專利名稱：光纖、光纖預制棒及制造光纖預制棒的方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及光纖、光纖預制棒及一種制造光纖預制棒的方法，該方法是一類CVD(化學汽相淀積)方法，更特別包括在底管內(nèi)壁上淀積玻璃而形成硅棒之后去掉底管的步驟。
背景技術：
對于制造光纖預制棒的方法，已知的有VAD(汽相軸淀積)方法、OVD(外部汽相淀積)方法、MCVD(改進的化學汽相淀積)方法和PCVD(等離子激活的化學汽相淀積)方法。MCVD方法和PCVD方法(在下文中簡稱為CVD方法)包括的步驟有將由，例如，SiCl4、GeCl4等組成的源玻璃材料氣體注入由，例如，硅制成的底管；使用氫氧火焰噴燈、等離子等從外面加熱底管，同時使底管繞軸旋轉(zhuǎn)，從而在底管的內(nèi)壁上形成并淀積玻璃粒子或玻璃層，它們會形成核心、部分核心或鍍層或整個核心或鍍層；破壞底管從而形成部分或整個光纖預制棒。
此外，如果需要的話，還可以在用上面的外部淀積方法或管中套棒的方法得到的玻璃預制棒的外表面上淀積另外的玻璃，形成部分或整個鍍層。
前面提到的方法優(yōu)選用于制造光纖，例如色散偏移光纖、色散補償光纖等等，其中需要有復雜的折射率分布圖，這是因為在這種方法中可以通過調(diào)整注入到底管中的源玻璃材料氣體的類型和量來精確控制淀積玻璃的折射率。
另一方面，在上述的CVD方法中，光纖預制棒中折射率分布圖的設計是受不同方面限制的，下面將解釋這一點。
例如，當需要使用CVD方法及隨后的外部淀積方法來制造用于非零色散偏移光纖、具有如圖12所示的折射率分布圖的光纖預制棒時，實際獲得的是具有如圖13所示的折射率分布圖的光纖預制棒。
如圖13所示，在鍍層的外面，區(qū)域A具有稍高一點的折射率。由具有這樣折射率分布圖的光纖預制棒形成的光纖將會在截止波長上受到影響。
下面采取的措施是為了防止此類影響(1)調(diào)整折射率分布圖，使截止波長不受影響；或者(2)在由外部淀積方法形成的部分玻璃中添加摻雜劑，形成涂層，使玻璃的折射率與底管的相同。
在色散偏移光纖或色散補償光纖中，設計折射率分布圖的靈活性會受到限制，當采用措施(1)時，其它如模場直徑、有效核心區(qū)域、色散斜率、彎曲損耗等特性不可避免的會下降。另一方面，因為工藝的原因措施(2)不能應用到所有類型的光纖預制棒。
象另一個例子，當使用CVD方法來制造用于核心由純硅制成的硅核光纖的光纖預制棒時，會采用下述措施(1)使用與硅相同折射率的底管；(2)使用一種通過摻雜氟將折射率降低到小于硅折射率的玻璃管作為底管。
在措施(1)中，由于折射率分布圖如圖14所示，底管2必須放置在離核心1有7倍于核心1直徑遠的距離處。這減少了從光纖預制棒上拉伸的光纖的長度，是不希望得到的結果。例如，當使用措施(1)來制造直徑和長度分別是20mm和1000mm的光纖預制棒時，從中拉伸出的光纖長度不超過26km，這意味著沒有足夠的工藝來進行大規(guī)模生產(chǎn)。
在措施(2)中，如圖15所示，必須要提供所設計的折射率與核心1折射率相對差相當?shù)牡坠?，這增加了制造的負擔。另外，當?shù)坠懿环险凵渎实囊髸r，會限制光纖預制棒中折射率分布圖的設計。
此外，在色散偏移光纖和色散補償光纖中，因為摻雜在核心中鍺這樣的摻雜物會產(chǎn)生瑞利散射，所以很難降低傳輸損耗。當減少核心中鍺摻雜物的量來減輕瑞利散射，并且想要的鍍層折射率低時，由于核心和鍍層之間的折射率分布圖和折射率相對差不適當，故無法獲得設計的色散特性。另一方面，當想要鍍層的折射率隨核心折射率的減少而減少時，會面臨與用于硅核光纖的光纖預制棒的情況一樣的問題。因此，只要使用現(xiàn)有的方法，難于減少色散偏移光纖和色散補償光纖中的傳輸損耗。
如上所述，當使用傳統(tǒng)的CVD方法或通過CVD方法和外部淀積方法的組合來制造光纖預制棒時會面臨不同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標是解決上述在使用在底管內(nèi)壁上淀積玻璃來制造部分或整個光纖預制棒時所遇到的問題。
為解決上述問題而進行的研究表明CVD方法中的問題是由來自底管并包含在光纖預制棒中的玻璃所引起的。
因此，為了解決上述問題，在使用CVD方法制造光纖預制棒時應提供一個通過研磨等方法去掉來自底管的玻璃的步驟。
本發(fā)明是以上面提到的發(fā)現(xiàn)為基礎的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，制造光纖預制棒的方法包括第一步在底管的內(nèi)壁上淀積玻璃并破壞該底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周圍的底管或去掉起初管和部分有機玻璃。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，制造光纖預制棒的方法包括第一步在底管的內(nèi)壁上淀積玻璃并破壞該底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周圍的底管或去掉起初管和部分有機玻璃；第三步是在第二步中獲得的硅棒的外表面上淀積玻璃。
第二步可以通過火拋光、等離子蝕刻和機械拋光中的任一種方法來實現(xiàn)。
在第一步中，可以淀積出形成核心的玻璃和形成鍍層的玻璃。
另一種選擇是，在第一步中，可以淀積出形成核心的玻璃或可以淀積出形成核心的玻璃和形成部分鍍層的玻璃。
在第三步中，可以淀積出形成鍍層的玻璃。
本發(fā)明的第三個方面提供了一種通過根據(jù)本發(fā)明第一個方面的方法形成的光纖預制棒。
本發(fā)明的第四個方面提供了一種通過根據(jù)本發(fā)明第二個方面的方法形成的光纖預制棒。
在上面的光纖預制棒中，在第三步中淀積的形成鍍層的玻璃的折射率可以與純硅玻璃的折射率基本相同。
在上面的光纖預制棒中，在第三步中淀積的形成鍍層的玻璃的折射率可以小于純硅玻璃的折射率。
本發(fā)明的第五個方面提供了一種由上述光纖預制棒形成的光纖。
在上面的光纖中，在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)，光纖色散的絕對值會在1到15ps/nm/km之間，其色散斜率的絕對值等于或小于0.1ps/nm/km，其在波長1550nm上的傳輸損耗等于或小于0.195dB/km。
在上面的光纖中，在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)，光纖的色散是負值，鍍層的折射率小于純硅玻璃的折射率，光纖在波長1550nm上的傳輸損耗至少為0.195dB/km，小于符合下列條件的可比光纖的折射率(a)可比光纖的鍍層折射率等于純硅玻璃的折射率；以及(b)相對于可比光纖鍍層折射率的相對折射率分布圖與該光纖的折射率分布圖相同。
在上面的光纖中，光纖的色散斜率可以是負值。


圖1給出了由根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒獲得的非零色散偏移光纖的折射率分布圖。
圖2給出了由根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒獲得的色散斜率/色散偏移光纖的折射率分布圖。
圖3給出了一個色散補償光纖的色散和傳輸損耗之間相互關系的例子。
圖4給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例1的折射率分布圖。
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例1在制造的中間步驟中的折射率分布圖。
圖6給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例2的折射率分布圖。
圖7給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例2在制造的中間步驟中的折射率分布圖。
圖8給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例3的折射率分布圖。
圖9給出了根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒例3在制造的中間步驟中的折射率分布圖。
圖10給出了用傳統(tǒng)方法獲得的非零色散偏移光纖的折射率分布圖，其中鍍層的折射率與純硅的折射率基本相同。
圖11給出了用傳統(tǒng)方法獲得的色散斜率補償/色散補償光纖的折射率分布圖，其中鍍層的折射率與純硅的折射率基本相同。
圖12給出了用于非零色散偏移光纖的光纖預制棒的折射率分布圖。
圖13給出了用傳統(tǒng)方法獲得的非零色散偏移光纖的折射率分布圖。
圖14給出了一個用傳統(tǒng)方法獲得的光纖預制棒實例的折射率分布圖，其核心是由純硅制成的。
圖15給出了另一個用傳統(tǒng)方法獲得的光纖預制棒實例的折射率分布圖，其核心是由純硅制成的。
具體實施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案將參考附圖來進行解釋。
—制造光纖預制棒的方法根據(jù)本發(fā)明第一方面的制造光纖預制棒的方法的第一個步驟是用MCVD方法或PCVD方法來完成的，其中將由SiCl4、GeCl4等組成的源玻璃材料氣體注入到由硅等制成的底管中；使用氫氧火焰噴燈、等離子體等熱源從外面加熱底管，同時使底管繞軸旋轉(zhuǎn)，從而在底管的內(nèi)壁上形成并淀積出形成核心或整個核心和鍍層的玻璃粒子。在這個步驟中，顯然是通過調(diào)整原玻璃材料氣體的類型和量來控制折射率的。
然后將上述狀態(tài)的底管加強熱到大約2000℃，接著進行破壞(冷卻)形成硅棒。第二步包括一個去掉環(huán)繞硅棒外部的底管區(qū)域的步驟。去除處理可以使用氟化氫等溶劑，通過火拋光、等離子蝕刻或機械拋光來完成；但是考慮到凈度和生產(chǎn)率，特別建議使用火拋光和等離子蝕刻。在去除處理中，不僅是底管，底管內(nèi)部的一部分玻璃也會被去掉。
使用傳統(tǒng)的方法，從因此獲得的光纖預制棒中拉伸出光纖。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的制造光纖預制棒的方法在根據(jù)第一方面第二步之后包括一個淀積玻璃的第三步，該步驟將在硅棒外表面上形成部分或全部鍍層。
完成第三步要使用外部淀積方法，包括對硅棒使用包含有源玻璃材料氣體的氫氧噴燈的火焰來燒制硅棒，以淀積在火焰中形成的玻璃粒子，然后加熱玻璃使其玻璃化；管中套棒的方法包括將去除之后的硅棒插入到硅管之中，然后加熱使它們結合；或類似的方法。
在此制造方法的第一步中，核心是淀積得到或核心和部分鍍層是淀積得到的。
使用傳統(tǒng)方法從由此獲得的光纖預制棒中拉伸出光纖。
—光纖預制棒根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒可以使用根據(jù)第一方面的方法來形成。該光纖預制棒的核心和鍍層是在上述制造方法的第一步中形成的，不包含來自底管的玻璃，原因是底管已經(jīng)被去掉了。
因此，由這樣的光纖預制棒獲得的光纖具有設計好的折射率分布圖，沒有不希望出現(xiàn)的變化。
根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒可以使用根據(jù)第二方面的方法來形成。在第一步中形成該光纖預制棒的核心和部分鍍層，鍍層的其余部分在第三步中形成，不包含來自底管的玻璃或來自底管和在第一步中形成的部分鍍層的玻璃，原因是它們已經(jīng)在第二步中被去掉了。
對于這種光纖預制棒，可以使用外部淀積方法來完成第三步，由外部淀積方法形成的剩余部分的鍍層的折射率可以與純硅玻璃的折射率基本相同。因為只需要將使用外部淀積方法淀積的煙炱玻璃化就可以獲得這種光纖預制棒，因此適合大規(guī)模生產(chǎn)。
此外，對于這種光纖預制棒，可以使用外部淀積方法來完成第三步，由外部淀積方法形成的剩余部分的鍍層的折射率可以小于純硅玻璃的折射率。因為可以減少核心區(qū)域二氧化鍺等摻雜物的量，所以這樣的光纖預制棒更可提供低傳輸損耗的光纖。
在使用上面本發(fā)明方法獲得的光纖預制棒中，由于已經(jīng)在第二步中去掉了來自底管的玻璃，所以不會影響光纖預制棒的折射率分布圖，增加了設計折射率的靈活性，不需要制備特別的底管，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品的適應性。
從這樣的光纖預制棒可以形成不受來自底管的雜質(zhì)影響、具有更好的光學性能的光纖。
—光纖本發(fā)明的光纖可以通過拉伸的方法從根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒得到。由于沒有殘留的底管，所以這種光纖沒有不好的特性；因此它具有更好的光學性能。
根據(jù)本發(fā)明的光纖在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)色散絕對值可以達到在1到15ps/nm/km之間，色散斜率絕對值等于或小于0.1ps/nm2/km，在波長1550nm上的傳輸損耗等于或小于0.195dB/km。
這樣的光纖最好用作非零色散偏移光纖(NZDSF)。
將傳輸頻帶中的色散設置為一個非零的確定值的原因是為了偏移傳輸頻帶之外的非零色散波長以減少非線性光學效應。通過這種設置，可以抑制由于這樣的四波混合而導致的信號降低。傳輸頻帶和色散可以按需要從上面講述的范圍內(nèi)選擇。
當色散斜率的絕對值設置為等于或小于0.1ps/nm2/km時，色散特性隨波長的變化變小，所以可以放寬傳輸頻帶，增加WDM(波長分割多路復用)中的波長重數(shù)。
要獲得上述的色散特性可以將折射率分布圖設置為，例如，如圖1所示的分布圖。具有在中心芯區(qū)11四周淀積一個環(huán)形芯區(qū)12的雙重結構的光纖會呈現(xiàn)出這樣的折射率分布圖。
在圖1中，nclad/nSiO2＝0.9980；Δ1＝0.71％；Δ2＝0.06％；Δ3＝0.24％；r1＝0.80μm；r2＝3.06μm；r3＝5.96μm；以及r4＝7.30μm。
在根據(jù)本實施方案的光纖中，因為在波長1550nm上的傳輸損耗等于或小于0.195dB/km，所以大大抑制了信號降低。此外，還能夠增加傳輸距離和波長重數(shù)。
為了實現(xiàn)如上所述的較低的傳輸損耗，例如可以減少摻雜在由中心芯區(qū)11和環(huán)形芯區(qū)12構成的核心中的鍺的量，從而使用制造根據(jù)本發(fā)明的光纖預制棒的方法，靠減少鍺的量來降低側(cè)芯區(qū)16和鍍層區(qū)15的折射率。
根據(jù)本實施方案的非零色散偏移光纖可以，例如按照下列步驟來制造。
在第一步中，使用CVD方法形成中心芯區(qū)11、環(huán)形芯區(qū)12和鍍層15的一部分13。在第二步中，通過研磨或拋光方法去掉來自底管的玻璃。在第三步中，使用外部淀積方法形成鍍層15的剩余部分19。
在第三步中，為了將氟摻雜到鍍層15的剩余部分19之中，可以將氟氣加入到源玻璃材料氣體之中從而淀積出含氟煙炱；然后將煙炱玻璃化。另一種做法是，首先淀積不含氟的煙炱，然后在玻璃化期間加入含氟氣體，從而形成氟摻雜玻璃。
在玻璃化處理之后通過拉伸光纖預制棒可以得到根據(jù)本發(fā)明的光纖。
根據(jù)本發(fā)明的光纖的特征在于在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)，光纖的色散是一個負值，鍍層的折射率小于純硅玻璃的折射率，光纖在波長1550nm上的傳輸損耗至少是0.01dB/km，小于符合下列條件的參考光纖的損耗(a)參考光纖鍍層的折射率等于純硅玻璃的折射率；以及(b)相對于參考光纖鍍層折射率的相對折射率分布圖與上面光纖的分布圖相同。
這里提到的相對折射率分布圖是指光纖不同區(qū)域相對于鍍層折射率的折射率相對差的分布圖。在兩個具有相同相對折射率分布圖的光纖中，彼此的折射率分布圖也是相同的；因此，兩個光纖對應部分，例如核心或鍍層，之間的折射率差值是一致的。
在本實施方案的光纖中，可以通過減少摻雜到核心的摻雜劑，例如鍺，的量來減少傳輸損耗，這樣使鍍層的折射率小于純硅的折射率。此外，通過將該光纖的相對折射率分布圖設置得與鍍層折射率與純硅折射率相同的光纖的分布圖相同，可以獲得比傳統(tǒng)光纖更好的性能，基本沒有影響色散特性、截止波長等光學特性。
這樣的光纖優(yōu)選用作色散斜率補償光纖、色散補償光纖等這一類色散補償光纖。
在這種情況下，通過將傳輸頻帶中的色散設置為負值，可以補償傳輸路徑中累加的色散，消除波長不同的信號光源相互之間的傳輸時間差。色散的大小可以根據(jù)用作傳輸路徑的光纖的種類和累加的色散進行適當?shù)倪x擇。
通過將折射率分布圖設置成圖2所示就可以獲得上述色散特征。
在圖2中，nclad/nSiO2＝0.9980；Δ1＝1.32％；Δ2＝-0.38％；Δ3＝0.23％；r1＝0.49μm；r2＝2.18μm；r3＝5.20μm；以及r4＝7.98μm。
具有此折射率分布圖的光纖包括中心芯區(qū)11、淀積在中心芯區(qū)11外部、折射率小于中心芯區(qū)11的側(cè)芯區(qū)16、淀積在側(cè)芯區(qū)16外部、折射率大于側(cè)芯區(qū)16但小于中心芯區(qū)11的環(huán)形芯區(qū)12和淀積在環(huán)形芯區(qū)12外部、折射率小于中心芯區(qū)11和環(huán)形芯區(qū)12但大于側(cè)芯區(qū)16的鍍層15。
將摻雜到中心芯區(qū)11和環(huán)形芯區(qū)12之中的鍺的量控制在小于通常的量，以消除瑞利散射。根據(jù)減少的鍺的量，可以使用，例如，根據(jù)本發(fā)明的方法摻雜氟來減少側(cè)芯區(qū)16和鍍層15的折射率。
在這種情況下，為了獲得想要的色散特性，應該將由中心芯區(qū)11、環(huán)形芯區(qū)12和側(cè)芯區(qū)16相對于鍍層15折射率的折射率相對差所形成的分布圖，也就是相對于鍍層15的相對折射率分布圖設置成想要的形狀，而不管摻雜劑氟的量。通過這種控制，在不降低非零色散偏移光纖色散特性的情況下大大減少了它的傳輸損耗。
在下文中，將會考慮色散補償光纖的折射率分布圖中折射率減少的程度。
在色散補償光纖中，在色散值和傳輸損耗之間通常有相關性。圖3給出了一個相關性的例子。圖3給出的數(shù)據(jù)取自用作單模光纖的色散補償光纖，每根單模光纖的RDS(相對色散斜率，即色散斜率與色散值之比)大約在0.0030到0.0035nm-1之間。
如圖3所示，通常色散補償光纖的傳輸損耗嚴重依賴于其色散補償特性。此外，色散值和傳輸損耗的相互關系會隨RDS變化。因此，在描述可以使用根據(jù)本發(fā)明的制造方法減少的光纖傳輸損耗時，色散補償光纖減少到一個確定值或更低值的表述是不恰當?shù)摹?br> 如下面參考實際例子所描述的，顯然可以通過使用根據(jù)本發(fā)明的制造方法形成同樣的來減少色散補償光纖中的傳輸損耗，因此鍍層的折射率小于純硅玻璃。
所以，在此實施方案的色散補償光纖中，傳輸損耗大為減少的有利效果意味著鍍層的折射率設置為一個低值，因此光纖的傳輸損耗至少要比鍍層折射率基本等于純硅玻璃折射率的參考光纖的損耗少0.01dB/km。使用如上所述的、傳輸損耗大為減少的色散補償光纖可以實現(xiàn)更好的光傳輸。
此外，當這樣的光纖的色散斜率設置為負值時，優(yōu)選用作色散斜率補償/色散補償光纖。
通過使用與用于根據(jù)本發(fā)明的非零色散偏移光纖的相類似的方法來形成鍍層15的折射率小于純硅玻璃折射率的光纖預制棒，可以得到本實施方案的色散補償光纖；然后，從預制棒中拉伸出光纖。不用說，核心的折射率設置為適合色散補償光纖的值。
在下文中將講述一些例子。
例1
這個例子涉及用于制造折射率分布圖如圖4所示的非零色散偏移光纖的方法。
在圖4中，Δ1＝0.70％；Δ2＝0.0％；Δ3＝0.28％；r1＝1.99μm；r2＝5.00μm；以及r3＝7.40μm。
在此例中，形成想要的硅棒的步驟是用PCVD方法在硅管的內(nèi)壁上淀積玻璃，然后破壞硅管。圖5給出了使用預制棒分析器測量的該硅棒的折射率分布圖。
在硅管14的內(nèi)部形成中心芯區(qū)11、環(huán)形核心區(qū)12和CVD合成鍍層。鍺和氟共同摻雜到從中心芯區(qū)11到環(huán)形芯區(qū)12的區(qū)域和CVD合成鍍層13的臨近區(qū)域(內(nèi)部鍍層)之中。CVD合成鍍層在內(nèi)部鍍層和硅管14之間的區(qū)域(外部鍍層)是由硅組成的。
在隨后的第二步中，用火拋光方法去掉硅管14。然后在第三步中，使用外部淀積方法淀積硅鍍層19并玻璃化，從而形成光纖預制棒。
用預制棒分析器分析在第三步中形成的光纖預制棒，圖4給出了獲得的測量結果。每層的折射率相對差是對于外部淀積的鍍層19的。
使用這種制造方法，所獲光纖預制棒的折射率分布圖中CVD合成鍍層13的折射率與外部淀積的鍍層19的基本相等。
表1中給出了由這種光纖預制棒獲得的非零色散偏移光纖的光特性。表1還給出了從使用傳統(tǒng)方法形成的、沒有去掉硅管的光纖預制棒得到的非零色散偏移光纖的光特性。
表1

*λcc電纜截止波長*彎曲損耗直徑為20mm*所測波長1550nm如表1所示，在使用本發(fā)明方法得到的非零色散偏移光纖中截止波長縮短了70nm，大大減少了彎曲損耗。
例2這個例子涉及制造傳輸頻帶為1.3μm，核心11的折射率基本等于純硅折射率的單模光纖的方法，如圖6所示。每層的相對折射差是相對于外部淀積的鍍層19的。
在圖6中，Δ1＝0.33％；Δ2＝-0.11％；r1＝4.37μm；以及r2＝18.59μm。
在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布圖的硅棒的步驟是使用MCVD方法在硅管14的內(nèi)壁上淀積煙炱，然后進行玻璃化處理和破壞處理。圖7給出了預制棒分析器關于在第一步中形成的硅棒的分析結果。
在硅管14內(nèi)部形成了折射率基本等于純硅折射率的核心11和摻雜了氟、折射率小于純硅折射率的CVD合成鍍層13。
接下來在第二步中，用火拋光方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀積方法淀積硅鍍層19并進行玻璃化，從而形成光纖預制棒。
在玻璃化步驟中，通過在玻璃化之前加入提供氟氣的步驟，可將外部淀積鍍層19的折射率設置為小于純硅的折射率。圖7給出了預制棒分析器關于在第三步中形成的光纖預制棒的分析結果。
設置的外部淀積鍍層19的折射率相對差比CVD合成鍍層13的折射率大0.01％左右，因此形成了一個W形的折射率分布圖。
表2給出了從該光纖預制棒中拉伸出的單模光纖的光特性。
表2

*λcf光纖截止波長*彎曲損耗直徑為20mm*所測波長1550nm如表2所示，發(fā)明的制造方法提供了純硅核心的純硅型光纖典型呈現(xiàn)的極低的傳輸損耗。
例3
本例涉及一種制造單模光纖的方法，該光纖折射率分布圖如圖8所示，增加了一個有效芯區(qū)Aeff，核心11的折射率與純硅的折射率基本相同。每層的折射率相對差是相對于外部淀積鍍層19的。
在圖8中，Δ1＝0.27％；Δ2＝-0.06％；r1＝5.92μm；以及r2＝17.77μm。
在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布圖的硅棒的步驟是使用MCVD方法在硅管14的內(nèi)壁上淀積煙炱，然后進行玻璃化處理和破壞處理。
圖9給出了預制棒分析器關于在第一步中形成的硅棒的分析結果。在硅管14內(nèi)部形成了折射率基本等于純硅折射率的核心11和摻雜了氟、折射率小于純硅折射率的CVD合成鍍層13。
在此例中，部分鍍層13是使用MCVD方法形成的，所以折射率分布圖是如圖19所示的樣子。核心11由純硅組成，鍍層13由氟摻雜硅組成。
接下來在第二步中，用火拋光方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀積方法淀積硅鍍層19并進行玻璃化，從而形成光纖預制棒。
在玻璃化步驟中，通過在玻璃化之前加入提供氟氣的步驟，可將外部淀積鍍層19的折射率設置為小于純硅的折射率。圖1給出了預制棒分析器關于在第三步中形成的光纖預制棒的分析結果。設置的外部淀積鍍層19的折射率相對差比CVD合成鍍層13的折射率大0.06％左右，因此形成了一個W形的折射率分布圖。
表3給出了從該光纖預制棒中拉伸出的單模光纖的光特性。
表3

*λcc電纜截止波長*彎曲損耗直徑為20mm*所測波長1550nm如表3中所示，發(fā)明的制造方法提供了一種用于增加了有效芯區(qū)Aeff的光纖的光纖預制棒，適用于超長通信距離的傳輸系統(tǒng)。
例4本例涉及一種制造非零色散偏移光纖的方法，該光纖折射率如圖1所示，小于純硅玻璃的折射率。每層的折射率相對差是相對于外部淀積鍍層19的。
在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布圖的硅棒的步驟是使用CVD方法在硅管(沒有給出)的內(nèi)壁上淀積煙炱，然后進行破壞處理。鍺和氟共同摻雜到從中心芯區(qū)11到環(huán)形芯區(qū)12的區(qū)域里。鄰接環(huán)形芯區(qū)12的CVD合成鍍層13的區(qū)域由氟摻雜硅玻璃組成。
接下來在第二步中，用等離子蝕刻方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀積方法淀積由硅組成的煙炱。通過在煙炱玻璃化之前加入提供作為含氟氣的SiF4氣的步驟，可將外部淀積鍍層19的折射率設置為小于純硅的折射率。圖1給出了預制棒分析器關于在第三步中形成的光纖預制棒的分析結果。在此例中，設置的外部淀積鍍層19的折射率差等于CVD合成鍍層13的折射率。
表4給出了從該光纖預制棒中拉伸出的非零色散偏移光纖的光特性。表4還給出了另一種由使用傳統(tǒng)方法形成的、沒有去掉硅管14的光纖預制棒得到的非零色散偏移光纖的光特性。如圖10所示，在一個傳統(tǒng)光纖實例的折射率分布圖中，鍍層15包括來自硅管13的區(qū)域，而且鍍層15的折射率基本等于純硅的折射率。該傳統(tǒng)光纖具有與使用本發(fā)明方法制造的光纖相同的相對折射率分布圖，如圖1所示。
在圖10中，nclad/nSiO2＝1；Δ1＝0.71％；Δ2＝0.06％；Δ3＝0.24％；r1＝0.81μm；r2＝3.05μm；r3＝5.96μm；以及r4＝7.30μm。
表4


*彎曲損耗直徑為20mm*PMD極化方式色散*所測波長1550nm如表4中所示，使用本發(fā)明方法得到的非零色散偏移光纖的傳輸損耗是0.188dB/km，與傳統(tǒng)光纖相比至少提高了0.01dB/km。使用傳統(tǒng)制造方法不會得到用于1.55μm傳輸頻帶、傳輸損耗值為0.188dB/km的非零色散偏移光纖。這個傳輸損耗值等于用于1.3μm傳輸頻帶、核心和鍍層之間的折射率相對差只有0.3％那么低的單模光纖的傳輸損耗。
例5本例涉及一種制造色散斜率補償/色散補償光纖的方法，該光纖折射率如圖2所示，小于純硅玻璃的折射率。每層的折射率相對差是相對于外部淀積鍍層19的。
在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布圖的硅棒的步驟是使用CVD方法在硅管(沒有給出)的內(nèi)壁上淀積煙炱，然后進行破壞處理。鍺和氟共同摻雜到從中心芯區(qū)11到環(huán)形芯區(qū)12的區(qū)域里。側(cè)芯區(qū)16和CVD合成鍍層13由氟摻雜硅玻璃組成。
接下來在第二步中，用等離子蝕刻方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀積方法淀積由硅組成的煙炱。通過在煙炱玻璃化之前加入提供作為含氟氣的SiF4氣的步驟，可將外部淀積鍍層19的折射率設置為小于純硅的折射率。圖2給出了預制棒分析器關于在第三步中形成的光纖預制棒的分析結果。在此例中，設置的外部淀積鍍層19的折射率差等于CVD合成鍍層13的折射率。
表5給出了從該光纖預制棒中拉伸出的色散斜率補償/色散補償光纖的光特性。
表5還給出了另一種使用傳統(tǒng)方法形成的、沒有去掉硅管14的光纖預制棒得到的色散斜率補償/色散補償光纖的光特性。如圖11所示，在一個傳統(tǒng)光纖實例的折射率分布圖中，鍍層15包括來自硅管13的區(qū)域，而且鍍層15的折射率基本等于純硅的折射率。該傳統(tǒng)光纖具有與使用本發(fā)明方法制造的光纖相同的相對折射率分布圖，如圖2所示。
在圖11中，nclad/nSiO2＝1；Δ1＝1.32％；Δ2＝-0.38％；Δ3＝0.23％；r1＝0.49μm；r2＝2.18μm；r3＝5.20μm；以及r4＝7.98μm。
表5

*彎曲損耗直徑為20mm*PMD極化方式色散*所測波長1550nm如表5中所示，使用本發(fā)明方法得到的色散斜率補償/色散補償光纖的傳輸損耗比傳統(tǒng)光纖的損耗少0.03dB/km。
本發(fā)明不限于上面的例子，可以用于制造具有不同折射率分布圖的光纖預制棒。
如上所述，在使用上面本發(fā)明方法得到的光纖預制棒中，因為來自底管的玻璃在第二步中被去掉了，所以不會影響光纖預制棒的折射率分布圖，增加了折射率的設計靈活性，不需要制備特殊的底管，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品適應性。
此外，可以得到不受來自底管的雜質(zhì)影響并具有更高光特性的光纖的有利效果。
而且通過使用本發(fā)明的方法，可以輕松得到鍍層折射率小于純硅折射率的光纖，因為可以精確控制折射率分布圖，并可以消除由摻雜到核心中的雜質(zhì)所引起的瑞利散射，所以可以得到傳輸損耗非常低的光纖。
權利要求
1.一種制造光纖預制棒的方法，包括第一步在底管(14)的內(nèi)壁上淀積玻璃，然后破壞該底管(14)以形成硅棒；以及第二步去掉該硅棒周圍的底管(14)或去掉底管(14)和部分有機玻璃。
2.一種制造光纖預制棒的方法，包括第一步在底管(14)的內(nèi)壁上淀積玻璃，然后破壞該底管(14)以形成硅棒；第二步去掉該硅棒周圍的底管(14)或去掉底管(14)和部分有機玻璃；以及第三步在第二步中得到硅棒的外表面上淀積玻璃。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中第二步是使用火拋光、等離子蝕刻和機械拋光中的任一種方法來完成的。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中形成核心(11，12)的玻璃和形成鍍層(13)的玻璃是在第一步中淀積的。
5.根據(jù)權利要求2的方法，其中形成核心(11，12)的玻璃，或者形成核心(11，12)的玻璃和形成部分鍍層(13)的玻璃是在第一步中淀積的。
6.根據(jù)權利要求2的方法，其中形成鍍層(19)的玻璃是在第三步中淀積的。
7.一種使用根據(jù)權利要求1的方法制造的光纖預制棒。
8.一種使用根據(jù)權利要求2的方法制造的光纖預制棒。
9.根據(jù)權利要求8的光纖預制棒，其中在第三步中淀積的形成鍍層(19)的玻璃的折射率與純硅玻璃的折射率基本相等。
10.根據(jù)權利要求8的光纖預制棒，其中在第三步中淀積的形成鍍層(19)的玻璃的折射率小于純硅玻璃的折射率。
11.一種由根據(jù)權利要求7到10的光纖預制棒形成的光纖。
12.根據(jù)權利要求11的光纖，其中在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)，該光纖的色散絕對值在1到15ps/nm/km之間，其色散斜率的絕對值等于或小于0.1ps/nm2/km，其在波長1550nm上的傳輸損耗等于或小于0.195dB/km。
13.根據(jù)權利要求11的光纖，其中在從1460到1625nm之間的波段選擇的范圍內(nèi)，該光纖的色散是一個負值，該鍍層的折射率小于純硅玻璃的折射率，該光纖在波長1550nm上的傳輸損耗比符合下列條件的可比光纖的傳輸損耗至少小0.01dB/km(a)可比光纖的鍍層折射率等于純硅玻璃的折射率；以及(b)相對于可比光纖鍍層折射率的相對折射率分布圖與該光纖的分布圖相同。
14.根據(jù)權利要求13的光纖，其中該光纖的色散斜率是負值。
全文摘要
一種制造光纖預制棒的改進方法，使用了CVD方法，其中部分或整個光纖預制棒是通過在底管(14)的內(nèi)壁上淀積玻璃形成的。方法包括第一步在底管(14)的內(nèi)壁上淀積玻璃并破壞底管(14)以形成硅棒；第二步去掉硅棒周圍的底管(14)或去掉底管(14)和部分有機玻璃；第三步在第二步中得到的硅棒的外表面上淀積玻璃。通過使用本方法將鍍層(19)的折射率設置為小于純硅的折射率，可以得到傳輸損耗非常低的光纖。
文檔編號G02B6/036GK1400478SQ0212695
公開日2003年3月5日 申請日期2002年7月24日 優(yōu)先權日2001年7月26日
發(fā)明者松尾昌一郎, 谷川莊二, 姬野邦治, 原田光一 申請人:株式會社藤倉