光纤、光纤预制棒及制造光纤预制棒的方法

摘要

一种制造光纤预制棒的改进方法，使用了CVD方法，其中部分或整个光纤预制棒是通过在底管(14)的内壁上淀积玻璃形成的。方法包括第一步在底管(14)的内壁上淀积玻璃并破坏底管(14)以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管(14)或去掉底管(14)和部分有机玻璃；第三步在第二步中得到的硅棒的外表面上淀积玻璃。通过使用本方法将镀层(19)的折射率设置为小于纯硅的折射率，可以得到传输损耗非常低的光纤。

说明书

                          发明背景

发明领域

本发明涉及光纤、光纤预制棒及一种制造光纤预制棒的方法，该方法是一类CVD(化学汽相淀积)方法，更特别包括在底管内壁上淀积玻璃而形成硅棒之后去掉底管的步骤。

背景技术

对于制造光纤预制棒的方法，已知的有VAD(汽相轴淀积)方法、OVD(外部汽相淀积)方法、MCVD(改进的化学汽相淀积)方法和PCVD(等离子激活的化学汽相淀积)方法。MCVD方法和PCVD方法(在下文中简称为CVD方法)包括的步骤有：将由，例如，SiCl₄、GeCl₄等组成的源玻璃材料气体注入由，例如，硅制成的底管；使用氢氧火焰喷灯、等离子等从外面加热底管，同时使底管绕轴旋转，从而在底管的内壁上形成并淀积玻璃粒子或玻璃层，它们会形成核心、部分核心或镀层或整个核心或镀层；破坏底管从而形成部分或整个光纤预制棒。

此外，如果需要的话，还可以在用上面的外部淀积方法或管中套棒的方法得到的玻璃预制棒的外表面上淀积另外的玻璃，形成部分或整个镀层。

前面提到的方法优选用于制造光纤，例如色散偏移光纤、色散补偿光纤等等，其中需要有复杂的折射率分布图，这是因为在这种方法中可以通过调整注入到底管中的源玻璃材料气体的类型和量来精确控制淀积玻璃的折射率。

另一方面，在上述的CVD方法中，光纤预制棒中折射率分布图的设计是受不同方面限制的，下面将解释这一点。

例如，当需要使用CVD方法及随后的外部淀积方法来制造用于非零色散偏移光纤、具有如图12所示的折射率分布图的光纤预制棒时，实际获得的是具有如图13所示的折射率分布图的光纤预制棒。

如图13所示，在镀层的外面，区域A具有稍高一点的折射率。由具有这样折射率分布图的光纤预制棒形成的光纤将会在截止波长上受到影响。

下面采取的措施是为了防止此类影响：(1)调整折射率分布图，使截止波长不受影响；或者(2)在由外部淀积方法形成的部分玻璃中添加掺杂剂，形成涂层，使玻璃的折射率与底管的相同。

在色散偏移光纤或色散补偿光纤中，设计折射率分布图的灵活性会受到限制，当采用措施(1)时，其它如模场直径、有效核心区域、色散斜率、弯曲损耗等特性不可避免的会下降。另一方面，因为工艺的原因措施(2)不能应用到所有类型的光纤预制棒。

象另一个例子，当使用CVD方法来制造用于核心由纯硅制成的硅核光纤的光纤预制棒时，会采用下述措施：

(1)使用与硅相同折射率的底管；

(2)使用一种通过掺杂氟将折射率降低到小于硅折射率的玻璃管作为底管。

在措施(1)中，由于折射率分布图如图14所示，底管2必须放置在离核心1有7倍于核心1直径远的距离处。这减少了从光纤预制棒上拉伸的光纤的长度，是不希望得到的结果。例如，当使用措施(1)来制造直径和长度分别是20mm和1000mm的光纤预制棒时，从中拉伸出的光纤长度不超过26km，这意味着没有足够的工艺来进行大规模生产。

在措施(2)中，如图15所示，必须要提供所设计的折射率与核心1折射率相对差相当的底管2，这增加了制造的负担。另外，当底管不符合折射率的要求时，会限制光纤预制棒中折射率分布图的设计。

此外，在色散偏移光纤和色散补偿光纤中，因为掺杂在核心中锗这样的掺杂物会产生瑞利散射，所以很难降低传输损耗。当减少核心中锗掺杂物的量来减轻瑞利散射，并且想要的镀层折射率低时，由于核心和镀层之间的折射率分布图和折射率相对差不适当，故无法获得设计的色散特性。另一方面，当想要镀层的折射率随核心折射率的减少而减少时，会面临与用于硅核光纤的光纤预制棒的情况一样的问题。因此，只要使用现有的方法，难于减少色散偏移光纤和色散补偿光纤中的传输损耗。

如上所述，当使用传统的CVD方法或通过CVD方法和外部淀积方法的组合来制造光纤预制棒时会面临不同的问题。

发明内容

本发明的一个目标是解决上述在使用在底管内壁上淀积玻璃来制造部分或整个光纤预制棒时所遇到的问题。

为解决上述问题而进行的研究表明CVD方法中的问题是由来自底管并包含在光纤预制棒中的玻璃所引起的。

因此，为了解决上述问题，在使用CVD方法制造光纤预制棒时应提供一个通过研磨等方法去掉来自底管的玻璃的步骤。

本发明是以上面提到的发现为基础的。根据本发明的第一方面，制造光纤预制棒的方法包括：第一步在底管的内壁上淀积玻璃并破坏该底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管或去掉起初管和部分有机玻璃。

根据本发明的第二方面，制造光纤预制棒的方法包括：第一步在底管的内壁上淀积玻璃并破坏该底管以形成硅棒；第二步去掉硅棒周围的底管或去掉起初管和部分有机玻璃；第三步是在第二步中获得的硅棒的外表面上淀积玻璃。

第二步可以通过火抛光、等离子蚀刻和机械抛光中的任一种方法来实现。

在第一步中，可以淀积出形成核心的玻璃和形成镀层的玻璃。

另一种选择是，在第一步中，可以淀积出形成核心的玻璃或可以淀积出形成核心的玻璃和形成部分镀层的玻璃。

在第三步中，可以淀积出形成镀层的玻璃。

本发明的第三个方面提供了一种通过根据本发明第一个方面的方法形成的光纤预制棒。

本发明的第四个方面提供了一种通过根据本发明第二个方面的方法形成的光纤预制棒。

在上面的光纤预制棒中，在第三步中淀积的形成镀层的玻璃的折射率可以与纯硅玻璃的折射率基本相同。

在上面的光纤预制棒中，在第三步中淀积的形成镀层的玻璃的折射率可以小于纯硅玻璃的折射率。

本发明的第五个方面提供了一种由上述光纤预制棒形成的光纤。

在上面的光纤中，在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内，光纤色散的绝对值会在1到15ps/nm/km之间，其色散斜率的绝对值等于或小于0.1ps/nm/km，其在波长1550nm上的传输损耗等于或小于0.195dB/km。

在上面的光纤中，在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内，光纤的色散是负值，镀层的折射率小于纯硅玻璃的折射率，光纤在波长1550nm上的传输损耗至少为0.195dB/km，小于符合下列条件的可比光纤的折射率：

(a)可比光纤的镀层折射率等于纯硅玻璃的折射率；以及

(b)相对于可比光纤镀层折射率的相对折射率分布图与该光纤的折射率分布图相同。

在上面的光纤中，光纤的色散斜率可以是负值。

附图说明

图1给出了由根据本发明的光纤预制棒获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图。

图2给出了由根据本发明的光纤预制棒获得的色散斜率/色散偏移光纤的折射率分布图。

图3给出了一个色散补偿光纤的色散和传输损耗之间相互关系的例子。

图4给出了根据本发明的光纤预制棒例1的折射率分布图。

图5给出了根据本发明的光纤预制棒例1在制造的中间步骤中的折射率分布图。

图6给出了根据本发明的光纤预制棒例2的折射率分布图。

图7给出了根据本发明的光纤预制棒例2在制造的中间步骤中的折射率分布图。

图8给出了根据本发明的光纤预制棒例3的折射率分布图。

图9给出了根据本发明的光纤预制棒例3在制造的中间步骤中的折射率分布图。

图10给出了用传统方法获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图，其中镀层的折射率与纯硅的折射率基本相同。

图11给出了用传统方法获得的色散斜率补偿/色散补偿光纤的折射率分布图，其中镀层的折射率与纯硅的折射率基本相同。

图12给出了用于非零色散偏移光纤的光纤预制棒的折射率分布图。

图13给出了用传统方法获得的非零色散偏移光纤的折射率分布图。

图14给出了一个用传统方法获得的光纤预制棒实例的折射率分布图，其核心是由纯硅制成的。

图15给出了另一个用传统方法获得的光纤预制棒实例的折射率分布图，其核心是由纯硅制成的。

具体实施方式

本发明的优选实施方案将参考附图来进行解释。

—制造光纤预制棒的方法

根据本发明第一方面的制造光纤预制棒的方法的第一个步骤是用MCVD方法或PCVD方法来完成的，其中：将由SiCl₄、GeCl₄等组成的源玻璃材料气体注入到由硅等制成的底管中；使用氢氧火焰喷灯、等离子体等热源从外面加热底管，同时使底管绕轴旋转，从而在底管的内壁上形成并淀积出形成核心或整个核心和镀层的玻璃粒子。在这个步骤中，显然是通过调整原玻璃材料气体的类型和量来控制折射率的。

然后将上述状态的底管加强热到大约2000℃，接着进行破坏(冷却)形成硅棒。第二步包括一个去掉环绕硅棒外部的底管区域的步骤。去除处理可以使用氟化氢等溶剂，通过火抛光、等离子蚀刻或机械抛光来完成；但是考虑到净度和生产率，特别建议使用火抛光和等离子蚀刻。在去除处理中，不仅是底管，底管内部的一部分玻璃也会被去掉。

使用传统的方法，从因此获得的光纤预制棒中拉伸出光纤。

根据本发明第二方面的制造光纤预制棒的方法在根据第一方面第二步之后包括一个淀积玻璃的第三步，该步骤将在硅棒外表面上形成部分或全部镀层。

完成第三步要使用：外部淀积方法，包括对硅棒使用包含有源玻璃材料气体的氢氧喷灯的火焰来烧制硅棒，以淀积在火焰中形成的玻璃粒子，然后加热玻璃使其玻璃化；管中套棒的方法包括将去除之后的硅棒插入到硅管之中，然后加热使它们结合；或类似的方法。

在此制造方法的第一步中，核心是淀积得到或核心和部分镀层是淀积得到的。

使用传统方法从由此获得的光纤预制棒中拉伸出光纤。

—光纤预制棒

根据本发明的光纤预制棒可以使用根据第一方面的方法来形成。该光纤预制棒的核心和镀层是在上述制造方法的第一步中形成的，不包含来自底管的玻璃，原因是底管已经被去掉了。

因此，由这样的光纤预制棒获得的光纤具有设计好的折射率分布图，没有不希望出现的变化。

根据本发明的光纤预制棒可以使用根据第二方面的方法来形成。在第一步中形成该光纤预制棒的核心和部分镀层，镀层的其余部分在第三步中形成，不包含来自底管的玻璃或来自底管和在第一步中形成的部分镀层的玻璃，原因是它们已经在第二步中被去掉了。

对于这种光纤预制棒，可以使用外部淀积方法来完成第三步，由外部淀积方法形成的剩余部分的镀层的折射率可以与纯硅玻璃的折射率基本相同。因为只需要将使用外部淀积方法淀积的烟炱玻璃化就可以获得这种光纤预制棒，因此适合大规模生产。

此外，对于这种光纤预制棒，可以使用外部淀积方法来完成第三步，由外部淀积方法形成的剩余部分的镀层的折射率可以小于纯硅玻璃的折射率。因为可以减少核心区域二氧化锗等掺杂物的量，所以这样的光纤预制棒更可提供低传输损耗的光纤。

在使用上面本发明方法获得的光纤预制棒中，由于已经在第二步中去掉了来自底管的玻璃，所以不会影响光纤预制棒的折射率分布图，增加了设计折射率的灵活性，不需要制备特别的底管，提高了生产率和产品的适应性。

从这样的光纤预制棒可以形成不受来自底管的杂质影响、具有更好的光学性能的光纤。

—光纤

本发明的光纤可以通过拉伸的方法从根据本发明的光纤预制棒得到。由于没有残留的底管，所以这种光纤没有不好的特性；因此它具有更好的光学性能。

根据本发明的光纤在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内色散绝对值可以达到在1到15ps/nm/km之间，色散斜率绝对值等于或小于0.1ps/nm²/km，在波长1550nm上的传输损耗等于或小于0.195dB/km。

这样的光纤最好用作非零色散偏移光纤(NZDSF)。

将传输频带中的色散设置为一个非零的确定值的原因是为了偏移传输频带之外的非零色散波长以减少非线性光学效应。通过这种设置，可以抑制由于这样的四波混合而导致的信号降低。传输频带和色散可以按需要从上面讲述的范围内选择。

当色散斜率的绝对值设置为等于或小于0.1ps/nm2/km时，色散特性随波长的变化变小，所以可以放宽传输频带，增加WDM(波长分割多路复用)中的波长重数。

要获得上述的色散特性可以将折射率分布图设置为，例如，如图1所示的分布图。具有在中心芯区11四周淀积一个环形芯区12的双重结构的光纤会呈现出这样的折射率分布图。

在图1中，n_clad/n_SiO2＝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。

在根据本实施方案的光纤中，因为在波长1550nm上的传输损耗等于或小于0.195dB/km，所以大大抑制了信号降低。此外，还能够增加传输距离和波长重数。

为了实现如上所述的较低的传输损耗，例如可以减少掺杂在由中心芯区11和环形芯区12构成的核心中的锗的量，从而使用制造根据本发明的光纤预制棒的方法，靠减少锗的量来降低侧芯区16和镀层区15的折射率。

根据本实施方案的非零色散偏移光纤可以，例如按照下列步骤来制造。

在第一步中，使用CVD方法形成中心芯区11、环形芯区12和镀层15的一部分13。在第二步中，通过研磨或抛光方法去掉来自底管的玻璃。在第三步中，使用外部淀积方法形成镀层15的剩余部分19。

在第三步中，为了将氟掺杂到镀层15的剩余部分19之中，可以将氟气加入到源玻璃材料气体之中从而淀积出含氟烟炱；然后将烟炱玻璃化。另一种做法是，首先淀积不含氟的烟炱，然后在玻璃化期间加入含氟气体，从而形成氟掺杂玻璃。

在玻璃化处理之后通过拉伸光纤预制棒可以得到根据本发明的光纤。

根据本发明的光纤的特征在于：在从1460到1625nm之间的波段选择的范围内，光纤的色散是一个负值，镀层的折射率小于纯硅玻璃的折射率，光纤在波长1550nm上的传输损耗至少是0.01dB/km，小于符合下列条件的参考光纤的损耗：

(a)参考光纤镀层的折射率等于纯硅玻璃的折射率；以及

(b)相对于参考光纤镀层折射率的相对折射率分布图与上面光纤的分布图相同。

这里提到的相对折射率分布图是指光纤不同区域相对于镀层折射率的折射率相对差的分布图。在两个具有相同相对折射率分布图的光纤中，彼此的折射率分布图也是相同的；因此，两个光纤对应部分，例如核心或镀层，之间的折射率差值是一致的。

在本实施方案的光纤中，可以通过减少掺杂到核心的掺杂剂，例如锗，的量来减少传输损耗，这样使镀层的折射率小于纯硅的折射率。此外，通过将该光纤的相对折射率分布图设置得与镀层折射率与纯硅折射率相同的光纤的分布图相同，可以获得比传统光纤更好的性能，基本没有影响色散特性、截止波长等光学特性。

这样的光纤优选用作色散斜率补偿光纤、色散补偿光纤等这一类色散补偿光纤。

在这种情况下，通过将传输频带中的色散设置为负值，可以补偿传输路径中累加的色散，消除波长不同的信号光源相互之间的传输时间差。色散的大小可以根据用作传输路径的光纤的种类和累加的色散进行适当的选择。

通过将折射率分布图设置成图2所示就可以获得上述色散特征。

在图2中，n_clad/n_SiO2＝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。

具有此折射率分布图的光纤包括中心芯区11、淀积在中心芯区11外部、折射率小于中心芯区11的侧芯区16、淀积在侧芯区16外部、折射率大于侧芯区16但小于中心芯区11的环形芯区12和淀积在环形芯区12外部、折射率小于中心芯区11和环形芯区12但大于侧芯区16的镀层15。

将掺杂到中心芯区11和环形芯区12之中的锗的量控制在小于通常的量，以消除瑞利散射。根据减少的锗的量，可以使用，例如，根据本发明的方法掺杂氟来减少侧芯区16和镀层15的折射率。

在这种情况下，为了获得想要的色散特性，应该将由中心芯区11、环形芯区12和侧芯区16相对于镀层15折射率的折射率相对差所形成的分布图，也就是相对于镀层15的相对折射率分布图设置成想要的形状，而不管掺杂剂氟的量。通过这种控制，在不降低非零色散偏移光纤色散特性的情况下大大减少了它的传输损耗。

在下文中，将会考虑色散补偿光纤的折射率分布图中折射率减少的程度。

在色散补偿光纤中，在色散值和传输损耗之间通常有相关性。图3给出了一个相关性的例子。图3给出的数据取自用作单模光纤的色散补偿光纤，每根单模光纤的RDS(相对色散斜率，即色散斜率与色散值之比)大约在0.0030到0.0035nm^-1之间。

如图3所示，通常色散补偿光纤的传输损耗严重依赖于其色散补偿特性。此外，色散值和传输损耗的相互关系会随RDS变化。因此，在描述可以使用根据本发明的制造方法减少的光纤传输损耗时，色散补偿光纤减少到一个确定值或更低值的表述是不恰当的。

如下面参考实际例子所描述的，显然可以通过使用根据本发明的制造方法形成同样的来减少色散补偿光纤中的传输损耗，因此镀层的折射率小于纯硅玻璃。

所以，在此实施方案的色散补偿光纤中，传输损耗大为减少的有利效果意味着镀层的折射率设置为一个低值，因此光纤的传输损耗至少要比镀层折射率基本等于纯硅玻璃折射率的参考光纤的损耗少0.01dB/km。使用如上所述的、传输损耗大为减少的色散补偿光纤可以实现更好的光传输。

此外，当这样的光纤的色散斜率设置为负值时，优选用作色散斜率补偿/色散补偿光纤。

通过使用与用于根据本发明的非零色散偏移光纤的相类似的方法来形成镀层15的折射率小于纯硅玻璃折射率的光纤预制棒，可以得到本实施方案的色散补偿光纤；然后，从预制棒中拉伸出光纤。不用说，核心的折射率设置为适合色散补偿光纤的值。

在下文中将讲述一些例子。

例1

这个例子涉及用于制造折射率分布图如图4所示的非零色散偏移光纤的方法。

在图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骤是用PCVD方法在硅管的内壁上淀积玻璃，然后破坏硅管。图5给出了使用预制棒分析器测量的该硅棒的折射率分布图。

在硅管14的内部形成中心芯区11、环形核心区12和CVD合成镀层。锗和氟共同掺杂到从中心芯区11到环形芯区12的区域和CVD合成镀层13的临近区域(内部镀层)之中。CVD合成镀层在内部镀层和硅管14之间的区域(外部镀层)是由硅组成的。

在随后的第二步中，用火抛光方法去掉硅管14。然后在第三步中，使用外部淀积方法淀积硅镀层19并玻璃化，从而形成光纤预制棒。

用预制棒分析器分析在第三步中形成的光纤预制棒，图4给出了获得的测量结果。每层的折射率相对差是对于外部淀积的镀层19的。

使用这种制造方法，所获光纤预制棒的折射率分布图中CVD合成镀层13的折射率与外部淀积的镀层19的基本相等。

表1中给出了由这种光纤预制棒获得的非零色散偏移光纤的光特性。表1还给出了从使用传统方法形成的、没有去掉硅管的光纤预制棒得到的非零色散偏移光纤的光特性。

                          表1

    λ_cc    (nm)    A_eff   (μm²)  MFD  (μm)   色散  (ps/nm/    km)  色散斜率  (ps/nm²/     km)  弯曲损    耗  (dB/m)  传统方法    1584    73.25  9.42   -2.98    0.119    41  本发明的    方法    1510    70.45  9.26   -2.5    0.118    26

*λ_cc：电缆截止波长

*弯曲损耗：直径为20mm

*所测波长：1550nm

如表1所示，在使用本发明方法得到的非零色散偏移光纤中截止波长缩短了70nm，大大减少了弯曲损耗。

例2

这个例子涉及制造传输频带为1.3μm，核心11的折射率基本等于纯硅折射率的单模光纤的方法，如图6所示。每层的相对折射差是相对于外部淀积的镀层19的。

在图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图的硅棒的步骤是使用MCVD方法在硅管14的内壁上淀积烟炱，然后进行玻璃化处理和破坏处理。图7给出了预制棒分析器关于在第一步中形成的硅棒的分析结果。

在硅管14内部形成了折射率基本等于纯硅折射率的核心11和掺杂了氟、折射率小于纯硅折射率的CVD合成镀层13。

接下来在第二步中，用火抛光方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀积方法淀积硅镀层19并进行玻璃化，从而形成光纤预制棒。

在玻璃化步骤中，通过在玻璃化之前加入提供氟气的步骤，可将外部淀积镀层19的折射率设置为小于纯硅的折射率。图7给出了预制棒分析器关于在第三步中形成的光纤预制棒的分析结果。

设置的外部淀积镀层19的折射率相对差比CVD合成镀层13的折射率大0.01％左右，因此形成了一个W形的折射率分布图。

表2给出了从该光纤预制棒中拉伸出的单模光纤的光特性。

                         表2

特性  传输损    耗  (dB/m)  λ_cf  (nm)    A_eff   (μm²)     MFD    (μm)    色散 (ps/nm/km      )  色散斜率  (ps/nm²/     km)弯曲损  耗(dB/m)测量值  0.176  1220    83.3    10.4    17.1    0.06  10

*λ_cf：光纤截止波长

*弯曲损耗：直径为20mm

*所测波长：1550nm

如表2所示，发明的制造方法提供了纯硅核心的纯硅型光纤典型呈现的极低的传输损耗。

例3

本例涉及一种制造单模光纤的方法，该光纤折射率分布图如图8所示，增加了一个有效芯区A_eff，核心11的折射率与纯硅的折射率基本相同。每层的折射率相对差是相对于外部淀积镀层19的。

在图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图的硅棒的步骤是使用MCVD方法在硅管14的内壁上淀积烟炱，然后进行玻璃化处理和破坏处理。

图9给出了预制棒分析器关于在第一步中形成的硅棒的分析结果。在硅管14内部形成了折射率基本等于纯硅折射率的核心11和掺杂了氟、折射率小于纯硅折射率的CVD合成镀层13。

在此例中，部分镀层13是使用MCVD方法形成的，所以折射率分布图是如图19所示的样子。核心11由纯硅组成，镀层13由氟掺杂硅组成。

接下来在第二步中，用火抛光方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀积方法淀积硅镀层19并进行玻璃化，从而形成光纤预制棒。

在玻璃化步骤中，通过在玻璃化之前加入提供氟气的步骤，可将外部淀积镀层19的折射率设置为小于纯硅的折射率。图1给出了预制棒分析器关于在第三步中形成的光纤预制棒的分析结果。设置的外部淀积镀层19的折射率相对差比CVD合成镀层13的折射率大0.06％左右，因此形成了一个W形的折射率分布图。

表3给出了从该光纤预制棒中拉伸出的单模光纤的光特性。

                          表3

特性  传输损    耗  (dB/m)  λ_cc  (nm   )    A_eff    (μ    m²)    MFD    (μ     m)    色散  (ps/nm    /km)   色散斜率  (ps/nm²/k      m)  弯曲损    耗  (dB/m)测量值  0.177  146   5   110.9   11.67    20.2    0.062    6

*λ_cc：电缆截止波长

*弯曲损耗：直径为20mm

*所测波长：1550nm

如表3中所示，发明的制造方法提供了一种用于增加了有效芯区A_eff的光纤的光纤预制棒，适用于超长通信距离的传输系统。

例4

本例涉及一种制造非零色散偏移光纤的方法，该光纤折射率如图1所示，小于纯硅玻璃的折射率。每层的折射率相对差是相对于外部淀积镀层19的。

在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布图的硅棒的步骤是使用CVD方法在硅管(没有给出)的内壁上淀积烟炱，然后进行破坏处理。锗和氟共同掺杂到从中心芯区11到环形芯区12的区域里。邻接环形芯区12的CVD合成镀层13的区域由氟掺杂硅玻璃组成。

接下来在第二步中，用等离子蚀刻方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀积方法淀积由硅组成的烟炱。通过在烟炱玻璃化之前加入提供作为含氟气的SiF₄气的步骤，可将外部淀积镀层19的折射率设置为小于纯硅的折射率。图1给出了预制棒分析器关于在第三步中形成的光纤预制棒的分析结果。在此例中，设置的外部淀积镀层19的折射率差等于CVD合成镀层13的折射率。

表4给出了从该光纤预制棒中拉伸出的非零色散偏移光纤的光特性。表4还给出了另一种由使用传统方法形成的、没有去掉硅管14的光纤预制棒得到的非零色散偏移光纤的光特性。如图10所示，在一个传统光纤实例的折射率分布图中，镀层15包括来自硅管13的区域，而且镀层15的折射率基本等于纯硅的折射率。该传统光纤具有与使用本发明方法制造的光纤相同的相对折射率分布图，如图1所示。

在图10中，n_clad/n_SiO2＝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

  传输  损耗  (dB/m    )   A_eff   (μ   m²)  MFD  (μ  m)    色散    (ps/nm    /km)  色散斜    率  (ps/nm  2/km)  弯曲  损耗  (dB/m    )   PMD (ps/km^1/2    )传统方法  0.202   70.1  9.51    4.65  0.085  10.5   0.05本发明的  0.188   70.2  9.52    4.7  0.085  9.8   0.05方法

*弯曲损耗：直径为20mm

*PMD：极化方式色散

*所测波长：1550nm

如表4中所示，使用本发明方法得到的非零色散偏移光纤的传输损耗是0.188dB/km，与传统光纤相比至少提高了0.01dB/km。使用传统制造方法不会得到用于1.55μm传输频带、传输损耗值为0.188dB/km的非零色散偏移光纤。这个传输损耗值等于用于1.3μm传输频带、核心和镀层之间的折射率相对差只有0.3％那么低的单模光纤的传输损耗。

例5

本例涉及一种制造色散斜率补偿/色散补偿光纤的方法，该光纤折射率如图2所示，小于纯硅玻璃的折射率。每层的折射率相对差是相对于外部淀积镀层19的。

在此例中，在第一步中，形成具有想要的折射率分布图的硅棒的步骤是使用CVD方法在硅管(没有给出)的内壁上淀积烟炱，然后进行破坏处理。锗和氟共同掺杂到从中心芯区11到环形芯区12的区域里。侧芯区16和CVD合成镀层13由氟掺杂硅玻璃组成。

接下来在第二步中，用等离子蚀刻方法去掉硅管14。然后在第三步中使用外部淀积方法淀积由硅组成的烟炱。通过在烟炱玻璃化之前加入提供作为含氟气的SiF₄气的步骤，可将外部淀积镀层19的折射率设置为小于纯硅的折射率。图2给出了预制棒分析器关于在第三步中形成的光纤预制棒的分析结果。在此例中，设置的外部淀积镀层19的折射率差等于CVD合成镀层13的折射率。

表5给出了从该光纤预制棒中拉伸出的色散斜率补偿/色散补偿光纤的光特性。

表5还给出了另一种使用传统方法形成的、没有去掉硅管14的光纤预制棒得到的色散斜率补偿/色散补偿光纤的光特性。如图11所示，在一个传统光纤实例的折射率分布图中，镀层15包括来自硅管13的区域，而且镀层15的折射率基本等于纯硅的折射率。该传统光纤具有与使用本发明方法制造的光纤相同的相对折射率分布图，如图2所示。

在图11中，n_clad/n_SiO2＝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

传输损耗(dB/m  )  A_eff  (μ  m²)  MFD  (μ  m)    色散    (ps/nm    /km)  色散斜    率  (ps/nm²  /km)    弯曲    损耗    (dB/m    )    PMD (ps/km^1/2    )传统方法0.28  22.1  5.4    -53.2  -0.137    5.4    0.07本发明的方法0.25  22  5.4    -52  -0.137    5.4    0.07

*弯曲损耗：直径为20mm

*PMD：极化方式色散

*所测波长：1550nm

如表5中所示，使用本发明方法得到的色散斜率补偿/色散补偿光纤的传输损耗比传统光纤的损耗少0.03dB/km。

本发明不限于上面的例子，可以用于制造具有不同折射率分布图的光纤预制棒。

如上所述，在使用上面本发明方法得到的光纤预制棒中，因为来自底管的玻璃在第二步中被去掉了，所以不会影响光纤预制棒的折射率分布图，增加了折射率的设计灵活性，不需要制备特殊的底管，提高了生产率和产品适应性。

此外，可以得到不受来自底管的杂质影响并具有更高光特性的光纤的有利效果。

而且通过使用本发明的方法，可以轻松得到镀层折射率小于纯硅折射率的光纤，因为可以精确控制折射率分布图，并可以消除由掺杂到核心中的杂质所引起的瑞利散射，所以可以得到传输损耗非常低的光纤。