[发明专利]光纤及光纤预制棒的制造方法

说明书

本发明公开了光纤及光纤预制棒的制造方法，涉及光纤制造技术领域，光纤由光纤预制棒拉制而成，光纤包括芯层和依次包覆在芯层外的外包层和涂覆层，芯层为通过VAD法获得的掺Cl石英玻璃，芯层的折射率高于包层的折射率，外包层为通过OVD法沉积在芯层外的纯石英玻璃，芯层的氯掺杂浓度为1wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.5wt.％。本发明降低光纤预制棒的制造成本，拉制的光纤消除了折射率中心凹陷，本发明的光纤适合用作光纤激光器的无源光纤。

技术领域

本发明涉及光纤制造技术领域，尤其涉及光纤及光纤预制棒的制造方法。

背景技术

拉制光纤的原材料光纤预制棒，其基本结构包括芯层以及具有更低折射率的包层。SiO₂是用来制造光纤预制棒主要的玻璃形成体，通过掺杂可以改变其折射率从而形成波导结构。一般在芯层中掺入GeO₂、P₂O₅、Al₂O₃等，使芯层的折射率高于包层纯石英玻璃的折射率。

常规光纤芯层一般掺杂GeO₂，但随着GeO₂含量的提高，会导致光纤瑞利散射的增加；而掺Cl则不会增大光纤瑞利散射，同时掺Cl可以减少石英的结构驰豫时间，有利于进一步降低假想温度。因此，掺Cl可用于制造低损耗光纤。

当采用VAD、OVD等管外气相沉积法制造大尺寸光纤预制棒芯棒时，GeO₂一般是通过沉积时掺入的，在后续的脱水玻璃化时由于高温而发生不同程度的扩散和挥发，从而使折射率分布变得不均匀，难以形成理想的阶跃型折射率分布。特别是当Δ低于0.18％(NA低于0.09)时，芯包界面的斜率相对变得更大，如图2所示。芯棒进行折射率测试时，往往无法确定芯包层的界面，导致测得的芯径存在偏差。最终使预制棒芯径以及光纤的芯径与设计值偏差较大。

现有技术制造光纤激光器用无源光纤通常采用MCVD和PCVD等管内气相沉积工艺制造，沉积速度慢，生产效率低。同时管内气相沉积工艺受沉积管尺寸的限制，难以制造大尺寸芯棒。此外，管内法缩管时由于高温会引起GeO₂的挥发，从而导致中心折射率凹陷。而管外气相沉积工艺制造芯棒采用GeO₂掺杂，由于GeO₂在玻璃化时的扩散作用，其芯棒剖面无法呈现理想的阶跃型剖面结构。从而使最终拉制的光纤芯径偏差较大，当与有源光纤匹配时，造成熔接损耗过大。此外，现有技术芯层掺Cl光纤为了增大芯层对包层的折射率差Δ值，包层通常采用掺F结构，不仅制造工艺更加复杂，成本也更高。

发明内容

针对现有技术中制造光纤激光器用无源光纤采用管内法生产效率低，以及管外法掺杂低浓度GeO₂的光纤芯包层界面难以确定的技术问题，本发明提供了一种芯层掺Cl和包层为纯二氧化硅的光纤，该光纤的芯棒采用管外气相工艺制造，沉积速度快，生产效率高，同时管外沉积工艺可以制造大尺寸芯棒和预制棒，显著降低了光纤预制棒的制造成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的光纤技术方案为：

光纤由光纤预制棒拉制而成，所述光纤包括芯层和依次包覆在所述芯层外的外包层和涂覆层，所述芯层为通过VAD法获得的掺Cl石英玻璃，所述芯层的折射率高于所述外包层的折射率，所述外包层为通过OVD法沉积在所述芯层外的纯石英玻璃，所述芯层的氯掺杂浓度为1wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.5wt.％。

可选地，所述芯层对外包层的数值孔径为0.04～0.07，所述外包层对涂覆层的数值孔径大于或等于0.46。

可选地，所述芯层的氯掺杂浓度为1.79wt.％～2wt.％，所述外包层的氯浓度低于0.1wt.％。

可选地，所述外包层包括第一外包层和第二外包层。