專利名稱:單模光纖用玻璃預制件的生成方法
本發(fā)明涉及單模光纖用玻璃預制件的一種生產方法，更具體地說，涉及到這樣一種生產玻璃預制件的方法，此種預制件可用于制造減少了傳光衰減的單模光纖，而這種光纖則包括純二氧化硅制的芯子和摻有選定添加劑之石英質玻璃的包層。
有幾種制造光纖的已知方法，其中之一是使玻璃原料經火焰水解成一種粉塵，同時，此種細微的玻璃粉粒即沉積到一根作為芯料的玻璃棒的周緣，將此種粉塵熔化成由芯子與包層組成的預制件，然后拉制這一玻璃預制件成為光纖。
本發(fā)明人等曾經提出過如下一種方法，即通過火焰水解法使細的玻璃粉粒沉積到作為芯料的純石英玻璃棒的周緣上，然后進行脫水處理，并在一包括著含有氣態(tài)氟的化合物在內的氣氛中燒結此種粉塵，使氟摻雜到這樣的石英玻璃內，制成一包括芯子與包層的玻璃預制件。
然而，上述這類傳統(tǒng)方法都有以下缺點，即從此種玻璃預制件制成的光纖都不辛受到羥基的光吸收影響，即令是芯料，它的表面層及包復材料統(tǒng)統(tǒng)經過徹底的脫水處理也是如此。這樣就很難生產出在1.3微米波長附近范圍具有低傳光衰減的單模光纖，而上述波長范圍則是靠近因出現(xiàn)羥基而有大吸收峰的1.39微米波長處。這或許是由于用火焰水解法使細玻璃粉粒沉積到芯料棒的初始階段中，芯料因受氫氧焰加熱而有羥基從芯料表面擴散至其內部所改。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制備玻璃預制件，由此拉制出包含芯子和包層的單模光纖，該光纖具有大為降低的，因羥基引起的傳光衰減。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備玻璃預制件的方法，從此預制件可以拉制出包含芯子和包層的單模光纖，該光纖具有大為降低的，因羥基引起的傳光衰減。
于是本發(fā)明就提供了這樣一種供單模光纖用的包含有芯子和包層的玻璃預制件的制備方法，該方法則包括把玻璃原料的細玻璃粉塵沉積在一個圓柱形籽件的周緣上，而此籽件例如可以是具有光滑和潔凈外表面的棒或管，以通過火焰水解來形成細的玻璃材料粉塵層，然后把這種籽件從沉積的粉塵層中抽出，在該粉塵層的中空部位中插入一玻璃芯棒，再對此芯棒和包層的復合件進行脫水和燒結，并有選擇地給包層摻雜一種添加劑，而制備出玻璃預制件。
圖1示明從本發(fā)明實施例制造的玻璃預制件拉制成的光纖的折射率分布;
圖2示明據(jù)本發(fā)明實施例制備成的玻璃預制件的折射率的分布。
如上所述，本發(fā)明的方法包括形成一種管形的細玻璃顆粒的粉塵件，把玻璃芯棒插入此粉塵沉積管的中空部位，以形成一種芯子和包層的復合件，然后在適宜的氣氛中對此復合件脫水和燒結，使其熔化成玻璃預制件。在燒結階段，可以有選擇的將添加劑加入包層之中。由本發(fā)明方法所制備的玻璃預制件實質上可用傳統(tǒng)方法拉制成單模光纖。
因為在本發(fā)明的方法中，玻璃芯棒是在粉塵沉積管即包層形成之后插入的，因而防止了羥基擴散進芯子，這種羥基的擴散常發(fā)生在傳統(tǒng)方法中把包層沉積在芯子上的階段。此粘附在或含于粉塵沉積管的羥基在脫水和燒結階段可完全去掉。
傳統(tǒng)方法之一包括形成一個含有芯子和包層的粉塵沉積件，這是通過把細玻璃顆粒沉積在一個籽棒上得到的，然后將此沉積件燒結和熔化而得到玻璃預制件?？墒怯眠@樣的方法，在燒結階段中任何添加物都不能有選擇地加到包層中去。反之，用本發(fā)明的方法，在燒結階段可以有選擇地將任何一種添加劑加到包層中而制備出玻璃預制件，再從此預制件拉制出單根光纖，此種光纖包含由純SiO2制的芯子1和含氟的SiO2制的包層2以及由純石英玻璃制的套管3，并且具有圖1所示的折射率分布，且不存在羥基吸收的影響。
作為籽件，可采用石英玻璃、碳和鋁一類金屬制的棒或管子。以一種適合于該籽件材料的加工方法使此籽件的外周緣變得光滑和潔凈。例如，在玻璃籽件件的情況下，它的表面可用機械方法研磨并用氫氧焰等進行火焰拋光。如果是碳或金屬件，則可用車床磨光并用細砂紙或磨料打光。
玻璃芯棒最好是純石英玻璃棒，且最好是拋光過，并在等離子焰加熱下拉細到預定的周緣上，因為這樣可降低殘余的水量。
在籽件的周緣上，細的玻璃粒通過玻璃原料的火焰水解而沉積成粉塵層。這里的火焰水解基本上可以在于一般方法中所采用的相同條件下進行。作為此種玻璃原料的具體例子是SiCl4，GeCl4等。由此產生出的粉塵件的外徑最好從100到200毫米。
然后，抽出此種籽件而形成管壯粉塵件。把玻璃芯棒插入此粉塵沉積件的中空部分，而形成芯子和粉塵沉積件即包層的復合件，此復合件在適當氣氛下脫水和燒結，以形成一個包含芯子和包層的玻璃預制件。此種燒結方法依常規(guī)方法中的相同方式進行。例如，將此復合件在惰性氣體(例如氦氣)氣氛中在1300到1700℃，最好是在1400到1700℃的溫度范圍內燒結。為了往包層中加入添加物，上述氣氛中應含有這類添加物。此種添加物可以是任何通常用的添加物之一(如SF6、CF4、CCl2F2、SiF4、BF3BCl3等)。下面例子示出優(yōu)選的制備條件。
玻璃預制件本身可用已知方法拉制成一根包含有芯子和包層的光纖。
可為上述玻璃預制件配備一套管，使之熔化而產生一芯子/包層/套管的復合件，將此復合件拉制成一根由芯子、包層和外套組成的光纖。
本發(fā)明將通過下例實施例作詳細解釋。
實施例
外徑為8毫米的石英棒經火焰拋光，使其表面光滑作為籽件。
把SiCl4引入并由噴射到此籽件表面上的氫氧焰所水解。籽件圍繞它自身的軸線旋轉并作水平移動，于是所形成的SiO2玻璃顆粒即沉積在該籽件的周緣上，形成一個外徑為180毫米的粉塵件。然后，將籽件抽出，即形成一管狀的粉塵沉積件。
另外，將一根8毫米直徑的純石英玻璃用等離子焰進行火焰拋光，然后插入到上述粉塵沉積件的中空部分，制成一個純石英玻璃棒和管狀粉塵沉積件的復合構件。
將此復合構件脫水，在含有流速為5000毫升/分鐘的氦和流速為50毫升/分鐘的氯以及流速為200毫升/分鐘的SF6的混合氣體中，于1300℃溫度以下3毫米/分鐘的較低速度加入氟。然后將此復合構件在氦氣流為10000毫升/分鐘，溫度為1650℃之下，以4毫米/分鐘的較低速度燒結，使其變成透明態(tài)。
這樣產生的透明玻璃預制件具有圖2所示的折射率分布曲線，此預制件中，芯子和包層間的折射率差為0.30，而包層直徑同芯子直徑之比為8.0。
作為包圍上述玻璃預制件的外套是一個石英管，此芯子/包層/外套復合件在2100℃下拉絲，成為一根外徑125微米，包層直徑56微米，芯子直徑7微米的光纖，具有如圖1所示的折射率分布。
這樣拉制成的光纖，其傳衰減在1.3微米波長約為1分貝/公里，這就事說此種光纖是一優(yōu)異的單模光纖。
比較例
籽件材料采用與上述施例中相同的純石英玻璃棒。細玻璃顆粒按以上實施例中相同的方式沉積在該籽件材料之外周。將這樣形成的復合件脫水，并按與實施例同樣方式加入氟，而制成一玻璃預制件，再按與實施例同樣方式以此預制件拉制成光纖。此種光纖因羥基引起的吸收，在波長為1.39微米時，使傳光衰減大于50分貝/公里;而在波長為1.30微米時，由于受到1.39微米處吸收峰的影響，使傳光衰減大于2分貝/公里。
權利要求
1、一種供含有芯子和包層的單模光纖用玻璃預制件的制備方法，此方法包括用火焰水解法把玻璃原料的細玻璃顆粒沉積在具有光滑與潔凈表面的圓柱籽件的周圍，以制成一種細玻璃料的粉塵沉積件，把上述籽件從此粉塵沉積件中抽出，將一根玻璃芯棒插入該粉塵沉積件的中空部分，然后將含有芯子和包層的此種復合件脫水和燒結，而制備成一玻璃預制件。
2、按照權利要求
1中的方法，其中所述的芯子和包層組成的復合件在含有一種添加物的氣氛下燒結，以使此種添加物加入該包層中。
3、按照權利要求
2中的方法，其中所述的添加物為含氟的化合物，而且氟則被加入到該包層中。
4、按照權利要求
1中的方法，其中所述的籽件是一根棒或管，由選自石英玻璃、碳和鋁中的一種材料制成。
5、按照權利要求
1中的方法，其中所述的玻璃芯棒是由純石英玻璃制成。
6、按照權利要求
1中的方法，此種方法還包括在所述芯子和包層組成的復合件外圍配備一套管。
7、按照權利要求
6中的方法，其中所述的套管是石英管。
專利摘要
包含芯子和包層的單模光纖用玻璃預制件的制備方法，包括用火焰水解法把玻璃原料的細玻璃顆粒沉積在具有光滑與潔凈表面的圓柱形籽件的周圍，以制成一個細玻璃料的粉塵沉積件，把此籽件從該粉塵沉積件中抽出，將一根玻璃芯棒插入此粉塵沉積件的中空部分，然后使此含有芯子和包層的復合件脫水和燒結，制成一玻璃預制件，再以該預制件拉制出單模光纖，此光纖的傳光衰減低，特別是其由于羥基引起吸收所造成的光衰減低。
文檔編號C03B37/018GK85102115SQ85102115
公開日1986年10月29日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者田中豪太郎, 水谷太, 吉岡直樹, 金森弘雄 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan