[其他]光导纤维用玻璃预制件的生产方法

说明书

本发明涉及制备光导纤维（以下简称光纤）用玻璃预制件的生产方法。更具体地说，本发明涉及制备芯部含有氟（以调节玻璃的折射率）的、光纤用玻璃预制件的生产方法。

制备光纤用玻璃预制件有多种生产方法。其中VAD（汽相轴向沉积）法和OVPD（外汽相沉积）法深受注意，这是因为由它们制造出的光纤，在产量、质量方面都优于其它方法。这些方法包括先将玻璃形成料经火焰水解制成玻璃烟尘粒，再将此种玻璃烟尘粒沉积在旋转着的种料上，而形成多孔玻璃烟尘预制件。然后，将多孔烟尘预制件置于合适的气氛中，使之脱水并玻璃化以产生透明的玻璃预制件，由此可拉制出光纤。

此种光纤包括传光的芯部，以及复在芯部周围对其中传播的光进行反射的包层。光纤的数值孔径（以下文记为“N.A”），可据芯部和包层各自的平均折射率n₁和n₂计算如下：

N . A = n 21- n 22( n1＞ n2) ]]>

应当了解，为了获得高的N.A值，就需加大芯部和包层间的折射率差。因此，在石英（SiO₂）系玻璃光纤的场合，可采取下列方法之一来做到这一点：

1）在芯部，加入提高其折射率的添加剂。

2）在包层，加入降低其折射率的添加剂。

3）将方法1和2相结合。

不用说，方法1的包层和方法2中的芯部均为石英玻璃质的。

一般，可用GeO₂、P₂O₅、Al₂O₃和TiO₂来提高石英玻璃的折射率，而用B₂O₃和氟来降低石英玻璃的折射率。图1表示石英玻璃经增添各种添加剂后，折射率相对于波长为0.59微米的光的变化〔参见Kumamaru和Kurosaki“传光材料”，《工业材料》，27（1979）39〕

在这些添加剂中，本技术领域中的内行人员近来对氟的重视日益增长，并正研究将其用作VAD等方法中的添加剂。

为使光纤的芯部和包层间有一致的折射率差，最好采用方法2或3，因为它们不象方法1那样把添加剂加入芯部，而是不加或只加少量添加剂至芯部。这时高N.A型光纤是有利的，因为由此可降低因添加剂存在而引起光在传输中的衰减。此外，只有据方法2才能生产出在辐射环境下保持优良性能的光纤。因此，向包层中加入添加剂来降低其折射率的方法具有很大优点。

在VAD法中，氟是在玻璃烟尘预制件的烧结步骤，即玻璃化步骤中加入的。其优点如下：

1.氟是均匀地掺入，这可使折射率分布均匀，

2.氟的掺杂率高。即在几小时内能使数百克至数千克的多孔烟尘预制件得到处理和玻璃化。

在常规的方法中，烟尘预制件是在压力不低于大气压的含氟化物的气氛中加热的，向预制件中加氟时，此种含氟化物的气氛还可用一种惰性气体稀释至任何浓度。然而按常规方法，玻璃预制件中常会保留不需要的气泡。尤其是在VAD法中，当拟添加的氟量相当于-0.5%的折射率差时，玻璃中容易保留气泡。气泡量随加入氟量的增加而增加。

此外，当用惰性气体稀释含氟化合物时，除He以外的任何惰性气体，如N₂Ar或O₂常常在玻璃预制件中形成气泡。He有时也在其中形成气泡。虽然He是一种较好的稀释剂，但它价格昂贵，会增加光纤的生产成本。

在玻璃预制件中形成气泡的原因可能如下：

当烟尘预制件在压力不低于大气压的含氟化物气氛中加热时，由玻璃烟尘微粒捕集的气体并不会逐出，而在玻璃化了的预制件中即形成气泡。