制造具有降低的氫敏感度的光纖的包括光纖方向改變的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001 ]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. §119,要求2013年8月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第61/ 863581號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)并將其全文通過(guò)引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于制造光纖的方法。更具體地，本發(fā)明涉及提供光纖的加工方法，所述光 纖對(duì)于氫展現(xiàn)出降低的敏感度。更具體地，本發(fā)明涉及制造光纖的方法，其采用受控冷卻方 案使得形成非橋接氧缺陷最小化。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 在光纖的制造中，將光學(xué)預(yù)成形件加熱至遠(yuǎn)高于玻璃軟化點(diǎn)的溫度，然后以大的 下拉比例進(jìn)行拉制，以形成直徑為125um的光纖。由于高拉制溫度、大下拉比例和快拉制速 度，會(huì)破壞光纖的玻璃基質(zhì)中的二氧化硅鍵合并且會(huì)誘發(fā)缺陷。部分此類(lèi)缺陷是如非橋接 氧(ΝΒ0)缺陷之類(lèi)的氧化缺陷，其甚至可以在室溫下與氫反應(yīng)形成氫氧根物質(zhì)。在光纖中形 成氫氧根物質(zhì)是不合乎希望的，因?yàn)闅溲醺镔|(zhì)在電信窗口的波長(zhǎng)處發(fā)生吸收，并導(dǎo)致光 纖信號(hào)在電信窗口中的傳輸損耗增加。因此，開(kāi)發(fā)用于電信系統(tǒng)中的具有降低的氫敏感性 的光纖是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了制造光纖的方法。光纖具有低濃度的非橋接氧缺陷以及對(duì)于氫的低 敏感度。該方法包括受控的冷卻方案，其抑制了非橋接氧缺陷的形成或者促進(jìn)了非橋接氧 缺陷的去除。
[0006] 該方法可以包括：以小于5000°C/s的平均冷卻速率對(duì)光纖進(jìn)行冷卻，其中，該冷卻 將光纖的平均溫度從1500-1700°C的溫度范圍降低至1200-1400°C的溫度范圍。
[0007] 該方法可以包括：以大于5000°C/s且小于12000°C/s的平均速率對(duì)光纖進(jìn)行冷卻， 其中，該冷卻將平均光纖溫度從1200-1400°C的溫度范圍降低至1000_1175°C的溫度范圍。
[0008] 該方法可以包括在高于其軟化點(diǎn)對(duì)光纖預(yù)成形件進(jìn)行加熱，從經(jīng)加熱的預(yù)成形件 拉制光纖，并將光纖通過(guò)兩個(gè)處理階段。光纖可以在1500-1700°C的溫度進(jìn)入第一處理階 段，可以在1200-1400°C的溫度離開(kāi)第一處理階段，并且在第一處理階段中可以經(jīng)受小于 5000°C/s的平均冷卻速率。光纖可以在1200-1400°C的溫度進(jìn)入第一處理階段下游的第二 處理階段，可以在1000-1150°C的溫度離開(kāi)第二處理階段，并且在第二處理階段中可以經(jīng)受 5000-12000 °C/s的平均冷卻速率。
[0009] 該方法還可包括用液體軸承裝置或者空氣轉(zhuǎn)向裝置對(duì)光纖進(jìn)行方向改變。方向改 變可以包括將光纖的方向從基本垂直方向改變?yōu)榛舅椒较颉？梢栽诠饫w離開(kāi)第二處理 階段之后或者在光纖的表面溫度冷卻至小于l〇〇〇°C之后，進(jìn)行方向改變。
[0010] 本發(fā)明包括：
[0011] 對(duì)光纖進(jìn)行加工的方法，其包括：
[0012] 提供光纖，所述光纖具有平均溫度；以及
[0013] 以第一速率對(duì)所述光纖進(jìn)行冷卻，所述第一速率大于5000°C/s且小于12000°C/s， 所述冷卻以所述第一速率將所述光纖的所述平均溫度從第一溫度降低至第二溫度，所述第 一溫度為1200-1400°C，以及所述第二溫度為1000-1175°C。
[0014]本發(fā)明包括：
[0015] 在光纖制造過(guò)程中對(duì)光纖進(jìn)行冷卻的方法，其包括如下步驟:沿著第一路徑從經(jīng) 加熱的玻璃源拉制光纖，將光纖的方向改變?yōu)榈诙窂?，其中，第二路徑與第一路徑不是共 線(xiàn)的，以及
[0016] 以第一速率對(duì)所述光纖進(jìn)行冷卻，所述第一速率大于5000 °C/s且小于12000 °C/s， 所述冷卻以所述第一速率將所述光纖的所述平均溫度從第一溫度降低至第二溫度，所述第 一溫度為1200-1400°C，以及所述第二溫度為1000-1175°C。
[0017]本發(fā)明包括：
[0018]對(duì)光纖進(jìn)行加工的方法，其包括：
[0019] 提供具有纖芯的光纖，所述光纖的平均溫度大于或等于1700°C;
[0020] 以第一冷卻速率對(duì)所述光纖進(jìn)行冷卻，所述第一平均冷卻速率小于5000°C/s，所 述冷卻以所述第一冷卻速率將所述平均光纖溫度從第一溫度降低至第二溫度，所述第一溫 度為1500-1700°C，以及所述第二溫度為1200-1400°C ;以及
[0021] 以第二冷卻速率對(duì)所述光纖進(jìn)行冷卻，所述第二平均冷卻速率大于5000 °C/s且小 于12000°C/s，所述冷卻以所述第二冷卻速率將所述光纖的所述平均溫度從第三溫度降低 至第四溫度，所述第三溫度為1200-1400 °C，以及所述第四溫度為1000-1175 °C。
[0022] 本發(fā)明包括：
[0023] 一種設(shè)備，其包括：
[0024] 經(jīng)加熱的玻璃源，所述經(jīng)加熱的玻璃源包括光纖預(yù)成形件和拉制爐；
[0025] 光纖，所述光纖是由所述光纖預(yù)成形件形成的，所述光纖具有平均溫度；
[0026] 第一處理區(qū)域，所述第一處理區(qū)域位于所述經(jīng)加熱的玻璃源的下游，所述第一處 理區(qū)域配置成沿著第一路徑將所述光纖的平均溫度從1500-1700°C的溫度范圍冷卻至 1200-1400°C的溫度范圍，所述第一處理區(qū)域內(nèi)的所述冷卻的平均速率小于5000°C/s;以及 [0027] 第二處理區(qū)域，所述第二處理區(qū)域位于所述第一處理區(qū)域的下游;所述第二處理 區(qū)域配置成沿著第二路徑將所述光纖的平均溫度從1200_1400°C的溫度范圍冷卻至1000-1175Γ的溫度范圍，所述第二處理區(qū)域內(nèi)的所述冷卻的平均速率大于5000°C/s且小于 1200(TC/s〇
[0028] 本發(fā)明還包括：
[0029]具有纖芯的光纖，所述纖芯的非橋接氧濃度小于6x 1013cnf3。
[0030]本發(fā)明包括：
[0031]對(duì)光纖進(jìn)行加工的方法，其包括：
[0032]沿著第一路徑提供光纖；
[0033]沿著所述第一路徑在第一處理區(qū)域內(nèi)冷卻所述光纖，所述光纖以第一平均溫度進(jìn) 入所述第一處理區(qū)域并且以第二平均溫度離開(kāi)所述第一處理區(qū)域，所述第二平均溫度為 1000-1500。。；
[0034]沿著所述第一路徑在第二處理區(qū)域內(nèi)冷卻所述光纖，所述光纖以第三平均溫度進(jìn) 入所述第二處理區(qū)域并且以第四平均溫度離開(kāi)所述第二處理區(qū)域，所述第四平均溫度為 800-1200°C;以及
[0035]將所述光纖的方向從所述第一路徑改變至第二路徑，所述第二路徑與所述第一路 徑不是共線(xiàn)的。
[0036]本發(fā)明包括：
[0037] 一種設(shè)備，其包括：
[0038] 經(jīng)加熱的玻璃源，所述經(jīng)加熱的玻璃源包括光纖預(yù)成形件和拉制爐；
[0039] 光纖，所述光纖是由所述光纖預(yù)成形件形成的，所述光纖的平均溫度大于1400°C;
[0040] 第一處理區(qū)域，所述第一處理區(qū)域位于所述經(jīng)加熱的玻璃源的下游，所述第一處 理區(qū)域配置成沿著第一路徑將所述光纖的平均溫度冷卻至1200-1400°c的溫度范圍；
[0041] 第二處理區(qū)域，所述第二處理區(qū)域位于所述第一處理區(qū)域的下游，所述第二處理 區(qū)域配置成沿著所述第一路徑將所述光纖的平均溫度冷卻至1000-1175Γ的溫度范圍；以 及
[0042]改變方向裝置，所述改變方向裝置位于所述第二處理區(qū)域的下游，所述改變方向 裝置配置成將所述光纖的方向從所述第一路徑改變?yōu)榈诙窂?，所述第二路徑與所述第一 路徑不是共線(xiàn)的。
[0043]本發(fā)明包括：
[0044] 對(duì)光纖進(jìn)行加工的方法，其包括：
[0045] 沿著第一路徑提供光纖；
[0046] 沿著所述第一路徑在第一處理區(qū)域內(nèi)冷卻所述光纖，所述光纖以第一平均溫度進(jìn) 入所述第一處理區(qū)域并且以第二平均溫度離開(kāi)所述第一處理區(qū)域，所述第一平均溫度為 1200-1400°C，以及所述第二平均溫度為1000-1075°C ;以及
[0047] 將所述光纖的方向從所述第一路徑改變至第二路徑，所述第二路徑與所述第一路 徑不是共線(xiàn)的。
[0048] 本發(fā)明還包括設(shè)備，所述設(shè)備具有經(jīng)加熱的玻璃源，所述經(jīng)加熱的玻璃源下游的 第一處理區(qū)域，以及所述第一處理區(qū)域下游的第二處理區(qū)域。處理區(qū)域可以包括具有加熱 區(qū)的爐，其設(shè)定的溫度提供了本文所揭示的受控冷卻速率。
[0049] 處理區(qū)域可以包括在氣體環(huán)境中冷卻光纖。第一處理區(qū)域的氣體環(huán)境可以包括如 下氣體或者基本由如下氣體構(gòu)成，該氣體在第一處理區(qū)域的可操作溫度范圍的平均熱導(dǎo)率 小于空氣在第一處理區(qū)域的可操作溫度范圍的平均熱導(dǎo)率。第二處理區(qū)域的氣體環(huán)境可以 包括如下氣體或者基本由如下氣體構(gòu)成，該氣體在第二處理區(qū)域的可操作溫度范圍的平均 熱導(dǎo)率小于空氣在第二處理區(qū)域的可操作溫度范圍的平均熱導(dǎo)率。在第一處理區(qū)域的冷卻 過(guò)程中，圍繞光纖的氣體溫度可以是800-1200°C。在第二處理區(qū)域的冷卻過(guò)程中，圍繞光纖 的氣體溫度可以是0-300 °C。
[0050] 在以下的詳細(xì)描述中給出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì) 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是容易理解的，或通過(guò)實(shí)施文字描述和其權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所述 實(shí)施方式而被認(rèn)識(shí)。
[0051] 應(yīng)理解，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性的，用來(lái)提供理解 權(quán)利要求書(shū)的性質(zhì)和特點(diǎn)的總體評(píng)述或框架。
[0052]所附附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)