CN1495135A - 光导纤维预制品及其制造方法，及光导纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，其是通过拉制一种预制品而获得的一种光导纤维，该光导纤维即使是显露于氢气氛中，该光导纤维在波长约1385nm时的OH峰值也几乎没有升高，而与拉制条件无关。

Description

光导纤维预制品及其制造方法，及光导纤维
技术领域
本发明涉及一种光学领域光导结构中的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，特别是涉及一种在波长为1385nm时具有较小的传输损耗，且暴露于氢气氛中具有较小的由羟基(OH)引起的传输损耗增加的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维。
本申请要求2002年8月7日申请的日本专利申请No.2002-230380的优先权，并在本申请中引用该申请作为参考。
背景技术
请参阅图1所示，是现有的普通光导纤维预制品烧结设备100的局部剖视结构示意图。该烧结设备100，是由一容器14、一加热炉22、一气体导入管24、以及一驱动源16所构成。该容器14是由石英玻璃制成。该加热炉22设置为环绕容器14以加热容器14。
该气体导入管24连接设置于容器14的底部。由惰性气体诸如氦气(He)、脱水反应气体诸如氯气(Cl2)所组成的混合气体通过该气体导入管24被引入容器14。
容器14的顶部连接设有一排气管20。混合气体从容器14的底部经过容器14自排气管20向外排出。烧结设备100的上部设有一驱动源16，该驱动源16连接于一芯棒10。
光导纤维预制品12通过诸如VAD法在脱水工艺开始之前形成于芯棒10的周围。驱动源16通过将芯棒10沉入容器14而将光导纤维预制品12送入容器14。容器14充满来自气体导入管24的混合气体，而容器14的周围被加热炉22加热。这样，送入容器14的预制品12在混合气体的包围中被加热，并进行脱水和烧结的过程。
请参阅图2所示，是现有的普通单模光导纤维的传输损耗与波长之间的关系曲线图。因为可以使用成本低廉的半导体激光的缘故，在通讯中使用的光波长一般为大约1300nm或大约1550nm。随着波长分割多路转换器(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术的发展，为了增强数据传输能力，要求使用波段为1330nm～1600nm的光波。但是，如图2所示，当光波大约为1385nm时，普通光导纤维的传输损耗急剧增加。由于传输损耗的增加，远程传输就需要增加用于光波放大和再生的再生器，从而导致整个传输或通讯系统成本的增加。由此可见，有必要抑制波长约为1385nm时传输损耗的急剧增加。
此外，如图2所示，当波长约为1385nm处传输损耗的峰值传输损耗平稳下降(如图中虚线所示)时的差值在下文中被称为OH峰值。例如，图2中所示的OH峰值约为0.06dB/km。在波长约为1385nm处传输损耗的突然增加，即OH峰值，是由于光导纤维中存在的OH基产生振动并吸收该波长的光波所引起的。为了减少光导纤维中OH基的含量，则有必要减少作为光导纤维基材的预制体中OH基的含量。
此外，即使在新拉制的光导纤维中OH峰值足够小，如果光导纤维由于某种原因处于氢气氛中，该OH值仍有可能由于氢在光导纤维中的扩散并与光导纤维玻璃的某一疵点发生反应而升高，从而产生了OH基。
请参阅图3所示，是光导纤维暴露于含氢气氛中传输损耗与波长之间的关系曲线图。如图中实线所示，OH值足够低的光导纤维在氢含量为1％的气氛中暴露4天后，其传输损耗如图中虚线所示。图3表明波长为1385nm时，OH峰值升高了约0.1dB/km。波长1240nm处的OH峰值是由于氢在光导纤维中的扩散造成的。若光导纤维在大气环境中暴露一段时间并除去光导纤维中的氢后，该OH峰值即会消失。但是，波长1385nm处的OH峰值是不可逆的，亦即是不可能降低的。因此，有必要充分减少在光导纤维中造成OH峰值升高的缺陷。
由此可见，上述现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及其专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，能够改进一般现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服上述现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维存在的缺陷，而提供一种新的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，可以使光导纤维在暴露于氢气氛时OH峰值的升高大大受到抑制。
所要解决的主要技术问题是使其可以克服由习用技术获取的光导纤维的缺陷。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于拉制光导纤维的光导纤维预制品，假定温度Ts为光导纤维的某一内部区域的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]等于7.60[log(poise)]时的温度，在该光导纤维预制品拉制的光导纤维中，波长为1385nm的光在一个等于模场直径两倍的外部和内部区域中传播，该光导纤维预制品在温度Ts时，其径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]。此种情况下，粘度分布的最大值V0[log(poise)]可大于7.90[log(poise)]。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的光导纤维预制品，其中所述的预制品为至少包括两层覆层的多层结构，包括一在某一预定温度时具有第一粘度的内覆层和一在该预定温度时具有第二粘度的外覆层，且上述第二粘度大于上述第一粘度。
前述的光导纤维预制品，其中所述的内覆层是由合成石英玻璃形成，且上述外覆层由含有结晶二氧化硅的石英玻璃形成。
前述的光导纤维预制品，其中所述的构成高粘度覆层的含有结晶二氧化硅的石英玻璃为天然石英或晶体合成石英玻璃。
前述的光导纤维预制品，其中所述的内覆层是由比纯合成石英玻璃粘度要低，并掺杂了含有氯、锗、氟、磷等添加剂中至少一种的合成石英玻璃形成，且上述外覆层由比内覆层粘度高，未掺杂或掺杂少量添加剂的合成石英玻璃形成。
前述的光导纤维预制品，其中所述的粘度分布最大值V0大于7.90[log(poise)]。
前述的光导纤维预制品，其中所述的覆层是至少由两层构成，包括一内覆层和一高粘度外覆层。
前述的光导纤维预制品，其中所述的覆层最外层在温度Ts处的粘度小于V0。
前述的光导纤维预制品，其中所述的光导纤维预制品的表面在温度Ts处的粘度小于V0。
前述的光导纤维预制品，其一部分至少包括一芯层和一内覆层，其形成方法为VAD法、OVD法、MCVD法、和PCVD法或几种方法的适当组合。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种光导纤维预制品的制造方法，该预制品含有一芯层和一多层覆层，该制造方法包括以下步骤：用一个至少包括一高粘度层的筒体包覆一至少包括上述芯层和一内覆层的棒体，并通过加热和收缩上述筒体使上述棒体和上述筒体结合制成为一体。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括：加热并沉积玻璃颗粒使一棒体与玻璃颗粒合成为一体，从而在至少包括上述芯层和上述内覆层的上述棒体的外围形成一高粘度覆层。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括使用等离子焰炬加热玻璃颗粒。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括以下步骤：沉积通过燃烧分解含硅玻璃原料制得玻璃颗粒，以在一至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围形成一多孔预制品；在含有脱水气体的环境中，在900度至1200度的温度区间，对该多孔预制品脱水；以及在1400至1600度的温度区间，通过玻璃化形成一高粘度覆层。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其中所述的脱水气体为氯气。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括以下步骤：用一个至少包括一外部低粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层、一内覆层、和一高粘度覆层的棒体，并通过加热和收缩该筒体使上述棒体与筒体合结合成为一体。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括以下步骤：将玻璃颗粒沉积于一个至少包括一芯层、一内覆层、和一高粘度覆层的棒体，以形成一外部低粘度覆层，该玻璃颗粒通过燃烧分解含硅玻璃原料而制得。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括以下步骤：用一个至少包括一高粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围；以及沉积通过燃烧分解含硅玻璃原料制成的玻璃颗粒，以形成一外部低粘度覆层，并通过加热并收缩上述筒体使上述棒体与上述筒体结合成为一体。
前述的光导纤维预制品的制造方法，其进一步包括以下步骤：用一个至少包括一高粘度覆层和一外部低粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围，并通过加热并收缩上述筒体使上述棒体和上述筒体结合成为一体。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种光导纤维，该光导纤维是通过加热拉制光导纤维预制品而制成，在该光导纤维预制品拉制的光导纤维中，波长为1385nm的光在一个等于模场直径两倍的外部和内部区域中传播，温度Ts为光导纤维的某一内部区域的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]等于7.60[log(poise)]时的温度，该光导纤维预制品在温度Ts时，其径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的光导纤维，其中所述的光导纤维在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km，以等于或小于0.30dB/km为佳。
前述的光导纤维，其中所述的光导纤维在含氢1％的环境中暴露4天后，在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km。
前述的光导纤维，其中所述的光导纤维在该光导纤维暴露于含氢1％的环境中4天后，波长为1385nm的传输损耗与暴露于该环境之前波长为1385nm时的传输损耗相比，没有显著的变化。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下：
本发明提供一种光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，可以克服由现有普通技术获取的光导纤维中的缺陷。上述发明目的和其他发明目的可以通过各独立权利要求中描述的技术方案组合来实现。从属权利要求则进一步详细说明了本发明的优点和示范例。
根据本发明的第一个方面，假定Ts为光导纤维某内部区域径向粘度分布最大值V0[log(poise)]为7.60[log(poise)]处的温度，在等于模场直径两倍的内部和外部区域，光在其中以波长1385nm传播于通过拉制光导纤维预制品而获得的光导纤维中，在Ts温度时本发明中的预制品为光导纤维的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]。在这种情况下，粘度分布的最大值V0[log(poise)]可大于7.90[log(poise)]。
本发明的预制品为一多层结构，其外围由覆层构成，该覆层是由两层以上所构成，其中一层为高粘度层，其至少在某一温度粘度高于构成覆层最内层在温度Ts时的粘度。更好的是，外层低粘度覆层中粘度小于Ts时粘度V0那一层就是覆层的最外层。此处，预制体表面在温度Ts时的粘度若小于V0则更好。
另一方面，覆层的外围可由两层构成，即，由覆层内层和高粘度覆层所构成。
覆层内层可使用合成石英材料，高粘度覆层可使用石英玻璃，例如天然石英或含有结晶二氧化硅的晶体化合成石英材料。
该预制品还可进一步使用构成其内覆层的添加了诸如氯、锗、氟、磷之一的比纯合成石英玻璃粘度要低的掺杂合成石英玻璃，和使用构成高粘覆层的比内覆层粘度要高的不掺或少掺添加剂的合成石英玻璃制造。此外，可通过VAD法、OVD法、MCVD法、PCVD法或上述方法的适宜组合制造出一至少含有芯层和内履层的部分。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种制造预制品的方法，其包括以下步骤：使用一至少含有高粘度覆层的筒体包在覆至少含有芯层和内覆层棒体的周围，并通过加热和收缩筒体，或通过加热玻璃颗粒并同时使之沉积构成高粘度覆层的方式使棒体和筒体结合成为一体。此外，加热时以使用等离子焰炬作为加热源为佳。
本发明可以通过以下的方法制造预制品，将燃烧分解含硅的玻璃原料制得的玻璃颗粒沉积于至少包括芯层和内覆层的棒体周围形成多孔预制品，在含有脱水气体的环境中，在900-1200℃的温度范围下将多孔预制品脱水后，在温度为1400-1600℃的气体中将多孔预制品玻璃化，从而形成高粘度覆层。在这种情况下，使用氯气作为脱水气体。
此外，本发明制造预制品的方法包括，用至少包括外部低粘度覆层的筒体包覆至少包括芯层、内覆层和高粘度覆层的棒体的表面，且通过加热并收缩筒体的方式使棒体与筒体结合成为一体。可以通过在棒体周围沉积经燃烧分解含硅玻璃原料生成的玻璃颗粒的方式形成外部低粘度覆层来制造预制品。
此外，本发明制造预制品的方法可包括，用至少包括高粘度层的筒体包覆至少包括芯层和内覆层的棒体的表面，并通过加热和收缩筒体的方式使棒体与筒体合成为一体，同时通过在棒体周围沉积经燃烧分解含硅玻璃原料生成的玻璃颗粒的方式形成外部低粘度覆层。该方法可包括将至少包括芯层和内覆层的棒体用包括至少高粘度覆层和外部低粘度覆层的筒体包覆，并通过加热和收缩筒体使棒体与筒体结合成为一体。
通过对上述预制品进行加热并拉制，而得到的光导纤维在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km，并以等于或小于0.30dB/km为佳。
当该光导纤维在含氢1％的气氛中暴露4天后，该光导纤维在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km，且与未暴露于含氢气氛时波长为1385nm时的传输损耗相比，没有显著的变化。
上述简要说明没有必要提及本发明的所有必要特征。本发明也可以是以上所描述特征的某一特征再组合。在后述的结合附图通过对实施例的进一步说明，可使本发明的上述特征和其他特征及优点更加一目了然。
综上所述，本发明特殊的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维，具有上述诸多的优点及实用价值，其在产品及制造方法上确属创新，在产品结构、制造方法或功能上皆有较大的改进，较现有的光导纤维预制品、制造方法及其光导纤维具有增进的多项功效，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，具有产业的广泛利用价值，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是现有的普通光导纤维预制品烧结设备的局部剖视结构示意图。
图2是现有的普通单模光导纤维的传输损耗与波长之间的关系曲线图。
图3是光导纤维暴露于含氢气氛中传输损耗与波长之间的关系曲线图。
图4是依据本发明制造的烧结设备生产的预制品的结构示意图。
图5是本发明实施例一至实施例七及对照实施例四中预制品相对折射率与温度为Ts时径向粘度分布的关系曲线图。
图6是实施例一至三中预制品相对折射率与温度为Ts时径向粘度分布的关系曲线图。
图7是本发明实施例八及实施例四中预制品相对折射率与温度为Ts时径向粘度分布的关系曲线图。
具体实施方式
以下结合附图及其较佳实施例，对依据本发明提出的光导纤维预制品、光导纤维预制品的制造方法及其由该预制品拉制而成的光导纤维其具体结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
以下依据优选实施例对本发明作详细说明，但不作为对本发明保护范围的限定，仅为本发明的实例而已。实施例中所描述的所有特征及其组合并不一定是本发明的必要内容。
请参阅图4所示，是依据本发明制造的烧结设备生产的预制品200的结构示意图，图4中所示的是图1中烧结设备100所生产的预制品200。本发明较佳实施例的光导纤维预制品200，具有一由掺入锗的石英制成的棒状的芯棒10，以及一由石英制成的第一覆层，即内覆层32，包覆于芯棒10的外表面。
为了增加内覆层32的厚度，可以在预制品200的外表面形成设有一第二覆层，即外覆层34。预制品200中OH基的含量为0.8ppb或更少。而且，在通过拉制预制品200获得的光导纤维的波传输损耗的曲线中，OH峰值为0.05dB/km或更小。因此，通过拉制预制品200所获得的光导纤维可用于波段为1300nm～1600nm的光传输。
依据本发明，由预制品拉制的光导纤维即使暴露于氢气氛中，在波长为1385nm处的传输损耗的上升(OH峰)也能够通过控制预制品软化温度处的径向粘度分布而受到抑制。
如果光导纤维暴露于氢气氛中，氢会在光导纤维中扩散，而使得氢与光导纤维玻璃中存在缺陷发生反应，从而OH峰值就会由于OH基的生成而升高。
这种缺陷在预制品中起初时并不存在，但是在约为2000℃时的拉制工艺中，由于形状的突然改变而生成了许多缺陷。当对普通预制品进行拉制时，受拉制工艺条件的影响，OH峰值对氢的敏感性变化非常大。
另一方面，在Ts温度时，本发明的预制品为光导纤维的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]，温度Ts被定义为在等于模场直径两倍的内部和外部区域的光导纤维的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]为7.60[log(poise)]时的温度。光在其中是以波长1385nm传播于通过拉制光导纤维预制品而获得的光导纤维中。
因此，通过拉制本发明的预制品而获得的光导纤维具有更优良的特性，其OH峰值的上升被明显抑制，而与拉制工艺条件无关。
对于以掺锗石英玻璃作为芯材材料的普通单模光纤，该Ts温度的值约为1600℃。
当以此方法制造的预制品被拉制时，由于外部区域的粘度相对而言要大于内部区域，内部区域的拉拔应力就要小于外部区域的拉拔应力，这样内部区域缺陷的产生就受到抑制。另一方面，尽管缺陷在外部区域产生，由于光主要是在内部区域传播，所以即使氢在光导纤维中扩散，OH峰值的升高也很不明显。
一般来说，对于芯材为掺锗石英玻璃的单模光纤，除非覆层中掺入添加剂以调节粘度，由于覆层的粘度变得比芯层的粘度大，且通常在径向方向成分是相当恒定的，故上述粘度分布是不可能获得的。
依据本发明，上述的粘度分布可以通过在外部区域提供设置层数多于二层的覆层获得，以降低外部区域中最内层覆层的粘度，通过增加至少一层其他层覆层的粘度而形成一高粘度层。光导纤维通常是有两层，一层为低粘度的内覆层，一层为高粘度的处覆层，而下面将要描述的光导纤维根据高粘度覆层的粘度和厚度可以为三层。
在等于两倍模场直径的内部区域内，内部区域之外径向粘度分布最大值V0[log(poise)]在温度Ts处以等于或大于7.90[log(poise)]为佳，在该温度下径向粘度分布最大值为7.60[log(poise)]，这样就可以实现本发明所要取得的效果。
覆层为双层结构，其是由内覆层和高粘度覆层所构成，如果内覆层的直径小于预制器外径的80％且V0＝7.90，那么OH峰值的升高就会等于或小于约0.03dB/km。
尽管为了抑制由氢引起的OH峰值上升，内覆层的外径以较小为佳，但是，当高粘度覆层所使用的玻璃为很有可能会显著增加传输损耗的诸如天然石英玻璃时，除非外径足够大(大约为模场直径的6倍)，其初始损失可能会很大。
当例如生产内部由合成石英玻璃构成，外部由天然石英玻璃构成的预制品时，V0的上限约为9.0。另一方面，当内部区域由掺有大量添加剂的掺杂玻璃构成时，V0的上限可大于9.0。而掺杂对传输损耗等所造成的影响有多大则不可能一概而论，因为这种影响主要是由其成分决定的。
当最外层为高粘度覆层时，就出现了下述问题，光导纤维的强度可能会由于光导纤维表面的残留应力转变为拉伸应力而降低。例如，如果增高V0并减小高粘度覆层的厚度，OH峰的升高及初始损失被有利地抑制，但是光导纤维表面的残留拉伸应力就会变大，可导致纤维在拉制、回绕和校验过程中的折断。
为了减少光导纤维表面的这种残留拉伸应力，表面残留拉伸应力可以将其减少或变为压应力，通过在高粘度覆层外增加一粘度比高粘度覆层低的外层低粘度覆层。如果该外层低粘度覆层的粘度在温度Ts为7.60[log(poise)]，大致等于内覆层的粘度时，光导纤维的强度可以得到显著的提高。
通过改变组成内覆层和高粘度层玻璃材料的质量，粘度可以沿着预制品的径向分布。
普通光导纤维预制品所使用的合成石英玻璃，包括通过氧化或燃烧分解玻璃原料气体如四氯化硅制成的非晶体结构。另一方面，在通过加热并熔化天然石英而制成的天然石英玻璃中，有许多源于石英特性及石英类型螺旋的方石英的微晶螺旋，是由于方石英类型在非晶体结构中错位。由于这些微晶结构对玻璃的流动有抑制作用，天然石英玻璃的粘度要比合成石英玻璃大。
一种通过将微晶体沉积于合成石英玻璃制造的晶化石英具有比普通合成玻璃更高的粘度。此外，晶化石英玻璃的粘度可以很容易地通过在合成石英玻璃中加入各种添加剂的方法降低。一般来说，即使由于添加剂对紫外线、红外线等的吸收而导致了传输损耗的升高，但诸如氯、锗、氟、磷等添加剂的使用不会导致通常用于光纤通讯的1300nm-1600nm波段的损耗的大幅升高，因此以使用这些添加剂为佳。
在这些添加剂中，通过使用粘度不同的玻璃增加光导纤维外部的粘度降低光导纤维内部的粘度，以抑制光导纤维中光传播所产生的缺陷，从而可以使光导纤维在暴露于氢气氛时的OH峰值的升高大大受到抑制。
可以采用常规的VAD法、OCD法、MCVD法及PCVD法制造光纤的芯层和包于芯层外的覆层。由于下列要求：(1)、要求纯度很高以避免传输损耗增大，(2)、要求粘度以较低为佳；故内覆层以使用合成石英玻璃或含添加剂合成石英玻璃以降低粘度为佳，内覆层可以作为内部区域的覆层的延伸来形成。
第一种方法，将一包含芯体和内覆层的棒体用具有高粘度的高粘度覆层包覆，包括将一棒体置于一含有高粘度覆层的筒体，并通过外部加热使棒体收缩，而使棒体和筒体合成为一体。在这种情况下，可使用氢氧焰、电炉、等离子体焰炬等作为加热源。
第二种方法，包括将棒体和玻璃颗粒加热，同时将构成高粘度覆层的玻璃颗粒撒布于前述的棒体周围使之合成为一体。在这种情况下，以使用等离子焰炬作为加热源为佳。
第三种方法，使用OCD法用高粘度覆层包覆棒体，包括将燃烧分解含硅的玻璃原料制得的玻璃颗粒沉积于上述棒体周围形成多孔预制品，并在含有如氯等的脱水气体的环境中，且在900-1200℃的温度范围下形成脱水多孔预制品，并在温度为1400-1600℃的气体中玻璃化，从而形成高粘度覆层。在这种情况下，由于高粘度覆层转变为合成石英玻璃，需要在内覆层中加入添加剂以降低其粘度。
第一种方法，用外部低粘度覆层包覆高粘度覆层，包括将至少含有外部低粘度覆层的筒体将棒体包覆，并通过加热并收缩筒体使棒体和筒体结合成为一体。
第二种方法，用外部低粘度覆层包覆高粘度覆层，包括将含硅玻璃原料进行燃烧分解制成的玻璃颗粒沉积于含有高粘度覆层的棒体周围。
第一种方法，用高粘度覆层和外部低粘度覆层包覆内覆层，包括用含有高粘度覆层的筒体包覆至少含有芯层和内覆层的棒体，然后通过将硅玻璃原料进行燃烧分解制成的玻璃颗粒沉积的方式使外部低粘度覆层包覆于筒体之外，同时通过加热并收缩筒体的方法使棒体与筒体结合成为一体。
而且，第一种方法，用高粘度覆层和外部低粘度覆层包覆内覆层，包括用至少含有高粘度覆层和外部低粘度覆层的的筒体包覆至少含有芯层和内覆层的棒体，然后通过加热并收缩筒体的方法使棒体与筒体结合成为一体。
实施例一
请参阅图5所示，一种如图所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为100μm，高粘度覆层厚度为12.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰升高值为0.03dB/km。
请参阅图5至图7所示，为显示预制品相对折射率差与Ts处径向粘度分布关系的图表，图的上半部分为显示相对折射率差与结构之间的关系，图中下半部分为显示粘度与光导纤维当量直径之间的关系。
实施例二
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为90μm，高粘度覆层厚度为17.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰值升高值为0.014dB/km。
实施例三
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为80μm，高粘度覆层厚度为22.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后经测量发现OH峰值根本没有升高。
实施例四
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为35μm，高粘度覆层厚度为45μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后经测量发现OH峰根本没有升高。
实施例五
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为80μm，高粘度覆层厚度为22.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为8.5[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后经测量发现OH峰根本没有升高。
对比实施例一
请参阅图6所示，一种如图6所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过拉拨应力为1.4N并以800m/min的速度对普通预制品进行拉拨制而成。该普通预制品作为芯层周围的整个覆层的构成材料均相同。
该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰升高值为0.105dB/km。
实施例六
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以500m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为100μm，高粘度覆层厚度为12.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰升高值为0.011dB/km。
对比实施例二
请参阅图6所示，一种如图6所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过拉拨应力为1.4N并以500m/min的速度对普通预制品进行拉拨制而成。该普通预制品作为芯层周围的整个覆层的构成材料均相同。
该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰升高值为0.060dB/km。
实施例七
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以150m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为100μm，高粘度覆层厚度为12.5μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为7.9[log(poise)]。该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后经测量发现OH峰根本没有升高。
对比实施例三
请参阅图6所示，一种如图6所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过拉拨应力为1.4N，并以150m/min的速度对普通预制品进行拉拨制而成。该普通预制品作为芯层周围的整个覆层的构成材料均相同。
该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后测得的OH峰升高值为0.042dB/km。
实施例八
请参阅图7所示，一种如图7所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层、高粘度覆层和位于外部区域的外部低粘度覆层三层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为105μm，高粘度覆层厚度为7μm，外部低粘度覆层的厚度为3μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为8.5[log(poise)]，在Ts温度时外部低粘度覆层的粘度Vt为7.6[log(poise)]。该光导纤维进行1％验收试验未发现有中断。并且，该光导纤维在暴露于含氢1％大气中4天后经测量发现OH峰根本没有升高。
此外，本实施例中，总管高粘度层的厚度只有7μm，但未发现光导纤维有中断现象，这是因为外部低粘度覆层形成于覆层的最外部。
对比实施例4
请参阅图5所示，一种如图5所示的步长指数型单模光导纤维，其外径为125μm，相对折射率差为0.34％，波长为1385nm时的模场直径为10μm，该光导纤维通过在内部区域芯层周边形成一覆层，且该覆层玻璃的成分与外部区域的内覆层的相同，并以拉拨应力为1.4N以800m/min的速度对含有内覆层和高粘度覆层两层的预制品进行拉拨制而制成。
内覆层外径为111μm，高粘度覆层厚度为7μm的光导纤维，在Ts温度时高粘度覆层的粘度V0为8.5[log(poise)]。在对该光导纤维进行回绕操作时，该光导纤维发生断裂，且发现未断裂部分的内部也存在许多断裂。这是因为在覆层的最外层未形成有一低粘度覆层，使得该光导纤维发生断裂。
现将上述实施例一至实施例八和对比实施例一至对比实施例四的具体分析结果详细说明于下面的表1。
V0Log(poise)     内覆层直径μm     高粘度层厚度μm   外部低粘度层厚度μm 拉伸应力N 拉拨速度m/min OH峰升高值dB/km
  实施例1   7.9     100     12.5   0   1.4   800   0.03
  实施例2   7.9     90     17.5   0   1.4   800   0.014
  实施例3   7.9     80     22.5   0   1.4   800   无
  实施例4   7.9     35     45   0   1.4   800   无
  实施例5   8.5     80     22.5   0   1.4   800   无
  对比实施例1   7.6     125     0   0   1.4   800   0.105
  实施例6   7.9     100     12.5   0   1.4   500   0.011
  对比实施例2   7.6     125     0   0   1.4   500   0.060
  实施例7   7.9     100     12.5   0   1.4   150   无
  对比实施例3   7.6     125     0   0   1.4   150   0.042
  实施例8   8.5     105     7   3   1.4   800   无
  对比实施例4   8.5     111     7   0   1.4   800   断裂
由上述可知，根据本实施例通过拉制光导纤维预制品获得预制品即使暴露于氢气氛中，不管拉制条件如何，在波长1385nm处的OH峰值也几乎没有升高。
尽管已经通过最佳实施例对本发明进行了描述说明，需要指出的是，熟悉本专业的技术人员可以对本发明实施例作出各种修改和替换，然而均未超出本发明权利要求书提出的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (23)

1、一种用于拉制光导纤维的光导纤维预制品，在上述光导纤维预制品拉制的光导纤维中，波长为1385nm的光在一个等于模场直径两倍的外部和内部区域中传播，其特征在于温度Ts为光导纤维的某一内部区域的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]等于7.60[log(poise)]时的温度，该光导纤维预制品在温度Ts时，其径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]。
2、根据权利要求1所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的预制品为至少包括两层覆层的多层结构，包括一在某一预定温度时具有第一粘度的内覆层和一在该预定温度时具有第二粘度的外覆层，且上述第二粘度大于上述第一粘度。
3、根据权利要求2所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的内覆层是由合成石英玻璃形成，且上述外覆层由含有结晶二氧化硅的石英玻璃形成。
4、根据权利要求3所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的构成高粘度覆层的含有结晶二氧化硅的石英玻璃为天然石英或晶体合成石英玻璃。
5、根据权利要求2所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的内覆层是由比纯合成石英玻璃粘度要低，并掺杂了含有氯、锗、氟、磷等添加剂中至少一种的合成石英玻璃形成，且上述外覆层由比内覆层粘度高，未掺杂或掺杂少量添加剂的合成石英玻璃形成。
6、根据权利要求1所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的粘度分布最大值V0大于7.90[log(poise)]。
7、根据权利要求2所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的覆层是至少由两层构成，包括一内覆层和一高粘度外覆层。
8、根据权利要求1所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的覆层最外层在温度Ts处的粘度小于V0。
9、根据权利要求1所述的光导纤维预制品，其特征在于其中所述的光导纤维预制品的表面在温度Ts处的粘度小于V0。
10、根据权利要求1所述的光导纤维预制品，其特征在于其一部分至少包括一芯层和一内覆层，其形成方法为VAD法、OVD法、MCVD法、和PCVD法或几种方法的适当组合。
11、一种光导纤维预制品的制造方法，其特征在于：该预制品含有一芯层和一多层覆层，该制造方法包括以下步骤：
用一个至少包括一高粘度层的筒体包覆一至少包括上述芯层和一内覆层的棒体，并通过加热和收缩上述筒体使上述棒体和上述筒体结合制成为一体。
12、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括：加热并沉积玻璃颗粒使一棒体与玻璃颗粒合成为一体，从而在至少包括上述芯层和上述内覆层的上述棒体的外围形成一高粘度覆层。
13、根据权利要求12所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括使用等离子焰炬加热玻璃颗粒。
14、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括以下步骤：
沉积通过燃烧分解含硅玻璃原料制得玻璃颗粒，以在一至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围形成一多孔预制品；
在含有脱水气体的环境中，在900度至1200度的温度区间，对该多孔预制品脱水；以及
在1400至1600度的温度区间，通过玻璃化形成一高粘度覆层。
15、根据权利要求14所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其中所述的脱水气体为氯气。
16、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括以下步骤：用一个至少包括一外部低粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层、一内覆层、和一高粘度覆层的棒体，并通过加热和收缩该筒体使上述棒体与筒体结合成为一体。
17、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括以下步骤：将玻璃颗粒沉积于一个至少包括一芯层、一内覆层、和一高粘度覆层的棒体，以形成一外部低粘度覆层，该玻璃颗粒通过燃烧分解含硅玻璃原料而制得。
18、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括以下步骤：
用一个至少包括一高粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围；以及
沉积通过燃烧分解含硅玻璃原料制成的玻璃颗粒，以形成一外部低粘度覆层，并通过加热并收缩上述筒体使上述棒体与上述筒体结合成为一体。
19、根据权利要求11所述的光导纤维预制品的制造方法，其特征在于其进一步包括以下步骤：用一个至少包括一高粘度覆层和一外部低粘度覆层的筒体包覆一个至少包括一芯层和一内覆层的棒体的外围，并通过加热并收缩上述筒体使上述棒体和上述筒体结合成为一体。
20、一种光导纤维，该光导纤维是通过加热拉制光导纤维预制品而制成，在上述光导纤维预制品拉制的光导纤维中，波长为1385nm的光在一个等于模场直径两倍的外部和内部区域中传播，其特征在于温度Ts为光导纤维的某一内部区域的径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]等于7.60[log(poise)]时的温度，该光导纤维预制品在温度Ts时，其径向粘度分布的最大值V0[log(poise)]大于7.60[log(poise)]。
21、根据权利要求20所述的光导纤维，其特征在于其中所述的光导纤维在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km，以等于或小于0.30dB/km为佳。
22、根据权利要求20所述的光导纤维，其特征在于其中所述的光导纤维在含氢1％的环境中暴露4天后，在波长为1385nm时的传输损耗等于或小于0.35dB/km。
23、根据权利要求20所述的光导纤维，其特征在于其中所述的光导纤维在该光导纤维暴露于含氢1％的环境中4天后，波长为1385nm的传输损耗与暴露于该环境之前波长为1385nm时的传输损耗相比，没有显著的变化。
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