CN102089687B - 弯曲不敏感型光纤，作为生产它的半成品的石英玻璃管，和用于生产所述纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及弯曲不敏感型光纤、作为生产它的半成品的石英玻璃管和用于生产所述纤维的方法。已知的折射敏感型光纤包括折射率为nK的中心区、环绕所述中心区的外套区，所述外套区的折射率为nM，并且具有用氟掺杂的石英玻璃制成的环形区，所述环形区环绕所述外套区，其折射率为nF，其中，nF＜nM＜nK。以此为起点，本发明提供了以高的弯曲不敏感性，良好的可拼接性和兼容性为特征的光纤，并且提供了节省成本地生产这种纤维的方法。就所述方法而言，通过本发明实现了所述目的，其中，所述环形区(21)的石英玻璃是通过等离子沉积工艺生产的，在基质体(20)的外面形成了用氟掺杂的石英玻璃制成的环形区层，所述层层厚至少为1mm，相对所述钠蒸气灯的D线的折射率nF＜1.4519。
Description
技术领域
本发明涉及弯曲不敏感型光纤，它包括折射率为nK的中心区，包覆所述中心区并且折射率为nM的包覆区，以及环绕所述包覆区并且由氟掺杂的石英玻璃组成的环形区，折射率为nF，其中，nF＜nM＜nK。
另外，本发明涉及作为用于生产弯曲不敏感型光纤半成品的石英玻璃管，并且涉及用于生产弯曲不敏感型光纤的方法，包括折射率为nK的中心区，包覆所述中心区并且折射率为nM的包覆区，以及环绕所述包覆区并且由氟掺杂的石英玻璃组成的环形区，折射率为nF，其中，nF＜nM＜nK，包括拉伸石英玻璃预成型坯或石英玻璃部件的同轴组件。
背景技术
在光纤中引导的光信号的衰减取决于所述光纤的弯曲。小的弯曲半径会产生较大的光衰减。所述信号损失可以通过使用弯曲不敏感型光纤减弱。这种纤维多年来以为人们所知，并且对它们越来越多的关注集中在直到家庭的光纤网络布设(入室纤维；FTTH)。随着它的使用，由于空间限制或美学要求，通常需要特别小的弯曲半径。
采用弯曲不敏感型纤维，弯曲特征的改善通常是由于核心与包层之间的折射率差的增加，由于“更靠外的”具有小折射率的包层玻璃层。所述“更靠外的”包层玻璃层的优点是，它影响在所述纤维中引导的光线的模场的程度小于近核心包层玻璃层的影响程度，它有利于与标准单模光纤的兼容性。
为此，例如US 4,641,917A披露了上述类型的弯曲不敏感型光纤，表明了包括中心和三个环绕所述中心同轴延伸的包层玻璃区的石英玻璃的单模光纤的折射率特征，其中，靠近所述中心的内包层玻璃区和所述外包层玻璃区，又被称作“环形区”，通过添加氟作为掺杂剂降低其折射率。这种纤维的生产是通过标准MCVD(改进的化学蒸气沉积)方法进行的。在该方法中，按照要求的折射率特征掺杂的所述石英玻璃层在外侧反向移动的加热燃烧器的作用下相继沉积在所述的基质管的内壁。在改进的MCVD方法中，该方法被称作FCVD(熔炉化学蒸气沉积)方法，所述加热区不是通过加热燃烧器形成的，而是通过电加热器形成的。所述内部涂覆的基质管收缩成预成型坯，并且由所述预成型坯拉伸光纤。
在EP 1785754A1中披露了通过用氟掺杂外环形区改善弯曲特性的类似构思，其中，所述纤维是通过使用PCVD(等离子化学蒸气沉积)方法生产的，其中，所述石英玻璃层在电弧的作用下沉积在所述基质管的内壁上。
不过，业已发现用所述已知的纤维不能获得弯曲损失的足够减弱。另外，在内涂覆方法中，所述基质管的内径是制约中心和环形区之间的距离和所述预成型坯的大小的因素。
为了避免所述缺陷，业已提出了所谓的微结构光纤，其中，提供了包层区部位，以便降低所述折射率，具有贯穿所述区延伸的长形通道或所述区具有非周期性空腔。例如，所述纤维被称作“光子晶体纤维”(PCF)或“孔辅助纤维(hole assisted fibers)”(EP 1617243A1；EP 1788415A1；WO 2007/055881A1)。
尽管采用所述纤维构思可以降低弯曲损失，所述纤维的生产是复杂和麻烦的，并且所述纤维只能很困难的拼接，因为具有所述通道或空腔。因此，其余安装的纤维网络的兼容性是有限的。
发明内容
本发明涉及通过用氟-掺杂更靠外的环形区增加中心和包层之间的折射率差的构思。这一目的是通过提供以高弯曲不敏感性、高可拼接性和高兼容性为特征的光纤实现的，并且提供了廉价生产所述纤维的方法。
就所述方法来说，按照本发明实现了始于所述方法的这一目的，其中，所述环形区的石英玻璃是通过等离子外侧沉积工艺在基质体上生产的，由所述氟掺杂的石英玻璃制成的环形区层的层厚至少为1mm，折射率nF≤1.4519，基于所述钠蒸气灯的D-线。
在本发明的方法中，用于所述光纤的环形区的氟掺杂的石英玻璃是通过等离子外部沉积方法以环形区层的形式在基质体上生产的。所述基质体是未掺杂的或至少部分掺杂的石英玻璃管或棒。
在等离子外部沉积方法中，使用了感应耦合的等离子喷灯，并且提供在等离子区形成含氟的SiO2颗粒的原材料，所颗粒层状沉积在绕其纵轴旋转的基质体上，并且通过该方法直接烧结。用于生产光纤的石英玻璃方法一般被称作“POD方法”(等离子外部沉积)。由于其在生产弯曲不敏感型光纤方面的应用，获得了若干优点：
1.与其他沉积方法，如OVD和MCVD方法相比，所述POD方法可以在石英玻璃中积累重量百分比高达8％的特别高的氟含量。这一目的是通过环形区的折射率的相应的明显降低，以及形成相对中心区的足够大的折射率差和所述纤维的相应的高弯曲不敏感性实现的。与未掺杂的石英玻璃(在钠蒸气灯的D-线的波长下，折射率nD＝1.4589)相比，通过氟掺杂实现的折射率降低至少0.007(nF≤1.4519)，优选至少0.009(nF≤1.4499)特别优选至少0.016(nF≤1.4429)。
2.另外，在所述POD方法中，没有物理限制，不过，最大技术设备限制是要沉积的所述环形区层的厚度或所述基质体的外径。结果是，一方面所述环形区和所述中心区之间的距离可以不受限制地设置的很大，以便避免对在所述纤芯中光导的明显损害-例如，通过所述基质体的厚度。另一方面，最小厚度为1mm的所述环形区层的厚度可以这样设定，使得所述预成型坯具有拉伸成纤维的最大拉伸比，这会对所述方法的产能和成本效率产生正面影响。
对于未掺杂的石英玻璃的折射率来说，文献中规定的测量波长的589.3nm(钠蒸气灯的D-线)的值为nD＝1.4585～1.4589。本发明的起始值nD＝1.4589。
业已发现，当生产的环形区层的层厚至少为1.5mm，优选5mm，特别优选至少10mm时是有用的。
其结果是，正如在上文的2.部分所披露的，本发明的方法的成本效率和产能优势是特别显著的，因为即使在大的拉伸比下，在所获得的光纤上也能获得所述环形区层的适度大的厚度。
另外，也已证实，当所述环形区层用粘度比所述环形区层的石英玻璃高的石英玻璃外层包层时是有利的。
用氟掺杂降低所述石英玻璃的粘度，可能对随后的热成型步骤产生负面影响，在该步骤中将环形区层沉积在外露的表面上。为了避免这种情况，在优选的方法变形中提供的所述环形区层具有较高粘度的外层，在最简单的例子中，是未掺杂的石英玻璃或用小浓度氟掺杂的石英玻璃的外层。另外，还可以使用能增加石英玻璃粘度的掺杂剂，例如，氮或铝。所述掺杂剂的粘度增加作用有助于所述外层的热稳定性。特别是，在POD方法中，氮可以方便地掺入所述石英玻璃网络，其中，将含氮气体，如N2O，输送给等离子喷灯。
业已证实，当所述外层是提供等离子外侧沉积工艺在所述环形区层形成时是特别有利的。
在本发明中，所述环形区层和外层都是提供POD方法生产的。因此，可以使用相同的装置，并且避免更换工具的操作或提供气体必须的设备。这能简化生产，降低浪费的风险并且使得所述弯曲不敏感型光纤的生产方法不太昂贵。另外，该措施还有利于环形区层和外层之间的界面的质量。
在本发明的方法的一种特别优选的设计中，期望将所述环形区层应用在棒状母芯预成型坯的形式的基质体上，它具有中心区和至少一个包覆所述中心区的包覆区，所述中心区的外径为rK，所述环形区层的内径为rF，rF/rK的比例大于2.2，优选大于2.5，特别优选大于2.8。
rF/rK的比例是母芯预成型坯的中心区和环形区层之间的距离的参数。该距离优选超过所述中心区半径的2.2倍。这可以在进一步处理母芯预成型坯时保护所述中心区不受来自所述环形区层的杂质影响，特别是不受羟基影响，并且，与在所述基质管的内孔形成环形区层的MCVD或PCVD方法相比形成产能优势。不过，另一方面，由于所述距离所述环形区对所述光纤的光导的影响减弱，因此，超过所述中心区半径5.5倍的距离不是优选的。所述母芯预成型坯本身可以通过拉伸从更大的预成型坯获得。
具有所述环形区层的母芯预成型坯可以具有额外的包覆材料，并且随后被直接拉伸成光纤。一般，并且优选的是，所述母芯预成型坯具有环形区层，其外径至少为70mm，优选至少90mm，并且首先被拉伸成中心预成型坯。
所得到的中心预成型坯的总长度比最初母芯预成型坯的长度达很多被倍。只有以这种方式获得的中心预成型坯覆盖有额外的包覆材料，并且进一步加工成弯曲不敏感型光纤。例如，所述额外的包覆材料可以通过以下方式获得：形成预成型坯，用石英玻璃圆筒或通过用SiO2材料从外部涂覆或通过已知的管套棒技术外包覆所述中心预成型坯，用一个或几个石英玻璃管包围所述中心预成型坯，形成石英玻璃部件的同轴组件，并且将所述组件拉伸成预成型坯或直接拉伸成纤维。
由于所述母芯预成型坯的至少70mm的较大的外径以及随之而来的相对所述中心预成型坯的大的拉伸比，该方法能够特别经济地生产所述光纤。除了用SiO2材料通过沉积和SiO2颗粒的直接玻璃化对所述中心预成型坯进行外部涂覆的标准方法之外，通过热喷涂方法，特别是通过等离子喷涂方法涂覆和沉积SiO2粉尘材料也是可行的。
在本发明方法的其他同样合适的变形中，所述环形区层被应用在以石英玻璃的母管形式出现的基质体上，其外径至少为70mm，优选至少90mm，所述母管具有被拉伸成熔区管的环形区层。
所述母管由掺杂的或未掺杂的石英玻璃组成。所述管本身可以通过拉伸由更大的中空圆柱体获得。
由于上述原因，可以将具有更大粘度的其他石英玻璃层涂在所述环形区层上。例如，具有所述环形区层的母管作为基质管通过管内涂覆方法进一步加工或作为外包覆管通过管套棒方法进一步加工。不过，一般，并且优选的是，具有所述环形区层的母管具有至少70mm，优选至少90mm的较大的外径，并且首先拉伸成熔区管。
在这种情况下，同样由于所述母管的至少70mm的较大的外径和随之而来的相对所述熔区管的大的拉伸比，可以经济地生产所述光纤。业已证实，在拉伸期间将拉伸比设定在3-100的范围内是有利的。拉伸比(在拉伸处理之后和之前的管长度的比例)越大，相对所得到的熔区管而言生产费用越小。当拉伸比低于所述下限时，不会对此产生明显作用。当拉伸比超过所述上限时，就不得不使用难于控制的极大体积的复合管。
所述熔区管的特别经济地生产是通过所述方法的优选变形实现的，其中，所述母管的石英玻璃的至少一部分通过粉尘沉积工艺生产的，该方法包括沉积SiO2颗粒以便形成SiO2粉尘体，用氟掺杂所述SiO2粉尘体并且玻璃化所述SiO2粉尘体，同时获得用氟掺杂的石英玻璃，与未掺杂的石英玻璃相比，它导致的折射率降低小于0.007。
例如，这种类型的粉尘沉积工艺一般被称作“OVD”或“VAD”。所述粉尘体是通过沉积方法和/或独立的掺杂步骤和/或玻璃化所述粉尘体期间用氟掺杂的。与未掺杂的石英玻璃相比，可实现的氟掺杂将折射率降低到一定程度-尽管这种降低小于通过POD生产的环形区中折射率的降低。不过，所述熔区管的氟掺杂的石英玻璃还造成了所述光纤的弯曲不敏感性。当所述粉尘体被玻璃化时，获得了所述母管，或获得了通过拉伸制成所述母管的半成品。
通过拉伸获得的熔区管做进一步加工。就此而论，熔区管能够以包括氟掺杂的中间层的形式使用，其外径至少为25mm，优选至少30mm。
通过POD方法生产的母管的环形区层以封闭在两个具有更高粘度的外层之间的中间层的形式出现在熔区管。这简化了在后续的进一步处理步骤中对所述熔区管的操纵。
业已发现，在所述熔区管接触高温的热处理步骤中，高含氟量可导致气泡形成。因此，所述熔区管与封闭在其中的环形区层构成的夹层形式不仅起着所述熔区管的热稳定作用，而且还能防止气泡形成，这样它起着阻隔层的作用，阻止氟向环形区层外部扩散。另外，没有用氟掺杂的或用少量氟掺杂的外层可以提供相对相邻的石英玻璃层的改善的界面。
在拉伸所述母管时，所得到的熔区管的内孔形成无需任何工具，以便获得提供热成型平整的并且具有极高表面质量的内表面。例如，所述熔区管可以被用作用于生产PCF纤维的涂层管或用作预成型坯和光纤的其他生产方法的半成品。
优选的是，所述熔区管被作为基质管用于MCVD或PCVD或FCVD方法。
在以上方法中，所述熔区管具有内涂层。所述内部涂覆的熔区管随后被收缩在所谓的芯棒上。该棒的特别之处在于，它包括氟掺杂的石英玻璃的环形区层。用于所述生产工艺，所述环形区层能够以较大的程度从所述中心区除去，并且具有特别高的氟掺杂量，并因此具有低折射率，这有利于使所述芯棒适合于生产弯曲不敏感型光纤。
另外，同样优选的是，所述熔区管被作为外包覆芯棒的外包覆管用于管套棒工艺，并且被拉伸成预成型坯或光纤，所述芯棒包括中心区和至少一个包覆所述中心区的包覆区，所述中心区具有外径rK，所述环形区层具有内径rF，其中，rF/rK的比例大于2.2，优选大于2.5，特别优选大于2.8。
rF/rK的比例在这里被用作所述芯棒的中心区和所述熔区管的环形区层之间的距离的指标，通过所述芯棒和熔区管之间的环形间隙，大约1mm范围的所述指标可忽略不计。该距离优选超过所述中心区半径的2.2倍，它在拉伸成预成型坯或拉伸成光纤期间保护所述中心区特别是不受来自所述环形区层的羟基影响；与环形区层在基质管的内孔生成的MCVD或PCVD方法相比，它具有产能优势。由于所述环形区对所述光纤光导的影响随着该距离的增加而减弱，该距离应当不超过所述中心区半径的5.5倍。
对于作为弯曲不敏感型光纤的半成品的石英玻璃管来说，根据本发明，上述目的是这样实现的：包括石英玻璃的内层，环绕所述内层并且由氟掺杂的石英玻璃组成的环形区层，和环绕所述环形区层的外层，与未掺杂的石英玻璃相比，所述环形区层的石英玻璃的折射率为nF≤1.4519，基于所述钠蒸气灯的D-线，并且平均羟基含量低于5wt.ppm。
所述石英玻璃管可以通过上述本发明的方法生产，并且与“熔区管”相应，正如业已进一步说明的。它包括环形区层，一方面的特征是较高的平均氟含量，另一方面的特征是较低的平均羟基含量。
与未掺杂的石英玻璃相比，通过氟掺杂导致的折射率降低至少为0.007，优选至少0.009，特别优选至少0.016，形成对比的是，未掺杂的石英玻璃的折射率nD＝1.4589(钠蒸气灯的D-线的波长下)。
由于所述低羟基含量，所述石英玻璃管还可用于光纤的近-中心区，如果其工作波长受羟基存在影响的话。所述石英玻璃可以通过等离子沉积工艺用无氢或少氢等离子生产。不含氟或比环形区层的石英玻璃少含氟的内层和外层的石英玻璃，可以通过等离子沉积工艺生产。
本发明石英玻璃管的内孔包括不使用工具由熔体流形成的内壁。例如，所述内孔的光滑和高质量表面是这样获得的：所述石英玻璃管是通过拉伸壁更厚的原始管(母管)生产的。
因为所述纤维的光衰减在所述羟基吸收的范围内要尽可能的小，所述内层的石英玻璃的平均羟基含量低于0.5wt.ppm。
所述低羟基含量的设定需要大量工作。不过，一般，对于所述外层来说，可以接受较高的羟基含量。因此，当所述外层的石英玻璃的平均羟基含量在1-50wt.ppm的范围内时，由于成本原因，本发明石英玻璃管的一种实施方案是优选的。
业已证实，当所述外层的石英玻璃用能增加石英玻璃粘度的物质掺杂时是有利的。
所述环形区层的氟掺杂能降低所述石英玻璃的粘度，它可能在随后的热工作步骤中产生负面影响，其中，所述环形区层被设置在暴露面。为了避免这种情况，让所述外层具有较高的粘度，即，石英玻璃含有能提高粘度的掺杂剂，例如，氮或铝。
优选，所述环形区层的层厚小于3mm。
在这里，所述环形区层的比较昂贵的氟掺杂的石英玻璃被设计成具有低于3mm的小的层厚，以便相应的石英玻璃管能够以较低的成本生产。不过，在拉伸成光纤之后，具有低于200μm的极小层厚的环形区层相对所述纤维弯曲敏感性的降低仅表现出很小的作用。
例如，本发明的石英玻璃管适合作为基质管用于MCVD或PCVD方法，用于生产光纤的预成型坯，以及作为涂层管用于按照所谓的管套棒技术进行预成型坯生产。
至于弯曲不敏感型光纤，即上面提到的目的始于具有上述类型特征的光纤是通过本发明获得的，其中，与未掺杂的石英玻璃相比，所述环形区的石英玻璃的折射率nF≤1.4519，基于所述钠蒸气灯的D-线，并且rF/rK的比例大于2.2。
本发明的弯曲不敏感型光纤可以借助上文详细披露的方法生产，其中，所述环形区的石英玻璃是通过等离子外部沉积方法生产的。所述纤维的特征是迄今尚无法达到的特性的组合，即：
1.重量百分比高达大约8％的特别高的氟含量。随之而来的是所述环形区折射率相应的显著降低，与未掺杂的石英玻璃相比降低至少0.007，优选至少0.009，特别优选至少0.016，形成对比的是，未掺杂的石英玻璃的折射率nD＝1.4589(在钠蒸气灯的D-线的波长下)，以及相对所述中心区形成适度大的折射率差的可能性和所述纤维的相应的高弯曲不敏感性。
2.所述环形区和中心区之间的大的距离是以rF/rK的比例为特征。本发明的光纤该比例大于2.2，优选大于2.5，特别优选大于2.8。所述大的距离避免了杂质，特别是来自所述环形区层的羟基在纤维生产过程中对所述中心区的明显损害，这产生了相对MCVD或PCVD方法的产能优势，在所述方法中，所述环形区层是在基质管的内孔形成的。另一方面，由于所述环形区的影响随着距离所述中心区的距离增加而减弱，不推荐所述超过中心区半径5.5倍的距离。
附图说明
下面将结合实施方案和发明附图对本发明做更详细的说明。附图进行了示意性详细说明，其中：
图1表示用于实施生产沉积氟掺杂的石英玻璃的POD方法的装置；和
图2表示用于生产本发明的石英玻璃管的实施方案，具有各个方法步骤和中间产物。
具体实施方式
例1
图1示意性表示在载体管3上实施沉积氟掺杂的石英玻璃的方法的装置。所述载体管3由未掺杂的石英玻璃组成，其内径为80mm，外径为90mm。
氟掺杂的石英玻璃的环形区层4是通过普通的POD方法在载体管3上生产的。为此，将SiCI4，氧气和SF6输送给等离子喷灯1，并且在属于等离子喷灯1的等离子区2转化成SiO2颗粒。等离子区2是在由高频线圈7包围的石英玻璃的反应套管8内形成的。
由于所述等离子喷灯1沿绕其纵轴6旋转的载体管3从一端向另一端反向移动的措施，所述SiO2颗粒被层状沉积在其圆柱形外表面上。载体管3的旋转速度和等离子喷灯1的平移速度是这样确定的，使每一个石英玻璃层的平均厚度为大约12μm。因此，生产的氟掺杂的石英玻璃的环形区层4的厚度为5mm，并且是均匀地氟掺杂的，与未掺杂的石英玻璃相比，导致折射率降低0.017(nF＝1，4428)。
此后不久，通过另一个POD沉积工艺在所述氟掺杂的石英玻璃层上形成的未掺杂的石英玻璃的外层的厚度为5mm。这里切断了所述SF6气流。
所得到的由未掺杂的石英玻璃内层、含氟的环形区层和未掺杂的石英玻璃的外层(又被称作“母管”)组成的的夹心管的外径为110mm，并且不用工具以11.1的拉伸比拉伸成薄壁熔区管，其外径为33mm，壁厚为4.5mm。所述熔区管的壁包括未掺杂的厚度为1.5mm的石英玻璃外层，均匀地氟掺杂的厚度为1.5mm的石英玻璃的环形区层和的未掺杂的厚度为1.5mm的石英玻璃内层，并且其特征为通过热成型平滑的内壁，它具有特别高的表面质量。
所述内层的平均羟基含量为0.4wt.ppm，所述环形区层的平均羟基含量为4wt.ppm，所述外层的平均羟基含量大约为5wt.ppm。
所得到的熔区管被用作管套棒方法的外包覆芯棒的套管。为此，从所述熔区管上切除需要长度的段。所述芯棒具有GeO2-掺杂的中心区，其半径rK为4.25mm，并且用层厚为6.25mm的未掺杂的石英玻璃内包层包围。
将所述芯棒插入所述熔区管的内孔，并且用未掺杂的石英玻璃套管包围所述管。然后将这种同轴排列的部件沿垂直方向导入回火炉，并在这里进行分区软化，从下端开始，并且从所述软化区拉伸纤维。所述熔区管的外层和内层起着“钝化层”的作用，阻止氟从所述环形区层向外扩散，并因此形成气泡。另外，这些层导致了相对所述芯棒的内包层和相对所述套管的低-缺陷接触面积和界面。
以此方式，拉出了外径为125μm的弯曲不敏感型单模光纤，所述纤维的特征为具有高氟浓度的环形区，并且离开所述中心区的外区一定距离，其特征为rF/rK的比例为2.86，其中，rF表示所述纤维的环形区的内径，rK表示所述纤维的中心区的外径。
例2
图2示意性表示氟掺杂的石英玻璃的内管20，它是HeraeusQuarzglas GmbH & Co.KG公司以F320-08为商标出售的。所述石英玻璃是通过SiO2粉尘沉积工艺(OVD方法)生产的，其羟基含量为0.1wt.ppm，与未掺杂的石英玻璃相比(n＝1.4579)，其氟含量导致折射率降低0.001。
内管20的内径为20mm，壁厚为7mm。通过POD沉积在内管20上形成层厚为10mm的环形区层21，并且所述层是用氟均匀掺杂的，以便与未掺杂的石英玻璃相比，获得的折射率降低为0.010(nF＝1.4489)。
由内管20和氟掺杂的石英玻璃环形区层21组成的组合结构22随后进行进一步的POD处理，并且以上文所述相同的方法形成层厚为15mm的未掺杂的石英玻璃外层23。因此，用这种方法生产的熔区管23的总壁厚为32mm。
不用工具，通过拉伸工艺以25.21的拉伸比将熔区管23拉伸成外径为25mm，壁厚为3mm的薄壁熔区管25。熔区管25的壁包括厚度为1.77mm的未掺杂的石英玻璃的外层23’，和厚度为0.85mm的环形区层21’，以及厚度为0.38mm的由不同的氟掺杂的石英玻璃组成的内层20’，总厚度为3mm，其特征是内壁26是通过热成型平滑的，并且具有极高的表面质量。
所述内层的平均羟基含量为0.05wt.ppm，所述环形区层的平均羟基含量为4wt.ppm，所述外层的平均羟基含量为大约5wt.ppm。
通过这种方法获得的熔区管被用作基质管用于生产光纤的预成型坯。通过这种应用，所述熔区管的外层和内层起着机械加固含氟的环形区层20；21的“稳定层“的作用。另外，所述外层构成了相对相邻层的低缺陷接触和界面的作用。
在所述MCVD方法中，首先通过标准方法在被切割成一定长度的熔区管段内壁上沉积未掺杂的石英玻璃的包层玻璃层，将氧气和SiCl4导入所述熔区管的内孔，在反应区形成SiO2颗粒，并且所述颗粒在所述内壁上直接玻璃化成所述包层玻璃层。在所述包层玻璃层的内部形成中心玻璃层，其中，额外将GeCl4输送到所述内孔，与所述包层玻璃层的未掺杂的石英玻璃相比，导致折射率增加5x10-3。
然后，让所述内涂覆的基质管收缩，所得到的芯棒的外径为20mm，它包括外径rK为2.5mm的中心区，该中心区通过两层未掺杂的石英玻璃包围，所述两层总层厚为4mm。相邻的环形区层的内径rF为6.5mm。由此得到的比例rF/rK为2.6。
所述芯棒用未掺杂的石英玻璃的套管外包层，并且用由此生产的预成型坯拉伸出外径为125μm的弯曲不敏感型单模光纤，所述纤维以具有高氟浓度和离开所述中心区大的距离的环形区为特征，其特征为rF/rK的比例为2.6，其中，rF表示所述纤维环形区的内径，rK表示所述中心区的外径。
例3
提供了具有GeO2-掺杂的石英玻璃的中心区和未掺杂的石英玻璃的包覆区的芯棒，其外径为90mm，d/a比例为4.5(d＝所述包覆区外径；a＝中心区直径)。
通过结合例1详细说明的普通的POD方法在所述芯棒的包层表面上形成厚度为5mm的氟掺杂的石英玻璃环形区层。所述环形区层是用氟均匀掺杂的，因此，与所述包覆区的未掺杂的石英玻璃(nF＝1，4428)相比，获得的折射率降低为0.017。
紧随其后，通过其他POD方法在所述氟掺杂的石英玻璃层上形成厚度为5mm的未掺杂的石英玻璃的外层。这里，切断了SF6气流。
所得到的母预成型坯包括芯棒，含氟的环形区层和未掺杂的石英玻璃的外层，其外径为110mm，并且不用任何工具，以3.36的拉伸拉伸成外径为60mm的中心预成型坯。
因此，所述中心预成型坯包括外径为11mm的核心，壁厚为19mm的内包层，氟掺杂的石英玻璃的环形区和未掺杂的石英玻璃的外层，各自的壁厚为2.75mm。
所述环形区层的平均羟基含量为4wt.ppm，所述外层的平均羟基含量为大约5wt.ppm。
所述中心预成型坯通过管套棒方法提供了未掺杂的石英玻璃形式的其他包覆材料，同时拉伸成光纤，正如上文所披露的。
以此方式获得了外径为125μm的弯曲不敏感型单模光纤，所述纤维的特征为环形区具有高氟浓度，并且离开所述中心区的外部一定距离，其特征为rF/rK的比例为4.5，其中，rF表示所述纤维环形区的内径，rK表示所述纤维中心区的外径。
Claims (14)
1.一种用于生产弯曲不敏感型光纤的方法，所述光纤包括折射率为nK的中心区，包覆所述中心区、并且折射率为nM的包覆区，以及环绕所述包覆区、由氟掺杂的石英玻璃组成并且折射率为nF的环形区，其中，nF<nM<nK，该方法包括拉伸石英玻璃预成型坯或石英玻璃部件的同轴组件，其特征在于，所述环形区(21’)的石英玻璃是通过等离子外侧沉积工艺生产的，在基质体(3)上生产由氟掺杂的石英玻璃制成的环形区层(21)，其层厚至少为1mm，基于钠蒸气灯的D-线的折射率nF≤1.4429，
所述环形区层(21)被涂覆在石英玻璃的母管形式的基质体(3)上，其外径至少为70mm，设有环形区层(21)的母管被拉伸成熔区管(25)，
所述母管的石英玻璃至少一部分是通过粉尘沉积工艺生产的，该粉尘沉积工艺包括沉积SiO2颗粒以便形成SiO2粉尘体。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，生产所述环形区层(21)，其层厚至少为1.5mm。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，所述环形区层(21)的层厚为5mm。
4.如权利要求2的方法，其特征在于，所述环形区层(21)的层厚至少为10mm。
5.如权利要求1或2的方法，其特征在于，所述环形区层(21)是用具有比环形区层(21)的石英玻璃更高粘度的石英玻璃外层(23)包覆的。
6.如权利要求5的方法，其特征在于，所述外层(23)是通过等离子外侧沉积工艺在所述环形区层(21)上生产的。
7.如权利要求1的方法，其特征在于所述外径至少为90mm。
8.如权利要求1的方法，其特征在于所述粉尘沉积工艺还包括用氟掺杂SiO2粉尘体，以及玻璃化所述SiO2粉尘体，同时获得用氟掺杂的石英玻璃，与未掺杂的石英玻璃相比，产生的折射率降低小于0.007。
9.如权利要求1的方法，其特征在于所述熔区管(25)包括氟掺杂的中间层，和具有至少为25mm的外径。
10.如权利要求9的方法，其特征在于所述熔区管(25)具有至少为30mm的外径。
11.如权利要求1的方法，其特征在于所述熔区管(25)被作为基质管用于MCVD或PCVD或FCVD方法，并具有内涂层。
12.如权利要求1的方法，其特征在于所述熔区管(25)被用于管套棒工艺，作为外包覆芯棒的外包覆管，并且被拉伸成预成型坯或光纤，所述芯棒包括中心区和至少一个包覆所述中心区的包覆区，所述中心区的外径为rK，所述环形区层的内径为rF，其中，rF／rK的比例大于2.2。
13.如权利要求12的方法，其特征在于rF／rK的比例大于2.5。
14.如权利要求12的方法，其特征在于rF／rK的比例大于2.8。
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