[发明专利]含碱金属氧化物的光纤

说明书

发明背景 

相关申请的交叉参考 

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求对2006年6月21日提交的美国临时申请序列号第60/815,732和2006年8月29日提交的美国临时申请序列号第60/840,807享有权益和优先权，这些临时申请的的内容是本申请的依托并且全文通过参考结合于本文中。 

发明领域

本发明一般性涉及掺杂有碱金属氧化物的光纤以及制造该光纤的方法和设备。 

背景技术

衰减是光纤的主要极限属性。例如，光纤损耗在设定光纤放大器之间的极限距离时起到重要的作用。这一点在此类放大器主要占系统的显著成本并且是影响系统可靠性的主要因素的远距离和超远距离的网络，例如海底应用中特别重要。因此，商业上对将衰减尽可能降至最低水平极有兴趣。 

发明概述 

本发明的一个广义方面涉及光纤，该光纤具有基于二氧化硅的芯体，该芯体包含氟、氯，以及选自下组的碱金属氧化物：K₂O、Na₂O、Rb₂O、Cs₂O以及它们的混合物。芯体中存在的碱金属氧化物在所述芯体中的平均浓度优选为约50-500重量ppm，更优选为约100-300重量ppm。所述芯体中的氟的平均浓度优选大于所述芯体中碱金属氧化物的平均浓度，所述芯体中氯的平均浓度同样优选大于所述芯体中碱金属氧化物的平均浓度。本文中所用的平均浓度表示在整个芯体上的平均浓度。因此，例如，如果芯体的内50％具有300重量ppm的K₂O，并且芯体的外50％具有400重量ppm的K₂O，则芯体中K₂O的平均浓度为350ppm。 

所述光纤的芯体包含的氯在所述芯体中的平均浓度优选大于约750重量ppm。覆层是基于二氧化硅的覆层，该覆层包围所述芯体，并优选与所述芯体直接相邻。覆层优选含有大于10000ppm的氟。较好地，所述芯体基本不含锗，更优选所述芯体不含锗。 

在一个优选的实施方式中，所述光纤的芯体包含沿芯体的中心线设置的第一区域，该区域中的氯含量小于100ppm，以及包围所述第一区域的第二芯体区域，该区域中的氯含量大于100ppm。第一区域的最大氟含量还优选大于在所述第二区域中的最小氟含量。 

所述芯体中的平均氯浓度优选大于500ppm，更优选大于750ppm，甚至更优选大于1000ppm，最优选大于约1500ppm。所述芯体中的平均氟浓度优选大于500ppm，更优选大于750ppm，甚至更优选大于1000ppm，最优选大于约1500ppm。 

采用本文公开的碱金属氧化物掺杂技术制造的光纤呈现，在1310纳米处的衰减小于约0.30dB/km，在1550纳米处的衰减小于约0.175dB/km；优选在1550纳米处的衰减小于约0.170dB/km，更优选在1550纳米处的衰减小于约0.16dB/km。 

较好地，光纤的芯体和覆层都含有碱金属氧化物掺杂剂。光纤的覆层玻璃可包含氟(F)。所述光纤具有至少一个芯体段；在一些优选实施方式中，光纤包括多个芯体段。在半径等于光纤模场半径处的碱金属氧化物浓度优选至少约为0.001重量％。 

本发明提出的一种具有芯体的光纤，所述芯体包含选自下组的碱金属氧化物：K₂O、Na₂O、Rb₂O、Cs₂O以及它们的混合物，其中，所述芯体包含小于20ppb的OH。 

在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。 

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的各种实施方式，并与说明书一起用来说明本发明的原理和操作。在适当之处，类似的特征注以同样的编号。 

附图简述 

图1是阶跃率光纤折射率分布的一部分的图示说明，该光纤的碱金属氧化物浓度随该光纤的半径而变化。