大芯体多模光纤的制作方法

大芯体多模光纤的制作方法
【专利摘要】本发明描述了通过改进的方法制备的多模光纤，该方法降低了制造成本。这些方法在功率损耗方面也可以更高效。在多个【具体实施方式】之一中，改进的设计具有从管棒法得到的纯二氧化硅大芯体。在该【具体实施方式】中，使用等温射频等离子体沉积，通过将氟掺杂的二氧化硅沉积于二氧化硅起动管内制备下掺杂包层。插入二氧化硅芯并将二氧化硅起动管熔塌。去除二氧化硅起动管并且从氟掺杂的玻璃包覆的二氧化硅棒中拉制光纤。
【专利说明】大芯体多模光纤

【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有大芯体的光纤的一组设计。更具体地，涉及为成本效率制造而设 计的多模光纤。

【背景技术】
[0002] 具有极低损耗的光纤用于光信号的中长程传输。它们通常是在小芯体中传输单 模。为了以低损耗提供最佳的光导性能，光纤的折射率分布通常是复杂的，通常具有上掺杂 (相对于纯二氧化硅）的芯体，和多重包层。相反，在短程应用中（例如数米至数十米），许 多光纤是设计更简单并随之成本更低廉的多模光纤。这些光纤通常具有更大的芯体并承载 更高的光学功率，但不要求最佳的光学传输效率。这些设计的主要目的是方便制造因而带 来更低的单位成本。
[0003] 这些简单的多模设计之一具有纯二氧化硅芯体和单个下掺杂包层的阶跃折射率。 这种设计与大多数具有梯级上掺杂芯体和多重包层的单模光纤设计相反。因此这种光纤制 造成本明显更低。
[0004] 尽管这种阶跃折射率的多模光纤本身简单并且制造具有成本效率，进一步降低成 本是持之以恒的目标。


【发明内容】

[0005] 本发明设计了可由降低制造成本的改进方法来制造的多模光纤。这些方法可能在 功率损耗方面也更加高效。在实施方式之一中，改进的设计包括得自管棒法中的纯二氧化 硅大芯体。在该实施方式中，使用等温射频等离子体沉积，通过在管内沉积氟掺杂二氧化 硅氧生成下掺杂的包层。为了方便起见，该方法在本文中称作等温RF等离子体内沉积，或 IRFPID。插入二氧化硅芯棒并将起动管熔塌。二氧化硅起动管可以被去除并且由氟掺杂玻 璃包覆的二氧化硅棒拉制光纤。
[0006] 本发明涉及光纤制造方法，该方法包括：
[0007] (a)加热光纤预制体到软化温度，
[0008] 和
[0009] (b)从预制体拉制光纤，
[0010] 其特征在于光纤预制体通过如下步骤制备，所述步骤包括：
[0011] (i)通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)在IRFPID二氧化硅起动管内形成下掺 杂玻璃包层，其中IRFPID包括：
[0012] α'）将二氧化硅起动管放置在等离子体发生器的谐振线圈内，
[0013] (ii'）将包含下掺杂剂的化学反应物引入二氧化硅起动管内，
[0014] (iii'）保持二氧化硅起动管中的内压低于大气压，
[0015] (iv'）激发谐振线圈从而在二氧化硅起动管内产生等温等离子体，
[0016] (ν'）加热衬底管的内壁，
[0017] (vi'）仅在产生的等温等离子体上游的狭窄区域内使下掺杂玻璃沉积在二氧化 硅起动管上而在等温等离子体中不发生沉积，所述狭窄区域不超过二氧化硅起动管长度的 1%,
[0018] (ii)将玻璃芯棒插入IRFPID二氧化硅起动管中，
[0019] (iii)使IRFPID二氧化硅起动管熔塌于所述玻璃芯棒上从而产生具有芯材和在 芯材上的下掺杂包层材料的第一固态玻璃体。
[0020] 该方法进一步包括去除至少一部分所述IRFPID起动管以形成芯材的第二固态玻 璃体，以及从第一固态玻璃体中去除在芯材上的下掺杂包层材料的步骤。
[0021] 在上述方法中，仅所述IRFPID起动管的一部分被去除。
[0022] 在上述方法中，所述IRFPID起动管全部被去除。
[0023] 在上述方法中，所述IRFPID起动管通过机械研磨来去除。
[0024] 在上述方法中，所述IRFPID起动管通过等离子蚀刻方式去除。
[0025] 在上述方法中，所述IRFPID起动管通过化学蚀刻来去除。
[0026] 在上述方法中，所述IRFPID起动管通过机械研磨、等离子体蚀刻和化学蚀刻的任 意组合来去除。
[0027] 在上述方法中，所述下掺杂玻璃包层的负δ值低于-0.05%。
[0028] 在上述方法中，所述下掺杂玻璃包层的负δ百分比值在-〇. 15 %和-2. 2 %的范围 内。
[0029] 在上述方法中，所述玻璃芯棒形成光纤中的芯体，芯体半径为5微米至1000微米。
[0030] 在上述方法中，所述下掺杂包层的厚度在0. 5微米至1000微米区间内变化。
[0031] 在上述方法中，所述玻璃芯棒是具有近似零的δ值的二氧化硅芯棒。
[0032] 在上述方法中，所述玻璃芯棒是渐变折射率芯棒。
[0033] 在上述方法中，包含下掺杂剂的化学反应物含有氟。
[0034] 本发明还涉及一种具有芯体和下掺杂包层的光纤，其中芯体的半径为5到1000微 米，且其中光纤通过上述方法制成。
[0035] 本发明涉及一种制造光纤预制体的方法，包括：
[0036] ⑴通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)在IRFPID二氧化硅起动管内形成下掺 杂玻璃包层，其中IRFPID包括：
[0037] (i'）将二氧化硅起动管放置在等离子体发生器的谐振线圈内，
[0038] (ii'）将包含下掺杂剂的化学反应物引入二氧化硅起动管内，
[0039] (iii'）保持二氧化硅起动管中的内压低于大气压，
[0040] (iv'）激发谐振线圈从而在二氧化硅起动管内产生等温等离子体，
[0041] (ν'）加热衬底管的内壁，
[0042] (vi'）仅在产生的等温等离子体上游的狭窄区域内使下掺杂玻璃沉积在二氧化 硅起动管上而在等温等离子体中不发生沉积，所述狭窄区域不超过二氧化硅起动管长度的 1%,
[0043] (ii)将玻璃芯棒插入IRFPID二氧化硅起动管中，
[0044] (iii)使IRFPID二氧化硅起动管熔塌于所述玻璃芯棒上，产生具有芯材和在芯材 上的下掺杂包层材料的第一固态玻璃体。
[0045] 该方法进一步包括去除至少一部分IRFPID起动管以形成芯材的第二固态玻璃 体，以及从第一固态玻璃体中去除芯材上的下掺杂包层材料的步骤。
[0046] 在上述方法中，所述下掺杂玻璃包层的负δ值低于-0.05%。
[0047] 在上述方法中，包含下掺杂剂的化学反应物含有氟。
[0048] 本发明还涉及一种通过上述方法制成的光纤预制体。
[0049] 本发明涉及一种下掺杂管的制备方法，包括：
[0050] ⑴通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)在IRFPID二氧化硅起动管内形成下掺 杂玻璃包层，其中IRFPID包括：
[0051] α'）将二氧化硅起动管放置在等离子体发生器的谐振线圈内，
[0052] (ii'）将包含下掺杂剂的化学反应物引入二氧化硅起动管内，
[0053] (iii'）保持二氧化硅起动管中的内压低于大气压，
[0054] (iv'）激发谐振线圈从而在二氧化硅起动管内产生等温等离子体，
[0055] (ν'）加热衬底管的内壁，
[0056] (vi'）仅在产生的等温等离子体上游的狭窄区域内使下掺杂玻璃沉积在二氧化 硅起动管上而在等温等离子体中不发生沉积，所述狭窄区域不超过二氧化硅起动管长度的 1%。
[0057] 该方法进一步包括去除至少一部分IRFPID起动管的步骤。
[0058] 在上述方法中，所述下掺杂玻璃层的负δ值低于-0.05%。
[0059] 在上述方法中，包含下掺杂剂的化学反应物含有氟。
[0060] 本发明还涉及一种通过上述方法制成的下掺杂管。
[0061] 本发明涉及一种等温RF等离子体内沉积（IRFPID)方法，包括：
[0062] (i'）将二氧化硅起动管放置在等离子体发生器的谐振线圈内，所述等离子体发生 器的功率范围为2-20kW，
[0063] (ii'）将包含氟掺杂剂的化学反应物引入二氧化硅起动管内，
[0064] (iii'）保持二氧化硅起动管中的内压在0· 1到50托的范围，
[0065] (iv'）激发谐振线圈从而在二氧化硅起动管内产生等温等离子体，
[0066] (ν'）将衬底管的内壁加热到1000°C至1600°C的范围，
[0067] (vi'）仅在产生的等温等离子体上游的狭窄区域内使氟掺杂玻璃沉积在二氧化 硅起动管上而在等温等离子体中不发生沉积，所述狭窄区域不超过二氧化硅起动管长度的 1%,
[0068] 其中
[0069] 将包含氟掺杂剂的化学反应物以1至2000cc/min输送到二氧化硅起动管内，
[0070] 以 50 至 15000cc/min 输送 02 ;
[0071] 以 0 至 2000cc/min 输送 SiCl4 ;
[0072] 等温等离子体的横向速率超过lm/min ;和
[0073] 等温等离子体的横向长度超过0. lm。
[0074] 在上述方法中：
[0075] 等离子体发生器的所述谐振线圈的功率范围为3_15kW ;
[0076] 二氧化硅起动管内的内压在5至20托范围内；
[0077] 二氧化硅起动管内的温度在1100°C至1400°C范围内；
[0078] 将包含氟掺杂剂的化学反应物以10至1000cc/min输送到二氧化硅起动管内；
[0079] 以 500 至 10000cc/min 输送 02 ;
[0080] 以 0 至 1500cc/min 输送 SiCl4 ;
[0081] 等温等离子体的横向速率超过4m/min ;和
[0082] 等温等离子体的横向长度介于0. 25到3米之间。
[0083] 在上述方法中，起动管的内管直径为20毫米或更大，管壁厚度为3毫米或更厚。
[0084] 在上述方法中，包含氟掺杂剂的化学反应物包括SiF4。
[0085] 在上述方法中，包含氟掺杂剂的化学反应物包括C2F6。
[0086] 本发明还涉及一种具有芯体和氟掺杂包层的光纤，其中芯体的半径为5至1000微 米，其中光纤通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)方法制造。
[0087] 本发明还涉及一种通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)方法制造的光纤预制 体。
[0088] 本发明还涉及一种通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)方法制造的氟掺杂管。

【专利附图】

【附图说明】
[0089] 图1是根据本发明的实施方式的光纤折射率分布图，其示出一般分布参数从而有 助于描述本发明的IRFPID方法；
[0090] 图2和图3是制造光纤预制体的IRFPID方法的管棒法示意图；
[0091] 图4是IRFPID工艺的示意图，其示出将高纯度玻璃沉积于IRFPID起动管内壁上；
[0092] 图5示出在IRFPID工艺后的熔塌步骤；
[0093] 图6示出在本发明工艺中的可选步骤：去除IRFPID起动管，留下用于拉制光纤的 阶跃折射率预制体。
[0094] 图7是光纤拉制装置示意图，该光纤拉制装置可用于将通过IRFPID方法制成的预 制体拉制成连续长度的光纤。
[0095] 详细描沭
[0096] 参考图1，示出了能够用本发明IRFPID方法产生的示例性尺寸设计参数。该图显 示了多模光纤的阶跃折射率分布图，其中光纤芯体11是纯二氧化硅，或是轻掺杂的二氧化 硅（表现出接近零的s值）。δ值是常用的折射率与基值〇(表示纯二氧化硅的折射率） 之间的百分比差。芯体的尺寸是2r。在该实施方式中整体光纤芯体/包层的半径用R表 示。包层12是氟掺杂二氧化硅，具有所示的负δ值。下掺杂包层通常的负δ值， n，可以 低于-0. 05%，优选在介于-0. 05%和-3. 0%，最优选在介于-0. 15%和-2. 2%之间的范围 内。大芯体半径用r表示，通常在5微米至1000微米，优选在24微米至100微米范围内变 化。下掺杂包层的厚度R-r可以在0. 5微米至1000微米，优选在1微米至200微米范围内 变化。
[0097] 在第二实施方式中，由虚线14表示，整体光纤芯体/包层的半径是R2。区域14是 厚度为R2-R的未掺杂包层。制备这一包层的步骤将在下文表述。半径R2可大范围变化。 [0098] 现有技术中公知的是，具有不同绝对值的相同比例分布图，将表征用于制造 IRFPID光纤的预制体。
[0099] 根据本发明IRFPID光纤预制体通过改进的管棒法制备。结合附图2和3对管棒 法进行描述。可以理解的是所涉及的附图不一定按比例绘制。
[0100] 图示的芯棒22被插入到包层管21中。根据本发明优选的实施方式，芯棒为纯二 氧化硅或S值接近零的轻掺杂二氧化硅。优选的，为实现最佳的低损耗，芯棒无掺杂。纯 二氧化硅棒在商业上可以从各种来源得到。芯棒的制备不是本文描述的IRFPID方法的一 部分。从主要的IRFPID方法出发，芯棒制备上的不同为制造顺序增加了的灵活性和成本效 能。尽管纯二氧化硅棒是优选的芯棒，但任意适合于多模光纤芯体的玻璃芯棒均可以使用。 例如，各种类型的渐变折射率玻璃芯棒均可用作通过本发明的IRFPID方法制得的预制体 的玻璃芯体。
[0101] 本领域技术人员能够意识到，使用非常大的预制芯棒使得制备相应大的芯体直径 成为可能，而无需增加预制体制备的时间和复杂程度，并且相对于芯材以烟灰形式沉积的 现有技术方法而言，使得预制体尺寸得到大幅增加成为可能。
[0102] 如图3所示，在装配棒22和管21之后，管熔塌到棒上产生固体棒33,芯棒34除了 很小的折射率差之外无法与包层管区分。
[0103] IRFPID方法中的管通过在玻璃管衬底内沉积下掺杂玻璃而制得。商业上实际使用 的代表性玻璃管衬底的尺寸具有典型的长度与直径比10-15。管内沉积提供了一个受保护 的环境，使得沉积环境的纯净度和组成能够得到高度控制。沉积方法使用等温RF产生的等 离子体在管中创建狭窄的反应区域。使用等温低压等离子体操作条件，该条件产生等离子 体上游的狭窄沉积区域（即，介于反应物料引入处与等离子体之间的位置）。等离子体操作 条件通常取决于许多相互作用的参数。实质上，关键目的在于提供足够的能量密度用于产 生狭窄的反应区域，同时保持足够低的热水平，以避免衬底管的内表面的蒸发。
[0104] IRFPID方法将借助于图4的示意性图示来详细描述。在IRFPID中，控制几个操 作参数以便在紧邻产生的等离子体上游处形成极其狭窄的沉积区域。控制沉积条件使得所 述狭窄沉积区域仅占常规衬底管长度的约1 %。这与现有技术MCVD和PCVD工艺10-30% 的值形成对比。更广泛地说，所采用的条件通常产生一厘米或更小的狭窄沉积区域。二氧 化硅管41用作衬底管。将玻璃前体在43处引入管41。在该实施方式中，反应物包括适于 在衬底管的内壁上生成氟掺杂玻璃44的硅化合物和氟化合物。反应物可以包括51(：1 4和 C2F6。但是，本领域公知的用于制造下掺杂玻璃的其他前体材料同样可以用来在衬底管内生 成下掺杂沉积物。
[0105] 等离子体发生器用于生成具有足够能量密度的等温RF等离子体42以便形成氟掺 杂玻璃沉积物。"等温"等离子体意味着等离子体中的离子和电子均处于几乎相同的温度。 相反，传统的PCVD体系使用非等温等离子体，其中电子能量比离子高得多。在本发明的布 置中使用等温等离子体使得反应和沉积在紧邻等离子体"上游"处发生，如图4所示。与烟 灰截然相反，上游沉积机制通过均匀的颗粒形成和生长使得产生融化的玻璃颗粒。这些融 化的玻璃颗粒随后热泳沉积在等离子体上游。沉积发产生在反应物进入等离子体区域之 前。在等离子体中心几英寸内的狭窄热区域为反应和热泳沉积提供高度集中的热，而等离 子体在下游进一步加热管壁，从而提高了衬底管41侧壁的温度。因此，当等离子体发生器 横跨管41时，等离子体"上游"的加热区域是沉积发生的地方。内壁的温度足够融化玻璃 颗粒并形成均一的玻璃膜。IRFPID工艺的参数受到控制使得反应区域不被加热到衬底将 开始蒸发或分解而不是融化的温度。例如，推荐的是，RF等离子体在2-20kW功率范围下运 行，管衬底的温度保持在l〇〇〇°C至1600°C的范围内。IRFPID方法中的压力低于大气压，例 如，低于100托，优选在0. 1至50托范围内。低压，结合等温等离子体，导致沉积区域极其 狭窄，例如，近似管长的1%，通常约一厘米或更少。低压还有助于降低非常高温的等离子 体的热含量，使得衬底和反应物不会被蒸发。与其他工艺相比，IRFPID方法还产生更高的 沉积效率，从而进一步节省成本。
[0106] IRFPID方法的一个重要特征是低压，等温等离子体工艺产生在进入等离子体之前 (即，等离子体上游）沉积在衬底壁上的融化玻璃颗粒。在本发明的过程中不会产生/沉积 烟灰。并且，在等离子体区域没有发生额外沉积现象；所有的沉积都发生在紧邻等离子体上 游处的狭窄区域。同时，等离子体不需要用于固化步骤，因为沉积颗粒是在沉积时就会固化 的玻璃颗粒。
[0107] 等温等离子体沉积步骤的更多细节可在美国专利号8, 252, 387中找到，该专利公 开于2012年8月28日，并且转让给本申请的受让人。该专利全文在此引入作为参考。
[0108] 本领域技术人员能够理解，除了图1所示的折射率分布图之外，IRFPID方法可以 用于产生目前已知的或将更开发的折射率分布变化的宽广多样性，这些变化需要一个或多 个的下掺杂区域。还应当意识到，形成厚度增加的芯材的能力使得在芯体设计中广泛的多 样性成为可能。
[0109] 当IRFPID沉积完成时，使用已知技术将管熔塌到二氧化硅芯棒上，S卩加热该管至 玻璃软化温度以上，即> 2000-2400°C，从而使得玻璃管的表面张力使管直径缓慢收缩成为 可能，最终在多次通过喷枪（torch)之后形成固体棒。所述熔塌棒示于图5,其具有二氧化 硅芯棒51，IRFPID二氧化硅起动管53,和IRFPID下掺杂层52。如果需要，可引入熔塌前的 清洁步骤。同样，可控制管与棒之间的周围环境。合适的附加步骤的细节描述在美国专利 号8, 252, 387,公开于2012年8月28日，在此作为与本发明相关的附加教导引入本文作为 参考。
[0110] 接下来，依照本发明一个优选的方面，IRFPID二氧化硅起动管53可被去除。这可 通过机械研磨，等离子体蚀刻，化学蚀刻，或通过这些技术的组合来实现。在某些情况中，取 决于应用和/或起动管材料的质量，可保留环绕在IRFiro沉积玻璃周围的起动管材料的残 留量。然而，在一个优选的实施方式中，所有的起动管均被去除。蚀刻工序的终点可由熔 塌棒的折射率分布来决定。在研磨或蚀刻完成之后可测量经蚀刻的预制体以确定过蚀刻 (overetching)的量，过蚀刻的量作为选择起动管的考虑因素。显然，在这种情况下，过蚀 刻优于蚀刻不足。因此，IRFPID沉积和蚀刻时间可以针对IRFPID沉积材料有限但限定的 (finite)蚀刻而设计。优选地，多于90%的管被去除，更典型地，所有的管均被去除。
[0111] 至少部分起动管被保留的实施方式在图1中由虚线14示出。
[0112] 在去除掉至少部分IRFPID起动管之后，IRFPID沉积的玻璃芯体保留下来，如图6 所示。在本发明优选的实践中，图6中的棒是用于拉制光纤的IRFPID预制体。
[0113] 如上文所述，IRFPID光纤预制体接着用于拉制光纤。从IRFPID预制体拉制光纤的 合适装置如图7所示。图7示出了预制体71，表示用于软化玻璃预制体和开始纤维拉制的 熔炉（未示出）的基座72。拉制光纤用73表示。新生的纤维表面然后经过涂布杯（一般 性地由74表示），涂布杯74具有包含涂布预聚物76的腔室75。来自涂布腔室的液体涂布 的纤维穿出膜头81。模头81和预聚物的流体动力学的组合控制涂布厚度。然后将经预聚 物涂布的纤维84曝露于UV灯85以固化预聚物并完成涂布工序。在适当的情况下可使用 其他固化辐射。具有固化涂层的光纤被卷绕盘87卷绕。卷绕盘控制纤维的拉制速度。可 以使用通常1-50米/秒范围内的拉制速度。重要的是纤维位于涂布杯正中，尤其是位于出 口模头81正中，以保持纤维和涂层的同心性。商业设备通常具有用于控制纤维呈直线的滑 轮。模具自身中的流体动力学压力有助于使纤维居于正中。由微步分度器（未示出）控制 的步进电机控制卷绕盘。
[0114] 光纤的涂布材料通常是聚氨酯，聚丙烯酸酯（acrylates)或聚氨酯-丙烯酸酯，其 中加入UV光引发剂。图7中的装置示出具有单个涂布杯，但具有双涂布杯的双重涂布装置 也是常用的。在双涂布纤维中，典型的初始或内部涂布材料是柔软的、低模量的材料，如有 机硅、热熔蜡或许多具有相对低模量的聚合物材料中的任一种。用于第二或外部涂布的常 用材料是高模量聚合物，通常是聚氨酯或丙烯酸类树脂。在商业实践中这两种材料可能是 低和高模量的聚丙烯酸酯。涂布厚度通常在直径为150-300微米的范围，具有约240微米 的标准。
[0115] 此外，本发明的IRFPID方法可用来制造下掺杂管。不同于在下掺杂剂例如氟沉积 后再插入芯体，下掺杂管可用作单独的外包管。视下掺杂管的应用而定，至少一部分起动管 可通过上文所述的任意方法来去除。虽然各种起动管都可以用于本发明的IRFPID方法，但 具有20mm或更大内管直径和3mm或更厚管壁厚度的起动管是优选的用于制造下掺杂管的 起动管。
[0116] 在IRFPID方法中，为了获得所需要的下掺杂分布，必须仔细控制二氧化硅和下掺 杂化合物的沉积。例如，对于使用本发明IRFPID方法的氟沉积而言，推荐的是RF等离子体 以2-20kW的功率运行，管内壁温度保持在1000°C到1600°C的范围，管内的压力保持在0. 1 到50托的范围。优选地，RF功率在3-15kW的范围内，管内壁温度在1KKTC到1400°C的范 围内，管内压力在5到20托的范围内。
[0117] 在沉积过程中某些化合物的流动速率同样需要仔细控制。例如，对于使用本发明 的IRFPID方法的氟沉积而言，推荐的是以50至15000cc/min输送0 2，以0至2000cc/min 输送SiCl4，并且以1至2000cc/min输送SiF4或C2F 6。优选地，以500至10000cc/min输送 〇2，以 0 至 1500cc/min 输送 SiCl4，并且以 10 至 1000cc/min 输送 SiF4 或 C2F6。
[0118] 优选地，生成的等温等离子体的横向速率超过lm/min，更优选地，超过4m/min。并 且，等离子体的横向长度优选超过〇. lm，更优选介于0. 25和3m之间。
[0119] 虽然各种起动管都能够用于本发明的IRFPID方法，但具有20毫米或更大内管直 径和3毫米或更厚管壁厚度的起动管是本发明的IRFPID方法优选的起动管。
[0120] 本领域的技术人员会对本发明进行各种额外的修改。从本说明书具体教导得出 的、基本上依照原理及其等同原则的所有变化方案（通过它们现有技术得以进步）均合理 地被认为是落入所描述和请求保护的本发明范围内。
【权利要求】
1. 一种方法，包括： (i) 通过等温RF等离子体内沉积（IRFPID)在IRFPID二氧化硅起动管内形成下掺杂玻 璃层，其中所述IRFPID包括： (i'）将二氧化硅起动管放置在等离子体发生器的谐振线圈内； (ii'）将包含下掺杂剂的化学反应物引入所述二氧化硅起动管内； (iii'）保持二氧化硅起动管内的压力低于大气压； (iv'）激发谐振线圈从而在二氧化硅起动管内产生等温等离子体； (ν'）加热衬底管的内壁；和 (vi'）仅在产生的等温等离子体上游的狭窄区域内使下掺杂玻璃沉积于二氧化硅起 动管上而在等温等离子体内不发生沉积，所述狭窄区域不大于所述二氧化硅起动管长度的 1%。
2. 如权利要求1所述的方法进一步包括：去除至少一部分所述IRFPID起动管。
3. 如权利要求2所述的方法，其中去除至少一部分所述IRFPID起动管的步骤选自下组 之一： 仅去除所述IRFPID起动管的一部分； 去除所述IRFPID起动管的全部； 所述IRFPID起动管的至少一部分通过机械研磨来去除； 所述IRFPID起动管的至少一部分通过等离子体蚀刻来去除 所述IRFPID起动管的至少一部分通过化学蚀刻来去除；和 所述IRFPID起动管的至少一部分通过机械研磨、等离子体蚀刻和化学蚀刻的任意组 合来去除。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述下掺杂玻璃层的负δ值的范围选自以下的组： 低于-0. 05% ;和 在大约-0. 15%到-2. 2%之间。
5. 如权利要求1所述的方法，其中包含下掺杂剂的化学反应物含有氟。
6. 如权利要求1所述的方法，进一步包括： (ii) 将玻璃芯棒插入IRFPID二氧化硅起动管中；和 (iii) 使IRFPID二氧化硅起动管熔塌于所述玻璃芯棒上从而产生具有芯材和在所述 芯材上的下掺杂包层材料的第一固态玻璃体。
7. 如权利要求6所述的方法，所述第一固态玻璃体为光纤预制体，该方法进一步包括： 加热所述光纤预制体至软化温度；和 由所述预制体拉制光纤，该光纤具有芯和下掺杂包层。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述芯的半径为5微米至1000微米。
9. 如权利要求7所述的方法，其中所述下掺杂包层的厚度为0. 5微米至1000微米。
10. 如权利要求6所述的方法，其中所述玻璃芯棒是具有近似零的δ值的二氧化硅芯 棒。
11. 如权利要求6所述的方法，其中所述玻璃芯棒是渐变折射率芯棒。
12. 如权利要求1所述的方法，其中包含下掺杂剂的化学反应物含有氟。
13. 如权利要求1所述的方法，其中： 等离子体发生器的功率范围为2-20kW， 包含下掺杂剂的化学反应物是含氟掺杂剂的化学反应物，将含氟掺杂剂的化学反应物 以1至2000cc/分钟（cc/min)输送到二氧化娃起动管内； 二氧化硅起动管内的内压介于约0. 1至50托； 将衬底管的内壁加热至介于约l〇〇〇°C至1600°C的范围； 以 50 至 15000cc/min 输送 02 ; 以 0 至 2000cc/min 输送 SiCl4 ; 等温等离子体的横向速率超过lm/min ;和 等温等离子体的横向长度超过〇. lm。
14. 如权利要求13所述的方法，其中： 等离子体发生器的所述谐振线圈的功率范围为3-15kW ; 二氧化硅起动管内的内压在5至20托范围内； 二氧化硅起动管内的温度在ll〇〇°C至1400°C范围内； 将包含氟掺杂剂的化学反应物以10至l〇〇〇cc/min输送到二氧化硅起动管内； 以 500 至 10000cc/min 输送 02 ; 以 0 至 1500cc/min 输送 SiCl4 ; 等温等离子体的横向速率超过4m/min ;和 等温等离子体的横向长度介于〇. 25到3米之间。
15. 如权利要求13所述的方法，包含氟掺杂剂的化学反应物包括选自以下组的反应 物： SiF4 ;和 C2F6。
【文档编号】C03B37/018GK104045233SQ201410245579
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】J·C·阿朗索, D·D·布拉甘扎, M·H·布罗德, J·W·弗莱明 申请人:Ofs菲特尔有限责任公司