多芯光导纤维的制造方法

本发明论及多芯光导纤维的制造方法。更详细地说，本发明是有关尺寸精确度得到改进的多芯光导纤维的制造方法。

在电讯领域内，铜电缆正在并已经被一种光导纤维缆线所代替，从而可大大增加每单位载面积缆线传递的信息量。然而，还希望进一步增加每单位载面积光导纤维缆线传递的信息量。为此，已提出了一种多芯束状光导纤维。

通常，束状光导纤维的制法如下：在一根玻璃管中插入一束玻璃棒（构成光纤的芯材），并使其包覆在其中，进行加热，使玻璃棒和玻璃管熔合在一起，然后拉制成束状光导纤维。但是，普通的束状光导纤维的尺寸精确度很差。例如，芯的位置不精确和/或每个芯的横载面不圆。

本发明目的是提供一种尺寸精确度有所改进的多芯光导纤维的制造方法。

因此，本发明所提供的多芯光导纤维的制法包括：

在包覆玻璃棒的多个孔中至少插入两根芯玻璃棒，包覆玻璃棒的折射率低於待插入的芯玻璃棒;加热由包覆玻璃棒和芯玻璃棒组成的组合体，使两者熔合在一起;拉制熔合的组合体以制成多芯光导纤维。拉制与熔合步骤可同时进行。

图1A表示具有两个孔的包覆玻璃棒的剖面图，该孔沿玻璃棒的长度方向延伸，

图IB表示具有两个孔的包覆玻璃棒的正视图，

图2表示加热熔合包覆玻璃棒和芯玻璃棒组合体的方法。

在本发明的一种最佳实施方案中，芯玻璃棒的软化点高於包覆玻璃棒。包覆的玻璃与芯材玻璃的优选搭配如下：

1、芯：SiO2-GeO2

包层：SiO2-P2O5

2、芯：SiO2

包层：SiO2-F

3、芯：SiO2

包层：SiO2-P2O5-F

4、芯：SiO2

包层：SiO2-B2O3

其中，含GeO2的玻璃能吸收紫外线区域的光，其辐射和氢性能大大下降。含B2O3的玻璃能吸收较长波长的光。因此，这几种玻璃都不太理想。本发明中，优选纯石英玻璃作玻璃，用含氟玻璃作包覆玻璃，氟能降低其作为包覆玻璃的折射率和软化点。而且最好加入P2O5以进一步降低玻璃的软化点。

包覆玻璃棒的外径可随其它条件（诸如芯棒的数目、拉制比率等）而改变。本专业的技术人员能适当地选择包覆玻璃的外径和孔的直径。芯玻璃棒的直径实质上与孔的直径相同或稍小於孔的直径。

现在将参考附图，举例说明本发明。

图1A和1B说明这样一个例子，即包覆玻璃棒1有两个孔2，孔中插入芯玻璃棒3（如图2左边部分所示）。然后，用烧嘴5加热包覆玻璃棒1和芯玻璃棒3组成的组合体，使两者熔合在一起，形成 制造多芯光导纤维（如图2右边部分所示）用的玻璃预成形棒4。用普通方法将所形成的玻璃预成形棒拉制成多芯光导纤维。将复合体拉制成光导纤维和组合体的熔合可同时进行。

当包覆玻璃的软化点低於芯玻璃时，在玻璃预成形棒的拉制温度下由於熔化的玻璃具有表面张力包覆玻璃棒具有圆形横载面，芯玻璃棒能保持其圆形横载面。

用普通方法，例如，气相轴向沉积（VAD）法和经改进的化学蒸气淀积（MCVD）法，可制成包覆玻璃棒和芯玻璃棒。

用任何一种普通方法可在包覆玻璃棒中穿孔。具体地说，可用超声波方法使外径为3厘米的玻璃棒穿孔，孔的位置精度为0.1毫米或更小。此外，由於包覆玻璃棒的内表面和芯玻璃棒外表面之间的间隙很小，所以在熔合步骤中，包覆玻璃的收缩可减至最小，从而能抑制熔合时的变形程度。

通过如下实例，将更详细地说明本发明。

实例1：

用气相轴向沉积法制得纯石英粉棒，在电炉中脱水。然后，在含SF6和He的气氛中使其玻璃化，以制得直径为50毫米的含氟石英玻璃棒。用超声波钻孔机，沿着玻璃棒的长度方向钻两个孔，每个孔的直径为4毫米。在每个孔中插入直径为3毫米的石英棒，该石英棒是由气相轴向沉积方法制得的玻璃粉经脱水和玻璃化并拉制而成的。加热由包覆玻璃棒及其孔中的两根芯石英玻璃棒组成的组合体，使其熔合在一起。在电炉中拉制熔合的组合预成形棒，得到多芯光导纤维，该光导纤维有两个芯，其中一个芯的直径为7.4微米，另一个芯的直径为7.3微米。每个芯的不圆度小於1%。两个芯之间的距离为70 微米，交扰效应（Cross    talk）在测量极限之下。

实例2：

用气相轴向沉积法制得SiO2-P2O5玻璃粉，在含SiF4的电炉中脱水，然后在He气氛中玻璃化，以制得直径为60毫米的含磷/氟的石英棒。用超声波钻孔机，沿着玻璃棒的长度方向钻四个孔，每个孔的直径为3毫米。在每个孔中插入用气相轴向沉积法制得的直径为2毫米的纯石英玻璃棒。加热由包覆玻璃棒及其孔中的四根芯石英玻璃棒组成的组合体，在组合体熔合的同时拉制成四芯的多芯光导纤维，每个芯的直径分别为8.1微米、8.0微米、8.2微米和8.0微米。每个芯的不圆度小於0.5%。相邻两个芯之间的间隙为75微米，交扰效应在测量极限之下。

实例3：

用气相轴向沉积法制得纯石英粉，在含CCl2F2气体的电炉中脱水，然后在He气氛中玻璃化以制得直径为50毫米的石英玻璃棒。用超声波钻孔机，沿着玻璃棒的长度方向，在棒的中心钻一个孔，並在中心孔的周围钻六个孔，每个孔的直径为10毫米。在每个孔中插入用气相轴向沉积法制得的直径为9毫米的纯SiO2GeO2玻璃棒。加热由包覆玻璃棒及其孔中的七根芯玻璃棒组成的组合体，在组合体熔合的同时拉制成一种NA高的七芯的多芯光导纤维。该光导纤维包层和芯层的折射率分别为-0.5%和2.5%，总计为3.0%。每个芯的不圆度小於1%。芯直径和各芯间距离的误差均小於2%。

实例4：

用气相轴向沉积法，制得SiO2玻璃粉，在含SiF4的电炉中脱水，然后在He气氛中玻璃化以制得直径为60毫米左右的含氟 石英玻璃棒。在高温和高压下，该玻璃棒变形，以制成棱柱体，该棱柱体的矩形载面为24毫米×120毫米。沿其长度方向，用超声波钻孔机平行钻五个孔，每个孔的直径为11毫米。在每个孔中插入直径为10毫米含有少量GeO2的石英棒。加热由包覆玻璃棒及其孔中的五根石英玻璃芯棒组成的组合体，在熔合的同时拉制成五芯光导纤维，该光导纤维的矩形截面为70微米×350微米，每个芯的直径为30微米。