TW200402401A - Optical fiber prefrom, method for manufacturing thereof, and optical fiber obtained by drawing thereof - Google Patents

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Tetsuya Otosaka
Dai Inoue
Hiroshi Oyamada
Jun Abe
Hideo Hirasawa
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Shinetsu Chemical Co
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Description

200402401 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種在波長爲1385nm時具有蛟小傳 輸損耗且暴露於含氫的大氣環境中具有較小由羥基（OH) 引起的傳輸損耗的光纖預形體，以及光纖預形體的製造方 法，以及一種藉由抽絲光纖預形體而獲得的光纖。 【先前技術】 第1圖是一般光纖預燒結設備100的結構示意圖。燒 結設備100由一個容器14、一個加熱爐22、一個氣體導 入管24、和一個驅動源16構成。容器14由石英玻璃製成。 加熱爐22環繞容器14以加熱容器14。 氣體導入管24連接於容器14的底部。由惰性氣體諸 如氦氣（He)、脫水反應氣體諸如氯氣（Cl2)組成的混合氣體 藉由氣體導入管24被引入容器14內。 容器14的頂部連接有一個排氣管20。混合氣體自容 器14底部經過容器14而由排氣管20排出。燒結設備100 的頂部設有一驅動源16。驅動源16連接於一^個芯棒10。 光纖預形體12藉由諸如VAD法在脫水程序開始之前 形成於芯棒10的周圍。驅動源16藉由將芯棒沈入容器14 中而將預形體12送入容器14。容器14充滿來自氣體導入 管24的混合氣體，而容器14的周圍被加熱爐22加熱。 這樣，送入容器14的預形體12在混合氣體的包圍中被加 熱，而進行脫水和燒結過程。 第2圖顯示了一般單模光纖的傳輸損耗與波長之間的 關係。因爲可以使用成本低廉的半導體雷射的緣故，通訊 11890pif.doc/008 5 200402401 中使用的光波長一般爲大約1300nm或大約1550nm。隨著 WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術的發展，爲 了增強資料傳輸能力，一此會要求使用波段爲1330nm至 1600nm的光波。 但是，如第2圖所示，當波長爲大約I385nm時，一 般光纖的傳輸損耗會急劇增加。由於傳輸損耗的增加，遠 端傳輸就需要增加用於光波放大和再生的再生器，而導致 整個傳輸或通訊系統成本的增加。 由此可見，抑制波長約爲1385時傳輸損耗是有必要 的。 此外，如第2圖所示，波長約1385nm處傳輸損耗的 峰値傳輸損耗平穩下降（如圖中虛線所示）時的差値在下 文中被稱爲OH峰値。例如，第2圖中所示的OH峰値約 爲0.06dB/km。在波長約1385mn處傳輸耗損的突然增加， 即OH峰値，是由於光纖中存在的OH基產生振動並吸收 該波長的光波所引起的。爲了減少光纖中OH基的含量， 有必要減少作爲光纖基材的預形體中OH基的含量。 此外，即使新抽絲的光纖中OH峰値足夠小，如果光 纖由於某種原因處於含氫的大氣環境中，該OH値仍有可 能由於氫在光纖中的擴散並與光纖玻璃的某一疵點發生反 應而升高，而產生了 OH基。 請參見第3圖，如圖中實線所示OH値足夠低的光纖 在氫含量爲1%的大氣環境中暴露4天後，其傳輸耗損如 圖中虛線所示。第3圖顯示出當波長爲1385nm時，OH 峰値升高了約0.1dB/km。而波長1240nm處的OH峰値是 11890pif.doc/008 6 200402401 由於氫在光纖中的擴散造成的。若光纖在大氣環境中暴露 一段時間並除去光纖中的氫後，該OH峰値消失。但是， 波長1385nm處的〇H峰値是不可逆的，也就是不可能降 低的。因此，有必要充分的減少光纖中造成OH峰値升高 的缺陷。 【發明內容】 因此，本發明的一個目的是提供一種光纖預形體以及 其製造方法，以及由預形體抽絲而成的光纖，以克服由一 般技術獲取的光纖中的缺陷。上述和其他目的可藉由申請 專利範圍之獨立項中描述的組合實現，而依附項進一步詳 細說明了本發明的優點和示範例。 根據本發明之目的，假定Ts爲光纖某內部區域徑向黏 度分佈最大値V0[l〇g(p〇ise)]爲7.60[log(poise)]處的溫度， 在等於模場直徑兩倍的內部和外部區域，光在其中以波長 1385nm傳播於藉由抽絲光纖預形體而獲得的光纖中，在 Ts溫度時’本發明的預形體爲光纖的徑向黏度分佈的最大 値 V0[l〇g(p〇ise)]大於 7.60[i〇g(poise)]。在這種情況下，黏 度分佈的最大値 VG[l〇g(p〇ise)]可大於 7.90[log(poise)]。 預形體爲一多層結構，其週邊由覆層所構成，該覆層 由兩層以上構成，其中一層爲高黏度層，其至少在某一溫 度之黏度係高於構成覆層最內層在溫度几時的黏度。較佳 的是，外層低黏度覆層中黏度小於Ts時黏度V。那一層就 是覆層的最外層。更佳的是，預形體表面在溫度Ts時的黏 度是小於V。。 另一方面，覆層的週邊可由兩層構成，即由覆層內層 11890pif.doc/008 7 200402401 和高黏度覆層構成。 高黏度覆層可使用石
覆層內層可使用合成石英材料， 英玻璃，比如天然石英或含有結晶二 成之石英材料。 二形體還可進-步的使用摻雜了諸如氯、錯、氣、 比純合成石英玻賴度要低的摻雜合成石英玻璃 以=爲其內覆層，並且使用比內_黏度要高的未慘雜或 少摻雑的合成石英玻璃以作爲高黏覆層來製造。此外，可 透過JAD法、0VD法、MCVD法、pcvD法或上述方法 的適且組合製造出一個至少含有芯層和內履層的部分。 根據本發明的另一目的，一種製造預形體的方法包括 下列步驟：使用至少含有高黏度覆層的筒體將至少含有芯 層和內覆層棒體的周圍包覆起來，並藉由加熱和收縮筒 體’或藉由加熱玻璃顆粒並同時使之沈積而構成高黏度覆 層的方式，使棒體和筒體合成爲一體。此外，於加熱時， 使用等離子焰炬作爲加熱源爲佳。 可藉由以下方法製造預形體，將由燃燒分解含矽的玻 璃原料而製得的玻璃顆粒沈積於至少包括芯層和內覆層的 棒體周圍以形成多孔預形體，在含有脫水氣體的環境中， 於900。(：至1200。〇的溫度範圍下將多孔預形體脫水後， 在溫度爲1400°C至i600〇C的氣體中將多孔預形體玻璃 化，而形成高黏度覆層。在這種情況下，係使用氯氣作爲 脫水氣體。 此外，製造預形體的方法包括，使用至少包括外部低 黏度覆層的筒體將至少包括芯層、內覆層和局黏度覆層的 11890pif.doc/008 8 200402401 棒體表面包覆起來，且藉由加熱並收縮筒體的方式使棒體 與筒體合成爲一體。此外，可透過在棒體周圍沈積經燃燒 分解含矽玻璃原料生成的玻璃顆粒來形成外部低黏度覆層 以製造預形體。 此外’製造預形體的方法可包括，使用至少包括高黏 度層的筒體將至少包括芯層和內覆層的棒體表面包覆起 來’並藉由加熱和收縮筒體的方式使棒體與筒體合成爲一 體’同時透過在棒體周圍沈積經燃燒分解含矽玻璃原料生 成的玻璃顆粒的方式形成外部低黏度覆層。該方法可包括 將至少包括芯層和內覆層的棒體用包括至少高黏度覆層和 外部低黏度覆層的筒體包覆，並藉由加熱和收縮筒體使棒 體與筒體合成爲一體。 透過對上述預形體進行加熱並抽絲，得到的光纖在波 長爲1385nm時的傳輸耗損等於或小於〇.35dB/kin，並以 等於或小於0.30dB/km爲佳。 當該光纖在含氫1%的大氣環境中暴露4天後，該光 纖在波長爲1385nm時的傳輸耗損等於或小於〇.35dB/km， 且與未暴露於含含氫的大氣環境時波長爲l385nm時的傳 輸耗損相比，並沒有顯著的變化。 在發明說明中並沒有必要的提及本發明所有必要的特 徵。本發明也可以是以上所描述特徵的其中之一再組合。 以下結合附圖以對實施例作更進一步的說明，以使本發明 的上述和其他特徵及優點能更加一目了然。 【實施方式】 以下係依據本發明較佳實施例作詳細說明，但不作爲 11890pif.d〇c/008 9 200402401 對本發明範圍的限定，僅爲本發明的實例而已。實施例中 描述的所有特徵及其組合並不一定是本發明必要內容。 第4圖爲利用第1圖所示的燒結設備100而生產出來 的預形體200。預形體200具有一個由摻雜鍺的石英製成 的棒狀芯10，一個由石英製成的第一覆層，即內覆層32， 其係包覆於芯棒10之外表面。 爲增加覆層32的厚度，可在預形體200的外表面形 成一個第二覆層，即外覆層34。預形體200中OH基的含 量爲〇.8ppb或更少。而且，藉由抽絲預形體200而獲得的 光纖的波傳輸耗損的曲線中，OH峰値爲0.05dB/km或更 小。因此，藉由抽絲預形體200而獲得的光纖可用於波段 爲1300nm至1600nm的光傳輸。 依據本發明，由預形體抽絲的光纖即使暴露在含氫的 大氣環境中，在波長爲1385nm處的傳輸耗損的上升（OH 峰）也會藉由控制預形體軟化溫度處的徑向黏度分佈而受 到抑制。 如果光纖暴露於含氫的大氣環境中，氫會在光纖中擴 散，而氫與光纖玻璃中存在缺陷會發生反應，而OH峰値 就會因OH基的生成而升高。 這種缺陷在預形體中起初並不存在，但是在約2000°C 時的抽絲程序中，由於形狀的突然改變會生成了許多缺 陷。當對一般預形體進行抽絲時，受到抽絲程序條件的影 響下，OH峰値對氫的敏感度將會變化的非常大。 另一方面，在Ts溫度時，本發明的預形體爲光纖的徑 向黏度分佈的最大値 VQ[l〇g(p〇ise)]是大於 11890pif.doc/008 10 200402401 7.60[1〇g(P〇iSe)]，溫度TS被定義爲在等於模場直徑兩倍的 內部和外部區域的光纖的徑向黏度分佈的最大値 V0[log(poise)]爲7.60[l〇g(p〇ise)]時的溫度。光在其中以波 長1385nm傳播於透過抽絲光纖預形體而獲得的光纖中。 因此，藉由抽絲本發明的預形體而獲得的光纖具有更 優的特性’其OH峰値的上升被明顯抑制，而與抽絲程序 條件無關。 封於以摻雜鍺之石英玻璃作爲芯材材料的一般單模光 纖，該Ts溫度的値約爲16〇〇。(：。 當以此方法製造的預形體被抽絲時，由於對於外部區 域的黏度而言相對的會大於內部區域之黏度，而內部區域 的拉拔應力要小於外部區域的拉拔應力，這樣內部區域缺 陷的生成就受到的抑制。另一方面，儘管缺陷在外部區域 生成，但由於光主要在內部區域傳播，因此即使氫在光纖 中擴散，OH峰値的升高也不會很明顯。 一般來說，對於芯材爲摻雜鍺之石英玻璃的單模光纖 而言，除非覆層有摻雜物質以調節黏度，否則因覆層的黏 度會變得比芯層的黏度大且通常在徑向方向成分是相當恒 定的，因此上述黏度分佈是不可能獲得的。 依據本發明，上述黏度分佈可藉由在外部區域提供層 數多於二層的覆層而獲得，以降低外部區域中最內層覆層 的黏度，透過增加至少一層其他層覆層的黏度而形成一個 高黏度層。光纖通常有兩層，一層爲低黏度的的內覆層， 另一層爲高黏度的處覆層，而以下描述的光纖係根據高黏 度覆層的黏度和厚度可以是三層。 11890pif.doc/008 11 200402401 在等於兩倍模場直徑的內部區域內，內部區域之外徑 向黏度分佈之最大値VQ[l〇g(P〇ise)]在溫度Ts處是以等於 或大於7.90[l〇g(p〇ise)]爲佳，在此溫度下徑向黏度分佈最 大値爲7.60[l〇g(p〇ise)]，這樣就可實現本發明所要取得的 效果。 覆層爲雙層結構時，是由內覆層和高黏度覆層所構 成’如果內覆層的直徑小於預製器外徑的80%且VQ=7.90， 那麼OH峰値的升高就會等於或小於約〇.〇3dB/km。 儘管爲了抑制由氫引起的OH峰値上升，內覆層的外 徑以較小的爲佳，但是，當高黏度覆層所使用的玻璃諸如 天然石英玻璃，是很有可能會顯著增加傳輸損耗，除非外 徑足夠大（大約爲模場直徑的6倍），否則初始損失可能 會很大。 在一實例中，當生產內部是由合成石英玻璃所構成， 而外部是由天然石英玻璃所構成的預形體時，V。的上限約 爲9.0。另一方面，當內部區域是由摻有大量摻雜物的摻 雜玻璃所構成時，VQ的上限可大於9.0。因摻雜物而導致 的傳輸耗損有多大難以一槪而論，這是因爲主要是由其組 成成分而決定的。 當最外層爲高黏度覆層時，就會出現了問題，而光纖 的強度可能會因光纖表面的殘留應力轉變爲拉伸應力而降 低。例如，如果增高VQ並減小高黏度覆層的厚度，OH峰 的升高及初始損失會被有效地抑制，但是光纖表面的殘留 拉伸應力就會變大，而可能導致纖維在抽絲、飛回（winging back)和校驗過程中被折斷。 11890pif.doc/008 12 200402401 爲了減少光纖表面的這種殘留拉伸應力，表面殘留拉 伸應力可以將其減少或變爲壓應力，其係藉由在高黏度覆 層外增加一個黏度比局黏度覆層低的外層低黏度覆層。如 果外層低黏度覆層的黏度在溫度从爲7.60[log(p〇ise)]，大 致等於內覆層的黏度時，光纖的強度將會顯著的提高。 藉由改變組成內覆層和高黏度層玻璃材料的質量，黏 度可沿預形體的徑向分佈。 一般光纖預形體所使用的合成石英玻璃包括藉由氧化 或燃燒分解玻璃原料氣體如四氯化矽製成的非晶體結構。 另一方面，在透過加熱並熔化天然石英而製成的天然石英 玻璃中，有許多源於石英特性及石英類型螺旋的方石英的 微晶螺旋，其方石英結構在非晶體結構中錯位。 一種藉由將微晶體沈積於合成石英玻璃製造的晶化石 英具有比一般合成玻璃更高的黏度。此外，晶化石英玻璃 的黏度可以很容易地藉由在合成石英玻璃中加入各種摻雜 物的方法降低。一般來說，即使由於摻雜物對紫外線、紅 外線等的吸收而導致了傳輸耗損的升高，但諸如氯、鍺、 氟、磷等摻雜物的使用不會導致通常用於光纖通訊在 1300nm至1600nm波段的耗損大幅升高，因此較佳的是使 用這些摻雜物。 在這些摻雜物中，藉由使用黏度不同的玻璃來增加光 纖外部的黏度並降低光纖內部的黏度以抑制光纖中光傳播 所產生的缺陷，而使光纖在暴露於含氫的大氣環境時的OH 峰値的升高大大受到抑制。
可採用常規的VAD法、OCD法、MCVD法及PCVD 11890pif.doc/008 13 200402401 法以製造光纖的芯層和包於芯外的覆層。由於（i)要求 純度很高以避免傳輸耗損增大（2)要求黏度以較低爲佳； 內覆層以使用合成石英玻璃或含摻雜物合成石英玻璃以降 低黏度爲佳，內覆層可以作爲內部區域的覆層的延伸來形 成。 第一^種方法，是將一'個包含芯體和內覆層的棒體用具 有高黏度的高黏度覆層來包覆，其包括將一個棒體置於一 個含有高黏度覆層的筒體並藉由外部加熱使棒體收縮，使 得棒體和筒體合成爲一體。在這種情況下，可使用氫氧焰、 電爐、等離子體焰炬等作爲加熱源。 第二種方法，包括將棒體和玻璃顆粒加熱，同時將構 成高黏度覆層的玻璃顆粒散佈於前述的棒體周圍使之合成 爲一體。在這種情況下，以使用等離子焰炬作爲加熱源爲 佳。 第三種方法，是使用OCD法而用高黏度覆層包覆棒 體，其包括將由燃燒分解含矽的玻璃原料製得的玻璃顆粒 沈積於上述棒體周圍形成多孔預形體，並在含有如氯等的 脫水氣體的環境中，於900°C至1200°C的溫度範圍下形 成脫水多孔預形體，並在溫度爲1400°C至1600°C的氣體 中玻璃化，而形成高黏度覆層。在這種情況下，由於高黏 度覆層會轉變爲合成石英玻璃，因此需要在內覆層中加入 摻雜物以降低其黏度。 第一種方法，是用外部低黏度覆層包覆高黏度覆層， 包括將至少含有外部低黏度覆層的筒體將棒體包覆，並藉 由加熱並收縮筒體使棒體和筒體合成爲一體。 11890pif.doc/008 14 200402401 第=種方法’是用外部低黏度覆層包覆高黏度覆層， 包括將含砂玻璃原料進行燃燒分解製成的玻璃顆粒沈積于 含有局黏度覆層的棒體周圍。 第一種方法’是用高黏度覆層和外部低黏度覆層包覆 內覆層’包括用含有高黏度覆層的筒體包覆至少含有芯層 和內覆層的棒體，然後藉由將矽玻璃原料進行燃燒分解製 成的玻璃顆粒沈積的方式使外部低黏度覆層包覆於筒體之 外’同時透過加熱並收縮筒體的方法使棒體與筒體合爲一 而且’第一種方法，是用高黏度覆層和外部低黏度覆 層包覆內覆層’包括用至少含有高黏度覆層和外部低黏度 覆層的的筒體包覆至少含有芯層和內覆層的棒體，然後藉 由加熱並收縮筒體的方法使棒體與筒體合爲一體。 [實施例一] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμπι’該光纖係透過在內部區域芯層周邊形成 一覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相 同，並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆 層和高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲ΙΟΟμπι，高黏度覆層厚度爲12.5μπι的 光纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度V()爲7.9[i〇g(p〇ise)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的OH峰升高 値爲 0.03dB/km。 第5圖至第7圖爲顯示預形體相對折射率差與凡處徑 11890pif.doc/008 15 200402401 向黏度分佈關係的圖表，圖的上半部分是顯示相對折射率 差與結構之間的關係，圖的下半部分是顯示黏度與光纖當 量直徑之間的關係。 [實施例二] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲I385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同， 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲90μηι，高黏度覆層厚度爲17.5μηι的光 纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度V。爲7.9[log(poise)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的OH峰升高 値爲 0.014dB/km。 [實施例三] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μιη，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同， 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲80μηι，高黏度覆層厚度爲22·5μηι的光 纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度VQ爲7.9[l〇g(p〇ise)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後經測量發現OH峰 根本沒有升高。 11890pif.doc/008 16 200402401 [實施例四] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖’其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲1〇μΐΏ，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同’ 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲35μπι，高黏度覆層厚度爲45μηι的光 纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度VQ爲7.9[l〇g(p〇iSe)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後經測量發現OH峰 根本沒有升高。 [實施例五] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μιη，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同， 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲80μιη，局黏度覆層厚度爲22.5μιη的光 纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度V。爲8.5[l〇g(p〇ise)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後經測量發現〇H峰 根本沒有升高。 [比較實施例一] 一種如第6圖所不的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μπι ’相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 11890pif.doc/008 17 200402401 場直徑爲ΙΟμπι，該光纖藉由1·4Ν的抽絲應力並以 800m/min的速度對一般預形體進行抽絲而成。該一般預 形體作爲芯層周圍的整個覆層的構成材料均相同。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的0H峰 升高値爲〇.l〇5dB/km。 [實施例六] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖’其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμπι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同， 並以1.4Ν的抽絲應力以500m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲ΙΟΟμηι，高黏度覆層厚度爲12·5μπι的 光纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度爲7.9[log(poise)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的OH峰升高 値爲 〇.〇lldB/km。 [比較實施例二] 一種如第6圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμπι，該光纖藉由1.4N的抽絲應力並以 500m/min的速度對一般預形體進行抽絲而成。該一般預 形體作爲芯層周圍的整個覆層的構成材料均相同。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的OH峰 升高値爲〇.〇60dB/km。 [實施例七] 11890pif.doc/008 18 200402401 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同， 並以1.4Ν的抽絲應力以150m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲ΙΟΟμιη，高黏度覆層厚度爲12.5μηι的 光纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度VQ爲7.9[log(poiSe)]。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後經測量發現OH峰 根本沒有升高。 [比較實施例三] 一種如第6圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μηι，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由L4N的抽絲應力並以 150m/min的速度對一般預形體進行抽絲而成。該一般預 形體作爲芯層周圍的整個覆層的構成材料均相同。 該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天後測得的OH峰 升局値爲0.042dB/km。 [實施例八] 一種如第7圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μιη，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμηι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同’ 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層、 高黏度覆層和位於外部區域的外部低黏度覆層三層的預形 11890pif.doc/008 19 200402401 體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲1〇5μιη，高黏度覆層厚度爲7μιη，外部 低黏度覆層的厚度爲3μηι的光纖，在Ts溫度時高黏度覆 層的黏度VQ爲8.5[log(poise)]，在ts溫度時外部低黏度覆 層的黏度乂£爲7.6[log(poise)]。爲該光纖進行1%驗收試 驗未發現有中斷。且該光纖在暴露於含氫1%大氣中4天 後經測量發現OH峰根本沒有升高。 此外，本實施例中，總管高黏度層的厚度只有7μηι， 但未發現光纖有中斷現象是因爲外部低黏度覆層形成於覆 層的最外部。 [比較實施例4] 一種如第5圖所示的步長指數型單模光纖，其外徑爲 125μιη，相對折射率差爲0.34%，波長爲1385nm時的模 場直徑爲ΙΟμπι，該光纖藉由在內部區域芯層周邊形成一 覆層，且該覆層玻璃的成分與外部區域的內覆層的相同’ 並以1.4Ν的抽絲應力以800m/min的速度對含有內覆層和 高黏度覆層兩層的預形體進行抽絲而成。 內覆層外徑爲ΙΙΙμπι，高黏度覆層厚度爲7μπι的光 纖，在Ts溫度時高黏度覆層的黏度V。爲8.5[l〇g(p〇ise)]。 在對該光纖進行回繞操作時，該光纖發生斷裂，且發現未 斷裂部分的內部也存在許多斷裂。因爲在覆層的最外層未 有形成一低黏度覆層，該光纖發生斷裂。 上述實施例1至8和比較實施例1至4的分析結果請 參見表1。 20 11890pif.doc/008 200402401 表1 V〇 i〇g(p oise) 內覆層 直徑 μιη 高黏度 層厚度 μηι 外部低黏 度層厚度 μιη 拉伸 應力 Ν 抽絲速 度 m/min OH峰升 高値 dB/km 實施例1 7.9 100 12.5 0 1.4 800 0.03 實施例2 7.9 90 17.5 0 1.4 800 0.014 實施例3 7.9 80 22.5 0 1.4 800 ίκ J \ \\ 實施例4 7.9 35 45 0 1.4 800 Μ J \ w 實施例5 8.5 80 22.5 0 1.4 800 並 比較實 施例1 7.6 125 0 0 1.4 800 0.105 實施例6 7.9 100 12.5 0 1.4 500 0.011 比較實 施例2 7.6 125 0 0 1.4 500 0.060 實施例7 7.9 100 12.5 0 1.4 150 Μ j \\\ 比較實 施例3 7.6 125 0 0 1.4 150 0.042 實施例8 8.5 105 7 3 1.4 800 M 比較實 施例4 8.5 111 7 0 1.4 800 斷裂 由上述可知，根據本實施例藉由抽絲光纖預形體獲得 預形體即使暴露於含氫的大氣環境中，不管抽絲條件如 何，在波長1385nm處的OH峰値也幾乎沒有升高。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 21 11890pif.doc/008 200402401 【圖式簡單說明】 第1圖爲一般光纖預形體燒結設備的局部剖視圖。 第2圖爲一般單模光纖傳輸耗損與波長之間關係曲線 圖。 第3圖爲光纖暴露於含含氫的大氣環境中傳輸耗損與 波長之間關係曲線圖。 第4圖爲依據本發明製造的燒結設備生產的預形體 200。 第5圖爲本發明實施例1至7及比較實施例4中預形 體相對折射率與溫度爲TJ寺徑向黏度分佈的關係曲線圖。 第6圖爲比較實施例1至3中預形體相對折射率與溫 度爲Ts時徑向黏度分佈的關係曲線圖。 第7圖爲本發明實施例8中預形體相對折射率與溫度 爲Ts時徑向黏度分佈的關係曲線圖。 【圖式標示說明】 100 :光纖預燒結設備 14 :容器 22 :加熱爐 24 :氣體導入管 16 :驅動源 10 :芯棒 12、200 :預形體 20 :排氣管 32 :內覆層 34 :外覆層 11890pif.doc/008 22

Claims (1)

  1. 200402401 拾、申請專利範圍： 1. 一種光纖預形體，藉由對該光纖預形體進行抽絲即 可得到一光纖，其中該光纖預形體具有在溫度儿時徑向黏 度分佈大於 7.60[log(poise)]的一最大値 V0[log(poise)]，且 溫度儿是在等於模場直徑兩倍的內部和外部區域的光纖的 徑向黏度分佈的最大値VQ[log(poise)]爲7.60[log(poise)]時 的溫度，光在其中以波長約1385nm傳播於藉由抽絲光纖 預形體而獲得的光纖中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光纖預形體，其中該 預形體至少包括兩層覆層的多層結構，其包括在某一預定 溫度時具有一第一黏度的一內覆層以及在該預定溫度時具 有一第二黏度的一外覆層，且該第二黏度係高於該第一黏 度。 3. 如申請專利範圍第2項所述之光纖預形體，其中該 內覆層係由合成石英玻璃所形成，且該外覆層係由含有結 晶二氧化矽的石英玻璃所形成。 4. 如申請專利範圍第3項所述的光纖預形體，其中含 有結晶二氧化矽的石英玻璃之一高黏度覆層係爲天然石英 或晶體合成石英玻璃。 5. 如申請專利範圍第2項所述之光纖預形體，其中該 內覆層是由比純合成石英玻璃黏度要低且實質上摻雜了 氯、鍺、氟、磷摻雜物的合成石英玻璃所形成，且該外覆 層是由比該內覆層黏度高且未摻雜或少摻雜摻雜物的合成 石英玻璃所形成。 6. 如申請專利範圍第1項所述之光纖預形體，其中黏 11890pif.doc/008 23 200402401 度分佈之最大値VQ是大於7.90[l〇g(P〇ise)]。 7. 如申請專利範圍第2項所述之光纖預形體，其中至 少由兩層構成之覆層包括一內覆層和一高黏度外覆層。 8. 如申請專利範圍第1項所述之光纖預形體，其中最 外層覆層在溫度凡處的黏度係小於V0。 9. 如申請專利範圍第1項所述之光纖預形體，其中該 光纖預形體的表面在溫度^\處的黏度係小於V。。 10. 如申請專利範圍第1項所述之光纖預形體，其中包 含一芯層和一內覆層的至少一部分的形成方法是VAD法、 OVD法、MCVD法、和PCVD法或上述方法的適當組合。 11·一種製造預形體的方法，該預形體具有一芯層和一 多層覆層，該方法包括利用至少包括一高黏度覆層的一筒 體將至少包括該芯層和一內覆層的一棒體包覆起來，並透 過加熱和收縮該筒體之方式使該棒體和該筒體合成爲一 體。 12·如申請專利範圍第11項所述之製造預形體的方 法，更包括加熱並沈積玻璃顆粒，以使一棒體與玻璃顆粒 合成爲一體，而在至少包括該芯層和該內覆層的該棒體的 週邊形成一高黏度覆層。 Π.如申請專利範圍第12項所述之製造預形體的方 法，更包括使用離子焰炬加熱玻ί离HI立。 I4·如申§f專獅HI第11 I貞所述之製造預形體的方 法，更包括下列步驟： 將經燃燒分解含砂玻璃原料而製得的玻璃顆粒沈積於 至少包括-芯層和-^㈣^乡 11890pif.doc/008
    200402401 孔預形體； 在含有脫水氣體的大氣中且在攝氏900度至攝氏1200 度的溫度區間，對該多孔預形體進行脫水；以及 在攝氏1400至攝氏1600度的溫度區間，透過玻璃化 之方式以形成一高黏度覆層。 15. 如申請專利範圍第14項所述之製造預形體的方 法，其中該脫水氣體係爲氯氣。 16. 如申請專利範圍第11項所述之製造預形體的方 法，更包括下列步驟：利用至少包括一外部低黏度覆層的 一筒體將至少包括一芯層、一內覆層、和一高黏度覆層的 一棒體包覆起來，並藉由加熱和收縮該筒體，以使該棒體 和該筒體合成爲一體。 17. 如申請專利範圍第11項所述之製造預形體的方 法，更包括下列步驟：將玻璃顆粒沈積於至少包括一芯層、 一內覆層、和一高黏度覆層的一棒體，以形成一外部低黏 度覆層，該玻璃顆粒是藉由燃燒分解含矽玻璃原料而製 得。 18. 如申請專利範圍第11項所述之製造預形體的方 法，更包括下列步驟： 利用至少包括一高黏度覆層的一筒體將至少包括一芯 層和一內覆層的一棒體的週邊包覆起來；以及 藉由沈積經燃燒分解含矽玻璃原料而製得的玻璃顆 粒，以形成一外部低黏度覆層，並藉由加熱並收縮該筒體 以使該棒體和該筒體合成爲一體。 19. 如申請專利範圍第11項所述之製造預形體的方 11890pif.doc/008 25 200402401 法，更包括下列步驟：利用至少包括一高黏度覆層和一外 部低黏度覆層的一筒體將至少包括一芯層和一內覆層的一 棒體的週邊包覆起來，並藉由加熱並收縮該筒體，以使該 棒體和該筒體合成爲一體。 20· —種光纖’該光纖係藉由加熱抽絲光纖預形體而製 成’其中該光纖預形體具有在溫度Ts時徑向黏度分佈大於 7.60[log(poise)]的最大値 v〇[log(poise)]，溫度 7\爲在等於 模場直徑兩倍的內部和外部區域的光纖的徑向黏度分佈的 最大値VG[log(p〇ise)]爲7.60[log(poise)]時的溫度，光在其 中以波長約1385nm傳播於透過抽絲光纖預形體而獲得的 光纖中。 21·如申請專利範圍第20項所述之光纖，其中在波長 爲1385nm時的傳輸耗損等於或小於〇.35dB/km，以等於 或小於0.30dB/km爲佳。 22.如申請專利範圍第2〇項所述之光纖，其中該光纖 在含1%氫的大氣中暴露4天後，在波長爲1385nm時的傳 輸耗損係等於或小於〇.35dB/km。 23·如申請專利範圍第20項所述之光纖，其中在波長 爲1385nm且該光纖於含1%氫的大氣中暴露4天之傳輸耗 損，與在波長爲1385nm且暴露於大氣之前時的傳輸耗損 相比較，沒有顯著變化。 26 11890pif.doc/008
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