[发明专利]在光纤中降低H2的敏感度

说明书

发明的领域

本发明涉及降低光纤对氢敏感度的方法。更具体地说，本方法能显著减少光谱带中心位于约1530nm时单模光纤的氢致衰减。

发明的背景

氢可与石英光纤中的缺陷反应，形成不合需求的信号吸收带。业已开发了一系列技术避免使氢进入光纤，它包括密封光缆、封闭涂覆光纤以及使用作为氢吸收剂的光纤成缆材料或涂层。

氢吸收剂方法的有关例子可参见Digivanni等的美国专利5,596,668(简称’668)。用于吸收氢或与氢结合的材料(在该专利中为金属)被置于光纤的包层中。减少了扩散进入光纤载光部分的氢的量，即称该光纤具有抗氢性能。必须注意防止吸氢物质进入纤芯区和与纤芯区相邻的包层区。这些区域用于载带信号光，在该区域中存在吸氢物质会产生不可接受的信号衰减。在美国专利5,596,668的第三栏，1165-67行和附图2、3和4中明确表明吸氢材料必须远离光纤的载光部分。这种限制以及未能完全消除氢的扩散使得这种方法不是很完美。

向光纤提供密闭的涂层确实基本消除了氢导致的衰减。但是，施涂涂层需要额外的加工步骤，这将在原料、设备和制造速度方面增加可观的成本。还需要额外的测量步骤来确保涂层的密闭性。

另一种吸收剂方法是将吸收材料混入光纤聚合物涂层或用于制造光缆的材料中。这种方法需要额外的花费并且在光纤的寿命期内(估计通常为数十年)所使用吸收材料必须不会降解或以其它方式脱离基体材料。

Power的美国专利4,125,388(简称’388专利)公开并要求保护一种高纯度光纤(尤其是水浓度很低的光纤)的制造方法。在石英基玻璃基质上含有水会在适合传输信号的波长范围内产生很宽的吸收带。4,125,388号专利公开并要求保护的很少含水的光纤的制造方法在加热多孔预制棒使粉尘颗粒熔融成玻璃的步骤中从多孔预制棒中除去水分。4,125,388号专利使用氯气作为干燥剂。可将氯气直接导向预制棒，或者使用金属卤化物气体(如GeCl₄和SiCl₄)和氧化剂在预制棒附件形成氯气。所述干燥是在粉尘将熔融成密实(dense)玻璃的温度范围内进行的。

与这种干燥方法相反，本发明方法包括一个在干燥步骤之前的步骤，该步骤是在低于预制棒玻璃化的温度下进行的。

因此，在光纤工业中需要一种消除氢敏感度的方法，要求这种方法：

-容易适合现有的光纤制造方法流程；

-不会显著降低制造速率；

-简单并且经济；以及

-影响玻璃本身，因此在光纤的寿命期是可靠的。

发明的概述

本发明公开并描述的新方法和由该方法制得的光纤满足低成本抗氢光纤的要求，它具有优良的长期可靠性并且消除了现有技术的上述缺陷。

本发明的一个实例涉及抗氢光纤的制造方法。用本领域已知的数种方法(如外部气相沉积法或轴向气相沉积法)中的任何一种制得多孔预制棒。通过延长粉尘沉积和粉尘玻璃化之间的时间，或者加入相对于氧过量的GeCl₄或SiCl₄，可扩展所述方法使之包括改进的内部气相沉积预制棒制造方法。通过使用本领域已知的数种方法中的任何一种，可使制得的多孔预制棒至少一部分纤芯区的折射率高于至少一部分周围玻璃包层的折射率。这些方法可包括在纤芯区共沉积一种粉尘以提高折射率，在周围层共沉积一种粉尘以降低折射率或者用折射率改进气体(如氟)处理任何一个区的粉尘，因此折射率调节可在粉尘沉积过程中，或者在粉尘沉积后但是粉尘玻璃化前进行。

在一个较好的实例中，使用的沉积方法是外部气相沉积法，并且使用GeCl₄或者SiCL₄将掺GeO₂的SiO₂纤芯区沉积在饵棒上。随后最好沉积最低数量的SiO₂包层区(如有必要，可在此时或在后面步骤中再沉积额外的包层)。接着移去饵棒，并根据本发明处理形成多孔预制棒。在一个这种实例中，将金属卤化物气体(如GeCl₄)导入粉末预制棒周围(如果制造预制棒时使用饵棒，则也将该气体导入移去饵棒后留下的孔)。注意在本文所述的新方法中，金属卤化物气体最好相对于氧过量。这与干燥方法中较好是金属卤化物-氧的比例较小相反。