專利名稱：包括含氟區(qū)的光波導(dǎo)產(chǎn)品的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及具有新型光學(xué)設(shè)計(jì)并涉及其制作的波導(dǎo)。尤其是，本發(fā)明涉及一種新型光纖和包括高氟濃度的圓環(huán)的預(yù)制棒及制造該產(chǎn)品的方法，且涉及纖芯玻璃的組成成分。
術(shù)語(yǔ)光波導(dǎo)產(chǎn)品指的是包括光預(yù)制棒(在產(chǎn)品的任何階段)，光纖及其它光波導(dǎo)。通常，通過(guò)首先形成玻璃預(yù)制棒來(lái)制作光纖。有幾種制備預(yù)制棒的方法，其中包括改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)，外部氣相沉積(OVD)，和氣相軸向沉積(VAD)。玻璃預(yù)制棒包括一根硅石的管子。在MCVD中在管子內(nèi)部沉積各種材料的薄層；在OVD和VAD中在芯軸外部沉積各種薄層。一般，該結(jié)構(gòu)然后被強(qiáng)化并壓制成預(yù)制棒，這預(yù)制棒集裝成玻璃桿。在預(yù)制棒中薄層的排列，通常模擬成品光纖中所要的薄層排列。然后把預(yù)制棒懸掛在塔中并對(duì)它加熱來(lái)拉成極細(xì)的成為光纖的細(xì)絲。
通常，光波導(dǎo)包括傳輸光的纖芯和一層或多層圍繞該纖芯的包層。這種纖芯和包層一般都由摻了各種化合物的硅石玻璃制成。光波導(dǎo)產(chǎn)品的各種薄層的化學(xué)組份影響導(dǎo)引光的性質(zhì)。對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)需在纖芯和/或包層中摻以稀土材料。不過(guò)，在高硅石玻璃中，由于稀土離子有集積成集成的傾向，所以在摻稀土元素的硅酸鹽中難以同時(shí)得到稀土離子的高溶解度，良好的光發(fā)射效率(即，功率轉(zhuǎn)換效率)和低的背景衰減。
把高濃度的氟引起纖芯玻璃可以降低損傷耗并改善稀土元素的溶解度。在光纖的纖芯中所使用的氟從纖芯擴(kuò)散出來(lái)會(huì)提升纖芯的折射率或提供光耦合均勻度或模式場(chǎng)的直徑轉(zhuǎn)換。
有幾種把氟引入光纖纖芯的方法(1)化學(xué)氣相沉積(CVD)，它包括改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)，外部氣相沉積(OVD)，氣相軸向沉積(VAD)，以及表面等離子體化學(xué)氣相沉積(SPCVD)；(2)用氟化物粒子溶液摻雜由CVD獲得的碳黑或用陽(yáng)離子溶液摻雜并提供一種氟化物源(氣體或HF溶液)；(3)包含纖芯薄層的氟的溶液-凝膠沉積；(4)用氟化物鹽類直接熔化技術(shù)，以及(5)在壓扁過(guò)程中或之前把氟的氣相擴(kuò)散進(jìn)入纖芯薄層中。
每種方法都有缺點(diǎn)。例如，方法(1)，除非采用等離子體CVD，通過(guò)CVD方法直接把氟結(jié)合進(jìn)去，目前限于約＜2wt％的氟。一般，在每次更換氟的相對(duì)量時(shí)，必須重建沉積條件。在溶液摻雜的實(shí)施例中，碳黑多孔率與摻雜溶液濃度一起決定最后的玻璃組份。對(duì)溶液摻雜，經(jīng)常的重建是格外成問(wèn)題的，在這種情況下，玻璃的熔點(diǎn)和粘滯度，因此碳黑多孔率隨著氟的濃度急速改變。
在方法(2)中，用氟化物粒子的溶液摻雜，在接觸的過(guò)程中，從粒子沉積出溶液可能導(dǎo)致不均勻性。把摻陽(yáng)離子的碳黑暴露到含溶液的氟化物中，由于在含液體的氟化物中的再溶解可以導(dǎo)致正離子的部分除去。在采用氟化物源是氣體的場(chǎng)合下，該氣體可能腐蝕多孔的碳黑并改變硅石對(duì)金屬離子的比率。
對(duì)于方法(3)，溶膠-凝膠沉積的缺點(diǎn)包括由溶膠-凝膠得到的薄層破裂傾向而成片剝落。如果，要想使所用薄層避免這些問(wèn)題，就要產(chǎn)生多層鍍膜并干燥通道的需要。
對(duì)于(4)，直接熔化技術(shù)的缺點(diǎn)包括吸水金屬鹽的處理，多種金屬鹽呈現(xiàn)接觸危害。另外，在管子內(nèi)部均勻地鍍-層熔化物是有困難的。
最后，對(duì)于方法(5)，氣相反應(yīng)，該氣體可能腐蝕一些硅石，并把硅石改變?yōu)閾诫s劑的離子濃度。
氟(在氟離子形式)在氧化物玻璃中有高的擴(kuò)散系數(shù)。氟將從較高濃度區(qū)迅速地?cái)U(kuò)散到較低濃度處。利用氟迅速擴(kuò)展的本領(lǐng)來(lái)模式匹配不相似物理纖芯尺寸的光纖。氟擴(kuò)散出纖芯到包層薄層被用于光纖光耦合器和分離器的產(chǎn)品中來(lái)改進(jìn)光耦合的均勻性。氟擴(kuò)散出纖芯也被用作模場(chǎng)直徑轉(zhuǎn)換光纖。
光纖纖芯的直接氟化作用以提供分級(jí)的熱膨脹系數(shù)(CTE)和粘滯度，可能對(duì)諸如在減少受激的布里淵散射是有好處的。
同時(shí)，人們還認(rèn)識(shí)到在氟氧化物玻璃中出現(xiàn)大量的氟對(duì)防止相分離和稀土元素的集成一團(tuán)是有好處的，而同時(shí)諸如Er3+的發(fā)熒光稀土離子的集團(tuán)對(duì)光放大器的光譜寬度，激發(fā)態(tài)壽命，放大閥值(翻轉(zhuǎn)光放大器所需的泵功率)，以光放大器的功率轉(zhuǎn)換效率具有有害的效應(yīng)。已經(jīng)用氟摻到摻稀土元素的鋁硅酸鹽玻璃。例如，已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了用氟摻雜的摻有稀土元素的鋁硅酸玻璃呈現(xiàn)出值得注意的光發(fā)射特性，其中包括高增益放大和寬的光譜寬度。
也可把氟摻入光纖預(yù)制棒的包層中。在單模光纖中，被壓低折射率的包層，例如，能壓抑有裂縫的模式損耗。被壓低折射率的包層設(shè)計(jì)已被用于控制色散現(xiàn)象，而在這些設(shè)計(jì)中削弱折射率的諸如F(氟)和B(硼)的摻雜劑離子是在包層中。
預(yù)制棒可能由含氟的基度底管子做成。這樣一種管子可以通過(guò)諸如氟的削弱折射率的物質(zhì)在壓扁之前擴(kuò)散出管子的內(nèi)部部分用來(lái)形成硅石纖芯的波導(dǎo)。在被壓低折射率的基底管子中，在這基底管子中有氟來(lái)提供良好的波導(dǎo)性質(zhì)或全部擴(kuò)散出管子來(lái)提高最內(nèi)部區(qū)域的局部折射率。
附圖簡(jiǎn)述

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例具有匹配包層壓低環(huán)(MCDR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意截面圖。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例具有匹配層匹配環(huán)(MCMR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例具有壓低包層削弱環(huán)(DCLR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例具有壓低包層壓低環(huán)(DCDR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意截面圖。
圖5圖出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例具有匹配包層提升環(huán)(MCRR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意截面圖。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例具有壓低包層提升環(huán)(DCRR)設(shè)計(jì)的一種先波導(dǎo)產(chǎn)品的折射率分布圖和對(duì)應(yīng)的示意截面圖。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例具有阻擋層設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的示意截面圖。
圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例具有雙阻擋層設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品的示意截面圖。
圖9是氟濃度對(duì)矢徑位置的關(guān)系曲線圖。矢徑位置從預(yù)制棒纖芯的中心開(kāi)始。這預(yù)制模在纖芯有初始的均勻氟濃度。
圖10是氟濃度對(duì)矢徑位置的關(guān)系曲線圖。矢徑位置從預(yù)制棒纖芯的中心開(kāi)始。這預(yù)制棒具有如在本發(fā)明中描述的高氟濃度。

發(fā)明內(nèi)容
圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品100的折射率分布圖和示意橫截面圖。圖2-6類似地分別示出根據(jù)本發(fā)明第二、第三、第四、第五和六實(shí)施例的折射率分布圖和橫截面圖。類似的元件采用具有相同的最后兩個(gè)數(shù)字的參數(shù)來(lái)指出。圖1-6的折射率分布圖的兩根軸是從離中心距離(r)對(duì)折射率(n)。這兩根軸是沒(méi)有單位的，且n-軸并不需要與r軸相交于零點(diǎn)，因?yàn)檫@些圖的目的是要示出分布形狀與折射率關(guān)系而不是對(duì)特定的光學(xué)產(chǎn)品的分布。請(qǐng)注意這些附圖僅作說(shuō)明的目的，因而是不需要按比例的。在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將容易地懂得通過(guò)本發(fā)明所擁有的其它各種設(shè)計(jì)。
術(shù)語(yǔ)光波導(dǎo)產(chǎn)品，包括光學(xué)預(yù)制棒(在產(chǎn)品的任何階段中)、光纖和其它光波導(dǎo)。圖1包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例具有匹配包層壓低環(huán)(MCDR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品100的對(duì)應(yīng)的示意截面圖。產(chǎn)品100包括具有半徑為r1的纖芯110，圍繞纖芯并具有半徑r2且與纖芯同心的含氟區(qū)即環(huán)120，一層或多層、具有半徑r3、與環(huán)120鄰接、且與纖芯同心的包層130，以及圍繞包層薄層130的基底管子140。包層130是與纖芯110同心的高純度玻璃薄層。包層130可以是圓的，橢圓的，正方的，矩形的或橫截面為其它形狀的。在光學(xué)預(yù)制棒中，基底管子140是高硅石管子，它在形成內(nèi)層和壓扁之前是中空的。纖芯110的基本部分，區(qū)域120，和包層薄層130通常也是硅石的，對(duì)所需要的光學(xué)特性摻以不同的化合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，包層薄層130可包括多于一層的包層薄層。
正如在下面要較詳細(xì)討論制作方法所解釋的那樣，光纖是從光學(xué)預(yù)制棒抽出的。光纖保留了預(yù)制棒的纖芯和包層的配置。所以，圖1-6也可說(shuō)明對(duì)一根由相似的光學(xué)預(yù)制棒形成的光纖的橫截面折射率分布。不過(guò)，氟區(qū)域一般擴(kuò)散到纖芯和/或包層，產(chǎn)生一個(gè)氟“區(qū)域”而不是儲(chǔ)存器。在本實(shí)施例和下面的諸實(shí)施例中，必須理解，當(dāng)氟已經(jīng)擴(kuò)散時(shí)，相對(duì)于光學(xué)性能，氟濃度區(qū)在功能上不是包層的一部分就是纖芯的一部分。
當(dāng)光學(xué)產(chǎn)品是預(yù)制棒時(shí)，含氟區(qū)120起著在纖芯外的‘儲(chǔ)存器’作用，從這“儲(chǔ)存器”氟在接著的工藝步驟中擴(kuò)散到纖芯去。在區(qū)域120中氟濃度大于在包層130最內(nèi)部和纖芯110的氟濃度?？蛇x擇地，區(qū)域120也類似于包層折射率的折射率。在本發(fā)明中，區(qū)域120允許氟從周圍的玻璃擴(kuò)散到纖芯，而不允許從纖芯擴(kuò)散到周圍的玻璃去。
區(qū)域120也可是“光學(xué)地窄的”。術(shù)語(yǔ)光學(xué)地窄的是這樣來(lái)定義的，即氟環(huán)的寬度差(氟環(huán)的外半徑減去氟環(huán)的內(nèi)半徑)約小于纖芯直徑的1/4，而氟環(huán)的存在不會(huì)顯著地、消極地影響成品光纖的波導(dǎo)特性。本發(fā)明的產(chǎn)品是要想與稱之為標(biāo)準(zhǔn)的沒(méi)有氟環(huán)的相似設(shè)計(jì)產(chǎn)品具有基本上相同的光學(xué)特性。具有相似設(shè)計(jì)被定度為發(fā)生在當(dāng)光纖纖芯在的Δ(Δ是纖芯折射率減去硅折射率)中差異小于5％；纖芯直徑為2％以內(nèi)，而包層直徑(在氟環(huán)的場(chǎng)合下，減去氟環(huán)的差異寬度)在2％以內(nèi)。
消極影響被定義為與在沒(méi)有氟儲(chǔ)存器的情況下相似設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)光纖相比，本發(fā)明的光纖不可能同時(shí)滿足下面的技術(shù)規(guī)格基本模式可在工作波長(zhǎng)傳輸，模場(chǎng)直徑為4.5到6微米，在工作波長(zhǎng)的背景損耗＜15dB/km，以及(第二模式)截止波長(zhǎng)小于放大器泵波長(zhǎng)(例如，根據(jù)用于放大器的泵波長(zhǎng)，對(duì)鉺或是850-950nm或是＜1480nm)。
本發(fā)明包括制作具有低損耗和稀土離子均勻分布的光纖的方法。這種光纖在光放大應(yīng)用中特別有用，尤其是在密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中。
把氟引入鋁硅酸鹽或鍺-鋁硅酸鹽能提供高增益、較寬帶寬，和易于熔接到硅石玻璃。本發(fā)明提出具有高的全部稀土離子濃度(例如La+Er)的設(shè)計(jì)，在這些設(shè)計(jì)中，令人驚奇的是低的氟濃度(＞～0.5wt％(＞0.5mol％))。另外，在溶液摻雜/MCVD方法中，纖芯的直接氟化需要重建碳墨沉積和溶液摻雜工藝。因此，本發(fā)明在與標(biāo)準(zhǔn)溶液摻雜/MCVD相容的制作過(guò)程中，意想不到地提供低損耗摻稀土元素的玻璃。
另外，除在無(wú)限時(shí)間/溫度極限之外，纖芯的直接氟化作用比氟環(huán)設(shè)計(jì)在跨越光纖上給出不同的氟濃度分布。它顯得對(duì)光學(xué)性質(zhì)(特別是損耗)和在纖芯中和在纖芯與包含之間的區(qū)域中具有高的氟濃度的可溶性十分有好處。這是在本氟環(huán)方法和列于上面的方法(2)-(5)(就是液體摻雜，溶膠-凝膠，直接熔化，或在壓扁時(shí)氣相反應(yīng))之間的主要差別。
本發(fā)明在制備，例如，沒(méi)有氟儲(chǔ)存器的摻鉺化物光纖時(shí)的好處是，在1200nm上測(cè)試背景損耗時(shí)為＜～3dB/km的減小。在MCVD/溶液摻雜制作工藝中，在纖芯中直接氟化的氟儲(chǔ)存器方法的主要好處是，不需要再建硅石碳黑來(lái)包含氟。
根據(jù)本發(fā)明的光纖易于熔接，并按照所需的基本模式截止波長(zhǎng)，可接受的色散和模場(chǎng)直徑，以及低的偏振模式色散來(lái)制備。本發(fā)明的方法和產(chǎn)品也提供接近纖芯玻璃的低粘滯性，且比在沒(méi)有氟環(huán)的、壓低井(well)的摻鉺光纖中能有較低的背景衰減。本發(fā)明也提供一種在矢徑上調(diào)節(jié)氟分布的方法。因?yàn)榉x子的擴(kuò)散率比稀土離子的擴(kuò)散率大許多，所以本發(fā)明也便在氟氧化合物玻璃(即，可被氟化的富稀土區(qū)域)具有稀土離子不平衡分布的實(shí)施例不從均質(zhì)的氟氧化物熔體中形成。這樣，能在玻璃中形成各種各樣的稀土離子的位置，這樣有助于得到較寬的增益譜。較寬的增益譜對(duì)DWDM光放大器十分有利。
回過(guò)來(lái)參考圖1，區(qū)域120在接近纖芯110處包括高的氟含量玻璃。在區(qū)域120中氟的濃度不是大于纖芯110就是大于包層130的氟的濃度?？墒褂貌ㄩL(zhǎng)色散X-射線分析儀(WDX)或二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)用摩爾百分比來(lái)測(cè)量濃度。通常，區(qū)域120不是比纖芯110窄就是比包層130窄，且被設(shè)計(jì)得或是與纖芯110中的光不干涉，或是與包層130中的光不干涉。
在圖1的光學(xué)產(chǎn)品的實(shí)施例中，光學(xué)產(chǎn)品100是單模光學(xué)預(yù)制棒，它具有折射率匹配的包層設(shè)計(jì)(r3)，在纖芯(r1)周圍具有薄折射率(d1)的高的氟含量環(huán)(r2)。d1是在環(huán)120和包層130之間的折射率分布之差。一般，它是要使氟環(huán)(儲(chǔ)存器)基本上不影響光纖的波導(dǎo)特性。例如，基本模式截止波長(zhǎng)仍使單模能在1500-1650nm區(qū)域中運(yùn)行，且光纖的色散分布相對(duì)于沒(méi)有氟儲(chǔ)存器區(qū)域的控制光纖基本上不會(huì)被改變。
高的氟濃度區(qū)域120與包層130相比有不同的化學(xué)組份。但是，儲(chǔ)存器區(qū)域120仍將與傳輸光相互作用，且在光學(xué)上起著部分包層130的作用，特別是在氟擴(kuò)散出現(xiàn)之后確定的光纖中。
在示于圖1實(shí)施例的一個(gè)特別的變形體中，這光纖具有這些性質(zhì)(1)NA＞0.2，較佳為＞0.25，(2)模場(chǎng)直徑＜6μm，較佳為＜5.5μm，(3)在1200nm測(cè)的背景衰減＜20dB/km，較佳為＜15dB/km，更佳為＜10dB/km，(4)基本模式截止波長(zhǎng)大于1800nm，(5)第二模式截止波長(zhǎng)＜1480nm，較佳＜980nm，這些相同的光纖技術(shù)規(guī)格也可用在圖2-8設(shè)計(jì)的實(shí)施例中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例具有區(qū)配包層匹配環(huán)(MCMR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品200的折射率分布202和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖示。在一示例性實(shí)施例中，光學(xué)產(chǎn)品200是單模光學(xué)預(yù)制棒，且有-折射率匹配的包層230(r3)，它帶有圍繞纖芯210(r1)的薄折射率匹配的、高的氟含量環(huán)220(r2)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例具有被壓低的包層，削弱環(huán)(DCLR)設(shè)計(jì)一種光波導(dǎo)產(chǎn)品300的折射率分布302和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖示。在一示例性實(shí)施例中，該產(chǎn)品300是單模光學(xué)預(yù)制棒，且有一被壓低折射率(d1)的內(nèi)包層330(r3)和外圍層350設(shè)計(jì)，它帶有圍繞纖芯310(r1)的薄的進(jìn)一步被壓低折射率(d2)、高氟含量的環(huán)320(r2)。d1是“井深度”，即，內(nèi)包層相對(duì)于外包層的被壓低折射率的折射率之差。d2是環(huán)相對(duì)于外包層的折射率的折射率之差。圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例具有被壓包層的、被壓低環(huán)(DCDR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品400的折射率分布402和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖。在一示例性實(shí)施例中，該產(chǎn)品400是單模光纖，且有被壓低折射率的內(nèi)包層430和匹配折射率的外包層450設(shè)計(jì)(r3)，它帶有圍繞纖芯410(r1)的薄的被壓低折射率(d2)的、高氟含量環(huán)420(r2)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例具有匹配包層提升環(huán)(MCRR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品500的折射率分布502和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖示。本示例性產(chǎn)品500是單模光學(xué)預(yù)制棒，且有一匹配折射率的包層530設(shè)計(jì)(r3)，它大約在纖芯510/包層530的交界面(r1)處帶有薄提升折射率的高氟含量環(huán)520(r2)。該纖芯/包層交界面被定義為矢徑位置，在該位置上所測(cè)的折射率等于纖芯的等價(jià)臺(tái)階折射率(ESI)和包層的ESI值的平均。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例具有被壓低的包層，提升環(huán)(DCRR)設(shè)計(jì)的一種光波導(dǎo)產(chǎn)品600的折射率分布602和對(duì)應(yīng)的示意橫截面圖示。該示例性產(chǎn)品600是單模光學(xué)預(yù)制棒，且有壓低折射率的內(nèi)包層630和折射率匹配的外包層650(r3)，大約在纖芯/包層交界610(r1)處，帶有薄的折射率提升(d1)的、高氟含量環(huán)620(r2)。壓低了的包層630和氟環(huán)620的折射率基本上匹配。
在另一個(gè)示于圖7的光學(xué)預(yù)制棒700的實(shí)施例中，諸如高硅石環(huán)的擴(kuò)散阻擋層760被設(shè)置在從纖芯710大于接近氟環(huán)720的距離上。擴(kuò)散阻檔層760一般是高硅石或其它能減小與在包層中氟的擴(kuò)散率相比的氟擴(kuò)散率的材料。其目的是減小氟到包層730去的擴(kuò)散，從而使在儲(chǔ)存器720中有更多的氟最終能擴(kuò)散到纖芯710。擴(kuò)散阻擋層760基本上不影響光纖的波導(dǎo)性質(zhì)。
與參考材料相比，在這些參考材料中阻擋層已被結(jié)合進(jìn)光纖來(lái)防止提升損耗的雜質(zhì)擴(kuò)散到靠近纖芯的區(qū)域中去，而本實(shí)施例則采用阻擋層來(lái)防止氟從靠近纖芯的區(qū)域中擴(kuò)散出去，從而增加了在纖芯中的氟的數(shù)量。擴(kuò)散阻擋層760減少氟從纖芯擴(kuò)散出去并使更多的氟最終能擴(kuò)散到纖芯。
本發(fā)明的阻擋層和儲(chǔ)存器概念的使用，為具有氟擴(kuò)散區(qū)的新型實(shí)施例的精巧制作創(chuàng)造條件。在另一示于圖8的實(shí)施例800中，可把第一阻擋層860放置在纖芯區(qū)810中或靠近纖芯區(qū)810，示范性地靠近帶有高氟濃度820的區(qū)域的邊界。第一阻擋層860減小進(jìn)入纖芯810內(nèi)側(cè)部分的氟的擴(kuò)散率?？砂训诙钃鯇?62放置在包層區(qū)830中或靠近包層區(qū)830來(lái)減小跨越包層外側(cè)部分或在包層間的氟的擴(kuò)散率。
參考示于圖1-8的實(shí)施例，本發(fā)明對(duì)形成具有氟硅酸鹽纖芯玻璃的光學(xué)產(chǎn)品特別有用。在我們的發(fā)明中可獲得的在具有氟濃度的氟鋁硅酸鹽或氟鋁鍺硅酸鹽基質(zhì)中的含有無(wú)源稀土元素的摻有源稀土元素的化合物相信是新型的。在一實(shí)施例中，其纖芯玻璃是含有稀土離子的氟硅酸鹽。更佳的是，該纖芯玻璃是含有一種或多種有源稀土離子的氟硅酸鹽。有源稀土離子被定義為在近紅外呈現(xiàn)為一種有用的熒光體(例如，Yb3+，Nd3+，Pr3+，Tm3+，和/或Er3+)。在其它實(shí)施例中，氟硅酸鹽玻璃包含額外的玻璃形成摻雜劑(例如，Al，Ge，Sb和/或Sn)以及一種或多種有源稀土離子。在另一實(shí)施例中，氟硅酸鹽玻璃含有額外的玻璃改良劑離子(例如，Na，Ca，Ti，Zr和/或稀土元素)以及一種或多種有源稀土離子。
根據(jù)本發(fā)明的一特殊光學(xué)產(chǎn)品包括纖芯和同心的包層，在這產(chǎn)品中，其纖芯包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，這玻璃大約包括下列按正離子加鹵素元素的摩爾百分比標(biāo)出的化合物85-99mol％的SiO2，0.25-5mol％的Al2O3，0.05-1.5mol％的La2O3，0.0005-0.75mol％Er2O3，0.5-6mol％的F，0-1mol％的Cl。在另一實(shí)施例中該玻璃包括93-98mol的SiO2，1.5-3.5mol％的Al2O3，0.25-1.0mol％的La2O3，0.0005-0.075mol％的Er2O3，0.5-2mol％的F，0-0.5mol％的Cl。
術(shù)語(yǔ)陽(yáng)離子加鹵素原子摩爾百分比(后面簡(jiǎn)稱為mol％)被定義為當(dāng)由波長(zhǎng)色散X-射線分析儀或其它合適的技術(shù)測(cè)定時(shí)，用指定的原子數(shù)被非氧原子的總數(shù)除再乘以100。例如，為測(cè)定硅原子在鹵氧化合物玻璃中的相對(duì)數(shù)，就要把硅原子數(shù)被硅加鋁加鑭加鉺加氟加氯原子的數(shù)除再把該結(jié)果乘以100。為避免任何不明確，我們也標(biāo)出上面第一個(gè)組份范圍，接近似的重量百分比為78.2-99.1wt％的SiO2，0.4-7.7wt％的Al2O3，0.3-7.4wt％的La2O3，0.003-4.35wt％的Er2O3，0.16-1.7wt％的F，0.5wt％的Cl。該玻璃包含必不可少數(shù)量的氧以保持電中性。該玻璃可額外地包含主要以氫氧基離子形式的少量的氫，例如少于1ppm，還可包含以離子或中性類的形式，來(lái)自源材料的少量的其它元素，例如濃度少于100ppb。
在又一個(gè)實(shí)施例中，氟硅酸鹽玻璃包含玻璃形成摻雜劑和玻璃改良劑離子和一種有源稀土離子(例如，Yb3+，Nd3+，Pr3+，Tm3+，和/或Er3+)。在其它實(shí)施例中，氟硅酸鹽玻璃可包含非有源稀土改良劑離子(例如，La，Lu，Y，Sc，Gd或Ce)，有源稀土離子和諸。在另一實(shí)施例中，氟硅酸鹽玻璃包含非有源稀土改良劑離子，有源稀土離子，和鋁。氟硅酸鹽玻璃也可包含鋁，鑭和鉺。
在一用于光放大的專用實(shí)施例中，其纖芯包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，在大約包括1.5-3.5mol％的Al2O3，0.25-1mol的La2O3，5-750ppm的Er2O3，0.5-6.0mol％的F，和0-0.5mol的Cl。一特殊的示例性實(shí)施例也還可包括0-15mol％的GeO2。在另一特殊的實(shí)施例中，其纖芯包括硅酸鹽(SiO2)玻璃，在大約包括下列按陽(yáng)離子加鹵素元素摩爾百分比計(jì)的化合物1.5-3.5％的Al2O3，0.25-1.0％的La2O3，5-750ppm的Er2O3，0.5-2.0％的F，0-0.5％的Cl。
摻鉺的SiO2-Al2O3；SiO2-Al2O3-La2O3；SiO2-Al2O3-GeO2；和SiO2-Al2O3-La2O3-GeO2諸種玻璃在光放大中是有用的。例如，含有高氟濃度的(例如，至少2wt％)由SPCVD制作的第一類氟氧化合物提供寬的Er3+發(fā)射光譜和低的衰減。根據(jù)本發(fā)明的光放大器光纖，從在纖芯中結(jié)合了相當(dāng)?shù)偷姆鷿舛龋?.5mol％(～0.15wt％)在鑭鋁硅酸鹽型玻璃中顯示了意想不到的好處，即，在維持小的模場(chǎng)直徑，基本模式截止波長(zhǎng)小于980nm，且可熔接到其它光纖下，在背景衰減上有所減小。由于氟的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)比稀土離子的擴(kuò)散速率大，所以根據(jù)本發(fā)明的光纖，使在氟氧化合物玻璃(即，鉺和氟的富區(qū)域)中稀土離子能有非平衡的分布，這樣使光纖不從均勻的氟氧化合物熔體中形成。這可能在玻璃中導(dǎo)致各種各樣的稀土離子的位置，這情況對(duì)產(chǎn)生較寬的增益譜有影響，對(duì)用于DWDM光放大器時(shí)有很大的優(yōu)點(diǎn)。
制作方法本發(fā)明還涉及制作光波導(dǎo)產(chǎn)品的方法，包括通過(guò)擴(kuò)散把氟引進(jìn)到光纖纖芯來(lái)改良光纖的光學(xué)和物理性質(zhì)的諸方法。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明揭示了在光纖預(yù)制棒中靠近纖芯的區(qū)域中沉積含高濃度氟的玻璃的方法。
根據(jù)本發(fā)明來(lái)制作光波導(dǎo)產(chǎn)品，首先要提供諸如管子140，240，340，440，540和640的基底管。一般，該基底管是一種中空的合成硅石桿，如從美國(guó)通用電子公司(General Electric，USA)購(gòu)得的管子。這管子通過(guò)諸如酸洗來(lái)清潔以除去所有外來(lái)的物質(zhì)并把它裝在車床上以備沉積內(nèi)層薄層。
沉積內(nèi)層薄層的方法是眾所周知的，諸如MCVD，濃膠-凝膠，玻璃熔融和鍍膜。形成一層或多層包層薄層。在一特殊的實(shí)施例中，把管子放在CVD車床上?？梢灾谱饕桓蚨喔逑赐ǖ纴?lái)清潔和腐蝕管子的內(nèi)部。把氣體傳遞進(jìn)玻璃管的內(nèi)部。在清潔通道時(shí)，諸如氫/氧火焰的一種火焰沿著管子徑向橫越。根據(jù)所制作產(chǎn)品的所需化學(xué)組份，由計(jì)算機(jī)控制氣體的流速，火焰溫度和攜帶火焰的小車速度。
示于圖3和圖4的這些實(shí)施例包括一層外包層薄層和一層內(nèi)包含薄層。在清洗通道之后，用改良的化學(xué)氣相沉積(MCVD)來(lái)沉積外包層。在這工藝中通過(guò)在燃燒器下流的熱致電脈把多孔玻璃沉積在基底管子的內(nèi)壁上。在火焰中心該燃燒器加固沉積的玻璃。采用若干根通道來(lái)沉積內(nèi)包層。包層薄層的折射率由在每根通道中的化學(xué)組分來(lái)控制。在一特殊的實(shí)施例中，最內(nèi)層的包層包括98.5mol％的硅石，0.8mol％的氟和0.7mol％的氧化磷(全部為PO2.5)。
在引入所需的較高氟濃度時(shí)，用一根或多根火焰通道來(lái)涂敷氟環(huán)。氟儲(chǔ)存器區(qū)域也可包含相當(dāng)高含量的提升折射率的摻雜劑(例如P)以保持匹配的折射率。沉積氟存儲(chǔ)器的方法包括但并不限于MCVD、等離子體增強(qiáng)的CVD(PECVD)、溶膠-凝膠摻雜以及用溶融的氟化物玻璃鍍膜該管子。
在存儲(chǔ)器中的化學(xué)材料和這些材料的濃度，對(duì)各種應(yīng)用和各種所需的擴(kuò)散區(qū)作調(diào)節(jié)。在纖芯和包層中的氟濃度也可影響在存儲(chǔ)器中所需的氟濃度。例如，通過(guò)在儲(chǔ)存器中保持足夠高的氟濃度，則已氟化過(guò)的包層將增加氟從儲(chǔ)存器向纖芯的凈的內(nèi)向擴(kuò)散。某些擴(kuò)散出進(jìn)入包層的氟將被從包層擴(kuò)散到儲(chǔ)存器的氟所替代(在儲(chǔ)存器外側(cè)的濃度梯度比在內(nèi)側(cè)的濃度梯度陡得較小，所以在儲(chǔ)存雖外側(cè)的凈擴(kuò)散率將比在內(nèi)側(cè)的擴(kuò)散率低)。另外，人們?cè)诳商砑又T如氧化磷的擴(kuò)散增強(qiáng)劑到在氟儲(chǔ)存器內(nèi)側(cè)的纖芯區(qū)，來(lái)產(chǎn)生氟優(yōu)先向的擴(kuò)散。
氟的濃度是通過(guò)氟的前體與其它組分的相對(duì)流量的關(guān)系來(lái)確定的。在一示例性實(shí)施例中，在氟儲(chǔ)存器中的氟濃度至少還是比在纖芯就是比在包層薄層的最內(nèi)部中的氟濃度高出309％。在另一設(shè)計(jì)中，在氟儲(chǔ)存室中的氟濃度至少不是比在纖芯中就是比在包層薄層的最內(nèi)部中的氟濃度高出50％。最后，在另一個(gè)設(shè)計(jì)中，在氟儲(chǔ)存室中的氟濃度至少不是比在纖芯就是比在包層薄層中的最內(nèi)部中的氟濃度高出1009％。
一些示例性實(shí)施例在氟儲(chǔ)存器中包括氟濃度在至少0.7mol％到至少4.0mol之間。其它一些示例性實(shí)施例包括從大于80mol％的硅石和少于20％mol％的氟，到少于5mol％的氟的范圍內(nèi)的甚至更高的氟濃度。
氟儲(chǔ)存器也可包括氧化磷。氧化磷濃度可以大約是等于，少于或大于氟的濃度。一示例性實(shí)施例包括在少于1％氧化磷到少于20％氧化磷之間。在另一折射率匹配的示例性實(shí)施例中，其儲(chǔ)存器包括約95.7-99.7mol％的硅石，約0.3-4mol％的氟和約0-0.3mol％氧化磷。
可用各種各樣的方法形成纖芯，包括MCVD，溶液摻雜，溶膠-凝膠摻雜，或PECVD。
在各種實(shí)施例中，纖芯包括硅石，一種有源稀土摻雜劑，以及至少一種附加的組份。附加的組份可包括F和Cl。纖芯的附加組份也可包括一種或多種玻璃形成劑或附有條件的玻璃形成劑，諸如Ge，P，B，Cl，Al，Ga，Ge，Bi，Se和Te。附加組份也可包括一種或多種改良劑，諸如Zr，Ti，稀土元素，堿金屬元素和堿土金屬元素。
有源稀土摻雜劑可包括在近紅外發(fā)出熒光的稀土離子(例如Yb3+，Nd3+，Pr3+，Tm3+或Er3+)。除活性稀土摻雜劑之外，纖芯也可包括一個(gè)或多個(gè)La，Al和Ge。在一特殊的實(shí)施例中，Al少于10mol％。在一甚至更為特殊的實(shí)施例中，Al濃度少于7mol％。在一特殊的實(shí)施例中，摻雜劑包括La，在該實(shí)施例中La少于3.5mol％。在一特殊的實(shí)施例中，摻雜劑包括Ge，在該實(shí)施例中Ge少于25mol％。
纖芯也可包括一種或多種非有源稀土離子(RE)，諸如La，Y，Lu，Sc。在一實(shí)施例中，非有源稀土元素濃度小于5mol％。在特殊實(shí)施例中，其纖芯的組份具有摩爾組份為SiO275-99％，AlO2O30-10％，RE2O30-5％。
在纖芯的沉積后，然后加固管子并壓扁為籽種(seed)預(yù)制棒。
在一實(shí)施例中用其后的熱加工來(lái)調(diào)節(jié)纖芯對(duì)包層之比以在完工的光纖中獲得所需的纖芯直徑。這樣一種隨后的加工可能牽涉到多次拉長(zhǎng)和過(guò)壓扁步驟。然后，這精加工過(guò)的預(yù)制棒被拉成光纖。在一特殊的實(shí)施例中，把預(yù)制棒掛在拉絲塔中。拉絲塔包括熔融預(yù)制棒的火焰即爐子，以及若干個(gè)諸如用于涂膜，固化和退火的加工平臺(tái)。
制備好的預(yù)制棒，諸如通過(guò)加熱來(lái)加工，使得在高氟濃度層附近的部分氟擴(kuò)散到纖芯和/或包層。作為一次獨(dú)立的步驟，在壓扁過(guò)程中，在預(yù)制棒的熱處理過(guò)程中，在拉伸/壓扁加工過(guò)程中，在最后的光纖拉伸過(guò)程中，在光纖的后期處理過(guò)程中，氟可從儲(chǔ)存器擴(kuò)散到纖芯和/或包層去。盡管在前面已討論過(guò)，氟從(諸如)纖芯擴(kuò)散到包層，但是相們?cè)诒景l(fā)明中提供了一種新型方法，在摻稀土元素的光纖中，為減少耗損并改良摻雜劑離子分布的控制之前，在拉制過(guò)程中，或在拉制之后將氟從儲(chǔ)存器擴(kuò)散到纖芯和/或包層去的。
預(yù)制棒的熱加工，除了上面描述之外，諸如在管式爐中的等溫加熱可用來(lái)進(jìn)一步提高在光纖纖芯中的氟含量或改良氟的徑向分布。在儲(chǔ)存器中的不同化學(xué)品，例如F和P，以不同的擴(kuò)散率擴(kuò)散，所以諸組份可形成截然不同的“濃度區(qū)”。
圖9和圖10示出對(duì)一個(gè)已加工過(guò)使氟從氟儲(chǔ)存器擴(kuò)散的光學(xué)產(chǎn)品，預(yù)制棒，或光纖的作為離纖芯距離的函數(shù)的氟濃度。完工的光學(xué)產(chǎn)品包括纖芯和同心包層。如上所述，纖芯和包層彼此接近并有纖芯/包層交界面。氟濃度區(qū)至少與纖芯和包層的一部分交疊。當(dāng)氟已被擴(kuò)散時(shí)，從光的功能上的觀點(diǎn)出發(fā)，氟濃度區(qū)的物理分布將是包層和/或纖芯的部分。
圖9在擴(kuò)散時(shí)間-擴(kuò)散率乘積的各種值時(shí)的氟濃度對(duì)從預(yù)制棒的纖芯中心開(kāi)始的矢徑位置的關(guān)系曲線圖，該預(yù)制棒在纖芯中有起始均勻的氟濃度(在包層中無(wú)氟)。這些曲線代表在擴(kuò)散率-擴(kuò)散時(shí)間乘積的各種值時(shí)的濃度分布(1)Dt＝0.001，(2)Dt＝0.01，(3)Dt＝0.1，(4)Dt＝1。在直接用氟處理的場(chǎng)合下，圖9(均勻分布的纖芯摻雜劑)中氟的最大濃度總是在纖芯中心。
圖10是擴(kuò)散時(shí)間-擴(kuò)散率乘積的各值時(shí)的氟濃度對(duì)從預(yù)制棒的纖芯中心開(kāi)始的矢徑位置的關(guān)系曲線圖，如本發(fā)明所述，該預(yù)制棒具有氟的高濃度環(huán)。這些曲線再一次代表在擴(kuò)散率-擴(kuò)散的時(shí)間乘積的各種值時(shí)的濃度分布(1)Dt＝0.001，(2)Dt＝0.01，(3)Dt＝0.1，(4)Dt＝1。在圖10的氟儲(chǔ)存器擴(kuò)散設(shè)計(jì)中，可把最大值濃度從纖芯/包層交界面調(diào)節(jié)到纖芯的中心。這樣，能使在控制條件中和光纖最后的應(yīng)力狀態(tài)有很大程度的靈活性。
根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)處理預(yù)制棒中的氟儲(chǔ)存器一般被放在纖芯/包層交界面處。因此，在大多數(shù)場(chǎng)合下，在擴(kuò)散處理的光學(xué)產(chǎn)品中，氟的最高濃度將在交界面處。不過(guò)，如圖9和10所示，當(dāng)擴(kuò)散時(shí)間增加時(shí)，氟的分布變得更為正規(guī)。因此，會(huì)有受處理的光學(xué)產(chǎn)品的實(shí)施例，在這些實(shí)施例中，氟濃度在跨越纖芯和/或包層上會(huì)更均勻地分布。換句話說(shuō)，人們可利用纖芯的同心幾何的優(yōu)點(diǎn)和采用徑向擴(kuò)散梯度的交疊，在纖芯的中心或靠近纖芯的中心來(lái)建立較高氟濃度的區(qū)域。相似地，除了根據(jù)擴(kuò)散處理步驟之外，根據(jù)不同區(qū)域的摻雜和材料，在纖芯和包層之內(nèi)的擴(kuò)散速度可以是不同的。而且，可把擴(kuò)散阻擋層放在纖芯和包層之內(nèi)來(lái)調(diào)節(jié)氟的徑向濃度發(fā)布。
采用通過(guò)本發(fā)明所描述的各種工具，可以獲得許多氟濃度分布。在一特殊的實(shí)施例中，靠近纖芯中心的氟濃度高于在包層外邊緣的氟濃度。在另一實(shí)施例中，情況又反過(guò)來(lái)了，在包層中的氟濃度高于在纖芯中的氟濃度。
示例根據(jù)下面的例子可更好地理解本發(fā)明示例1-控制具有折射率被壓低的包層用MCVD技術(shù)制作。用SiF4(流速為30sccm)，POCl3(100sccm)和SiCl4(950sccm)制作了五個(gè)沉積通道來(lái)準(zhǔn)備內(nèi)包層。纖芯是摻鉺的鑭鋁硅酸鹽。已壓扁的預(yù)制棒為了拉制而分段，拉長(zhǎng)，和過(guò)壓扁。從這種預(yù)制棒柱制光纖，對(duì)模場(chǎng)直徑，截止波長(zhǎng)和在1220nm時(shí)的損耗作出測(cè)量。極小量預(yù)制棒的波長(zhǎng)色散X-射線分析給出在纖芯中～0.3mol％的氟，和在折射率被壓低的內(nèi)包層薄層中～2.1mol％的氟＜0.3mol％的磷。
例2-氟儲(chǔ)存器具有類似于圖3所示分布的DCLR預(yù)制棒由MCVD技術(shù)制作。用SiF4(30sccm)，POCl3(100sccm)和SiCl4(950sccm)制作了五個(gè)沉積通道來(lái)準(zhǔn)備內(nèi)包層，并用SiF4(流速為350sccm)，POCl3(100sccm)，和SiCl4(350sccm)制作了第六沉積通道以給出具有～4mol％氟的氟硅酸鹽儲(chǔ)存器區(qū)域。其纖芯是摻鉺的鑭鋁硅酸鹽。將已扁的預(yù)制棒為拉制并分段，拉長(zhǎng)，和過(guò)壓扁。拉制了光纖，并在如例一中的相同方式下表示其特征。極小量預(yù)制棒的波長(zhǎng)色散X-射線分析給出一在光纖中具有＞0.5mol％(＞0.15wt％)氟的光纖，具有～4mol％氟環(huán)和具有～2.1mol％氟的內(nèi)包層。
表1-在示例1和2中的光纖比較

DCLR(具有氟環(huán))光纖的增益形狀，在C-波段示出對(duì)大信號(hào)增益稍有增加。
在L-波段的增益形狀實(shí)際上是相同的。
示例3-具有和不具有氟儲(chǔ)存器的L-波段光纖適用于L-波段的光纖如示例1和2一樣制作。兩種光纖都有額定的摻雜劑和改良劑陽(yáng)離子濃度。在下面示出關(guān)于預(yù)制棒和光纖的數(shù)據(jù)表2-在示例3中光纖的比較

例4-關(guān)于直接摻雜熱處理效應(yīng)對(duì)氟儲(chǔ)存器設(shè)計(jì)光纖的比較本發(fā)明也提供一種在矢徑上調(diào)節(jié)氟分布的方法。在本發(fā)明中提供熱膨脹系數(shù)(CTE)的徑向分布和通過(guò)氟從纖芯外部區(qū)域擴(kuò)散到纖芯的粘滯度。
擴(kuò)散方程可在圓柱坐標(biāo)中從分布源的擴(kuò)散情況下求解。矢徑坐標(biāo)為r，時(shí)間為t，而濃度分布為C(r，Dt)。初始濃度Co是分布在矢徑r1和r2的外殼上。假設(shè)擴(kuò)散系數(shù)D與濃度無(wú)關(guān)。這方程的推導(dǎo)可在Carslaw and Jaeger著《固體中的熱傳導(dǎo)》(1948年)一書(shū)中找到。
C(r,Dt)=Co2Dtexp(-r24Dt)∫r1r2exp(-ρ24Dt)Io(rρ2Dt)ρdρ]]>示例5-關(guān)于無(wú)環(huán)和DCLR設(shè)計(jì)的壓低的包層的光纖CAD計(jì)算采用模擬軟件(諸如加拿大OPTIWAVE CORPORATION的光纖CAD)，與光纖尺寸成比例的輸入預(yù)制棒分布，從而兩根預(yù)制棒計(jì)算了光纖的光學(xué)性質(zhì)。第一根光纖預(yù)制纖是摻鉺的壓低井的分布。而第二根是帶氟環(huán)(DCLR)摻鉺壓低井的分布。


Peterman II型模場(chǎng)直徑預(yù)測(cè)是好的，但對(duì)LP(1，1)模式的截止波長(zhǎng)是不好的。因?yàn)檫@些光纖的壓低井設(shè)計(jì)，有基本模式截止波長(zhǎng)出現(xiàn)，而計(jì)算值在上面給出。因?yàn)榉ǖ赖妮^深井，對(duì)來(lái)自氟環(huán)預(yù)制棒的光纖預(yù)測(cè)到有略為較短的截止波長(zhǎng)。計(jì)算示出DCLR設(shè)計(jì)并不在工作波長(zhǎng)范圍顯著地改變光纖的模場(chǎng)直徑。
在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可用于各種光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。盡管本發(fā)明已用對(duì)示例性較佳實(shí)施例的引用作了描述，但在不背離本發(fā)明的范圍下可用其它專門的形式來(lái)具體實(shí)施本發(fā)明。因此，可這樣來(lái)理解，在本說(shuō)明書(shū)中描述和圖示說(shuō)明的諸實(shí)施例僅是示例性的，不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制?？筛鶕?jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍作出其它的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)產(chǎn)品(100)，其特征在于，包括a)纖芯(110)；b)至少一層包層薄層(130)；以及c)窄的氟儲(chǔ)存器(120)，處于纖芯和包層薄層之間；d)其中氟儲(chǔ)存器具有不是比包層薄層高就是比纖芯高的氟濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述光學(xué)產(chǎn)品是光纖，而其纖芯在其邊緣處具有比纖芯中心更高的氟濃度。
3.如權(quán)利要求1到6所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，在包層中還包括擴(kuò)散阻擋層(760)。
4.如權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，在纖芯中還包括擴(kuò)散阻擋層(860)。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯包括硅石，氟，以及一種或幾種稀土離子。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯包括至少一種附加的改良劑離子。
7.如權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯包括至少一種附加的玻璃形成劑離子。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯還包括—稀土離子，鑭和鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯還包括—稀土離子，鍺和鋁。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯還包括—稀土離子，鍺，鋁，和鑭。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，該玻璃近似地包括按陽(yáng)離子加鹵素元素摩爾百分比計(jì)的下列化合物1.5-3.5mol％的Al2O3，0.25-1.0mol％的La2O3，0.0005-0.075mol％的Er2O3，0.5-2mol％的F，0-0.5mol％的Cl。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)產(chǎn)品，其特征在于，所述光學(xué)產(chǎn)品是光纖預(yù)制棒。
13.一種光纖，其特征在于，包括a)纖芯；b)同心的包層，纖芯和包層具有纖芯/包層交界面；以及c)氟濃度區(qū)域，從纖芯和包層的纖芯/包層交界面延伸，并在跨越至少纖芯和包層的一部分交疊，該區(qū)域約在纖芯/包層交界面處包括最高的氟濃度。
14.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，纖芯有一中心，其中靠近纖芯中心的氟濃度高于在接近包層外邊緣的氟濃度。
15.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，所述在包層中的氟濃度高于在纖芯中的氟濃度。
16.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，所述該區(qū)域并不顯著地影響光的波導(dǎo)性質(zhì)。
17.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，在包層中還包括擴(kuò)散阻擋層。
18.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，所述光纖是摻稀土元素的光纖。
19.一光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求13所述光纖。
20.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述光學(xué)產(chǎn)品。
21.一種光纖，其特征在于，包括a)硅酸鹽纖芯，以及b)包層，與纖芯同心，i)其中纖芯包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，該玻璃大約包括按陽(yáng)離子加鹵素元素摩爾百分比計(jì)算的如下化合物85-99mol％的SiO2，0.25-5mol％的Al2O3，0-15mol％的GeO2，0.05-1.5mol％的La2O3，0.0005-0.75mol的Er2O3，0.5-6mol％的F，0-1mol％的Cl。
22.如權(quán)利要求21所述的產(chǎn)品，其特征在于，所述纖芯包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，該玻璃大約包括按陽(yáng)離子加鹵素元素摩爾百分比計(jì)算的如下化合物93-98mol的SiO2，1.5-3.5mol％的Al2O3，0.25-1.0mol％的La2O3，0.0005-0.075mol％的Er2O3，0.5-2mol％的F，0-0.5mol％的Cl。
全文摘要
一種光學(xué)產(chǎn)品，它包括纖芯，至少一層包層薄層，和在纖芯和包層之間的窄的氟儲(chǔ)存器。該儲(chǔ)存器具有的氟濃度不是比包層薄層的氟濃度高就是比纖芯的氟濃度高。一種特殊的實(shí)施例包括纖芯，它包括摻鹵素元素的硅酸鹽玻璃，該玻璃大約包括按陽(yáng)離子加鹵素元素摩爾百分比計(jì)的下列化合物0.25－5mos％的Al
文檔編號(hào)G02B6/255GK1628080SQ02810997
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2002年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者M·T·安德森, C·R·沙德特, J·R·昂斯托特, L·J·唐納爾茲, A·O·沙瑞利 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司