CN1275891C - 具有至少两层玻璃包层的玻璃纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维，它包括一个其基质玻璃含至少一种重金属氧化物和至少一种稀土化合物的芯体，其中，该芯体由至少两层玻璃包层所包围。本发明还涉及一种制造本发明玻璃纤维的方法、一种包含至少一种本发明玻璃纤维的光学增强器以及本发明玻璃纤维的应用。

Description

具有至少两层玻璃包层的玻璃纤维
本发明涉及一种玻璃纤维，它包括其基质玻璃含至少一种重金属氧化物和至少一种稀土化合物的芯体，该芯体由至少两层玻璃包层所包围。本发明还涉及一种制造本发明玻璃纤维的方法、一种包含至少一种本发明玻璃纤维的光学增强器以及本发明玻璃纤维的应用。
光学增强器在光学通信技术中是最重要的关键部件之一。当在玻璃纤维中传送光学电信信号时，不可避免地会出现固有的信号衰减。为补偿这种衰减，需要能增强信号的高效的光学增强器，同时勿须将光学信号转换成电子信号以及再转换回光学信号。再则通过光学增强器还可提高增强的速度，并且由于省去转换成电子信号及再转换回光学信号就大大降低了信/噪比的恶化。
这里，特别是不断需求越来越大的带宽增加了对光学增强器的技术要求。目前宽带数据传送是通过WDM-技术(WDM即“波长分度多路传送系统”)实现的。现有技术的大部分增强器均在C-频带(约1528nm-1560nm)运行并仅具有有限的宽带功率，因为这类光学增强器至今是基于Er3+掺杂的SiO2-玻璃。因此，对较大带宽的需求就需研制多组分玻璃，例如重金属氧化物玻璃(HMO即“重金属氧化物玻璃)。重金属氧化物玻璃由于其固有的非常高的屈光度(在1.3μm)n＞约1.85，所以具有大的内电场，并基于较大的斯塔克裂矩导致稀土离子的宽带发射。但是，HMO-玻璃的高屈光度也引出了必须加以克服的新问题。
在光学增强纤维中可通过不同的机理产生散射光，该散射光可导致信/噪比的恶化，因此应尽可能完全地避免或消除。
在基于SiO2的增强纤维中通过在玻璃纤维上涂布聚合物涂层来消除散射光。因为可利用折射率n≥1.4的吸收性的聚合物涂层，所以可通过在SiO2-玻璃纤维上的这种聚合物涂层来简单地吸收由反射的信号和/或来自纤维外部的散射光产生的噪声。
适合作纤维增强器的重金属氧化物玻璃的折射率通常约为n＝1.9。至今所得到的聚合物涂层的折射率总是小于重金属氧化物玻璃的折射率。含用于吸收散射光的这种聚合物涂层因此是有问题的，因为仅能提供一种具有较小折射率的聚合物包层。由具有较小折射率的材料构成的包层的每一涂层会导致在在该材料界面上的向芯体区或者内置包层的强的和不希望的反射。
此外，在通常的SiO2-增强器纤维情况下，在标准-通信纤维与光学增强器的玻璃纤维的接触点处基本上不出现折射率阶跃，由此可忽略在从SiO2-玻璃纤维增强器到标准-通信玻璃纤维的过渡处的反射。
与此相反，HMO-纤维的高折射率意味着SiO2-标准-通信玻璃纤维上的每一接触点均导致在SiO2-标准纤维和光学增强器的重金属氧化物玻璃纤维之间的界面上的强反射，因为一个光学增强器在两输出端上与SiO2-通信玻璃纤维或者基于SiO2的有大量小孔的过渡纤维相连，所以有很强的趋势在该光学增强器中形成具有固定光波的激光谐振腔。为了防止谐振腔，建议以确定的或者有限的角度设置相对于玻璃纤维的接触点。但这又导致相当大的或者显著的反射，该反射被散射进纤维包层中。因此，在纤维包层中传播的散射光来回反射，并且不能加以阻止的是，散射光达到芯体中心区，从而进入芯体中心区。这种散射光将影响稀土离子状态的转化并导致增强器的噪声增强和其信号功率下降。
对于各种玻璃体系，外吸收性包层在现有技术中是已知的(例如K.Itoh等人，J.Non-Cryst.Sol.256-257，1(1999))。
EP 1127858描述了一种光增强玻璃，其基质玻璃以0.01-10摩尔％Er掺杂，该基质玻璃必需含20-80摩尔％Bi2O3、0.01-10摩尔％CeO2、和B2O3或SiO2中的至少一种。但在文章中所描述的玻璃纤维仅有通常的聚合物涂层。这同样适用于在WO 99/51537中描述的含高氧化锑的玻璃。
JP 11274613A中描述了一种含具有高折射率玻璃的玻璃纤维，它具有两层玻璃包层。按该文章，需要10000ppm的吸收性介质。但这种高吸收介质含量会影响该玻璃的特性，因此是有缺点的。
因此，本发明的任务是提供一种适用于光学增强器的玻璃纤维，它包括含至少一种重金属氧化物的基质玻璃，用这种玻璃纤维就可避免现有技术的前述问题。特别是这种玻璃纤维可使由散射产生的噪声最小，并据此提高增强器的信号功率。本任务是通过在权利要求书中所述的本发明实施方案来解决的。
特别是本发明涉及一种玻璃纤维，它包括其基质玻璃含至少一种重金属氧化物和至少一种稀土化合物的芯体，该芯体由至少两层玻璃包层所包围，并且从芯体到第一包层的折射率的阶跃Δn为0.001-0.08，该第一包层的折射率小于芯体的折射率。
附图简介
图1示出本发明玻璃纤维的特别优选实施方案示意截面图。
图2，5和7示出本发明的具有两层玻璃包层的玻璃纤维的截面照片。
图3和4示出本发明的具有两层或三层包层的双包层纤维的优选纤维设计。
图6示出在含强氧化条件下熔融的氧化铋的玻璃中作为吸收性介质的氧化铁和氧化钴的吸收作用的比较。
图8a和8b示出在规定信道数下从Giles-参数中计算出的最大增益与波长的关系。
图9a和9b示出在各种纤维长度下分别在芯体区、第一包层区和第二包层区中传送的能量与外包层掺杂的关系。
本发明玻璃纤维的芯体优选含至少一种重金属氧化物，该氧化物选自Bi、Te、Se、Sb、Pb、Cd、Ga、As的氧化物和/或其混合氧化物和/或其掺合物。特别优选是该芯体的基质玻璃含选自Bi、Te、Sb的氧化物和/或其掺合物的重金属氧化物。
此外，芯体的基质玻璃还含至少一种可经光激发的掺杂剂。按本发明，该芯体的基质玻璃含有作为掺杂剂的稀土离子。掺杂剂指一种成分，它仅以很少量加到玻璃中，因此基本上不影响该玻璃的大部分物理特性如Tg、屈光度或软化温度。但这种掺杂剂可对某些特别的光学特性如光学激发能力有明显影响。
该芯体的基质玻璃优选含至少一种稀土化合物，该化合物选自Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和/或Lu的化合物。特别优选是元素Er、Pr、Tm、Nd和/或Dy的氧化物，其中，Er的氧化物是最优选的。
在本发明玻璃中，除含一种或多种稀土化合物外，需要时还可含Sc-化合物和/或Y-化合物。
这些用作掺杂剂的稀土化合物优选地是所谓的“光学活性化合物”，“光学活性化合物”特别指这些化合物，当玻璃以合适的泵激源激发时，这些化合物使本发明的玻璃能受激发射。
也可采用其总量为0.01-15摩尔％的至少两种稀土化合物。含光学活性的稀土离子的玻璃可光学非活性稀土元素共掺杂，以例如提到发射寿命。例如Er可用La和/或Y共掺杂。为提高增强器的泵激效率，例如Er也可用其它光学活性稀土化合物如Yb化合物共掺杂。为稳定晶化Gd可经共掺杂。
通过用其它稀土离子如Tm的掺杂可开发其它的波长范围，如在Tm情况下在1420nm-1520nm之间的所谓S-频带。
此外，为极为有效地利用激发光，可以合适量如0.005-8摩尔％加入敏化剂如Yb、Ho和Nd。
各个稀土化合物的含量按氧化物计例如为0.005-8摩尔％，优选为0.05-5摩尔％。
按一个实施方案，该基质玻璃既含Ce又含Er。
按另一实施方案，该芯体的基质玻璃是不含Cer的。
按本发明的一个优选实施方案，本发明的玻璃纤维在芯体和/或在一层或多层包层中至少含Si2O3-玻璃。下列组成成份是特别优选的：
  成分   优选成分和范围[Mol-％]   特别优选成分和范围[Mol-％]
  Bi2O3   10-80   30-60
  SiO2   0-60   0.5-40
  B2O3   0-60   0.5-40
  Al2O3   0-50   0-30
  Ga2O3   0-50   0-20
  GeO2   0-30   0-25
  ln2O3   0-30
  WO3   0-30
  MoO3   0-30
  La2O3   0-30   0-15
  Nb2O5   0-30   0-10
  Ta2O5   0-15
  ZrO2   0-30
  TiO2   0-30
  SnO2   0-40   0-30
  MI2O   0-40   0-40
  MIIO   0-30
  F和/或Cl   0-10
  稀土   0.005-8(按氧化物计)   0.05-5(按氧化物计)
在上述表中，MI是Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一种，MII是Be、Mg、Ca、Sr、Ba和/或Zn中的至少一种。特别优选以Li和/或Na作为MI。
图8a和8b示出本发明的经掺杂的HMO-双包层纤维与SiO2-增强器纤维相比较的增益和噪声与波长和信道数的关系。为此曲线用现有技术中适用于增强器纤维的已知方法求得所谓的Giles-参数，然后由这些参数在固定的信道数下求出在确定波长下的最大增益和噪声。由图8a看出，在所调的120信道(ch)数下，本发明的增强器纤维达到最大增益约25dB，而对于硅酸盐型增强器纤维，在同样信道数下增益不足20dB。为达到相同的25dB的增益，在硅酸盐型增强器纤维情况下，其信道数要从120减到80。同时，在相同的信道数下，本发明的玻璃纤维的噪声明显小于硅酸盐型纤维的噪声。在进一步把信道数提高到180的情况下(图8b)，也得到同样的结果：即本发明的纤维在较低噪声下具有较高的最大增益。图8a和8b表明，用本发明的HMO-玻璃纤维可在低噪声下进行宽带传送。
本发明的玻璃纤维，除芯体外还包括围绕该芯体的至少两层包层。
该包层玻璃不受特别的限制。优选的是，具有与芯体的基质玻璃和/或其它包层的玻璃相似的物理特性，特别是有相似的折射率、相似的Tg和相似的软化温度。优选的是，该包层有与芯体大体相同的组成，但是该组成也可如此偏离，以满足从芯体到第一包层的所需的屈光度升高，需要时还满足从一包层到另一包层的所需的屈光度升高。此外，芯体玻璃和包层玻璃有利地在其光学特性上有所区别。包层玻璃互相之间也有利地具有不同的光学特性。
本发明中术语“第一包层”意指包围芯体的包层，由第一包层向外的包层以较大的数字表示。
本发明中的所谓屈光度总是指在近红外区域，特别是约1300nm范围内的电磁辐射下该玻璃的屈光度或折射率。从芯体到第一包层的折射率阶跃Δn为0.001-0.08，特别优选为0.003-0.04，更特别优选0.005-0.05，第一包层的屈光度小于芯体的屈光度。各包层的折射率比可按需通过现有技术已知的方法来调节。为调节与对照玻璃相比的稍高的折射率，例如就要将有较低折射率的至少一种成分的含量转移到具有较高折射率的至少一种成分上。
按第一实施方案，第二包层的折射率nm2基本上等于或优选高于第一包层的折射率nm1但按另一实施方案，第二包层的折射率也可小于第一包层的折射率，并再加第三包层，其有比第二包层高的折射率。下面描述特别优选的实施方案。
按第一实施方案，包层的玻璃还不包含稀土掺杂，特别是不包含光学活性稀土化合物掺杂。按这种实施方案，光模式的增强和导向优选在芯体中发生。
按另一实施方案，该第一包层的玻璃含有少量在芯体中作为掺杂用的稀土化合物。优选的是，第一包层的掺杂量达芯体中所用量的一半，特别优选达三分之一。惊人地发现，采用这种措施可改进增强器纤维的信/噪比，并且也改进了增强器纤维在SiO2-纤维上的耦合。可设想的是，在大的芯体半径情况下，在包层中也发生了信号模式和含稀土离子的泵激模式的有效重叠。
按本发明的一个优选实施方案，至少一层包层的，特别是最外包层的玻璃含有至少一种吸收性成分或者吸收性介质。作为这类吸收性成分可应用过渡金属化合物如铁(特别是Fe2+和Fe3+)、镍(特别是Ni2+)、钴(特别是Co2+)、锰(特别是Mn2+)、铜(特别是Cu+和Cu2+)、钒(特别是V3+和V4+)、钛(特别是Ti3+)和/或铬(特别是Cr3+)的化合物和/或稀土化合物。例如用Fe2+掺杂可为多个100ppm(按重量比计)。另外，该第二包层的组成可相应于芯体玻璃的组成。
要加入的吸收性介质的量与该吸收性介质的吸收能力有关。例如在Co2+情况下，加入5ppm，优选10ppm已足够了。优选该量为最高5000ppm，更优选2000ppm，最优选最高为1000ppm。如果在玻璃组成中加入较高的吸收性介质的量，则可对玻璃的特性如结晶特性有负面影响。因此不是所优选的。
曾断定，在某些玻璃组成中，氧化铁不适合作为吸收性介质。已发现，特别是氧化铋在熔融状态下可还原成元素铋，这导致黑色金属Bi析出，并由此恶化玻璃的光学特性。因此，含多价重金属氧化物如氧化铋的玻璃优选在强氧化条件下熔融。在应用本发明的玻璃纤维作为1.5μm频带，即所谓C-频带的光学增强器时，由于其吸收频带在近红外区，所以Fe2+-离子可作为合适的吸收剂。但是，实验表明，所加入的Fe2+-离子的99％通过氧化性的熔融条件被氧化成Fe3+-离子。因为Fe3+的吸收频带不在所需范围，所以氧化铁在如此生产的玻璃中不能满足作为吸收性介质的任务。
已发现，在近红外区同样具有合适的吸收性的Co2+-离子在熔融状态下令人奇怪地并未经强氧化条件转入较高的氧化状态并因此特别适合在这类玻离中作为吸收性介质。因此优选的是，该最外包层含有至少一种优选是氧化性的二价钴化合物作为吸收介质。
图6示出含氧化铁的氧化铋玻璃的透射率与含Co2+玻璃的透射率的比较。尽管铁以二价铁(加入量1000ppm)的形式加到起始混合料中，但该玻璃的透射率在1500nm范围内几乎未恶化。因此，该吸收作用是小的。与此相反，仅含250ppm Co2+的玻璃的透射率特别是在1500nm范围内已降到小于50％。因此，与氧化铁相比，在这类玻璃中氧化钴有极好的吸收作用。
图9a和9b示出两种本发明的玻璃纤维在其芯体40和包层42和44中传送的能量。图9a示出其外包层44是以铁作为氧化性介质掺杂过的本发明纤维的传送的能量。不同曲线30-36相应于不同的纤维长度。图9a表明，在较长的纤维长度情况下，与在芯体40和第一包层42中传送的能量相比，在第二包层44中传送的能量变得较小。图9b示出相应的能量传送与其外层44的钴掺杂过的玻璃纤维的半径的关系。在这种情况下，第二包层的吸收作用有效得多。在外包层中几乎不传送能量。这时吸收作用与纤维长度无关。
图3和4中示出本发明玻璃纤维的两种特别优选的设计。图示出折射率与玻璃纤维的半径的函数关系。
按本发明的一个优选实施方案，本发明玻璃纤维的芯体由正好两层玻璃包层所包围。
图1以截面示出本发明玻璃纤维1的一个优选实施方案。该芯体2由内包层3所包围，内包层3再由一外包层4所包围。按此实施方案，该外包层还含有前面描述的吸收性介质。
图3示出一种双包层纤维的折射率的特别优选的设计。区域11是通常约处于纤维中心的纤维芯体，它以至少一种稀土化合物掺杂，区域12是内包层，其屈光度小于芯体区域11的屈光度，由此保证在芯体区域中传播的光的导向。区域13是第二即这里的外包层，它主要是吸收散射光。如所示该第二包层的折射率可高于芯体的折射率，但也可具有与芯体相同的或低于芯体的折射率。通常，这种最外包层比与其紧接的内包层有较高的折射率。
按本发明的另一实施方案，本发明玻璃纤维的芯体由正好三层玻璃包层所包围。
图4示出一个具有三层玻璃包层的本发明玻璃纤维的特别优选的设计。区域21是通常位于玻璃纤维中心的纤维芯体，它例如用Er3+掺杂，并引导信号模式。内包层22可含有Yb3+掺杂。这种例如用Yb3+对第一包层的掺杂可用于所谓的多模式泵激。在单模式泵激情况下，光仅入射到增强纤维的芯体区域，为此仅可应用非常小的并由此非常昂贵的激光，而在多模式泵激情况下，光入射到芯体的较宽的横截面区域，并还附加在第一包层的横截面区域。通过这种入射，Yb3+在约975nm处受激(2F7/2→2F5/2)。因为Yb3+在类似的波长上发荧光，所以通过这种荧光，Er3+-离子的能级4|11/2在约980nm处受激。可用于多模式泵激的光源价廉得多。第二包层23的该紧贴第一包层22的区域的屈光度比第一包层的小，第二包层23的该区域用于在第一包层22区域中传播的光的导向，并且第三包层24的区域再次作为外吸收性包层。
本发明的玻璃纤维优选具有基本上呈圆形的横截面。但本发明也包括与圆形横截面有偏离的玻璃纤维。
本发明玻璃纤维的芯体通常位于本发明玻璃纤维的中心，包层优选是呈同心包围该芯体。但本发明也包括该芯体不处于玻璃纤维中心的实施方案。
此外，本发明玻璃纤维优选包括仅一个芯体。但按本发明的其它实施方案，在本发明的玻璃纤维中也可包含多芯体纤维。
本发明玻璃纤维的总厚度优选为100-400μm，更优选为100-200μm。特别优选的总厚度约为125μm。
用作光学增强器纤维的本发明玻璃纤维的芯体直径优选为1-15μm。第一包层的厚度dm1优选为5-100μm。第二和其它包层的厚度dm2优选为10-300μm，更优选为10-150μm。但对另一些应用，该芯体和/或包层也可有各自任意的其它厚度。
根据本发明，术语“玻璃纤维的芯体”意指通过玻璃工业的制备方法制备的并由此区别于包层的范围。与此范围相反，”芯体区域”或者”芯体范围”包括光学信号的强度在其内下降到输入强度的1/e的范围。
按本发明的另一实施方案，本发明的玻璃纤维在其最外玻璃包层上有至少一涂层，该涂层包括至少一种塑料或者聚合物。这种外塑料涂层特别用于对玻璃纤维的机械保护。该塑料涂层的厚度优选为2-400μm。小于2μm通常不足以保护玻璃纤维。特别优选其厚度至少为3μm，更优选至少为8μm。厚度大于400μm时难以制备均匀的涂层。特别优选该厚度最大为70μm。
可采用各类聚合物用于这类塑料涂层，只要它能良好地粘附在包层玻璃上。例如这类塑料是可热硬化的硅树脂、可UV硬化的硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂以及其混合物和/或掺合物。
此外，本发明还涉及一种制备本发明玻璃纤维的方法，围绕芯体玻璃形成至少两层包层玻璃。它可通过制备法如“管中棒”(Rod-in-Tube)法、多次坩埚法和挤出法以及这些方法的组合来制备。
按照本发明，先制备由芯体和一层或多层包层组成的“预成型体”，它已具有后来的玻璃纤维的层状结构，并可拉制成玻璃纤维。这种预成型体的厚度为4-30mm，长度为5-40cm。该预成型体在合适的温度下拉制成纤维。
在用“管中棒”法情况下，在长条形或者棒形的包层玻璃中钻一孔，以得到管形包层玻璃。在该管状包层玻璃中穿进一根适配的芯体玻璃棒。此外，该包层玻璃也可通过合适的成型工艺拉制成管。例如将直径为1.0-1.4mm的芯体玻璃棒送入内孔直径为1.5mm和外径为7mm的管状的第一包层中。为了制备一个由多于一层包层包围的芯体，可将该方法重复多次，即为制第二包层在第二棒形的包层玻璃中钻一孔并将由芯体和第一包层构成的预成型体引入该管形的第二包层中。这种由芯体和包层构成的组件被加热到优选相变温度以上以粘合界面，同时保持该预成型体。需要时，由芯体和至少第一包层构成的预成型体在加热后经拉制成一定的尺寸，并以这种经拉制的成型体作为棒送入第二或第三包层中。在管中棒的方法中，也可将经热成型的拉制的棒插入热成型的拉制的管中。
此外，这种预成型件也可通过挤出法来制备。该方法中将一块芯体玻璃放在一块包层玻璃上，接着从底面按线性加热过来。延加热线慢慢将芯体玻璃插入包层玻璃中，直到完全由包层玻璃包封。
在多次坩埚方法如两次坩埚方法和三次坩埚方法中，由芯体或一包层或多个包层构成的“预成型体”直接通过套合放置的坩埚由熔体产生出来。
按本发明方法的另一实施方案，也可直接，即不预先制备预成型体，制备直径例如为125μm的玻璃纤维。特别是应用三次坩埚法或多次坩埚法直接制备纤维。
可互相组合这些用于制备预成型体的方法，以得到具有至少两层包层的本发明的玻璃纤维。
按本发明，特别优选的是以两次坩埚法制备由芯体和第一包层构成的“预成型体”，然后通过“管中棒”方法将所得的由芯体和包层构成的预成型体作为棒送入管形的第二包层中。已证实，通过这种组合一方面得到芯体和第一包层之间的优良界面，另一方面能以经济的方法补加第二和/或其它的包层。
此外，本发明还涉及一种包括至少一种本发明的玻璃纤维的光学增强器。例如该光学增强器具有下列结构。经用于抑制光反射的光学隔离元件将入射的光信号连接到一个耦合元件上。在该耦合元件中使信号和泵激光组合，并一起耦合到光学活性纤维中。增强器纤维的另一端与露出的纤维相连结。在这里还可设置需要时具有另一光学隔离元件的滤光器。此外，该增强器纤维还可在两个方向上受泵激，这时需要第二个耦合元件。
信号光源通过光学隔离元件连接到混波的光学耦合元件上。此外，该光学耦合元件还与激发光源相连。再则，该光学耦合元件与玻璃纤维的一端相连。光学玻璃纤维的另一端通过用于分开波的光学耦合元件与光学隔离元件相连结。每一部件均与光学纤维连结。
此外，本发明还涉及本发明的玻璃纤维在激光装置中作为光学活性玻璃的应用。
下面通过实施例详述本发明。但本发明并不局限于这些实施例。
实施例
实施例1
制备用于芯体、第一包层和第二包层的玻璃组合物。表1中示出这些玻璃的组成，以摩尔％表示。
经拉制成棒的芯体玻璃(长10cm，直径1mm)通过管中棒方法用第一包层(外径7mm；内孔直径1.5mm)包覆。该由芯体和第一包层构成的预成型体再被拉制到直径为1mm，并以另一管中棒步骤用外包层(外径7mm；内孔直径1.5mm)包覆。
表1
  芯体   第一包层   第二包层
  SiO2   14.3   14.3   14.4
  B2O3   28.5   28.5   21.4
  Bi2O3   42.4   42.8   50.0
  Al2O3   7.2   10.7   14.1
  Ga2O3   7.2   3.7   --
  Er2O3   0.4   --   --
  Fe2O3   --   --   0.1
  n1300 1)   1.9931   1.984   2.047
注：
1)在5mm的平面平行板上通过总反射方法测量出的波长1300nm处的屈光度。
所得的预成型体被拉制成厚度为125μm的玻璃纤维。
图2示出本发明玻璃纤维的横截面照片。芯体2由第一包层3包围，该层再由外包层4包围。
实施例2
应用与实施例1相同的组合物制备双包层纤维，在此情况下，芯体以双坩埚方法用第一包层包覆。芯体直径和第一包层的尺寸同实施例1。接着将得到的由芯体和第一包层构成的预成型体拉制成厚度为1.5mm。再通过管中棒方法形成包围经拉制的由芯体和第一包层构成的预成型体的第二包层。
所得预成型体被拉制成厚度为125μm的玻璃纤维。
通过光学观察表明，在实施例2中得到芯体和第一包层之间的改进的界面。图7示出按实施例2所得的纤维的横截面照片。
实施例3
通过实施例1中所述方法制备含基于氧化碲的芯体玻璃和包层玻璃的双包层纤维。
将所得预成型体拉伸成厚度4为325μm和芯体直径为4.5μm的玻璃纤维。
图5示出所制备的Te-双包层纤维的横截面。在这种情况下，该横截面经浸蚀，以致芯体到第一包层或者第二包层的过渡很明显。
实施例4
应用表2所示的玻璃组成制备双包层纤维。首先利用双坩埚方法制备由芯体和第一包层构成的预成型体。接着以管中棒方法给预成型体提供第二包层。再将所得的预成型体拉制成直径为125μm的玻璃纤维。
                     表2
  芯体   第一包层   第二包层
  SiO2[Mol-％]   14.3   18.3   17.1
  B2O3[Mol-％]   28.5   26.5   26.5
  Bi2O3[Mol-％]   42.6   41.0   42.0
  Al2O3[Mol-％]   10.6   10.6   1.6
  Ge2O3[Mol-％]   3.6   3.6   3.6
  Er2O3[Mol-％]   0.4   --   --
  CoO[Mol-％]   --   --   0.2
  n1300 1)   1.982   1.964   1.978
实施例5
应用表3所示的玻璃组成制备双包层纤维。首先用双坩埚法制备由芯体和第一包层构成的预成型体。接着用管中棒法为预成型体提供第二包层。再将所得的预成型体拉制成直径为125μm的玻璃纤维。
                              表3
  芯体   第一包层   第二包层
  Bi2O3[Mol-％]   40.5   39.3   40.1
  B2O3[Mol-％]   30.5   28.5   28.4
  SiO2[Mol-％]   10.3   13.9   13.0
  GeO2[Mol-％]   7.6   7.6   7.6
  Al2O3[Mol-％]   10.6   10.6   10.6
  La2O3[Mol-％]   0.1   0.1   0.1
  Er2O3[Mol-％]   0.4   --   --
  CoO[Mol-％]   --   --   0.2
  n1300 1)   1.973   1.959   1.969

Claims (18)

1.一种包含其基质玻璃含至少一种重金属氧化物和至少一种稀土化合物的芯体的玻璃纤维，该芯体由至少两层玻璃包层所包围，从芯体到第一包层的折射率阶跃Δn为0.001-0.08，第一包层的折射率小于芯体的折射率，其中，该芯体含至少Bi2O3和/或TeO2和/或Sb2O3。
2.权利要求1的玻璃纤维，其中，该第一包层含至少一种稀土化合物。
3.按权利要求2的玻璃纤维，其中，该稀土化合物选自Ce、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和/或Lu的化合物。
4.权利要求1的玻璃纤维，其中，第一包层的相邻外层为第二包层，该第二包层的折射率nm2高于第一包层的折射率nm1。
5.权利要求1的玻璃纤维，其中，第一包层的相邻外层为第二包层，该第二包层的折射率nm2低于第一包层的折射率nm1。
6.权利要求1的玻璃纤维，其中，该芯体由两层或三层玻璃包层所包围。
7.权利要求1的玻璃纤维，其中，该芯体的直径为1-15μm。
8.权利要求1的玻璃纤维，其中，该第一包层的厚度dm1为5-100μm。
9.权利要求1的玻璃纤维，其中，第一包层的相邻外层为第二包层，该第二包层和其它包层的厚度dm2为10-300μm。
10.权利要求1的玻璃纤维，其中，该纤维的总厚度为125μm。
11.权利要求1的玻璃纤维，其中，该最外包层的玻璃含至少一种吸收性的成分。
12.权利要求11的玻璃纤维，其中，该吸收性成分选自由过渡金属化合物或者稀土化合物和/或其混合物构成的组。
13.权利要求12的玻璃纤维，其中过渡金属选自Fe2+，Fe3+，Ni2+，Co2+，Mn2+，Cu+，Cu2+，V3+，V4+，Ti3+，Cr3+或其混合物。
14.权利要求13的玻璃纤维，其中所含的吸收性成分是以至多5000ppm的量含在玻璃组合物中。
15.权利要求1的玻璃纤维，其中纤维的芯体玻璃具有包含以摩尔％计的下列成分的组合物：   Bi2O3   30-60   SiO2   0.5-40   B2O3   0.5-40   Al2O3   0-30   Ga2O3   0-20   GeO2   0-25   La2O3   0-15   Nb2O5   0-10   SnO2   0-30   M′2O   0-40   稀土   0.05-5按氧化物计
其中，M′为Li，Na，K，Rb和Cs中的至少一种。
16.制备权利要求1的玻璃纤维的制备方法，其中，首先通过从双坩埚中拉制制成由芯体和包层玻璃构成的预成型体，并且通过管中棒方法在由芯体和第一包层构成的预成型体周围形成至少另一层包层。
17.权利要求1所述的玻璃纤维在光学通信技术领域作为激光部件的应用。
18.一种光学增强器，它包括权利要求1所述的至少一种玻璃纤维。
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