專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖的制作方法
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及抗氫(hydrogen-resistance)性能提高了的光纖。
2.相關(guān)技術(shù)說(shuō)明抗氫性能是二氧化硅玻璃光纖維的一個(gè)重要性能，它對(duì)光纖的傳輸性能很重要。


圖11是在30℃光纖暴露于100％的氫21小時(shí)的條件下典型的光纖在氫暴露前后的波長(zhǎng)與光纖關(guān)系曲線(xiàn)圖。以下相同條件下進(jìn)行光纖暴露。
圖11中，曲線(xiàn)A是暴露前的損耗量。曲線(xiàn)B是暴露后的損耗量。為了說(shuō)明暴露在氫中的效果，用圖12中的曲線(xiàn)C表示暴露在氫中前后的損耗增加情況。
通過(guò)暴露在氫中，在1530nm附近出現(xiàn)損耗增加高峰，在1580nm附近出現(xiàn)損耗增加低峰。1580nm附近的峰只是氫的作用引起的，而1530nm附近的峰值則是氫和光纖中產(chǎn)生的過(guò)氧化氫基共同作用引起的。這在以下會(huì)說(shuō)明。
曲線(xiàn)D表示以曲線(xiàn)C所示損耗增加中減去只由氫的作用引起的損耗增加而計(jì)算出的損耗增加情形。其中，幾乎消除了1580nm附近的低峰值。而相對(duì)地留下了1530nm附近的高峰值。
由于常規(guī)的光通信系統(tǒng)在所謂的C頻段區(qū)(1530-1560nm)波長(zhǎng)用于多種目的，由氫在1530nm附近引起的損耗的相繼變化明顯影響對(duì)光纖傳輸性能。
近年來(lái)，常利用中心在1550nm波長(zhǎng)區(qū)波長(zhǎng)分割復(fù)用(WDM)系統(tǒng)。
該系統(tǒng)中先前使用在例如1530至1560nm的寬的區(qū)域中補(bǔ)償光纖的損耗波長(zhǎng)性能的放大器系統(tǒng)。
但是，當(dāng)氫進(jìn)入光纖引起損耗波長(zhǎng)性能相繼變化時(shí)，該放大器系統(tǒng)不能補(bǔ)償光纖的損耗波長(zhǎng)性能，結(jié)果它明顯地影響整個(gè)系統(tǒng)。
1530nm附近的損耗峰值由以下的影響產(chǎn)生。
在過(guò)量的氧氣氛中光纖預(yù)制件中存在下式(1)表示的過(guò)氧化氫鍵時(shí)，在一定的條件下，使從光纖預(yù)制件中通過(guò)熔化和拉長(zhǎng)制得的光纖中的過(guò)氧化氫鍵分解產(chǎn)生下式(2)所示的過(guò)氧化氫基。當(dāng)氫進(jìn)入光纖時(shí)，它與過(guò)氧化氫基反應(yīng)，生成Si-O-O-H物質(zhì)。它引起1530nm附近的損耗。Si-O-O-H物質(zhì)最終失去一個(gè)氧原子，形成在1380nm被吸收的Si-OH物質(zhì)。一旦形成了Si-OH，即使露在氫中也不會(huì)引起在1530nm吸收。
≡Si-O-O-Si≡ …………化學(xué)式(1)≡Si-O-O· …………化學(xué)式(2)為了抑制損耗增加，熔化和拉長(zhǎng)條件被優(yōu)化來(lái)減少光纖中產(chǎn)生過(guò)氧氫基。而且，提供了在氫氣中預(yù)處理光纖的方法。
但是，這些方法有各種問(wèn)題，例如受制造設(shè)備限制，制造光纖需要多個(gè)復(fù)雜的步驟。
關(guān)于光纖的結(jié)構(gòu)已進(jìn)行了各種研究。例如日本未審專(zhuān)利，第一公開(kāi)號(hào)平成9-15464號(hào)公開(kāi)了一種光纖，它包括有順序疊壓制成的芯，氣相淀積的包覆層和引出包覆層的管，其中，引出包覆層的管有氫吸氣劑位置，它包含收集氫氣所選擇的材料，以便能基本上防止在制造光纖時(shí)氫氣擴(kuò)散進(jìn)氣相淀積的包覆層中。
但是光纖有各種問(wèn)題，因?yàn)橹圃旆椒ㄊ艿较拗?，而且它不能提供有多種用途的折射率分布。
日本未審申請(qǐng)平成9-171120公開(kāi)了一種光纖，它包括順序疊壓制成的芯，內(nèi)包覆層，外包覆層，其中，內(nèi)包覆層加鍺，光功率從光纖芯傳播到內(nèi)包覆層，可防止形成過(guò)氧化氫鍵，其上述化學(xué)式(1)表示，并由過(guò)量氧引起，因而能防止氫和過(guò)氧化氫鍵反應(yīng)引起的損耗。
但是，日本未審申請(qǐng)平成9-171120只是含糊地公開(kāi)有相當(dāng)多光傳播到摻雜的內(nèi)包覆區(qū)。而且只研究了特定的折射率分布，其中，用基本相同的材料制成內(nèi)包覆區(qū)和外包覆區(qū)。因此，日本未審申請(qǐng)，第一公開(kāi)號(hào)平成9-171120所公開(kāi)的光纖目前不能簡(jiǎn)單應(yīng)用于現(xiàn)在推薦的用于各種折射率分布情況中。
具體地說(shuō)，1530nm附近的損耗累進(jìn)變化會(huì)影響WDM系統(tǒng)。相反，盡管認(rèn)為相對(duì)復(fù)雜的折射率分布的光纖適合于WDM系統(tǒng)，但該復(fù)雜的折射率分布不能用于常規(guī)方法也不能提供穩(wěn)定系統(tǒng)。
發(fā)明概述考慮到上述情況，提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種抗氫性能提高了的光纖。
本發(fā)明的目的是，提供一利抑制了具體是在1530nm附近因過(guò)氧化氫基和氫之間的鍵合引起的損耗峰值的光纖。
另外，本發(fā)明的又一目的是提供一種能應(yīng)用各種折射率分布，能抑制具體是1530nm附近的損耗峰值的抗氫性能的光纖。
為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供包括高濃度鍺層和低濃度鍺層的的光纖，其中，高濃度鍺層位于在光纖的中心位置，在高濃度鍺層中含有氧化鍺的濃度為相對(duì)于高濃度鍺層的總重量為0.1％或更多，低濃度鍺層置于在高濃度鍺層周?chē)?，并且含氧化鍺的濃度為相對(duì)于低濃度鍺層的總重量低于0.1％(重量)，在所使用波段內(nèi)，從高濃度鍺層漏到低濃度鍺層的光功率與經(jīng)光纖傳播的總光功率之比為0.4％以下。
另外，本發(fā)明提供包括高濃度鍺層和低濃度鍺層的光纖，其中，高濃度鍺層放置在光纖中心區(qū)，它包含的氧化鍺的濃度為相對(duì)于高濃度鍺層的總重量為0.1％或以上；低濃度鍺層放置于在高濃度鍺層周?chē)?，它含的氧化鍺濃度是相對(duì)于低濃度鍺層總重量為0.1％(重量)以下。高濃度鍺層的外徑是所用波長(zhǎng)段中的模式場(chǎng)直徑的至少2.6倍。
光纖中，低濃度鍺層可包括包覆層，高濃度鍺層可包括芯和置于芯與包覆層之間的中間層，芯的最大折射率比中間層的最大折射率高0.25％或更多。
光纖中，不同于氧化鍺的雜質(zhì)可和氧化鍺一起加到高濃度層中。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1A和1B是按本發(fā)明第一實(shí)施例的光纖結(jié)構(gòu)示意圖；圖1C是光纖中氧化鍺的濃度分布；圖1D示出了光纖中氧化鍺的濃度分布。
圖2A和2B是按本發(fā)明第二實(shí)施例的光纖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2C是光纖的折射率分布；圖2D是光纖中氧化鍺的濃度分布；圖3A至3C是用于檢查泄漏光功率之比與損耗峰值之間的關(guān)系的光纖的折射率分布；圖4是泄漏光功率之比與損耗峰值之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖5A是實(shí)例1中光纖的折射率分布曲線(xiàn)圖；圖5B是光纖中氧化鍺的濃度分布曲線(xiàn)圖；圖6是實(shí)例1的光纖中的波長(zhǎng)和損耗增加大小之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖7A是實(shí)例2中的光纖的折射率分布曲線(xiàn)圖；圖7B是光纖中氧化鍺的濃度分布曲線(xiàn)圖；圖8是實(shí)例2的光纖中波長(zhǎng)與損耗增加大小之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖9A是實(shí)例3中光纖的折射率分布曲線(xiàn)圖；圖9B是光纖中的氧化鍺濃度分布曲線(xiàn)圖；圖10是實(shí)例3的光纖中的波長(zhǎng)與損耗增加大小之間關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖11是暴露在氫前后典型的光纖波長(zhǎng)與損耗的關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖12是圖11中所示的光纖露在氫氣中前后，從光纖的損耗增加量減去只由氫作用引起的損耗增加量所計(jì)算出的損耗增加量與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明中，按預(yù)定的目的選擇所用的波長(zhǎng)帶；例如，它選自155μm附近的波長(zhǎng)區(qū)。所用波長(zhǎng)帶的具體實(shí)例包括上述的C段區(qū)(1530nm至1560nm)。
首先用兩個(gè)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
(1)第1實(shí)施例圖1A至1D是用VAD(氣相軸向淀積，Vapor-phase Axial Deposition)法制成的有分段芯型折射率的分布的光纖。
盡管實(shí)際折射率分布曲線(xiàn)有發(fā)圓的峰和波谷形，但圖1C展示出折射率分布曲線(xiàn)的典型例。該折射率分布曲線(xiàn)適合于WDM傳輸線(xiàn)中要求的放大的有效芯橫截面積(Aeff)，也適合于抑制色散斜率。
該光纖由含氧化鍺為0.1％(重量)或以上的高濃度鍺層1和放置在高濃度鍺層1周?chē)⒑趸N為0.1％(重量)以下的有恒定折射率的低濃度鍺層2構(gòu)成。
以下說(shuō)明高濃度鍺層1中含的氧化鍺濃度的上限。低濃度鍺層2中含的氧化鍺濃度為0。
本實(shí)施例中，只有氧化鍺作為雜質(zhì)摻雜到純二氧化硅玻璃中。由于鍺引起折射率增加，如圖1C中的折射率分布和圖1D中的氧化鍺的濃度分布所示，折射率分布圖形與氧化鍺的濃度分布圖形是相同的，并且高濃度鍺層1的折射率大于低濃度層鍺層2的折射率。
高濃度鍺層1由芯7構(gòu)成，中間部分4，環(huán)形芯5和芯7的周邊上形成的中間層6構(gòu)成，其中，芯7包括由從中心位置疊壓形成的中心芯3。
低濃度鍺層2由包覆層8構(gòu)成。中間層6形成在芯7與包覆層8之間。
中間部分4中的折射率小于中心芯3中的折射率，環(huán)形芯5中的折射率小于中心芯中的折射率但高于中間部分4中的折射率。
中間層6中的折射率向外逐漸減小，并且在中間層6與低濃度鍺層2的界面處的折射率變得與低濃度鍺層2中的折射率幾乎相同。
低濃度鍺層2包括內(nèi)層2a和外層2b。高濃度層1和內(nèi)層2a按VAD法的順序步驟制成。外層2b用外氣相淀積法制成，其中，把二氧化硅二氧化物(silicadioxide)顆粒淀積在內(nèi)層2a的外邊。
典型的光纖中，折射率高的中心區(qū)是芯區(qū)及其周?chē)膮^(qū)域，其中折射率分布保持幾乎恒定的水平，且包覆區(qū)的折射率低于芯區(qū)中的折射率。本實(shí)施例中，芯區(qū)包括從中心芯3到環(huán)形芯5的區(qū)域，包覆區(qū)包括低濃度鍺層2的區(qū)域。而且，中間層6形成在芯7和包覆層8之間。
為了把光纖用作傳輸線(xiàn)，把芯7的最大折射率設(shè)為高于中間層6中的折射率0.25％(用相對(duì)折射率差)或以上。對(duì)芯7的折射率最大值無(wú)具體限制。例如，盡管用于WDM傳輸?shù)墓饫w的相對(duì)折射率差通常設(shè)定在1.0％或以下，但用于色散補(bǔ)償?shù)墓饫w的相對(duì)折射率差可設(shè)定在1.0％以上。
因此，在高濃度鍺層1和低濃度鍺層2之間形成其最大折射率小于芯7的最大折射率的中間層6，中間層6的折射率和直徑規(guī)定與芯7無(wú)關(guān)，使得能控制從高濃度鍺層1漏到低濃度鍺層2的光功能比率，并得到所需的光性能。
最好能把中間層6的折射率和折射率分布控制到能適當(dāng)?shù)刂瞥捎兴韫庑阅艿墓饫w。例如，當(dāng)中間層6的折射率高于包覆區(qū)8的折射率時(shí)，截止波長(zhǎng)變得更長(zhǎng)，這可能引起不希望的折射率分布展開(kāi)。因此，要求控制中間層6的折射率。
芯7的外徑和中間層6的寬度可按要求的折射率或者按折射率引起的所要求的電場(chǎng)分布來(lái)確定，并能按要求的條件適當(dāng)?shù)刈兓?br> 圖1C和1D中的曲線(xiàn)E(r)表示出所用波長(zhǎng)帶中在1550nm的光纖中的電場(chǎng)展寬情形。如這些附圖所示，盡管光主要在光纖的中心傳播，即在高濃度鍺層1中傳播，但也有少量光漏進(jìn)高濃度鍺層1周?chē)?，即，漏進(jìn)低濃度鍺層2。
按本發(fā)明的光纖中，從高濃度鍺層1漏進(jìn)低濃度鍺層2中的光功率相對(duì)于通過(guò)光纖傳播的總光功率的比率設(shè)定在0.4％或以下，0.2％或以下更好。如下述的實(shí)例結(jié)果所示，當(dāng)光功率泄漏率大于0.4％時(shí)，就不可能改善抗氫性能。
或者用表示通過(guò)光纖傳播光的電場(chǎng)程度的模場(chǎng)直徑(以下叫做MFD)來(lái)表示光功率泄漏率。即，高濃度鍺層1的外徑D設(shè)定為MFD的直徑的至少2.6倍，至少2.8倍更好。以便形成如上所述的與通過(guò)把光功率泄漏率設(shè)定為0.4％或以下、最好為0.2％或以下所產(chǎn)生的相同的結(jié)構(gòu)。在影響光功率泄漏率和外徑D的這些條件中，當(dāng)一個(gè)條件被滿(mǎn)足時(shí)，其它條件也有必要滿(mǎn)足。
因此，本發(fā)明的光纖可用光功率的泄漏率來(lái)說(shuō)明，或者也可用高濃度鍺層1的外徑D與MFD之比來(lái)說(shuō)明，可根據(jù)需要的條件來(lái)選擇。
可按高濃度鍺層1的折射率分布適當(dāng)?shù)乜刂乒夤β市孤┞屎蚆FD。折射率分布包括每層的折射率或者外徑。由于折射率的值隨所用波長(zhǎng)帶變化，因而最好設(shè)定先前選擇的所用波長(zhǎng)帶的最佳條件。
(2)第2實(shí)施例圖2A至2D畫(huà)出了用MCVD(改進(jìn)的化學(xué)氣相淀積)法制成的分段芯型光纖。圖2A至2D所示組成部分中與圖1A至1D所示相同的組成部分用與圖1A至1D中相同的符號(hào)指示，而且不再說(shuō)明。
第2實(shí)施例的折射率分布曲線(xiàn)與第1實(shí)施例中的折射分布曲線(xiàn)相同，只是環(huán)形芯5周?chē)闹虚g層6′的折射率分布保持恒定水平，它與低濃度鍺層2(包覆層8)的折射率匹配。
按MCVD法，例如，在縱向水平地將起始二氧化硅管中放入這里，其中二氧化硅四氯化物、四氯化鍺等被送入氣相中并用放在起始二氧化硅管外邊的燃燒器加熱使它們相互反應(yīng)。使二氧化硅二氧化物顆粒、二氧化鍺顆粒等淀積在起始二氧化硅管的內(nèi)壁上，產(chǎn)生光纖預(yù)制品。
如圖2A和2B所示，低濃度鍺層2由起始二氧化硅管2d，起始二氧化硅管2d的內(nèi)壁上形成的內(nèi)層2c，和起始二氧化硅管2d外壁處形成的外層2e構(gòu)成。用MCVD法將高濃度鍺層1和內(nèi)層2c形成于起始二氧化硅管2d的內(nèi)壁，用外氣相淀積法形成外層2e。
圖2c是表示折射率分布，圖2D是表示氧化鍺的濃度分布。在高濃度鍺層中，用于減小折射率的氟與氧化鍺一起被加入。
高濃度鍺層1的折射率分布幾乎與氧化鍺的濃度成正比，而且，通過(guò)加氟使中間層6′的折射率與低濃度鍺層2的折射率匹配。
第2實(shí)施例中，按與第1實(shí)施例中所述的相同方式，從高濃度鍺層1泄漏到低濃度鍺層2中的光功率相對(duì)于經(jīng)光纖傳播的總光功率之比率是0.4％或以下，且更優(yōu)選地是0.2％或更小。高濃度鍺層1的外徑D是MFD的至少2.6倍。至少是2.8倍更好。
加入上述氟，以控制每層的折射率。因此，氟可以只加到需要減小折射率的高濃度鍺1的部分中?；蛘?，在高濃度鍺層的全部中加氟，同時(shí)調(diào)節(jié)要加的氟量。對(duì)所加氟的濃度沒(méi)有特別限定，可按需要確定適當(dāng)?shù)奶砑恿俊?br> 能加入高濃度鍺層1中的雜質(zhì)不限于氟，其它物質(zhì)，如硼，也能用作雜質(zhì)。由于鍺有加大折射率的作用，氟是公知的能減小折射率的材料，所以，氟通常用作雜質(zhì)。
因此，通過(guò)雜質(zhì)和氧化鍺一起加入，可制成有復(fù)雜的折射率分布的光纖。例如，能在高濃度鍺層1內(nèi)形成折射率比包覆層8的折射率小的部分。而且能抑制因加鍺引起的中間層6′中的折射率的增加，并能控制漏進(jìn)低濃度層2的光功率比率，而不影響芯7中折射率分布確定的光學(xué)性能。
盡管上面只說(shuō)明了用MCVD法制造的光纖中同時(shí)加氟的一個(gè)實(shí)例，但用例如VAD法的其它方法制造的光纖中也能同時(shí)加氟。
以下將用對(duì)實(shí)際制做的光纖進(jìn)行檢驗(yàn)的方式詳細(xì)說(shuō)明由于暴露在氫中引起的從高濃度鍺層1漏進(jìn)低濃度鍺層2中的光功率比率和1530nm附近的損耗峰值之間的關(guān)系。
圖3A至3C示出了這些實(shí)驗(yàn)中用的光纖的折射率分布圖。這些光纖全是用上述第2實(shí)施例中用的MCVD法制造的。
圖3A中，中間部分4、中間層6′和中間層6′外邊的低濃度鍺層2中的折射率彼此相等。圖3B中，中間層6′和低濃度鍺層2中的折射率彼此相同，而中間部分4中的折射率高于中間層6′和低濃度鍺層2中的折射率。圖3C中，中間層6′和低濃度鍺層2(包覆層8)中的折射率彼此相同，中間部分4中的折射率小于中間層6′和低濃度鍺層2中的折射率。為了制成有各種折射率分布的光纖，可按需要給高濃度鍺層1和中間層6′中同時(shí)加氟。
本發(fā)明中，對(duì)折射率高的部分如中心芯3和環(huán)形芯5中氧化鍺添加量的上限無(wú)具體限制。但是，在圖3C中如中間部分4的部分中的氧化鍺添加量的上限要求是1.0％(重量)，其中，基于低濃度鍺層2的折射率的相對(duì)折射率差小于-0.1％。當(dāng)氧化鍺添加量重量百分?jǐn)?shù)在0.1至1.0％范圍內(nèi)時(shí)，能提高抗氫性能。氧化鍺添加量重量百分?jǐn)?shù)大于1.0％時(shí)，過(guò)量鍺引起的瑞利散射導(dǎo)致傳輸損耗明顯增加。當(dāng)用加氟來(lái)減小因添加重量百分?jǐn)?shù)為1.0％或以上的鍺而增加的折射率時(shí)，氟的添加量增加，這還會(huì)使因瑞利散射損耗引起的傳輸損耗明顯增加。
表1中列出了對(duì)應(yīng)4種已制成的光纖(樣品1至4)的折射率分布曲線(xiàn)的圖號(hào)和4種光纖的光學(xué)性能的測(cè)量值。
表1
圖4示出了從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與總光功率之比[Psio2/Ptotal(％)]和作為產(chǎn)生于圖11中的曲線(xiàn)在暴露于氫之后在1530nm附近產(chǎn)生的損耗峰的大小之間的關(guān)系。
泄漏光功率Psio2和總光功率Ptotal用下式表示Ptotal=∫0rcladrE2(r)dr]]>Psio2=∫rdopedrcladrE2(r)dr]]>
(式中，r是半徑，E(r)是電場(chǎng)分布，rrdoped是高濃度鍺層的半徑，rclad是包覆層厚度的一半)。
如該曲線(xiàn)所示，比率[Psio2/Ptotal(％)]與損耗峰值大小成正比。損耗峰值最好小。損耗峰大小為0.01dB/km或以下時(shí)，更好是0.005dB/km或以下時(shí)，對(duì)傳輸性能和整個(gè)光纖系統(tǒng)的影響被抑制到能使光纖實(shí)用的程度。
如該曲線(xiàn)所示，為了把損耗峰的大小設(shè)定在0.01dB/km或以下，則[Psio2/Ptotal(％)]可設(shè)定在0.4％或以下，為了把損耗峰大小設(shè)在0.005dB/km或以下，則可把[Psio2/Ptotal(％)]設(shè)在0.2％或以下。
增加高濃度鍺層的外徑能減小比率[Psio2/Ptotal(％)]。所以，高濃度鍺層的外徑的下限可根據(jù)所確定的[Psio2/Ptotal(％)]比率值來(lái)確定。以生產(chǎn)率考慮，高濃度鍺層的外徑上限根據(jù)制造方法如VAD法或MCVD法或制造裝置來(lái)確定。
如上所述，MFD能作為一個(gè)參數(shù)使用，其可有效地用于限定高濃度鍺層的外徑或替代比率[Psio2/Ptotal(％)]。
上述的光功率泄漏比率和高濃度鍺層的外徑與MFD比率的優(yōu)選范圍用于光纖預(yù)制品以及由光纖預(yù)制品拉制成的光纖。具體地說(shuō)，MCVD法或CVD法的工藝中，光功率泄漏比率和高濃度鍺層的外徑與光纖預(yù)制品的MFD之比能以相當(dāng)?shù)木_地評(píng)估。
因此，高濃度鍺層的適當(dāng)范圍可設(shè)定于光纖預(yù)制品的制造步驟中。
盡管用實(shí)例說(shuō)明了有分段芯型折射率分布的光纖，但對(duì)光纖的折射率分布的類(lèi)型無(wú)特殊限定?？捎酶鞣N類(lèi)型的折射率分布，例如所謂的階梯型、W型、O環(huán)型等。
階梯型折射率分布用例如由從中心位置疊層制成的中心芯、側(cè)邊芯和包覆層構(gòu)成，它的折射率從中心開(kāi)始逐漸減小。W型折射率分布由例如從中心位置疊層構(gòu)成的中心芯、側(cè)邊芯和包覆層構(gòu)成，它的折射率按中心芯、包覆層和側(cè)邊芯的順序減小。O環(huán)型折射率分布包括一個(gè)芯，其具有兩層或更多層，其中周?chē)緡@中心芯放置且周?chē)镜恼凵渎蚀笥谥行男尽?br> 為了提高有這些折射率分布的光纖的抗氫性能，最好通過(guò)在芯與包覆層之間方置中間層來(lái)把光功率泄漏比率控制在本發(fā)明中確定的值之下。
按本發(fā)明的光纖可用于各種目的，例如，色散補(bǔ)償，以及傳輸，如WDM傳輸。
實(shí)例以下將用實(shí)例具體說(shuō)明本發(fā)明的光纖。全部實(shí)例中的波長(zhǎng)(測(cè)到的波長(zhǎng))設(shè)定為1550nm。
例1按MCVD法，用二氧化硅玻璃制成光纖預(yù)制品，之后，拉制光纖預(yù)制品制成光纖。該光纖的光學(xué)性能表1中和圖4所示的樣品4的光學(xué)性能相同。
圖5A是折射率分布圖。圖5B是氧化鍺的濃度分布。該光纖中，氧化鍺和氟同時(shí)加入芯和中間層，且分別控制每層中的氧化鍺和氟的濃度，使制成的層中以低濃度鍺層(包覆層)為基礎(chǔ)的相對(duì)折射率是-0.1％或以下，同時(shí)使氧化鍺的濃度保持在0.1％(重量)或以上。
從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與總光功率的比率設(shè)定為近似0.1％。
該光纖中，芯的外徑是16.3μm，中間層外徑是23.1μm，中間層外徑是MFD的外徑(8.4μm)的2.75倍左右。
之后，光纖暴露在氫中，測(cè)它的波長(zhǎng)損耗性能。
圖6示出了和圖12一樣的曲線(xiàn)圖，其中實(shí)線(xiàn)是暴露在氫中之后損耗增加量曲線(xiàn)，虛線(xiàn)是從暴露在氫氣中之后的損耗增加中減去只由氫作用而引起的損耗增加所計(jì)算出的損耗增加量曲線(xiàn)。
在1530nm附近由過(guò)氧化氫基與氫之間的鍵合引起的損耗增加量是0.0001dB/km或以下，因此提高了抗氫性能。
例2按VAD法，制成光纖預(yù)制品，然后拉制光纖預(yù)制品制成光纖。該光纖的光學(xué)性能和表1和圖4所示的樣品3的光學(xué)性能相似。
圖7A是折射率分布，圖7B是氧化鍺的濃度分布圖。該光纖中，由于只有氧化鍺加入芯和中間層，所以，折射率分布和氧化鍺的對(duì)應(yīng)的濃度彼此相同。從高濃度鍺層漏到低濃度鍺層的光功率與總光功率的比率設(shè)定在0.1％左右。
該光纖中，芯的外徑是14.6μm，中間層的外徑是25.1μm，中間層外徑是MFD的外徑(9.3μm)的2.7倍左右。
之后，光纖暴露在氫中且測(cè)它的波長(zhǎng)損耗性能。圖8所示曲線(xiàn)與圖6所示曲線(xiàn)相似。如該曲線(xiàn)圖所示，由過(guò)氧化氫基與氫之間的鍵合引起的損耗增加量太小以至于觀(guān)察不到。
例3按CVD法，用二氧化硅玻璃制成光纖預(yù)制品，之后，光纖預(yù)制品拉制成光纖，該光纖的光學(xué)性能與表1和圖4所示樣品1的光學(xué)性能相同。
圖9A是折射率分布，圖9B是氧化鍺的濃度分布。該光纖中，微量的氟和氧化鍺一起加入芯和中間層，控制每層中的氧化鍺和氟的相應(yīng)的濃度。
該光纖中，芯的外徑是15.7μm，中間層的外徑是24.3μm，中間層外徑是MFD的外徑(9.3μm)的2.6倍。從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與總光功率的比率設(shè)定為近似0.4％。
之后，光纖暴露在氫中并測(cè)它的波長(zhǎng)損耗特性。圖10所示曲線(xiàn)與圖6中的曲線(xiàn)相似。如該曲線(xiàn)所示，由過(guò)氧化氫基與氫之間的鍵合引起的損耗增加量約為0.008dB/km，它稍大于例1和2中的損耗增加量。對(duì)比這些實(shí)例，預(yù)計(jì)高濃度鍺層的外徑可設(shè)定得較大，以抑制附加損耗增加。
如上所述，通過(guò)設(shè)定從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與經(jīng)光纖傳播的總光功率的比率為0.4％或更多，或者，設(shè)定高濃度鍺層的外徑至少是使用波長(zhǎng)段的模場(chǎng)直徑(MFD)的2.6倍，能提高光纖的抗氫性能。具體說(shuō)，就是能把過(guò)氧化氫基與氫之間的鍵合引起的在1530nm附近的損耗增加減少到近似可以忽略不計(jì)的水平。
不限于所述的折射率分布，可用各種折射率分布。而且，若必要的話(huà)，通過(guò)將如氟這樣的雜質(zhì)和氧化鍺一起加入包括芯和中間層的高濃度鍺層中的至少一層中而變成復(fù)雜的折射率分布曲線(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種光纖，包括高濃度鍺層和低濃度鍺層，其中，高濃度鍺層位于光纖的中心位置，并含有氧化鍺，氧化鍺的濃度為相對(duì)于高濃度鍺層總重量為0.1％(重量)或更多。低濃度鍺層位于在高濃度鍺層周?chē)⒑醒趸N，氧化鍺的濃度為相對(duì)于低濃度鍺層總重量小于0.1％(重量)。在所用波長(zhǎng)段從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與經(jīng)光纖傳播的總光功率的比率是0.4％或以下。
2.一種光纖，包括高濃度鍺層和低濃度鍺層，其中，高濃度鍺層位于光纖的中心位置，并含有氧化鍺，氧化鍺的濃度為相對(duì)于高濃度鍺層總重量為0.1％(重量)或更多。低濃度鍺層位于在高濃度鍺層周?chē)?，并含有氧化鍺，氧化鍺的濃度為相對(duì)于低濃度鍺層總重量為小于0.1％(重量)。在所用波長(zhǎng)帶中高濃度鍺層的外徑至少是模場(chǎng)直徑的外徑的2.6倍。
3.按權(quán)利要求1的光纖，其中，低濃度鍺層包括包覆層，高濃度鍺層包括芯和位于芯與包覆層之間的中間層，芯的最大折射率至少高于中間層的最大折射率的0.25％。
4.按權(quán)利要求1的光纖，其中，除氧化鍺之外的雜質(zhì)和氧化鍺一起加入到高濃度鍺層中。
5.按權(quán)利要求2的光纖，其中，低濃度鍺層包括包覆層，高濃度鍺層包括芯和位于芯與包覆層之間的中間層，芯的最大折射率比中間層的最大折射率至少高0.25％。
6.按權(quán)利要求2的光纖，其中，除氧化鍺之外的雜質(zhì)和氧化鍺一起加入高濃度鍺層。
全文摘要
本發(fā)明涉及抗氫性提高了的光纖。光纖包括高濃度鍺層和低濃度鍺層。高濃度鍺層在光纖的中心位置,其含氧化鍺,相對(duì)于高濃度鍺層總重量,濃度為0.1%(重量)或更多。低濃度鍺層在高濃度鍺層周?chē)?其含氧化鍺,相對(duì)于低濃度鍺層總重量,濃度小于0.1%(重量)。從高濃度鍺層漏進(jìn)低濃度鍺層的光功率與經(jīng)光纖傳播的總光功率的比率是0.4%或更小。
文檔編號(hào)G02B6/028GK1359014SQ0114566
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者松尾昌一郎, 畔蒜富夫, 原田光一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng)