專利名稱：光纖初級預制件、光纖最終預制件和光纖及其制造方法
技術領域：
本發明涉及使用等離子體化學內部氣相沉積工藝制造光纖初級預制件的方法，其中向中空玻璃基管的內部供給摻雜或未摻雜的玻璃形成前體，使等離子體形式的反應區沿著前述中空玻璃基管的長度在該中空基管的位于供給側附近的換向點和位于排出側附近的換向點之間往返移動；該基管配置在加熱爐內；并且在前述反應區內創建條件以在前述基管的內部沉積由至少兩個單獨玻璃層構成的一個或多個玻璃層封裝體。
背景技術：
在內部氣相沉積技術中，在中空玻璃基管的供給側供給包括玻璃形成氣體和可選摻雜物的反應混合物，之后在反應區內將所述氣體轉換成玻璃。未反應的氣體和/或剩余產物經由中空玻璃基管的排出側被排出。
在PCVD (等離子體化學氣相沉積)型的內部氣相沉積工藝中，反應區是沿著中空玻璃基管的長度往返移動的等離子體。在PCVD工藝中，與反應區正移動的方向無關地，在中空玻璃基管的內部直接沉積玻璃層。此外，PCVD工藝已公知，特別可參考US 4，741，747、 US 5， 145，509、US 5， 188，648、W02004/101458 和 US 2008/0044150。
在MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition,改進的化學氣相沉積)或 FCVD(Furnace Chemical Vapor Deposition,加熱爐化學氣相沉積)型的內部氣相沉積工藝中，通過分別使用燃燒器或加熱爐對中空玻璃基管的外部加熱來使玻璃形成氣體和可選摻雜物能起反應。在位于燃燒器或加熱爐附近的反應區中，玻璃形成氣體被轉換成所謂的粉塵(soot)，其中該粉塵在熱泳的影響下沉積在中 空玻璃基管的內部。通過加熱使粉塵轉換成玻璃。在MCVD或FCVD工藝中，僅在反應區向著中空玻璃基管的排出側移動時沉積玻璃層。PCVD、MCVD和FCVD工藝在本領域已公知。
JP 57-51139公開了產生光纖所用的起始材料的MCVD工藝。在一個周期內，通過在供給側附近的位置處開始沉積、并且使反應區向著排出側移動的距離根據各玻璃層而改變，在基管的內部沉積多個玻璃層。該起始材料通過連續執行多個周期來產生。
光纖包括纖芯和包住所述纖芯的外層(還稱為“包層”)。該纖芯與該包層相比通常具有較高的折射率，使得光可以經由光纖傳播。
光纖的纖芯可以包括各自在徑向上具有特定厚度和特定折射率或特定折射率梯度的一個或多個的同心層。
具有包括折射率徑向上恒定的一個或多個同心層的纖芯的光纖還被稱為(多)階梯折射率光纖。同心層的折射率Hi和包層的折射率1 之間的差可以以所謂的德爾塔值來表示(表示為Λ #)，并且可以根據以下公式來計算。22
A, % S=* 100%2 ;
其中
IIi=層i的折射率值
nel=包層的折射率值
還可以以獲得具有所謂的漸變折射率分布的纖芯的方式來制造光纖。利用Λ值 Λ%和所謂的阿爾法值α來定義這種徑向折射率分布。纖芯的最大折射率用于確定八％ 值。可以利用以下公式來確定α值。
權利要求
1.一種使用等離子體化學內部氣相沉積工藝來制造光纖初級預制件的方法，其中， 向中空玻璃基管的內部供給摻雜或未摻雜的玻璃形成前體，使等離子體形式的反應區沿著所述中空玻璃基管的長度在中空玻璃基管的位于供給側附近的換向點和位于排出側附近的換向點之間往返移動， 中空玻璃基管配置在加熱爐內，并且 在所述反應區內創建條件，以使得在所述中空玻璃基管的內部沉積由至少兩個單獨的玻璃層構成的一個或多個玻璃層封裝體， 該方法的特征在于，包括以下步驟 針對至少一個玻璃層的沉積，根據反應區在中空玻璃基管的縱向上的位置來定義沉積條件，并且在沉積所述玻璃層期間，如此定義的多個沉積條件彼此不同。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，玻璃層封裝體內的彼此相鄰的玻璃層的沉積條件彼此不同。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在特定玻璃層封裝體內，通過沉積所獲得的一個玻璃層的折射率值和/或截面面積不同于通過沉積所獲得的另一玻璃層的折射率值和/或截面面積。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，由通過沉積所獲得的多個單獨的玻璃層構成的特定玻璃層封裝體的平均折射率值和/或截面面積能夠被視為各個單獨的玻璃層的折射率值和/或截面面積的組合，并且所述玻璃層封裝體內的至少兩個這種單獨的玻璃層的折射率值和/或截面面積彼此不同。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，各玻璃層封裝體內的各個玻璃層的徑向上厚度為O.1微米 10微米，優選為O. 5微米飛微米。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，玻璃層封裝體內的玻璃層的數量為2 100，優選為2 50，更優選為4 30。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，玻璃層封裝體內的玻璃層的數量被設置成滿足以下條件
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，定義沉積條件包括設置從以下的組中選擇出的一個或多個工藝參數，該組包括在供給側計量的附加氣體流量、反應區的速度、反應區的等離子體的強度以及反應區的長度。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，沉積長度、即基管的在反應區于兩個換向點之間移動沿線的長度被細分成單獨的沉積區域，針對各沉積區域確定各自的沉積條件。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，在沉積工藝期間能夠調整針對沉積區域所確定的沉積條件。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的方法，其中，在中空玻璃基管的供給側采用以脈沖高度和脈沖寬度為特征的一個或多個脈沖的形式供給附加氣體量。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，脈沖寬度為lms 500ms,優選為lms 200ms,更優選為5ms 100ms。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的方法，其中，附加氣體是從如下的組中選擇出的，該組包括包含使折射率增大和/或使折射率減小的一種或多種摻雜物的氣體，諸如氧、氬和氦等的氣體，或者這些氣體中的兩種或更多種氣體的組合。
14.根據權利要求1至13中任一項所述的方法，其中，摻雜物是從包括GeCl4、PO2Cl5,N2CF4, SiF4^C2F6, C4F8^CCl2F2, SiF4, Si2F6, SF6、NF3 和 F2 的組中選擇出的，并且 C2F6 是優選摻雜物。
15.根據權利要求1至14中任一項所述的方法，其中，初級預制件包括至少部分由玻璃層封裝體構成的至少一個預制件層，并且預制件層在徑向上的平均折射率值和/或截面面積基本恒定。
16.一種用于制造光纖最終預制件的方法，包括以下步驟 i)根據權利要求1至15中任一項或任意多項所述地制造初級預制件； )在熱源的影響下，使在步驟i)中所獲得的初級預制件收縮成實心初級預制件； iii)可選地向在步驟ii)中所獲得的實心初級預制件的外側施加附加量的玻璃，從而形成最終預制件。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，附加玻璃層的截面面積和預制件層的截面面積之間的比沿著最終預制件的長度恒定。
18.一種用于制造光纖的方法，包括以下根據權利要求16和17中一項或兩項所述的方法來制造最終預制件,接著對所述最終預制件的一端進行加熱，并隨后從被加熱的一端拉制出光纖。
19.一種初級預制件，其能夠通過使用根據權利要求1至15中任一項或任意多項所述的方法來獲得。
20.一種最終預制件，其能夠通過使用根據權利要求16和17中一項或兩項所述的方法來獲得。
21.一種光纖，其能夠通過使用根據權利要求18所述的方法來獲得。
全文摘要
本發明涉及光纖初級預制件、光纖最終預制件和光纖及其制造方法，通過使用等離子體化學內部氣相沉積工藝來制造光纖初級預制件，其中向中空玻璃基管的內部供給摻雜或未摻雜的玻璃形成前體，使等離子體形式的反應區沿著所述中空玻璃基管的長度在中空玻璃基管的位于供給側附近的換向點和位于排出側附近的換向點之間往返移動，中空玻璃基管配置在加熱爐內，并且在反應區內創建條件以使得在所述中空玻璃基管的內部沉積由至少兩個單獨的玻璃層構成的一個或多個玻璃層封裝體。
文檔編號C03B37/018GK103011576SQ20121035349
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者I·米莉瑟維克, J·A·哈特蘇克, M·J·N·范·斯特勞倫 申請人:德拉克通信科技公司