专利名称：光纤初级预制件、光纤最终预制件和光纤及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用等离子体化学内部气相沉积工艺制造光纤初级预制件的方法，其中向中空玻璃基管的内部供给掺杂或未掺杂的玻璃形成前体，使等离子体形式的反应区沿着前述中空玻璃基管的长度在该中空基管的位于供给侧附近的换向点和位于排出侧附近的换向点之间往返移动；该基管配置在加热炉内；并且在前述反应区内创建条件以在前述基管的内部沉积由至少两个单独玻璃层构成的一个或多个玻璃层封装体。
背景技术：
在内部气相沉积技术中，在中空玻璃基管的供给侧供给包括玻璃形成气体和可选掺杂物的反应混合物，之后在反应区内将所述气体转换成玻璃。未反应的气体和/或剩余产物经由中空玻璃基管的排出侧被排出。
在PCVD (等离子体化学气相沉积)型的内部气相沉积工艺中，反应区是沿着中空玻璃基管的长度往返移动的等离子体。在PCVD工艺中，与反应区正移动的方向无关地，在中空玻璃基管的内部直接沉积玻璃层。此外，PCVD工艺已公知，特别可参考US 4，741，747、 US 5， 145，509、US 5， 188，648、W02004/101458 和 US 2008/0044150。
在MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition,改进的化学气相沉积)或 FCVD(Furnace Chemical Vapor Deposition,加热炉化学气相沉积)型的内部气相沉积工艺中，通过分别使用燃烧器或加热炉对中空玻璃基管的外部加热来使玻璃形成气体和可选掺杂物能起反应。在位于燃烧器或加热炉附近的反应区中，玻璃形成气体被转换成所谓的粉尘(soot)，其中该粉尘在热泳的影响下沉积在中 空玻璃基管的内部。通过加热使粉尘转换成玻璃。在MCVD或FCVD工艺中，仅在反应区向着中空玻璃基管的排出侧移动时沉积玻璃层。PCVD、MCVD和FCVD工艺在本领域已公知。
JP 57-51139公开了产生光纤所用的起始材料的MCVD工艺。在一个周期内，通过在供给侧附近的位置处开始沉积、并且使反应区向着排出侧移动的距离根据各玻璃层而改变，在基管的内部沉积多个玻璃层。该起始材料通过连续执行多个周期来产生。
光纤包括纤芯和包住所述纤芯的外层(还称为“包层”)。该纤芯与该包层相比通常具有较高的折射率，使得光可以经由光纤传播。
光纤的纤芯可以包括各自在径向上具有特定厚度和特定折射率或特定折射率梯度的一个或多个的同心层。
具有包括折射率径向上恒定的一个或多个同心层的纤芯的光纤还被称为(多)阶梯折射率光纤。同心层的折射率Hi和包层的折射率1 之间的差可以以所谓的德尔塔值来表示(表示为Λ #)，并且可以根据以下公式来计算。22
A, % S=* 100%2 ;
其中
IIi=层i的折射率值
nel=包层的折射率值
还可以以获得具有所谓的渐变折射率分布的纤芯的方式来制造光纤。利用Λ值 Λ%和所谓的阿尔法值α来定义这种径向折射率分布。纤芯的最大折射率用于确定八％ 值。可以利用以下公式来确定α值。
权利要求
1.一种使用等离子体化学内部气相沉积工艺来制造光纤初级预制件的方法，其中， 向中空玻璃基管的内部供给掺杂或未掺杂的玻璃形成前体，使等离子体形式的反应区沿着所述中空玻璃基管的长度在中空玻璃基管的位于供给侧附近的换向点和位于排出侧附近的换向点之间往返移动， 中空玻璃基管配置在加热炉内，并且 在所述反应区内创建条件，以使得在所述中空玻璃基管的内部沉积由至少两个单独的玻璃层构成的一个或多个玻璃层封装体， 该方法的特征在于，包括以下步骤 针对至少一个玻璃层的沉积，根据反应区在中空玻璃基管的纵向上的位置来定义沉积条件，并且在沉积所述玻璃层期间，如此定义的多个沉积条件彼此不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，玻璃层封装体内的彼此相邻的玻璃层的沉积条件彼此不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在特定玻璃层封装体内，通过沉积所获得的一个玻璃层的折射率值和/或截面面积不同于通过沉积所获得的另一玻璃层的折射率值和/或截面面积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，由通过沉积所获得的多个单独的玻璃层构成的特定玻璃层封装体的平均折射率值和/或截面面积能够被视为各个单独的玻璃层的折射率值和/或截面面积的组合，并且所述玻璃层封装体内的至少两个这种单独的玻璃层的折射率值和/或截面面积彼此不同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，各玻璃层封装体内的各个玻璃层的径向上厚度为O.1微米 10微米，优选为O. 5微米飞微米。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，玻璃层封装体内的玻璃层的数量为2 100，优选为2 50，更优选为4 30。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，玻璃层封装体内的玻璃层的数量被设置成满足以下条件
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，定义沉积条件包括设置从以下的组中选择出的一个或多个工艺参数，该组包括在供给侧计量的附加气体流量、反应区的速度、反应区的等离子体的强度以及反应区的长度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，沉积长度、即基管的在反应区于两个换向点之间移动沿线的长度被细分成单独的沉积区域，针对各沉积区域确定各自的沉积条件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在沉积工艺期间能够调整针对沉积区域所确定的沉积条件。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，在中空玻璃基管的供给侧采用以脉冲高度和脉冲宽度为特征的一个或多个脉冲的形式供给附加气体量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，脉冲宽度为lms 500ms,优选为lms 200ms,更优选为5ms 100ms。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，附加气体是从如下的组中选择出的，该组包括包含使折射率增大和/或使折射率减小的一种或多种掺杂物的气体，诸如氧、氩和氦等的气体，或者这些气体中的两种或更多种气体的组合。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，掺杂物是从包括GeCl4、PO2Cl5,N2CF4, SiF4^C2F6, C4F8^CCl2F2, SiF4, Si2F6, SF6、NF3 和 F2 的组中选择出的，并且 C2F6 是优选掺杂物。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，初级预制件包括至少部分由玻璃层封装体构成的至少一个预制件层，并且预制件层在径向上的平均折射率值和/或截面面积基本恒定。
16.一种用于制造光纤最终预制件的方法，包括以下步骤 i)根据权利要求1至15中任一项或任意多项所述地制造初级预制件； )在热源的影响下，使在步骤i)中所获得的初级预制件收缩成实心初级预制件； iii)可选地向在步骤ii)中所获得的实心初级预制件的外侧施加附加量的玻璃，从而形成最终预制件。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，附加玻璃层的截面面积和预制件层的截面面积之间的比沿着最终预制件的长度恒定。
18.一种用于制造光纤的方法，包括以下根据权利要求16和17中一项或两项所述的方法来制造最终预制件,接着对所述最终预制件的一端进行加热，并随后从被加热的一端拉制出光纤。
19.一种初级预制件，其能够通过使用根据权利要求1至15中任一项或任意多项所述的方法来获得。
20.一种最终预制件，其能够通过使用根据权利要求16和17中一项或两项所述的方法来获得。
21.一种光纤，其能够通过使用根据权利要求18所述的方法来获得。
全文摘要
本发明涉及光纤初级预制件、光纤最终预制件和光纤及其制造方法，通过使用等离子体化学内部气相沉积工艺来制造光纤初级预制件，其中向中空玻璃基管的内部供给掺杂或未掺杂的玻璃形成前体，使等离子体形式的反应区沿着所述中空玻璃基管的长度在中空玻璃基管的位于供给侧附近的换向点和位于排出侧附近的换向点之间往返移动，中空玻璃基管配置在加热炉内，并且在反应区内创建条件以使得在所述中空玻璃基管的内部沉积由至少两个单独的玻璃层构成的一个或多个玻璃层封装体。
文档编号C03B37/018GK103011576SQ20121035349
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者I·米莉瑟维克, J·A·哈特苏克, M·J·N·范·斯特劳伦 申请人:德拉克通信科技公司