专利名称:制造光导纤维基底材料的方法
本发明涉及通过介质CVD方法(MCVD方法，即介质化学汽相淀积法)来制造光导纤维基底材料的方法。
当通过介质化学汽相淀积法制造光导纤维基底材料以提供GI型石英光导纤维时，该方法具有这些步骤在石英管的内周表面同轴地积聚合成玻璃而形成预定的玻璃层，然后，加高热以破坏石英管，使管子收缩，于是便填满管子而形成如象棒状基底材料的实心状态。
积聚在石英管内的玻璃层由掺锗石英组成为一个芯体，在上述方法里，当在积聚玻璃以后破坏石英管时，玻璃层内周的锗含量通过在破坏石英管的时候加高热蒸发而变得富含二氧化硅，因而造成称之为“中心凹陷”的光导纤维基底材料的折射率变得不规则，也就是造成来自基体的材料中央部分的折射率降低，这样所得到的光导纤维的折射率不规则地下降。
这样制得的中心凹陷的光导纤维，如所指出的那样，波带性能有所下降。
为了消除这些问题，如同日本公开专利(公开号为130131/1983)所揭示的那样，玻璃材料和掺杂材料以气态输入石英管内，并将管子加高热到足以缩小管内剩留空间的直径，于是管子便被破坏了。
按照这个常规的方法，锗的掺杂受芯玻璃的温度和成份的影响。因此，在这个方法里，必需控制原料的供给。在此情况里，不容易通过施加热载荷使玻璃收缩来校正锗的掺杂，所以，按照这个方法，难以提供有小的中心凹陷及预定的折射率分布曲线的基底材料。
于是，本发明的目的是提供一种制造光导纤维基底材料的方法，它能消除上述的问题和缺点，并能减小中心凹陷而毫不降低折射率分布的可控性。
按照本发明，提供了一个制造光导纤维基底材料的方法，它包括这些步骤在石英管内周表面顺序地积聚由掺杂金属的合成石英制成的玻璃而形成玻璃层，其次通过加热的方式在管子内侧形成固态，当玻璃层积聚的步骤接近最终阶段时，用加热的方法临时使管子收缩，然后再在所生成的玻璃层的内周积聚玻璃，于是在管子内部形成实心状态。
在如上面所描述的本发明的方法里，当玻璃层的积聚步骤接近最终阶段时，石英管由于加热而临时收缩，玻璃再积聚在所生成的玻璃层的内周，管子的内部便形成实心状态。
更特别地，玻璃层的积聚步骤和玻璃的收缩步骤是分成多次来完成的。所以，在玻璃收缩时的每一次热负荷得以改轻，从而抑制玻璃层内周上的掺杂物的蒸发，因此，就能制造具有小的中心凹陷的光导纤维基底材料。
上述的玻璃积聚步骤和玻璃收缩步骤是由普通的方法来完成的，加热的程度仅在下述的玻璃积聚步骤里的破坏石英管的时间内提高。因此，不存在特别的困难，而控制折射率分布变得更为方便。
通过阅读以下用附图帮助揭示的说明和在从属权项里所指出的新颖性的描述，本发明的上述以及其他有关的目的和特点就显而易见了。
图1至4是表示按照本发明制造光导纤维基底材料的具体步骤的说明性的示意图;
图5是说明按照本发明方法制得的基底材料作出的光导纤维折射率分布的曲线图;以及图6是说明普通的光导纤维折射率分布的曲线图。
现在，参照附图来详细描述按照本发明制造光导纤维基底材料的方法的实施例。
在图1里，石英管1可旋转地置于玻璃转盘(图中未示出)上，原料气体供料系统与管1的一端相连接，排气系统与管1的另一端相连接。
在此情况下旋转管1，四氯化硅(SiCl4)、四氯化锗(GeCl4)和氧气(O2)从原料气体供料系统输入到管1，并且管1的内部被一个沿着管子轴向往复运动的加热器2，诸如氢氧火焰喷灯所加热，这些步骤重复进行。
这样，同轴的玻璃层3便积聚在管1内。当积聚玻璃的步骤到达最终阶段时，原料暂停输入，仅氧气作为载运气体流入管1，加热器2的热量进一步增加，使管1因加热而收缩，如图2所示。
在热收缩时，在管1的中心部分留有空间。
接着，如图3所示，原料气体再从原料气体供料系统输入到管1，管1内部由加热器2加热，并积聚成玻璃层4。
然后，停止供给原料，增加加热器的热量，管子就象图4那样紧缩，并在管1的内部完全形成实心状态。
图5表明通过由本发明的方法制造的光导纤维基底材料的自旋所得到的GI型光导纤维的折射率分布曲线图，图6表明普通的GI型光导纤维的折射率分布曲线图。正如从两者的比较明显看到的那样，按照本发明制造的光导纤维比起通常的光导纤维来，中心凹陷较小。
下面叙述按照本发明的方法的实例。
例1这个例子将叙述制造GI型光导纤维基底材料的方法。
当以图1至4的步骤制造GI型光导纤维基底材料时，外径为26毫米、内径为22毫米的石英管1置于玻璃转盘上，并且转动。
在此管1里，四氯化硅(SiCl4)、三氯氧磷(POCl3)、四氯化锗(GeCl4)和氧气(O2)在25℃随氧气从预置的液相原料作泡状通过输入管1，周知的氢氧火焰喷灯用作加热器。
当在图1的时候，玻璃层的积聚数目是四十九层，原料供给量(经液体作泡状通过的量)和氧气供给量如下四氯化硅(SiCl4)的供给量从玻璃层的第一层到第四十九层均为400立方厘米/分。
三氯氧磷(POCl3)的供给量从玻璃层的第一层到第四十九层均为15立方厘米/分。
四氯化锗(GeCl4)的供给量玻璃层的第一层为10立方厘米/分，第四十九层为490立方厘米/分，在第二层到第四十九层期间，每一层增加10立方厘米/分。
氧气的供给量1500立方厘米/分。
加热器2沿着管1的轴向运动的速度是230毫米/分。
当管1在图2的时候热收缩时，氧气以2000立方厘米/分输入管1，加热器2的加热温度是2100℃，其运动速度是80毫米/分。
玻璃层在图3的时候积聚的数目仅为一层，这样，玻璃层便形成了。在此情况里，玻璃层形成的条件除了四氯化锗(GeCl4)的供给量为500立方厘米/分以外，其余条件都与前面相同。
在完成了各道步骤以后，通过根据图4所描绘的加热方式，管1内部就完全形成实心状态。
这样得到的光导纤维基底材料没有如所预料的中心凹陷，当用13微米的波长测量从基底材料得到的GI型光导纤维波段时，一般为900兆赫，而例1的光导纤维却改善至1300兆赫。
例2在这例子里，制造了SM型光导纤维基底材料。
当在从图1到图4的步骤里制造SM型光导纤维基底材料时，外径为26毫米、内径为22毫米的石英管1以与例1同样的方式置于玻璃转盘上，并且转动管1。
在图1的时候，当在管1内形成供包覆的玻璃层时，25℃的、1000立方厘米/分的四氯化硅(SiCl4)(随氧气经液体而通过的量)，200立方厘米/分的三氯氧磷(随氧气经液体而通过的量)，及5立方厘米/分的六氟化硫(SF6)和1500立方厘米/分的氧气输入到管1里。
在此情况里，积聚数目是四十层。
在上述条件下，当作为芯体的玻璃层随后在由于包覆而形成的玻璃层的内表面形成时，随氧气经液体而通过的四氯化硅(SiCl4)、四氯化锗(GeCl4)和氧气(O2)输入到管1里，用作芯体的玻璃层在积聚四次后形成。
在此情况里，原料供给量(经液体作泡状通过的量)如下第一层SiCl4＝100立方厘米/分，GeCl4＝4立方厘米/分。
第二层SiCl4＝100立方厘米/分，GeCl4＝9立方厘米/分。
第三层SiCl4＝100立方厘米/分，GeCl4＝15立方厘米/分。
第四层SiCl4＝100立方厘米/分，GeCl4＝22立方厘米/分。
当管1在图2的时候收缩时，氧气以2000立方厘米/分输入管1，由加热器2加热的温度是2150℃，加热器2的运动速度是80厘米/分。
当玻璃层4在图3的时候通过一个积聚数在玻璃层的内表面形成为芯体时，100立方厘米/分的四氯化硅(SiCl4)，400立方厘米/分的四氯化锗(GeCl4)输入管1，玻璃层4就在与前面相同的条件下形成。
在完成各道步骤以后，通过根据图4所描绘的加热方式，管1就完全形成实心状态。
当这样获得的光导纤维基底材料自旋时，SM型光导纤维不会有中心凹陷。
下面描述SM型光导纤维。
一般地，在折射率形成三角形分布的SM型光导纤维的情况里，低色散区域进入长波长一边。于是，认为光导纤维能用于极低损耗的1.55微米波长区域。
在通常的例子里，如果在SM型光导纤维的中心存在凹陷，无色散的波长变为1.45微米。然而，当中心凹陷能象在例2里那样减小时，无色散波长位移到1.50微米，而在1.55微米波长区域里，色散变得较低。
因此，要是按照本发明的方法，就能有效地控制SM型光导纤维的色散特性。
按照如同上面所描述的本发明的方法，当玻璃层积聚的步骤接近最终阶段时，石英管由于加热而临时收缩，然后，玻璃再积聚在所生成的玻璃层的内周上，于是，石英管便形成实心状态。因此，能容易地制造具有极好的波带性能而折射率分布毫不降低的光导纤维基底材料。
权利要求
1.一种制造光导纤维基底材料的方法，包括以下步骤顺序地将掺杂金属的合成石英制成的玻璃积聚在石英管内周表面而形成玻璃层。其次通过加热的方法在管子内侧形成固态，当积聚玻璃层的步骤接近最终阶段时，用加热的方法临时使管子收缩。接着在所生成的玻璃层的内周积聚玻璃，然后在管子内部形成实心状态。
2.按照权项1的方法，其中，制成GI型光导纤维的基底材料。
3.按照权项1的方法，其中，制成SM型光导纤维的基底材料。
专利摘要
一种制造光导纤维基底材料的方法，包括以下步骤顺序地将掺杂金属的合成石英制成的玻璃积聚在石英管内周表面而形成玻璃层，其次通过加热的方式在管子内侧形成固态，当积聚玻璃层的步骤接近最终阶段时，用加热的方法临时使管子收缩，接着在所生成的玻璃层的内周再积聚玻璃，然后在管子内部形成实心状态。这样，这个方法能减小中心凹陷而毫不降低折射率分布的可控性。
文档编号C03B37/018GK85106259SQ85106259
公开日1987年2月25日 申请日期1985年8月10日
发明者神谷保, 内山顺仁, 芝山康弘 申请人:古河电气工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan