專利名稱：低水峰光導(dǎo)纖維及其制造方法
相關(guān)專利申請本專利申請要求1999年4月26日提交的名稱為“低水峰光波導(dǎo)及其制造方法”的美國臨時專利申請№60/131,033的優(yōu)先權(quán)。
發(fā)明的背景發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明總的是涉及光導(dǎo)纖維領(lǐng)域，更具體地涉及可制成低水峰光導(dǎo)纖維的光導(dǎo)纖維預(yù)制品及其制造方法。
背景技術(shù)：
總的來說，通訊業(yè)的一個重要的目標是在更短的時間內(nèi)，在更長的距離上，傳輸更大的信息量。一般由于系統(tǒng)用戶數(shù)量和系統(tǒng)使用頻率的增大，所以也要求增大系統(tǒng)資源。滿足這個要求的一種方法是增大在長距離上用來傳送信息的介質(zhì)的頻帶寬度。在遠程光通訊系統(tǒng)中，對光導(dǎo)纖維頻帶寬度增大的要求尤其高。
近年來，光導(dǎo)纖維的制備已經(jīng)取得了顯著的進展，從而提高了纖維傳送可用光的能力。但是，正如眾所周知的一樣，沿光導(dǎo)纖維傳輸?shù)碾姶泡椛溆捎趲讉€機制會衰減即損失。雖然其中有些機制不能減小，但是其他一些則可以消除或至少大大減小。光纖衰減的一個特別問題，是由存在于纖維導(dǎo)光區(qū)域的雜質(zhì)導(dǎo)致光導(dǎo)纖維對光吸附而產(chǎn)生衰減。尤其麻煩的是由羥基引起的衰減，當(dāng)氫源物質(zhì)存在于纖維材料內(nèi)，或在纖維制造過程中幾種氫源物質(zhì)的氫擴散進入玻璃時，羥基會形成在光導(dǎo)纖維中。總的來說，氫與玻璃基體內(nèi)的SiO2和/或GeO2和/或其他含氧的化合物的氧結(jié)合，形成OH和/或通常稱為“水”的OH2。由于玻璃內(nèi)的OH或水，衰減能夠增大至約0.5-1.0dB/km，衰減峰通常在1380nm窗口內(nèi)。本文中使用的“1380nm窗口”術(shù)語，定義為約1330-1470nm的波長范圍。所述衰減峰通常稱為水峰，在1380nm窗口內(nèi)阻止可用的電磁波通過。
直至不久前，遠程通訊系統(tǒng)避免存在于1380nm窗口內(nèi)的水峰，其辦法之一是在1310nm窗口和/或1550nm窗口進行工作。隨著波長分隔多路傳輸(“WDM”)的出現(xiàn)以及能使遠程通訊系統(tǒng)在寬波長范圍內(nèi)工作放大器技術(shù)的進展，目前就可以在遠程光通訊系統(tǒng)中，使約1300nm-1650nm之間的所有波長都能用于遠程光通訊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。從與該系統(tǒng)一同使用的光導(dǎo)纖維中除去水峰，是使系統(tǒng)能在所述完整波長范圍內(nèi)工作的一個重要方面。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個方面，是制備光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體的制造方法。該方法包括這樣的步驟，即使流動的包含至少一種形成玻璃的前體化合物的液體混合物的至少部分成分在氧化介質(zhì)中起化學(xué)反應(yīng)，形成二氧化硅基的反應(yīng)產(chǎn)物。收集或淀積包含與氧結(jié)合的氫的反應(yīng)產(chǎn)物至少一部分，形成多孔體。在淀積過程中，例如使反應(yīng)產(chǎn)物淀積到一基材上，然后除掉該基材，就形成了沿圓柱形多孔體軸伸展的中心孔。干燥并燒結(jié)此多孔體，形成玻璃預(yù)制品，在適于制備1380nm波長下光衰減小于約0.35dB/km的光纖的條件下使該中心孔閉合。該光纖在1380nm波長優(yōu)選表現(xiàn)出小于0.31dB/km的光衰減。
本發(fā)明的另一方面涉及制備光導(dǎo)纖維用的由上述方法制成的圓柱玻璃體。
本發(fā)明的再一方面是一種光導(dǎo)纖維。該光導(dǎo)纖維包括含二氧化硅的芯玻璃，其至少一部分包含與氧結(jié)合的氫。該含二氧化硅的芯玻璃還包括一個中心區(qū)，其至少一部分中包含一種摻雜物，該中心區(qū)是閉合預(yù)制品的中心孔而形成的。包覆玻璃則包圍含二氧化硅的芯玻璃，使光導(dǎo)纖維在約1380nm下表現(xiàn)出小于約0.31dB/km的光衰減。
本發(fā)明的又一方面，是涉及光纖通訊系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)射器、接收器以及在發(fā)射器與接收器之間傳送光信號的光纖。所述光纖中有含二氧化硅的芯玻璃，其至少一部分包含與氧結(jié)合的氫，芯玻璃中有含摻雜物的中心區(qū)，該中心區(qū)是閉合預(yù)制品的中心孔而形成的。光纖還有包圍含二氧化硅的芯玻璃的包覆玻璃。該光纖優(yōu)選在約1380nm波長下表現(xiàn)出小于約0.31dB/km的衰減。
本發(fā)明的再一方面涉及制備光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體的制造方法。該方法包括這樣的步驟，即使流動的包含至少一種形成玻璃的前體化合物的液體混合物的至少部分成分在氧化介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成二氧化硅基的反應(yīng)產(chǎn)物。收集或淀積包含與氧結(jié)合的氫的反應(yīng)產(chǎn)物的至少一部分，形成多孔體。在淀積過程中，例如使反應(yīng)產(chǎn)物淀積到一基材上，然后除掉該基材，就形成了沿圓柱形多孔體軸伸展的中心孔。干燥并燒結(jié)此多孔體，形成具有中心孔的玻璃預(yù)制品，隨后，閉合該中心孔。干燥、燒結(jié)和閉合這些步驟在適于形成包括中心區(qū)的密實玻璃體的條件下實施，所述中心區(qū)的平均OH重量含量小于約1ppb。
本發(fā)明的另一方面，涉及用來密封制備光導(dǎo)纖維用的煙灰構(gòu)成的坯體(即預(yù)制品)中心孔的塞子。所述含二氧化硅的玻璃塞的OH含量小于約5ppm(重量)，優(yōu)選進行化學(xué)干燥，使其OH含量小于約1ppb(重量)。
本發(fā)明的方法與本行業(yè)內(nèi)已知的其他方法相比，具有許多優(yōu)點。常規(guī)地，用外蒸汽淀積(OVD)常規(guī)方法制成的光導(dǎo)纖維坯體在含氯氣的氣氛中燒結(jié)，并使坯體化學(xué)干燥，由此形成具有沿軸伸展的中心孔的燒結(jié)玻璃預(yù)制品。此芯玻璃預(yù)制品然后一般置于一個再拉爐內(nèi)，加熱到足以將其拉伸成為較小直徑圓柱玻璃體即芯棒的溫度。在再拉伸過程中，通過對中心孔施加真空(例如，200毫乇或較小壓力)使芯玻璃坯體(預(yù)制品)中的中心孔閉全。中心孔內(nèi)壓力的減小能保證中心孔完全閉合，使得拉伸獲得的芯棒有個沿軸延伸的密實中心區(qū)。
在再拉伸步驟后，所得芯棒一般在其周圍包覆上一層覆蓋的煙灰，其辦法是例如通過OVD法沉積出該覆蓋的煙灰層。覆蓋了足量的煙灰層后，將所得的煙灰包覆的芯棒進行化學(xué)干燥，再燒結(jié)形成光纖預(yù)制品，然后可將其拉伸成為光纖。盡管用了化學(xué)干燥和燒結(jié)步驟，這種光纖發(fā)現(xiàn)其在在約1380nm測出的衰減相當(dāng)多。因為現(xiàn)在使用的遠程通訊系統(tǒng)并不在1380nm或其附近工作，這個缺點大多不受重視。但隨著WDM、放大器技術(shù)以及激光源方面的新近進展，消除1380nm的水峰顯得重要起來。水峰主要是在光纖制造過程中包在玻璃中的水分引起的。在OVD法中，認為是在中心孔閉合以前或閉合過程中有大量的水分包在中心區(qū)中。盡管坯體經(jīng)過化學(xué)干燥和燒結(jié)，已發(fā)現(xiàn)包圍并限定中心孔的玻璃區(qū)域在干燥以后會再次濕潤。最通常的情況，是當(dāng)坯體燒結(jié)后其中心孔與含有含氫化合物(如水但不限于水)的氣氛接觸時，通過物理吸附水(OH2)和/或化學(xué)吸附水(βOH)而發(fā)生再濕潤。
本發(fā)明方法的一個主要優(yōu)點，是它可以大大減少包入芯棒中心區(qū)內(nèi)的水含量。因此，由這種芯棒制成的光導(dǎo)纖維在1380nm和總體上在1380nm窗口，可表現(xiàn)出小得多的水峰，因此在1380nm窗口表現(xiàn)出的光衰減就比根據(jù)常規(guī)方法由OVD法制成的預(yù)制品制備的光導(dǎo)纖維低。
本發(fā)明的方法和圓柱玻璃體的另一個優(yōu)點是，用這種圓柱玻璃體制成的光導(dǎo)纖維現(xiàn)在能夠在從約1300-1680nm的波長范圍內(nèi)任意選出的某個波長下工作，不會有大的光衰減。更具體地說，這種纖維在約1300-1680nm波長范圍內(nèi)的每一波長下都表現(xiàn)出小于約0.35dB/km的衰減，優(yōu)選小于約0.31dB/km。此外，本發(fā)明方法實施起來很經(jīng)濟，而且在實施時不會額外產(chǎn)生對環(huán)境不友好的廢棄物。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征將在下面的詳細說明中進行闡述，對本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員，其中一部分可容易地從此說明中明白，或者通過對本文描述的本發(fā)明的實施以后可以認識到，所述說明包括下面的詳細說明、 和附圖。
要明白，上面的概述和下面的詳細說明對本發(fā)明都僅是示例性的，旨在為理解本發(fā)明所要求的本質(zhì)和特征提供綜述或框架。附圖則有助于進一步理解本發(fā)明，加入這些附備，構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各種實施方式，它們與本文的描述一同用來解釋本發(fā)明的原理和操作。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明示出了中心區(qū)R2的圓柱玻璃體的透視圖；圖2示意說明了本發(fā)明采用外蒸汽淀積方法制造多孔體；圖3是懸掛在燒結(jié)爐中圖2所示多孔體的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施方式，懸掛在燒結(jié)爐中的圖2所示多孔體的剖面圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施方式，裝有頂塞并懸掛在燒結(jié)爐中的圖2所示多孔體的剖面圖；圖5B是示出位于圖5A所示的柄內(nèi)的頂塞放大剖面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施方式，裝有可打破件并懸掛在燒結(jié)爐內(nèi)圖2所示多孔體的剖面圖；圖6B是示出位于圖6A所示的柄內(nèi)的可打破件放大剖面圖；圖7A是由圖4所示多孔體燒結(jié)而形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品正被拉伸成直徑減小的芯棒時的剖面圖；圖7B是由圖5A所示多孔體燒結(jié)而形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品正被拉伸成直徑減小的芯棒時的剖面圖；圖7C是由如圖6A所示多孔體燒結(jié)而形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品正被拉伸成直徑減小的芯棒時的剖面圖；圖7D是說明可打破件和圖7C所示沖桿的操作的放大剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明方法第二優(yōu)選實施方式，位于再拉伸爐內(nèi)的燒結(jié)玻璃預(yù)制品剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明方法第二優(yōu)選實施方式，位于再拉伸爐內(nèi)的燒結(jié)玻璃預(yù)制品剖面圖；圖10是本發(fā)明光導(dǎo)纖維的光譜衰減曲線；圖11是本發(fā)明的光纖通訊系統(tǒng)。
優(yōu)選實施方式的詳細說明下面詳細參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式(其實施例在附圖中示出)來說明本發(fā)明。只要有可能，所有附圖中用同一編號表示相同或相似的部分。本發(fā)明圓柱玻璃體的一個示范性實施方式如圖1所示，該圓柱玻璃體在本文中始終都用編號20表示。根據(jù)本發(fā)明，圓柱玻璃體20包括含二氧化硅的玻璃區(qū)22，其至少一部分含有與氧結(jié)合的氫。含二氧化硅的玻璃區(qū)22中有一個中心區(qū)24，該中心區(qū)24的平均OH重量含量低于約2ppb，優(yōu)選低于約1ppb。中心區(qū)24中有一個直徑更小的含摻雜物(優(yōu)選為氧化鍺(germania))區(qū)26(由半徑R1表示)，中心區(qū)24和含摻雜物區(qū)26都沿圓柱玻璃體20的軸28縱向延伸。如圖1所示，由半徑R2表示的中心區(qū)24定義為玻璃體20傳輸約99％光的部分。換言之，在光子-動力學(xué)衰減測量臺(PK Bench)上測量由玻璃體20制成的光導(dǎo)纖維在1380nm波長的衰減譜時，測得的光衰減低于約0.35dB/km，更優(yōu)選低于約0.31dB/km。
根據(jù)本發(fā)明，圓柱玻璃體20優(yōu)選這樣形成使流動的包含至少一種形成玻璃的前體化合物液體混合物的至少部分成分在氧化介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成二氧化硅基的反應(yīng)產(chǎn)物。將該反應(yīng)產(chǎn)物的至少一部分引導(dǎo)到一基材上，形成多孔體，其至少一部分包含與氧結(jié)合的氫。多孔體可以例如用OVD方法將煙灰層沉積到一鉺棒上形成。這樣的OVD方法見圖2。如圖2所示，一根鉺棒即心軸30穿過一管狀柄32裝到一車床(未示出)上。該車床設(shè)計成能使心軸30在產(chǎn)生煤煙的燃燒器34的附近旋轉(zhuǎn)并移動。在心軸30旋轉(zhuǎn)并移動時，通常稱為煙灰的二氧化硅基反應(yīng)產(chǎn)物36射向心軸30上。二氧化硅基反應(yīng)產(chǎn)物36的至少一部分沉積到芯軸30和柄32的一部分上，在它們上面形成多孔體38。雖然本發(fā)明在這里是就由車床移動的心軸說明的，但是本行業(yè)內(nèi)普通技術(shù)人員不難明白，產(chǎn)生煙灰的燃燒器34也能夠移動，而不是心軸30移動。此外，本發(fā)明在這里不打算將煙灰的沉積局限于OVD方法。也能夠使用使流動的液體混合物的至少部分成分在氧化介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成本發(fā)明二氧化硅基反應(yīng)產(chǎn)物的其他方法，例如但不局限于將至少一種形成玻璃的前體化合物的液體進行輸送，例如在1997年8月7日申請的美國臨時專利提交№60/095736和1998年12月3日提交的PCT專利申請№PCT/US98/25608中所描述的，其內(nèi)容引用結(jié)合于此。另外，其他方法例如內(nèi)部蒸汽(IV)沉積法和改進的化學(xué)蒸汽沉積(MCVD)法也可應(yīng)用于本發(fā)明中。
一旦所要求數(shù)量的煙灰沉積到心軸30上后，就停止煙灰的沉積，并根據(jù)本發(fā)明將心軸30從多孔體38取出，而且如圖3所示，取出心軸30后，多孔體38中就形成了軸向貫通的中心孔40。多孔體38最好用向下進給的柄42上的柄32懸掛起來，并置于燒結(jié)爐44內(nèi)。將多孔體38置于燒結(jié)爐44內(nèi)之前，最好在中孔40遠離柄32的那一端裝上一個底塞。多孔體38優(yōu)選例如通過使多孔體38在燒結(jié)爐44內(nèi)高溫暴露于含氯氣氛中進行化學(xué)干燥。含氯氣氛48可有效地從多孔體38除去水份和其他雜質(zhì)，否則會對用多孔體38后來制成的光導(dǎo)纖維性能產(chǎn)生不好的影響。在OVD方法制成的多孔體38中，氯氣充分流經(jīng)其中的煙灰，有效地干燥這整個多孔坯體，包括包圍中心孔40的區(qū)域?；瘜W(xué)干燥步驟之后，將爐子溫度升高至足以使此煙灰坯體轉(zhuǎn)變成燒結(jié)玻璃預(yù)制品的溫度，優(yōu)選約1500℃。根據(jù)本發(fā)明的方法，在燒結(jié)步驟期間或之后，在適于形成能進一步加工成1380nm波長的光衰減低于約0.35dB/km，優(yōu)選低于約0.31dB/km的光導(dǎo)纖維的密實燒結(jié)玻璃體的條件下，將中心孔40閉合起來。在此優(yōu)選的實施方式中，中心區(qū)24的平均OH重量含量低于約1ppb。
如本文前面所述，以前在化學(xué)干燥和燒結(jié)之后，例如當(dāng)玻璃預(yù)制品從燒結(jié)爐取出，送到再拉伸爐進行進一步加工時，玻璃預(yù)制品就照例會暴露于含水的環(huán)境如周圍大氣中。采用該預(yù)制品制成的光導(dǎo)纖維總是在1380nm窗口表現(xiàn)出過高的光衰減。以后發(fā)現(xiàn)，這種高的衰減(通常稱為“水峰”)主要因為中心孔閉合前中心孔周圍的玻璃預(yù)制品部分吸附水而造成。事實上，目前已知，當(dāng)玻璃暴露于含有氫化合物例如但不局限于水的氣氛時，在中心孔附近的玻璃中基本上瞬時形成了物理吸附的水(OH2)和化學(xué)吸附的水(βOH)。此外，暴露時間越長，玻璃吸附的水越多。因此，只要暴露于大氣，或含有一種氫化合物的任何氣氛中，不管暴露時間如何短，都會使與中心孔周圍的玻璃預(yù)制品部分再濕潤。這樣的再濕潤形成雜質(zhì)，使得由OVD方法制成的坯體采用標準的纖維加工技術(shù)形成的光導(dǎo)纖維表現(xiàn)出水峰。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在適于形成能用來制備1380nm波長的光衰減低于約0.31dB/km的光導(dǎo)纖維的密實玻璃體的條件下使中心孔閉合，能夠以若干種方式進行。在本發(fā)明方法的第一優(yōu)選實施方式中，在對多孔體化學(xué)干燥和燒結(jié)的步驟之后，防止中心孔與含氫化合物的氣氛接觸。根據(jù)該實施方式，中心孔在閉合之前沒有機會再濕潤。在本發(fā)明方法的第二優(yōu)選實施方式中，在閉合中心孔之前，優(yōu)選在再拉伸時，將燒結(jié)后由于再濕潤而包含于中心周圍孔的燒結(jié)玻璃預(yù)制品部分內(nèi)的水分化學(xué)脫除掉。
根據(jù)本發(fā)明方法的第一優(yōu)選實施方式，中心孔周圍的玻璃的再濕潤能夠通過在燒結(jié)期間閉合中心孔而大大降低或得以阻止。如圖4所示，中心孔40遠離柄32的那一端在燒結(jié)步驟之前裝上一個玻璃塞46。對多孔體氯氣干燥后，將多孔體38推動向下進入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)(未示出)，此時優(yōu)選在惰性氣體例如氦氣的氣氛50中。當(dāng)它進入熾熱區(qū)時，在熾熱區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的高溫(優(yōu)選約1500℃)使多孔體38進行燒結(jié)。指向內(nèi)部的燒結(jié)力將減小多孔體38的直徑，結(jié)果使多孔體38在塞子46上閉合，有效地密封中心孔40的這一端。多孔體38進一步向下推動，多孔體38的其余部分發(fā)生燒結(jié)，由此形成中心孔40在裝有塞子端密封的燒結(jié)玻璃預(yù)制品。燒結(jié)步驟之后，燒結(jié)的玻璃預(yù)制品從熾熱區(qū)退出，通過內(nèi)柄52(內(nèi)柄52通過柄32與中心孔40相通)，對中心孔40抽以至少10托，更優(yōu)選100毫托的真空。燒結(jié)的玻璃預(yù)制品再次向下推動進入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)，此時中心孔40內(nèi)為真空。當(dāng)燒結(jié)的玻璃預(yù)制品進入熾熱區(qū)時，它充分軟化，作用到中心孔40周圍的玻璃上的真空力將玻璃向中心拉，因此當(dāng)燒結(jié)的玻璃預(yù)制品繼續(xù)經(jīng)過熾熱區(qū)移動時，中心孔40就閉合起來。然后，就能夠從燒結(jié)爐44內(nèi)取出形成的密實的燒結(jié)玻璃預(yù)制品，可貯放以備隨后的進一步加工，或送至再拉伸爐，在此，它能拉伸成直徑減小的細長棒。在上述兩種情形下，由于中心孔40已經(jīng)閉合(即燒結(jié)的玻璃預(yù)制品具有密實的中心區(qū))，所以中心區(qū)不會與周圍氣氛接觸，因此它從燒結(jié)爐44取出后就不會再濕潤。
另外，如圖5A所示，在將多孔體38置于燒結(jié)爐44內(nèi)之前，可將底塞46和一個頂塞54分別塞入中心孔40的兩端。如圖5B所示，頂塞54具有支托在柄32內(nèi)的擴大部分56和伸入中心孔40內(nèi)的窄部58。如上所述，參照圖4，化學(xué)干燥之后，將多孔體38向下推動進入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)內(nèi)。當(dāng)多孔體38進入熾熱區(qū)時，它逐漸燒結(jié)，首先在底塞46處將中心孔閉合，最后在頂塞54處將中心孔閉合，由此密封了中心孔40。因為中心孔的密封發(fā)生于燒結(jié)過程中，所以燒結(jié)爐44內(nèi)的惰性氣體氣氛50(優(yōu)選氦氣)就被封于密封的中心孔內(nèi)。然后，將E燒結(jié)的玻璃預(yù)制品置于高溫，時間要長到足以使惰性氣體從中心孔40擴散出來。此擴散過程優(yōu)選在-保溫爐內(nèi)進行，但是擴散也能夠就在燒結(jié)爐內(nèi)完成。惰性氣體從中心孔40擴散出來會使中心孔40內(nèi)的壓力降低至低于燒結(jié)玻璃體的外部壓力，結(jié)果在密封的中心孔40內(nèi)形成了被動真空。
但是，更優(yōu)選地，是在將多孔體38塞有頂塞54的那么一端燒結(jié)之前，通過圖5A所示的內(nèi)柄52對中心孔40抽真空。在此實施方式中，頂塞54窄部58的尺寸使得多孔體38燒結(jié)成玻璃預(yù)制品后，不會完全閉合到頂塞54上。而是在燒結(jié)后，當(dāng)燒結(jié)的玻璃預(yù)制品向下推入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)時，經(jīng)過內(nèi)柄52抽真空，使中心孔40處于減壓環(huán)境中。而頂塞54擴大部分56的形狀使得抽真空時，中心孔40內(nèi)的惰性氣體能夠通過頂塞54擴大部分56的周圍空間。隨著中心孔40內(nèi)氣體壓力進一步降低，受熱軟化的燒結(jié)玻璃就被拉伸成與頂塞54的窄部58接合，將中心孔40密封起來。由于惰性氣體是通過抽真空主動從中心孔40排出，所以本發(fā)明的這個實施方式就免除了擴散步驟，由此縮短了總的工藝時間。
在一個更優(yōu)選的實施方式中，玻璃塞46在多孔體38遠離柄32的那一端裝入中心孔40內(nèi)，而將一中空管狀的玻璃部件即可打破件60在面朝塞子46的一端裝入中心孔40內(nèi)，如圖6A所示。如上參照圖5A所述，對多孔體氯氣干燥之后，多孔體40向下推入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)內(nèi)，將中心孔40密封起來，并將多孔體38燒結(jié)成玻璃預(yù)制品。其辦法是讓多孔體38一次經(jīng)過熾熱區(qū)，密封中心孔40的頂端和底端，然后在高溫下優(yōu)選在保溫爐內(nèi)令惰性氣體從中心孔40擴散出去，在密封的中心孔40內(nèi)形成被動真空。如圖6B所示，可打破件60與上述頂塞54相同，具有擴大的部分62將可打破件60支撐在柄32內(nèi)，其窄部64伸入多孔體38的中心孔40內(nèi)。但是，與頂塞54不同的是，可打破件60最好有一個伸長的中空部分66，占據(jù)柄32內(nèi)的大部分空間。中空部分66為中心孔40提供了額外的體積，由此可在惰性氣體擴散出去后在中心孔40內(nèi)形成更好的真空。
但是，更優(yōu)選在將多孔體38裝有可打破件60窄部64的那一端燒結(jié)之前，通過內(nèi)柄52對中心孔40抽真空。在此實施方式中，可打破件60窄部64的尺寸使得多孔體38燒結(jié)成玻璃預(yù)制品后，不會完全閉合到可打破件60上。而是在燒結(jié)后，當(dāng)燒結(jié)的玻璃預(yù)制品向下推入燒結(jié)爐44的熾熱區(qū)時，經(jīng)過內(nèi)柄52抽真空，使中心孔40中為減壓的氛。而可打破件60的擴大部分62的形狀使得抽真空時，中心孔40內(nèi)的惰性氣體能夠通過可打破件60的擴大部分62的周圍空間。隨著中心孔40內(nèi)的氣體壓力進一步降低，受熱軟化的燒結(jié)玻璃就被拉伸成與可打破件60的窄部64接合，將中心孔40密封起來。由于惰性氣體由于抽真空主動從中心孔40排出，所以本發(fā)明這個實施方式就免除了擴散步驟，由此縮短了總的工藝時間。此外，可打破件60伸長部分66的體積為密封的中心孔40提供了額外容積。下面將詳細說明其優(yōu)點。
如上面和其他地方所述，頂塞54、底塞46和可打破件60優(yōu)選是水分含量低于約30ppm(重量)的玻璃塞，例如熔凝石英的玻璃塞，而且水分含量優(yōu)選低于5ppb(重量)，例如經(jīng)化學(xué)干燥的二氧化硅塞。這樣的塞子一般經(jīng)過在含氯的氣氛中干燥，但是含其他化學(xué)干燥劑的氣氛也同樣可以應(yīng)用。理想的是，玻璃塞的水分含量低于1ppb(重量)。另外，玻璃塞優(yōu)選是薄壁塞子，其壁厚約為200微米-2毫米。因為本發(fā)明的許多實施方式都依賴于中心孔密封后惰性氣體從中心孔的擴散，從而在中心孔內(nèi)形成被動真空，而薄壁玻璃塞有利于惰性氣體從中心孔很快擴散出去。塞/可打破件的壁越薄，擴散速率越大。
在上述步驟之后，燒結(jié)的玻璃預(yù)制品就能夠從燒結(jié)爐44內(nèi)取出，然后，貯放以備隨后優(yōu)選在一保溫爐內(nèi)進一步處理或者置于再拉伸爐內(nèi)拉伸成直徑較小的圓柱玻璃體例如芯棒，如果需要的話。因為采用圖4所示方法形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品具有閉合的中心區(qū)，而因為采用圖5A和6A所示的方法形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品具有密封的中心孔，所以這中心區(qū)和中心孔不會接觸到周圍大氣或含有氫化合物的任何其他氣氛。因此，燒結(jié)的玻璃預(yù)制品的中心區(qū)和中心孔在貯放期間和/或再拉伸爐的加工工序中都會保持干燥。
為了進行再拉伸，上述形成的燒結(jié)玻璃預(yù)制品由如圖7A、7B和7C所示的向下進給的柄42懸掛在爐68內(nèi)。將爐68內(nèi)的溫度升高至足以拉伸玻璃預(yù)制品的溫度(優(yōu)選約1950-2100℃)，縮小預(yù)制品的直徑，形成圓柱玻璃體例如芯棒。如圖7A所示，優(yōu)選在惰性氣體氣氛例如He中，將對應(yīng)于圖4所示的多孔體38并具有閉合中心區(qū)72的燒結(jié)玻璃預(yù)制品70加熱并拉伸，形成直徑減小的具有沿軸延伸的中心區(qū)76的芯棒74。如圖7B所示，也是將對應(yīng)于圖5A所示的多孔體38的燒結(jié)玻璃預(yù)制品78加熱并拉伸，形成具有中心區(qū)76的縮小的芯棒74。但是，與燒結(jié)玻璃預(yù)制品70不同，燒結(jié)玻璃預(yù)制品78中有中心孔40，它在再拉伸過程中閉合形成中心區(qū)76。密封中心孔40內(nèi)保持的在燒結(jié)期間主動或被形成的減壓，通常就足以促進中心孔40在再拉伸過程中完成閉合。如圖7C所示，對應(yīng)于圖6A所示的多孔體38的燒結(jié)玻璃預(yù)制品80也加熱并拉伸，形成具有中心區(qū)76的直徑減小的芯棒74。密封中心孔40內(nèi)保持的在燒結(jié)期間主動或被動形成的減壓，通常也就足以促進中心孔40在再拉伸期過程中完成閉合。閉合中心孔的其他方法，例如在1999年4月26日提交的名稱為“Optical Fiber Having Substantially Circular Core Symmetry andMethod of Manufacturing Same”的美國臨時專利申請№60/131012中有描述。此外，由于可打破件60的中空伸長部分66為中心孔40提供了附加體積，用這個方法可促進中心孔40的閉合。當(dāng)中心孔40的體積由于再拉伸時中心孔逐漸閉合而減小時，可打破件60的伸長部分66為中心孔40提供附加體積，使其具有足夠的體積，以保持中心孔40內(nèi)足夠的真空，由此有利于中心孔完全閉合。但是，更好的辦法是，如圖7D所示，在燒結(jié)玻璃預(yù)制品80達到其軟化點之前，一面通過內(nèi)柄52抽真空，采用一個經(jīng)過內(nèi)柄52的沖桿82或其他裝置與可打破件60接觸，將可打破件60打破。一旦可打破件60打破后，其兩端都敞開，當(dāng)燒結(jié)玻璃預(yù)制品80軟化并拉伸形成具有閉合的中心區(qū)76的芯棒74時，中心孔40就能通過可打破件60的敞開端連續(xù)抽真空，幫助中心孔40閉合。
在本發(fā)明方法的第二優(yōu)選實施方式中，是從中心孔閉合前防止中線區(qū)的再濕潤轉(zhuǎn)移到將化學(xué)干燥和燒結(jié)之后中心孔周圍的燒結(jié)玻璃預(yù)制品內(nèi)因發(fā)生再濕潤吸附的水分除去。雖然并不要緊，但優(yōu)選的是使中心孔周圍的預(yù)制品玻璃部分再濕潤保持最小，這樣在中心孔閉合之前需要從中心孔周圍的該燒結(jié)玻璃預(yù)制品的部分上除去的OH和/或玻璃就較少。
在圖8所示的一個方法中，將受到再濕潤玻璃預(yù)制品84放入爐子68(優(yōu)選是一個再拉伸爐)的上部，處于約1000-1500℃的高溫。加熱時，用從容器88放出的試劑86處理燒結(jié)的玻璃預(yù)制品84中心孔40周圍的部分，以便基本除去玻璃預(yù)制品84中心孔40周圍的部分上幾乎所有的水。試劑86優(yōu)選是以液體或氣體形式從容器88放出，通過管線90，經(jīng)由內(nèi)柄52，進入中心孔40的化學(xué)干燥劑，例如Cl2、GeCl4、SiCl4、D2或D2O?；瘜W(xué)干燥之后，將燒結(jié)的玻璃預(yù)制品84加熱至約2000℃，同時通過內(nèi)柄52對中心孔40抽真空，將玻璃預(yù)制品84再拉伸成直徑減小的密實芯棒(未示出)。
另外，將受再濕潤的玻璃預(yù)制品84與試劑86例如化學(xué)侵蝕劑接觸，以便除去存在于玻璃預(yù)制品84中心孔40周圍部分上的大部分水分?；瘜W(xué)侵蝕劑優(yōu)選例如是但不局限于SF6，它從容器88放出，通過管線90和內(nèi)柄52，進入受到再濕潤的玻璃預(yù)制品84的中心孔40。化學(xué)侵蝕之后，玻璃預(yù)制品84可加熱至約2000℃，同時如果需要，中心孔40通過內(nèi)柄52抽真空，并將燒結(jié)玻璃預(yù)制品84再拉伸成直徑縮小的芯棒(未示出)。
本發(fā)明方法第二優(yōu)選實施方式的另一種方法如圖9所示。將受到再濕潤的玻璃預(yù)制品92置于爐子68的上部內(nèi)，玻璃中心孔40周圍的部分與一含D2O的氣氛接觸。因為氘在含二氧化硅的玻璃中的擴散特性與氫很相似，所以氘能夠在較短時間內(nèi)擴散微小的距離。當(dāng)擴散的氘原子遇到OH，會與后者中結(jié)合的氫進行可逆交換反應(yīng)。由于反應(yīng)效率很高，氘原子數(shù)目無需大大超過存在于玻璃預(yù)制品70內(nèi)結(jié)合的氫原子的數(shù)目，就可基本完成D/H交換。產(chǎn)生的交換反應(yīng)是。反應(yīng)以后，放出的氫，除非進行可逆反應(yīng)，或遇到某個捕獲部位，或由于預(yù)制品溫度下降而變?yōu)橄鄬潭ǎ偸强蓜拥?，就可從中心?0周圍的玻璃上擴散出去。
如圖9所示，氣體94優(yōu)選惰性氣體例如He、N或Ar通入燒瓶98內(nèi)含D2O的溶液96中。接著，惰性氣體優(yōu)選氦氣所載的D2O就通過管線100至內(nèi)柄52，與中心孔40連通。D2O需流經(jīng)中心孔40足夠長時間，以便促進受到再濕潤的玻璃預(yù)制品92內(nèi)的氘/氫交換過程。然后，玻璃預(yù)制品92就能夠移動至爐子68的熾熱區(qū)，置于約2000℃的溫度。當(dāng)玻璃軟化時，拉伸玻璃預(yù)制品92，形成具有閉合的中心區(qū)的直徑縮小的芯棒(未示出)。在氫/氘交換過程中進入玻璃預(yù)制品92內(nèi)的OD的大部分，會由于再拉伸時的高溫度進行擴散。而留在形成的芯棒(未示出)內(nèi)的OD對相關(guān)波長范圍內(nèi)的光吸附幾乎沒有作么貢獻，因為OD的比吸附比相關(guān)波長范圍即1380nm窗口內(nèi)的OH比吸附約小2個數(shù)量級。
由上述任何實施方式制成的直徑減小的芯棒(其一部分上面要加上包覆層)，能夠進行包覆，隨后拉伸成中央芯部與包覆層玻璃結(jié)合的光導(dǎo)纖維。由于中心區(qū)的平均OH重量含量很低，光導(dǎo)纖維在約1300-1650nm波長范圍內(nèi)各波長的光衰減都低于約0.35dB/km。此外，光導(dǎo)纖維在所測量波長1380nm的光衰減低于約0.31dB/km。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明制成的光導(dǎo)纖維的衰減譜線102，該光導(dǎo)纖維是根據(jù)制造纖維的煙灰包覆管內(nèi)有棒的方法，將直徑減小的芯棒插入煙灰覆層的管而制成，所述直徑減小的芯棒是根據(jù)圖5A所示，本文所述的本發(fā)明主動真空實施方式制成。如圖10所示，所形成的光導(dǎo)纖維的1380nm波長的光衰減低于約0.31dB/km。因此，通過常規(guī)制造方法由OVD預(yù)制品制成的光導(dǎo)纖維在衰減譜線104上所示的水峰106在本發(fā)明的光導(dǎo)纖維上已基本消失。雖然圖10中未示出，本行業(yè)內(nèi)普通技術(shù)人員會明白，用本發(fā)明圓柱玻璃體并采用不同于棒在管內(nèi)的其它方法包覆的其他光導(dǎo)纖維，也能夠獲得與衰減譜線102相似的衰減譜線。
如圖11所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，本發(fā)明制成的光纖108能夠構(gòu)成光纖通訊系統(tǒng)110的一部分。光纖通訊系統(tǒng)110通常包括發(fā)射器112、接收器114和在發(fā)射器112與接收器114之間傳送光信號的光纖108。在光纖通訊系統(tǒng)110內(nèi)，此光導(dǎo)纖維108在波長1380nm測量的光衰減低于約0.31dB/km。
實施例本發(fā)明將用下述一些實施例進一步闡明，所述實施例只是用作本發(fā)明的示例。要明白，對于下述每一個實施例，所述的距離都是從馬弗爐頂部測量的。
實施例1將一個1米長OVD方法形成的煙灰坯體，在其中心孔底端內(nèi)裝上一個化學(xué)干燥過的底塞，裝入保持在約1000-1200℃溫度的燒結(jié)爐頂部，至深度約為1090mm。裝入前，將約為15.5cm長的化學(xué)干燥過的密實頂塞放入坯體頂部的中心孔內(nèi)。在馬弗爐內(nèi)，起始用流量為20SLPM的He預(yù)先吹掃坯體約15分鐘，并用流量為1.5SLPM的He通過中心孔預(yù)先吹掃。吹掃后，干燥240分鐘。在干燥期間，流量約為0.825SLPM的Cl2和20SLPM的He流經(jīng)馬弗爐。接著，坯體以約5mm/min的速率從1090mm位置向下喂至深度約為2730mm，進入爐子的熾熱區(qū)，此時馬弗爐內(nèi)He的流量為20SLPM。在坯體約為2510mm的深度時，通入300SCCM的Cl2氣流，經(jīng)過坯體的中心孔，當(dāng)坯體到達約2540mm的深度時，停止通過中心孔的Cl2氣流。在該深度停止Cl2氣流時，啟動與中心孔連通的真空泵，降低中心孔內(nèi)的壓力。繼續(xù)抽真空，直至坯體底部到達2730mm深度，而且坯體頂部閉合在頂塞上，由此密封了中心孔為止。由于密封中心孔內(nèi)的降低壓力，結(jié)果該密封的燒結(jié)預(yù)制品在再拉伸爐拉伸時成為密實棒。該棒采用棒在煙灰管中的方法進行包覆，將此包覆的棒化學(xué)干燥，燒結(jié)，之后拉成光纖，其光衰減如下衰減結(jié)果1310nm 1380nm 1550nm 截止波長 纖維直徑0.336dB/km 0.301dB/km 0.245dB/km 1258nm130微米實施例2將一個1米長由OVD方法形成的煙灰坯體，在其中心孔底部內(nèi)裝上一個化學(xué)干燥過的底塞，裝入保持在約1000-1200℃溫度的燒結(jié)爐頂部，至深度約為1090mm。裝入前，將約為17.0cm長的化學(xué)干燥過的密實頂塞放入坯體頂部的中心孔內(nèi)。在馬弗爐內(nèi)，起始用流量為60SLPM的He預(yù)先吹掃坯體約15分鐘。然后，干燥60分鐘。在干燥期間，流量約為0.825SLPM的Cl2和20SLPM的He流經(jīng)馬弗爐。干燥后，又用流量為60SLPM的He吹掃馬弗爐15分鐘。然后，將馬弗爐氣體轉(zhuǎn)換成氧化氘(D2O)達60分鐘，從而使坯體并由此使其中心孔與D2O接觸。此時，氧化氘鼓泡器保持于82℃，同時流量為1.9SLPM的He作為載氣流過鼓泡器內(nèi)的D2O。另外，有18SLPM的He氣流經(jīng)過馬弗爐。坯體暴露于氧化氘中約60分鐘之后，在馬弗爐內(nèi)用流量為60SLPM的He再次吹掃坯體15分鐘。然后在向馬弗爐通入流量為0.825SLPM的Cl2和流量為20SLPM的He約180分鐘條件下進行最后的干燥步驟。干燥后，坯體以5mm/min的速率從1090mm位置進一步向下喂入爐子熾熱區(qū)，達到2730mm的深度，同時流量為20SLPM的He流經(jīng)馬弗爐。當(dāng)坯體底部到達約2435mm的深度時，啟動與中心孔連通的真空泵，降低中心孔內(nèi)的壓力。繼續(xù)抽真空，直至坯體底部到達2730mm的深度，而且坯體頂部閉合在頂塞上從而密封了中心孔為止。由于密封中心孔內(nèi)的降低壓力，結(jié)果該密封的燒結(jié)預(yù)制品在再拉伸爐內(nèi)拉伸時成為密實棒。該棒采用棒在煙灰管中的方法進行包覆，將此包覆的棒化學(xué)干燥，燒結(jié)，之后拉成光纖，其光衰減如下
衰減結(jié)果1310nm 1380nm 1550nm 截止波長 纖維直徑0.379dB/km 0.328dB/km 0.242dB/km 1300nm120微米實施例3將一個1米長由OVD方法形成的煙灰坯體，在其中心孔底部內(nèi)裝上一個化學(xué)干燥過的底塞，裝入保持在約1000-1200℃溫度的燒結(jié)爐頂部，至深度約為1090mm。裝入前，將化學(xué)干燥過的頂塞(可打破件)放入坯體頂部的中心孔內(nèi)。在馬弗爐內(nèi)，起始用流量為20SLPM的He預(yù)先吹掃坯體約15分鐘，并用流量為1.5SLPM的He通過中心孔預(yù)先吹掃。吹掃后，干燥240分鐘。在干燥期間，流量約為0.825SLPM的Cl2和20SLPM的He流經(jīng)馬弗爐。然后，坯體以約5mm/min的速率從1090mm位置向下喂入爐子熾熱區(qū)，達到約2675mm的深度，同時流量為20SLPM的He流經(jīng)馬弗爐。當(dāng)坯體底部到達約2675mm的深度時，啟動與中心孔連通的真空泵，降低中心孔內(nèi)的壓力。繼續(xù)抽真空約40分鐘，此時坯體頂部閉合在頂塞上從而密封了中心孔。接著，將密封的燒結(jié)預(yù)制品置于有氬氣包覆并吹掃預(yù)制品中心管的再拉伸爐內(nèi)。然后，令沖桿經(jīng)過內(nèi)柄下落，打破可打破件，此時停止氬氣吹掃中心管，啟動真空泵對中心孔抽真空。然后，拉伸形成棒，并在真空條件下閉合燒結(jié)預(yù)制品的中心孔。所形成的棒采用棒在煙灰管中的方法進行包覆，將此包覆的棒化學(xué)干燥，燒結(jié)，之后拉成光纖，其光衰減如下衰減結(jié)果1310nm 1380nm 1550nm 截止波長 纖維直徑0.338dB/km 0.297dB/km 0.220dB/km 1168nm115微米0.337dB/km 0.301dB/km 0.20dB/km 1309nm125微米本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員會明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情形下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明進行各種改變和變化。例如，燒結(jié)的玻璃預(yù)制品在真空條件下從燒結(jié)爐內(nèi)取出之后或同時，其中心孔能夠用吹焰器火焰將燒結(jié)的玻璃預(yù)制品吹向中心孔內(nèi)的頂塞而進行密封。燒結(jié)的玻璃預(yù)制品優(yōu)選在下述情形下從燒結(jié)爐內(nèi)取出，此時讓不含氫化合物的惰性氣體在向下進給的柄與內(nèi)柄之間流動，以便阻止水分進入預(yù)制品柄形成的結(jié)點與內(nèi)柄之間的中心孔內(nèi)。一旦中心孔由火焰器火焰閉合，就能夠停止通入惰性氣體氣流。因此，本發(fā)明是覆蓋本發(fā)明的各種變化和改變的，只要它們落入所附權(quán)利要求及其等效內(nèi)容的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體的制造方法，它包括下述步驟(a)使流動的包含至少一種形成玻璃的前體化合物的液體混合物的至少部分成分和氧化介質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)，所述反應(yīng)形成二氧化硅基的反應(yīng)產(chǎn)物；(b)將所述反應(yīng)產(chǎn)物的至少一部分淀積到一基材上，形成多孔體，所述多孔體的至少一部分包含與氧結(jié)合的氫；(c)從所述多孔體中取下基材，就形成了沿所述多孔體的軸延伸的中心孔；(d)干燥并燒結(jié)所述多孔體的至少一部分，形成玻璃預(yù)制品；(e)使所述中心孔閉合起來，所述干燥、燒結(jié)和中心孔閉合步驟都在適于形成能用來制備1380nm波長下光衰減小于約0.35dB/km的光纖的密實玻璃體的條件下進行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的閉合步驟形成適于制備1380nm波長下光衰減小于約0.31dB/km的光纖的密實玻璃體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括，在步驟c后進行的氘/氫交換步驟中，用氘代替與氧結(jié)合的氫的至少一部分的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的氘/氫交換步驟包括將D2O導(dǎo)入中心孔內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的干燥和燒結(jié)步驟包括在燒結(jié)爐內(nèi)化學(xué)干燥所述多孔體，使所述多孔體內(nèi)的平均OH重量濃度降低至小于約1ppb，而且其中所述的閉合步驟在所述干燥和燒結(jié)步驟過程中進行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的閉合步驟包括在步驟(d)之后，阻止至少中心孔與含有含氫化合物的氣氛接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的阻止步驟包括在中心孔內(nèi)形成真空的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的阻止步驟包括將塞子分別裝入所述多孔體的中心孔的兩端，而且在惰性氣體氣氛中將所述多孔體加熱至足以使所述多孔體每端都燒結(jié)到相應(yīng)塞子上的溫度，從而將中心孔密封起來。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的阻止步驟包括將化學(xué)干燥的玻璃塞裝入所述多孔體的中心孔的兩端，該化學(xué)干燥的玻璃塞的OH重量含量小于約1ppb。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的阻止步驟包括加熱所述多孔體，使惰性氣體從密封的中心孔擴散出去。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的閉合步驟包括下述步驟將所述玻璃體置于一爐子內(nèi)；在所述爐子內(nèi)加熱所述玻璃體；將所述玻璃體拉伸成外徑小于所述玻璃體外徑的棒。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的阻止步驟還包括在所述加熱步驟過程中，通過所述多孔體的至少一端，使中心孔內(nèi)氣氛的壓力降低。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述塞子的至少一個是可打破的，而且其中所述的閉合步驟包括如下步驟將所述玻璃體置于一爐子內(nèi)；打破所述塞子；使中心孔內(nèi)氣氛的壓力降低；在所述壓力降低的步驟中，加熱所述坯體；將所述玻璃體拉伸成外徑小于所述玻璃體外徑的棒。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括在步驟(d)之后，用包含選自Cl2、GeCl4、SiCl4、D2和D2O的化合物的干燥氣體吹掃所述中心孔。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的方法還包括在步驟(e)之前，化學(xué)侵蝕中心孔周圍的玻璃體的至少一部分的步驟。
16.用權(quán)利要求1所述方法制成的制造光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體。
17.制備光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體，它是含二氧化硅的玻璃，其至少一部分包含與氧結(jié)合的氫，所述含二氧化硅的玻璃中還有通過閉合預(yù)制品的中心孔而形成的中心區(qū)，所述含二氧化硅的玻璃具有足夠低的平均OH重量含量，使得由所述圓柱玻璃體制成的光導(dǎo)纖維在約1380nm下表現(xiàn)出小于約0.31dB/km的光衰減。
18.如權(quán)利要求17所述的圓柱玻璃體，其中所述的平均OH重量含量小于約1ppb。
19.一種光導(dǎo)纖維，它包括含二氧化硅的芯玻璃，其至少一部分包含與氧結(jié)合的氫，所述含二氧化硅的芯玻璃具有包含摻雜物的中心區(qū)，所述中心區(qū)通過閉合預(yù)制品的中心孔而形成；包圍所述含二氧化硅的芯玻璃的包覆玻璃，所述光導(dǎo)纖維在約1380nm波長表現(xiàn)出小于約0.31dB/km的光衰減。
20.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)纖維，其中所述的含二氧化硅的芯玻璃含有低于1ppb的平均OH重量含量。
21.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)纖維，其中所述的纖維在約1300-1680nm波長范圍內(nèi)的各波長都表現(xiàn)出小于約0.35dB/km的光衰減。
22.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)纖維，其中所述的摻雜物包括氧化鍺。
23.如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)纖維，其中所述的包覆玻璃含有二氧化硅。
24.一種光纖通訊系統(tǒng)，它包括發(fā)射器、接收器和在所述發(fā)射器與接收器之間傳送光信號的如權(quán)利要求19所述的光纖。
25.一種塞子，用于密封用來制造光導(dǎo)纖維的煙灰坯體中的中心孔，所述塞子用的材料是含二氧化硅的玻璃，其至少一部分含有與氧結(jié)合的氫，所述含二氧化硅的玻璃的OH(重量)含量低于約5ppm。
26.如權(quán)利要求25所述的塞子，其中所述的含二氧化硅的玻璃的OH(重量)含量低于約1ppb。
27.如權(quán)利要求25所述的塞子，其中所述含二氧化硅的玻璃是具有一個敞開端和一個封閉端的伸長體，所述伸長體形成一個具有一定體積的腔。
28.如權(quán)利要求25所述的塞子，其中所述伸長體的壁厚小于約2mm。
29.如權(quán)利要求25所述的塞子，其中所述伸長體的壁厚約為200μm-2mm。
30.一種制備光導(dǎo)纖維用的圓柱玻璃體的制造方法，它包括下述步驟(a)使流動的包含至少一種形成玻璃的前體化合物的液體混合物的至少部分成分和氧化介質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)，所述反應(yīng)形成二氧化硅基的反應(yīng)產(chǎn)物；(b)將所述反應(yīng)產(chǎn)物的至少一部分淀積到一基材上，形成多孔體，所述多孔體的至少一部分包含與氧結(jié)合的氫；(c)從所述多孔體中取下基材，由此形成了沿所述多孔體的軸延伸的中心孔；(d)干燥并燒結(jié)所述多孔體的至少一部分，形成玻璃預(yù)制品；(e)閉合所述中心孔，所述干燥、燒結(jié)和閉合步驟都在適于形成包含中心區(qū)的密實玻璃體的條件下進行，所述中心區(qū)的平均OH重量含量小于約1ppb。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種中心區(qū)水含量低的圓柱玻璃體和這種用來制備光導(dǎo)纖維的圓柱玻璃體的制造方法。圓柱玻璃體的中心區(qū)的水含量足夠低,使由本發(fā)明圓柱玻璃體制成的光導(dǎo)纖維在測試波長1380nm下的光衰減低于約0.35dB/km,優(yōu)選低于約0.31dB/km。本發(fā)明也揭示了用于制造這種圓柱玻璃體的低水含量塞子(46,54)、具有低水峰的光導(dǎo)纖維和裝有這種光導(dǎo)纖維的光纖通訊系統(tǒng)。
文檔編號G02B6/02GK1348431SQ00806597
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月26日
發(fā)明者G·E·伯基, D·C·布克班德, R·M·菲亞克, C·B·吉魯, D·W·霍托夫, D·R·鮑爾斯, V·西肯特 申請人:康寧股份有限公司