FR3068907A1 - Preforme de fibre optique - Google Patents

Preforme de fibre optique Download PDF

Info

Publication number
FR3068907A1
FR3068907A1 FR1856375A FR1856375A FR3068907A1 FR 3068907 A1 FR3068907 A1 FR 3068907A1 FR 1856375 A FR1856375 A FR 1856375A FR 1856375 A FR1856375 A FR 1856375A FR 3068907 A1 FR3068907 A1 FR 3068907A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
core portion
dopant
optical fiber
core
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1856375A
Other languages
English (en)
Inventor
Keisei Morita
Yoshiaki Tamura
Hirotaka Sakuma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of FR3068907A1 publication Critical patent/FR3068907A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/06Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046Multicomponent glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/01228Removal of preform material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/0124Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/01248Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing by collapsing without drawing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/50Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/54Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with beryllium, magnesium or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10Internal structure or shape details
    • C03B2203/22Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/29Segmented core fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/11Doped silica-based glasses containing boron or halide containing chlorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/12Doped silica-based glasses containing boron or halide containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/50Doped silica-based glasses containing metals containing alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/54Doped silica-based glasses containing metals containing beryllium, magnesium or alkaline earth metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Une préforme de fibre optique inclut une portion d'âme en verre de silice, et une portion de gaine entourant la portion d'âme, la portion de gaine étant constituée d'un verre de silice contenant du fluor ayant un indice de réfraction plus faible que la portion d'âme, la portion d'âme comprenant une première région qui n'inclut pas l'axe central de celle-ci, la première région contenant un premier dopant choisi parmi le sodium, le potassium, et des composés de ceux-ci, une seconde région qui inclut l'axe central, la seconde région contenant un second dopant qui réduit la viscosité du verre de silice, le second dopant ayant un coefficient de diffusion de 1 x 10-12 cm2/s ou supérieur et inférieur au premier dopant à de 2 000°C à 2 300°C, dans laquelle la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en premier dopant de 10 ppm atomique ou supérieure et de 2 000 ppm atomique ou inférieure et une concentration moyenne en second dopant de 10 ppm atomique ou supérieure.

Description

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne une préforme de fibre optique.
Description de l'art apparenté.
[0002] En tant que fibres optiques avec une faible perte de diffusion Rayleigh et une faible atténuation, des fibres optiques à base de silice ayant chacune une âme contenant un élément de métal alcalin sont connues (se conférer par exemple à la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2005-537210, la publication de demande de brevet US N° 2006/0130530, la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2009-541796, la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2012-229150, et la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2016-210632). L'incorporation d'un élément de métal alcalin dans une portion d'âme d'une préforme de fibre optique peut réduire la viscosité de la portion d'âme lorsque la préforme de fibre optique est étirée, uniformisant ainsi la structure de réseau d'un verre de silice pour réduire la perte de diffusion Rayleigh due à la fluctuation de la structure.
[0003] On connaît un procédé de diffusion comme procédé pour l'addition d'un élément de métal alcalin à un verre de silice. Le procédé de diffusion est un procédé dans lequel un élément de métal alcalin est diffusé et ajouté à la surface interne d'un tuyau en verre en chauffant le tuyau en verre avec une source de chaleur externe ou en générant un plasma dans le tuyau en verre pendant que la vapeur d'un matériau de source tel que l'élément de métal alcalin ou un sel de métal alcalin est introduite dans le tuyau en verre.
[0004] Après que l'élément de métal alcalin est ajouté au voisinage de la portion de surface interne du tuyau en verre de la manière précédente, le tuyau en verre est réduit en diamètre par chauffage. Après la réduction de diamètre, la surface interne du tuyau en verre est décapée sur une certaine épaisseur afin d'éliminer des métaux de transition tels que Ni et Fe inévitablement ajoutés ensemble avec l'addition de l'élément de métal alcalin. La diffusion de l'élément de métal alcalin est plus rapide que celle des métaux de transition. Ainsi, même si la surface de verre est décapée sur une certaine épaisseur pour éliminer les métaux de transition, l'élément de métal alcalin peut être laissé. Après le décapage, le tuyau en verre s'affaisse par chauffage en une baguette d'âme solide contenant l'élément de métal alcalin. Un verre à former dans une seconde portion d'âme peut être formé sur le côté externe de la baguette d'âme contenant l'élément de métal alcalin, et la totalité de la baguette d'âme et de la seconde portion d'âme peut être utilisée comme l'âme d'une fibre optique.
[0005] Une portion de gaine ayant un indice de réfraction plus faible que la portion d'âme comprenant la baguette d'âme contenant l'élément de métal alcalin est formée sur le côté externe de la portion d'âme pour produire une préforme de fibre optique. La préforme de fibre optique peut être étirée pour produire une fibre optique.
[0006] Une préforme de fibre optique décrite dans la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2016-210632 contient un premier dopant (sodium ou potassium) dans une région comprenant l'axe central d'une portion d'âme, le premier dopant ayant un coefficient de diffusion élevé, et un second dopant dans une région qui n'inclut pas l'axe central de la portion d'âme, le second dopant (par exemple Rb, Cs, Mg, Ca, ou Sr) ayant un faible coefficient de diffusion. Dans la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2016-210632, lorsqu'une fibre optique est produite par étirage de la préforme de fibre optique, le premier dopant et le second dopant sont diffusés par chauffage pendant l'étirage pour uniformiser la distribution de concentration des éléments de métaux alcalins dans l'âme de la fibre optique, résultant par là en une fibre optique ayant une faible atténuation.
RESUME DE L'INVENTION [0007] Un objet de la présente invention est de fournir une préforme de fibre optique à partir de laquelle une fibre optique ayant une atténuation plus faible puisse être fournie.
[0008] Un aspect de la présente invention fournit une préforme de fibre optique comprenant une portion d'âme constituée d'un verre de silice et une portion de gaine entourant la portion d'âme, la portion de gaine étant constituée d'un verre de silice contenant du fluor ayant un indice de réfraction plus faible que la portion d'âme, la portion d'âme comprenant une première région qui n'inclut pas un axe central de la portion d'âme, la première région contenant un premier dopant choisi parmi le sodium, le potassium, et des composés de ceux-ci, et une seconde région qui inclut l'axe central de la portion d'âme, la seconde région contenant un second dopant qui réduit la viscosité du verre de silice, le second dopant ayant un coefficient de diffusion de 1 x 10'12 cm2/s ou supérieur et inférieur au premier dopant à une température de 2 000°C à 2 300° C, dans laquelle la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en premier dopant de 10 ppm atomique ou supérieure et de 2 000 ppm atomique ou inférieure, et la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en second dopant de 10 ppm atomique ou supérieure. Le terme ppm atomique utilisé ici indique le nombre d'atomes de dopant dans 100 millions d'unités de S1O2.
[0009] Dans la préforme de fibre optique selon l'aspect de la présente invention, le second dopant peut être l'un quelconque choisi parmi Rb, Cs, Mg, Ca, et Sr. Le premier dopant présente une concentration de pic à un rayon rl dans la portion d'âme et la portion d'âme présente un rayon externe r2, et le rapport (r2/rl) se trouve dans l'intervalle de 3 à 9,5. La portion d'âme entière peut présenter une concentration moyenne en Cl de 10 ppm atomique ou supérieure et de 10 000 ppm atomique ou inférieure.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0010] La figure 1 est un diagramme conceptuel d'une préforme de fibre optique selon un mode de réalisation de la présente invention.
[0011] La figure 2 est un graphique illustrant une distribution de concentration en dopant dans une portion d'âme d'un mode de réalisation de la préforme de fibre optique illustrée dans Fig. 1.
[0012] La figure 3 est un graphique illustrant une distribution de concentration en dopant dans l'âme d'une fibre optique formée par étirage de la préforme de fibre optique illustrée dans Fig. 1.
[0013] La figure 4 est un tableau qui liste les coefficients de diffusion du sodium, potassium, césium, et calcium.
[0014] La figure 5 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et la concentration moyenne en un premier dopant dans la portion d'âme entière d'une préforme de fibre optique.
[0015] La figure 6 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et la concentration moyenne en Cl dans la portion d'âme entière d'une préforme de fibre optique.
[0016] La figure 7 est un diagramme illustrant un exemple d'étapes dans la production d'une préforme de fibre optique selon un mode de réalisation de la présente invention et d'une fibre optique.
[0017] La figure 8 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et le rapport (r2/rl) du rayon r2 d'une portion d'âme d'une préforme de fibre optique à la position de concentration de pic rl d'un premier dopant dans la portion d'âme.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES [0018] On décrira en détail ci-dessous les modes de réalisation de la présente invention en faisant référence aux dessins annexés. Dans les dessins, les mêmes éléments sont désignés en utilisant les mêmes signes de référence, et une description redondante n'est pas répétée. La présente invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. La présente invention est indiquée par les revendications annexées. Elle a l'intention d'inclure des modifications dans le domaine et un sens équivalent par rapport au domaine des revendications.
[0019] Dans une fibre optique produite par étirage d'une préforme de fibre optique décrite dans la demande de brevet japonais publiée avant examen N° 2016-210632, un élément de métal alcalin (premier dopant) ayant un coefficient de diffusion élevé diffuse à l'extérieur de l'âme pour abaisser la concentration en l'élément de métal alcalin dans la portion centrale de l'âme. Dans la distribution de puissance de lumière en mode fondamental se propageant à travers l'âme de la fibre optique, la puissance augmente avec une distance décroissante à partir du centre de l'âme. Ainsi, en raison d'une faible concentration en l'élément de métal alcalin dans la portion centrale de l'âme où la puissance de la lumière en mode fondamental est élevée, une réduction d'atténuation n'est pas suffisante.
[0020] Dans le cas où uniquement un élément de métal alcalin, tel que le sodium ou le potassium, ayant un coefficient de diffusion élevé, est ajouté à la portion d'âme de la préforme de fibre optique, le chauffage de la préforme de fibre optique à une température d'étirage de 2 000 à 2 300°C occasionne le fait que l'élément du métal alcalin diffuse à l'extérieur de l'âme pour abaisser la concentration en l'élément de métal alcalin dans l'âme d'une fibre optique à former. Le coefficient de diffusion Rayleigh (valeur A) n'est ainsi pas suffisamment réduit, faisant défaut pour réduire suffisamment l'atténuation. La valeur A fait référence au coefficient du premier terme sur le côté droit dans l'expression d'approximation α = Αλ'4 + B, où a représente la perte de lumière transmise dans la fibre optique, et λ représente la longueur d'onde de la lumière.
[0021] Dans le cas où uniquement l'élément de métal alcalin ayant un coefficient de diffusion élevé est ajouté à la portion d'âme de la préforme de fibre optique, la concentration de pic en élément de métal alcalin dans la portion d'âme de la préforme de fibre optique doit être augmentée afin de maintenir une concentration suffisante en élément de métal alcalin dans l'âme d'une fibre optique étirée. Dans ce cas, malheureusement, une difficulté repose dans l'étirage de la préforme en une fibre en raison de la cristallisation pendant l'étirage.
[0022] Dans le cas où uniquement un élément de métal alcalin ou un élément de métal alcalino-terreux, tel que Rb, Cs, Mg, Ca, or Sr, ayant un faible coefficient de diffusion est ajouté à la portion d'âme de la préforme de fibre optique, même si la préforme de fibre optique est chauffée à une température d'étirage de 2 000°C à 2 300°C, l'élément de métal alcalin ou l'élément de métal alcalino-terreux ne diffuse pas dans l'âme entière d'une fibre optique. Egalement dans ce cas, la valeur A n'est pas suffisamment réduite, faisant ainsi défaut pour réduire suffisamment l'atténuation.
[0023] Comme avec la préforme de fibre optique décrite dans la demande de brevet japonais publiée avant examen N°2016-210632, dans le cas où une région d'une portion d'âme comprenant l'axe central de la portion d'âme contient un premier dopant ayant un coefficient de diffusion élevé et où une région de la portion d'âme qui n'inclut pas l'axe central contient un second dopant ayant un faible coefficient de diffusion, une fibre optique formée par étirage de la préforme de fibre optique présente une faible concentration en un élément de métal alcalin dans la portion centrale de son âme où la puissance de lumière en mode fondamental est élevée. Une réduction de l'atténuation n'est ainsi pas suffisante.
[0024] Une fibre optique formée par étirage d'une préforme de fibre optique selon un mode de réalisation de la présente invention décrite ci-dessous présente une concentration élevée en un élément de métal alcalin ou élément de métal alcalino-terreux dans la portion centrale de son âme où la puissance de lumière en mode fondamentale est élevée et présente une atténuation suffisamment faible.
[0025] La figure 1 est un dessin conceptuel illustrant une préforme de fibre optique 1 selon un mode de réalisation de la présente invention. La préforme de fibre optique 1 inclut une portion d'âme 2 constituée d'un verre de silice et une portion de gaine 3 entourant la portion d'âme 2, la portion de gaine 3 étant constituée d'un verre de silice. La portion d'âme 2 contient un premier dopant et un second dopant qui réduisent la viscosité du verre de silice. La portion de gaine 3 présente un indice de réfraction plus faible que la portion d'âme 2 et contient du fluor.
[0026] La figure 2 est un graphique illustrant une distribution de concentration en dopant dans la portion d'âme 2 de la préforme de fibre optique 1. L'axe horizontal de Fig. 2 représente une distance à partir du centre de la portion d'âme 2 dans une direction radiale, la distance étant normalisée par rapport au rayon de la portion d'âme 2 de la préforme de fibre optique.
[0027] Le premier dopant est choisi parmi le sodium, le potassium et des composés de ceux-ci et est contenu dans une première région de la portion d'âme 2 qui n'inclut pas l'axe central de la portion d'âme 2. La portion d'âme entière 2 présente une concentration moyenne en premier dopant de 10 ppm atomique ou supérieure et de 2 000 ppm atomique ou inférieure.
[0028] Le second dopant est contenu dans une seconde région de la portion d'âme 2 qui inclut l'axe central de la portion d'âme 2. Le second dopant présente un coefficient de diffusion de 1 χ 10’12 cm2/s ou supérieur et inférieur au premier dopant à une température de chauffage de 2 000°C à 2 300°C pendant l'étirage. La portion d'âme entière 2 présente une concentration moyenne en second dopant de 10 ppm atomique ou supérieure.
[0029] La portion d'âme entière 2 présente de préférence une concentration moyenne en Cl de 10 ppm atomique ou supérieure et de 10 000 ppm atomique ou inférieure. Le second dopant est de préférence l'un quelconque choisi parmi Rb, Cs, Mg, Ca, et Sr.
[0030] La première région (c'est-à-dire, la région qui n'inclut pas l'axe central de la portion d'âme 2) contenant le premier dopant et la seconde région (qui région qui inclut l'axe central de la portion d'âme 2) contenant le second dopant peuvent se chevaucher l'une l'autre. De préférence, ces régions ne se chevauchent pas l'une l'autre. Dans le dernier cas, aucune région contenant à la fois le premier dopant et le second dopant n'est présente. Dans le dernier cas, la préforme de fibre optique est plus facilement produite.
[0031] La figure 8 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et le rapport (r2/rl) du rayon r2 d'une portion d'âme d'une préforme de fibre optique à la position de concentration de pic rl d'un premier dopant dans la portion d'âme. Comme il est clair à partir du graphique, dans le cas où r2/rl est inférieur à 3, la plus grande partie du premier dopant diffuse à l'extérieur de l'âme par chauffage dans une étape d'étirage pour abaisser l'effet de réduction de l'atténuation. Dans le cas où r2/rl est supérieur à
9.5, même si le premier dopant diffuse par chauffage dans l'étape d'étirage, le premier dopant ne s'étend pas d'un bout à l'autre de l'âme, abaissant ainsi l'effet de réduction de l'atténuation. Par conséquent, le rapport (r2/rl) du rayon r2 de la portion d'âme à la position de concentration de pic rl du premier dopant dans la portion d'âme de la préforme de fibre optique se trouve de préférence dans l'intervalle de 3 à
9.5.
[0032] La figure 3 est un graphique illustrant une distribution de concentration en dopant dans l'âme d'une fibre optique formée par étirage de la préforme de fibre optique 1. L'axe horizontal de Fig. 3 représente une distance à partir du centre de l'âme de la fibre optique dans une direction radiale, la distance étant normalisée par rapport au rayon de l'âme de la fibre optique.
[0033] Le premier dopant ayant un coefficient de diffusion élevé diffuse dans le centre d'âme et à l'extérieur de l'âme par chauffage pendant l'étirage et est ainsi distribué sur un large intervalle à partir du centre d'âme vers une région à l'extérieur de l'âme de la fibre optique. Dans la distribution de concentration en premier dopant dans la fibre optique, bien que la valeur de minimum de la concentration en premier dopant puisse être obtenue dans le centre d'âme, la concentration en premier dopant peut augmenter avec une distance décroissante à partir du centre d'âme.
[0034] Au contraire, le second dopant ayant un faible coefficient de diffusion diffuse moins par chauffage pendant l'étirage. La distribution de concentration en second dopant dans la fibre optique se trouve ainsi dans l'âme, et la concentration augmente avec une distance décroissante à partir du centre d'âme.
[0035] La distribution de concentration des dopants (le premier dopant + le second dopant) dans la fibre optique s'étend sur un large intervalle à partir du centre d'âme vers la région à l'extérieur de l'âme dans la fibre optique, et la concentration augmente avec une distance décroissante à partir du centre d'âme. La distribution de concentration des dopants est une approximation de la distribution de puissance de lumière en mode fondamental dans la fibre optique. Comme la concentration en dopant est élevée dans la portion centrale d'âme où la puissance de la lumière en mode fondamental est élevée, une atténuation suffisamment faible de la fibre optique peut être fournie.
[0036] La figure 4 est un tableau qui liste les coefficients de diffusion de sodium, potassium, césium, et calcium. Le tableau présente les coefficients de diffusion à 2 200°C calculés par simulation dynamique moléculaire. Le sodium ou le potassium est utilisé comme le premier dopant. Le césium ou le calcium est utilisé comme le second dopant.
[0037] La figure 5 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et la concentration moyenne en le premier dopant dans la portion d'âme entière d'une préforme de fibre optique. Comme il est clair à partir du graphique, lorsque la concentration moyenne en premier dopant dans la portion d'âme entière de la préforme de fibre optique est de 10 ppm atomique ou supérieure, l'atténuation de la fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm est de 0,16 dB/km ou inférieure. Lorsque la concentration moyenne en premier dopant dans la portion d'âme entière de la préforme de fibre optique est supérieure à 2 000 ppm atomique, la préforme est facilement cristallisée, faisant ainsi qu'il est difficile de former la préforme en une fibre. Par conséquent, la concentration moyenne en premier dopant est de préférence de 2 000 ppm atomique ou inférieure.
[0038] La figure 6 est un graphique illustrant la relation entre l'atténuation d'une fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm et la concentration moyenne en Cl dans la portion d'âme entière d'une préforme de fibre optique. Comme il est clair à partir du graphique, lorsque la concentration moyenne en Cl dans la portion d'âme entière de la préforme de fibre optique est de 10 ppm atomique ou supérieure, l'atténuation de ia fibre optique à une longueur d'onde de 1 550 nm est de 0,16 dB/km ou inférieure. Lorsque la concentration moyenne en Cl dans la portion d'âme entière de la préforme de fibre optique est supérieure à 10 000 ppm atomique, la préforme est facilement cristallisée, faisant ainsi qu'il est difficile de former la préforme en une fibre. La concentration moyenne en Cl est par conséquent de préférence de 10 000 ppm atomique ou inférieure.
[0039] La figure 7 est un diagramme illustrant un exemple d'étapes dans la production d'une préforme de fibre optique selon un mode de réalisation de la présente invention et d'une fibre optique. Des exemples de conditions dans les étapes sont également décrites ci-après.
[0040] Dans une étape de fourniture (étape SI), il est fourni un tuyau en verre à base de silice dans lequel le premier dopant doit être diffusé. Le tuyau en verre à base de silice contient de 100 à 1 000 ppm atomique de chlore (Cl) et de 6 000 à 10 000 ppm atomique de fluor, et contient d'autres dopants et impuretés dans une concentration de 10 ppm en mole ou inférieure. Le tuyau en verre à base de silice présente un diamètre externe d'environ 35 mm et un diamètre interne d'environ 20 mm.
[0041] Dans une étape d'addition (étape S2), du potassium servant comme le premier dopant est ajouté à la surface interne du tuyau en verre à base de silice. Du bromure de potassium (KBr) est utilisé comme un matériau de source. Le matériau de source est chauffé à de 900°C à 1 000°C avec une source de chaleur pour générer la vapeur de matériau de source. Le tuyau en verre à base de silice est chauffé à partir de l'extérieur avec un chalumeau oxyhydrique de sorte à présenter une température de surface externe de 2 100°C à 2 200°C pendant que la vapeur de matériau de source est introduite dans le tuyau en verre à base de silice avec un gaz porteur d'oxygène introduit dans celui-ci à un débit de 1 SLM (1 L/min en termes de l'état standard). A ce point, un chauffage est réalisé sur un total de 15 tours en traversant le chalumeau à une vitesse de 40 à 60 mm/min, ajoutant par-là du potassium à la surface interne du tuyau en verre à base de silice par diffusion.
[0042] Dans une étape de réduction de diamètre (étape S3), le tuyau en verre à base de silice dopé avec du potassium est réduit en diamètre. Le tuyau en verre à base de silice est chauffé avec une source de chaleur externe afin de présenter une température de surface externe de 2 200°C à 2 300°C pendant que de l'oxygène est laissé à s'écouler à travers l'intérieur du tuyau en verre à base de silice à un débit de 0,5 SLM. En traversant la source de chaleur externe, un chauffage est réalisé sur un total de 6 à 10 tours pour réduire le diamètre jusqu'à ce que le tuyau en verre à base de silice présente un diamètre interne d'environ 5 mm.
[0043] Dans une étape de décapage (étape S4), la surface interne du tuyau en verre à base de silice est décapée. Le tuyau en verre à base de silice est soumis à un décapage en phase vapeur par chauffage avec la source de chaleur externe alors qu'un mélange de gaz de SF6(0,2 SLM) et de chlore (0,5 SLM) est introduit dans le tuyau en verre à base de silice. Celui-ci décape la surface interne du tuyau contenant des impuretés, qui lui ont été ajoutées ensemble avec le dopant projeté, dans des concentrations élevées, éliminant par-là les impuretés.
[0044] Dans une étape d'affaissement en baguette (étape S5), une baguette dopée au calcium, produite à l'avance, ayant un diamètre de 5 mm est insérée dans le tuyau en verre à base de silice dopé avec du potassium. Le tuyau en verre à base de silice s'affaisse à une température de surface de 2 200°C à 2 300°C pendant que la pression absolue dans le tuyau en verre à base de silice est réduite à 97kPa ou inférieure et pendant qu'un mélange de gaz d'oxygène (0,1 SLM) et de He (1 SLM) est introduit dans le tuyau en verre à base de silice. L'étape d'affaissement fournit une portion d'âme (avec un diamètre externe d'environ 25 mm) formée d'une première portion d'âme contenant du calcium (second dopant) et d'une seconde portion d'âme contenant du potassium (premier dopant). Une troisième portion d'âme exempte de dopant peut être fournie sur la surface externe de la seconde portion d'âme par exemple par un procédé de dépôt en phase vapeur externe (OVD) ou un procédé d'affaissement.
[0045] Dans une étape d'allongement et d'usinage (étape S6), la portion d'âme est allongée afin de présenter un diamètre de 24 mm. La portion périphérique de la portion d'âme est de plus usinée de telle manière que la portion d'âme présente un diamètre de 17 mm.
[0046] Dans une étape d'affaissement-en-baguette (étape S7), une première portion de gaine est disposée sur le côté externe de la portion d'âme. A ce point, un procédé d'affaissement-en-baguette est utilisée dans lequel la portion d'âme est insérée dans un tuyau en verre à base de silice dopé avec du fluor et tous les deux sont intégrés l'un à l'autre par chauffage avec une source de chaleur externe pour former une baguette. La différence relative d'indice de réfraction entre la portion d'âme et la première portion de gaine va jusqu'à 0,34 %. L'utilisation du procédé affaissement-en-baguette résulte en des teneurs en eau suffisamment faibles de la portion d'âme et de la première portion de gaine au voisinage de celle-ci.
[0047] Dans une étape de dépôt en phase vapeur externe (OVD) (étape S8), la baguette formée en intégrant la portion d'âme avec la première portion de gaine est allongée afin de présenter un diamètre prédéterminé, et une seconde portion de gaine contenant du fluor est ensuite formée sur le côté externe de la baguette par le procédé (OVD) pour produire une préforme de fibre optique.
[0048] Dans une étape d'étirage (étape S9), la préforme de fibre optique produite par le procédé de production d'une préforme de fibre optique décrit ci-dessus est étirée à une vitesse d'étirage de 2 300 m/min et une tension d'étirage de 0,5 N pour fournir une fibre optique.
[0049] La mesure de la distribution de contrainte résiduelle de la fibre optique produite dans les conditions précédentes a révélé qu'il y avait une petite différence de contrainte de 5 MPa ou inférieure dans une région s'étendant à partir du centre d'âme vers la gaine. Le fibre optique résultante présente une atténuation de 0,160 dB/km ou inférieure à une longueur d'onde de 1 550 nm.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS
    1. Préforme fibre optique comprenant :
    une portion d'âme constituée d'un verre de silice ; et une portion de gaine entourant la portion d'âme, la portion de gaine étant constituée d'un verre de silice contenant du fluor ayant un indice de réfraction plus faible que la portion d'âme, la portion d'âme comprenant :
    une première région qui n'inclut pas un axe central de la portion d'âme, la première région contenant un premier dopant choisi parmi le sodium, le potassium, et des composés de ceux-ci, et une seconde région qui inclut l'axe central de la portion d'âme, la seconde région contenant un second dopant qui réduit la viscosité du verre de silice, le second dopant ayant un coefficient de diffusion de 1 x 10'12 cm2/s ou supérieur, et inférieur au premier dopant à une température de 2 000°C à 2 300 °C, dans laquelle la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en premier dopant de 10 ppm atomique ou supérieure et de 2 000 ppm atomique ou inférieure, et la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en second dopant de 10 ppm atomique ou supérieure.
  2. 2. Préforme de fibre optique selon la revendication 1, dans laquelle le second dopant est l'un quelconque choisi parmi Rb, Cs, Mg, Ca, et Sr.
  3. 3. Préforme de fibre optique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le premier dopant présente une concentration de pic à un rayon rl dans la portion d'âme et la portion d'âme présente un rayon externe r2, et un rapport (r2/rl) se trouve dans l'intervalle de 3 à 9,5.
  4. 4. Préforme de fibre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la portion d'âme entière présente une concentration moyenne en Cl de 10 ppm atomique ou supérieure, et de 10 000 ppm atomique ou inférieure.
FR1856375A 2017-07-12 2018-07-11 Preforme de fibre optique Withdrawn FR3068907A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017136315 2017-07-12
JP2017136315A JP7013697B2 (ja) 2017-07-12 2017-07-12 光ファイバ母材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3068907A1 true FR3068907A1 (fr) 2019-01-18

Family

ID=63170851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1856375A Withdrawn FR3068907A1 (fr) 2017-07-12 2018-07-11 Preforme de fibre optique

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10723650B2 (fr)
JP (1) JP7013697B2 (fr)
CN (1) CN109250898B (fr)
FR (1) FR3068907A1 (fr)
GB (1) GB2565645A (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11161767B2 (en) * 2018-01-25 2021-11-02 Ofs Fitel, Llc Viscocity-reducing dopants in optical fibers
JP7119531B2 (ja) * 2018-04-20 2022-08-17 住友電気工業株式会社 光ファイバ
CN111755077A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 哈尔滨工业大学 一种高氮钢高温钎焊过程中Fe-Cu、Fe-Ni二元体系分子动力学扩散模拟方法
WO2022050190A1 (fr) * 2020-09-03 2022-03-10 住友電気工業株式会社 Procédé de production de matériau de base de fibre optique et matériau de base de fibre optique

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040057692A1 (en) 2002-08-28 2004-03-25 Ball Laura J. Low loss optical fiber and method for making same
JP2007504080A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバおよびその製造方法と装置
US20060130530A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Anderson James G Method of doping silica glass with an alkali metal, and optical fiber precursor formed therefrom
US7536076B2 (en) 2006-06-21 2009-05-19 Corning Incorporated Optical fiber containing alkali metal oxide
JP5974488B2 (ja) 2011-04-15 2016-08-23 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光ファイバ母材
JP6337509B2 (ja) * 2014-02-24 2018-06-06 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材製造方法
JP6551109B2 (ja) * 2014-11-20 2019-07-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6613604B2 (ja) * 2015-04-30 2019-12-04 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材

Also Published As

Publication number Publication date
GB2565645A (en) 2019-02-20
CN109250898A (zh) 2019-01-22
JP7013697B2 (ja) 2022-02-01
GB201811139D0 (en) 2018-08-22
US20190016630A1 (en) 2019-01-17
US10723650B2 (en) 2020-07-28
JP2019019013A (ja) 2019-02-07
CN109250898B (zh) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3068907A1 (fr) Preforme de fibre optique
JP5974455B2 (ja) 光ファイバ母材、光ファイバ製造方法および光ファイバ
TW552437B (en) Method of manufacture of an optical waveguide article including a fluorine-containing zone
FR2725441A1 (fr) Preforme de fibre optique et son procede de fabrication
US10031282B2 (en) Optical fiber
EP2952490A1 (fr) Préforme de fibre optique et son procédé de production
JP6337509B2 (ja) 光ファイバ母材製造方法
FR3080463A1 (fr) Fibre optique
FR2963787A1 (fr) Procede de fabrication d'une preforme de fibre optique
FR2951282A1 (fr) Fibre optique monomode a tranchee enterree
FR2511777A1 (fr) Fibres optiques a simple polarisation et procede de fabrication de ces fibres
CA2039284C (fr) Procede de fabrication de preformes pour la realisation de fibres optiques par etirage
EP1249432B1 (fr) Procédé de fabrication de préformes de fibres optiques à grande capacité par MCVD
RU2271025C2 (ru) Одномодовое оптическое волокно и способ изготовления одномодового оптического волокна
FR3084073A1 (fr) Fibre optique à atténuation réduite contenant du chlore
FR2650584A1 (fr) Procede de fabrication d'une fibre optique a gaine dopee
EP1256554B1 (fr) Fibre optique à saut d'indice à gaine et coeur dopés, préforme et procédé de fabrication pour une telle fibre
EP1210751B1 (fr) Fibre optique a pompage par la gaine et procede de fabrication d'une telle fibre
CN107179580B (zh) 用于剥除高功率包层光的侧耦合光纤及其制备方法
EP0524591A1 (fr) Procédé de fabrication de fibres optiques actives
FR2954525A1 (fr) Procede de fabrication d'une fibre optique monomode a coeur dope terres rares et fibre optique monode a coeur dope terres rares
EP1391435B1 (fr) Préforme pour une fibre optique à microstructures et procédé de sa fabrication
JP2008020796A (ja) イメージファイバ及びその光ファイバ母材
FR2861719A1 (fr) Procede de fabrication d'une preforme
EP0085585B1 (fr) Fibre optique multimode à grande bande passante

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200911

ST Notification of lapse

Effective date: 20210305