[发明专利]具有单步氟凹槽与外包覆的光纤预成形件的制造方法

说明书

本申请根据35U.S.C.§119，要求2014年9月16日提交的美国临时申请系列第62/050,907号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本文一般地涉及光纤，更具体地，涉及用于制备具有低折射率凹槽的光纤预成形件的方法。

相对于没有低折射率凹槽而形成的对比光纤，具有低折射率凹槽环绕光纤芯体的光纤可具有改进的弯曲性能和/或更大的有效面积。因此，此类光纤的改进的光学和物理性质使得它们合乎希望地被用于各种应用。

绕着光纤的芯体形成低折射率凹槽使得光纤预成形件的制造工艺增加了额外的步骤，并且作为结果，使得光纤的制造工艺的成本明显增加。具体来说，可以通过如下方式形成低折射率凹槽：将基于二氧化硅的烟炱绕着光纤的芯体部分沉积，用负掺杂剂(down-dopant)掺杂基于二氧化硅的烟炱，所述负掺杂剂减小了固结的基于二氧化硅的烟炱(即，基于二氧化硅的玻璃)相对于光纤的芯体的折射率。但是，为了防止负掺杂剂污染预成形件的相邻部分，在芯体部分已经固结之后以及在沉积光纤的外包覆部分之前，单独地形成低折射率凹槽并直接固结在光纤的芯体部分上。具体来说，首先形成光纤预成形件的芯体部分并固结至固体玻璃。这之后，绕着芯体部分沉积低折射率凹槽部分，随后在独立的步骤中掺杂和固结，以防止掺杂剂扩散进入芯体部分和外包覆部分。最后，在另一步骤中绕着低折射率凹槽层形成外包覆，并固结。

在具有较少制造步骤的其他光纤制造工艺中，可以在产生凹槽层和与包覆区域相关的任意固结步骤之前，形成外包覆。然后进行掺杂以产生低折射率凹槽层，并且低折射率凹槽和外包覆层同时进行固结。虽然这些方法可以节省制造时间和成本，但是存在与在存在外包覆的情况下对预成形件进行掺杂相关的问题。值得注意的是，部分掺杂前体材料(例如，SiF₄)会被引入目标低折射率凹槽区域外侧的外包覆区域中。作为结果，由于在旨在用降低折射率的试剂进行掺杂的低折射率凹槽区域的外侧的外包覆区域内存在降低折射率的试剂，会对光纤的光学性质造成负面影响。

因此，存在对于形成光纤预成形件的替代方法的需求，所述光纤预成形件环绕其芯体部分具有低折射率凹槽区域，所述方法是高效的并且没有倾向于对低折射率凹槽区域外侧的预成形件的区域发生掺杂。

发明内容

根据本文的一个方面，提供了用于形成光纤预成形件的方法，该方法包括以下步骤：将基于二氧化硅的烟炱沉积到饵棒上以形成低折射率凹槽区域，其中，基于二氧化硅的烟炱的沉积使得凹槽区域具有第一密度；绕着凹槽区域形成包含二氧化硅的内阻隔层，其中，内阻隔层具有大于第一密度的第二密度；绕着第一阻隔层沉积基于二氧化硅的烟炱以形成光纤预成形件的外包覆区域，其具有第三密度，其中，第二密度大于第三密度；以及从凹槽-外包覆结构的中心通道取出饵棒，所述凹槽-外包覆结构包括凹槽区域、内阻隔层和外包覆区域。该方法还包括以下步骤：在去除了饵棒的步骤之后，将芯棒插入凹槽-外包覆结构的中心通道中；在外包覆区域的外部部分中形成包含二氧化硅的外阻隔层，其中，外阻隔层具有大于第三密度的第四密度；在插入芯棒的步骤之后，使含负掺杂剂的气体流动通过凹槽-外包覆结构的中心通道，其中，对凹槽-外包覆结构进行充分加热，从而用负掺杂剂掺杂凹槽区域，以及其中，阻隔层减轻了负掺杂剂扩散进入外包覆区域；以及在将芯棒插入光纤预成形件的步骤之后，对凹槽-外包覆结构和芯棒进行固结。