[发明专利]光纤和用于制造低偏振模色散和低衰减光纤的方法

说明书

                     参照相关申请

该申请要求1999年4月26日提交的、美国临时申请号60/131,012题为“OPTICAL FIBER HAVING SUBSTANTIALLY CIRCULAR CORE SYMMETRY AND METHOD OFMANUFACTURING THE SAME”的优先权。

                       发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及光纤领域，具体涉及制造低偏振模色散和低衰减光纤的方法。

2.技术背景

电信工业的重要目标是在越来越短的时间内，通过越来越长的距离发送越来越多的信息。典型地，随着系统用户数和系统使用频率的增加，对系统资源的要求也在增加。满足该要求的一种方法就是通过增加用于负载信息媒介的带宽。在光通信系统中，对具有增加带宽的光纤的要求特别高。

近几年，在制造光纤方面有了重大的进步，该光纤依次提高了光纤的可用光负载容量。然而，众所周知通过光纤传播的电磁辐射由于一些机制会遭遇衰减和丢失。虽然这些机制中的一些不能被减少，但是其它可以除去，或至少实质地减少。

光纤衰减的显著问题模式是由于光纤的光导区域内存在杂质造成光纤吸收而引起的衰减。特别麻烦的是氢氧根(OH)引起的衰减，当氢存在于光纤材料中时，或者当从几个来源可获得的氢在光纤制造过程中扩散到玻璃中时，氢氧根能在光纤中形成。

氢和SiO₂和/或GeO₂和/或其它含氧化合物中的氧在玻璃基体中结合，以形成OH和/或OH₂键。由于玻璃中OH或水引起的衰减增加可以达到0.5到1.0dB/km，衰减峰值一般为1380nm窗口。这里所用的短语“1380nm窗口”被定义为大约1330nm到大约1470nm之间波长的范围。衰减峰值通常称为水峰值，它阻止在1380nm窗口处可用的电磁发射。

直到最近，电信系统通过在其它中的1310nm窗口和/或1550nm窗口处操作，避免了存在于1380nm窗口的水峰值。随着波分复用(“WDM”)的出现和放大器技术的进步，它使电信系统能够在很宽的波长范围上操作，这样大约1300nm和大约1650nm之间的所有波长都可用于在光通信系统中发送数据。从和该系统一起使用的光纤移去水峰值是使系统能够在这整个范围上工作的一个重要方面。

在光纤的制造中，多种方法可用于沉积各种微粉体层。在外部汽相沉积(“OVD”)过程中，通过在氧气中将含有先质成份的石英和锗沉积到陶瓷饵杆上，以形成微粉体纤芯坯棒。当铒杆旋转的时候，将初始成份传送到火焰燃烧器，以产生微粉体，然后该微粉体沉积在铒杆上。一旦沉积了足够的微粉体，就移去铒杆，所得微粉体纤芯坯棒可以熔凝到玻璃纤芯坯棒中。通常熔凝微粉体纤芯坯棒通过将微粉体纤芯坯棒挂在熔凝炉上，和加热微粉体纤芯坯棒到一定温度和一段时间，以充分将微粉体纤芯坯棒熔凝到玻璃中。较佳的是，在熔凝步骤之前，化学干燥微粉体纤芯坯棒，例如通过将微粉体纤芯坯棒暴露在高温的氯气中。结果产生具有中线孔的圆柱形玻璃纤芯坯棒。

然后，通常将该玻璃纤芯坯棒拉丝，例如，通过将玻璃纤芯坯棒放置在熔炉中，加热纤芯坯棒到大约2000℃，然后将纤芯坯棒再次拉丝或拉丝为直径更小的纤芯杆。在这再次拉丝操作的过程中，通过沿中线孔施加相当大的真空(例如，小于200mTorr的压强)使纤芯坯棒的中线孔皱缩。这些真空压力确保完成玻璃纤芯坯棒沿中线的封口。在再次拉丝步骤之后，然后通常通过沉积覆盖微粉体，例如，通过OVD沉积过程，用一层覆盖微粉体覆盖所得纤芯杆。一旦覆盖了足够的覆盖微粉体，就化学干燥所得的微粉体覆盖纤芯杆，并将它熔凝以得到光纤预制件。虽然不同的处理(例如，MCVD和其它)使用略有不同的过程以形成预制件制造中所用的成份，但是它们中的许多(例如MCVD)通常以圆柱管或其它具有孔的中间玻璃物体结束，该孔在拉丝成光纤之前就封闭了。这些制造过程通常包括在制造过程中在一些点上使用真空，以封闭存在于玻璃成份之间的孔或间隙，而不显著地改变其外部直径。