專利名稱：階躍折射率光纖、預(yù)制棒以及制造光纖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說涉及在上述的傳輸系統(tǒng)中用作線路光纖的階躍折射率光纖。
在光纖傳輸系統(tǒng)中用于線路光纖常規(guī)的是階躍折射率光纖，也稱為單模光纖(SMF)。該申請(qǐng)人公司因此銷售單模階躍折射率光纖，在基準(zhǔn)ASMF 200之下，在1300毫微米(nm)至1320nm范圍內(nèi)它存在色散消除波長λ0，并且在1285nm至1330nm范圍內(nèi)色散小于或等于每毫微米千米3.5皮可秒(ps/(nm.km))，以及在1550nm是17ps/(nm.km)。在1550nm，色散斜率大約是0.06ps/(nm2.km)。
WO-A-00 36443描述了一種存在纖芯折射率大于包層折射率的階躍折射率光纖。該包層被以積炭層包圍。該纖芯存在一個(gè)處于范圍9.5微米(μm)至12.0μm的直徑。在纖芯和包層之間的折射率的相對(duì)差處于范圍0.3％至0.5％。在那些文獻(xiàn)中，據(jù)說光纖可以使用石英，通過對(duì)纖芯摻雜鍺并且使用石英包層制造；一個(gè)備選方案是對(duì)包層摻雜氟。同時(shí)使用石英纖芯。
這些方法都存在缺點(diǎn)。首先，為了相對(duì)于石英包層獲得需要的折光率差，以鍺摻雜該纖芯需要使用高濃度鍺，按重量計(jì)算一般地大于5％。上述的濃縮鍺增加了在光纖中的衰減。此外，如在文獻(xiàn)中提出的，制造具有摻雜包層的石英纖芯光纖，在制造時(shí)使用蒸汽軸向的沉積(VAD)技術(shù)，或使用一個(gè)外部汽相氧化(OVPO)技術(shù)。WO-A-00 42458描述了一種用于遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)的傳輸光纖，該包層是摻雜氟的，以及該纖芯是摻雜氯的。使用VAD技術(shù)制造該光纖。
為了制造光纖，也使用改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積(MCVD)技術(shù)。包括用于改變其折射率的摻雜物的石英層被連續(xù)地沉積在沉積管的內(nèi)部。此后，該管被收縮或者緊縮以便構(gòu)成第一預(yù)制棒。這個(gè)第一預(yù)制棒被插入一個(gè)或多個(gè)套筒，它被依次收縮或者緊縮以便壓在第一預(yù)制棒上。該產(chǎn)生的預(yù)制棒被拉制去形成光纖。上述的用于制造光纖的技術(shù)對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是為大家所熟知的。
因此，EP-A-0 972 752描述了MCVD制造，以及其提出在沉積管內(nèi)部沉積包覆材料和纖芯材料的連續(xù)層。在收縮之后，該沉積管插入一個(gè)或多個(gè)套筒中，有人提出該內(nèi)部套筒應(yīng)該呈現(xiàn)摻雜降低其折射率，以便構(gòu)成掩蔽包層光纖。沉積在該沉積管內(nèi)部的該包層可以摻雜氟。該纖芯摻雜鍺。提供沉積管的純凈是充分的，可以避免沉積包層。該沉積管是玻璃管，其中按重量計(jì)算OHions的濃度小于百萬分之0.05。因此，US-A-4 566 754或者US-A 5 692 087提出了一種由MCVD制造階躍折射率光纖，其中摻雜氟包層和摻雜鍺纖芯被沉積在石英沉積管內(nèi)部。
對(duì)于同類型的預(yù)制棒，US-A-5 942 296建議通過作用于石英沉積管的粘性和熱傳導(dǎo)率，以及包圍其的套筒簡化拉制該預(yù)制棒。這些方法使避免加熱該預(yù)制棒的纖芯成為可能。在那些文獻(xiàn)中詳細(xì)說明了隨著減少摻雜氟包層的厚度，減少了MCVD制造的成本。
EP-A-0 899 243也提出了一種階躍折射率光纖，存在摻雜鍺纖芯，內(nèi)包層被摻雜氟。以及外面的包層是未摻雜石英的。該應(yīng)用提出以每分鐘大于20克(g/min)的速度拉制該光纖。
EP-A-0 863 108描述了一種通過等離子沉積在該沉積管外面外附材料制造預(yù)制棒的方法。
更確切地說，本發(fā)明提供一種制造用于被拉制成光纖的預(yù)預(yù)棒的方法，該方法包括·使用化學(xué)蒸氣沉積法在沉積管內(nèi)形成內(nèi)包層，該沉積管存在一個(gè)低于石英的折射率，并且該內(nèi)包層存在一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率，在內(nèi)包層的折射率和沉積管的折射率之間的相對(duì)差具有一個(gè)小于0.02％的絕對(duì)值；和·使用化學(xué)蒸氣沉積法在包層內(nèi)形成一個(gè)纖芯，該纖芯存在一個(gè)高于石英的折射率的折射率。
在一個(gè)實(shí)施中，在沉積管的折射率和石英的折射率之間的差值小于-0.5×10-3。
在另一個(gè)實(shí)施中，在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值處于范圍4.3×10-3和5×10-3。
該方法可以進(jìn)一步包括·收縮具有內(nèi)包層和纖芯的該沉積管；和·圍繞該收縮的管沉積外附材料，該外附材料具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
也可能提供·收縮具有內(nèi)包層和纖芯的該沉積管；和·收縮該收縮的管套筒，該套筒具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
本發(fā)明也提供一種用于拉成一個(gè)光纖的預(yù)制棒，該預(yù)制棒包括·一個(gè)沉積管具有一個(gè)低于石英的折射率的折射率；·在沉積管內(nèi)的包層具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率，在內(nèi)包層的折射率和沉積管的折射率之間的相對(duì)差具有一個(gè)的小于0.02％的絕對(duì)值；和·在包層內(nèi)的纖芯具有一個(gè)大于石英的折射率的折射率。
對(duì)于在沉積管的折射率和石英的折射率之間的差值小于-0.5×10-3是有利的。有利地，在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值處于4.3×10-3和5×10-3范圍內(nèi)。
圍繞該沉積的管可以提供外附材料，該材料具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率，或可以提供一個(gè)套筒，具有一個(gè)大體上等于該沉積管折射率的折射率。
本發(fā)明也提供一種制造光纖的方法，包括從上述的預(yù)制棒拉制一個(gè)光纖。
最后，本發(fā)明提出一種光纖包括·包層具有一個(gè)低于石英的折射率的折射率；·內(nèi)包層在所述包層內(nèi)延伸，并且具有一個(gè)大體上等于該包層折射率的折射率，在內(nèi)包層折射率和包層折射率之間的相對(duì)折射率差具有一個(gè)小于0.02％的絕對(duì)值；和·一個(gè)在內(nèi)包層內(nèi)延伸的纖芯，并且具有一個(gè)高于石英折射率的折射率。
在一個(gè)實(shí)施例中，該光纖呈現(xiàn)·在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值Δn處于4.3×10-3和5×10-3的范圍；·纖芯半徑r1處于范圍4.8μm至5.7μm；和·纖芯半徑乘以所述差值的平方根的乘積r1× 處于范圍0.336μm至0.378μm。
該光纖可以存在包層，它的相對(duì)于石英的折射率的折射率差小于-5×10-3，以及在內(nèi)包層的折射率和該包層的折射率之間的相對(duì)折射率差絕對(duì)值小于0.02％。
該內(nèi)包層的特點(diǎn)在于，折射率擬周期變化絕對(duì)值處于范圍0.3×10-3至0.5×10-3，在光纖的軸的周圍以大約0.6μm至1.4μm的周期性呈現(xiàn)對(duì)稱性。這個(gè)內(nèi)包層可以使用锎C2F6摻雜，在這樣的情況下，以在折射率峰-峰差值和變量的半周期之間的比值給出的折射率變化的比率處于范圍0.4×10-3μm-1和1.7×10-3μm-1。該內(nèi)包層還可以摻雜SiF4，在這樣的情況下，該周期保持不變，以及在絕對(duì)峰-峰折光率差和該變量的半周期之間的比值處于范圍0.2×10-3μm-1和0.7×10-3μm-1。
對(duì)于在該包層中折射率變化的比率小于0.1×10-3μm-1也是有利的。
該光纖還可以在1.55μm波長，或者理論上小于或等于1.65μm的截止波長上存在一個(gè)大于或等于90μm2的有效面積。
就縱剖面而言，該光纖的特點(diǎn)在于一個(gè)或多個(gè)下列的相互關(guān)系·在沉積管的半徑r2(在μm)和纖芯的半徑r1(在μm)之間的比值大于或等于-7.33×r1× +4.36，這里r1× 是纖芯的半徑乘以在纖芯折射率和內(nèi)包層折射率之間差值的平方根的乘積；·在沉積管的半徑r2和纖芯的半徑r1之間的比值小于或等于-10.71×r1× +6.7，這里r1× 是纖芯半徑乘以在纖芯折射率和內(nèi)包層折射率之間差值的平方根的乘積。
對(duì)于那些在對(duì)應(yīng)于沉積管的光纖部分中處于0.025％至1.4％范圍內(nèi)的功率傳送其也是有利的。
在拉制使用這個(gè)方法制造的上述的預(yù)制棒之后獲得的光纖存在一個(gè)纖芯，對(duì)應(yīng)于作為沉積在沉積管內(nèi)部的內(nèi)包層的摻雜內(nèi)包層，以及對(duì)應(yīng)于該沉積管的包層；在以這種方法獲得的光纖中，分清楚光纖的包層、內(nèi)包層以及纖芯是可能的。來自沉積管的該包層，其具有一個(gè)大體上恒定的折射率，無論怎樣該包層沒有理由存在實(shí)質(zhì)上周期性變化的折射率，該折射率是關(guān)于光纖的軸圓形地對(duì)稱的。類似地，該外附材料或者套筒的折射率不超出包層的折射率多于0.5×10-3，它們中任何一個(gè)的折射率都不存在任何實(shí)質(zhì)上周期性變化。相比之下，該內(nèi)包層由化學(xué)蒸氣沉積法(CVD)在沉積管的內(nèi)部產(chǎn)生。就上述的沉積而言是以多個(gè)途徑實(shí)施，該內(nèi)包層存在多個(gè)界面或者小的幅度折射率波動(dòng)。因此可以確定給定的光纖是否既存在包層又存在內(nèi)包層。
當(dāng)制造一個(gè)光纖的時(shí)候，無線電波束曲折損耗的水平是一個(gè)供考慮的重要的特征。在一個(gè)階躍折射率光纖中，無線電波束曲折損耗取決于包層的折射率和比值r2/r1，該比值規(guī)定標(biāo)記包層從光纖的軸開始測(cè)量的半徑r2與纖芯的半徑r1的比值。對(duì)于給定的包層折射率，無線電波束曲折損耗隨減少比值r2/r1而增加。類似地，對(duì)于給定的比值r2/r1，無線電波束曲折損耗隨包層折射率而增加。為了保持低水平的無線電波束曲折損耗，對(duì)于30mm彎曲半徑小于10-5分貝每米(dB/m)，該半徑r2必須保持大于隨增加包層折射率而增加的最小值r2m。假定該包層折射率保持大于或等于該內(nèi)包層的折射率，當(dāng)該包層的折射率等于該內(nèi)包層的折射率的時(shí)候，該r2m值是在最小值。這尤其是適用于本發(fā)明的光纖，其中沉積管的折射率和外附材料的折射率大體上等于內(nèi)包層的折射率。相比之下，這不適用于使用OVD或者AVD技術(shù)制造的單純的石英纖芯光纖(PSCF)，其中石英包層的折射率等于該纖芯的折射率。因此PSCFs其特征在于，如在上面限定的用于半徑r2的很大的值，以及為了保持一個(gè)低水平的無線電波束曲折損耗，它們需要對(duì)于該內(nèi)包層很大的沉積部分。與PSCFs比較起來，本發(fā)明的方法的優(yōu)越性在于包層折射率和外附材料指數(shù)大體上等于內(nèi)包層的折射率，因此使很大程度上限制內(nèi)包層的厚度成為可能，并且因此獲得在造價(jià)上可比較的降低。對(duì)于本發(fā)明的光纖，內(nèi)包層的作用主要是減少沉積管對(duì)頻譜衰減的影響，其作用與在該管中傳送的光場的功率成正比，以及與在工作波長上該管的吸光率成正比。
本發(fā)明存在另一個(gè)涉及頻譜衰減的優(yōu)點(diǎn)。存在于纖芯沉積層的小的比例的鍺摻雜物限制了在光纖纖芯中的Rayleigh漫射，因此限制了頻譜衰減。使用Δnc表示在纖芯的折射率nc和包層的折射率ng之間的差值，可以寫出下面的等式(1)Δnc＝nc-ng，＝(nc-nsi)+(nsi-ng)，這里(ng＜nsi)，以及nsi指定石英的折射率。
在本發(fā)明的光纖的纖芯沉積的鍺的數(shù)量是與(nc-nsi)成正比的，并且不與nc-ng成正比，它示出使用以折射率低于石英的折射率的摻雜氟包層的優(yōu)點(diǎn)。
接著有一個(gè)使用改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積技術(shù)實(shí)施本發(fā)明的預(yù)制棒和光纖的例子。使用的沉積管已經(jīng)摻雜并具有一個(gè)低于石英的折射率該摻雜可以是摻雜氟，按重量計(jì)算以濃度處于2500ppm至3500ppm范圍的濃度，因此具有降低管的折射率低于石英的折射率至少0.5×10-3的結(jié)果。該沉積管一般地存在一個(gè)34mm的內(nèi)徑，一個(gè)39mm的外徑，以及長度處于1300mm至1690mm范圍。可能使用以標(biāo)記F320 HERAEUS銷售的沉積管。
相對(duì)于石英的折射率降低其折射率的摻雜的內(nèi)包層被在沉積管的里面形成。該內(nèi)包層具有一個(gè)接近于該沉積管折射率的折射率。對(duì)于內(nèi)包層存在一個(gè)等于沉積管折射率的折射率是有利的，在內(nèi)包層和沉積管之間提供其保持在-0.3×10-3和0范圍中的折射率差是可以接受的。在相應(yīng)的術(shù)語中，對(duì)于在內(nèi)包層的折射率和沉積管的折射率之間的相對(duì)差的絕對(duì)值小于0.02％是有利的。上述的差值在產(chǎn)生的光纖的傳輸性能上限制了入射角。尤其是，為了降低該包層的折射率，按氟的重量計(jì)算以0.3％至1％的濃度使用摻雜氟是可能的。為了形成這個(gè)內(nèi)包層，使用常規(guī)的化學(xué)蒸氣沉積法技術(shù)。
此后，在該沉積管的內(nèi)部形成一個(gè)纖芯，該纖芯被摻雜，以便與石英的折射率相比較增加其折射率。有利地，在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值處于4.3×10-3至5×10-3范圍內(nèi)。舉例來說，當(dāng)在該內(nèi)包層和該石英的折射率之間的折光率差是-1×10-3的時(shí)候，對(duì)應(yīng)于折光率差的這些值相對(duì)于石英的折射率處于3.3×10-3至4×10-3范圍內(nèi)。
在內(nèi)包層和纖芯已經(jīng)沉積在該沉積管的內(nèi)部之后，該預(yù)制棒被收棒，以便關(guān)閉氣體通過沉積管內(nèi)部的該開口。在該沉積管已經(jīng)收棒之后，環(huán)繞它可以放置一個(gè)套筒，或者外附材料可以放置在其上，在常規(guī)的方式中圍繞該預(yù)制棒的一個(gè)套筒被收縮，但是外附材料是使用化學(xué)蒸氣沉積法或者等離子沉積而沉積的。該套筒具有一個(gè)大體上恒定的、沒有任何波動(dòng)的折射率。隨著制造工藝上適當(dāng)?shù)淖兓?，例如在摻雜物中的變化，該外附材料可以存在波動(dòng)。該套筒或者外附材料的折射率盡可能接近于沉積管的折射率是有利的。該套筒或者該外附材料可以摻雜，例如使用氟。至于內(nèi)包層，在該套筒或者外附材料的折射率和該沉積管的折射率之間的差值小于0.3×10-3是可以接受的。
預(yù)制棒的尺寸可以如下·該纖芯的外徑3.5mm至4mm；·該沉積管的內(nèi)徑8mm至10mm；·該沉積管的外徑18mm至22mm；以及·該外附或者套筒的預(yù)制棒的最終直徑39mm至45mm。
上述的預(yù)制棒可以被使用常規(guī)的光纖拉制方法拉制，以獲得呈現(xiàn)在

圖1示出的參考折射率外形的光纖。到光纖中心的距離r被沿著橫坐標(biāo)軸繪制，并且在該折射率和光纖包層的折射率之間的差值被沿縱坐標(biāo)軸繪制。在圖1示出的分布是一種階躍折射率分布。在那里可以看到，圍繞光纖的軸，光纖纖芯呈現(xiàn)折射率大于石英的折射率，該纖芯半徑r1處于4.8μm至5.7μm范圍。
圍繞該纖芯，該光纖呈現(xiàn)一個(gè)大體上恒定的折射率，而且小于石英的折射率。在半徑r1和r2之間延伸著對(duì)應(yīng)于內(nèi)包層的光纖部分，r2一般地處于12.5μm至15.7μm范圍。這個(gè)光纖部分在下面被稱為“內(nèi)包層”。如在上面解釋的，由于在其折射率中存在波動(dòng)，其不同于對(duì)應(yīng)于該沉積管的光纖部分。這個(gè)波動(dòng)在折射率值中沿著折射率分布的半徑構(gòu)成擬周期變化，即沿著光纖的半徑。其周期取決于沉積在沉積管內(nèi)部層的厚度，以及當(dāng)該預(yù)制棒被縮棒和隨后當(dāng)其正在拉制的時(shí)候尺寸變化。這些擬周期變化可以取決于使用的摻雜物。C2F6可以被用作摻雜物用于內(nèi)包層，它的折射率相對(duì)于石英的折射率低于-1.5×10-3。通常的做法是使用SiF4去達(dá)到相對(duì)于石英的折射率小于-1.5×10-3的折射率值。該折射率波動(dòng)的相應(yīng)的峰-峰大小可以取決于該使用的摻雜物變化。用于以C2F6作為摻雜物變化的典型值處于0.3×10-3至0.5×10-3范圍。給定波動(dòng)的該擬周期的特性，在這個(gè)峰-峰變化之間的比值以及半周期處于0.4×10-3μm-1和1.7×10-3μm-1范圍。當(dāng)使用SiF4作為摻雜物的時(shí)候用于變化的典型值是較小的，其一般地位于大約0.2×10-3，它導(dǎo)致峰-峰變化對(duì)半周期的比值處于0.2×10-3μm-1至0.7×10-3μm-1范圍。對(duì)于在內(nèi)包層中的摻雜物由鍺按重量計(jì)算以0.3％至1％的濃度和/或由磷按重量計(jì)算以0.3％至0.4％的濃度構(gòu)成也是可能的。在必要處，鍺使限制頻譜衰減，同時(shí)磷提供更好的沉積的透明化成為可能。
在半徑r2以外，在那里延伸的光纖部分對(duì)應(yīng)于沉積管和外附。對(duì)應(yīng)于該沉積管的部分在下面被稱為“包層”。在包層折射率中的變化是與在沉積管中折射率的均勻性有關(guān)的。在該包層中，折射率通常是慢慢地變化的，并且這些變化通常保持小于0.1×10-3。比較起來，不同于該內(nèi)包層，這些變化是不定期的。經(jīng)1μm距離徑向測(cè)量的變化比率小于0.1×10-3μm-1，換句話說是小于在該內(nèi)包層中的徑向折射率變化。
在光纖的纖芯和內(nèi)包層之間的折光率差，即在光纖中的折射率步進(jìn)一般地處于4.3×10-3至5×10-3范圍。
本發(fā)明的光纖在1550nm測(cè)量時(shí)呈現(xiàn)下列傳播特性·色散現(xiàn)象在18.7ps/(nm.km)至20.3ps/(nm.km)范圍；·色散斜率在0.058ps/(nm2.km)至0.61ps/(mn2.km)范圍；·理論的截止波長小于或等于1650nm；·對(duì)于10mm的彎曲損耗小于或等于15dB/m；
·有效面積大于或等于90μm2；·模式直徑大于或等于10.7μm；和·衰減小于或等于0.22dB/km。
彎曲損耗是通過圍繞具有10mm直徑的套筒纏繞該光纖測(cè)量的。
舉例來說，一個(gè)具有纖芯半徑5.7μm的光纖，呈現(xiàn)具有外半徑13.68μm的內(nèi)包層，隨一個(gè)低于石英折射率的1.2×10-3的折射率，以及在1550nm，在內(nèi)包層和纖芯之間一個(gè)折射率階躍4.4×10-3具有下列傳播特性·色散現(xiàn)象19.6ps/(nm.km)；·色散斜率0.06ps/(nm2.km)；·理論的截止波長1645nm；·彎曲損耗12.3dB/m；·有效面積113μm2；·模式直徑11.8μm；以及·衰減0.18dB/km。
本發(fā)明使使用MCVD去獲得一種呈現(xiàn)很大有效面積和低的衰減的階躍折射率光纖成為可能。獲得的衰減值來源于在光纖纖芯中的摻雜劑濃度，并且這低于目前發(fā)展水平的光纖。本發(fā)明的方法使以低的成本制造成為可能，因?yàn)闇p少了需要沉積在沉積管內(nèi)部的內(nèi)包層的厚度。
本發(fā)明的光纖可以用于任何已知的階躍折射率光纖的應(yīng)用，并且尤其是作為在光纖傳輸系統(tǒng)中的線路光纖。其通常呈現(xiàn)下列傳播特性。對(duì)于具有一個(gè)折射率小于石英折射率至少0.5×10-3的摻氟管，并且對(duì)于具有一個(gè)折射率值相對(duì)于管折射率處于4×10-3至5×10-3范圍的纖芯，相對(duì)于石英折射率該折射率階躍值保持小于4.5×10-3。如上面解釋的，這個(gè)值小于對(duì)于常規(guī)的石英包層階躍折射率光纖獲得的值，這個(gè)在本發(fā)明的光纖中相對(duì)于石英折射率的纖芯折射率中的降低對(duì)應(yīng)于在該光纖中Rayleigh漫射降低。
當(dāng)前段的條件滿足的時(shí)候，獲得的分布遵循下列不等式·4.3×10-3≤Δn≤5×10-3，這里Δn是在纖芯折射率和內(nèi)包層折射率之間的差值；·4.8μm≤r1≤5.7μm，這里r1是該光纖纖芯的半徑；和·0.336μm≤r1× ≤0.378μm。
第三個(gè)相互關(guān)系是用于保證光纖具有一個(gè)大于或等于90μm2和小于或等于115μm2的有效面積，理論上的截止波長小于1.65μm。
也可能去確定用于沉積管的與半徑有關(guān)和用于折射率的極限位置，為了這個(gè)目的，可能使用下列的相互關(guān)系(r2/r1)min=-7.33×r1×Δn+4.36]]>和(r2/r1)max=-10.71×r1×Δn+6.7]]>當(dāng)上述的相互關(guān)系滿足的時(shí)候，在沉積管中的模式傳送的功率處于在光纖中總的功率傳送的0.025％至1.4％范圍，以及由于由沉積管吸收的衰減增量保持小于大約0.01dB/km。
在以上所述的說明中，未描述改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積的實(shí)施細(xì)節(jié)，因?yàn)樗鼈儗?duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是公知的。本發(fā)明在改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法范圍內(nèi)描述。其還可以使用等離子體輔助化學(xué)蒸氣沉積法(PCVD)，或者任何用于在沉積管內(nèi)沉積的其他的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明也使獲得一種呈現(xiàn)不同的外形輪廓的光纖成為可能。
權(quán)利要求
1.一種制造用于被拉制成光纖的預(yù)制棒的方法，該方法包括·使用化學(xué)蒸氣沉積法在沉積管內(nèi)形成內(nèi)包層，該沉積管存在一個(gè)低于石英的折射率，并且該內(nèi)包層存在一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率，在內(nèi)包層的折射率和沉積管的折射率之間的相對(duì)差具有一個(gè)小于0.02％的絕對(duì)值；和·使用化學(xué)蒸氣沉積法在包層內(nèi)形成一個(gè)纖芯，該纖芯存在一個(gè)高于石英的折射率的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在沉積管的折射率和石英的折射率之間的差值小于-0.5×10-3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值處于4.3×10-3和5×10-3范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括·收縮具有內(nèi)包層和纖芯的該沉積管；和·圍繞該收縮的管沉積外附材料，該外附材料具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括·收縮具有內(nèi)包層和纖芯的該沉積管；和·收縮圍繞該收縮的管的套筒，該套筒具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
6.一種用于拉制光纖的預(yù)制棒，該預(yù)制棒包括·一個(gè)沉積管，具有一個(gè)小于石英的折射率的折射率；·在沉積管內(nèi)的包層，具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率，在內(nèi)包層的折射率和沉積管的折射率之間的相對(duì)差具有一個(gè)小于0.02％的絕對(duì)值；和·在包層內(nèi)的纖芯具有一個(gè)高于石英的折射率的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制棒，其中在沉積管的折射率和石英的折射率之間的差值小于-0.5×10-3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制棒，其中在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值處于4.3×10-3和5×10-3范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制棒，圍繞該沉積管具有外附材料，該外附材料具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制棒，圍繞該管具有套筒，該套筒具有一個(gè)大體上等于沉積管的折射率的折射率。
11.一種制作光纖的方法，包括按照權(quán)利要求6拉制預(yù)制棒。
12.一種光纖存在·包層具有一個(gè)小于石英的折射率的折射率；·內(nèi)包層在所述包層內(nèi)延伸，并且具有一個(gè)大體上等于該包層折射率的折射率，在內(nèi)包層折射率和包層折射率之間的相對(duì)折射率差具有一個(gè)小于0.02％的絕對(duì)值；和·一個(gè)在內(nèi)包層內(nèi)延伸的纖芯，并且具有一個(gè)大于石英折射率的折射率。
13.按照權(quán)利要求12的光纖，存在·在纖芯的折射率和內(nèi)包層的折射率之間的差值Δn處于4.3×10-3和5×10-3的范圍內(nèi)；·纖芯半徑r1處于4.8μm至5.7μm的范圍內(nèi)；和·纖芯半徑乘以所述差值的平方根的乘積r1× 處于0.336μm至0.378μm的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，具有一個(gè)包層，它的折射率相對(duì)于石英的折射率的差小于-0.5×10-3。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，其中內(nèi)包層折射率具有對(duì)稱于光纖的軸的擬周期變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光纖，其中使用C2F6摻雜內(nèi)包層，并且其中在折射率中峰-峰絕對(duì)差值和變量的半周期之間的比值處于范圍0.4×10-3μm-1至1.7×10-3μm-1。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光纖，其中使用SiF4摻雜內(nèi)包層，并且其中在峰-峰折射率差和變量的半周期之間的比值處于范圍0.2×10-3μm-1至0.7×10-3μm-1。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，其中當(dāng)徑向地經(jīng)1μm距離測(cè)量之時(shí)，在包層中折射率變化的比率小于0.1×10-3。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，在1.55μm的波長上呈現(xiàn)一個(gè)大于或等于90μm2的有效面積。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，呈現(xiàn)一個(gè)理論上小于或等于1.65μm的截止波長。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，其中在該沉積管的半徑r2和該纖芯的半徑r1之間的比值大于或等于-7.33×r1× +4.36，這里r1× 是纖芯半徑乘以在纖芯折射率和內(nèi)包層折射率之間差值的平方根的乘積。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，其中在該沉積管的半徑r2和該纖芯的半徑r1之間的比值小于或等于-10.71×r1× +6.7，這里r1× 是纖芯半徑乘以在纖芯折射率和內(nèi)包層折射率之間的差值的平方根的乘積。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖，其中在對(duì)應(yīng)于沉積管光纖部分中的該模式傳播的功率處于0.025％至1.4％范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種階躍折射率光纖,它呈現(xiàn)具有折射率低于石英的折射率的包層,并且纖芯具有折射率高于石英的折射率。該光纖是通過拉制通過使用沉積管折射率低于石英折射率的化學(xué)蒸氣沉積法制造預(yù)制棒獲得的。內(nèi)包層的折射率大體上等于該沉積管的折射率,然后接著沉積其中纖芯的折射率高于該內(nèi)包層的折射率。本發(fā)明使獲得一種具有很大的有效面積、減少衰減并且適用于通過化學(xué)蒸汽沉積法以低成本制造光纖成為可能。
文檔編號(hào)G02B6/02GK1388078SQ0214108
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月11日
發(fā)明者路多維克·弗萊利, 路易斯－安娜·D·蒙特莫里倫, 弗勞倫特·博蒙特, 皮埃爾·西拉德, 麥克西姆·格利爾, 帕斯卡爾·諾奇, 讓－弗勞倫特·坎皮恩, 克里斯亞·拉貝圖特 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司