專利名稱：：含堿金屬氧化物的光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及摻雜有堿金屬氧化物的光纖及其制造方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
：衰減是光纖的一個主要限制屬性。例如，光纖損耗在設(shè)定光纖放大器之間的限制距離時起到重要作用。這在長距離和超長距離網(wǎng)絡(luò)(例如海底應(yīng)用)中尤其重要，這時，這些放大器代表了明顯的系統(tǒng)成本，以及系統(tǒng)可靠性中的主要因素。因此，在開發(fā)具有降低衰減的光纖方面存在巨大商業(yè)利益。發(fā)明概述本發(fā)明的一個寬泛方面涉及包括氧化硅基芯和覆層的光纖，其中，該芯包含選自K"、Na20、Li02、Rb20、Cs,O及其混合物的堿金屬氧化物，這些堿金屬氧化物在所述芯中的平均濃度約為10-10000重量ppm。包圍芯的覆層優(yōu)選至少包括折射率A。/。低于芯的第一環(huán)形區(qū)域，以及折射率A。/。低于第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域。優(yōu)選該第二環(huán)形區(qū)域包含隨機分布的空隙、氟或其混合物。術(shù)語"孔"和"空隙"在本文中可交換使用。優(yōu)選第二環(huán)形區(qū)域與芯(被第一環(huán)形區(qū)域)間隔的距離至少為5微米，最優(yōu)選至少10微米。優(yōu)選第二環(huán)形區(qū)域被第三環(huán)形覆蓋區(qū)域包圍，該第三環(huán)形覆蓋區(qū)域的折射率A高于第二環(huán)形覆蓋區(qū)域。優(yōu)選該第二環(huán)形區(qū)域的折射率A比第一環(huán)形區(qū)域低至少0.1A%、更優(yōu)選至少O.2A%，并且優(yōu)選比第一和第三環(huán)形區(qū)域都低。在一些優(yōu)選的實施方式中，所述芯中堿金屬氧化物的濃度約為50-1000ppm。在第二環(huán)形區(qū)域包含多個隨機分布空隙的實施方式中，這些空隙優(yōu)選具有小于約2000納米的平均直徑。在一些優(yōu)選的實施方式中，芯基本不含鍺，更優(yōu)選無鍺。這時，通過在優(yōu)選與芯緊鄰的第一環(huán)形區(qū)域中采用氟摻雜，將使芯折射率相比鄰近區(qū)域為正。優(yōu)選可采用隨機分布的空隙、氟或其混合物形成第二環(huán)形區(qū)域。在優(yōu)選的實施方式中，覆層包括含有氟摻雜氧化硅的第三環(huán)形區(qū)域，該第三環(huán)形區(qū)域包圍所述第二環(huán)形區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種光纖包括從中線延伸至半徑R,的玻璃芯；包圍該芯并與其接觸的玻璃覆層，該覆層包括(i)從R,延伸至半徑R2的第一環(huán)形區(qū)域，其內(nèi)部區(qū)域包括徑向?qū)挾萕2=R2-R,，(ii)從R2延伸至半徑R,的第二環(huán)形區(qū)域，該第二環(huán)形區(qū)域包括徑向?qū)挾萕:i=R3-R2，禾B(iii)從R3延伸至最外玻璃半徑R,的第三環(huán)形區(qū)域。該芯優(yōu)選包括相對于第三環(huán)形覆蓋區(qū)域的最大相對折射率A麵，0.2%<A,<0.6%。第一環(huán)形覆蓋區(qū)域優(yōu)選包括折射率lA2(r)|<0.05%。第二環(huán)形區(qū)域優(yōu)選包括相對于第三環(huán)形區(qū)域的最小相對折射率A:關(guān)，其中△■<-().1，更優(yōu)選<-0.3%。換言之，在該實施方式中，△應(yīng)>△腿〉△畫且△,隨>△讓>△應(yīng)。本實施方式的芯和覆層能夠提供具有以下性質(zhì)的光纖光纜截止(cablecutoff)小于1500納米，1550納米時的衰減小于0.18分貝/千米，1550納米時的有效面積大于72平方微米、較優(yōu)選大于75平方微米、甚至更優(yōu)選大于85平方微米、最優(yōu)選大于95平方微米。第二環(huán)形區(qū)域可包含摻雜有氟或隨機分布的空隙或其組合的氧化硅玻璃?；蛘?，第二環(huán)形區(qū)域可包含具有許多隨機分布的閉合孔的氧化硅玻璃，這些孔是中空(真空)或填充氣體的，這些孔提供光的內(nèi)部反射，從而為光沿著芯行進提供波導。這些孔優(yōu)選填充有氮和氦的混合物。這些孔可提供與例如純氧化硅相比低的有效折射率。第二環(huán)形區(qū)域20具有下式定義的輪廓體積(profilevolume)V:i:優(yōu)選A賜x〈0.6。/。、A廳〉-0.05%、A濕x〈0.05%、△，<-0.1%，更優(yōu)選小于-0.25°/。，第二環(huán)形區(qū)域的輪廓體積絕對值IV:,I大于20°/『平方微米。甚至更優(yōu)選△，<—0.45%，并且在一些情況下可能A纖《-0.7%。在一些實施方式中，20%-平方微米<^3|<80%-平方微米。在其他實施方式中，30%-平方微米<|V3|<70%-平方微米。在其他實施方式中，40%-平方微米<^|<60%-平方微米。在一些情況中，優(yōu)選0.2%<A1MAX<0.6%，在其他情況中，優(yōu)選0.20%<A,x<0.40%。在一些實施方式中W3〉1.0微米，在其他實施方式中1.0<W3<10.o微米，在一些實施方式中W3<8.0微米，在其他實施方式中2.0<W3<4.0微米。通過對第二環(huán)形區(qū)域的體積進行選擇，可改善彎曲損耗，彎曲損耗定義為第二環(huán)形區(qū)域的橫截面面積與AV3,的絕對值的乘積(百分比乘平方微米，％_平方微米)。第二環(huán)形區(qū)域的體積影響實際光纖和光纜截止波長。要使光纜截止波長小于1500納米，則優(yōu)選IV:,K第二環(huán)形區(qū)域的體積絕對值)小于80%-平方微米。使用本文揭示的光纖設(shè)計，可得到表現(xiàn)出以下性質(zhì)的光纖光纜截止小于1300納米、更優(yōu)選小于1260納米，1550納米時的色散約為13-19皮秒/納米/千米(ps/mn/km)、更優(yōu)選為i4-i8皮秒/納米/千米，零色散波長小于約1420納米、更優(yōu)選小于約1350納米、最優(yōu)選小于約1324納米；優(yōu)選表現(xiàn)出以下性質(zhì)1310納米時的色散斜率小于約O.092皮秒/納米/千米、更優(yōu)選小于或等于約0.090皮秒/納米/千米，1550納米時的色散斜率小于約0.07皮秒/平方納米/千米。本文揭示的光纖還能表現(xiàn)出以下性質(zhì)1550納米時的有效面積大于約70平方微米、較優(yōu)選大于75平方微米、甚至更優(yōu)選大于85平方微米、最優(yōu)選大于95平方微米，同時，1550納米時的衰減小于0.18分貝/千米、更優(yōu)選小于0.175分貝/千米、最優(yōu)選小于O.17分貝/千米。這種光纖還表現(xiàn)出以下性質(zhì)1550納米時的15毫米彎曲損耗小于5分貝/圈，20毫米彎曲引發(fā)損耗小于1分貝/圈(Db/turn)、優(yōu)選小于0.5分貝/圈、更優(yōu)選小于0.1分貝/圈，30毫米彎曲損耗小于0.04分貝/圈。所述芯中存在的堿金屬氧化物的平均濃度優(yōu)選約為50-500重量ppm，更優(yōu)選約100-300重量卯m。光纖的芯優(yōu)選基本不含氧化鍺，更優(yōu)選不含氧化鍺摻雜劑。該芯可包含氟，在一些實施方式中，所述芯中氟的平均濃度優(yōu)選大于所述芯中堿金屬氧化物的平均濃度。光纖的芯以及光纖的覆層可另外包含氯，在一些優(yōu)選的實施方式中，所述芯中氯的平均濃度優(yōu)選大于所述芯中堿金屬氧化物的平均濃度。本文所用"平均濃度"表示就整個芯而言的平均濃度。因此，例如，如果芯內(nèi)部的50%表現(xiàn)出300重量ppm的K20，芯外部的50°/。表現(xiàn)出400重量ppm的K20，則該芯中K20的平均濃度將為350卯m。1(20是根據(jù)本發(fā)明摻雜的最優(yōu)選堿金屬氧化物。6所述光纖的芯優(yōu)選包含平均濃度大于約750重量ppm的氯。覆層是包圍芯并優(yōu)選與其直接相鄰的氧化硅基覆層。該覆層優(yōu)選包含大于10000ppm的氟。該芯優(yōu)選基本不含鍺，更優(yōu)選該芯無鍺。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述光纖的芯包括沿著芯中線的第一區(qū)域，該區(qū)域包含小于100ppm的氯，所述光纖的芯還包括包圍所述第一區(qū)域的第二芯區(qū)域，其中所述氯含量大于100ppm。該第一區(qū)域還優(yōu)選包含大于所述第二區(qū)域中最低氟含量的最大氟量。在不含作為摻雜劑的鍺的實施方式中，芯中氯的平均濃度優(yōu)選大于500ppm、較優(yōu)選大于750ppm、甚至更優(yōu)選大于1000ppm。芯中氟的平均濃度優(yōu)選大于500卯m、較優(yōu)選大于750ppm、甚至更優(yōu)選大于1000卯m、最優(yōu)選大于約1500ppm。使用本文揭示的光纖設(shè)計，可制造表現(xiàn)出以下性質(zhì)的光纖1310納米時衰減小于約0.30分貝/千米，1550納米時小于約0.18分貝/千米；優(yōu)選1550納米時小于約O.175分貝/千米，更優(yōu)選1550納米時小于約0.17分貝/千米。同時，本文揭示的光纖在1550納米時20毫米彎曲引發(fā)損耗小于1分貝/圈、優(yōu)選小于0.5分貝/圈、更優(yōu)選小于0.25分貝/圈。優(yōu)選光纖的芯和覆層都包含堿金屬氧化物摻雜劑。該光纖具有至少一個芯段；但是，這并非關(guān)鍵，該光纖或可包括多個芯段。該光纖的芯優(yōu)選包含小于20ppb的0H。以下詳細說明中將提出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，這些其他特征和優(yōu)點中的一部分對于了解以下說明的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員按本文所述、包括以下詳細說明、權(quán)利要求以及附圖通過實施本發(fā)明將部分地認識到這些其他特征和優(yōu)點。應(yīng)當理解，以上一般說明和以下詳細說明都提出本發(fā)明的實施方式，意在提供理解要求權(quán)利的本發(fā)明性質(zhì)和特征的概述或框架。包括附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，附圖結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附示本發(fā)明的各種實施方式，以及用于解釋本發(fā)明原理和操作的描述。適當?shù)赜孟嗤母綀D標記表示相同的特征。附圖簡要說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的階躍折射率光纖折射率曲線圖。圖2顯示沉積玻璃煙炱(glasssoot)的方法。圖3示出用堿金屬氧化物摻雜玻璃管的方法。圖4說明拉制玻璃棒的過程。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及低損耗光纖及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及摻雜有堿金屬氧化物摻雜劑的光纖以及制造該光纖的方法和相關(guān)預制品。本文使用的以下術(shù)語具有以下含義-"模場直徑"是對在單模光纖端面上的光功率的量度，表示為2必0=(;i/;r)[2j/(0)sin<I>cosa^<t))/J/(a))sin3Ocos^^〗'/2(1)其中2"。是模場直徑(因此w,)是模場半徑)，A是光的平均波長，①是相對于輻射圖中心的角度，優(yōu)選從0°至90°進行積分。例如可根據(jù)測試方法ANSI/TIA/EIA-455-191-A-2001測量模場直徑。-"有效面積"是的oO々=2;r(J"￡2n/"2/((2)00其中積分限是0至①，E是與傳播光相關(guān)的電場。"光纜截止波長"或"光纜截止"甚至低于測得的光纖截止，因為光纜環(huán)境中存在更高水平的彎曲和機械壓力。使用例如在EIA-455-170傳輸功率導致的單模光纖光纜截止波長或F0TP-170中描述的22米測試進行光纜截止測量。本文所用"光纜截止"表示使用EIA-445光纖測試方法中所述的測試獲得的值?！?相對折射率A"用等式A^(ni2-n。/2n,2定義，其中rii是折射率曲線段i的最大折射率，n。是外覆層的折射率。相對折射率一般表示為百分比，例如在本文中表示為"△百分比"或"％△"。-"芯"表示具有一般高于覆層的折射率的光纖的部分，因此傳輸?shù)墓夤β手饕ㄟ^芯傳播。芯可包括一個或多個段。單獨的芯段可具有大于純氧化硅、等于純氧化硅、或小于純氧化硅的折射率。-"ppm"，除非有另外的指明，否則表示"每百萬分之的重量份數(shù)"。如圖1所示，在優(yōu)選的實施方式中，本文揭示的光纖優(yōu)選包括芯和包圍芯的覆層。優(yōu)選覆層包圍芯并與其直接相鄰。優(yōu)選芯基本不含氧化鍺，更優(yōu)選芯8不含氧化鍺。在一些優(yōu)選的實施方式中，芯由單個芯段(即中央芯段14)和包圍該中央芯段并與其直接相鄰的覆層16構(gòu)成，如圖1以及圖1中各示例輪廓所示，如具有階梯狀、圓形、a或三角形形狀的輪廓，其中該中央芯段具有相對于覆層為正的折射率A,(r)。在其他優(yōu)選的實施方式中，該芯包括多個芯段，例如中央芯段、包圍中央芯段并與其直接相鄰的第一環(huán)形芯段、以及包圍第一環(huán)形芯段并與其直接相鄰的覆層，其中該中央芯段具有相對于覆層為非負、優(yōu)選為正的相對折射率A,y。(r)，該第一環(huán)形芯段為純氧化硅，具有相對于覆層為非負、優(yōu)選為正的相對折射率A2。/。(r)。在圖1所示的實施方式中，芯段14優(yōu)選從光纖中心延伸至約2-8微米、更優(yōu)選3-6微米、最優(yōu)選3.5-4.5微米，覆層部分16從芯的外半徑延伸至光纖的最外半徑。如圖1所示，優(yōu)選的實施方式至少采用第一芯區(qū)域14A(其包括折射率A,)和覆層區(qū)域16(其包括低于A,的折射率A)。整個芯段14上的平均折射率優(yōu)選約為0.1-0.5%A、更優(yōu)選約為0.3-0.4%A。區(qū)域14A的優(yōu)選A,值約為0.25-0.45%A，更優(yōu)選約為0.30-0.35%A。區(qū)域14A可在整個光纖中線上持續(xù)其斜率，或者芯區(qū)域M還可任選包括區(qū)域14B，如果采用區(qū)域14B，則其包括優(yōu)選大于A,的A()。如果沿著光纖中線采用芯區(qū)域14B，則區(qū)域14B的峰值折射率A。的優(yōu)選值約為0.25-0.60%A，更優(yōu)選約為0.36-0.46%A，采用區(qū)域14B時優(yōu)選其峰值折射率高于芯區(qū)域14A。因此，在優(yōu)選的實施方式中，芯段M沿著光纖中線的折射率高于芯區(qū)域14最外部附近的折射率。包圍芯的覆層16優(yōu)選至少包括其折射率A2M氏于芯14的第一環(huán)形區(qū)域18、以及其折射率A^低于第一環(huán)形區(qū)域18的^的第二環(huán)形區(qū)域20。優(yōu)選該第二環(huán)形區(qū)域20包含隨機分布的空隙、氟或它們的混合物。優(yōu)選該第二環(huán)形區(qū)域20與芯(例如被第一環(huán)形區(qū)域18的寬度)間隔的距離至少為5微米，最優(yōu)選至少為10微米。優(yōu)選第二環(huán)形區(qū)域20被具有A4的外部覆蓋區(qū)域22包圍，在優(yōu)選的實施方式中，該外部覆蓋區(qū)域摻雜有氟，并優(yōu)選延伸至玻璃光纖的最外圍。在第二環(huán)形區(qū)域20包含許多隨機分布的空隙的實施方式中，這些空隙或孔優(yōu)選非周期性地位于環(huán)形區(qū)域20中。"非周期性地設(shè)置"或"非周期性的分布"表示在光纖橫截面(例如垂直于縱軸的橫截面)觀察時，非周期性設(shè)置的孔隨機或非周期性地分布在含孔區(qū)域中。沿著光纖長度在不同點截取的橫截面將顯示不同的橫截面孔圖案，即，各橫截面將具有不同的孔圖案，其中，各孔的分布以及各孔的尺寸并不相符。即，這些空隙或孔是非周期性的，它們非周期性地位于光纖結(jié)構(gòu)內(nèi)。這些孔沿著光纖長度(即平行于縱軸)伸展(拉長的)，所以它們沿著光纖縱軸比橫跨光纖直徑更長，但是對于傳輸光纖的典型長度，它們并未延伸至光纖的整個長度。如果在受限制的環(huán)形區(qū)域20中采用非周期性設(shè)置的孔或空隙，則要求所形成的這些孔或空隙中的大于95%、優(yōu)選全部在光纖覆層中的平均孔徑小于1550納米、更優(yōu)選小于775納米、最優(yōu)選小于約390納米。類似地，優(yōu)選光纖中這些孔的最大直徑小于7000納米、較優(yōu)選小于2000納米、甚至更優(yōu)選小于1550納米，最優(yōu)選小于775納米。在一些實施方式中，在橫截面觀察所述光纖時，環(huán)形含孔區(qū)域包含大于10個孔、較優(yōu)選大于100個孔、甚至更優(yōu)選大于400個孔、最優(yōu)選大于600個孔。事實上，本文揭示的技術(shù)足以在光纖環(huán)形環(huán)中獲得大于1000個、甚至大于2000個孔，即使對于寬度小于10微米、更優(yōu)選小于7微米的環(huán)形環(huán)也是如此。因此，例如，光纖的一種特別優(yōu)選的實施方式將在光纖橫截面中表現(xiàn)出大于10個、更優(yōu)選大于100個孔，這些孔的最大直徑小于1550納米，平均直徑小于775納米。在一些實施方式中，非周期性設(shè)置的孔的平均直徑小于500、優(yōu)選小于300、更優(yōu)選小于200納米且大于5納米。在一些其他實施方式中，在指定光纖垂直橫截面中，本文揭示的光纖具有小于1000個孔，在其他實施方式中，孔的總數(shù)大于10且小于500。對于其中采用隨機分布的空隙的實施方式，這些實施方式優(yōu)選采用約1-10%、更優(yōu)選1.5-7.5%的空隙填充分數(shù)。本文所用"空隙填充分數(shù)"是以橫截面觀察光纖時，含空隙區(qū)域中空隙合并總面積除以含隨機分布的空隙的區(qū)域(例如區(qū)域20)的面積的比值。當然，在一些實施方式中，光纖將表現(xiàn)出這些特征的組合。因此，例如，光纖的一種特別優(yōu)選的實施方式將在光纖橫截面中表現(xiàn)出大于10、更優(yōu)選大于100且小于300個孔，這些孔的最大直徑小于1550納米，平均直徑小于775納米。在一些實施方式中，非周期性設(shè)置的孔的平均直徑小于500、優(yōu)選小于300且更優(yōu)選小于或等于200納米且大于5納米?？梢栽诜糯蟊稊?shù)約800倍的掃描電子顯微鏡和圖象分析軟件(例如ImagePro，可從MediaCybernetics,Inc.,SilverSpring,Maryland,USA獲得)的幫助下計算孔數(shù)、平均直徑、最大直徑和孔的總空隙面積百分比。這些隨機分布的空隙可包含一種或多種氣體，例如氬、氮、氪、C02、S02或氧，或者這些孔可包含基本無氣體的真空；不考慮是否存在任意氣體，含孔區(qū)域的折射率因為存在這些孔而降低。這些孔可隨機或非周期性地設(shè)置，但是在其他實施方式中這些孔是周期性設(shè)置的。在一些實施方式中，許多孔包括許多非周期性設(shè)置的孔和許多周期性設(shè)置的孔?；蛘呋蛄硗獾?，如上所述，還可通過在含孔區(qū)域中對玻璃進行遞降摻雜(downdoping)(例如用氟)或者在一個或兩個包圍區(qū)域中不進行摻雜(例如用氧化鍺)來提供降低的折射率。可通過利用預制品固結(jié)條件的方法制造區(qū)域20，這些條件能有效捕獲固結(jié)的玻璃坯件中的氣體，從而導致在固結(jié)的玻璃光纖預制品中形成空隙。好于釆用步驟去除這些空隙，可采用得到的預制品形成其中含有空隙、或孔的光纖。如本文所用，孔的直徑是以垂直于光纖中軸的垂直橫截面觀察光纖時，其端點設(shè)置在限定該孔的氧化硅內(nèi)表面上的最長線段。以下文獻中更全面地描述了光纖中微結(jié)構(gòu)化區(qū)域的應(yīng)用和/或形成2006年10月18日提交的待審査美國專利申請序列第11/583098號、2006年6月30日提交的美國臨時專利申請序列第60/817863號、2006年6月30日提交的美國臨時專利申請序列第60/817721號、2006年8月31日提交的美國臨時專利申請序列第60/841458號、2006年8月31日提交的美國臨時專利申請序列第60/841490號、2007年1月8日提交的美國臨時專利申請序列第60/879164號，這些申請都轉(zhuǎn)讓給康寧公司，這些文獻都通過參考結(jié)合于此。本文揭示的光纖可能包含或可能不包含氧化鍺或氟，來調(diào)節(jié)光纖的芯和/或覆層的折射率，但是也可在環(huán)形區(qū)域20中避免這些摻雜劑，而是使用孔(以及這些孔內(nèi)可能設(shè)置的任何一種或多種氣體)來調(diào)節(jié)將光引導通過光纖的芯的方式。如果環(huán)形區(qū)域20包含隨機分布的空隙，則該區(qū)域可由未摻雜(無鍺或氟)的氧化硅構(gòu)成，從而完全避免在含孔區(qū)域中使用任何摻雜劑，以實現(xiàn)折射率的降低，或者該環(huán)形區(qū)域20可包含隨機分布的空隙和摻雜的氧化硅，例如具有許多孔的氟摻雜的氧化硅。芯區(qū)域優(yōu)選包含選自&0、Na20、LiO2、Rb20、Cs20及其混合物(最優(yōu)選是&0)的堿金屬氧化物，這些堿金屬氧化物在所述芯中的平均濃度約為50-1000重量ppm。該芯還優(yōu)選包含氯和氟。該芯優(yōu)選基本不含鍺，更優(yōu)選不含鍺。優(yōu)選所述芯中氟的平均濃度大于所述芯中堿金屬氧化物的平均量，并且所述芯中氯的平均量大于所述芯中堿金屬氧化物的平均量。該光纖還優(yōu)選包括氟摻雜的氧化硅基覆層(例如環(huán)形區(qū)域18和22)，該覆層包圍芯，并且在一些優(yōu)選的實施方式中與芯直接相鄰。優(yōu)選該第二環(huán)形區(qū)域表現(xiàn)出至少比第一環(huán)形區(qū)域低0.1^%、更優(yōu)選至少0.2A。/。的折射率A，并且優(yōu)選比第一和第三環(huán)形區(qū)域都低。在一些優(yōu)選的實施方式中，該芯區(qū)域包括沿著芯中線設(shè)置的第一中央芯區(qū)域(延伸至約l微米)，該第一中央芯區(qū)域的氯平均濃度優(yōu)選低于芯的外部區(qū)域(即從約l微米延伸至約4微米)的氯平均濃度。具體地說，中央芯區(qū)域中存在的氯的平均濃度可小于100ppm、更優(yōu)選小于50ppm，包圍第一區(qū)域的第二或外部芯區(qū)域中的氯的平均濃度可大于500卯m、較優(yōu)選大于750ppm、甚至更優(yōu)選大于1000ppm、最優(yōu)選大于1500卯m。芯區(qū)域中氯的峰值濃度優(yōu)選大于500ppm、更優(yōu)選大于1000ppm、最優(yōu)選大于1500ppm。中央芯區(qū)域中存在的氟的平均濃度優(yōu)選大于500ppm、更優(yōu)選大于750卯m、最優(yōu)選大于1000ppm，包圍第一區(qū)域的第二或外部芯區(qū)域中的氟的平均濃度類似地優(yōu)選大于500卯m、更優(yōu)選大于750ppm、最優(yōu)選大于1000ppm。整個芯區(qū)域中的氟的平均濃度優(yōu)選大于500ppm、更優(yōu)選大于750ppm、最優(yōu)選大于1000卯m，并且優(yōu)選小于5000ppm、更優(yōu)選小于4000ppm。在所述實施方式中，所述第二芯區(qū)域中的氯的峰值濃度高于所述第二區(qū)域中的氟的峰值濃度，不過這種關(guān)系并非關(guān)鍵。優(yōu)選芯區(qū)域中的氯和氟的平均濃度都大于約500ppm、更優(yōu)選大于約750ppiR、最優(yōu)選大于約1000ppm。在一些優(yōu)選的實施方式中，本文揭示的光纖包含單個芯段(即中央芯段14)和包圍該中央芯段并與其直接相鄰的覆層16，其中該覆層具有相對于純氧化硅為負的折射率，該芯包含氟以及選自K20、Na20、Li02、Rb20、Cs20及其混合物的堿金屬氧化物，堿金屬氧化物的峰值濃度為20-700ppm、優(yōu)選50-500ppm、甚至更優(yōu)選100-400ppm。該光纖的芯區(qū)域14A包括峰值相對折射率(相對于覆層)AMAX，該峰值相對折射率A阻為0.2-0.5%、優(yōu)選O.3-0.4%。該光纖包含大于90重量°/。的SiO"優(yōu)選大于或等于95重量％的Si02。在圖l所示的實施方式中，該光纖具有單個芯段14，其被覆層段16包圍。優(yōu)選堿金屬氧化物濃度隨半徑變化。優(yōu)選堿金屬氧化物的濃度一般隨從光纖中線沿光纖半徑的至少一部分的半徑的增加而減小。光纖的芯段14可一般具有圖l中所示的階梯形狀，或者芯段14可具有圓形、a或三角形形狀。在根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式中，如圖l所揭示的光纖折射率曲線經(jīng)過調(diào)整，得到具有以下性質(zhì)的單模光纖優(yōu)選零色散波長入。小于1420納米、較優(yōu)選小于1350納米、更優(yōu)選小于1324納米、最優(yōu)選約為1280-1324納米，1310納米時的色散斜率小于約0.09皮秒/平方納米/千米，1550納米時的色散斜率小于約0.07皮秒/平方納米/千米、更優(yōu)選小于約0.065皮秒/平方納米/千米、最優(yōu)選小于約0.06皮秒/平方納米/千米，1550納米時的總色散約為13-19皮秒/納米/千米、更優(yōu)選約為14-18皮秒/納米/千米。但是，可使用其他折射率曲線以獲得這些相同性質(zhì)。優(yōu)選光纖的光纜截止波長小于約1300納米，更優(yōu)選小于約1260納米。優(yōu)選該光纖在1550納米時的有效面積大于約70平方微米，更優(yōu)選大于約75平方微米。該光纖的芯直徑優(yōu)選大于約3微米、更優(yōu)選約為3-5微米，在1550納米時的模場直徑大于約9.5微米、更優(yōu)選約為10-11微米。通過根據(jù)本發(fā)明包含堿金屬氧化物，可制造具有以下性質(zhì)的光纖在1310納米時的衰減小于約0.30分貝/千米，在1550納米時的衰減小于約0.18分貝/千米；更優(yōu)選在1550納米時的衰減小于約0.175分貝/千米，最優(yōu)選在1550納米時的衰減小于約0.17分貝/千米。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，如實施例9-12的例子所述，本發(fā)明光纖顯示在1550納米時衰減小于0.18分貝/千米，更優(yōu)選小于0.17分貝/千米，并且在1550納米時的色散/衰減大于80皮秒/納米/分貝，更優(yōu)選大于90皮秒/納米/分貝。在一些優(yōu)選的實施方式中，在1550納米時的色散/衰減約為80-110皮秒/納米/分貝，甚至更優(yōu)選約為80-100皮秒/納米/分貝。這些實施方式的光纖的色散優(yōu)選小于18皮秒/納米/千米，更優(yōu)選小于17皮秒/納米/千米。本文揭示的光纖顯示20毫米直徑彎曲損耗小于l分貝/圈、更優(yōu)選小于O.5分貝/圈、最優(yōu)選小于O.25分貝/圈。下表1中列出根據(jù)本發(fā)明的這些光纖的實施例。在表l的各實施例中，在第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20中采用隨機空隙，從而相對于覆蓋區(qū)域18或22獲得明顯的遞降摻雜效應(yīng)。采用氧化硅玻璃的區(qū)域20包含隨機分布的空隙，平均空隙直徑為200納米。表1提供根據(jù)本發(fā)明的各實施例的內(nèi)芯段14B的最大折射率A,，芯段14的平均折射率A,(A平均值)，芯區(qū)域14的半徑R,，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的折射率A2，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的外半徑，第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20的寬度，以及空隙填充分數(shù)。在所有實施例中，芯中沒有使用鍺，覆層在區(qū)域18和22中包含氟摻雜的氧化硅，并區(qū)域20中包含隨機分布的空隙。因此，相對于外部氟摻雜的覆蓋區(qū)域22取各段的折射率A。還在表1中列出各實施例在1310納米時的色散，在1310納米時的色散斜率，零色散波長，在1550納米時的色散，在1550納米時的色散斜率，光纜截止波長，在1310納米和1550納米時的模場直徑，在1310和1550納米時的有效面積，光纜截止波長，以及在1550納米時的衰減。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>優(yōu)選光纖的芯和覆層都包含堿金屬氧化物摻雜劑。該堿金屬氧化物優(yōu)選是K、Na、Li、Cs或Rb的氧化物，或它們的混合物；更優(yōu)選該堿金屬氧化物是K20、Rb20、Cs20或它們的混合物；最優(yōu)選該堿金屬氧化物是K20。優(yōu)選該堿金屬氧化物在光纖芯中具有峰值濃度。該堿金屬氧化物濃度可在光纖半徑上徑向變化，在一些情況中可隨著從光纖中線沿光纖半徑的至少一部分的半徑增加而減小。14由上表可知，在一組優(yōu)選的實施方式中，環(huán)形區(qū)域20的內(nèi)半徑約為12-18微米，在具體情況中與芯間隔約8-14微米、更優(yōu)選9-12微米。這組實施方式導致在1550納米時的有效面積大于75平方微米、更優(yōu)選大于90平方微米、最優(yōu)選大于95平方微米。這些實施例還釆用寬度約為5-10微米、更優(yōu)選約為6-9微米的區(qū)域20。在第二組優(yōu)選的實施方式中，環(huán)形環(huán)區(qū)域20與芯間隔的距離至少為IO微米、更優(yōu)選為12微米、最優(yōu)選為15微米。該實施方式中的該環(huán)形環(huán)區(qū)域包括優(yōu)選約為2-8微米、更優(yōu)選約為3-6微米的寬度。這第二組優(yōu)選實施方式顯示在1550納米更高的有效面積，g卩，大于80平方微米、更優(yōu)選大于100平方微米、在大多數(shù)情況中大于120平方微米。本文揭示的所有光纖都顯示20毫米直徑彎曲損耗小于1分貝/圈、更優(yōu)選小于0.5分貝/圈、最優(yōu)選小于0.25分貝/圈。下表2中提出根據(jù)本發(fā)明的光纖的其他實施例。在表2的各實施例中，在第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20中采用氟摻雜，在該區(qū)域中沒有使用空隙，從而相對覆蓋區(qū)域18或22實現(xiàn)明顯的遞降摻雜效應(yīng)。表2提供內(nèi)部芯段14B的最大折射率A"芯段14的平均折射率A,(A平均值)，芯區(qū)域14的半徑R,，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的折射率A2，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的外半徑，第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20的寬度，第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20的外半徑R:,，以及第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20的折射率A:,。在所有這些實施例中，在芯中不使用鍺，覆層在區(qū)域18、20和22中包含氟摻雜的氧化硅，沒有隨機分布的空隙。因此，相對于外部氟摻雜覆蓋區(qū)域22取各段的折射率A。表2中還列出各實施例在1310納米的色散，在1310納米的色散斜率，零色散波長，在1550納米的色散，在1550納米的色散斜率，光纜截止波長，在1310納米和1550納米的模場直徑，在1310納米和1550納米的有效面積，光纜截止波長，以及在1550納米的衰減。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由上表2可知，在一些實施方式中，環(huán)形區(qū)域20的內(nèi)半徑約為12-18微米，在具體情況中與芯間隔約為8-14微米、更優(yōu)選為9-12微米。這些實施方式在1550納米的有效面積大于75平方微米、更優(yōu)選大于90平方微米、最優(yōu)選大于95平方微米。這些實施例還采用寬度約為5-10微米、更優(yōu)選約為6-9微米的區(qū)域20。在第二組優(yōu)選的實施方式中，環(huán)形環(huán)區(qū)域20與芯間隔的距離至少10微米、更優(yōu)選12微米、最優(yōu)選15微米。該實施方式中的環(huán)形環(huán)區(qū)域包括優(yōu)選約為2-8微米、更優(yōu)選約為3-6微米的寬度。第二組優(yōu)選的實施方式顯示在1550納米甚至更高的有效面積，即高于80平方微米、更優(yōu)選高于100平方微米、在大多數(shù)情況下高于120平方微米。本文揭示的所有光纖都顯示20毫米直徑彎曲損耗小于1分貝/圈、更優(yōu)選小于O.5分貝/圈、最優(yōu)選小于0.25分貝/圈的20毫米直徑彎曲損耗。表2中揭示的光纖采用的折射率A小于-0.1%、更優(yōu)選小于-0.15%、最優(yōu)選小于-0.2%。該光纖還采用其輪廓體積絕對值lV:il大于20%-平方微米、更優(yōu)選大于30%-平方微米、在一些實施方式中大于40%-平方微米的第二環(huán)形覆蓋區(qū)域。下表3中列出根據(jù)本發(fā)明的光纖的其他實施例21-29。在表3的各實施例中，在第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18和外部覆蓋區(qū)域22中使用氟摻雜，在第二環(huán)形覆蓋區(qū)域20中采用氟和/或隨機分布的空隙，從而在區(qū)域20中相對于覆蓋區(qū)域18或22實現(xiàn)明顯的遞降摻雜效應(yīng)。表3提供芯段14的平均折射率A,(A平均值)，芯區(qū)域14的半徑R,，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的折射率A2和外部覆蓋區(qū)域22的折射率A,(對于表3的實施例，這兩個值基本相等)，芯段14的a(在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，a大于1、更優(yōu)選大于4)，第一環(huán)形覆蓋區(qū)域18的外半徑R2，第二環(huán)形區(qū)域20的外半徑R3，第二環(huán)形區(qū)域20的輪廓體積V3，以及芯/覆層分配比(R,/R2)。在所有實施例中，芯中都不使用鍺也不使用堿金屬氧化物。相對于外部氟摻雜的覆蓋區(qū)域22取各段的折射率A。實施例21-25包含氟，在區(qū)域20中沒有空隙。表3中還列出各實施例在1310納米和1550納米的模場直徑，在1550納米的有效面積，在1310納米的色散，在1310納米的色散斜率，零色散波長，在1550納米的色散，在1550納米的色散斜率，在1550納米的衰減，光纜截止波長，LP11截止波長，IO毫米彎曲損耗，15毫米彎曲損耗，以及20毫米彎曲損耗。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由上表3可知，在一些實施方式中，環(huán)形區(qū)域20與芯間隔約為8-14微米、更優(yōu)選9-13微米，在一些實施方式中為9-12微米。這些實施方式在1550納米的有效面積大于約70平方微米、更優(yōu)選大于90平方微米、在一些實施方式中大于95平方微米的有效面積。這些實施例還采用寬度約為4-IO微米、更優(yōu)選約為6-9微米的區(qū)域20。本文所揭示的所有光纖都顯示20毫米直徑彎曲損耗小于l分貝/圈、更優(yōu)選小于0.5分貝/圈、最優(yōu)選小于0.25分貝/圈。表3中揭示的光纖包括采用小于W的有效折射率A的第二環(huán)形區(qū)域20(該區(qū)域采用氧化硅玻璃，其中包含平均空隙直徑為200納米的隨機分布的空隙)，其中實施例26-29中的區(qū)域20為-1.20%有效折射率A。這些光纖還采用輪廓體積絕對值lv:,l大于2oy。-平方微米、更優(yōu)選大于30%-平方微米的第二環(huán)形覆蓋區(qū)域，在一些實施方式中大于40%-平方微米，在一些實施方式中IV」大于60、80或甚至100%-平方微米。在拉制過程期間可有益地控制堿金屬氧化物的擴散。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過以指定方式改變拉制條件，可使堿金屬氧化物摻雜劑以要求的濃度曲線分布在整個預制品中。優(yōu)選以對半徑成線性關(guān)系的方式使堿金屬氧化物摻雜劑擴散。由于堿金屬氧化物摻雜劑的擴散部分地取決于所摻雜玻璃的溫度、玻璃保持在該溫度的時間，所以，同樣的因素在拉制過程期間控制堿金屬氧化物擴散中發(fā)揮顯著作用。通過改變拉制速度、拉制(爐)溫度和光纖張力，控制拉制過程期間光纖預制品(以及由該預制品拉制的光纖)經(jīng)歷的時間和溫度。例如，增加拉制速度使光纖預制品的特定部分在拉制爐中的停留時間縮短，從而縮短堿金屬氧化物摻雜劑在光纖預制品上擴散的距離，由此縮短其在所拉制光纖上擴散的距離。這可導致有較少的堿金屬氧化物擴散進覆層中，從而在光纖芯中有較高的堿金屬氧化物濃度。相反，降低拉制速度增加了停留時間，從而可導致降低光纖芯中堿金屬氧化物的濃度，因為堿金屬氧化物進一步擴散到光纖的覆層中。以類似的方式，提高爐溫度會增加堿金屬氧化物的擴散速率，降低堿金屬氧化物的濃度。因此，可有效利用拉制速度和爐溫度來控制擴散，從而控制得到的光纖內(nèi)的堿金屬氧化物的分布。參考圖2，圖示常規(guī)外部氣相沉積方法，使用煙灰燃燒器(sootburner)156在心軸144上沉積多層氧化硅煙灰(silicasoot)162從而形成煙灰預制品160。然后使用標準氯干燥技術(shù)干燥得到的煙灰預制品。然后通過在足以導致去除許多或全部自干燥步驟殘留的氯的溫度和時間條件下將煙灰暴露于含氟化合物(如SiFj的氣氛中，用氟對煙灰進行摻雜。優(yōu)選在小于約110(TC的溫度下暴露于含氟氣氛(氟清掃)，以避免用高水平氟摻雜玻璃。低水平的氟摻雜是有利的，即例如0.1-0.4重量％的氟。然后使得到的氟(和可能的氯)摻雜的煙灰管固結(jié)。然后對固結(jié)的玻璃管進行堿金屬摻雜。例如，參見圖3，優(yōu)選首先將得到的玻璃管106安裝在車床101中的卡盤之間(例如玻璃加工車床或常規(guī)改進的化學氣相沉積(MCVD)玻璃成形車床)。通過在管106的壁中由火焰加工鍛造兩個環(huán)形頸狀變形物112，在靠近管106—端處形成用于接受堿金屬來源化合物110的優(yōu)選環(huán)形儲器108，或者用其他方法將該儲器焊接至該管。還可使用其他類型的儲器。優(yōu)選環(huán)形頸狀變形物112彼此之間距離約為2厘米。較好地，為了防止堿金屬結(jié)晶，要求管106以及在管106內(nèi)側(cè)設(shè)置的任何附加玻璃都是基本無氯的。"基本無氯"表示其氯含量低到足以避免因為堿金屬氯化物結(jié)晶而導致的光損耗。為此目的要求氯含量優(yōu)選小于約500重量卯ni;更優(yōu)選小于約100重量卯m;更優(yōu)選小于約50重量ppm。另外，氧化硅玻璃管106以及其中設(shè)置的任何附加玻璃應(yīng)當基本無"水"。"水"表示羥基0H。水應(yīng)對1383納米或附近的吸收峰負責，該吸收峰可能延伸至光纖的工作波長區(qū)域中。該峰可能對光纖衰減產(chǎn)生有害作用。因此，要求通過盡可能多地減少玻璃的0H含量來減小該吸收峰，也稱為水峰。優(yōu)選玻璃管106包含小于約100重量ppb的0H;更優(yōu)選小于約20重量ppb。要確保原料玻璃制品在擴散堿金屬氧化物摻雜劑之前是基本無水的，可在氧化硅玻璃管的制造期間采用常規(guī)氯干燥技術(shù)。參見圖3，將堿金屬來源化合物110引入儲器108的管106中，在管106旋轉(zhuǎn)時用熱源114加熱形成蒸氣。使氧或載氣通過旋轉(zhuǎn)密封物118流進管106的進口116中，加熱堿金屬氧化物來源化合物110下游的管106的部分120，以便使堿金屬氧化物擴散進管106的內(nèi)表面122中。優(yōu)選該管106中沒有插入任何預制品組件，例如另一個玻璃棒或類似物。應(yīng)當將堿金屬氧化物來源化合物110下游的管106的部分120加熱至足以促進堿金屬快速擴散進入表面122中并防止玻璃失透的溫度。較好地，通過熱源124將堿金屬氧化物來源化合物110下游的管106的部分120加熱至150(TC以上；更優(yōu)選約為1500-2000°C。優(yōu)選使熱源124沿著管106的部分120的長度行進。堿金屬氧化物來源化合物112優(yōu)選包含選自K、Na、Li、Cs和Rb的元素。優(yōu)選堿金屬氧化物來源化合物110是溴化物、碘化物或氟化物。最優(yōu)選堿金屬氧化物來源化合物110是KBr、KI或KN0:i。優(yōu)選在管106破裂之前，使堿金屬氧化物(例如K20、Na20、Li02、Rb20、Cs20及其混合物)擴散至自管106的內(nèi)側(cè)擴散表面122始的約100-500微米的深度，從而形成堿金屬氧化物摻雜的玻璃管。具體地說，優(yōu)選該管中擴散的堿金屬氧化物摻雜劑濃度(重量％)是徑向變化。優(yōu)選對玻璃制品(例如管106)進行摻雜，使該濃度在內(nèi)一半部分107為最高，在外一半部分109為較低，如圖3的放大視圖所示。內(nèi)半部分和外半部分之間的分界點由管106的徑向厚度限定，并位于該厚度一半處(如虛線lll所示)。例如，這種擴散優(yōu)選使得外半部分109中的堿金屬摻雜劑的峰值濃度小于內(nèi)半部分107的峰值濃度(重量％)的50%。擴散過程之后可進行進一步加熱管106的步驟，從而促使管106通過常規(guī)方法如本領(lǐng)域己知的方法(或者通過本文所述的干燥方法)發(fā)生部分破裂，以減少可能由此損耗堿金屬氧化物的內(nèi)側(cè)表面面積并加厚堿金屬氧化物已經(jīng)擴散到的玻璃層。然后用熱源124加熱氧化硅玻璃管106，使堿金屬氧化物來源化合物IIO下游的管106破裂，并形成堿金屬氧化物摻雜的固體玻璃棒132。按照本領(lǐng)域已知的常規(guī)方法實現(xiàn)管106的破裂，例如用合適熱源(如火炬)加熱。然后從包括堿金屬來源化合物儲槽108的那部分玻璃切割固體堿金屬摻雜的玻璃棒132。應(yīng)當認識到，破裂時，堿金屬摻雜的玻璃棒132優(yōu)選包含(類似于管106)可徑向變化的堿金屬氧化物濃度，使得對應(yīng)于內(nèi)半部分107的部分具有最高的堿金屬摻雜劑峰值濃度(重量°/。)，對應(yīng)于外半部分109的部分具有較低的峰值濃度。最優(yōu)選堿金屬摻雜劑的峰值濃度位于棒的中央，半徑一半處的濃度小于峰值濃度的50%;更優(yōu)選小于25%?？稍谠倮茽t136中加熱摻雜的玻璃棒132，拉制成更小直徑的玻璃棒144。這個再拉制過程如圖5中所示。將玻璃柄130連接至由上述破裂階段得到的堿金屬摻雜的玻璃棒132，將堿金屬摻雜的玻璃棒132安裝在常規(guī)再拉制爐136上方的移動式向下進料支架134中。通過馬達驅(qū)動的牽引機140牽拉可連接至堿金屬摻雜的玻璃棒132底部的犧牲玻璃棒138，從而以合適速率拉制堿金屬摻雜的玻璃棒132。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)15-23厘米/分鐘的速率是足夠的，該速率較大程度根據(jù)傳感器142測得的直徑而控制。由拉制過程得到的小直徑玻璃棒144的外直徑(dl)優(yōu)選為3-10毫米；更優(yōu)選直徑小于6毫米。與拉制光纖時要求的光纖芯中的峰值K20濃度相比，小直徑玻璃棒144的峰值K20濃度應(yīng)當約為其5-10倍，以補償光纖拉制期間堿金屬摻雜劑的明顯遷移。例如，如果光20纖芯中的峰值K20濃度要求為0.4重量％，則小直徑玻璃棒144優(yōu)選應(yīng)當具有約2-4重量％的峰值1(20濃度。具體地說，具有非常小的直徑的堿金屬摻雜的玻璃棒是有益的，因為這使玻璃棒中存在的過渡金屬雜質(zhì)濃縮在非常靠近光纖中線的位置，在該位置它們的負面影響最小。應(yīng)當認識到，對于向摻雜的覆層添加的大量材料，光纖中的峰值濃度可能比小直徑玻璃棒中的峰值濃度小ioo倍。形成之后立刻對小直徑玻璃棒144進行進一步的包覆。例如，圖4中所示的小直徑堿金屬摻雜的玻璃棒144可用作原料棒，可使用圖1中所示的OVD方法在其上沉積附加的多孔玻璃煙灰162作為包覆，從而形成光纖預制品?？稍诟郊拥臒熁页练e之前將玻璃柄連接至堿金屬摻雜的玻璃棒144，該柄成為制得的預制品的整合部分。該柄提供在隨后加工步驟期間對由沉積過程得到的氧化硅玻璃預制品進行支撐的方法。具有連接的柄的玻璃棒144可裝配在車床中，該玻璃棒可相對于燃燒器旋轉(zhuǎn)和平移。然后通過使玻璃棒144相對于燃燒器156多次行進以構(gòu)建多個含氧化硅煙灰的層，從而形成外部煙灰涂層，來形成復合煙灰預制品。平移動作也可通過沿著旋轉(zhuǎn)的玻璃棒144來回移動燃燒器156或者通過燃燒器156和玻璃棒144的組合平移動作來實現(xiàn)。外部煙灰涂層至少形成復合預制品160的一部分芯玻璃，該芯玻璃優(yōu)選基本由純氧化硅構(gòu)成。優(yōu)選該煙灰涂層的密度大于0.35克/立方厘米、更優(yōu)選約為0.35-0.5克/立方厘米。然后通過將復合預制品160暴露于含氯氣體中同時在約IOO(TC的爐中加熱對其進行干燥。然后對該預制品160進行氟摻雜。在氟摻雜步驟期間，優(yōu)選通過在適合于用氟摻雜煙灰的溫度下(例如約IOO(TC)將該預制品暴露于含氟氣體中從而對該預制品160進行氟摻雜。以這種方式，形成該光纖的外部芯區(qū)域。但是，例如只進行足以允許使用較少量氟(O.1-0.4重量％)的長時間氟摻雜步驟。然后通過將該預制品160加熱至固結(jié)預制品的合適溫度，對預制品進行固結(jié)。然后可以對得到的透明玻璃芯預制品進行再拉制，形成第二芯棒，即包含至少一部分由其拉制的光纖芯的玻璃棒。然后可通過以下方式添加額外的玻璃進一步加工該第二芯棒用玻璃管(玻璃管或煙灰管)裝套，通過化學氣相沉積法沉積玻璃煙灰，例如既裝套管又進行化學沉積，或者通過本領(lǐng)域中已知的其他方法；從而易于供拉制成光纖的完整光纖預制品。額外的玻璃可包括芯玻璃和/或覆層玻璃。另外，額外的玻璃可采用若干額外的沉積步驟以實現(xiàn)所需的厚度，其中在各步驟之后，進行煙灰干燥、氟摻雜、固結(jié)、并再拉制成較小直徑的棒。環(huán)形覆蓋區(qū)域18(優(yōu)選與芯相鄰的覆蓋區(qū)域)以及環(huán)形覆蓋區(qū)域22都是優(yōu)選通過溢流方式用氟摻雜(見US4629485)進行遞降摻雜的氧化硅，從而形成光纖的遞降摻雜的覆蓋區(qū)域。這種摻雜可優(yōu)選足以在芯和覆層之間實現(xiàn)例如大于0.2%、更優(yōu)選O.30-0.40%的相對折射率/^%。具體地說，對于通過向第二棒沉積而添加深溝(moat)氧化硅(對應(yīng)于光纖覆層的額外的玻璃)的各附加步驟，這些深溝氧化硅摻雜有氟。首先通過使深溝煙灰經(jīng)歷含氯氣體干燥，然后使其在1225"C與含氟氣體(例如SiF4或CF4)接觸60-120分鐘，隨后優(yōu)選在含氟氣體存在下以7-10毫米/分鐘向下通過熱區(qū)(1450-150(TC)而固結(jié)。可再拉制這個預制品以形成第三棒并再次重復這些步驟，即沉積、干燥、氟摻雜和固結(jié)，直到實現(xiàn)合適的最終預制品直徑。以及使用氟摻雜技術(shù)形成區(qū)域20，或者優(yōu)選使用固結(jié)技術(shù)(如上所述)形成區(qū)域20，固結(jié)技術(shù)在區(qū)域20中形成隨機分布的空隙，所述空隙在區(qū)域20中用作強遞降摻雜劑。制造完整的光纖預制品之后，可將完整的光纖拉制預制品拉制成堿金屬氧化物摻雜的光纖。在本文揭示的所有實施方式中，光纖優(yōu)選包括包圍覆層最外直徑并與其直接接觸的主要涂層、以及包圍該主要涂層并與其直接接觸的次要涂層。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不偏離本發(fā)明原理和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改和變化。本發(fā)明意在覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等同項的范圍之內(nèi)的所有這些對本發(fā)明的修改和變化。權(quán)利要求1.一種光纖，該光纖包括氧化硅基芯，所述芯包含選自K2O、Na2O、LiO2、Rb2O、Cs2O及其混合物的堿金屬氧化物，這些堿金屬氧化物在所述芯中的平均濃度約為10-10000重量ppm，和包圍該芯的氧化硅基覆層，所述氧化硅基覆層包括至少一個其折射率Δ低于所述覆層其余部分的環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域包含隨機分布的空隙、氟或它們的混合物，所述環(huán)形區(qū)域與所述芯隔開。2.如權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，所述堿金屬氧化物在所述芯中的濃度約為50-1000ppm。3.如權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域與所述芯間隔的距離至少為5微米。4.如權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域包含平均直徑小于約2000納米的隨機分布的空隙。5.如權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，所述堿金屬氧化物是K20。6.如權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，所述芯基本不含鍺。7.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示小于1260納米的光纜截止，小亍1350納米的零色散波長，1310納米時小于0.09皮秒/平方納米/千米的色散斜率，1550納米時小于0.18分貝/千米的衰減，以及1550納米時大于70平方微米的有效面積。8.如權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示在1550納米時20毫米宏觀彎曲引發(fā)損耗小于1分貝/圈。9.如權(quán)利要求8所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示在1550納米時20毫米宏觀曲折引發(fā)損耗小于0.5分貝/圈。10.如權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示小于1324納米的零色散波長。11.如權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示在1550納米時色散斜率小于0.07皮秒/平方納米/千米。12.如權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于，所述光纖顯示在1550納米時有限面積大于90平方微米和衰減小于0.17分貝/千米。13.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述芯進一步包含平均量大于約500重量ppm的氟。14.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，該芯具有的折射率曲線，相對于外部覆層，峰值相對折射率A,大于0.2呢。15.如權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域與所述芯間隔的距離至少為5微米。16.如權(quán)利要求12所述的光纖，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域與所述芯間隔的距離至少為IO微米。17.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述覆層包括含氟摻雜氧化硅的第一環(huán)形區(qū)域、以及包圍所述第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域，所述第二環(huán)形區(qū)域包含隨機分布的空隙。18.如權(quán)利要求17所述的光纖，其特征在于，所述覆層包括第一環(huán)形區(qū)域以及包圍所述第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域，所述第一環(huán)形區(qū)域包含大于500ppni的氟摻雜氧化硅，所述第二環(huán)形區(qū)域包含隨機分布的空隙。19.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述第二環(huán)形區(qū)域進一步包含大于3重量％的氟。20.如權(quán)利要求17所述的光纖，其特征在于，所述覆層包括含氟摻雜氧化硅的第三環(huán)形區(qū)域，該第三環(huán)形區(qū)域包圍所述第二習、形區(qū)域。21.—種光纖，該光纖包括氧化硅基芯，其中所述芯基本不含氧化鍺，和包圍該芯并與其相鄰的第一氧化硅基覆蓋區(qū)域，所述第一氧化硅基覆蓋區(qū)域包括低于所述芯的折射率A，和包圍所述第一氧化硅基覆蓋區(qū)域的第二氧化硅基覆蓋區(qū)域，所述第二氧化硅基覆蓋區(qū)域具有低于所述第一氧化硅基覆蓋區(qū)域的折射率△，所述第二氧化硅基覆蓋區(qū)域與所述芯間隔的距離至少為5微米。22.如權(quán)利要求21所述的光纖，其特征在于，該第二覆蓋區(qū)域包含隨機分布的空隙，所述第二氧化硅基覆蓋區(qū)域與所述芯間隔的距離至少為io微米。23.如權(quán)利要求21所述的光纖，其特征在于，該第二覆蓋區(qū)域不含隨機分布的空隙，所述第二覆蓋區(qū)域顯示小于-O.2%的相對折射率A。24.如權(quán)利要求21所述的光纖，其特征在于，該第二覆蓋區(qū)域不含隨機分布的空隙，所述第二覆蓋區(qū)域的輪廓體積V:,的絕對值大于20。全文摘要揭示一種具有氧化硅基芯的光纖，該芯包含選自K₂O、Na₂O、LiO₂、Rb₂O、Cs₂O及其混合物的堿金屬氧化物，這些堿金屬氧化物在所述芯中的平均濃度約為10-10000重量ppm，該光纖還具有氧化硅基覆層，該覆層包圍該芯并與其直接相鄰，該覆層包括折射率低于該覆層其余部分的區(qū)域。通過適當選擇該芯中堿金屬氧化物摻雜劑的濃度和覆層，可獲得低損耗光纖，其顯示小于1400納米的光纜截止、1550納米時約13-19皮秒/納米/千米的色散、以及小于約1324納米的零色散波長。文檔編號G02B6/036GK101688947SQ200880023349公開日2010年3月31日申請日期2008年4月23日優(yōu)先權(quán)日2007年5月7日發(fā)明者D·A·諾蘭,D·C·布克賓德,M·李,P·坦登,S·K·米什拉,S·R·比克漢姆申請人:康寧股份有限公司