[发明专利]光纤预制件

说明书

一种光纤预制件，包括石英玻璃的芯部和包围芯部的包层部，包层部包含折射率低于芯部的含氟石英玻璃，芯部包括第一区域和第二区域，第一区域不包括芯部的中心轴，第一区域包含选自钠、钾及其化合物的第一掺杂剂，第二区域包括芯部的中心轴，第二区域包含降低石英玻璃的粘度的第二掺杂剂，第二掺杂剂在2,000℃至2,300℃温度下的扩散系数为1×10^‑12cm²/s以上且小于第一掺杂剂的扩散系数，其中整个芯部的第一掺杂剂的平均浓度为10原子ppm以上2,000原子ppm以下，并且整个芯部的第二掺杂剂平均浓度为10原子ppm以上。

技术领域

本发明涉及一种光纤预制件。

背景技术

作为具有低瑞利散射损耗和低衰减的光纤，各种具有包含碱金属元素的芯的二氧化硅类光纤是已知的(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2005-537210、美国专利申请公开No.2006/0130530、日本未审查专利申请公开No.2009-541796、日本未审查专利申请公开No.2012-229150和日本未审查专利申请公开No.2016-210632)。通过在光纤预制件的芯部中含有碱金属元素，能够降低拉伸光纤预制件时芯部的粘度，因此能够使石英玻璃的网状结构均匀化，从而降低因结构波动导致的瑞利散射损失。

作为在石英玻璃中添加碱金属元素的方法，已知有扩散法。扩散法是这样一种方法：在将诸如碱金属元素或碱金属盐之类的原料的蒸气引入玻璃管中的同时，通过用外部热源加热玻璃管、或者在玻璃管中产生等离子体，从而将碱金属元素扩散并添加到玻璃管的内表面。

在以上述方式将碱金属元素添加到玻璃管的内表面部分附近之后，通过加热使玻璃管直径减小。直径减小后，玻璃管的内表面被蚀刻掉一定的厚度，以除去不可避免地与添加碱金属元素一起添加的过渡金属，如Ni和Fe。碱金属元素的扩散比过渡金属的扩散快。因此，即使玻璃表面被蚀刻掉一定的厚度以去除过渡金属，也可以留下碱金属元素。蚀刻后，通过将玻璃管加热成含有碱金属元素的实心芯棒而使玻璃管塌缩。可以在包含碱金属元素的芯棒的外侧上形成玻璃，该玻璃将形成第二芯部，并且整个芯棒和第二芯部可以用作光纤的芯。

在芯部的外侧上形成包层部，以制造光纤预制件，其中该包层部的折射率低于芯部(芯部包括含有碱金属元素的芯棒)的折射率。光纤预制件可以被拉伸成光纤。

日本未审查专利申请公开No.2016-210632中公开的光纤预制件在包括芯部的中心轴的区域内含有第一掺杂剂(钠或钾)，该第一掺杂剂具有高扩散系数，并且在不包括芯部的中心轴的区域中包含第二掺杂剂，该第二掺杂剂(例如，Rb、Cs、Mg、Ca或Sr)具有低扩散系数。在日本未审查专利申请公开No.2016-2106322中，当通过拉伸光纤预制件来制造光纤时，通过拉伸期间进行加热而使第一掺杂剂和第二掺杂剂扩散，以使得碱金属元素在光纤的芯部中的浓度分布均匀，从而获得具有低衰减的光纤。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤预制件，可以由该光纤预制件提供具有较低衰减的光纤。

本发明的一个方面提供了一种光纤预制件，该光纤预制件包括含石英玻璃的芯部；和包围该芯部的包层部，该包层部包含折射率低于所述芯部的折射率的含氟石英玻璃，所述芯部包括：第一区域，其不包括所述芯部的中心轴，所述第一区域包含选自钠、钾及其化合物的第一掺杂剂，第二区域，其包括所述芯部的中心轴，所述第二区域包含降低所述石英玻璃的粘度的第二掺杂剂，所述第二掺杂剂在2,000℃至2,300℃的温度下的扩散系数为1×10^-12cm²/s以上且小于所述第一掺杂剂的扩散系数，其中整个所述芯部的所述第一掺杂剂的平均浓度为10原子ppm以上2,000原子ppm以下，并且整个所述芯部的所述第二掺杂剂的平均浓度为10原子ppm以上。这里使用的术语“原子ppm”表示1亿个SiO₂中掺杂原子的数量。