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；該基管被配置在加熱爐內；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。本發明還涉及用于制造最終預制件的方法、用于制造光纖的方法以及利用這些方法所獲得的初級預制件、最終預制件和光纖。
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。 通過加熱使所述粉塵轉換成玻璃。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。按照周期，通過在供給側附近的位置處開始沉積、并且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。
具有包括徑向上的折射率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Ili和包層的折射率Ilcd之間的差可以以所謂的德爾塔值(表示為Ai%)來表示，并且可以根據以下公式來計算。2 2
Λ, % =* 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
1.一種用于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所述中空玻璃基管的長度在所述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，所述中空玻璃基管被配置在加熱爐內，并且在所述反應區內創建使得在所述中空玻璃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的條件，其特征在于，所述方法包括以下步驟 i)針對要彼此相鄰地沉積的多個玻璃層的沉積定義沉積條件，并且在所定義的沉積條件下形成玻璃層封裝體； )針對要彼此相鄰地沉積的連續多個玻璃層的沉積定義沉積條件，并且在所定義的沉積條件下形成后續的玻璃層封裝體，其中針對i)和ii)所定義的沉積條件彼此不同；以及 iii)在可能的情況下重復步驟i)和ii)， 其中，在iii)中所定義的沉積條件與在i)和ii)中所定義的沉積條件可能相同。
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相對應。
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與通過沉積所獲得的另一玻璃層的折射率值相對應。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，由彼此相鄰配置的多個個體玻璃層封裝體的組合構成的玻璃層封裝體的平均折射率值被看作各個體玻璃層封裝體的折射率值的組合，其中組合得到的玻璃層封裝體內的至少兩個個體玻璃層封裝體的折射率值彼此不同。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，由彼此相鄰配置的多個個體玻璃層封裝體的組合構成的玻璃層封裝體的截面面積即CSA被看作各個體玻璃層封裝體的CSA值的組合，其中組合得到的玻璃層封裝體內的至少兩個個體玻璃層封裝體的CSA值彼此不同。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，各玻璃層封裝體的各玻璃層在徑向上的厚度為O.1微米 10微米，優選為O. 5微米飛微米。
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為2 100，優選為2 50，更優選為4 30。
8.根據權利要求1至7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
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，所述沉積條件的定義包括從以下組中選擇的一個或多個工藝參數的設置在所述供給側測定的玻璃形成前體的流量、摻雜物的百分比、所述反應區的速度、所述反應區的等離子體的強度以及所述反應區的長度。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，在用于形成玻璃層封裝體的玻璃層的沉積期間，使各沉積條件沿著沉積長度保持恒定，即沿著所述中空玻璃基管中的、所述反應區在兩個換向點之間移動的長度保持恒定。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，針對由多個玻璃層構成的一個玻璃層封裝體的沉積所確定的沉積條件在所述一個玻璃層封裝體的沉積期間恒定，并且針對由多個玻璃層構成的另一玻璃層封裝體的沉積所確定的沉積條件在所述另一玻璃層封裝體的沉積期間也恒定，但所述一個玻璃層封裝體所使用的沉積條件不同于所述另一玻璃層封裝體所使用的沉積條件。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中，所述反應區以2m/min"40m/min、優選為15m/mirT25m/min的平均速度沿著所述中空玻璃基管的長度移動。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的方法，其中，所述初級預制件包括至少一個預制件層，該預制件層至少部分由玻璃層封裝體構成，并且所述預制件層在徑向上具有大致恒定的平均折射率以及/或者恒定的平均截面面積。
14.一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13中任一項所述的方法制造初級預制件； ii)在熱源的影響下，使步驟i)中所獲得的初級預制件收縮成實心初級預制件；以及 iii)可選地向步驟ii)中所獲得的實心初級預制件的外側施加附加量的玻璃，從而形成所述最終預制件。
15.一種用于制造光纖的方法，包括根據權利要求14所述的方法制造最終預制件，之后對所述最終預制件的一端加熱，并隨后從被加熱的一端拉制出光纖。
16.一種初級預制件，其能夠通過使用根據權利要求1至13中任一項所述的方法來獲得。
17.—種最終預制件，其能夠通過使用根據權利要求14所述的方法來獲得。
18.—種光纖，其能夠通過使用根據權利要求15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。該光纖初級預制件的制造方法是用于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所述中空玻璃基管的長度在所述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，所述中空玻璃基管被配置在加熱爐內，并且在所述反應區內創建使得在所述中空玻璃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的條件。
文檔編號C03B37/018GK103011577SQ201210353530
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, M·J·N·范·斯特勞倫, E·阿爾迪, G·F·克萊文 申請人:德拉克通信科技公司