[发明专利]光纤预制件、光纤和光纤预制件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤预制件、光纤和光纤预制件的制备方法。

背景技术

已知由二氧化硅基玻璃构成并且具有掺杂碱金属的芯区域的光纤(参见日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译文本)No.2007-504080和美国专利申请公开No.2006/0130530)。与芯部分未掺杂碱金属的情况相比，在光纤预制件的芯部分掺杂有碱金属的情况下，可以在对光纤预制件拉伸期间降低芯部分的粘性。因此，可以使得二氧化硅玻璃的网络结构的松弛增强。据信，由此可以降低通过拉伸所得的光纤的衰减。

用碱金属对二氧化硅玻璃进行掺杂的已知方法为扩散法。在扩散法中，将诸如碱金属或碱金属盐等原料的蒸气引入由二氧化硅基玻璃构成的玻璃管中，同时利用外部热源加热该玻璃管或在该玻璃管中产生非平衡态等离子体，由此，通过扩散使玻璃管的内表面掺杂碱金属元素。

在利用扩散法使玻璃管掺杂碱金属之后，加热该玻璃管以减小其直径。在直径减小之后，为了除去在碱金属元素掺杂的同时也掺杂到该玻璃管的杂质(如Ni、Fe和其它过渡金属)，在壁的厚度方向上对玻璃管的内表面进行一定量的蚀刻。碱金属的扩散速率高于过渡金属的扩散速率。因此，即使当通过在厚度方向上对玻璃表面进行一定量的蚀刻而除去过渡金属时，大部分掺杂的碱金属也能够留在玻璃中。在蚀刻之后，通过加热使玻璃管塌缩，从而制备碱金属掺杂芯棒。在该碱金属掺杂芯棒上合成包层部分，从而制备光纤预制件。接下来，对光纤预制件进行拉伸从而制备光纤。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤预制件，利用该光纤预制件能够以高产率制备具有掺杂一种或多种碱金属的芯区域并且具有低衰减的光纤。本发明的另一个目的是提供一种制备这样的光纤预制件的方法。本发明的又一个目的是提供一种具有掺杂一种或多种碱金属的芯区域、并且具有低衰减的光纤。

为了实现上述目的，根据本发明的第一实施方案提供了一种由二氧化硅基玻璃构成的光纤预制件，该光纤预制件包括通过拉伸而形成为光纤的芯区域的芯部分，其中所述芯部分包括掺杂有一种或多种碱金属的碱金属掺杂芯玻璃部分，所述芯部分中氧分子的最大浓度为大于或等于30mol ppb，并且所述芯部分中碱金属的平均浓度为大于或等于5原子ppm。碱金属的平均浓度是指掺杂在芯部分中的所有碱金属原子的总数的比例。

在光纤预制件中，碱金属掺杂芯玻璃部分除SiO₂玻璃网络以外，优选还包含氧分子和卤素，并且碱金属掺杂芯玻璃部分中其它掺杂剂的平均浓度均优选低于该碱金属掺杂芯玻璃部分中的碱金属和卤素各自的平均浓度。更优选的是，碱金属掺杂芯玻璃部分中的其它掺杂剂的最大浓度均低于该碱金属掺杂芯玻璃部分中的碱金属、氧分子和卤素各自的最大浓度。

优选的是，光纤预制件还包括通过拉伸而形成为光纤的包层区域的包层部分，所述包层部分位于所述芯部分的外周，其中所述包层部分为掺杂有氟的二氧化硅基玻璃。碱金属掺杂芯玻璃部分可以掺杂有钠、钾、铷、铯、或者它们的混合物，并且优选掺杂有钾作为一种或多种碱金属。所述芯部分优选包括第一芯玻璃部分，其掺杂有平均浓度为大于或等于5原子ppm的一种或多种碱金属；和第二芯玻璃部分，其包含小于或等于1原子ppm的一种或多种碱金属，所述第二芯玻璃部分位于所述第一芯玻璃部分的外周。碱金属掺杂芯玻璃部分中的氧分子的最大浓度优选为小于或等于160mol ppb。芯部分中的碱金属的平均浓度优选为小于或等于120原子ppm。

根据本发明的第二实施方案，提供了一种通过拉伸本发明的一个实施方案的光纤预制件而制备的光纤，其中，在1,550nm波长下的衰减小于或等于0.180dB/km，优选为小于或等于0.170dB/km，更优选为小于或等于0.165dB/k。

根据本发明的第三实施方案，提供了一种制备光纤预制件的方法，该光纤预制件由二氧化硅基玻璃构成，并且包括通过拉伸而形成为光纤的芯区域的芯部分，所述方法包括：碱金属掺杂步骤，其中，将一种或多种碱金属的原料气体供应至由二氧化硅基玻璃构成的玻璃管的内部，同时加热该玻璃管，从而用所述一种或多种碱金属对该玻璃管进行掺杂；氧分子掺杂步骤，其中，将氧气供应至所述玻璃管的内部，同时加热该玻璃管，从而用氧分子对该玻璃管进行掺杂；以及塌缩步骤，其中，在所述碱金属掺杂步骤和氧分子掺杂步骤之后加热所述玻璃管，从而使该玻璃管塌缩，由此制备本发明的一个实施方案的光纤预制件。在本发明第三实施方案的制备光纤预制件的方法的塌缩步骤中，优选将玻璃管中的氧气分压控制为大于或等于80kPa。