[发明专利]用于制备光纤预制件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备光纤预制件的方法。

背景技术

日本未审查专利申请公开(PCT申请的译文)No.2007-504080和2009-541796以及美国专利申请公开No.2005/0144986描述了由二氧化硅基玻璃构成的光纤，所述光纤的每一个都包括掺杂有碱金属的芯区。使用数百至数百万原子ppm浓度的碱金属掺杂光纤预制件的芯部分降低了光纤预制件拉伸期间芯部分的粘度。这使得二氧化硅玻璃的网状结构松弛，从而减少了通过拉伸预制件而制备的光纤的瑞利散射损耗。

作为使二氧化硅玻璃掺杂碱金属的方法，已知的是扩散法。在扩散法中，将作为原料的碱金属或碱金属盐(如，KBr或KI)的蒸气与氧气一起供给入由二氧化硅基玻璃构成的玻璃管，同时利用外部热源将该玻璃管加热到1500℃至2000℃，或在该玻璃管中产生等离子体。由此，通过扩散使玻璃管的内表面掺杂碱金属元素。

在使玻璃管掺杂碱金属之后，缩小所得玻璃管的直径。在直径缩小之后，对玻璃管的内表面进行腐蚀，从而除去在使玻璃管掺杂碱金属元素的过程中掺入的作为污染物的过渡金属，例如Ni和Fe。在腐蚀之后，使玻璃管塌缩，从而形成碱金属掺杂芯棒。在碱金属掺杂芯棒的外侧形成包层部分，从而制得光纤预制件。对光纤预制件进行拉伸，从而制得光纤。

对于含有碱金属的二氧化硅玻璃，玻璃化转变温度低到1000℃至1400℃，并且结晶速率高。因而，在制备光纤预制件时，在加热和冷却掺杂有碱金属的玻璃的步骤中，所述玻璃可能结晶，从而不利地降低令人满意的光纤预制件的产率。在通过气相法形成高纯度二氧化硅玻璃制品的情况下，在用氯气干燥二氧化硅玻璃烟炱制品的步骤中，二氧化硅玻璃制品被氯污染。二氧化硅玻璃中氯和碱金属的反应形成碱金属氯化物。碱金属氯化物不包含于二氧化硅玻璃的网状结构中。因而，碱金属氯化物在光纤预制件制备过程中产生气泡或充当结晶核。

在光纤预制件(尤其是芯部分)中气泡和结晶核的存在导致通过拉伸光纤预制件而制备的光纤的衰减增加。具体而言，在使二氧化硅玻璃管塌缩以形成芯棒的塌缩步骤中，在高浓度的碱金属氧化物暴露于二氧化硅玻璃管内表面的情况下加热该二氧化硅玻璃管，从而使气泡和晶体可能形成。通过拉伸这种光纤预制件而制备的光纤的衰减高，其中所述的光纤预制件包括具有气泡和结晶的芯部分。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于制备光纤预制件的方法，其中所述的光纤预制件合适地用于制备衰减低的光纤。

根据本发明的一个方面，提供一种用于制备包括芯部分和包层部分的光纤预制件的方法，所述方法包括：塌缩步骤，其中，使用在二氧化硅基玻璃管的纵向上连续移动的热源进行加热，从而使所述玻璃管塌缩以形成第一玻璃棒，所述第一玻璃棒待形成为光纤的芯部分或芯部分的一部分，并且所述玻璃管具有掺杂有碱金属元素的内表面，其中所述玻璃管的最高碱金属浓度为500原子ppm至20,000原子ppm，最高氯浓度为0原子ppm至1000原子ppm，并且最高氟浓度为0原子ppm至10,000原子ppm，并且，在所述塌缩步骤中，所述玻璃管外表面的最高温度在2000℃至2250℃范围内，并且所述热源的移动速度在30mm/min至100mm/min范围内。

在根据本发明该方面的用于制备光纤预制件的方法中，在所述塌缩步骤中，玻璃管内部的压力比玻璃管外部的压力低至少90kPa。优选的是，根据本发明该方面的用于制备光纤预制件的方法还包括第一外周磨削步骤，其中，对在所述塌缩步骤中形成的第一玻璃棒的外周进行磨削，使得第一玻璃棒具有基本上正圆形的横截面。在根据本发明该方面的用于制备光纤预制件的方法中，第一玻璃棒的相对折射率差的最大值在-0.1％至+0.1％的范围内，并且所述方法还包括包层部分形成步骤，其中，在第一玻璃棒的周围形成光学包层部分或光学包层部分的一部分，其中所述光学包层部分的相对折射率差的最小值优选在-0.2％至-0.5％的范围内。在本说明书中，除非另外指明，术语“相对折射率差”是指，相对于纯二氧化硅玻璃的折射率的值，即，