[其他]石英玻璃光导纤维

说明书

本发明涉及石英玻璃光导纤维，更特别的是：它涉及到一种石英玻璃光导纤维，此石英玻璃光导纤维由一个芯子组成，此芯子由至少含有氟和五氧化二磷的纯石英制成。

应制造光导纤维的玻璃预制件包括一个芯子和包围芯子的包覆层此芯子必须具有比包覆层高的析射率，以便使光容易通过芯子传播。

为了提高芯子的析射率以使其高过二氧化硅的析射率，通常在芯子材料中加入添加剂例如TiO₂、GeO₂和Al₂O₃。其中，最常用的是GeO₂，（见日本公开说明书专利号：217744/1976和46742/1978（未经审查）。在一般光导纤维中，纯石英玻璃常用作包覆层。在此情况下，纯石英玻璃的折射率为1，4585，并且△n＝0。

参照图1A和1B，这两个图说明二种型号的光导（1）维的折射率的分布情况。在图中，A区和B区分别代表芯子和包覆层。芯子和包覆层的折射率之差异常用相对折射率差来表示（单位以%表示）。也即，假定芯子和包覆层的折射率分别为n₁和n₂，相对折射率差△n%由下列式子表示：

△n％＝ (n₁-n₂)/(n₂) × 100

图1（a）表示单模光导纤维折射率的一般性分布。在这种情况下，△n通常是0.3-0.5%。图1（b）表示多模光导纤维折射率的一般性分布。对用于一般通讯用的光导纤维来说，通常n约为1%，而对用于电子计算机网络通讯的大孔径光导纤维来说，n₁₂通常约为2到4%。

氧化物添加剂，例如GeO₂，用以增加芯子的折射率，但引起光散射〔雷利（Rayleigh）散射〕，因为它们各具有固有特性的缘故。随着加入物的量的增加，由于添加物所致的光散射（雷利散射）程度也增加。这对于光传导是不利的。

如果添加剂大量加入，则在玻璃预制件中形成气泡和/或形成结晶相。例如在加入GeO₂的情况下，容易形成GeO气体，从而产生气泡。当加入Al₂O₃时，则易形成Al₂O₃结晶的凝块。这对于最终光导纤维的光传导特性和强度都是不利的。更且，玻璃的热膨胀系数增加了，使得玻璃预制件易碎。因此，从光传播和玻璃强度的观点来看，也最好减少加到芯子里去的添加剂量。

由于这个原因，打算通过包覆层折射率的降低以增加芯子和包覆层之间的折射率差。例如：降低折射率的添加剂，如B₂O₃，氟或二者的结合，可以加入到包覆层中〔见日本公开说明书（未经审查）NO.111259/1982〕。尽管如此;B₂O₃有二个缺点，即做出的包覆层的热膨胀系数随B₂O₃浓度的改变而大为改变;以及在加热中其折射率有改变。更且，在光传导特性方面，由于B₂O₃的缘故此包覆层在较长的波长区内有一个吸收损失。因此，最好使用氟作为降低折射率的用剂。

已知：在石英玻璃中加入氟，可能产生带有各种折射率分布的光导纤维，以及经过适当的结构选择，可以获得在一个宽广波长范围内的低散的光导纤维。

使用氟作为添加剂可得到下列好处：由于包覆层的折射率可做成比纯石英低，因此，纯石英或带有少量添加剂的石英玻璃能被用来制造芯子。

此外，GeO₂作为增加折射率的添加剂而氟作为降低折射率的添加剂，二者可同时分别加入到芯子和包覆层中去。