CN101523257B - 具有减少氢感生损耗的光纤及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于制造具有减少氢感生损耗光纤的方法，其中光纤被用氘气处理一预定期间。该氘气处理的预定期间基于三个因素决定，即，a)光纤被用氘气处理的氘气浓度；b)光纤被用氘气处理的反应温度；和c)光纤被用氘气处理的腔内的压力。
Description
技术领域
本发明涉及具有减少氢感生损耗(氢老化损耗)的光纤及其制造方法。尤其，本发明涉及一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法，其中氘处理持续时间是根据三个因素预定的：a)氘气的浓度，b)反应温度，c)用氘气处理的光纤的腔内压力。
背景技术
通常，光纤是用由例如改进的化学汽相沉积(MCVD)、常压化学气相淀积(ACVD)、蒸汽轴向沉淀(VAD)、等离子体化学气相淀积(PCVD)等已知方法制造的光纤预制棒得到的。
由任何上述的已知方法产生的光纤预制棒要求不含有OH离子，也就是说在1383纳米不产生OH离子的吸收损耗。人们发现，光纤中结构缺陷的浓度和种类，是由预制棒的拉制条件和制造方法决定的。
在传统方法中，光纤是通过将光纤预制棒在例如脱水、合并、拉制的不同工艺流程中置于不同的温度下拉制得到的。在脱水工艺流程中，光纤预制棒在包含氦气、氧气和氯气的气体中成型。在脱水和合并过程中的气体浓度影响由预制棒制造的光纤的传输损耗。例如，在脱水工艺流程中富氧气体将增加预制棒中过氧化缺陷(≡Si-O-O-Si≡)的形成。在拉制过程中，光纤预制棒置于大约2000摄氏度或以上的高温，并在快速冷却的同时拉制光纤，从而在光纤中产生应力。众所周知，如此生产的光纤会产生确定的结构缺陷。
远程通信工业的主要目标是在更长的距离上、用更短的时间传递更多的信息量，使用具有上述结构缺陷的光纤无法实现该目标。
通常，单模光纤可在大约1300nm到大约1600nm的波长范围内用于数据传输。然而，在单模光纤中，数据传输是在大约1310纳米(O-波段)和大约1550纳米(C-波段)的波长范围内进行。在标准单模光纤中不使用1360nm-1460nm(E-波段)的范围进行数据传输的原因是传输中信号的高衰减损耗发生在1383nm波长处。传输信号的高衰减损耗是由于光纤中在所述范围的所述1383nm波长处存在湿气(OH离子)导致的高吸收谱带。因此，可被用于在E-波段区域进行信号传送的单模光纤将是一种在所述区域的所述1383nm波长处没有吸收谱带的光纤，也就是没有OH离子或具有减少的OH离子(低水峰)的光纤。由于网络容量的高增长，利用包括O-波段、C-波段和E-波段的从大约1200nm到大约1625nm范围内全部波长的需求导致具有低水峰的，即没有OH离子或具有减少的OH离子的光纤的发展。
在具有低水峰(低OH离子)的光纤中，在1240nm、1383nm、1530nm或大于1530nm波长等处的传输损耗由于来自环境的氢扩散而增加，并且这个由于在一定时间内来自环境的氢扩散导致的传输损耗的增加现象被定义为光纤的氢老化损耗。因此，所需要的不仅是减少OH离子，而且是不通过氢与结构缺陷的反应形成OH离子，即便有，也意味着理想中此时需要没有OH离子的光纤。
可以看出，上述光纤内经过一段时间后由于来自环境的氢扩散导致的传输损耗的增加现象是通过以下机制产生的。
生产的光纤具有确定的结构缺陷，其通常在制造光纤的合并工艺及/或拉制工艺中产生。在光纤中的这些缺点一般涉及非桥氧空穴中心(NBOHC)O≡Si-O·，过氧桥(POR)O≡Si-O-O-Si≡O和三价硅(tricoordinated silicon)(通常称为E’中心)O≡Si·[由K.H.Chang所著的“New Hydrogen Aging Loss Mechanism in the 1400nm Window”]。在这些缺陷中，已知非桥氧空穴中心(NBOHC)和过氧桥(POR)会增加暴露在氢气环境后的传输损耗。
氢分子与上述缺陷结合形成原子结构(例如Si-OH和Si-H)，其导致传输损耗的增加。尤其Si-OH(参见下列方程式1)的形成导致在1383nm处的传输损耗。因此，为使光纤具有长期性能，降低氢感生损耗已经变的很重要。
2≡Si-O.+H2→2≡Si-OH..... (1)
尝试减少由于经过一段时间与环境中的氢反应形成Si-OH形成的传输损耗，用氘(重氢)气处理光纤，导致通过氘气与结构缺陷的反应形成Si OD，如下列方程式2所示。已知事实是Si-OD在从大约1200nm到大约1625nm的波长范围内不具有任何的主要的吸收峰。因此，Si-OD的形成代替与结构缺陷形成的Si-OH，表现为形成了没有或者减少氢感生损耗光纤的较好选择。
因此，本发明指明了一种这样的一种方法，其中氘气分子与结构缺陷生生化学反应因此导致Si-OD的形成，Si-OD被认为在从大约1200nm到大约1625nm的波长范围没有吸收峰，特别地在1383nm没有吸收峰，因此减少传输损耗。
氘气分子与结构缺陷反应以形成Si-OD的精确机制是不知道的，但是可以相信其可能是按照下列方程式(2)：
2≡Si-O.+D2→2≡Si-OD..... (2)
一般的，OH离子与OD离子的交换，即氢和氘(重氢)之间的同位素交换或者在高温下(上述的400℃)或者经过照射[Isotope exchangereactions in vitreous silica-B.Kumar Physics and chemistry ofglasses Vol.26No.6(1985)PP 213-216)]来进行。然而，光纤不能经受这样的高温，因此，普遍已知的同位素交换法不适于减少光纤中的氢感生损耗。
现有技术[由K.H.Chang所著的“New Hydrogen Aging LossMechanism Loss Mechanism in The 1400nm Window”]教导了一种新的氢老化机制，根据该机制，光纤中的结构缺陷可以与氢分子起化学反应以形成以前不存在的新的OH基。这些新形成的OH基甚至在高温下也是不可逆的并且导致在1383nm传输损耗的增加。相应地，当暴露在氢环境中时，不发生与氢的进一步反应。然而，该方法主要的障碍是其没有教导如何减少光纤中的氢感生损耗。
另一个现有技术的方法[日本专利JP 2003261351]教导了一种在光纤中减少氢感生损耗的方法，包括将光纤在环境大气和温度不超过30℃下暴露在浓度低于4％体积比但高于1％体积比的氘(重氢)中。依据这种方法，这样的暴露要持续至少两天或以上，优选地为四天或以上。
上述的方法的另一个缺点和局限是，如果反应温度高于30℃，则传输损耗未减少到预期水平，即其高于预期水平。
上述的方法的再一个缺点和局限性是，如果腔的压力，即光纤暴露于氘气中的压力高于环境压力，则甚至在暴露三天之后仍不能实现满足压力和天数条件的基本要求。应当注意到，在术语压力和天数中，压力指氘气的压力(按帕斯卡计量的)而天数指用氘气处理光纤的天数。
根据上述的方法，只有当光纤暴露于氘浓度低于4％体积比并且高于1％体积比和温度不超过30℃的氘气中时，传输损耗的老化被控制，同样的当光纤暴露于氘气至少两天或以上，优选地为四天或以上时，传输损耗的老化才能被控制。因此，根据该现有技术中教导的该方法，不能想到在氘浓度超过4体积％、压力超过1％体积比并且温度超过30℃时对光纤实施氘处理。
进一步，也根据上述的方法，观察光纤暴露于氘气中任意持续时间而非预定期间。因此，该方法使人通过偶然和试验的方式执行该暴露。进一步，发明人注意到光纤的这样任意的在氘气中暴露导致光纤具有未反应的结构缺陷，如果暴露持续时间比要求的短，经过一段时间，这些未反应的结构缺陷可以与环境中的氢分子起化学反应而形成以前没有的新的OH基。如上所述，这些新形成的OH基甚至在高温下是不可逆的并且导致在1383nm处传输损耗增加，因此意味着根据上述的现有技术方法用氘气处理光纤会表现出氢老化损耗。进一步，也观察如果氘处理持续时间比要求的持续时间长，制造的光纤将具有更多氘气并且光纤中该过度的氘存在增加了大约1550nm处的衰减损耗，由此，要求在其用于期望的应用之前将氘气从光纤中移除。
另一个现有技术[美国专利4,685,945]也描述了一种为减少光纤拉伸中的过氧化氢缺陷对光纤氘处理的方法。依据这种现有技术，光纤束暴露于氘气(D2)，在从大约1个大气压力到大约10个大气压力和接近于但不高于对特定光纤进行没有其它的重要功能退化或者损耗的处理的温度下，用比如氮、氩等的惰性运载气体净化或者稀释。
即使依据这种现有技术[美国专利4,685,945]的方法，光纤暴露于氘气任意的持续时间而非预定期间。如上所述，发明人注意到光纤这样任意暴露于氘气导致光纤具有未反应的结构缺陷，如果暴露持续时间比要求的短，这些未反应的结构缺陷经过一段时间可以与环境中的氢分子起化学反应形成以前没有的新的OH基。如上所述，这些新形成的OH基即使在高温下也是不可逆的，导致增加在1383nm的传输损耗，因此意味着根据上述的现有技术方法用氘处理光纤会表现出氢老化损耗。进一步地，如上所述，也观察如果氘处理持续时间比要求的持续时间长，当根据该方法处理光纤时，制造的光纤将具有更多氘气而光纤中该氘的过度存在增加在大约在大约1550nm的衰减损耗，由此，要求在其用于期望应用之前从光纤移除该氘气。
进一步地，依据这种现有技术[美国专利4,685,945]方法，需要一种光学激活硅石中的过氧键的辅助工序，该工序中通过用一种至少10Lambert单位和具有至少是透明石英的短波吸收限波长的光源照射光纤使硅石中的过氧键与氘气分子起反应，该方法不仅增加加工时间，而且增加成本，由此，使得该现有技术[美国专利4,685,945]的方法不经济。根据该现有技术教导的方法，该光激活步骤与氘气的渗透步骤同时进行或者随后进行。
该现有技术[美国专利4,685,945]方法的另一个问题是不仅由于过氧键反应的光学激活的辅助工序的需求增加工艺时间和工艺成本，而且已经注意到，用氘处理的光纤的该光学激活额外要求一种钝化缺陷部位的控制步骤。因为如果缺陷部位保持激活状态，氘处理的真正的目的将丧失。由于钝化控制步骤的需求，该现有技术方法变得更加地既费时又费钱。
依据这种现有技术[美国专利4,685,945]方法，氘处理的持续时间是两个特征的功能，即反应进行时氘的压力和温度。
然而，已经注意到该现有技术[美国专利4,685,945]方法不教导怎样计算完成用缺陷部位与D2氘气反应需要的氘处理的持续时间以获得不用执行氘气除去步骤的具有减少氢感生损耗的光纤。
从前面的描述和现有技术[由K.H.Chang所著的“New HydrogenAging Loss Mechanism Loss Mechanism in the 1400nm Window”]可知，经过一段时间，甚至在处理过的光纤中，未反应的结构缺陷与环境中的氢分子起化学反应形成新的之前没有的OH基。因此，可以说如果在氘处理的过程中，光纤中的结构缺陷没有与氘气完全反应，暴露于包含氢的空气的Si-OH的形成将导致传输损耗的增加。
发明的需求
因此，需要一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法和一种通过这种方法制造的光纤，其中用氘气处理该光纤的氘处理持续时间是预先决定的，因此该改进的方法克服了在上文论述的现有技术的缺点和局限性。
发明内容
发明目的
本发明的主要目的是提供一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法和一种通过这种方法制造的光纤，其中氘气分子与光纤中的结构缺陷起化学反应以形成被认为在从大约1200nm到大约1625nm的波长范围内没有吸收峰的Si-OD，特别地在1383nm没有吸收峰。并且所述的光纤的氘处理执行一预先决定的持续时间，因此意味着该改进的方法克服了在上文论述的现有技术的缺点和局限性。
本发明的另一个目的是提供一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法，其中，用氘气处理光纤的氘处理持续时间是通过考虑氘处理的全部三个参数预先决定的，即a)氘的浓度，b)反应温度和c)用氘气处理光纤的腔的压力。
本发明的再一个目的是提供一种具有减少氢感生损耗的光纤并且呈现出在1383nm的衰减损耗小于或等于从1310nm到1625nm范围内的规定的极限值，即使在根据IEC 60793-2-50的氢老化之后。
本发明的又一个目的是提供一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法，其中保证光纤中的结构缺陷与氘气的可能的完全反应，以克服对暴露于包含氢的空气的Si-OH的形成的问题，因此意味着制造的光纤不会表现出氢老化损耗，相反地，将表现出传输损耗的进一步地减少。
本发明的又一目的是提供一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法，其中不仅光纤中的过氧桥(POR)结构缺陷，而且非桥氧空穴中心(NBOHC)结构缺陷在预定期间中也与氘气起化学反应，由此，该方法制造一种既没有过氧桥(POR)结构缺陷也没有非桥氧空穴中心(NBOHC)结构缺陷的光纤。
本发明的又一目的是提供适于从大约1200nm变化到大约1625nm的整个波长范围的光纤，即包括O-波段、C-波段和E-波段区并且还具有低水峰，即没有或者具有减少的OH离子的光纤，以满足网络高容量。
本发明其它的目的、优点和优选的实施例将从以下结合附图的描述中变得更明显，其不欲限制本发明的范围，但用来作为本发明优选实施例的例证。
发明概述
发明人惊讶地注意到，如果预先制定光纤的氘处理持续时间并且在该预定期间用氘气处理光纤预定期间，则可克服在上文论述的现有技术的缺点和局限性。
发明人也注意到如果光纤的氘处理持续时间是以全部的三个因素为基准，即a)氘的浓度，b)反应温度和c)用氘气处理光纤的腔的压力来预定的，则其令人惊讶地的导致形成具有大大减少的氢感生损耗的光纤，其中光纤中全部的结构缺陷与氘气起化学反应以形成Si-OD原子结构，因此意味着该处理的光纤不会具有未反应的结构缺陷，由此，经过一段时间，该处理的光纤不会与环境中的氢分子起化学反应并形成新的之前没有的OH基。
因此，已经注意到根据上述的全部的三个因素计算的预定的持续时间的氘气与光纤反应，导致一种不能形成新的OH基的光纤，因此意味着光纤经过一段时间不表现出传输损耗的增加，即不表现出氢老化损耗。
因此，本发明涉及一种制造具有氢感生损耗的光纤的方法，其中所述光纤用氘气处理一预定的持续时间。
根据本发明的最优选的实施例，用氘处理光纤的该预定期间是根据全部的三个因素，即a)用于处理光纤的氘的浓度，b)用氘处理光纤的反应温度，和c)用氘处理光纤的腔的内部压力来决定的。
在一个实施例中，本发明涉及具有减少氢感生损耗的光纤并且呈现出在1383nm的衰减损耗小于或等于从1310nm到1625nm范围内的规定的极限值，即使在根据IEC 60793-2-50的氢老化之后。
本发明的其它优选的实施例和优点将从之后结合附图的描述中变得明显，其不欲限制本发明的范围。
附图说明
图1示出根据本发明的一个优选的实施例的光纤制造工序，其中用氘处理的光纤经受氢老化测试。
图2示出根据本发明的一个实施例的从光纤预制棒制造具有减少氢感生损耗的光纤的脱水、烧结和伸缩工序。
图3显示传统的单模光纤的频谱衰减和根据本发明优选的实施例制定的低水峰单模光纤。
图4示出已经从根据本方法制造的光纤中移除的多种可能的光纤结构缺陷。
具体实施方式
相应地，本发明涉及一种制造具有氢感生损耗的光纤的方法，其特征在于该光纤用氘气处理一预定的持续时间。
根据本发明的最优方案，制造具有减少氢感生损耗的光纤的该方法的特征在于用氘处理光纤的预定期间根据下列三个因素决定的预定期间：
a)用于处理光纤的氘气的浓度；
b)用氘气处理光纤的反应温度；和
c)用氘气处理光纤的腔的内部压力。
在一个实施例中，本发明也涉及具有减少氢感生损耗的光纤，其呈现出在1383nm处小于或等于从1310nm到1625nm范围内的规定的极限值的衰减损耗，即使在根据IEC 60793-2-50的氢老化之后，即，在1383nm具有低水峰值吸收。
根据本发明，该光纤用氘气处理一预定期间，其中所述预定期间根据全部的三个因素，即根据a)用于处理光纤的氘浓度、b)用氘处理光纤的反应温度、和c)用氘处理光纤的腔的内部压力来决定，通过使用下列方程式(3)显示的回归关系：
D＝e+f×C+g×P+h×T (3)
其中，
D是光纤应该用氘气处理的持续时间，以小时计；
C是用氘气处理光纤的氘气浓度，按体积百分比计；
P是用氘气处理光纤的压力，以巴计；
T是用氘气处理光纤的温度，以摄氏度计；以及
e、f、g和h是回归常数，根据本发明，这些常数从该回归分析来决定。
根据本发明，所述回归常数e、f、g和h在下列各自的范围之内变化：
e＝+152 to 158 (4)
f＝-6.04 to-6.29 (5)
g＝-8.48 to-8.82 (6)
h＝-0.30 to-0.31 (7)
根据本发明，在上述方程式(3)定义的回归关系中使用在上述的方程式(4)、(5)、(6)和(7)定义的范围内变化的该回归常数，氘气处理持续时间可被决定。
根据本发明，通过使用上述方程式(3)定义的回归关系，用氘气处理光纤或者与光纤反应需要的持续时间可以被预定。
应当注意这里披露的在上述方程式(3)定义的回归关系是以全部的三个因素为基准的，即，根据a)用氘处理光纤的氘的浓度，b)用氘处理光纤的反应温度，和c)用氘处理光纤的腔的内部压力。因此，根据本发明，为了决定用氘处理光纤的预定的持续时间，a)用氘处理光纤的氘的浓度、b)用氘处理光纤的反应温度、和c)用氘处理光纤的腔的内部压力应该是已知的。
因此，根据一个实施例，本发明被认为是适于a)用任何浓度的氘处理光纤、b)在任何反应温度下用氘处理光纤、和c)在任何腔内部压力下用氘在腔内处理光纤。
根据本发明的一个优选的实施例，本方法被认为适于从大约1％体积比到大约10％体积比变化的氘气浓度。
根据本发明的另一个优选的实施例，本方法被认为适于从大约20℃到大约100℃变化的温度。然而，应注意不让光纤的包层在该选定温度下衰变。
根据本发明的再一个优选的实施例，本方法被认为适于从大约1巴到大约6巴变化的内部压力。
根据本发明的最优选的实施例，本方法被认为适于从大约1％体积比到大约10％体积比变化的氘的浓度、从大约20℃到大约100℃变化的温度、和从大约1巴到大约6巴变化的腔内部压力。
已经令人惊讶的发现，通过使用这里披露的在方程式(3)中定义的回归关系，氘处理或者反应持续时间可以预定并且被最小化到这样一个程度，如果光纤在该预定期间中处理，则该方法不形成任何的未反应的结构缺陷，因此意味着其令人惊讶的导致形成具有大大地减少氢感生损耗的光纤，其中光纤中全部的结构缺陷与氘气起反应以形成Si-OD原子结构，由此，处理的光纤不会具有未经处理的结构缺陷，因此，经过一段时间，处理的光纤不与环境中的氢分子起化学反应而形成之前没有的新的OH基。
因此，本方法被认为具有导致在光纤中不能形成新的OH基的优点，因此意味着经过一段时间，光纤不表现出传输损耗的增加，即不表现出氢老化损耗。
可从下列用来描述本发明执行方式而不欲限制其范围的例子中清楚地知道，如果光纤在根据本发明决定的该预定期间被处理，其不显示未处理的结构缺陷，因此意味着该光纤呈现出大大减少的氢感生损耗，其中该光纤全部的结构缺陷与氘气起反应以形成Si-OD原子结构。
从以下例子也可明显得知，采用根据本发明确定的预定期间用氘气处理光纤，预定期间不形成新的OH基，因此意味着经过一段时间，根据本发明处理的光纤不表现出传输损耗的增加，即不表现出氢老化损耗。
也注意到，根据本发明处理的光纤，特别地，在1383nm不表现出衰减损耗的增加，即使在室温和大气压力下用1％体积比的氢气进一步的处理该经过氘气处理的光纤3天之后(IEC 60793-2-50方法)。这表明根据本发明处理的光纤没有任何的未处理的结构缺陷，即，通过本发明确保了氘气与光纤中结构缺陷的完全反应以克服暴露于包含氢的空气的Si-OH形成的问题，表明根据本发明制造的光纤不表现出氢老化损耗和传输损耗的进一步增加。
从后述实施例2，也可明白，通过使用在方程式(3)中定义的上述的回归关系，可以最小化用氘反应或者处理光纤的持续时间以减少总体工艺时间和提高氘处理工艺的生产率，并且因此减少总体工艺的成本，使其更经济。
应当注意后述例子使用的光纤可以通过任何已知的方法制造。然而，例如，其可以通过一种方法制造，包括：
a)通过在圆柱体上沉积烟炱(soot)制造烟炱多孔体；
b)从在上述的步骤a)中制造的烟炱(soot)多孔体上卸下该圆柱体以形成空的圆柱形的烟炱(soot)多孔体；
c)在包含氧气、氦气和氯气的空气中将在上述的步骤b)中制造的该空的圆柱形的烟炱多孔体(102)脱水；
d)在烧结炉内部同时烧结和伸缩在上述的步骤c)中制造的所述脱了水的空的圆柱形的烟炱多孔体以形成适于制造光纤的光纤预制棒(103)；
e)从在上述的步骤d)制造的所述光纤预制棒(103)拉制光纤。
将该制造的空的圆柱形的烟炱多孔体(102)传递到烧结炉以脱水、同时烧结和伸缩该所述空的圆柱形的烟炱(soot)多孔体(102)以形成固态玻璃预制棒(103)用来将该烟炱(soot)多孔体(102)转换为从其中拉制出光纤的固态玻璃预制棒，该光纤受到根据本发明的氘处理。
已经发现根据本发明制造的光纤不显示任何结构缺陷，包括如图4所示的过氧缺陷(≡Si-O-O-Si≡)、非桥氧空穴中心(NBOHC)和过氧桥(POR)，因此意味着即使在长时间暴露于氢环境之后不显示传输损耗的增加。
应当注意本方法已经被认为适于通过任何方法制造的任何光纤以及不论以何种形式存储的任何光纤，包括存储在线轴上的光纤。
在开始用氘气进行光纤氘处理之前(所说氘气可以是纯的或者是由氮气稀释的)，测量光纤参数，例如，在各波长的频谱衰减。开始氘处理工艺之前记录在1310、1383和1550nm的衰减。为了比较，图3中示出了根据本发明制造的光纤的频谱衰减和常规方法制造的光纤的频谱衰减。
根据本方法制造的光纤在大约1360到1460nm的波长范围内显示出小于大约0.32dB/km的光损耗。
应当注意，根据本方法，用氘气处理光纤可以以任何方式执行。例如，可以将光纤缠绕在氘气与之接触的腔的内部所设置的多个线轴上来执行。该氘气腔优选地用围绕该腔设置的加热器加热，用热电偶或者温度传感器测量腔内部温度。压力监测器优选地安装在该腔上以测量该腔内部压力。该压力室连接到氘气供应器并且优选地也连接到真空发生器。
作为示范的实施例，在氘气腔内部放置光纤线轴之前，通过使用真空发生器抽空该腔以从该腔完全除去空气。很好地关闭该腔以经受氘气处理需要的压力。
从前面的描述可以得知，通过变化氘气处理的三个参数，即，i)氘气的浓度、ii)反应温度和iii)用氘气处理光纤的腔的内部压力，可以减少处理持续时间并且仍可以拥有具有在上文描述的期望特征的光纤。
因此，由于在其中与氘气完全反应而没有或者具有减少的结构缺陷的光纤通过本方法被制造，并且已经注意到这种光纤除了具有减少的氢感生损耗没有显示出传输损耗的增强，即使在氢老化之后，并且在1383nm呈现小于或等于从大约1310nm到大约1625nm范围内规定的、在根据IEC 60793-2-50的氢老化之后的极限值的衰减损耗。
实施例
实施例1：
为了氢老化损耗钝化大量光纤线轴。检验该光纤线轴在1310nm、1383nm和1550nm波长的传输损耗。全部光纤线轴设置在反应腔内部。该腔在放置光纤线轴之后密封。然后该腔被抽空以除去腔内部的空气。然后用氘气和氮气的混合物装满该腔。氘气的浓度是3％体积比的，氮气的浓度是97％体积比。该氘气和氮气的混合气体的压力大约3巴。当接触该氘气和氮气混合气体时氘气处理工艺的反应温度是大约23℃。使用回归关系(3)确定暴露该光纤线轴的持续时间；
D＝e+f×C+g×P+h×T (3)
其中回归常数值如下
e＝155.0
f＝-6.04
g＝-8.48
h＝-0.30
通过代入氘气浓度值C、压力值P、温度值T、和上述的e、f、g和h的值，我们获得该持续时间是
D＝103.94小时
该光纤线轴组在23℃的温度、3巴压力和3体积％的氘气浓度下暴露于氘气-氮气混合物大约103.94小时。从上述一批光纤线轴中随机的挑选一个光纤线轴按照IEC 60793-2-50进行氢气测试，其中该光纤线轴在室温下和大约1大气压力下暴露于1％氢气3天。在氢气测试之后检验经受氢气测试的该特定的线轴的传输损耗的增加，特别在1383nm波长。注意到特别在1383nm波长没有传输损耗的增加。下面的表格1给出了经受该氢气测试的该光纤线轴在氘气处理之前、在氘气处理之后和在氢气测试之后在所关心的1383nm波长处的传输损耗的比较。
表1
| 编号. | 条件 | 在1383nm的传输损耗(dB/Km) |
| 1 | 暴露于氘气处理之前 | 0.298 |
| 2 | 暴露于氘气处理之后 | 0.298 |
| 3 | 氢气测试之后 | 0.298 |
实施例2：
另一批量的光纤线轴被钝化用于氢老化损耗。在1310nm，1383nm和1550nm的波长检查光纤线轴传输损耗。与实施例1相比用于完成氘处理的持续时间将被缩短。全部光纤线轴被放置在反应腔内。在放置光纤线轴之后该腔被不透气地密封。然后该腔被抽成真空以除去腔内存在的大气气体。接下来，该腔被充满氘和氮气的混合物。氘气的浓度是6％体积比和94％的氮气体积比。氘气和氮气混合物的压力选择为约6巴。当接触氘气和氮气混合物时氘气处理过程的反应温度是约45℃。暴露光纤线轴组的持续时间采用回归关系(3)来决定；
D＝e+f×C+g×P+h×T (3)
其中回归常数值如下：
e＝155.0
f＝-6.04
g＝-8.48
h＝-0.30
通过代入氘气浓度C，压力P，温度T的值和上述的回归常数的值，我们获得持续时间为
D＝54.38小时
光纤线轴组在45℃的温度，6巴的压力和6％体积比的氘气浓度条件下暴露于氘气-氮气混合物持续大约54.38小时的时间。从上述光纤线圈组中随机挑选一个光纤线轴按照IEC 60793-2-50接受氢气测试，其中光纤线轴在室温和大约1个大气压力下暴露于1％氢气中3天。接受氢气测试的该特定线轴，在氢气测试之后检查其传输损耗的增加，特别地在1383nm波长。观察到特别地在1383nm波长没有传输损耗的增加。下面的表1给出了接受氢气测试的光纤线轴在氘气处理前，在氘气处理之后和在氢气测试之后在所关心的1383nm波长传输损耗的比较。
表2
| 编号 | 条件 | 在1383nm的传输损耗(dB/Km) |
| 1 | 在暴露氘气处理前 | 0.307 |
| 2 | 在暴露氘气处理之后 | 0.308 |
| 3 | 在氢气测试之后 | 0.307 |
从前述的实施例中，很明显本方法在可能的最短持续时间内制造了一种光纤并且仍具有减少的氢感生损耗，其中氘气分子完全地与结构缺陷包括在光纤中的过氧桥(POR)和非桥氧空穴中心(NBOHC)结构缺陷起反应，并且形成Si-OD，并且不留下未反应的任何结构缺陷，这一点由通过本方法制造的光纤在波长为1383nm没有吸收峰而证实，并且制造的光纤没有表现出氢老化损耗和传输损耗的进一步增加，并且被认为适用于在从约1200nm到约1625nm变化的整个波长范围内，包括O带，C带和E带区并且还具有低水峰，亦即，没有或者有减少的OH离子以满足高的网络容量。
从上文描述中显见本公开的方法克服了现有技术不利、限制和缺点。
应当注意此处采用的各个术语仅仅的旨在说明本发明而不意欲限制本发明的范围。对于本领域技术人员来说显然替换的术语同样可以被采用来描述本方法而不偏离本发明的意思范围。
同样应当注意本公开的方法参考常压化学气相淀积(ACVD)方法描述。然而，如此处以上指出的，本方法甚至对于已知的制造光纤的其它替代方法也是适合的。
Claims (6)
1.一种制造具有减少氢感生损耗的光纤的方法，其特征在于该光纤用氘气处理一预定期间；所述预定期间基于下列三个因素：
a)用于处理光纤的氘气的浓度；
b)用氘气处理光纤的反应温度；和
c)用氘气处理光纤的腔的内部压力；
并通过使用下列方程式(3)显示的回归关系来决定：
D＝e+f×C+g×P+h×T (3)
其中，D是应该用氘气处理光纤的持续时间，以小时计；
C是用氘处理光纤的氘气浓度，按体积百分比计；
P是用氘处理光纤的压力，以巴计；
T是用氘处理光纤的温度，以摄氏度计；和
e、f、g和h是回归常数；
其中，所述回归常数e在下列特定的范围之内变化：
e＝152到158 (4)
所述回归常数f在下列特定的范围之内变化：
f＝-6.04到-6.29 (5)
所述回归常数g在下列特定的范围之内变化：
g＝-8.48到-8.82 (6)
所述回归常数h在下列特定的范围之内变化：
h＝-0.30到-0.31 (7)
2.一种如权利要求1所述的方法，其中所述方程式(3)适于a)用于处理光纤的氘气的任何浓度、b)用氘气处理光纤的任何反应温度、和c)用氘气处理光纤的腔内部的任何压力。
3.一种如权利要求1所述的方法，其中所述氘气的浓度相对于惰性气体从大约1％体积比到大约10％体积比变化。
4.一种如权利要求1所述的方法，其中所述温度从大约20℃到大约100℃变化。
5.一种如权利要求1所述的方法，其中所述腔内部的压力从大约1巴到大约6巴变化。
6.一种如权利要求1所述的方法，其中，所述氘气的浓度相对于惰性气体从大约1％体积比到大约10％体积比变化，温度从大约20℃到大约100℃变化，该腔内部压力从大约1巴到大约6巴变化。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110504 |
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