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包括摻雜的玻璃纖維芯和包圍玻璃纖維芯的包層的光導纖維的制作方法

文檔序號:11800705閱讀:321來源:國知局
包括摻雜的玻璃纖維芯和包圍玻璃纖維芯的包層的光導纖維的制作方法與工藝

技術領域
本發(fā)明涉及一種光導纖維、特別是激光纖維,該光導纖維、特別是激光纖維包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層,以及一種用于制造光導纖維、特別是激光纖維的方法,該光導纖維、特別是激光纖維包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層。
背景技術
:光導纖維、特別是激光纖維一般包括一個玻璃纖維芯和至少一個包層,該包層在激光纖維中用作為泵芯(Pumpkern)。此外,通過聚合物層保護該結構免受環(huán)境影響。玻璃纖維芯和包層在化學上基本上由氧化硅構成。為了確保泵芯的波導,聚合物層由這樣的材料構成,該材料的折射率小于氧化硅的折射率。在由現(xiàn)有技術已知的激光纖維中,玻璃纖維芯摻雜有至少一種稀土元素和至少另一種摻雜物(Dotanden)。一種或多種附加的摻雜物用作用于稀土元素在由氧化硅構成的玻璃基質中的增溶劑并且應當有利地影響纖維的附加特性、特別是所謂光暗化效應。光導纖維、特別是激光纖維在其芯中通常具有階梯形的折射率分布曲線。芯對此可以包括多個芯層。各芯層通常利用用于化學氣相沉積的方法與浸漬方法相組合地制造。不過,制造的高復雜性使得只可以沉積不多的芯層。因此,實現(xiàn)分級的芯折射率分布曲線由于制造工藝的原因只有以極度的費用和很少的收益才是可能的并因此實際上并未采用。稀土元素在純氧化硅中的溶解度通常限于幾百mol-ppm,但通過使用增溶劑例如鋁或磷可以得到改善。因此,增溶劑作為摻雜物在摻雜稀土的激光纖維的芯內一般是常用的和必需的。不過,用作增溶劑的摻雜物與摻雜的稀土元素一起在預制芯或在纖維芯界面中引起機械應力。這些機械應力在較高的增溶劑濃度或稀土元素濃度時導致在制造和處理光導纖維時不希望的玻璃缺陷。機械應力主要出現(xiàn)在芯和包層之間的界面中,其可能導致破壞預制件或纖維。此外,設定作為用于大功率領域的激光纖維的光導纖維必須設計成,使得不希望的非線性光學效應、例如所謂的Raman效應或所謂的Brillouin效應被抑制。這在最簡單的情況下通過將激光纖維保持得盡可能短來實現(xiàn),因為許多非線性效應的強度與激光纖維長度成比例。為了在用于大功率領域的激光纖維中實現(xiàn)典型地為10m的短的纖維長度,包層中的吸收作用必須是盡可能高的并且例如為1.5dB/m。原則上可以經由兩種途徑實現(xiàn)所需要的高的包層吸收作用:1.力求達到激光纖維的高的芯吸收作用。這通過激光芯中的高的稀土濃度來實現(xiàn)。2.實現(xiàn)在包層面積與芯面積之間的盡可能小的比例。因此,為了到泵芯或包層中的泵輻射的大的耦合面積,芯的橫截面積必須相應地增大。但芯面積的增大在技術上受到限制。一方面在增大芯橫截面時必須考慮仍然保持芯的所謂的單一性因而以及由此確保的良好的輻射質量。因此,隨著芯面積的增大必須同時按等式2n·a·NA/λ=常數降低激光芯的數值孔徑。其中,a是芯的半徑,NA是其數值孔徑,而λ是要在芯中傳導的光的波長。具有較大的芯直徑和較小的芯數值孔徑的纖維通常被稱為大模式面積纖維(LMA纖維)。但數值孔徑降低到約0.05以下的值特別是在采用化學氣相沉積法與浸漬摻雜相組合時在技術上受到限制。在通過提高稀土濃度來增大芯吸收作用時芯的折射率也增大,因為稀土元素起提高折射率的摻雜物的作用。此外,稀土化合物、特別是在大功率激光纖維中通常采用的鐿III氧化物Yb2O3具有與其他通常采用的芯摻雜物相比特別高的熱膨脹系數(F.Just,H.-R.Müller,H-Bartelt:Mechanicalstressesinrare-earthdopedfiberperforms(在摻雜稀土的纖維預制件中的機械應力),DGaO學報2008年)。這樣例如Yb2O3的熱膨脹系數在4.1×10-7(K·mol%)-1的值時明顯在通常使用的共摻雜物Al2O3、P2O5、GeO2、B2O3的熱膨脹系數之上。因此通過在芯區(qū)域內的高的鐿摻雜相對于未摻雜的包層區(qū)域產生如此高的機械應力,以致預制芯或纖維芯在冷卻階段期間可能破裂。熱膨脹系數關于摻雜物濃度的變化的描述對于不同的摻雜物示于下表中:摻雜物熱膨脹系數關于摻雜物濃度的變化Yb2O34.1×10-71/(K·mol%)P2O51.51×10-71/(K·mol%)Al2O30.53×10-71/(K·mol%)SiF4-0.5×10-71/(K·mol%)摻雜的硅玻璃的折射率和熱膨脹系數的相關性的示例性的概況對于不同的共摻雜物示于圖1中(Chin-LinChen:Foundationsforguided-waveoptics(導波光學基礎),WileyInterscience(交互科學)2007年,283頁)。圖2示出摻雜的石英玻璃根據若干共摻雜物的示例性的熱膨脹系數。此外,設定用于大功率領域的激光纖維必須以小的光暗化損失為特點,以便可以長時間穩(wěn)定地工作。為了激光纖維表現(xiàn)出小的光暗化,激光芯除了稀土元件外一般還摻雜有至少另一種共摻雜物。在這方面,高的Al2O3和/或P2O5濃度(3至10mol%)以特別的方式被證實是合適的(S.Jetschke,PhotodarkeninginYb-dotiertenLichtleitfasern(摻雜Yb的光導纖維中的光暗化),IPHT報告,2008年6月13日)。為了確保稀土元素在玻璃基質中的足夠高的溶解度,同樣需要足夠大量的共摻雜物例如Al2O3或P2O5。激光纖維在激光器操作中在高的激光器輸出功率(1800W)時在芯區(qū)域中一直達到約634℃的溫度以及比這更高的溫度(D.C.Brown,H.J.Hoffmann:Thermal,Stress,andThermo-OpticEffectsinHighAveragePowerDouble-CladSilicaFiberLasers(在高的平均功率雙包層硅纖維激光器中的熱效應、應力效應和熱光學效應),IEEEJournalofQuantumElectronics(量子電子學的IEEE期刊),卷37,2001年2月2日,第207-217頁)。必須排出此時在纖維芯中產生的熱。因此通常從外部主動或被動地冷卻大功率纖維,以便導出在芯區(qū)域中產生的熱并且避免外部的聚合物覆蓋物被熱破壞。不過通過外部的冷卻和在纖維芯中的高的熱負荷再次產生強的、熱的和通過摻雜物通常加強的應力,所述應力可能導致纖維芯的機械破壞。纖維芯的破裂在纖維中,其作為芯玻璃Al2O3-P2O5-Yb2O3-SiO2由于芯玻璃的AlPO4或Al(OP)4或P(OAl)4類型的形態(tài)的高的結晶傾向特別是在緩慢的冷卻時而被有利。因此可以已經在預制件制造或緊接著的纖維拉伸過程中發(fā)生結晶和發(fā)生纖維芯的由應力引起的破壞(C.C.deAraujo,L.Zhang,H-Eckert:Sol-gelpreparationofAlPO4-SiO2glasseswithhighsurfacemesoporousstructure(具有大量表面間隙孔結構的AlPO4-SiO2玻璃的溶膠配制),J.Mater.Chem.(期刊材料化學),2006年,No.16,第1323-1331頁)。通過機械應力在芯/包層-界面中可能形成結晶晶核,該結晶晶核形成玻璃結晶的前提條件并且特別是鑒于光暗化的不利效應可顯而易見。技術實現(xiàn)要素:由以上所述得出本發(fā)明的目的,給出一種光導纖維、特別是激光纖維,其包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層,其中避免所提到的斷裂和破壞過程并且即使在長的操作時間內也可以實現(xiàn)纖維的高的操作穩(wěn)定性。按照本發(fā)明,該目的利用一種如下特征的光導纖維、特別是激光纖維實現(xiàn),該光導纖維、特別是激光纖維包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層。關于其方法方面,該目的利用一種具有如下特征的用于制造光導纖維、特別是激光纖維的方法實現(xiàn),該光導纖維、特別是激光纖維包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層。規(guī)定一種光導纖維、特別是激光纖維,其包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層,設有從纖維芯向外減小的折射率分布曲線。按照本發(fā)明,該結構的特征在于:有至少一個在玻璃纖維芯與包層之間和/或在玻璃纖維芯與半成品的管內部之間設置的、減小在玻璃纖維芯與包層之間的機械應力的中間層;所述至少一個中間層具有保證在玻璃纖維芯與包層之間的階梯形的機械應力走勢的中間層摻雜部分和降低折射率的中間層共摻雜部分,該中間層共摻雜部分抵制中間層摻雜部分的提高折射率的作用;所述至少一個中間層具有這樣的熱膨脹系數,該熱膨脹系數的值在玻璃纖維芯的膨脹系數的值與包層的膨脹系數的值之間;在所述至少一個中間層與設置的芯層之間構成至少一個擴散區(qū),在該擴散區(qū)中至少一種內含材料擴散進入芯層或從芯層擴散出來。按照本發(fā)明的光導纖維基于這樣的構思:這樣攔截在必要摻雜的玻璃纖維芯與未摻雜的包層之間的和/或在玻璃纖維芯層與半成品的管內層之間的機械應力,即,在這兩個在其特性方面基本上預定的層之間嵌入至少一個中間層,該中間層連結到玻璃纖維芯上和/或包層上,在此在這兩個層之間或在界面上承受和補償機械應力并因此總體上使整個的纖維結構穩(wěn)定。為此,所述至少一個中間層符合目的地具有中間層摻雜部分,該中間層摻雜部分保證在玻璃纖維芯與包層之間的階梯形的機械應力走勢。同時,所述至少一個中間層具有中間層共摻雜部分,該中間層共摻雜部分抵制中間層摻雜部分的提高折射率的作用。因此通過該實施形式將在玻璃纖維芯與包層或管內層之間的界面上的機械應力一方面分成在玻璃纖維芯與所述至少一個中間層之間的非破壞性的第一分應力并且另一方面分成在所述至少一個中間層與包層或管內層之間的非破壞性的第二分應力。因此不同于在傳統(tǒng)的纖維結構中在這里存在的情況下將在纖維芯與包層之間的全部界面應力分配到中間層的空間上。為此目的,所述至少一個中間層具有賦予中間層對于該功能必需的機械特性的中間層摻雜部分。為了補償在中間層中的折射率的由此引起的增大并因此確保在玻璃纖維芯中的不被妨礙的光導,在中間層中設有中間層共摻雜部分。該中間層共摻雜部分并不影響中間層的機械特性,而是只將中間層的折射率修正到對于在纖維中的光導必需的值。所述至少一個中間層特別是具有這樣的熱膨脹系數,該熱膨脹系數的值在玻璃纖維芯的膨脹系數的值與包層的膨脹系數的值之間。由此產生的、在玻璃纖維芯間經由中間層到包層中的熱膨脹分布曲線總體上引起光導纖維的耐熱強度的增加并且導致在存在的外部冷卻時纖維的較高的機械抵抗能力。在一種符合目的的實施形式中,玻璃纖維芯具有含有芯摻雜物和增溶劑的芯摻雜部分,包括至少一種活性的激光介質、優(yōu)選稀土元素、和/或d族元素。在一種實施形式中,芯摻雜物是氧化鐿和/或增溶劑是第三主族和/或第五主族元素的氧化物。在一種實施形式中,中間層摻雜部分包括一種元素的、優(yōu)選第三主族和/或第五主族元素的氧化物形式的中間層摻雜物,中間層共摻雜部分包括鹵化物、優(yōu)選氟化物形式的中間層共摻雜物。在一種符合目的的實施形式中設有兩個中間層。對此,第一中間層和第二中間層的熱膨脹系數的值具有階梯形的分布曲線,其中,在第一中間層和第二中間層中設置中間層摻雜物與中間層共摻雜物之間的不同的數量比例。因此在這樣的情況下在各中間層的區(qū)域內設有另一邊界層,在該邊界層上進一步分配機械應力。兩個中間層為此具有不同的熱膨脹系數,這些熱膨脹系數的值通過中間摻雜物調整。由于在這種情況下在兩個中間層中受中間層摻雜物影響的折射率通過中間層共摻雜物來補償,所以兩個中間層相應具有在兩種摻雜成分之間不同的數量比例。在另一種實施形式中,在所述至少一個中間層與設置的芯層之間構成至少一個擴散區(qū),在該擴散區(qū)中至少一種內含材料擴散進入芯層或從芯層擴散出來。因此在該實施例中所述至少一個中間層除了其穩(wěn)定作用和應力補償作用外還用于有針對性地在化學上影響芯層的至少一部分并在那里或者經由擴散而引入內含材料或者有針對性地使芯層貧乏該內含材料。借此可以達到其他的光學的優(yōu)點,特別是在光導纖維的芯的數值孔徑和折射率分布曲線形狀方面。對此在一種實施形式中,內含材料的濃度具有徑向(radial)梯度。但也可能的是,在另一種實施形式中芯均勻地被內含材料滲透(durchsetzen)。在這樣的情況下,擴散層實際上完全充滿芯層。中間層在光導纖維的制造過程中也可以構成為僅暫時的阻隔層。在一種按照本發(fā)明的用于制造光導纖維、特別是激光纖維的方法中,該光導纖維、特別是激光纖維包括一個摻雜的玻璃纖維芯和一個包圍玻璃纖維芯的包層,具有從纖維芯向外減小的折射率分布曲線,按照本發(fā)明規(guī)定制造具有阻隔層形式的暫時的中間層的預制件,其中,實施以下方法步驟:在第一步序中實現(xiàn)以給定的Soot-摻雜物濃度沉積至少一個摻雜的Soot-層。Soot-層為了調整限定的燒結度而經受高溫步驟。之后在所謂的浸漬摻雜期間以附加的摻雜物實現(xiàn)摻雜。氧化和加固摻雜的多孔的層,然后開始第二制造部分。在第二步序中以等于Soot-摻雜物濃度的阻隔摻雜物濃度沉積摻雜的阻隔層??蛇x地之后接著熱處理。在另一步驟中實施萎陷(Kollabieren)步驟和緊接在其后的阻隔層的去除。最后實施封閉步驟。方法意圖在于:保護在沉積的Soot-層中存在的摻雜物在預制件的隨后的強熱的萎陷過程中免于從加固的層或形成的芯擴散出來并且以這樣的方式阻止摻雜物濃度的與之相關的減少,即,其表面由所提到的阻隔層覆蓋。由于摻雜物在芯層和阻隔層中的缺少的濃度落差,有效地實現(xiàn)基本上沒有從芯層到與阻隔層的界面上的摻雜物擴散并且從而在芯層中的摻雜物濃度沒有減小。在方法的一種符合目的的實施形式中,在摻雜的Soot-層的沉積之后以第三主族和/或第五主族元素的鹵化物和/或稀土元素的鹵化物實現(xiàn)溶液摻雜。有利的是,Soot-摻雜物和阻隔摻雜物是相同的。由此在加固的Soot與阻隔層之間的界面上發(fā)生擴散過程,在該擴散過程中摻雜物在兩個層之間的凈流等于零并因此摻雜物的濃度不僅在沉積的和加固的Soot-層中、而且在阻隔層中幾乎保持不變。在方法的一種符合目的的實施形式中,實現(xiàn)至少一種成分、優(yōu)選氟從所述至少一個中間層和/或阻隔層到芯中的擴散,其中,至少局部地徑向地影響芯玻璃的化學組分。由此產生有利的光學效應、特別是在芯的減小的數值孔徑或通過在后來的光導纖維中的較高的Yb濃度而提高的芯或包層吸收作用方面。符合目的地,阻隔層的去除在被萎陷的和內涂層的管封閉之前通過氣相腐蝕實現(xiàn)。附圖說明以下應借助實施例更詳細地說明按照本發(fā)明的玻璃纖維和制造方法。附圖3至6用于說明。對于相同的或作用相同的部分采用相同的附圖標記。其中:圖1對于不同的共摻雜物示出摻雜的硅玻璃的折射率和熱膨脹系數的相關性的示例性的概況,圖2示出摻雜的石英玻璃根據若干共摻雜物的示例性的熱膨脹系數,圖3示出一示例性的構成為激光導體的按照本發(fā)明的光導纖維體的橫剖面圖,圖4示出一示例性的構成為激光導體的、包括兩個中間層的光導纖維體的橫剖面圖,圖5示出玻璃纖維芯、各鄰接的中間層的歸一化的折射率差的示意的走勢以及玻璃纖維芯和各中間層的熱膨脹系數與包層相比的差,圖6示出在用暫時的阻隔層覆蓋的纖維芯上的折射率分布曲線在去除阻隔層之前和之后的示意的走勢。具體實施方式圖3示出一個構成為激光導體的光導纖維體的橫剖面圖,包括一個玻璃纖維芯1、一個包圍玻璃纖維芯的包層2和一個在玻璃纖維芯與包層之間設置的中間層3。在該實例中為了清晰圖示的原因大大減小了包層的厚度。在實際的光導纖維或激光纖維中,包層具有這樣的厚度,該厚度的值至少大致等于玻璃纖維芯的半徑的大小。光密度從而以及折射率從玻璃纖維芯朝包層的方向減小。中間層符合目的地被這樣摻雜,使得在通過該中間層構成的、在比較高度地摻雜的芯到未摻雜的包層區(qū)域之間的過渡區(qū)域內,不是突然式地、而是階梯形地傳遞并同時減小在芯與包層之間出現(xiàn)的機械應力。不過中間層的摻雜不允許妨礙激光芯中的光導。這樣滿足該要求,即,通過用降低折射率的摻雜物、用SiO1.5F或B2O3另外地共摻雜來補償所使用的中間層摻雜部分的折射率提高,但其機械應力的所描述的降低在最大程度上得以保持。為了降低在芯/包層界面中的應力,也可以在芯與包層之間嵌入多個中間層。圖4示出一個這樣的實例。在這里所示的纖維橫剖面中設有一個第一中間層4和一個第二中間層5。在該視圖中為了清晰起見同樣大大減小了包層的厚度。各中間層被這樣摻雜,使得其熱膨脹系數的值在玻璃纖維芯1的較高的膨脹系數與未摻雜的泵芯或外部包層2的與之相比較低的膨脹系數之間。為了不妨礙激光芯的波導,各中間層還必須被這樣共摻雜,使得每個中間層的由在摻雜部分與共摻雜部分之間的比例得到的折射率等于包層2的材料的折射率。在這樣的情況下,各中間層在光學上形成包層的一部分,而芯的在光學上有效的橫截面積保持不受影響。圖5示出在一種相應的包括兩個中間層的激光纖維中在纖維芯(r/a≤1)和緊接著的中間層4和5(1≤r/a≤1.6)的區(qū)域內歸一化的折射率與對芯半徑a歸一化的半徑r/a相關的示意的走勢以及玻璃纖維芯和各中間層的熱膨脹系數相對于由未摻雜SiO2構成的包層2的差。根據曲線A可見,兩個中間層4和5具有包層2的折射率,而其熱膨脹系數階梯形地朝向包層那邊下降,其中,其值在玻璃纖維芯1的值與包層2的值之間,如曲線B所示。激光纖維的玻璃纖維芯例如包括下列摻雜物:1.鐿-III-氧化物(Yb2O3)形式的稀土元素,濃度為0.5mol%,2.鋁-III-氧化物(Al2O3)作為增溶劑并且用于改善激光纖維的光暗化性能,濃度為4mol%,并且用于玻璃纖維芯的芯摻雜物及其濃度對于相對于未摻雜的包層的歸一化的折射率差的貢獻/份額示例性可由下表得知:對于玻璃纖維芯CTE(芯)的熱膨脹系數(CTE)相對于包層的膨脹系數CTE(SiO2)得出的差,人們利用用于玻璃纖維芯中的相應的摻雜物濃度的變量x和y相對于未摻雜的包層用以下公式算出以下值:CTE(芯)-CTE(SiO2)=x×CTE(Yb2O3)/mol%+y×CTE(Al2O3)/mol%=0.5mol%×4.1×10-7/(K·mol%)+4.0×0.53×10-7/(K·mol%)=4.2×10-7/K?,F(xiàn)在將在玻璃纖維芯與未摻雜的包層之間的該得出的CTE差符合目的地分配到兩個中間層4和5上。對于最內部的、第一中間層4例如選擇2.8×10-7/K的值,對于第二中間層選擇1.4×10-7/K的值。在下一步驟中必須為每個中間層4和5如此確定不僅中間層摻雜物、中間層摻雜物的濃度、而且中間層共摻雜物以及中間層共摻雜物的濃度,使得一方面每個中間層的相對于包層折射率的得出的折射率差消失,而另一方面在每個中間層中達到分別要求的CTE差。在此應考慮,在玻璃纖維芯中包括的Yb2O3摻雜部分不許包括于各中間層中。對于中間層4和5的玻璃系統(tǒng),例如選擇P2O5的摻雜部分作為中間層摻雜物和SiF4作為修正折射率的中間層共摻雜物。這之所以實現(xiàn),是因為P2O5在較小的濃度時提供中間層CTE的足夠大的份量并且SiF4作為降低折射率的摻雜物可有利地用于補償由于P2O5成分引起的折射率提高。中間層4的中間層摻雜物濃度x1和中間層共摻雜物濃度y1或中間層5的中間層摻雜物濃度x2和中間層共摻雜物濃度y2現(xiàn)在對于每個中間層由以下方程組:對于內部的第一中間層4:x1×dn(P2O5)/mol%+y1×dn(SiF4)/mol%=0x1=-(y1×dn(SiF4)/dn(P2O5)x1×CTE(P2O5)/mol%+y1×CTE(SiF4)/mol%=2.8×10-7/K得出x1=1.97mol%和y1=0.35mol%,并且對于第二中間層5:x2×dn(P2O5)/mol%+y2×dn(SiF4)/mol%=0x2×CTE(P2O5)/mol%+y2×CTE(SiF4)/mol%=1.4×10-7/K得出x2=0.99mol%和y2=0.17mol%。適用于每個中間層的方程組在此考慮:一方面必須將對于每個中間層的降低折射率的共摻雜物的份額選擇成使得其抵消各自的摻雜物在各自的中間層中的提高折射率的作用,而使在每個中間層中的相對于包層的折射率差消失。另一方面,對于每個中間層要達到的熱膨脹系數的分差作為參數分別進入方程組中。這樣構成的、為在大功率領域內使用而包括特別摻雜的中間層的激光纖維突出之處在于一系列優(yōu)點。一方面,通過特別摻雜的中間層如此地減小機械應力,使得不損壞激光纖維,所述機械應力由于在高的kW范圍內的激光功率時在芯/包層界面中的高的溫度梯度而出現(xiàn)并由此可能導致破壞激光纖維。通過各中間層與未摻雜的包層區(qū)域的折射率匹配不妨礙在纖維激光芯中的激光輻射的波導。另一方面,在預制件和纖維制造的高溫步驟中已經如此地減小在芯/包層區(qū)域內的高的機械應力,使得芯在冷卻時沒有微觀的或宏觀的裂紋。否則激光輻射通過在芯中的散射而會減小纖維芯中的裂紋并且顯著地降低可達到的激光功率。此外,在聚合物涂層中會吸收從芯散射出來的激光輻射。涂層材料在此受熱,該涂層材料降級并且最后導致破壞涂層并從而導致破壞激光纖維。通過在預制件和纖維制造期間降低機械應力也減小通常高度摻雜的預制芯/或纖維芯的結晶傾向。所提到的中間層在光導纖維的制造方法的范圍內也可以只暫時地施加在玻璃纖維芯上。在這樣的情況下中間層起阻隔層作用,該阻隔層阻止包含在玻璃纖維芯中的摻雜物和共摻雜物、特別是磷P或五氧化二磷P2O5的向外擴散、排氣或蒸發(fā)。這特別地在玻璃纖維的光暗化性能方面具有重要性,因為均質的和在玻璃纖維制造過程中保持不變的摻雜物含量特別是在用稀土元素摻雜的玻璃纖維芯中抵制光暗化。但各中間層還具有另外很有利的功能。通過圍繞摻雜稀土的層施加中間層,通過擴散過程可以有針對性地改變其化學組分。對于大功率纖維激光器,在芯中需要激光活性的介質的、在當前有利的實施形式是Yb,的高的濃度。但用Yb摻雜提高芯的折射率。在所謂的大模式面積纖維(LMA纖維)中,其中光功率可以分配到較大的芯上,可以傳輸特別高的光功率密度。但為了在這樣的LMA纖維中有效的光導,在芯與包層折射率之間需要盡可能小的差別。因此在芯中高的Yb濃度的需求和盡可能小的折射率差別相對立。但已表明,摻雜氟的中間層按靈巧的方式解決該問題。將氟加入活性的芯中,以便補償通過激光活性的元素而提高的折射率,一般被應用。但激光介質用氟直接摻雜是成問題的,因為形成易揮發(fā)的化合物如YbF3、AlF3和/或PF3,所述化合物在各層熔化時離開芯。因此,氟加入按這種方式大大受限。已令人驚喜地表明,如果不僅在活性芯的外界面上而且在其內界面上沉積至少一個、有利地兩個含氟的中間層,則氟在芯中的濃度有可能顯著較高。在加固之后由其形成活性芯的、包含激光介質的層因此在兩側被這些中間層包圍。由于繼續(xù)的熱處理步驟和/或熱加工步驟、有利地萎陷過程,實現(xiàn)氟擴散到包含激光介質的芯層中。揮發(fā)性的化合物例如YbF3、AlF3或類似物可以不形成和/或可以不再離開該層。在最后的萎陷步驟過程中,在封閉被涂層的管之前去掉內中間層。由此有可能,以相當大的程度提高在活性芯中的氟濃度并因此提高Yb濃度、而不提高折射率。該方法并不限于Yb和氟的實例,而是可以由本領域技術人員用其他元素組合類似地使用。以下描述對此示例性的制造步驟用以制造用于待制造的光導纖維的預制件。在此從待制造的玻璃纖維芯出發(fā),該玻璃纖維芯由氧化硅基質連同鐿III氧化物的摻雜部分及鋁III氧化物和五氧化二磷的共摻雜部分構成。在第一制造步驟中,首先沉積由氧化硅層構成的多孔的Soot-層,其摻雜有五氧化二磷。在沉積Soot-層和調整層的限定的燒結度之后,在層上用氯化鋁和氯化鐿實施溶液摻雜。為此例如使用浸漬方法,其中將層依次地浸漬到具有氯化鋁的第一溶液中和緊接著浸漬到具有氯化鐿的第二溶液中或者使層經受由兩種物質構成的混合溶液。接著氧化這樣摻雜的沉積的Soot-層。在此,包含在Soot-層中的氯化鋁以及氯化鐿轉變?yōu)殇XIII氧化物或鐿III氧化物。緊接其后加固在沉積的Soot-層內部的此時形成的用氧化物摻雜的各層。特別摻雜的層此時轉變?yōu)樾緦?。直接在加固結束以后在芯層上沉積暫時的阻隔層。這例如通過改進的化學氣相沉積(MCVD)的過程實現(xiàn),在該過程中施加另一透明的用五氧化二磷摻雜的氧化硅層。該過程原則上可以在之前已使用的MCVD沉積裝置中實施。對此重要的是,五氧化二磷在現(xiàn)在待沉積的層中的濃度等于五氧化二磷在芯層中的濃度,以便避免在芯層與新施加的阻隔層之間的邊界層上的濃度落差。阻隔層便起在隨后實施的高溫步驟中阻止五氧化二磷或磷從芯層向中間層擴散的阻隔層的作用?,F(xiàn)在在用阻隔層覆蓋的芯層上實施繼續(xù)的對于制造預制件必需的制造步驟。這特別是涉及萎陷步驟。在萎陷期間,包含在中間層中的五氧化二磷或磷從阻隔層的露出的表面進入周圍環(huán)境,而該摻雜劑的濃度在芯與中間層之間的界面上保持恒定。但可以隨時去除阻隔層本身。在這里存在的實例中,中間層的去除直接在封閉預制件之前通過氣相腐蝕實現(xiàn)。在此重新暴露不受擴散和蒸發(fā)效應影響的芯。在封閉期間芯的內表面足夠小,從而僅僅仍微小的五氧化二磷或磷的剩余量可以從芯層中擴散出來和蒸發(fā),其中,在芯中的摻雜物的濃度僅還不明顯地改變。通過使用至少一個阻隔層和在預制件的封閉步驟之前去除阻隔層實現(xiàn),在沿芯半徑恒定的濃度時保持在預制件的芯中五氧化二磷的為光暗化效應確定的含量。由此顯著地改善光導纖維特別是在用作為激光纖維時的光暗化性能。此外改善芯的折射率分布曲線,主要是在玻璃纖維芯與包圍的包層之間或玻璃纖維芯與可能以后施加的和上述永久的和補償應力的中間層之間的階梯形的折射率分布曲線方面。同時由此實現(xiàn)芯的折射率的改善的縱向同一性。在圖6中借助兩個示意示出的折射率分布曲線更詳細地說明這一點。左邊示出的曲線圖示出這樣的芯的折射率分布曲線,該芯在萎陷和封閉預制件之后具有半徑R和在其上沉積的厚度為D的阻隔層。右邊在其旁邊畫出的曲線圖示出在去除阻隔層之后的折射率分布曲線。在左邊示出的曲線圖中,折射率由于在那里發(fā)生的摻雜物在阻隔層厚度上的蒸發(fā)而朝向阻隔層的邊緣那邊連續(xù)地下降。在去除阻隔層之后,切下在該層中存在的、折射率連續(xù)下降的區(qū)域。由此露出的芯因此在其內界面上具有折射率的急劇的下降。芯的折射率分布曲線因此接近于對于光導理想的矩形分布曲線。借助實例更詳細地說明了按照本發(fā)明的光導纖維和按照本發(fā)明的光導纖維制造方法。在本領域技術人員的范圍內,其他的實施形式是可能的。附圖標記清單1玻璃纖維芯2包層3中間層4第一中間層5第二中間層。當前第1頁1 2 3 
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