[发明专利]光纤

说明书

本发明提供了一种含有碱金属元素等的光纤，该碱金属元素等的扩散系数小于K的扩散系数，并且该光纤可以具有更低的瑞利散射损耗。光纤1包含石英玻璃，并且设置有芯部10和围绕芯部10且具有低折射率的包层14。芯部10具有包括中心轴的第一芯部11和围绕第一芯部11的第二芯部12。在第一芯部11中，碱金属元素或碱土金属元素的平均浓度为10摩尔ppm以下，并且氯的平均浓度为2000摩尔ppm以上。在第二芯部12中，碱金属元素或碱土金属元素的平均浓度为10摩尔ppm以上，并且氯的平均浓度为10摩尔ppm至600摩尔ppm。

技术领域

本发明涉及一种光纤。

背景技术

专利文献US2012/0263427A和US7,088,900B公开了一种具有低瑞利散射损耗和低传输损耗的光纤，其是石英玻璃系光纤，其包括含有碱金属元素或碱土金属元素的芯。这种光纤是通过对光纤预制棒进行拉丝而制造的，该光纤预制棒包括含有碱金属元素或碱土金属元素的芯部。通过向光纤预制棒的芯部中添加碱金属元素或碱土金属元素，可以在光纤预制棒拉丝时降低芯部的粘度，从而使待制造的石英玻璃的网络结构均匀。这降低了由结构不规则引起的瑞利散射损失。下文中，除非另有说明，否则碱金属元素和碱土金属元素统称为“碱金属元素等”。

扩散法是一种将碱金属元素添加到石英玻璃中的已知方法。在扩散法中，在将原料(例如碱金属元素或碱金属盐)的蒸气引入到石英玻璃系玻璃管中的同时，用外部热源加热玻璃管或在玻璃管内部产生等离子体，以使碱金属元素扩散到玻璃管的内表面中。

在已经将碱金属元素添加到玻璃管的内表面附近的部分之后，加热玻璃管以缩小玻璃管的直径。缩径后，为了除去不需要的过渡金属元素(例如Ni和Fe)，将玻璃管的内表面蚀刻到预定厚度，其中过渡金属元素是在添加碱金属元素的同时作为杂质而被添加到玻璃管的内表面的。即使在将玻璃管的表面蚀刻到预定厚度以去除过渡金属元素之后，具有比过渡金属元素更高的扩散速率的碱金属元素也可以保留在玻璃管的内表面中。蚀刻后，加热玻璃管以形成包括中心部的实心的芯棒，该中心部包含碱金属元素。含有碱金属元素的芯棒和沉积在芯棒的外周上的玻璃可用作光纤预制棒的芯部。

通过在包括芯棒的芯部的外周上合成折射率低于芯部的包层部来制造光纤预制棒，其中该芯部包括含有碱金属元素的芯棒。光纤预制棒在高温炉中熔化并通过公知的方法进行拉丝以形成光纤。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种含有碱金属元素等的光纤，并且该光纤具有低的瑞利散射损耗。

问题的解决方案

根据本发明的光纤由石英玻璃构成且包括芯部和布置成围绕所述芯部的包层，并且所述包层的折射率低于所述芯部的折射率。所述芯部包括具有中心轴的第一芯部和布置成围绕所述第一芯部的第二芯部。所述第一芯部包含碱金属元素或碱土金属元素，使得所述第一芯部中的碱金属元素或碱土金属元素的平均浓度为10摩尔ppm以下。所述第一芯部包含氯，使得所述第一芯部中的氯的平均浓度为2000摩尔ppm以上。所述第二芯部包含碱金属元素或碱土金属元素，使得所述第二芯部中的碱金属元素或碱土金属元素的平均浓度为10摩尔ppm以上。所述第二芯部包含氯，使得所述第二芯部中的氯的平均浓度为10摩尔ppm至600摩尔ppm。

在下文中，单位“摩尔ppm”用于表示包含在一百万摩尔的SiO₂中的掺杂剂原子的摩尔数。在使用多种碱金属元素和碱土金属元素的情况下，计算每种元素的上述平均浓度。认为第一芯部和第二芯部之间的边界是这样的位置，在该位置处，氯浓度相对于半径的梯度的绝对值具有局部最大值。

在根据本发明的光纤中，芯部中的碱金属元素或碱土金属元素的平均浓度优选为300摩尔ppm以下。另外，芯部中的氯的平均浓度优选为15000摩尔ppm以下。此外，碱金属元素或碱土金属元素优选为选自铷、铯和钙中的一者或两者以上。根据本发明的光纤优选在1550nm的波长下的传输损耗为0.180dB/km以下。