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1、(10)申请公布号 CN 103011576 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103011576 A *CN103011576A* (21)申请号 201210353491.9 (22)申请日 2012.09.20 2007447 2011.09.20 NL C03B 37/018(2006.01) C03B 37/02(2006.01) (71)申请人 德拉克通信科技公司 地址 荷兰阿姆斯特丹 (72)发明人 I米莉瑟维克 JA哈特苏克 MJN范斯特劳伦 (74)专利代理机构 北京林达刘知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11277 代理人 刘新宇 (54) 发明名称。
2、 光纤初级预制件、 光纤最终预制件和光纤及 其制造方法 (57) 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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、2 页 说明书 13 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 13 页 附图 8 页 1/2 页 2 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。
4、， 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 。
5、/ 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 0.1 微米 10 微米， 优选为 0.5 微米 5 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 2100， 优选为 250， 更优选为 430。 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 ： 其中， N= 玻璃层封装体内。
6、的玻璃层的数量 - = 光纤所使用的最小波长 m d= 初级预制件的玻璃层封装体内的玻璃层的厚度 m Qfinal= 基于初级预制件所制造的最终预制件的直径 mm Qfibre= 光纤的直径 mm。 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。
7、 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 权 利 要 求 书 CN 103011576 A 2 2/2 页 3 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 1ms500ms， 优选为 1ms200ms， 更 优选为 5ms100ms。 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。
8、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。
9、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 ； ii) 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。
10、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。 权 利 要 求 书 CN 103011576 A 3 1/13 页 4 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 0001 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。
11、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 0002 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。 0003 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 。
12、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、 WO2004/101458 和 US 2008/0044150。 0004 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。
13、 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。 0005 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。 000。
14、6 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。 0007 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。 0008 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 ni和包层的折射率 ncl之间的差可以以所谓的德尔塔值来 表示 ( 表示为 i%)， 并且可以根据以下公式来计算。 0009 0010 其中 ： 0011 ni= 层 i 的折射率值 说 明 书 CN 103011576 A 4 2/13 页 5 。
15、0012 ncl= 包层的折射率值 0013 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 值 % 和所谓的阿尔法值 来定义这种径向折射率分布。纤芯的最大折射率用于确定 % 值。可以利用以下公式来确定 值。 0014 0015 其中 ： 0016 n1= 光纤中心的折射率值 0017 a= 渐变折射率纤芯的半径 m 0018 = 阿尔法值 0019 r= 光纤的径向位置 m 0020 将光纤的径向折射率分布视为表示作为光纤的径向位置的函数的折射率。同样， 还可以以图形表示相对于包层的折射率差作为光纤的径向位置的函数， 也被视为径向折射 率分布。 0021 径向折射率分布的形。
16、式、 特别是在纤芯的径向上同心层的厚度以及折射率或折射 率梯度确定了光纤的光学性质。 0022 初级预制件包括一个或多个预制件层， 其中该一个或多个预制件层构成可以从最 终预制件获得的光纤的纤芯的一个或多个同心层和 / 或部分包层的基础。 0023 预制件层由多个玻璃层构成。在内部气相沉积工艺中， 玻璃层是在反应区从供给 侧向着排出侧移动或者从排出侧向着供给侧移动时所沉积的层。 0024 这里所指的最终预制件是使用光纤拉丝工艺制造光纤所利用的预制件。 0025 为了获得最终预制件， 从外部向初级预制件提供附加玻璃层， 其中该附加玻璃层 包括包层或包层的一部分。可以将所述附加玻璃层直接施加至初级。
17、预制件。还可以将初级 预制件放置在已形成的玻璃管 ( 还称为 “套管” ) 内。可以使所述套管箍在初级预制件上。 最终， 初级预制件可以包括光纤的纤芯和包层， 使得无需施加附加玻璃层。在这种情况下， 初级预制件相当于最终预制件。可以针对初级预制件和 / 或最终预制件测量径向折射率分 布。 0026 最终预制件的长度和直径确定了根据该最终预制件可以获得的光纤的最大长度。 0027 因此， 为了降低光纤的制造成本和 / 或提高每初级预制件的产量， 希望基于最终 预制件制造满足所需质量标准的最大长度的光纤。 0028 可以通过向初级预制件施加较厚的附加玻璃层来增加最终预制件的直径。 由于光 纤的光学。
18、性质由径向折射率分布来确定， 因此附加玻璃层相对于将形成光纤内的纤芯、 更 具体为该纤芯的一个或多个同心层的初级预制件的预制件层的层厚度必须总是成适当比 例。结果， 施加至初级预制件的附加玻璃层的层厚度受限于通过内部气相沉积工艺所形成 的预制件层的厚度。 0029 可以通过增加初级预制件的长度、 更具体为可用长度来增加最终预制件的长度。 术语 “可用长度” 应当被理解为初级预制件的光学性质保持在预定容许极限内沿线的长度， 其中已选择了容许极限以获得满足期望质量标准的光纤。 说 明 书 CN 103011576 A 5 3/13 页 6 0030 为了确定初级预制件的可用长度， 在沿着该初级预制。
19、件的长度的多个位置处测量 径向折射率分布， 之后可以根据需要来基于所述测量值确定各预制件层的所谓的纵向折射 率分布和纵向几何分布。 0031 因而， 纵向折射率分布可被视为图形表示预制件层的作为初级预制件内的纵向位 置的函数的折射率。当然， 还可以使用折射率差而不是折射率来确定纵向折射率分布。 0032 纵向几何分布可被理解为图形表示预制件层的作为初级预制件内的纵向位置的 函数的截面面积。可以基于径向折射率分布来计算还被称为 CSA 的截面面积。可以如下计 算 CSA。 0033 0034 其中， 0035 CSAi= 预制件层 i 的截面面积 mm2 0036 di,u= 预制件层 i 的外。
20、径 mm 0037 di,i= 预制件层 i 的内径 mm 0038 初级预制件的可用长度特别受到所谓的 “锥形 (taper)” 的不利影响。术语 “锥形” 应当被理解为初级预制件在其端部附近的区域内的光学性质 / 几何性质的偏差。光学锥形 和几何锥形存在区别。 0039 光学锥形是指折射率 ( 或折射率差 ) 的偏差， 而几何锥形是指预制件层的截面面 积的偏差。 0040 在初级预制件包括几个预制件层的情况下， 预制件层的光学锥形和几何锥形可能 彼此不同。 0041 本领域内已知有用于减轻光学锥形和 / 或几何锥形的方法。 0042 例如， 美国专利 US 4,741,747 公开一种用于。
21、根据 PCVD 工艺制造光学预制件的方 法， 其中除了反应气体混合物的玻璃管的温度为 1100 C1300 C 且压力为 1kPa30kPa 以外， 还通过使等离子体在两个换向点之间往返移动来在该玻璃管内部沉积玻璃层。通过 使等离子体在这些换向点中的至少一个换向点附近根据时间而非线性地移动， 使在光纤预 制件的端部处展现出非恒定的沉积几何形状的区域的范围缩小。 0043 本发明人已发现这种方法的确使得几何锥形有所减轻， 但光学锥形并未得到改 善、 甚至变得更差。 此外， 本发明人已发现， 在一些情况下， 还有必要对位于所谓的锥形区域 外的其它位置处的沉积玻璃的折射率产生影响。 0044 因而，。
22、 尽管使用现有技术的方法可增加初级预制件的可用长度， 但需要可以使可 用长度进一步增加的方法。 发明内容 0045 因此， 本发明的目的在于提供一种用于制造可用长度大的光纤初级预制件的方 法。 0046 本发明的另一目的在于提供一种用于制造光纤初级预制件的方法， 其中光学锥形 的改变可以与几何锥形无关地进行。 0047 本发明的又一方面在于提供一种方法， 利用该方法， 可以根据初级预制件的纵向 说 明 书 CN 103011576 A 6 4/13 页 7 上的位置来精确设置所需的折射率和 / 或截面面积。 0048 本发明的特征在于， 所述方法包括以下步骤 ： 针对至少一个玻璃层的沉积， 根。
23、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， 并且在所述玻璃层的沉积期间， 如 此定义的多个沉积条件彼此不同。 0049 本发明基于如下认识 ： 当对最终预制件进行拉丝时， 在该最终预制件内通过使用 内部气相沉积工艺所沉积的玻璃层的层厚度大幅减小。一般光纤的直径为 125m。例如， 单模光纤的最终预制件的直径约为 100mm150mm、 或者更大。因此， 在光纤的制造期间， 预 制件层的厚度以及最终预制件内的玻璃层的厚度以约为 8001200 或者更大量级的倍数减 小。 0050 本发明人已意识到光经由光纤传播的方式受到多个相邻玻璃层的平均性质而不 是各单独玻璃层的性质影响。因而， 。
24、本发明人已发现可以利用玻璃层封装体来构成预制件 层， 其中各玻璃层封装体包括至少两个玻璃层并且该玻璃层封装体的至少两个玻璃层的光 学性质彼此不同， 这样不会对光经由光纤的传播产生影响。 0051 即， 本发明人已发现 ： 基于第一初级预制件而制造的第一光纤与根据本发明所制 造的第二光纤具有相同的光学性质， 其中， 第一初级预制件由各自包括彼此相同的玻璃层 的一个或多个预制件层所构成， 第二初级预制件内的玻璃层封装体的平均光学性质与第一 初级预制件内的玻璃层的光学性质相对应。注意， 平均光学性质是在径向上确定的。 0052 换句话说， 本发明人已发现 ： 在沉积相对薄的玻璃层的内部气相沉积工艺中。
25、， 不是 所有玻璃层都需要具有完全相同的折射率或完全相同的截面面积 ； 优选地， 基于初级预制 件所制造的光纤内的各玻璃层的厚度明显小于经由光纤传播的光的波长， 并且玻璃层的平 均折射率与所有玻璃层展现出相同折射率的初级预制件内的预制件层的折射率相同。此 外， 期望上述与折射率值有关的目的还适用于通过沉积已获得的玻璃层封装体内的玻璃层 的截面面积。 0053 因此， 使用本发明， 可以对玻璃层的沉积条件进行设置， 使得几何锥形最小而光学 锥形根本未受影响。此外， 使用本发明， 可以对玻璃层的沉积条件进行设置， 使得光学锥形 最小而几何锥形根本未受影响。换句话说， 使用本发明已发现可以彼此独立地。
26、对光学锥形 和几何锥形进行设置。结果， 与现有技术的方法相比， 可以增加初级预制件的可用长度。 0054 本发明提供了如下可能性， 即根据在预制件的长度上的位置来设置预制件层在径 向上的平均折射率和/或平均截面面积。 为此， 沉积条件可以根据反应区的位置而改变。 因 此， 期望玻璃层封装体内彼此相邻的玻璃层的沉积条件彼此不同。 0055 更特别地， 已发现如下 ： 针对玻璃层封装体内的各玻璃层， 可以通过根据反应区在 中空玻璃基管的纵向上的位置设置沉积条件来减小相对于预制件层在径向上的平均折射 率和 / 或平均截面面积的局部偏差。因而， 优选在特定沉积层封装体内， 通过沉积所获得的 一个玻璃层。
27、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。 0056 换句话说， 本发明不限于对几何锥形和光学锥形产生影响， 而且可以沿着初级预 制件的整个长度来使用。 0057 在特定实施例中， 由通过沉积所获得的多个单独玻璃层构成的特定玻璃层封装体 的平均折射率值和 / 或平均截面面积可被视为各单独玻璃层的折射率值或截面面积的组 说 明 书 CN 103011576 A 7 5/13 页 8 合， 其中前述玻璃层封装体内的至少两个这种单独玻璃层的折射率值和 / 或截面面积彼此 不同。 0058 本发明还提供制造初级预制件的可能性， 其中各预制件层的截面面积。
28、的比沿着初 级预制件的长度基本恒定， 但预制件层的层厚度沿着初级预制件的长度不恒定。在另一处 理步骤中， 这种初级预制件可以配置有附加玻璃层， 其中选择该附加玻璃层的层厚度， 以使 得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初级预制件的长度恒定。 这 样， 获得了如下的最终预制件， 在该最终预制件中， 附加层和预制件层之间的比沿着该最终 预制件的长度恒定。这种最终预制件的外径在纵向上通常不恒定。前述技术还被称为 “分 布包覆(profile cladding)” 。 在被拉制成外径恒定的光纤之后， 基于分布包覆技术所制作 的最终预制件将导致纤芯的同心层和包层的玻璃层厚度在纵向上基本。
29、恒定的光纤， 而这导 致展现出纵向上基本恒定的光学性质的光纤。 0059 因而， 实现了前述目的中的至少一个。 0060 在优选实施例中， 玻璃层封装体的玻璃层各自在径向上的厚度为 0.1m10m， 优选为 0.5m5m。 0061 在另一优选实施例中， 构成玻璃层封装体的玻璃层的数量为 2100， 优选为 250， 并且更优选为 430。相对高的玻璃层数量使得可以精确控制玻璃层封装体的平均光学性 质。低的玻璃层数量相对容易控制， 但考虑到设置玻璃层封装体的平均光学性质的可能性 而施加了限制。可以通过使用包括约 1020 个玻璃层的玻璃层封装体来执行实践上容易控 制的处理。 0062 优选对玻。
30、璃层封装体的玻璃层的数量进行设置， 以使得满足以下条件。 0063 0064 其中， 0065 N= 玻璃层封装体内的玻璃层的数量 - 0066 = 光纤所使用的最小波长 m 0067 d= 初级预制件的玻璃层封装体 4 内的玻璃层 3 的厚度 m 0068 Qfinal= 基于初级预制件所制作的最终预制件的直径 mm 0069 Qfibre= 光纤的直径 mm 0070 定义沉积条件优选包括设置从以下的组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量、 反应区的速度、 反应区的等离子体的强度和反应区的长度。 术 语 “量” 应当被具体理解为流量、 即每单位时间的量。 007。
31、1 注意， 必须将反应区的移动方向视为沉积条件。 0072 因而， 在本发明的特定实施例中， 可以将沉积长度、 即基管的在反应区在两个换向 点之间移动沿线的长度细分成多个单独的沉积区域， 针对各沉积区域分别确定沉积条件。 特别地， 这使得在沉积工艺期间可调整针对沉积区域所确定的沉积条件。 0073 供给附加气体优选以具有脉冲宽度和脉冲高度的一个或多个脉冲的形式进行。 向 反应混合物添加了掺杂物。 EP 2 199 263描述了本实施例所用的适当装置。 使用所述装置， 在中空玻璃基管的供给侧供给可选地包括一定量的掺杂物的玻璃形成气体的主气体流。 可 以以辅助气体流供给附加量的掺杂物。 因而， 例。
32、如， 可以通过向主气体流添加附加掺杂物的 说 明 书 CN 103011576 A 8 6/13 页 9 脉冲来使用本发明。 0074 优选使脉冲宽度保持相对小， 从而能够在纵向上尽可能精确地设置玻璃层的折 射率。然后， 脉冲高度确定折射率受影响的程度。优选地， 脉冲宽度为 1ms500ms， 优选为 1ms200ms， 甚至更优选为 5ms100ms。 0075 尽管根据 EP 2 199 263 的装置涉及附加气体的脉冲供给， 但根据本发明的方法 不限于此。例如， 还可以使用诸如质量流控制器等的流量控制器。 0076 附加气体可以是使折射率增大或减小的气体。此外， 本发明不限于使用一种掺杂。
33、 物 ； 还可以使用掺杂物的组合。此外， 所使用的掺杂物可以根据玻璃层封装体的各玻璃层 而改变。适当的掺杂物例如有 GeCl4、 PO2Cl5、 N2CF4、 SiF4、 C2F6、 C4F8、 CCl2F2、 SiF4、 Si2F6、 SF6、 NF3和 F2。 0077 通过沿着初级预制件的长度设置掺杂物的量， 可以获得期望的纵向折射率分布。 如果需要， 则还可以根据纵向上位置来设置反应区的速度从而影响玻璃层的厚度。 因而， 还 可以影响几何锥形。 0078 附加气体还可以是不直接具有折射率增大或折射率减小效果的气体， 而是可以间 接获得这种效果的气体。这些气体的例子有 O2、 Ar 和 。
34、He。视情况而定， 所述气体在被供给 至反应区时会对等离子体的强度产生影响， 其结果是可以增大或减小掺杂物的混入效率。 此外， 可以在一定程度上影响沉积玻璃的总量、 以及玻璃层的层厚度。 0079 考虑到沉积工艺的可控制性， 优选在根据本发明的方法中仅使用一种附加气体。 注意， 为了设置玻璃层封装体的径向上的平均折射率而附加供给的气体， 可能累加至已连 同其它玻璃形成气体一起作为恒定流供给至中空玻璃基管的掺杂物的基本量， 或者可能不 累加至该基本量。 0080 定义玻璃层封装体优选还包括设置各玻璃层的沉积长度。 沉积长度被视为中空玻 璃基管的在供给侧附近的反应区换向点和排出侧附近的反应区换向点。
35、之间的距离。因而， 针对玻璃层封装体的玻璃层， 可以通过设置反应区的换向点的位置来设置沉积长度。改变 沉积长度有可能对玻璃层封装体在供给侧和 / 或排出侧附近的层厚度产生影响。优选地， 供给侧的沉积长度被缩减不大于等离子体的长度。 此外， 优选地， 排出侧的沉积长度被缩减 不大于等离子体的长度。 PCVD工艺期间等离子体的长度约为5cm60cm， 优选为15cm25cm。 注意， 设置沉积长度不应当被理解为定义沉积条件。 0081 反应区优选是利用微波所生成的等离子体， 该反应区优选以 2m/min40m/min、 优 选为 15m/min25m/min 的平均速度在两个换向点之间沿着中空玻璃。
36、基管的纵向往返移动。 0082 初级预制件优选包括至少一个预制件层， 其中， 该预制件层至少部分由玻璃层封 装体构成， 该预制件层的径向上平均折射率基本恒定。本发明的原理适用于 ( 平均 ) 折射 率恒定的预制件层 ( 还称为 “阶梯折射率” 预制件层 )、 以及折射率不恒定的预制件层这两 者。例如， 本发明还可用于制造纤芯为渐变折射率型或者纤芯为三角形折射率分布的光纤 预制件。 0083 在初级预制件包括几个不同的预制件层的情况下， 构成所述不同预制件层的玻璃 层封装体可能彼此不同。第一预制件层例如可以由包括 10 个玻璃层的玻璃层封装体构成， 而第二预制件层由包括 16 个玻璃层的玻璃层封。
37、装体构成。 0084 本发明还涉及一种用于制造光纤最终预制件的方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 103011576 A 9 7/13 页 10 0085 i) 根据本发明制造初级预制件 ； 0086 ii) 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， 0087 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， 从而形成所述最终预制件。 0088 随后， 可以通过对最终预制件的一端加热并从该最终预制件拉制出光纤来制造光 纤。用于拉制出光纤的方法在本领域内已公知。 0089 本发明还涉及利用本发明方法所获得的初级预制件。
38、、 随后制造的最终预制件和将 从该最终预制件获得的光纤。 附图说明 0090 现在将参考若干附图通过示例来更详细地说明本发明， 然而应当注意， 本发明不 限于此。 0091 图 1 示意性示出等离子体化学内部气相沉积工艺。 0092 图 2 示意性示出阶梯折射率光纤的径向折射率分布。 0093 图 3 示出根据现有技术的阶梯折射率光纤的径向折射率分布的一部分。 0094 图 4 示出根据本发明的阶梯折射率光纤的径向折射率分布的一部分。 0095 图 5 示出根据本发明的方法的实现的实施例。 0096 图 6 示出响应曲线的示例。 0097 图 7 示出一些响应曲线的示例。 0098 图 8 示。
39、意性示出根据本发明的方法的优选实施例。 0099 图 9 示出根据现有技术所制造的初级预制件的纵向折射率分布。 0100 图 10 示出根据现有技术所制造的初级预制件的纵向几何分布。 0101 图 11 示出根据本发明所制造的初级预制件的纵向折射率分布。 0102 图 12 示出根据本发明所制造的初级预制件的纵向几何分布。 具体实施方式 0103 图 1 示意性示出用于制造光纤初级预制件的内部气相沉积工艺。中空玻璃基管 5 具有供给侧6和排出侧7。 供给侧6和排出侧7可以分别配置在进气口和出气口(未示出) 之间。例如可以利用配置有 O 形环密封的圆筒通路对供给侧 6 和排出侧 7 进行钳制， 。
40、使得 中空玻璃基管 5 的内部容积与外部大气隔离。在泵 ( 未示出 ) 连接至出气口的情况下， 这 种结构使得可以在减压下执行内部气相沉积工艺。在气相沉积工艺期间， 在供给侧 6 供给 包含玻璃形成气体和可选掺杂物的反应混合物。 在根据本发明的方法中所供给的任何附加 掺杂物， 可以在供给侧 6 直接供给， 或者可以在供给之前与反应混合物混合。 0104 在图 1 中还示出反应区 8， 在内部气相沉积工艺期间， 反应区 8 在位于供给侧 6 附 近的换向点 11 和位于排出侧 7 附近的换向点 12 之间往返移动。反应区 8 在基管 5 的纵向 上的长度 9 相对于沉积长度而言相对小。对于 PC。
41、VD 工艺， 长度 9 约为 5cm60cm。 0105 两个换向点之间的距离为沉积长度 10， 其中沉积长度 10 与在中空玻璃基管 5 的内部沉积玻璃层沿线的长度相对应。在 PCVD 型的内部气相沉积工艺中， 至少沉积 说 明 书 CN 103011576 A 10 8/13 页 11 长度 10 和两个换向点可以被加热炉 ( 未示出 ) 包住， 其中将该加热炉的温度设置为约 800 C1300 C， 优选为 950 C1100 C。 0106 在内部气相沉积工艺期间， 经由中空玻璃基管 5 的供给侧 6 供给掺杂或未掺杂的 玻璃形成气体的气体混合物， 其中这些玻璃形成气体在反应区 8 内。
42、被转换成玻璃。通过反 应区 8 在换向点 11 和 12 之间的往返移动， 在中空玻璃基管 5 的内部沉积了多个玻璃层 3( 参见图 3 和 4)。 0107 本发明涉及 PCVD 型的内部气相沉积工艺， 其中微波经由在纵向上部分包住中空 玻璃基管 5 的谐振空间 ( 还称为谐振器 ) 耦合至中空玻璃基管 5 的内部， 从而形成反应区 8、 即等离子体。反应区 8 的长度 9 特别依赖于谐振器的结构和工艺设置。在纵向上， 反应 区 9 的长度和谐振器的长度之间的比约为 0.53。 0108 在 PCVD 工艺中， 使谐振空间沿着中空玻璃基管的长度在换向点 11 和 12 之间 往返移动。谐振器。
43、在本领域内已公知， 例如， 所公开的美国专利申请 US 2007/0289532、 US 2003/0159781 和 US 2005/0172902 以及美国专利 US 4,844,007、 US 4,714,589 和 US 4,877,938。 PCVD工艺是所谓的低压工艺， 这意味着将内部气相沉积工艺期间的压力设置为 1mbar40mbar、 优选为 5mbar30mbar。 0109 在图 2 中， 示意性示出收缩型光纤初级预制件的径向折射率分布。该初级预制件 包括纤芯 1 和包层 2。将纤芯 1 和包层 2 之间的折射率差表示为 n1。纤芯 1 和包层 2 这 两者均具有径向上恒定。
44、的折射率值。 因而， 提供了阶梯折射率型光纤的初级预制件。 在制造 根据图 2 的初级预制件时， 包层 2 包括基管 5， 并且可能包括一个或多个附加预制件层 ( 未 示出)。 参考图3， 纤芯1和任何附加预制件层必须被视为由几个玻璃层3构成的预制件层。 玻璃层 3 是在内部气相沉积工艺期间通过反应区 8 的往返移动所沉积的。注意， 初级预制 件内的基管 5 不应当被视为预制件层。 0110 图 3 是根据现有技术所制造的收缩型初级预制件的纤芯 1 和包层 2 的一部分的示 意呈现， 其中示意性示出纤芯 1 的所沉积的玻璃层 3。纤芯 1 的各玻璃层 3 展现出相同的相 对于包层 2 的折射率。
45、差 n1。由于各玻璃层 3 相对于包层 2 展现出折射率差 n1， 因此纤 芯 2 的平均折射率差等于 n1。 0111 图 4 是根据本发明所制造的收缩型初级预制件的纤芯 1 和包层 2 的一部分的示意 呈现， 其中示意性示出通过内部气相沉积工艺所沉积的玻璃层3a3f。 在制造根据图4的初 级预制件期间， 至少两个玻璃层封装体 4 已连续沉积在基管 5 的内部。玻璃层封装体 4 包 括玻璃层 3a、 3b、 3c、 3d、 3e 和 3f。各层 3b、 3d、 3e 和 3f 的折射率差不等于 n1。然而， 玻 璃层封装体 4 的平均折射率差的确等于 n1。 0112 因而， 图 3 的初级。
46、预制件和图 4 的初级预制件各自包括纤芯 5， 这些纤芯展现出相 同的相对于包层的平均折射率差n1。 图4所示的玻璃层和玻璃封装体的数量不应当被理 解为限制性的。 0113 本发明人假定在将根据图 3 和 4 的初级预制件加工成光纤的情况下， 如果玻璃层 的厚度充分小， 则几乎观察不到光纤之间的光学性质的可测量的差异。 0114 本发明人认为如此假定的理由有很多， 而不期望绑定于此。 0115 首先， 在将初级预制件加工成光纤期间， 该初级预制件内的玻璃层 3 的层厚度减 小了多倍。PCVD 型工艺的玻璃层 3 的层厚度为每玻璃层 0.1m10m。依赖于所制造的 说 明 书 CN 103011。
47、576 A 11 9/13 页 12 光纤的类型， 最终预制件的外径为 50mm200mm， 使得初级预制件内的玻璃层 3 的层厚度分 别缩减了 4001600 倍。这对通过 PCVD 工艺所制造的初级预制件造成的结果是， 光纤内的 玻璃层 3 的层厚度会比经由该光纤传播的光的波长小很多倍， 使得所述光受彼此相邻的多 个玻璃层所影响但受各玻璃层的影响不大。 0116 光纤主要用于约为 850nm1700nm 的波长范围。此外， 一般光纤的直径约为 125m， 更通常该直径在 80m250m 的范围内。 0117 本发明人认为， 除了玻璃层 3 的层厚度的影响以外， 在将初级预制件加工成光纤 期。
48、间， 存在于玻璃层 3 内的掺杂物略微扩散到相邻的玻璃层 3。其结果是， 相邻的玻璃层 3 之间的折射率差略微减小。 0118 在图 5 中， 示意性示出在用于制造光纤初级预制件的制造工艺中能够如何实施根 据本发明的方法。注意， 本发明不限于该实施例。 0119 在第一步骤 100 中， 确定所谓的响应曲线。响应曲线是如下方式的图形表示， 即 ： 在基管5的纵向上， 在特定位置处的沉积条件与沿着沉积长度10的其余部位处的沉积条件 相比改变了的情况下， 所沉积的玻璃层 3 的折射率作出回应的方式。 0120 图 6 示出这种响应曲线的示例。在横轴上标绘以任意单位 au 表示的反应区的 位置。在纵轴上标绘所沉积玻璃的折射率和纯石英玻璃的折射率之间的比。本发明不限于 该表现方式。 图6的响应曲线可以通过如下的内部沉积工艺来获得 ： 在沉积预制件层期间， 随着反应区 8 向着排出侧 7 移动， 在位置 A 处以脉冲方式向反应混合物添加附加量的 C2F6。 当反应区向着供给侧 6 移动时， 不供给附加量的气体。优选地， 在沉积工艺完成之后， 使初 级预制件径向收缩。 随后， 确定预制件层4的纵向折射率分布， 这与图6的响应曲线相对应， 并且如从图 6 可以观察到， 折射率从位置 。