[发明专利]一种超低损耗光纤预制棒及其制造方法

权利要求书

1.一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1使用气相轴向法在靶棒上面沉积疏松体，依次经过烧结和拉伸过程形成核芯棒；

S2使用外部气相法在另一靶棒外表面沉积疏松体，结束后将靶棒由疏松体内抽离，形成空心疏松体,称为内包层；

S3将S1中的核芯棒插入S2的空心疏松体内包层中，进行掺氟脱水烧结，形成透明的玻璃棒，经拉伸后作为预制棒的芯棒；

S4将芯棒直接与半径厚度为r3的套管组装或者利用OVD技术外包包层经脱水烧结后形成实心的光纤预制棒；

所述S1中，使用气相轴向法在靶棒上面沉积低掺杂锗和氟的SiO₂颗粒疏松体，其中，锗掺杂量低于2wt％，氟掺杂量低于1wt％，制备的疏松体在烧结炉内经脱水烧结制成透明玻璃体；玻璃体两端对接辅助玻璃棒后拉伸到目标半径的核芯棒，所述的气相轴向法为单喷灯或多喷灯。

2.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述S1中，沉积所用气体为氢气、氧气、四氯化硅、四氯化锗和四氟化碳中，且所有气体金属杂质含量低于3ppb；

脱水所用气体为氯气和氦气，烧结所用气体为氦气、氯气或氮气中的一种或多种的混合气体,其中氯气和氦气或者氦气含量不低于75％，且脱水，烧结用气体金属杂质含量低于3ppb。

3.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述S2中，使用外部气相法在靶棒外表面沉积SiO₂颗粒疏松体，达到设计疏松体烧结后的半径厚度,将靶棒由疏松体内抽离后，在疏松体中心形成沿轴线的中心孔，该疏松体称为内包层；

其中，沉积所用气体为氢气、氧气和四氯化硅气体，且所有气体金属杂质含量低于10ppb。

4.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述S3中深掺杂氟过程，内包层疏松体掺杂过程大于等于15分钟，小于等于180分钟，深掺杂氟过程，含氟气体同时从炉心管底部气管，核芯棒及内包层疏松体间隙通入。

5.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述S3中，深掺杂氟过程，炉心管内温度为1000-1200摄氏度，所通气体为氯气、含氟气体和氦气，其中含氟气体为CF₄、C₂F₆、SiF₄或SF₆中的一种或多种混合气体，且所通气体金属杂质含量低于10ppb。

6.根据权利要求5所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，烧结时，疏松体底部安装有堵头，堵头材质为含有微孔的玻璃体，烧结阶段疏松体先烧结底部，再逐渐往上烧结，并从核芯棒和中孔的内包层的辅助把手部位抽负压，使得烧结后内包层和核芯棒完全融合为透明的玻璃体。

7.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述S4中，火焰外包形成的包层或者套管形成的包层，其杂质含量小于50ppm。

8.根据权利要求1所述的一种超低损耗光纤预制棒的制造方法，其特征在于，所述方法中，核芯棒区域半径r1、空心疏松体烧结成透明玻璃体后半径厚度r2及外包包层或套管的半径厚度r3之间的关系为：2r2/r16,2.5r3/r28。

9.一种超低损耗光纤预制棒，由权利要求1-8任一项所述的超低损耗光纤预制棒的制造方法制造而成，其特征在于，包括由核芯棒和内包层制成的芯棒，及在芯棒拉伸后裹附在其表面的外包或套管，其中，核芯棒与纯硅棒的相对折射率差为Δ₁，内包层部分与纯硅棒的相对折射率差为Δ₂,分为Δ_2L,Δ_2H,套管或外包形成的包层与纯硅棒的相对折射率差为Δ₃，则-0.1％Δ₁0.1％，-0.6％Δ_2L-0.3％，-0.6％Δ_2H-0.1％,-0.05Δ₃0.05％，Δ₁≥Δ₃≥Δ_2H≥Δ_2L。