專(zhuān)利名稱(chēng)：抑制在光纖中的受激布里淵散射的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及光纖，具體地說(shuō)，涉及具有由于抑制受激布里淵散射(SBS)而具有增加的功率處理能力的光纖，并涉及用于因此制成上述光纖(fiber)和光纖預(yù)制棒的方法。
相關(guān)技術(shù)背景受激布里淵散射(SBS)，一種光非線(xiàn)性，限制在整個(gè)光纖傳輸(transmission)系統(tǒng)中的最大光功率。當(dāng)輸入功率增加超出稱(chēng)為門(mén)限功率的功率時(shí)，可沿著光纖發(fā)送的功率達(dá)到上限。由于與聲學(xué)聲子(acousticphonons)交互作用而不是作為較高功率信號(hào)沿著向前的發(fā)射方向傳播，使得任何到光纖的附加輸入功率沿著向后方向散射。于是，如所稱(chēng)為的那樣，SBS減小在接收機(jī)處的信噪比，而且可導(dǎo)致發(fā)射機(jī)由于進(jìn)入反射光而變得不穩(wěn)定。此外，在越來(lái)越長(zhǎng)的距離上以不斷增加的數(shù)據(jù)速率，不斷使用光放大器、固態(tài)NdYAG激光和外調(diào)制都加劇了在數(shù)字和CATV應(yīng)用中的SBS。
SBS是光學(xué)光子與玻璃基質(zhì)的聲學(xué)聲子的交互作用。例如，在文獻(xiàn)中建議的技術(shù)用來(lái)增加門(mén)限功率、使SBS的不利影響減至最小并增加光纖的功率處理能力依賴(lài)于加寬源的光子能頻譜或玻璃的聲子能頻譜來(lái)減小交互作用的效率。一種已報(bào)告的方法建議通過(guò)改變背景氟濃度，改變沿著光纖長(zhǎng)度(軸方向)的折射率分布。另一種方法建議沿著中央棒纏繞光纖來(lái)產(chǎn)生改變聲學(xué)聲子的能量分布的應(yīng)力。改變沿著光纖的軸方向的折射率并加緊光纖纏繞的一些缺點(diǎn)包括其它光纖特性的不理想變化和增加的疲勞度，它嚴(yán)重影響光纖的壽命。Wada等人(通過(guò)在單模式光纖中有意識(shí)產(chǎn)生周期性殘留應(yīng)變(residual strain)抑制受激布里淵散射)在光學(xué)委員會(huì)的歐洲會(huì)議中(1991年，論文MoB1)提出引入拉絲張力(draw tension)來(lái)產(chǎn)生沿著光纖長(zhǎng)度的周期性殘留應(yīng)變，它加寬了聲子能量分布并減小了SBS交互作用。該參考文獻(xiàn)揭示了一種具有SiO2纖芯和F-SiO2包層的分層折射率的光纖。由于摻F包層具有較低粘度，所以主要把拉絲張力用于纖芯，從而導(dǎo)致作為拉絲張力的函數(shù)的殘留應(yīng)變偏差。殘留應(yīng)變通過(guò)不斷移動(dòng)布里淵增益頻譜的中心頻率，加寬光纖的有效增益譜線(xiàn)寬度。該參考文獻(xiàn)表示在摻鍺二氧化硅纖芯/無(wú)摻雜二氧化硅包層單模式光纖中的拉絲張力-感應(yīng)SBS抑制(draw tension-induced SBS suppression)是可忽略的。最近刊物上，Headly等人(OFC’97，論文WL25，Tech.Digest)描述對(duì)于這種光纖的最優(yōu)化拉絲張力分布和報(bào)告的最大可獲得拉絲張力變化，門(mén)限功率的適當(dāng)3dB增加。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明旨在具有增強(qiáng)的功率處理能力的光纖和可從中拉出光纖的光纖預(yù)制棒，它具有徑向非均勻系數(shù)的熱膨脹(CTE)和粘度分布，它通過(guò)所得玻璃結(jié)構(gòu)熱-彈性和粘-彈性提供永久微分應(yīng)力分布。反過(guò)來(lái)，應(yīng)力分布改變了局部密度來(lái)加寬用于抑制SBS的聲能(或聲速)范圍，并增加光纖的功率處理能力。此外，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生這種光纖和預(yù)制棒的方法，以及用于在光纖中增強(qiáng)永久微分應(yīng)力的SBS抑制效應(yīng)。
在下面的說(shuō)明書(shū)中將提出本發(fā)明的附加特性和優(yōu)點(diǎn)，而且從下面的描述中將部分明顯或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)學(xué)習(xí)。通過(guò)在說(shuō)明書(shū)及其權(quán)利要求書(shū)和附圖中特別提出的裝置和方法可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了獲得這些和其它優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的實(shí)施例描述具有增強(qiáng)功率處理能力的波導(dǎo)光纖，它包括在纖芯部分中(下面稱(chēng)為“摻雜區(qū)域”)的徑向非均勻CTE和粘度分布，其中所述纖芯部分位于纖芯的中央和最外面區(qū)域之間；和圍繞纖芯的最外面區(qū)域的包層。在該實(shí)施例的一方面中，具有徑向非均勻CTE和粘度分布的纖芯部分包括由不同合成物的摻雜層提供的(即，提供不同的機(jī)械結(jié)構(gòu))交替較高和較低CTE和粘度的緊貼的環(huán)形。光纖具有沿著它的傳播軸(即，沿著軸方向)基本恒定和/或有效折射率分布。在該實(shí)施例的另一個(gè)方面，基本包括摻雜GeO2、GeO2+P2O5或GeO2+F的SiO2的環(huán)形區(qū)域(層)顯示更高CTE，和在大多數(shù)情況下，比基本包括SiO2或SiO2+F的鄰近層更低的粘度。在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，摻雜區(qū)域基本位于離開(kāi)纖芯中心這樣的徑向距離處，即該處的區(qū)域平均光功率峰值的值最大，其中峰值與|E|2rdr成正比，其中(E)表示電場(chǎng)值，(r)是所述纖芯的半徑和(dr)是所述差分半徑。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明描述光纖母體，下面將它稱(chēng)為(光纖)預(yù)制棒，從中可拉出具有增強(qiáng)功率處理能力的波導(dǎo)光纖。預(yù)制棒包括具有在纖芯中央和纖芯的最外面區(qū)域之間的纖芯區(qū)域部分中徑向非均勻CTE和粘度分布的纖芯區(qū)域，以及圍繞纖芯的最外面區(qū)域的包層合成物。
在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，摻雜區(qū)域包括由所選摻雜物提供的不同CTE和粘度的緊貼的環(huán)形合成層。預(yù)制棒具有沿著軸方向的基本恒定和/或均勻有效折射率分布。如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員已知，光纖的光學(xué)和合成物特性模擬從中拉出預(yù)制棒的那些特征，預(yù)制棒纖芯區(qū)域?qū)⑼瑯泳哂袚诫sGeO2、GeO2+P2O5或GeO2+F的SiO2的層，它交替有SiO2或SiO2+F層來(lái)提供CTE和粘度的徑向非均勻分布。雖然，在每個(gè)上述實(shí)施例中，纖芯更改摻雜物(coremodifying dopant)包括含磷和氟，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員已知提供類(lèi)似效應(yīng)的其它摻雜物。
由在光纖中的熱-彈性和粘-彈性應(yīng)力的所需交互作用指定較佳層合成物和摻雜層。在交替層的界面處所得徑向應(yīng)變，ΔL/L(其中，L＝特定層的厚度)，應(yīng)至少＞0.001，而且最好＞0.002，并受限于玻璃的機(jī)械疲勞度。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供用于制成具有增強(qiáng)的功率處理能力的波導(dǎo)光纖的方法，它包括提供具有纖芯區(qū)域的光纖預(yù)制棒的步驟，該預(yù)制棒在沿著軸方向具有徑向非均勻CTE和粘度分布以及基本均勻折射率分布；把預(yù)制棒端部加熱到足以從中拉出光纖的溫度。在本實(shí)施例的一個(gè)方面，本發(fā)明提供當(dāng)從中拉出它時(shí)把均勻或非均勻張力施于光纖。張力在25至200gm范圍內(nèi)。
應(yīng)理解，上述一般描述和下面詳細(xì)描述是示例性的，并用來(lái)提供對(duì)權(quán)利要求中的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
包括附圖來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，而且被并入和構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，它示出本發(fā)明的實(shí)施例以及與說(shuō)明書(shū)一起解釋本發(fā)明的原理。


圖1是示出在纖芯/包層區(qū)域中摻雜層的本發(fā)明的光纖實(shí)施例的示意剖面圖；圖2以圖解形式示出在本發(fā)明的示例實(shí)施例中的摻雜區(qū)域。
圖3示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光纖中的應(yīng)力的徑向變化，同時(shí)由于拉絲張力導(dǎo)致的粘度和CTE失配的摻雜物層。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述揭示了波導(dǎo)光纖，它具有導(dǎo)致用來(lái)減小SBS的在光纖中的永久、非均勻剩余應(yīng)力的徑向非均勻CTE和粘度分布。還揭示了用于制成這種光纖和光纖預(yù)制棒的方法，以及用于當(dāng)拉出來(lái)的時(shí)候加強(qiáng)在這樣的光纖中的SBS抑制效應(yīng)的方法。
現(xiàn)在，詳細(xì)描述本發(fā)明的當(dāng)前較佳實(shí)施例的參照，其中在附圖中示出它們的例子。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，由表達(dá)式定義用于光纖的連續(xù)波(CW)受激布里淵散射門(mén)限功率，PThPTH＝21Aeff/gbLeff(1)其中，Aeff是有效纖芯區(qū)域，Leff＝(1-e(-αL)/α)是有效長(zhǎng)度，其中L是光纖長(zhǎng)度，α是光衰減系數(shù)，而gb(νB)＝[2πn7p212]/[cλ2ρoνaΔνB]是布里淵增益頻譜的增益系數(shù)或峰值，n是折射率，p12是彈性-光系數(shù)、c是光速、ρo是材料密度、νa是聲速、νB是后散射斯托科斯光的頻率偏移，和ΔνB是布里淵頻譜線(xiàn)寬度(一般大約為35MHz)。由于散射斯托科斯波的生長(zhǎng)以指數(shù)關(guān)系地依賴(lài)于增益系數(shù)，而且由于增益系數(shù)獨(dú)立于有效區(qū)域、光纖長(zhǎng)度和衰減，它是用來(lái)將在不同光纖中的SBS相比較的有用參數(shù)。表1示出對(duì)于變化拉絲張力和包層直徑，對(duì)于從相同框中拉出的光纖的增益系數(shù)。對(duì)于25gm、90gm和160gm的均勻拉絲張力，而且對(duì)于超出了我們認(rèn)為實(shí)際上是最大拉處理有限范圍的可變張力，呈現(xiàn)結(jié)果。報(bào)告在90gm均勻受拉光纖(B)和25-160gm線(xiàn)性增加張力光纖(D)之間的28％的頗為適度最大增益差。后散射斯托科斯波的頻譜與在光纖中的聲學(xué)聲子的能量分布相關(guān)，而且提供對(duì)于以SBS增益的拉絲張力的相關(guān)非敏感性的進(jìn)一步理解，其中對(duì)于CW光，上述頻譜等同于SBS增益的頻譜線(xiàn)寬。表II示出對(duì)于25gm(A)、90gm(B)和160gm(C)張力分散偏移(tension dispersion shifted)(DS)光纖的中心頻率。在25gm和160gm之間的峰值頻率之差為47MHz。運(yùn)用對(duì)于均勻拉絲張力光纖的35MHz的布里淵線(xiàn)寬，與測(cè)得值28％相比較，線(xiàn)寬增加到47MHz與在均勻張力光纖(例如，在表I中的B)和25-160gm張力光纖(例如，在表I中的D)之間的增益系數(shù)的26％差相對(duì)應(yīng)。
表I

>表II<

ics，66(9)，第4049-4052頁(yè)(1989))。如果在應(yīng)變量值(ΔL/L)中存在范圍，如利用變化機(jī)械特性的層所預(yù)計(jì)的那樣，于是有效加寬布里淵線(xiàn)寬，而不只是頻率偏移。如從上面等式(1)可見(jiàn)，門(mén)限功率與布里淵頻譜線(xiàn)寬直接成正比。于是，將線(xiàn)寬從35MHz加寬到70MHz將使門(mén)限功率增加兩倍(3dB)。至少0.001的殘留應(yīng)變，最好是在光纖的光攜帶橫截面內(nèi)＞0.002，將獲得這些結(jié)果。對(duì)于最大利益，我們將相信應(yīng)在整個(gè)區(qū)域平均光功率峰值內(nèi)分布應(yīng)變。
在光纖處理期間，應(yīng)力漸漸引入玻璃基質(zhì)。將玻璃凝固在預(yù)制棒上的積灰(deposited soot)之后，存在熱膨脹失配(ΔCTE)。如果材料的鄰近環(huán)形區(qū)域具有不同的熱膨脹系數(shù)，那么當(dāng)玻璃冷卻下來(lái)的時(shí)候，它們以不同量收縮。體積壓縮，ΔV/V，導(dǎo)致通過(guò)材料的體積彈性模量的應(yīng)力。這反過(guò)來(lái)確立在波導(dǎo)的纖芯區(qū)域范圍內(nèi)的徑向應(yīng)變，ΔL/L。應(yīng)變數(shù)量與線(xiàn)膨脹系數(shù)和在確立它及可支持應(yīng)變時(shí)的玻璃與室溫之間的溫差成正比。對(duì)于石英玻璃波導(dǎo)，應(yīng)變開(kāi)始以低于大約1012泊的粘度，即，大約1300℃下凍結(jié)。對(duì)于0.2％的示例目標(biāo)應(yīng)變，它暗示了在鄰近層之間的熱膨脹系數(shù)失配，大約為5×10-7/℃。這反過(guò)來(lái)限定了獲得該CTE失配的最小摻雜濃度。例如，石英玻璃的CTE是5×10-7/℃。用大約5摩爾％GeO2或大約3摩爾％P2O5摻雜硅可將CTE增至10×10-7/℃。依賴(lài)于氟摻雜的CTE對(duì)于濃度是非線(xiàn)性的，但是在大約5摩爾％濃度時(shí)達(dá)到大約2.5×10-7/℃的最小CTE。對(duì)于應(yīng)變所需的能夠顯著改變SBS門(mén)限功率的最小摻雜物濃度程度落在根據(jù)那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言是已知的其它處理考慮因素可行的值范圍內(nèi)。表III示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，分別對(duì)于更高和更低CTE層的摻雜區(qū)域?qū)咏M成和摻雜物值(以總量％)。
表

冷卻。這種淬冷凍結(jié)了到玻璃基質(zhì)中的附加應(yīng)變。應(yīng)變的數(shù)值依賴(lài)于拉速以及冷卻速率。附加應(yīng)變分量來(lái)自光纖拉絲張力，它一般在大約25至200gm之間。例如，如果纖芯玻璃具有高于包層的粘度，則它更快硬化和快速確立。它彈性攜帶拉絲張力的負(fù)載，直至包層玻璃確立。一旦釋放負(fù)載，包層將驅(qū)使纖芯進(jìn)入壓縮狀態(tài)。這在圖3中示意地示出。帶有SiO2纖芯和氟摻雜SiO2包層的光纖呈現(xiàn)來(lái)自拉絲張力的SBS效應(yīng)比GeO2+SiO2纖芯/SiO2包層光纖更顯著。根據(jù)本發(fā)明的變化摻雜合成物的多個(gè)環(huán)形層將允許更高粘度層來(lái)支持拉絲張力的負(fù)載。一旦釋放負(fù)載，將壓縮相互鄰近較低粘度層。于是，改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的多層不僅在變化的拉絲張力條件下而且還在恒定拉絲張力條件下(它是更加容易控制的處理)，提供經(jīng)減小的SBS。
在如圖1的截面圖中所示的本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，具有增加功率處理能力的光波導(dǎo)光纖10包括纖芯區(qū)域12(一般含二價(jià)鍺或二價(jià)鍺-鋁硅酸鹽)、圍繞纖芯區(qū)域12的包層區(qū)域14和至少兩個(gè)緊貼的摻雜層161，162，它們分別具有不同的CTE和粘度值。摻雜層161最好具有更高CTE和一般由從實(shí)際上包含SiO2+GeO2+P2O5、SiO2+GeO2+F2和SiO2+GeO2的組中選擇的合成物提供更低粘度，同時(shí)摻雜層162最好具有更低CTE和一般由從實(shí)際上包含SiO2和SiO2+F2的組中選擇的合成物提供更高粘度。這些交替摻雜層賦予在摻雜區(qū)域中的光纖徑向非均勻粘度和熱膨脹分布，它提供光纖永久、剩余、非均勻應(yīng)力。最好把摻雜區(qū)域設(shè)置在離區(qū)域平均化光功率峰值的區(qū)域內(nèi)(即，[E|2rdr]是最大)的纖芯中央的徑向距離上，其中(E)表示電場(chǎng)，(r)是纖芯的半徑和(dr)是微分半徑。這在圖2中示出，其中圖2示出粘度(和CTE)作為光纖半徑的函數(shù)的曲線(xiàn)。標(biāo)號(hào)22表示區(qū)域平均化電場(chǎng)E，和16n表示更高和較低粘度和/或熱膨脹區(qū)域。
不同摻雜合成物層最好不影響通過(guò)仔細(xì)選擇摻雜物和層厚度可獲得的光纖的波導(dǎo)特性?？梢赃x擇摻雜物，從而它們改變玻璃的熱-彈性(thermal-elastic)和粘-彈性(visco-elastic)特性，但是對(duì)折射率的影響最小。最好選擇摻雜物，以相等值但符號(hào)相反地改變基本硅折射率。在光纖中的層厚度小于光波長(zhǎng)(標(biāo)稱(chēng)1.5μm)，而且最好在大約0.05-0.5μm范圍內(nèi)。在交替層161和162之間的界面最好具有殘留應(yīng)變，ΔL/L≥0.002。
改變摻雜物層的粘度和CTE產(chǎn)生非均勻徑向應(yīng)力分布，但是不改變軸折射率。有利的是，所得應(yīng)力分布加寬沿著光纖的每個(gè)橫截面位置上的能量頻譜。由于光學(xué)特性不沿著光纖的軸方向變化，所以任何長(zhǎng)度都將具有建立的SBS抑制特性。于是，減小光纖管理的問(wèn)題，例如，類(lèi)型和在傳輸鏈路內(nèi)的次序。沿著光纖長(zhǎng)度的可變拉絲張力還將用來(lái)增強(qiáng)SBS抑制特征。
在制作預(yù)制棒期間，可以一遍一遍地凝固玻璃灰，運(yùn)用已知的等離子區(qū)(MCVD)或內(nèi)化學(xué)蒸氣沉積處理(inside chemical vapor depositionprocess)，它在沉淀(laydown)期間對(duì)玻璃硅化。這減小摻雜物相互彌散并提供摻雜物層保持與它們?cè)跈C(jī)械上不同于鄰近的層。另一方面，可使在拉至光纖之前在玻璃預(yù)制棒內(nèi)產(chǎn)生的層變厚?？梢哉{(diào)整層的厚度，從而平均徑向折射率分布滿(mǎn)足特定光學(xué)設(shè)計(jì)，雖然在各層內(nèi)的局部折射率可以不同。在光纖內(nèi)的更薄層還增加由張力變化產(chǎn)生的殘留應(yīng)變。Wada等人在通過(guò)在單模式光纖中有意引入的周期性殘留應(yīng)變的受激布里淵散射的抑制(在光學(xué)委員會(huì)上的歐洲會(huì)議的進(jìn)程中，1991年，論文MoB1)中提出的等式(1)可用來(lái)確定層橫截面對(duì)于拉絲張力偏差(δF)的依賴(lài)度。然而，該論文整體考慮纖芯和包層橫截面積。在本發(fā)明中，可將橫截面積概括成各個(gè)環(huán)形面積。假設(shè)等同層區(qū)域橫截面A和等同楊氏模量E，對(duì)于應(yīng)變?chǔ)膃的等式簡(jiǎn)化為δe＝δF(1+η2A/η1A)-1/2AE，其中η2，1是兩個(gè)鄰近層的粘度。對(duì)于給定張力變化δF的更小橫截面積A意味著更大應(yīng)變偏差δe。對(duì)于不等的橫截面和楊氏模量這種關(guān)系繼續(xù)保持。
在光纖拉引處理期間，光纖變形沿著拉伸方向產(chǎn)生縱向應(yīng)變和相應(yīng)應(yīng)力。將應(yīng)力對(duì)應(yīng)變之比稱(chēng)為彈性模量。如果橫截面積、拉絲張力、粘度和玻璃材料模量是均勻的，那么所得應(yīng)力也是均勻的。然而，在圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，由于在由摻雜層所提供的環(huán)之間的非均勻玻璃模量、橫截面積和/或粘度，導(dǎo)致在摻雜區(qū)域中確立剩余、永久、拉伸或壓縮力。在這樣的粘度失配光纖中，加寬聲子能量頻譜，而且SBS門(mén)限功率增加。通過(guò)將摻雜區(qū)域的位置設(shè)置在合成光纖結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)徑向非均勻粘度分布對(duì)SBS抑制的影響。對(duì)于指數(shù)微擾非常敏感的徑向位置對(duì)于粘度引入殘留應(yīng)變的位置是最理想的。如熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員可理解的那樣，從預(yù)制棒拉出的光纖的折射率分布模擬(minics)母體光纖的折射率分布。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供用于制成具有增強(qiáng)功率處理能力的光纖波導(dǎo)的方法，它包括可拉出包層光纖的光纖預(yù)制棒，它包括具有徑向非均勻熱膨脹和粘度分布的纖芯區(qū)域，而且上述方法還包括在光纖拉伸熔爐中加熱預(yù)制棒并從中拉出光纖，同時(shí)拉出時(shí)將拉伸力施于光纖。對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，用于制成預(yù)制棒并從中拉出光纖的技術(shù)是已知的，而且不需要任何進(jìn)一步的討論。從表I中可見(jiàn)，均勻和非均勻拉伸力的影響，其中表I示出對(duì)于變化的拉絲張力和包層直徑，從相同框拉出的光纖的增益系數(shù)。報(bào)告25gm、90gm和160gm的均勻拉絲張力和從25gm至160gm的可變張力。表II示出對(duì)于25gm(A)、90gm(B)和160gm(C)張力分散偏移(DS)光纖的中心頻率。在25gm和160gm之間的峰值頻率差是47MHz。運(yùn)用對(duì)于均勻拉絲張力光纖的35MHz的布里淵線(xiàn)寬，線(xiàn)寬增至47MHz與在均勻張力光纖(例如，表I中的B)和25-160gm張力光纖(例如，在表I中的D)之間的增益系數(shù)的26％差相對(duì)應(yīng)。
對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，可對(duì)本發(fā)明的裝置和方法進(jìn)行各種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。于是，本發(fā)明覆蓋了落在所附權(quán)利要求書(shū)及它們等同物的范圍內(nèi)的本發(fā)明的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種具有加強(qiáng)的功率處理能力的光波導(dǎo)光纖，其特征在于，包括包含摻雜區(qū)的纖芯區(qū)域，其中摻雜區(qū)實(shí)際上包括具有沿著軸方向基本均勻的CTE和粘度的至少一個(gè)第一環(huán)形成分層，以及與具有沿著軸方向基本均勻的所述第一層不同的CTE和不同粘度的、與所述第一層緊貼的至少一個(gè)第二環(huán)形成分層；和圍繞所述環(huán)形區(qū)域的最外部分的包層區(qū)域，從而所述光纖呈現(xiàn)永久徑向非均勻CTE和粘度分布。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述第一和第二層在所述摻雜區(qū)域中形成連續(xù)多個(gè)交替第一和第二層。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述摻雜區(qū)域?qū)嶋H上位于離開(kāi)所述纖芯中心這樣的徑向距離處，即該處的與|E|2rdr成正比的面積平均光功率峰值具有最大值，其中(E)表示電場(chǎng)值，(r)是所述纖芯的半徑和(dr)是所述微分半徑。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，從下列組中選出所述第一層，其中所述組基本包括SiO2+GeO2+P2O5；SiO2+GeO2+F2；和SiO2+GeO2；和從下列組中選出所述第二層，其中所述組基本包括SiO2；和SiO2+F2。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖，其特征在于，基本上包括SiO2+GeO2+P2O5的合成物基本包括(以重量％)(57-92)SiO2，(8-40)GeO2和(0-3)P2O5；基本上包含SiO2+GeO2+F2的所述合成物基本包括(以重量％)(58-92)SiO2，(8-40)GeO2和(0-2)F2；基本上包含SiO2+GeO2的所述合成物基本包括(以重量％)(60-92)SiO2和(8-40)SiO2；和，基本上包含SiO2+F2的所述合成物基本包括(以重量％)(98-100)SiO2和(0-2)F2。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述第一層具有高于所述第二層的CTE和低于所述第二層的粘度。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述第一和第二層都具有在大約0.05-0.5μm的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，它具有殘留應(yīng)變?chǔ)/L，在所述第一和第二層的界面處至少為0.001。
9.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，它具有殘留應(yīng)變?chǔ)/L，在所述第一和第二層界面處大于0.002和小于會(huì)引起所述光纖的機(jī)械故障的值。
10.一種可從中拉出具有加強(qiáng)的功率處理能力的波導(dǎo)光纖的光學(xué)波導(dǎo)光纖預(yù)制棒，其特征在于，包括包含摻雜區(qū)的纖芯區(qū)域，其中摻雜區(qū)實(shí)際上包括具有沿著軸方向基本均勻的CTE和粘度的至少一個(gè)第一環(huán)形成分層，以及與具有沿著軸方向基本均勻的所述第一層不同的CTE和不同粘度的、與所述第一層緊貼的至少一個(gè)第二環(huán)形成分層；和圍繞所述纖芯區(qū)域的最外部分的包層區(qū)域，從而所述預(yù)制棒呈現(xiàn)徑向非均勻CTE和粘度分布。
11.如權(quán)利要求10所述的預(yù)制棒，其特征在于，在所述摻雜區(qū)域中，所述第一和第二層形成連續(xù)多個(gè)交替層。
12.如權(quán)利要求10所述的預(yù)制棒，其特征在于，從下列組中選出所述第一層，其中所述組基本包括SiO2+GeO2+P2O5；SiO2+GeO2+F2；和SiO2+GeO2；和從下列組中選出所述第二層，其中所述組基本包括SiO2；和SiO2+F2。
13.如權(quán)利要求12所述的預(yù)制棒，其特征在于，基本上包括SiO2+GeO2+P2O5的合成物基本包括(以重量％)(57-92)SiO2，(8-40)GeO2和(0-3)P2O5；基本上包含SiO2+GeO2+F2的所述合成物基本包括(以重量％)(58-92)SiO2，(8-40)GeO2和(0-2)F2；基本上包含SiO2+GeO2的所述合成物基本包括(以重量％)(60-92)SiO2和(8-40)GeO2；和，基本上包含SiO2+F2的所述合成物基本包括(以重量％)(98-100)SiO2和(0-2)F2。
14.一種用于制成具有增強(qiáng)功率處理能力的波導(dǎo)光纖的方法，其特征在于，包括下列步驟提供包括纖芯區(qū)域的光纖預(yù)制棒，其中所述纖芯區(qū)域具有徑向非均勻熱膨脹分布和粘度分布以及沿著軸方向基本均勻的折射率分布；將所述預(yù)制棒的端部加熱到足以從中拉出光纖的溫度；和從中拉出光纖。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)拉出光纖時(shí)，將張力施于所述光纖。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，把張力施于所述光纖的所述步驟包括施加均勻張力和非均勻張力之一。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述張力在大約25gm至200gm之間。
18.一種具有增加功率處理能力的波導(dǎo)光纖，其特征在于，包括纖芯，它具有在所述纖芯的中央和最外面區(qū)域之間的部分中徑向非均勻CTE分布和粘度分布；和圍繞所述纖芯的所述最外面區(qū)域的包層。
19.如權(quán)利要求18所述的光纖，其特征在于，所述纖芯的所述徑向非均勻部分位于離開(kāi)所述纖芯的中心這樣的徑向距離處，即該處的與|E|2rdr成正比的面積平均光功率峰值具有最大值，其中(E)表示電場(chǎng)值，(r)是所述纖芯的半徑和(dr)是所述微分半徑。
20.如權(quán)利要求18所述的光纖，其特征在于，所述纖芯的所述徑向非均勻部分包括至少一個(gè)環(huán)形層，它具有從下列組中選出的合成物，其中所述組基本包括SiO2+GeO2+P2O5；SiO2+GeO2+F2；和SiO2+GeO2；和至少一個(gè)緊貼的環(huán)形層具有從下列組中選出的合成物，其中所述組基本包括SiO2；和SiO2+F2。
全文摘要
在具有其纖芯帶有徑向非均勻粘度和CTE分布的光纖中獲得通過(guò)加寬參與SBS光子和/或聲子的能量頻譜的受激布里淵散射的抑制,其中交替變更含諸如磷和氟摻雜物的玻璃層來(lái)提供上述粘度和CTE分布。非均勻熱膨脹和粘度分布賦予在光纖中的剩余、永久、非均勻應(yīng)力。通過(guò)當(dāng)拉出光纖時(shí),把均勻或非均勻張力施于光纖可以控制并增強(qiáng)由非均勻應(yīng)力提供的SBS抑制效應(yīng)。還解決了用于光纖的預(yù)制棒。
文檔編號(hào)G02B6/036GK1265199SQ98807291
公開(kāi)日2000年8月30日 申請(qǐng)日期1998年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月15日
發(fā)明者A·F·埃文斯, C·M·特魯斯德?tīng)?申請(qǐng)人:康寧股份有限公司