[发明专利]光纤预制棒的制备方法

说明书

本发明涉及了一种用作光纤坯料预制棒的制备方法。更为准确地讲，本发明涉及对光纤预制棒制备方法的改进，经拉伸操作可以从该预制棒获得一种在纵向上具有极为均匀色散特性的石英玻璃光纤。

众所周知，石英玻璃单模光纤被用于远距离通信系统，并通常用1550nm波段的光波为工作波长，这是因为在1550nm波长的附近，石英玻璃光纤的损耗最小。当石英玻璃光纤被用于采取1550nm波段光波的大容量通信系统时，就需要它们在1550nm波段的某一波长点处有最小的色散。

单模光纤的色散值由材料色散与结构色散之和来表示，结构色散主要取决于折射率的分布形态，如：光纤的相对折射率差和光纤芯直径，但是材料色散与这没有什么联系。从此角度出发，一种所谓色散偏移光纤被提出来，它是一种具有偏移到1550nm波段内的零色散波长(即色散值为零的波长)的光纤。

对于色散偏移光纤而言，日本专利公开3-18161公开了一种阶跃型色散偏移光纤，它是一种在1.5nm波段内有零色散的光纤；且它包括中心芯、环绕在中心芯上且其折射率比中心芯折射率低的外芯和一个有更低折射率的环绕于外芯上的包层；该光纤的折射率有一个0＜P1＜1，0＜P2＜1和Δ1＞0.001的阶跃型的横截分布形态，中心芯与包层之间相对折射率差Δ₁等于(n₁²-n₂²)/2n₁²，n₁中心芯折射率的最大值，而n₂是包层的折射率，外芯与色层之间的相对折射率差Δ₂等于(n₃²-n₂²)/2n₃²，n₃是外芯折射率的最大值，中心芯的直径为a₁，外芯的直径为a₂，P1＝Δ1/Δ2和P2＝a₁/a₂。当参数P1、P2和Δ₁具有满足上述所给各不等式的值时，材料色散和结构色散据说可以相互抵削，以给出光纤的零色散。

附图中的图9表示了上述阶跃型色散偏移光纤径向截面内折射率的分布形态，其中中心芯11有折射率n1，相对折射率Δ1和直径a1；外芯12有折射率n2，相对折射率Δ2和直径a2且包层13有折射率n0和直径D，并满足n1＞n2＞n和a1＜a2＜D。通过适当地选择这些参数值，能够得到任意所需要的阶跃型色散偏移光纤的色散特性。

上述阶跃型色散偏移光纤一般是用图10所示的所谓VAD法制备的，其中的石英玻璃多孔预制棒包含与中心芯、外芯对应的部分和包层部分，它们是利用氧焰喷灯，再对多孔玻璃预制棒做玻璃化处理形成直径为D1的透明初级预制棒；而后通过所谓外沉积法在初级预制棒上和周围沉积一层有适当厚度的多孔层，随之第二次对附加多孔层做玻璃化处理形成透明石英玻璃层，给出一个有直径D2的二次预制棒而形成的，如图11所示，这个二次预制棒可以被拉制成具有与截止波长，模域直径和零色散波长这些参数相关的所需特性的所需直径阶跃型色散偏移光纤。

光纤的所需零色散波长可通过下文所述的方式得到。于是，光纤的折射率分布形态被确定，且其结果被用来获得初级预制棒直径D1与二次预制棒直径D2之间的比率关系K，即D1/D2，而且零色散波长λ₀。以纳米为单位。作为附加包层的多孔玻璃层的外沉积操作，一直到上述方法所确定的零色散波长与所需波长重合时才结束。

在实际情况中，问题没这么简单。比如，初级预制棒在纵向上是不均匀的，其中不可避免地要出现各种参数的明显波动，使得既使在预制棒一定长度上平均起来或者在长度方向上某一点上述要求得到满足，k的值也是不够均匀的，而且沿着纵向有一个轻微的但不可乎略的波动。除了初级预制棒中的上述波动之外，通过玻璃化而形成包层的附加多孔玻璃层，相对于它的密度和厚度来讲在纵向上也是不够均匀的，致使k值在此方向上不均匀，由于上述无法控制的情况，二次预制棒的实际k值也是变化的，变化在纵向上有时有±0.01％或更大，以致零色散波长的变化在纵向上达到±10nm或更大。