CN1196492A - 光纤光栅及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光纤光栅及其制作方法。按照此方法,为了获得足够的光致折射率变化量,掺氢过程是在紫外线照射之前完成。尤其是,该方法的掺氢过程的目标是以树脂覆盖裸光纤外表面得到的涂覆光纤为特征,此裸光纤有一芯区和一包层区。涂覆光纤暴露在预定加压状态的氢气氛下一段预定的时间之后,部分地去除树脂。紫外线照射在去除树脂的预定裸光纤区域上,从而在芯区形成反射光栅。

Description

光纤光栅及其制作方法
本发明涉及一种光纤光栅(光学元件)及其制作方法，此种光纤光栅有一根光纤以及在光纤芯区内沿着光纤纵向有一个布拉格(Bragg)光栅。
近年来，随着光纤通讯技术的最新进展，光通讯系统结构已发展到可实现复杂的网络和信号的波长复用。在这种光通讯系统中，光路元件(光学元件)的重要性不断增加。
作为光路元件通常例子的光纤型元件的优点是体积小和插入损耗小，而且它可以容易地连接到用作传输线的光纤。这种光纤型光学元件的一个实例是光纤型滤波器。众所周知，当紫外线照射到掺有氧化锗(GeO2)的玻璃上时，被照射部分的折射率发生变化。
近年来，已经研究和开发了在光纤芯区中形成布拉格光栅的光纤光栅，这是利用光致折射率变化的一个光纤型滤波器实例。在本说明书中，光纤光栅定义为至少有一光纤的光学元件，该光纤包括有预定折射率并掺有GeO2的芯区，以及在芯区周围的包层区，包层区的折射率低于芯区的折射率，且布拉格光栅是在光纤芯区内沿着光纤的纵向形成。光栅是芯区折射率沿着芯区的纵向呈周期性变化的一个区域，它是经紫外线或类似射线照射形成的。
更具体的说，光纤光栅的一个功能是，反射沿着光纤传输的光中具有特定波长(以下称之为光栅的反射波长)的光分量并传输其余的光分量(即，波长偏离光栅反射波长的光分量)。光栅反射波长由芯区内产生的折射率变化周期确定。用紫外线照射的在光纤内形成光致光栅的方法具有高生产率的优点。
在这一种光纤光栅中，其反射率R是一重要的特征因子。反射率R取决于光栅的长度(即，芯区折射率沿芯区纵向呈周期性变化的区域长度)和光致折射率变化量。此关系表示成：
R＝tanh2(L∏Δn/λR)其中
R：反射率
L：光栅长度
Δn：光致折射率变化量
λR：布拉格波长
众所周知，由紫外线照射产生的折射率变化是芯区中包含在玻璃内与锗相关的玻璃缺陷产生的。然而，根据本发明者的发现，由于普通光纤(玻璃光纤)含掺有二氧化锗的芯区，该光纤内玻璃缺陷数目很少，即使用紫外线照射，光致折射率变化量Δn小。如从上面方程可以看出，反射率R也是低的。更具体的说，紫外线照射导致芯区内折射率的变化约为10-5，而折射率低至百分之几。
如上面方程所指出的，可以增加光栅的长度使光栅的反射率R增大。然而，在这种情况下，要求紫外激光束的照射有极好的均匀性。辐射紫外线的光学系统因此就格外复杂。另外，由于玻璃缺陷数目很少，导致光致折射率的变化率减小，在此情况下要增大反射率R就需长时间照射，使生产率降低。
作为一个增大光栅反射率R的方法，日本专利No.7-244210公开了一个技术，在光纤芯区掺氢以增大相应紫外线辐射功率下光致折射率变化量。按照此方法，利用高压氢的加压过程，使氢掺入到光纤中。为了增大光致折射率变化，需要氢在高浓度下掺入。为此目的，要获得掺有高浓度氢的光纤，光纤在含氢的气氛中(以下称之为氢气氛)暴露一段预定的时间，在氢气氛中氢被加压到高压强。
本发明者研究了上述掺氢技术，发现了以下问题。更具体的说，当用普通掺氢技术将氢掺入硅玻璃中时，由于玻璃表面的损坏，玻璃的抗拉强度急剧下降，当布拉格光栅是在表面损坏的玻璃光纤中形成，以制作光纤光栅(光学元件)时，机械强度减小，降低了可靠性。
本发明要解决上述问题，其目的是提供一种高可靠性的光纤光栅及制作此种光纤光栅的方法，即使在高压下氢掺入光纤中，也不存在机械强度下降或类似的问题。更具体的说，本发明涉及一个制作光纤光栅的方法，在此方法中，反射光栅是在玻璃光纤作为裸光纤(以下称之为裸光纤)以及含有掺GeO2的芯区的一包层区的涂覆光纤中(以下称之为涂覆光纤)，并有树脂覆盖裸光纤的外表面，以及因此方法制成的光纤光栅。特别是，按照本发明的制作方法，掺氢过程是在照射紫外线之前完成的，掺氢过程的目标是玻璃光纤(裸光纤)外表面有树脂覆盖的涂覆光纤。
更具体地是，在按照本发明制作光纤光栅的方法中，裸光纤包括有预定折射率并掺有预定量GeO2的芯区和在芯区外表面周围的包层区，包层区的折射率低于芯区的折射率，并制备好覆盖着裸光纤外表面的树脂。此制作方法的第一步是，将制备的涂覆光纤在氢气氛下(即，充氢气的容器)暴露一段预定的时间，在氢气氛下氢气被加压到预定的压强，从而将氢掺入涂覆光纤，第二步是，去除掺氢涂覆光纤的部分树脂以暴露裸光纤预定区域(即，布拉格光栅形成的区域)表面，第三步是，用紫外线照射裸光纤的预定区域，该区域是在第二步中去除树脂后暴露的，使沿着芯区纵向位于暴露预定区域的芯区的折射率发生变化。按照本发明制作方法制成的光纤光栅中，暴露区域(掺氢过程之后，除去树脂层的区域)再用树脂涂覆以避免变坏。
按照本发明的制作方法，形成布拉格光栅的目标是在玻璃光纤外表面周围形成树脂层的涂覆光纤。树脂是在掺氢之后被部分地去除。涂覆光纤在氢气氛下即使暴露一段长时间，玻璃光纤的表面也不变坏。而且还能够维持裸光纤本身的机械强度。
在本发明中，对涂覆光纤进行掺氢过程时，此涂覆光纤中要形成布拉格光栅的裸光纤外表面覆盖着树脂，在玻璃光纤(裸光纤)与树脂之间的界面处可能形成气泡或发生分层。在已经有气泡或发生分层的这种光纤中形成布拉格光栅以制作光纤光栅(光学元件)，势必使机械强度或类似的性能下降，使可靠性减小。
在此说明书规定中，树脂层与裸光纤(包括含有GeO2以形成布拉格光栅的芯区)界面处产生的气泡意味着裸光纤半径方向上有厚度为1μm至20μm且最大长度为1μm至10μm的间隙(此间隙的尺寸是裸光纤本身抗拉强度受影响的尺寸)，并且是一小间隙。另一方面，分层意味着一个从10mm至覆盖整个光纤光栅的间隙。特别是，当存在分层时，由于散射光在间隙处变得更强，制成的光纤光栅中产生分层的那部分外表面看起来比不产生分层的那部分外表面更加明亮。所以，在此说明书中，分层意味着一个比气泡尺寸大的间隙，它并不包括在本说明书的气泡中。
本发明的制作方法还包括第一步与第二步之间的第四步，即以预定的速率减小氢气氛的压强。如上所述，氢气氛的压强是以预定的速率减小的，使掺入到裸光纤中的氢逐渐扩散，从而避免气泡的产生。更具体的是，本发明者发现，有效的最大压强减小率为120atm/min或更小些，最好是从加压状态以2atm/min至10atm/min速率减小氢气压强到正常压强状态。加压状态意味着加压到至少40atm到400atm的状态。正常压强状态不限制于1atm，而包括与提供氢气给容器的外界压强相同的压强。
在本发明的制作方法中，第一步加压状态下的氢气压最好是100atm至300atm，环境温度是在0℃(最好是室温)至100℃范围。当氢气设定在这种条件下，可以在一段短时间内将氢有效地掺入到芯区，而不会产生涂覆树脂的热损坏。
可以采用硅酮树脂作为覆盖裸光纤的树脂，但考虑到耐压性和耐热性，紫外线固化树脂比上述树脂更好。
在按上述制作方法制成的光纤光栅中，形成光栅的裸光纤外表面与余留下的树脂层之间互相紧密接触，可以达到足够的抗拉强度。在制成的光纤光栅中，尽管其中存在分层(间隙的厚度在半径方向为1μm或更大，最大长度为10mm或更大)和气泡(间隙的厚度为1μm至20μm，最长长度为1μm至10mm)，但产生的气泡数目限制在每1-m参考长度1000个以下。因此，即使光纤光栅中气泡和分层混合存在，但按上述规定的气泡产生率限制在1000个气泡/m以下的光纤光栅也归入按照本发明的光纤光栅中。
从以下给出的详细描述及附图中可以更充分理解本发明，这些附图只是作为举例说明，并不能认为是对本发明的限制。
从以下详细的描述中，本发明更大的适用范围变得很明显。然而，应该明白，说明本发明的几个优选实施例的详细描述及具体例子只是作为举例说明给出的，那些熟知本专业的人员可以从详细描述中知道，在本发明的精神实质的范围内可做各种变动及改型。
图1是按照本发明实施制作光纤光栅方法的加压设备结构示意图；
图2是表示涂覆光纤结构图；
图3是按照本发明制作光纤光栅方法中氢过程之后，压强减小率(atm/min)与气泡产生率之间关系的曲线图；
图4是按照本发明制作光纤光栅的方法中所用的涂覆光纤(部分涂层已除去)图；
图5是按照本发明制作光纤光栅的方法中说明写入布拉格光栅的步骤(相位光栅法)图；
图6是按照本发明制作方法制作的根据本发明的光纤光栅结构的剖面图；
图7是表示用于测量光纤光栅反射率的测量系统结构框图；以及
图8是表示在制成的光纤光栅中测量产生气泡数目的测量系统结构图。
按照本发明制作光纤光栅的方法，参照图1至图8给以描述。全部附图中相同的参考数字表示相同的部件，省略对它的重复描述。
按照本发明制作光纤光栅的方法，制备一根涂覆光纤，在调节温度时，将制备的涂覆光纤放入氢气中。将氢气加压到高压强下使氢掺入涂覆光纤的芯玻璃中。
更具体的是，如图1所示，氢(H2)气通过阀21提供给压力容器20，用树脂层14涂覆裸光纤10制成的涂覆光纤15(见图2)放入此压力容器中。在此情况下，压力容器20的内部被诸如温度调节器23a和23b的加热器加热到预定的温度。
如图2所示，涂覆光纤15是由含氧化锗(GeO2)芯区的硅基光纤(裸光纤)10和覆盖裸光纤10外表面的树脂层14组成。裸光纤10有一比芯区12折射率低的包层区11。可以用硅酮树脂形成树脂层14，但是耐高压的紫外线固化树脂更好。对有树脂层14的涂覆光纤15完成掺氢过程。该过程最好是在温度(容器20中的环境温度)0℃(最好是室温)至100℃的氢气氛下完成。
考虑到掺氢过程的效率，要被引入的氢气的浓度宁可高一些，为了避免爆炸，氢气浓度必须超过75％。
容器20中的氢气压强为20atm至400atm。当氢气压强低于20atm时，基本上达不到掺氢的效果。为了提高掺氢的效果，氢气压强最好是100atm或更高。当氢气压强超过400atm时，掺氢的效果达到饱和。当氢气压压强超过300atm时，有出现饱和效果的趋势。所以，有效的氢气压强是100atm至300atm。
当用上述掺氢过程将氢掺入到涂覆光纤15中时，包含在裸光纤10芯区12中的二氧化锗有被掺入的氢减少的趋势，从而与Ge和Si键合的部分氧被夺去。当失去氧键的Ge和Si互相键合时，新产生了欠氧缺陷。因此，通常存在于裸光张10芯区12中非常少量的欠氧缺陷增多了。
上述掺氢过程是在裸光纤10被树脂覆盖的涂覆光纤15中完成的。裸光纤10的表面没有与空气直接接触而避免了裸光纤10表面的退化。所以裸光纤10的强度可以维持。
把供给氢气且维持在高压状态下的压力容器20的压强降低至正常压强(1atm或压强为容器20的外界压强)，涂覆光纤15从容器20中取出。在此掺氢的涂覆光纤15中，气泡可以在树脂层14与裸光纤10表面之间界面处形成，或者树脂层14可以从裸光纤10表面分离。这种情况可以认为是，包含在裸光纤10和树脂层14中的氢气在涂覆光纤15从容器20中取出时，主要由于容器压强急剧下降而发生膨胀，这种膨胀是产生气泡或分层现象的原因。
在取出掺氢涂覆光纤15过程中，研究了容器20中氢气压强减小至外界压强的速率。压力容器20压强减小至外界压强(几乎为1atm)的速率与树脂层14和裸光纤10表面之间界面处产生气泡数目的关系是在压力容器20的温度为25℃(室温)以及压力容器20中氢气压强为20atm至300atm条件下研究的。如图3中曲线所示，本发明者发现，气泡产生率在压强减小率为10atm/min或更小时是1个气泡/m，在压强减小率为2atm/min或更小时几乎是零。根据图3中曲线，可以明白，为了减少气泡产生率到1000个气泡/m以下，最大压强减小率必须低于120atm/min。
在经历了掺氢过程的细长涂覆光纤15上形成布拉格光栅之前，去除待形成光栅部分的树脂层14，如图4中所示。去除树脂层14可以有效地照射紫外线以形成光栅，树脂层14的余留部分能够维持裸光纤10的机构强度(尤其是抗拉强度)。余留的树脂层14与裸光纤10表面保持足够的紧密接触(气泡产生率为1000个气泡/m以下)。
紫外线干涉光照射在去除树脂层14的掺氢涂覆光纤15的区域上。图5根据相位光栅方法说明紫外干涉光照射。具有预定波长的紫外线照射在涂覆光纤10的预定区域(即，除去树脂层14的涂覆光纤15区域)，使掺二氧化锗的芯区12中曝光区域的折射率发生变化。目前，还没有完全明白紫外照射引起折射率变化的机理。然而，一般的猜测是，通常存在于裸光纤10芯区12中少量与锗相关的欠氧缺陷是与光致折射率变化有关的。
由于通常存在于掺氢裸光纤10芯区12中少量的欠氧缺陷在掺氢过程中增多了，紫外线曝光的区域中光致折射率变化就增大了。
引起折射率变化的紫外线是以光源30以相对于相位光栅60法线成θ角度照射的，该相位光栅中的相位图案按一预定间隔Λ′排列。因此，干涉条纹间隔Λ由下式确定：
Λ＝Λ′所以，具有不同折射率的区域以干涉条纹间隔Λ排列，形成沿着裸光纤10轴向(芯区12的纵向)的周期，从而用光学方法写入一个布拉格光栅13。
根据已知的布拉格衍射条件，光栅13的反射波长(布拉格波长λR)由下式给出：
λR＝2nΛ
＝2nΛ′其中，n是芯区12的折射率，Λ是光栅13的周期。光栅的反射率R由下式给出：
R＝tanh2(L∏Δn/λR)其中，L是光栅L的长度，Δn是芯区12中光致折射率变化量。由于光栅13形成时裸光纤10芯区12中光致折射率变化约为10-4至10-3，相对于波长λR的光分量的反射率R几乎达到100％。紫外干涉条纹也可以用全息术形成。
在这样制成的光纤光栅中，去除树脂层14并在其中形成光栅的区域用树脂140再涂覆。
图6中所示光纤光栅的反射率R按以下方法测量。图7表示用于测量制成的光纤光栅反射率的测量系统配置框图。
如图7中所示，该测量系统通过一个光耦合器80将光源70，涂覆光纤15和光谱分析仪90连接起来。
光源70一般是发光二极管或诸如此类光源，它发射的光中含有与涂覆光纤15中布拉格光栅13的反射波长λR相同波长的光分量。光耦合器80是一正常熔拉光纤耦合器，用于输出来自光源70的入射光到涂覆光纤15以及输出来自涂覆光纤15的反射光到光谱分析仪90。光谱分析仪90检测来自涂覆光纤15反射光的波长与光强的关系。请注意涂覆光纤15的开端浸入匹配油100中。此匹配油是一正常折射率匹配溶液，可以消除不需要的反射光分量。
按照图7中所示的测量系统，来自光源70发出的光通过光耦合器80入射到涂覆光纤15上。涂覆光纤15芯区12中形成的光栅13反射具有特射定波长的光分量。从涂覆光纤15出射的光通过光耦合器80被光谱分析仪90接收。光分析仪90检测涂覆光纤15以反射光谱，此反射光谱代表了反射光波长与光强之间的关系。
在掺氢的涂覆光纤中，如图8中所示，裸光纤与树脂层之间接触程度是用一测量系统对裸光纤表面与树脂层之间界面处的气泡数目(不包括分层)计数而完成的。
图8的测量系统包括光源(He-Ne激光器500)和CCD传感器400以及夹在中间的一个观察容器110。作为测量目标的涂覆光纤113(含氢)为1-m长度，并且放置在充满匹配油112的容器110内。测量系统还包括驱动系统300和主控制器200，驱动系统用于沿着观察容器110的纵向(图中箭头A和B所示)分别移动光源500和CCD传感器400，而主控制器用于控制光源500和驱动系统300以及接收来自CCD传感器400的图像数据(电信号)，从而对测量目标113中产生的气泡数目计数。主控制器200有一图像处理单元210，它是根据CCD传感器400传来的电信号获得亮度信息，而图像处理单元210包括对位置(气泡)数目计数的计数器220，在CCD传感器400的拍摄区域内，亮度在这个位置上发生变化。
特别是，当放置的涂覆光纤113中树脂层与裸光纤表面之间有一气泡(其间隙尺寸是以使抗拉强度受影响)时，散射光在有间隙的位置处变得很强。因此，CCD传感器400接收来自光源500并通过测量目标113的激光束(目标113的图像)，主控制器200内的图像处理单元210因而能根据所得到CCD图像精确地识别亮度差别。
图3曲线的纵轴表示20个制备的光纤光栅中产生的气泡(计数目标)数目平均值，此数值是在每一压强减小条件下利用图8的测量系统测得的。此外，图8测量系统中将待测目标的分层数目(间隙厚度为1μm或更大，最大长度为10mm或更大)排除在外。第一实施例
制备一根直径为250μm且长度为100m的涂覆光纤，它是用紫外线固化树脂涂覆一根直径为125μm的硅基光纤(裸光纤)制成的。该涂覆光纤放入温度维持在25℃的压力容器20并在氢气中放置一个星期，而提供给容器20的氢气(浓度为99％或更高)压强保持在240atm。氢气压强以4atm/min压强减小率下降到处界压强，然后打开压力容器20，取出掺氢涂覆光纤。在取出的涂覆光纤中去除树脂层之后，对玻璃光纤(涂覆光纤)进行抗拉强度测试，得出的抗拉强度为4.0Gpa。
此外，本发明者在该裸光纤(涂覆光纤的树脂被去除的区域)芯区制成布拉格光栅，研究制成的裸光纤强度。不出现任何实际问题。比较实例1
对无树脂覆盖的玻璃光纤按照第一实例中的相同步骤完成掺氢过程。在玻璃光纤从压力容器20中取出之后，进行抗拉强度测试，得出的抗拉强度为0.5GPa。据推测，由于玻璃光纤在空气中暴露了一段长时间，表面退化，所以强度下降。第二个实施例
对上述第一个实施例中掺氢的涂覆光纤利用图8所示测量系统进行观察，但任何地方均未发现气泡。据推测，包含在玻璃光纤(裸光纤)和涂覆树脂(树脂层)中的氢气，由于压力容器20中氢气压强逐渐减小而扩散到压力容器20中。本发明者在该裸光纤芯区制成布拉格光栅，并研究了裸光纤的强度。不出现任何问题。当对涂覆光纤进行抗拉强度测试时，测得的抗拉强度约为4.8GPa。第三个实施例
对一根玻璃光纤(裸光纤)按照第一个实施例中相同的步骤完成掺氢过程，利用制成的同样涂覆光纤。在第三个实施例中，压强减小率设定在100atm/min。将涂覆光纤从压力容器20中取出，并利用图8中所示测量系统进行观察。发现每1-m长度50个至300个气泡。该涂覆光纤的抗拉强度测定为24.Gpa左右。比较实例2
对一根玻璃光纤(裸光纤)按照第一个实施例中相同的步骤完成掺氢过程，利用制成的同样涂覆光纤，在比较实例2中，压强减小率设定在200atm/min。将涂覆光纤从压力容器20中取出，并利用图8中所示测量系统进行观察，发现每1-m长度1500个至2000个。该涂覆光纤的抗拉强度测定为2.0GPa左右。然而，将比较实例2的每个样品浸泡在85℃的热水中放240天做衰减试验，发现样品的抗拉强度下降至0.6GPa。作为本光纤光栅的光纤型光学元件要求抗拉强度为0.8GPa或更大。考虑到强度要衰减，抗拉强度必须保证较长时间。
基于上述解释，很容易理解，在按照本发明的方法制成的光纤光栅中，考虑到制造误差，实用抗拉强度，强度随时间而退化，或者最终制成的光纤光栅等等问题，气泡数目(包括气泡与分层都存在的条件)必须在每1-m长度1000个气泡以下(压强减小率为120atm/m或更小)。
如上所述，按照本发明，掺氢过程是对覆盖树脂的涂覆光纤进行的。因此，裸光纤的强度(尤其是抗拉强度)可以保持，因为玻璃光纤没有与空气直接接触。
按照本发明，保持涂覆光纤在高压强状态下，维持一段预定时间，完成涂覆光纤的掺氢过程，之后，氢气压强逐渐下降至外界压强(例如，正常压强)。因此，掺在玻璃光纤和涂覆树脂(树脂层)中的氢不会急剧膨胀，而是逐渐向外扩散。所以，在玻璃光纤表面上不形成气泡，或者玻璃光纤不与树脂层分开。
另外，按照上述制作方法制成的光纤光栅，即使其中有气泡和/或分层混合存在，也能具有所需的强度。
从至此已描述的本发明中显而易见，本发明可以有多种变通方法。这种变通并不认为是偏离了本发明的精神和范围，对于熟知此专业的人来说，所有这种改型是显而易见的，并且认为包括在以下权利要求书的范围内。
1996年6月10日申请的基本日本申请No.8-147598(147598/1996)在此作为参考。

Claims (8)

1.一个制作光纤光栅的方法，它包括：
第一步：制备一根涂覆光纤，此涂覆光纤有：
一根裸光纤，它有预定折射率的芯区和在所述芯区外表面周围的包层区，所述包层区的折射率小于所述芯区的折射率；以及
覆盖所述裸光纤外表面的树脂，将所述制备的涂覆光纤暴露在预定加压状态的氢气氛下一段预定时间，从而在所述涂覆光纤中掺入氢；
第二步：部分去除第一步中掺氢的所述涂覆光纤所述树脂，从而暴露出所述裸光纤预定部分的表面；以及
第三步：将紫外线照射到所述裸光纤的预定暴露部分，所述裸光纤的所述树脂是在第二步中去除的，从而改变了沿着所述芯区的纵向上所述裸光纤预定暴露部分中所述芯区的折射率。
2.按照权利要求1的一个方法还包括在第一步与第二步之间的第四步，即以预定速率减小含氢气氛的压强。
3.按照权利要求1的一个方法，其中第一步中加压状态下含氢气氛的压强为100atm至300atm，环境温度不超过100℃。
4.按照权利要求2的一个方法，其中第四步中从加压状态减小含氢气氛的压强的最大压强减小率不超过10atm/min。
5.按照权利要求4的一个方法，其中第四步中从加压状态减小含氢气氛的压强的最大压强减小率落在2atm/min至10atm/min范围。
6.按照权利要求1的一个方法，其中覆盖所述裸光纤的所述外表面的所述树脂是紫外线固化树脂。
7.按照权利要求1的方法制作的一种光纤光栅，其中第二步中余留的所述树脂与所述裸光纤所述外表面互相紧密接触，使所述余留树脂与所述裸光纤所述外表面之间界面处的气泡数目不大于每1-m长度1000个，每个所述气泡在所述裸光纤半径方向的厚度为1μm至20μm，最大长度为1μm至10mm。
8.一种光纤光栅，它包括：
芯区，它含有预定量的氧化锗以及有预定的折射率；
包层区，它位于所述芯区外表面的周围，其折射率小于所述芯区折射率；
光栅，它沿着所述芯区纵向，在所述芯区的预定部分；以及
树脂，它覆盖所述包层区的外表面，但并不覆盖形成所述光栅的所述芯区的所述预定部分，其中第二步中余留的所述树脂与所述包层区所述外表面互相紧密接触，使所述余留树脂与所述包层区所述外表面之间界面处的气泡数目不大于每1-m长度1000个，每个所述气泡在从所述包层区到所述树脂的半径方向上的厚度为1μm至20μm，最大长度为1μm至10mm。
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