光纖母材及光纖母材的制造方法與流程

本發明涉及一種光纖母材的折射率分布，該光纖母材通過拉絲(wire?drawing)而成為光纖。

背景技術：

1、近年來，隨著數據通信量不斷增長，對光纖的需求也隨之增加，因此需要增大光纖母材的尺寸，以滿足不斷增長的需求。

2、用于通信的普通光纖母材包含折射率高的纖芯部和位于其外周的相對低折射率的包層部。光纖母材的制造方法有分兩個階段制造的方法，即：制造由纖芯部和一部分包層部所構成的纖芯玻璃棒后，將剩余的包層部給到該纖芯玻璃棒的外側，制成最終的光纖母材。作為纖芯玻璃棒的制造方法，已知有vad(vapour?axial?deposition，氣相軸向沉積)法。vad法中，在反應容器內配置用于沉積纖芯部的纖芯沉積用燃燒器、以及同時用于在纖芯外側沉積包層部的包層沉積用燃燒器，并向各個燃燒器供應四氯化硅等玻璃原料氣體、氫氣等可燃性氣體及氧氣等助燃性氣體，通過在氫氧焰中使玻璃原料水解而生成二氧化硅顆粒后，使生成的二氧化硅顆粒以自身的中心軸為旋轉軸進行旋轉的同時，以相對于燃燒器來說升高的起始部件作為起點，沿著該中心軸沉積，由此能夠獲得包含纖芯層及包層的多孔質纖芯灰粒(soot)體。此時，為了提高折射率，在纖芯部中添加二氧化鍺。

3、所制得的纖芯灰粒體經透明玻璃化后，可制成纖芯玻璃棒。具體來說，通過將纖芯灰粒體放入處理容器內，利用配置在處理容器外周的加熱器來進行加熱處理，能夠去除雜質并透明玻璃化。這里，雜質可以通過如下方式去除：向環境氣體中通入含氯原子的氣體，同時在比纖芯灰粒體的透明玻璃化溫度更低的溫度下進行加熱。應去除的雜質包括金屬元素和羥基(oh基)，它們會造成拉絲后光纖的傳輸損耗增加。然后，提高加熱器的設定溫度來進行加熱處理，將纖芯灰粒體制成透明纖芯玻璃棒。

4、期待通過增大纖芯灰粒體的尺寸來降低制作纖芯玻璃棒的成本。為此，在vad法中，增大向纖芯沉積用燃燒器及包層沉積用燃燒器供應的原料和可燃性氣體的流量，便能夠制造出大直徑的纖芯灰粒體。然而，直徑變大的纖芯灰粒體中，當加熱器如上所述從外周加熱時，由于纖芯灰粒體表面與纖芯灰粒體中心部的距離變大，因此，需要提高加熱器的設定溫度，以便對中心部也進行充分加熱，從而去除雜質。

5、此外，通過提高加熱器的設定溫度，在加熱處理過程中添加到靠近纖芯部外周的部分的二氧化鍺容易揮發，導致纖芯玻璃棒的折射率分布形狀發生變化。

6、關于纖芯玻璃棒折射率分布的測定，例如在非專利文獻1中公開了一種非破壞性測定纖芯玻璃棒的折射率分布的方法，即refraction?angle?method(折射角法)。

7、圖1是纖芯玻璃棒的折射率分布的例子。另外，縱軸是半徑r處的相對折射率差δ(r)，將半徑r處的折射率設為n，將纖芯中心、即半徑r＝0時的折射率設為n1，將包層的折射率設為n2，以δ(r)＝(n－n2)/n1求出相對折射率差δ(r)。圖1中，纖芯半徑、即中心的相對折射率差的0.45倍的半徑位置r0.45為11.6mm。此外，中心的相對折射率差的0.75倍的半徑位置r0.75與r0.45的比r0.75/r0.45為0.921。

8、單模傳輸用光纖的光學特性包括截止波長。截止波長是僅一種模式下所能傳播的最短波長，對于單模傳輸用光纖非常重要，因為它是信號光是單模傳輸還是多模傳輸的分界。itu-t建議g.652d標準中規定了光纖纜線的截止波長上限。截止波長主要受到光纖的纖芯部折射率分布的影響。

9、專利文獻1中記載了一種根據光纖用母材的折射率分布，預測計算光纖的截止波長的方法，所述光纖是將該母材拉絲而獲得。首先，測定纖芯玻璃棒的折射率分布，然后假設剩余包層部已被給予，進行計算，由此能夠在纖芯玻璃棒的階段推算出最終光纖的光學特性。

10、[現有技術文獻]

11、[專利文獻]

12、[專利文獻1]日本專利特開2001-281094號公報

13、[非專利文獻]

14、[非專利文獻1]dietrich?marcuse,"principles?of?optical?fibermeasurements",academic?press(1981)

技術實現思路

1、但是發現了如下現象：根據對直徑變大后的纖芯灰粒體進行透明玻璃化而獲得的纖芯玻璃棒的折射率分布所估算出的截止波長，與對實際給予了剩余包層部的光纖母材拉絲而獲得的光纖進行實際測量所測得的截止波長有很大偏離。這種現象在纖芯部半徑為10mm以上時變得尤為明顯。

2、鑒于這種問題，本發明的目的在于提供一種光纖母材及其制造方法，其中即使纖芯灰粒體的直徑變大，在纖芯玻璃棒階段假設追加包層并推算截止波長而得到的推測值、與實際追加包層并拉絲而獲得的截止波長的實測值之間的偏離也很小。

3、經過認真研究發現，在纖芯玻璃棒的纖芯半徑位置附近存在表示折射率局部較高的極大值的點、以及在其附近存在表示極小值的點，當極大值與極小值的差值較大時，假設將剩余包層部給到該纖芯玻璃棒而獲得的截止波長的推測值、與實際給予包層部并拉絲后進行測定所測得的實測值之間的偏離很大。因此，發現當將所述纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在的相對折射率差的極大值中的最大值設為極大值δm，將最小值設為極小值δm時，如果δm－δm的值不超過0.04％，則所述推測值與實測值的偏離小，從而完成了本發明。

4、即，本發明的光纖母材的特征在于：當制造由纖芯部與一部分包層部所構成的纖芯玻璃母材，然后將剩余的包層部給到該纖芯玻璃母材的外側時，所述纖芯玻璃母材中，將相對折射率差為纖芯中心的相對折射率差的0.45倍值的半徑位置設為纖芯半徑位置，在該纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在表示相對折射率差局部較高的極大值δm的點、與表示相對折射率差局部較低的極小值δm的點，且δm－δm的值不超過0.04％。另外，其特征在于：所述δm－δm的值優選不超過0.03％，更優選不超過0.02％，更優選不超過0.01％。

5、本發明的光纖母材的制造方法的特征在于：其是制造光纖母材的方法，該方法中，制造由纖芯部與一部分包層部所構成的纖芯玻璃母材，然后將剩余的包層部給到該纖芯玻璃母材的外側；所述纖芯玻璃母材中，將相對折射率差為纖芯中心的相對折射率差的0.45倍值的半徑位置設為纖芯半徑位置，在該纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在表示相對折射率差局部較高的極大值δm的點、與表示相對折射率差局部較低的極小值δm的點，對δm－δm的值不超過0.04％的纖芯玻璃母材的外側給予剩余的包層部。

6、根據本發明，只要根據纖芯玻璃棒的折射率分布算出的δm－δm的值不超過0.04％，則在纖芯玻璃棒的階段假設追加包層并推算截止波長而得到的光纖截止波長的推測值、與實際追加包層并拉絲而獲得的實測值極為接近，獲得了偏離度極小的數值。

技術特征：

1.一種光纖母材，其特征在于：當制造由纖芯部與一部分包層部所構成的纖芯玻璃母材，然后將剩余的包層部給到該纖芯玻璃母材的外側時，所述纖芯玻璃母材中，將相對折射率差為纖芯中心的相對折射率差的0.45倍值的半徑位置設為纖芯半徑位置，在該纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在表示相對折射率差局部較高的極大值δm的點、與表示相對折射率差局部較低的極小值δm的點，且δm－δm的值不超過0.04％。

2.根據權利要求1所述的光纖母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.03％。

3.根據權利要求1所述的光纖母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.02％。

4.根據權利要求1所述的光纖母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.01％。

5.一種光纖母材的制造方法，其特征在于：其是制造光纖母材的方法，該方法中，制造由纖芯部與一部分包層部所構成的纖芯玻璃母材，然后將剩余的包層部給到該纖芯玻璃母材的外側；所述纖芯玻璃母材中，將相對折射率差為纖芯中心的相對折射率差的0.45倍值的半徑位置設為纖芯半徑位置，在該纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在表示相對折射率差局部較高的極大值δm的點、與表示相對折射率差局部較低的極小值δm的點，對δm－δm的值不超過0.04％的該纖芯玻璃母材的外側給予剩余的包層部。

6.根據權利要求5所述的光纖母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.03％。

7.根據權利要求5所述的光纖母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.02％。

8.根據權利要求5所述的光纖母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超過0.01％。

技術總結
本發明的光纖母材的特征在于：當制造由纖芯部與一部分包層部所構成的纖芯玻璃母材，然后將剩余的包層部給到該纖芯玻璃母材的外側時，所述纖芯玻璃母材中，將相對折射率差為纖芯中心的相對折射率差的0.45倍值的半徑位置設為纖芯半徑位置，在該纖芯半徑位置的內側5％范圍內存在表示相對折射率差局部較高的極大值ΔM的點、與表示相對折射率差局部較低的極小值Δm的點，且ΔM－Δm的值不超過0.04％。

技術研發人員：浦田佑平
受保護的技術使用者：信越化學工業株式會社
技術研發日：
技術公布日：2024/11/28