单模光纤、单模光纤的制造方法和用于制造单模光纤的设备技术

在由石英基玻璃形成的，并且包括一具有一中间芯（１１）和一包层区域（１２）的玻璃件的单模光纤中，通过以由电子自旋共振方法测得的自旋密度为单位的玻璃件中的非桥接氧空穴中心的密度，不高于１．０×１０↑［１４］自旋／克。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光传输的石英基单模光纤，和用于制造单模光纤的方法和装置。
技术介绍
近年来，已经进行了充分地研究，来增加使用由石英基玻璃制成的光纤的光传输中的传输量。为了增加光传输中的传输量，执行光传输的光纤必须能够在所使用的波长下进行单模传输，因为如果在光纤中传播多个模式，则传播模中的群速度差不可避免地会产生模色散，从而降低信号波形的质量。因而归结于使用在1.3μm波长附近具有零色散波长的单模光纤(SMF)。由于这类光纤在1.3μm波长附近具有零色散波长，故有可能实现传输距离超过100km并且在1.3μm波长附近传输量为几百Mbps的光传输。另一方面，需要使用大约1.55μm波长进行光传输，因为在上述波长附近，光纤的传输损耗表现为最小。针对这种情形，已经开发出在1.55μm波长附近具有零色散波长的色散位移型单模光纤(DSF)。该色散位移型单模光纤使之有可能实现在1.55μm波长附近具有几Gbps的传输量。并且，由于该波长带是掺铒光纤放大器的增益带，故伴随着传输量的增大，带来了传输距离的迅速增长。而且，近年来，为了增加传输量，已经进行了波分复用(WDM)光传输的大量研究和开发。关于这一点，已经对适用于WDM光传输的光纤进行了充分的研究。对于用作WDM光传输的光纤，为了防止四波混频，要求所使用的波长带中不存在零色散波长。并且，为了实现WDM光传输系统，通常要求不产生在中继点和光接收装置中不能被修复的传输光信号的波形畸变。为了满足这个要求，据说抑制光传输线所产生的非线性现象和抑制积累色散是有效的。另外，如果在光信号波长中存在色散差，则导致对于每个波长的波形畸变量不同。因而，必须尽可能地减小光传输线中的色散倾斜。已经研制出满足上述要求的在所使用的波长带中没有零色散的色散位移型光纤(NZDSF)。在NZDSF中几乎不发生四波混频，并且NZDSF的非线性足够小。因此，NZDSF得到了迅速地采用和广泛地传播。并且，在WDM光传输系统的许多情形中，已经使用了通过将多种类型的光纤结合在一起，以便使总色散值和色散倾斜基本为零而制备的光传输线。已知的用于该目的的光纤包括，例如色散补偿光纤(DCF)和色散倾斜补偿光纤(DSCF)。另外，近年来还研究了使用拉曼放大的WDM光传输系统，并且在WDM光传输中还进行了利用非1.3μm和1.55μm附近波长的波长区域的研究。光纤内氢分子与结构缺陷的结合所导致的光纤传输损耗增大的现象，是妨碍上述光传输的现象之一。在本领域中已知，在1.24μm波长附近、在1.38μm波长附近和在更长波长一侧所产生的吸收峰，导致传输损耗的增加。下面将描述此特殊现象。一般在光纤中存在顺磁缺陷。在这些顺磁缺陷中，据说非桥接氧空穴中心(NBOHC)和过氧自由基(POR)影响传输特性，确切地说，影响传输损耗的长期稳定性。上述的NBOHC是一种顺磁缺陷物质，使与一个硅原子结合的四个氧原子中的一个具有一不成对的电子，该不成对电子对于与另一原子的结合没有贡献，如图1A所示。另一方面，上述的POR是一种顺磁缺陷物质，使与一个硅原子相结合的四个氧原子中的一个与另一个具有未成对电子的对与另一原子的结合没有贡献的另一氧原子结合，如图1B所示。确切地说，如果将氢扩散到光纤中，则所扩散的氢分子与这些顺磁缺陷结合，从而产生在传输波长带内产生吸收峰的原子组合。结果，增加了传输损耗。确切地说，在使用拉曼放大系统的情形中，泵浦光的波长比被放大的光短大约100nm。例如，在拉曼系统中放大并利用了采用掺铒光纤(EDF)的信号光放大系统中增益波长带以外的1500nm附近的所谓的“S-带”，泵浦光的波长变为1,400nm。由于上述的1,400nm波长包含在处于1385nm与1410nm之间范围内的所谓的“OH吸收”波长区域中，这引发了在OH吸收损耗较大的情形中泵浦光被衰减的问题，导致不能获得所需的拉曼增益。另外，当将氢分子扩散到光纤中时，如果在模式场直径(MFD区域)内的区域中存在大量上述的NBOHC，将产生麻烦。具体来说，由于NBOHC与氢分子反应，以致形成OH基，故OH吸收损耗同时增大，从而极大地降低了系统的可靠性。当前在任何国际标准中都没有提到OH吸收损耗的这种增加量。不过，据称OH吸收损耗中这种增加量的目标值为0.05dB/km。在美国专利No.6,131,415中披露了光纤的一个例子，其中考虑对氢的阻力，用来抑制前面所提到的传输损耗增加的现象。其中披露为了减小1385nm波长的传输损耗，降低氢离子浓度，从而有可能在1200nm至1600nm的整个波长范围上实现光传输。并且，在美国专利No.5,838,866和美国专利6,128,928中披露了光纤的其它例子，其中考虑了对氢的抑制。其披露了将基本上不增大折射率的量的锗加入与芯相邻设置的内包层区域，以便提高对氢的抑制作用。不过，这些美国专利说明书中的任何一个都根本没有提到，例如，光纤内诸如NBOHC或POR的顺磁缺陷的密度，从而不清楚光纤中所允许的顺磁缺陷的密度等的限度。另外，例如在日本专利公开出版物No.2001-192228和日本专利公开No.2001-114526中，披露了与通过改进光纤拉制方法来减小光纤的初始损耗或保持机械强度的技术有关的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种抗氢特性极好，长期可靠性较高的光纤。本专利技术的另一个目的在于提供一种抗氢特性极好、长期可靠性较高的光纤的制造方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种装置，用于制造抗氢特性极好、长期可靠性较高的光纤。根据本专利技术的第一个方面，提供一种由石英基玻璃形成的单模光纤，包括一由一中间芯和一包层区域组成的玻璃件，其中作为由电子自旋共振方法测得的自旋密度值的玻璃件中的非桥接氧空穴中心的密度不高于1.0×1014自旋/克。根据本专利技术的第二个方面，提供一种由石英基玻璃形成的单模光纤，包括一具有一中间芯和一包层区域的玻璃件，其中将从由Ge和F组成的组中选出的至少一种元素加入玻璃件中，该玻璃件具有大约125μm的外径，而且包含在MFD区域中的非桥接氧空穴中心的密度，低于包含在位于MFD区域外部的包层区域中的非桥接氧空穴中心的密度。根据本专利技术的第三个方面，提供一种由石英基玻璃形成的单模光纤，包括一由一中间芯和一包层区域组成的玻璃件，其中将从由Ge和F组成的组中选出的至少一种元素加入该玻璃件中，该玻璃件具有大约125μm的外径，而且通过测量瑞利散射线与拉曼散射线之间的偏差所得到的，由表示三节玻璃环结构的缺陷线与表示四节玻璃环结构的缺陷线的比值所得到的假想温度不高于1,200℃。根据本专利技术第四个方面，提供一种制造单模光纤的方法，该单模光纤由石英基玻璃形成，并且包括一具有一中间芯和一包层区域的玻璃件，其中将从由Ge和F组成的组中选出的至少一种元素加入该玻璃件中，该玻璃件具有大约125μm的外径，该方法包括加热光纤预制棒，以便熔化光纤预制棒；从熔融的光纤预制棒拉制光纤；以及以1,000至3,000℃/秒的冷却速度，从直径从90％预制棒直径减小到5％预制棒直径的弯月面部分开始，连续地将熔融的光纤预制棒冷却到所拉制的光纤具有1,200℃温度的部分。另外，根据本专利技术的第五个方面，提供一种用于制造光纤的设备，包括一用于加热光纤预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单模光纤，该单模光纤由石英基玻璃形成、并包括具有中间芯和包层区域的玻璃件，其特征在于作为由电子自旋共振方法测得的自旋密度值的所述玻璃件中非桥接氧空穴中心的密度不高于１．０×１０↑［１４］自旋／克，并且由阴极电子激发发光方法测量的所述玻璃件的横截面内６５０ｎｍ附近波长区域中的发光强度的分布，使得在所述中间芯的外部和外圆周部分附近的环形区域中强度最强，并且强度朝着所述中间芯的外部适度减弱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森平英也，久留须一彦，井上喜博，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]