專利名稱：：具有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維，更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及在芯件周圍具有低于芯件的環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維及其制造方法，該方法通過將化學(xué)氣體注入石英管的MCVD方法使折射率平滑并且外部燃燒器加熱以便沉積，從而使該光導(dǎo)纖維的幾何結(jié)構(gòu)均勻。本申請(qǐng)基于韓國40089/1995號(hào)申請(qǐng)，該申請(qǐng)已被列入本文參考文獻(xiàn)。近來分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維(將1.55μm的石英光導(dǎo)纖維用于高速信息網(wǎng)絡(luò))的品種及性能均有變化。分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的品種和性能在參考文獻(xiàn)(“OPTICALFIBERTELECOMMUNICATIONII”publishedinAcademicPress，Inc.，Pages29-36)中已作詳細(xì)敘述，本說明書將它省去。不分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維，尤其是，具有環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維是眾所周知的，因?yàn)樗哂辛己玫奈澢鷵p失。這種結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)纖維是由Mr.Bhagavatula和他的同事在1983年提出的，分別公開在US4412722(1983)和US4516826(1984)中，據(jù)報(bào)道，它在芯件周圍有一層用來保護(hù)芯件的低環(huán)狀折射率。它主要是用OVD(外汽相沉積法)和MCVD(改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法)制造的。即，通過OVD難以制造具有階梯式的環(huán)狀折射率分布結(jié)構(gòu)(公開在US4715679、KR26410和KR49509中)的光導(dǎo)纖維，盡管它易于制造具有三角形環(huán)狀分布結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)纖維，或也易于制造基料外徑相對(duì)大到某種程度的多孔結(jié)構(gòu)。然而，MCVD由于通過內(nèi)沉積來均勻控制流量，使它易于制造任何所要分布的光導(dǎo)纖維(如US4737179，US4755022和US4822399所述)，但它不能制造基料具有大外徑的光導(dǎo)纖維。參照?qǐng)D1系統(tǒng)，圖2和圖3的現(xiàn)有技術(shù)說明將恒定量的原料氣體從原料氣體供給系統(tǒng)供給用燃燒器加熱至恒定溫度的石英管，結(jié)果可制造具有環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維。若要更詳細(xì)的說明上述制造方法，則在沉積第一皮層前，光在指定時(shí)間內(nèi)加熱石英管，使石英管的表面溫度達(dá)到1890℃，從而使石英管內(nèi)部均勻，再用外部氧氣或氫氣燃燒器在1890℃繼續(xù)加熱，同時(shí)供給5400mg/m的SiCl4、450mg/mGeCl4、40mg/mPOCl3和12cc/mCF4(如圖3B-3F所示)。此后，向石英管內(nèi)供入3000mg/mSiCl4、1300mg/mGeCl4、35mg/mPOCl3和2000cc/mO2，均勻加熱至不超過1905℃以便沉積環(huán)狀部分，如圖3A所示。然后，向石英管供入4000mg/mSiCl4、450mg/mGeCl4、25mg/mPOCl3和9cc/mCF4，均勻加熱至1915℃以便生成第二皮層(如圖3A所示)。除此以外，向石英管供入1100mg/mSiCl4和2000mg/mO2，加入GeCl4使之不超過60-250mg/m，同時(shí)在1910℃均勻加熱該管，以便沉積芯件部分。將在石英管中沉積完成的光導(dǎo)纖維在2300-2320℃冷凝，將30-40cc/m的CF4加到已冷凝的光導(dǎo)纖維中。最后，在2220-2250℃將其蝕刻，加熱到2340-2360℃，使其緊密密封和封閉，如圖3A所示。上述現(xiàn)有技術(shù)具有環(huán)狀分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維其芯件具有圓錐形折射率。對(duì)于芯件中心的最大折射率而言，GeO2的量必須增加直到芯件中心。然而，在MCVD方法中，在GeO2增加過程中，會(huì)導(dǎo)致中心下降問題，即在沉積過程中和在芯件中心出現(xiàn)折射率減小現(xiàn)象。上述光導(dǎo)纖維還有另一個(gè)問題，當(dāng)基料得自光導(dǎo)纖維時(shí)，由于與普通單模光導(dǎo)纖維相比芯件直徑小，所以沿光導(dǎo)纖維中基料的長度方向，光學(xué)性能偏差很大。本發(fā)明一個(gè)目的是通過調(diào)節(jié)基料沉淀過程中的沉積溫度和沉積進(jìn)料流量，并通過向GeO2中加入給定量的SF6和CF4，(GeO2在基料制造過程中在高溫下會(huì)在芯件中心揮發(fā))以減少中心下降，從而提供導(dǎo)致非波形折射率的方法。本發(fā)明另一個(gè)目的是通過增加基料外徑而提供使芯件直徑均勻的方法。按照本發(fā)明，具有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的制造方法包括下列步驟(a)用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使其溫度從1875℃提高到1903℃，向石英管供給原料，包括5200mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、30mg/mPOCl3和9CC/mCF4，以沉積第一皮層；(b)在1900℃的恒定溫度下，供給原料，包括3300mg/mSiCl4、1150mg/mGeCl4、20mg/mPOCl3和1500cc/mO2以沉積環(huán)狀部分；(c)將溫度從1890℃提高到1897℃，同時(shí)供給原料，包括3800mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、10mg/mPOCl3和7cc/mCF4以沉積第二皮層；(d)在溫度從1920℃降至1890℃的九個(gè)降溫過程中進(jìn)行加熱，以沉積芯件部分，在該九個(gè)過程中SiCl4的進(jìn)料流量從380mg/m減為260mg/m，在該九個(gè)過程中GeCl4的進(jìn)料流量從20mg/m增至195mg/m，在該九個(gè)過程中，O2進(jìn)料流量保持1500cc/m不變；和(e)使完成沉積的光導(dǎo)纖維在2300-2360℃冷凝，將30-40cc/mCF4加入石英管中，在2220-2250℃蝕刻，并在2350-2370℃向石英管中加入100cc/mCl2以便密封和封閉。圖1是普通MCVD制造方法的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)狀分布；圖3A表示常規(guī)環(huán)狀分布的制造方法中各個(gè)過程的加熱溫度；圖3B表示常規(guī)環(huán)狀分布的制造方法中供給各個(gè)過程的SiCl4進(jìn)料流量；圖3C表示常規(guī)環(huán)狀分布的制造方法中供給各個(gè)過程的GeCl4的進(jìn)料流量；圖3D表示常規(guī)環(huán)狀分布制造方法中供給各個(gè)過程的POCl3進(jìn)料流量；圖3E表示常規(guī)環(huán)狀分布制造方法中供給各個(gè)過程的O2進(jìn)料流量；圖3F表示常規(guī)環(huán)狀分布制造方法中供給各個(gè)過程的CF4(SF6)進(jìn)料流量；圖4是本發(fā)明的環(huán)狀分布；圖5A表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中各個(gè)過程的加熱溫度；圖5B表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的SiCl4進(jìn)料流量；圖5C表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的GeCl4進(jìn)料流量；圖5D表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的POC13進(jìn)料流量；圖5E表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的O2進(jìn)料流量；圖5F表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的CF4(SF6)進(jìn)料流量；和圖5G表示按本發(fā)明的平滑環(huán)狀折射率分布制造方法中供給各個(gè)過程的Cl2進(jìn)料流量。圖1說明在恒定溫度下用燃燒器加熱石英管時(shí)，使指定量的原料氣體通過原料氣體供應(yīng)器供給石英管，從而制造具有環(huán)狀折射率的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維。上述方法詳述如下加熱石英管直至其表面溫度為1875℃，并保持一定時(shí)間，致使其內(nèi)表面溫度均勻，如圖5A所示。然后，如圖5B-5G所示，再用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使其溫度從在九個(gè)過程中1875℃升至1903℃，溫度提高3.5℃，同時(shí)，供給5200mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、30mg/mPOCl3和9cc/mCF4以便沉積第一皮層。為沉積環(huán)狀部分，如圖5A所示，在1900℃的恒定沉積溫度下供給3300mg/mSiCl4、1150mg/mGeCl4、20mg/mPOCl3和1500cc/m的O2。接著，為了制備第二皮層，向石英管內(nèi)供給原料，包括3800mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、10mg/mPOCl3和7cc/mCF4(如圖5B-5G所示)，同時(shí)使溫度從1890℃提高到1897℃(如圖5A所示)。最后，在圖5A的九個(gè)過程中，使沉積溫度從1920℃降至1890℃，以沉積芯件部分。同時(shí)，在九個(gè)過程中將SiCl4進(jìn)料流量從380mg/m降至260mg/m，在九個(gè)過程中GeCl4進(jìn)料流量從20mg/m增加到195mg/m，在九個(gè)過程中O2進(jìn)料流量保持1500cc/m不變。為此，原料進(jìn)料流量示于表1中。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="831">過程123456789SiCl4(mg/m)380365350335320305290275260GeCl4(mg/m)205282109134156175191195T(℃)192019161913190919051901189718941890</table></tables>然后，使沉積好的光導(dǎo)纖維如圖5A所示在2300-2360℃冷凝，將30-40cc/m的CF4加入石英管中(如圖5F所示)。在2220-2250℃蝕刻后，將100cc/mCl2供給石英管(如圖5G所示)，同時(shí)在2350-2370℃加熱(如圖5A所示)以便密封和封閉。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，使九個(gè)過程中沉積溫度從1905℃降至1890℃以沉積芯件部分。同時(shí)，使九個(gè)過程中SiCl4進(jìn)料流量從300mg/m降至260mg/m，使九個(gè)過程中GeCl4進(jìn)料流量從20mg/m增加到195mg/m，使九個(gè)過程中O2進(jìn)料流量保持1500cc/m不變。為此，原料進(jìn)料流量示于表2中。表2</tables>在一發(fā)明又一個(gè)實(shí)施方案中，使九個(gè)過程中沉積溫度從1905℃降至1890℃，以沉積芯件部分。同時(shí)，使九個(gè)過程中SiCl4進(jìn)料流量從300mg/m降至260mg/m，九個(gè)過程中GeCl4進(jìn)料流量從30mg/m增加到195mg/m，九個(gè)過程中O2進(jìn)料流量保持1500ccm/m不變。為此，原料進(jìn)料流量示于表3中。表3如上所述，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)基料沉積過程中的沉積溫度和沉積進(jìn)料流量，并向GeO2中加入指定量的SF6和CF4，(GeO2在基料密封和封閉過程中在高溫下在芯件中心揮發(fā))以減少中心下降，從而提供導(dǎo)致非波形折射率的方法。另外，本發(fā)明通過外包層方法使基料外徑增加，從而提供使芯件直徑均勻的方法。因此，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是它使光導(dǎo)纖維的損耗得以改進(jìn)，并具有很穩(wěn)定的色分散性能。因此，應(yīng)該明白，本發(fā)明不限于本文所公開的作為完成本發(fā)明最佳方式的特定實(shí)施方案，也可以說，本發(fā)明不限于本說明書中所述的具體實(shí)施方案，除了所附權(quán)利要求中所限定的以外。權(quán)利要求1具有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的制造方法，它包括如下步驟(a)用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使其溫度從1875℃升至1903℃，向石英管供給原料，包括5200mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、30mg/mPOCl3和9cc/mCF4，以沉積第一皮層；(b)在1900℃的恒定溫度下，供給原料，包括3300mg/mSiCl4、1150mg/mGeCl4、20mg/mPOCl3和1500cc/mO2，以沉積環(huán)狀部分；(c)將溫度從1890℃提高到1897℃，同時(shí)供給原料，包括3800mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、10mg/mPOCl3和7cc/mCF4以沉積第二皮層；(d)在溫度從1920℃降至1890℃的九個(gè)過程中進(jìn)行加熱以沉積芯件部分，在九個(gè)過程中SiCl4的進(jìn)料流量從380mg/m減為260mg/m，在九個(gè)過程中GeCl4的進(jìn)料流量以20mg/m增加到195mg/m，在九個(gè)過程中O2進(jìn)料流量保持1500cc/m不變；和(e)使沉積好的光導(dǎo)纖維在2300-2360℃冷凝，將30-40cc/mCF4加入石英管中，在2220-2250℃蝕刻，在2350-2370℃向石英管中加入100cc/mCl2以便密封和封閉。2按權(quán)利要求1的方法，其特征為，在步驟(d)中，九個(gè)過程中降低的溫度是1920℃、1916℃、1913℃、1909℃、1906℃、1901℃。1897℃、1894℃和1890℃，在九個(gè)過程中溫度降低同時(shí)，減少的SiCl4進(jìn)料流量是380mg/m、365mg/m、350mg/m、335mg/m、320mg/m、305mg/m、290mg/m、275mg/m和260mg/m，在這些過程中溫度降低同時(shí)增加的GeCl4的量是20mg/m、52mg/m、82mg/m、109mg/m、134mg/m、156mg/m、175mg/m、191mg/m和194mg/m。3具有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的制造方法，它包括如下步驟(a)用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使其溫度以1875℃升至1903℃，向石英管供給原料，包括5200gm/mSiCl4、430mg/m、GeCl4、30mg/mPOCl3和9cc/mCF4以沉積第一皮層；(b)在1900℃的恒定溫度下，供給原料，包括3300mg/mSiCl4、1150mg/mGeCl4、20mg/mPOCl3和1500cc/mO2以沉積環(huán)狀部分；(c)將溫度從1890℃提高到1897℃，同時(shí)供給原料，包括3800mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、10mg/mPOCl3和7cc/mCF4以沉積第二皮層；(d)在溫度從1905℃降至1890℃的九個(gè)過程中進(jìn)行加熱，以沉積芯件部分，在九個(gè)過程中SiCl4進(jìn)料流量從300mg/m降至260mg/m，在九個(gè)過程中GeCl4進(jìn)料流量從20mg/m增加到195mg/m，在九個(gè)過程中O2進(jìn)料流量保持1500cc/m或200mg/m不變；和(e)使沉積好的光導(dǎo)纖維在2300-2360℃冷凝，將30-40cc/mCF4加入石英管中，在2220-2250℃蝕刻，在2350-2370℃向石英管中加入100cc/mCl2以便密封和封閉。4按權(quán)利要求3的方法，其特征為，在步驟(d)中，九個(gè)過程中降低的溫度是1905℃、1903℃、1900℃、1898℃、1895℃、1893℃、1890℃、1890℃和1890℃，在九個(gè)過程中溫度降低同時(shí)，減少的SiCl4進(jìn)料流量是300mg/m、295mg/m、290mg/m、285mg/m、280mg/m、275mg/m、270mg/m、265mg/m、和260mg/m，在九個(gè)過程中溫度降低同時(shí)增加的GeCl4量是20mg/m、42mg/m、67mg/m、92mg/m、116mg/m、138mg/m、160mg/m、182mg/m和195mg/m。5具有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光導(dǎo)纖維的制造方法，它包括如下步驟(a)用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使其溫度從1875℃升至1903℃，向石英管供給原料，包括5200mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、30mg/mPOCl3和9cc/mCF4以沉積第一皮層；(b)在1900℃的恒定溫度下，供給原料，包括3300mg/mSiCl4、1150mg/mGeCl4、20mg/mPOCl3和1500cc/mO2以沉積環(huán)狀部分；(c)將溫度從1890℃提高到1897℃，同時(shí)供給原料，包括3800mg/mSiCl4、430mg/mGeCl4、10mg/mPOCl3和7cc/mCF4以沉積第二皮層；(d)在溫度從1905℃降至1890℃的九個(gè)過程中進(jìn)行加熱，以沉積芯件部分，使SiCl4進(jìn)料流量從300mg/m降至260mg/m，GeCl4進(jìn)料流量從30mg/m增加到195mg/m，O2進(jìn)料流量保持1500cc/m不變；和(e)使沉積好的光導(dǎo)纖維在2300-2360℃冷凝，將30-40cc/mCF4加入石英管中，在2220-2250℃蝕刻，在2350-2370℃向石英管中加入100cc/mCl2以便密封和封閉。6按權(quán)利要求5的方法，其特征在于在步驟(d)中，九個(gè)過程中溫度下降順序是1905℃、1903℃、1900℃、1898℃、1895℃、1893℃、1890℃、1890℃和1890℃，在溫度降低同時(shí)，減少的SiCl4量是300mg/m、295mg/m、290mg/m、285mg/m、280mg/m、275mg/m、270mg/m、265mg/m和260mg/m，在溫度降低同時(shí)增加的GeCl4是30mg/m、55mg/m、78mg/m、101mg/m、123mg/m、144mg/m、165mg/m、184mg/m和195mg/m。全文摘要有平滑環(huán)狀折射率分布的分散移動(dòng)光纖的制造方法包括步驟用外部氧氣或氫氣燃燒器加熱石英管，使溫度從1875℃升至1903℃，向石英管供料，沉積第一皮層；在1900℃的恒定溫度下，供給原料，沉積環(huán)狀部分；將溫度從1890℃升到1897℃，同時(shí)供料，沉積第二皮層；在溫度從1920℃降至1890℃的九個(gè)過程中加熱，沉積芯件部分；和使沉積的光纖在2300-2360℃冷凝，密封。文檔編號(hào)G02B6/00GK1161458SQ9612193公開日1997年10月8日申請(qǐng)日期1996年11月7日優(yōu)先權(quán)日1995年11月7日發(fā)明者吳承憲,尹暎植申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社