[发明专利]光纤和光纤预制件

说明书

技术领域

本发明涉及光纤和光纤预制件。

背景技术

在芯区域中含有碱金属元素的石英玻璃纤维在专利文献JP2005-537210A、US2006/0130530A、JP2007-504080A、JP2008-536190A、JP2010-501894A、JP2009-541796A、JP2010-526749A、WO98/002389和US5,146,534中有所描述。据称如果光纤预制件的芯部分含有碱金属元素，则在将光纤预制件拉伸为光纤时，芯部分的粘度可降低，并且石英玻璃的网状结构的松弛得到增强，因此所得光纤的衰减会降低。

专利文献JP2005-537210A和US2006/0130530A描述了一种作为扩散方法的向石英玻璃中添加碱金属元素的方法。该扩散方法为这样的方法：在将含有碱金属元素或碱金属盐的材料蒸气导入玻璃管的同时，通过用外部热源加热玻璃管或通过在玻璃管内部产生等离子体，从而向玻璃管的内表面中进行碱金属元素的扩散掺杂。

在按照上述方式在玻璃管的内表面附近用碱金属元素掺杂玻璃管后，对玻璃管进行加热以减小其直径。在所述直径减小后，对玻璃管的内表面进行一定厚度的蚀刻，以除去包括水和过渡金属元素（例如Ni和Fe）的污染，所述过渡金属元素在添加碱金属元素的同时不可避免地被加入进来。由于碱金属元素的扩散比过渡金属元素的扩散更快，所以即使通过蚀刻一定厚度的玻璃表面来去除过渡金属元素时，也可保留碱金属元素。在这种蚀刻后，通过加热使玻璃管塌缩，从而制备含有碱金属元素的芯棒。在含有碱金属的芯棒的外部上形成包层，从而制造光纤预制件。可以通过将光纤预制件拉伸成纤维而制造光纤。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤，并提供一种适于通过拉伸来制造这种光纤的光纤预制件，其中所述光纤的芯区域中含有碱金属元素，并且该光纤的衰减低且具有优异的耐辐射性。

为实现上述目的，本发明的光纤具有芯区域和包围芯区域的包层区域，从而使芯区域含有平均浓度为0.2原子ppm以上的碱金属。与辐射暴露之前的衰减相比，在暴露在累积吸收剂量为0.10Gy的辐射后，光纤在1550nm波长处的衰减增量显示为0.02dB/km以下。此处所用的“原子ppm”是在1百万单位的SiO₂中的掺杂原子的个数，此处所用的“吸收剂量”是用于液态水的值，其为用于石英玻璃的值的1.1倍。

在本发明的光纤中，芯区域中碱金属的平均浓度可以为25原子ppm以下。芯区域中的碱金属可以为钾。在1550nm波长处的衰减可以为0.180dB/km以下。芯区域在径向坐标r1中具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯区域中具有最大折射率N2的径向坐标r2，并且在芯区域的中心轴处的折射率N3可以满足N1<N3<N2。此处，光纤中的位置通过圆柱坐标表示。

本发明的光纤的芯区域可进一步含有最小浓度为300原子ppm以上的氯。在这种情况下，氯的平均浓度可以为13,000原子ppm以下且2,000原子ppm以上。在芯区域中，氯的最小浓度可以为2,000原子ppm以上，并且氯的平均浓度可以为4,000原子ppm以上且13,000原子ppm以下；碱金属的平均浓度可以为0.2原子ppm以上且10原子ppm以下；除碱金属和卤素之外的其他掺杂剂的浓度可以小于卤素的平均浓度；并且在1550nm波长处的衰减可以为0.180dB/km以下。

本发明的另一个实施方案为一种光纤预制件，其具有将成为光纤的芯区域的芯部分和将成为光纤的包层区域的包层部分，其中芯部分包括第一芯部分，该第一芯部分包括中心轴；与第一芯部分外接的第二芯部分；以及与第二芯部分外接的第三芯部分，并且其中在第一芯部分中，碱金属的最小浓度为10原子ppm以上，并且氯的最大浓度为10原子ppm至600原子ppm；在第二芯部分中，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的最大浓度为10原子ppm至600原子ppm；并且在第三芯部分中，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的平均浓度为2,000原子ppm以上。

在本发明的光纤预制件中，芯部分中的碱金属的平均浓度可以为1,000原子ppm以下，并且第三芯部分中的氟的最大浓度可以为200原子ppm以下。芯部分可以在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯区域中具有最大折射率N2的径向坐标r2，并且在芯部分的中心轴处的折射率N3可以满足N1<N3<N2。

本发明的效果