾缺辉O定為包括所述折射率變化區(qū)的所述溝道區(qū)的徑向?qū)挾鹊?%至50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，由石英基玻璃制成的所述光纖，鍺被摻入到所述芯區(qū)，并且氟被摻入到所述溝道區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖，其特征在于，所述折射率變化區(qū)的摻氟量從所述溝道區(qū)向所述內(nèi)包層區(qū)逐漸降低。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述折射率變化區(qū)的密度從所述溝道區(qū)向所述內(nèi)包層區(qū)逐漸變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，在所述光纖被暴露于具有大約0. 03大氣壓的氫分壓的氫氣氛之后，所述光纖關于 1530nm的波長的傳輸損耗小于0. 4dB/km。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖，其特征在于， 所述氫氣氛的溫度被設定為約40攝氏度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，在所述光纖被暴露于大約0. 03大氣壓的氘分壓的氘氣氛之后，所述光纖關于1400nm 的波長的傳輸損耗小于0. 2dB/km。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，在所述光纖被暴露于大約0. 03大氣壓的氘分壓的氘氣氛并且進一步暴露于大氣約30 天之后，所述光纖關于1400nm的波長的傳輸損耗小于0. 35dB/km。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光纖，其特征在于， 所述氚氣氛的溫度被設定為約40攝氏度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，長度為22m的所述光纖的測量的截止波長等于或者小于1260nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述光纖每繞直徑為IOmm的柱體卷繞一圈，所述光纖關于1550nm的波長的傳輸損耗等于或者小于0. ldB。
15.一種光纖預制體，其包括 芯區(qū)；內(nèi)包層區(qū)，該內(nèi)包層區(qū)圍繞所述芯區(qū)； 溝道區(qū)，該溝道區(qū)圍繞所述內(nèi)包層區(qū)； 外包層區(qū)，該外包層區(qū)圍繞所述溝道區(qū)；以及折射率變化區(qū)，該折射率變化區(qū)被配置于所述內(nèi)包層區(qū)與所述溝道區(qū)之間，并且具有從所述溝道區(qū)向所述內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率。
16.一種制造光纖預制體的方法，所述光纖預制體具有芯區(qū)、圍繞所述芯區(qū)的內(nèi)包層區(qū)、圍繞所述內(nèi)包層區(qū)的溝道區(qū)和圍繞所述溝道區(qū)的外包層區(qū)，所述方法包括如下步驟在具有所述芯區(qū)和所述內(nèi)包層區(qū)的芯構(gòu)件的外周面上形成所述溝道區(qū)； 形成所述溝道區(qū)的步驟包括形成被配置于所述內(nèi)包層區(qū)和所述溝道區(qū)之間并且具有從所述溝道區(qū)向所述內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，形成所述溝道區(qū)的步驟包括在所述芯構(gòu)件上重復地沉積玻璃顆粒層的步驟，所述玻璃顆粒是通過將玻璃原料和含氟氣體供給到等離子焰或者氫氧焰而合成的，并且形成折射率變化區(qū)的步驟包括通過逐漸增加所述含氟氣體相對于所述玻璃原料的相對供給速率而形成所述折射率變化區(qū)的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，形成折射率變化區(qū)的步驟包括在保持所述玻璃原料的供給速率恒定的同時逐漸增加所述含氟氣體的供給速率的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于， 形成所述溝道區(qū)的步驟還包括形成被配置于所述外包層區(qū)和所述溝道區(qū)之間并且具有從所述溝道區(qū)向所述外包層區(qū)逐漸增加的折射率的折射率變化區(qū)，其中，該折射率變化區(qū)是通過逐漸降低所述含氟氣體相對于所述玻璃原料的相對供給速率而形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于， 形成所述溝道區(qū)的步驟包括如下步驟重復地沉積玻璃顆粒層從而形成所述溝道區(qū)，所述玻璃顆粒是通過將玻璃原料供給到氫氧焰而合成的；以及通過在形成所述溝道區(qū)的前半段中逐漸增加被供給到所述氫氧焰的氫氣的供給速率而形成所述折射率變化區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖、光纖預制體及制造光纖預制體的方法。提供如下光纖在光纖暴露于氫氣或者氘氣之后能夠抑制傳輸損耗增加。光纖具有芯區(qū)、圍繞芯區(qū)的內(nèi)包層區(qū)、圍繞內(nèi)包層區(qū)的溝道區(qū)、圍繞溝道區(qū)的外包層區(qū)和被配置于內(nèi)包層區(qū)和溝道區(qū)之間的折射率變化區(qū)，折射率變化區(qū)具有從溝道區(qū)向內(nèi)包層區(qū)逐漸增加的折射率。
文檔編號C03B37/012GK102385103SQ201110267280
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者乙坂哲也, 小山田浩 申請人:信越化學工業(yè)株式會社