CN1261332A - 用于光学波导制品的组合物和连续包层纤维长丝的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有氟化的掺稀土铝硅酸盐玻璃芯组合物的光学制品,该芯部组合物基本由如下成分(摩尔%)组成:SiO20—90、GeO20—90、Na2O0—25、Li2O0—10、K2O0—25、Rb2O0—25、Cs2O0—25、Al2O35—40、Ga2O35—40、RE2(1)O30—40、RE2(2)O30—1、Er2O30.001—5、Yb2O30—5、PbO0—15、RO0—20、ZnO0—10、ZrO20—2、TiO20—2、Nb2O50—10、Ta2O50—10、P2O50—5、B2O30—15、As2O30—10、Sb2O30—20、Na2Cl20—10、Bi2O30—5、和15%(重量)以下的氟,氟的形式是玻璃组合物的至少一种氟化成分和选自:AlF3、REF3、NH5F2、NaF、Na2SiF6、Na3AlF6中至少一种的配料成分。

Description

用于光学波导制品的组合物和 连续包层纤维长丝的制造方法
发明的背景
发明的领域
本发明涉及新型芯部玻璃组合物，它尤其适用于、但不局限于光学波导信号放大器制品，这部分是因为它具有平坦的增益谱；本发明也涉及连续包层纤维长丝的非化学汽相淀积(CVD)制造方法。更确切地说，本发明涉及新型的掺稀土的氟化铝硅酸盐玻璃组合物，和在管子内放置碎玻璃以制造连续包层纤维长丝如光导纤维和导电导管的方法。
相关技术的说明
本发明的相关技术是97年2月1日提出的、美国临时申请序号60/034472的发明，在这里全部引入以供参考。
掺铒的光学放大器、尤其是掺铒的光纤放大器，通过提供高增益、低噪音的全光学放大而不需昂贵的中继器，从而革新了光学通讯。然而，现有的掺铒的光纤放大器，由于它们的增益谱会作为波长的函数而发生变化，显示出增益平坦性或没有增益平坦性，所以不太适于多波道放大。这里使用的“增益平坦性”是指增益谱的形状在特定的波长范围内的变化；即增益平坦是指：对所关心的波长范围内的所有波长来说增益基本相等。对于铒，所关心的波长范围约为1530-1560纳米。当增益谱在此波长范围内不十分平坦时，不同波长的多波道就不是均匀放大的，那么高数据率通信就不能运行，而且是不实用和负担不起的。
现有技术指出：掺铒的纤维中共掺入Al2O3，会增加铒的溶解度，而且与掺铒的纯二氧化硅纤维相比，会产生更平坦的增益谱。然而，现有已知的掺铒的铝硅酸盐组合物，在32纳米宽的波长带上，产生的最好的增益平坦性能为：每100分贝增益约27分贝的增益变化，而且在高浓度即Al2O3浓度高于几个重量百分点时，会倾向于发生反玻璃化。掺入La2O3或La2O3+Al2O3的SiO2组合物也显示出改进的增益平坦性和稀土溶解度，但La2O3和Al2O3的浓度都远低于1％，这样只能起到次要的作用。
氟化物玻璃例如ZBLAN(57ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF(摩尔％))表现出优良的增益平坦性和低声子能，但这些组合物由于上变换效应，需要在1480纳米泵激，而在980纳米以上泵激时，噪音会增大。此外，它们很难拉成纤维，不容易与二氧化硅纤维熔融拼接，而且倾向于反玻璃化，并具有差的耐久性。
除了增益平坦性，由掺稀土的基质所提供的增益也是重要的参数。理论上能够通过增加合适的稀土掺杂剂的浓度，来获得更高的增益；然而，在不太高的浓度之上，稀土离子会簇集，出现浓度淬灭的问题。现有的CVD制造玻璃光纤预制棒方法，很受基质玻璃的组分范围的限制。只有加入少量稀土元素时，能够不产生簇集效应，不能加入挥发性的成分例如碱和卤素，因为它们在沉淀期间会挥发。此外，也不能加入其他重要的玻璃调节剂例如碱土，这是由于缺少具有高蒸汽压的CVD前体。即使能够由CVD沉积玻璃粉尘，它必须随后被玻璃化，而这会导致结晶，或损失具有高蒸汽压的玻璃成分。
由此，本发明人认识到，需要一种玻璃组合物和由此制成的光学波导制品，它可掺入高浓度的稀土而不引起簇集，提供出高增益；它与常规的组合物相比，可改进增益平坦性；它可在980纳米泵激，以提供优良的噪音性能；它可与常规的二氧化硅基纤维熔融拼接；它的耐久性可比得上或超过常规的光学纤维波导；而且易于制造。相关的申请序号为60/034472的专利描述了新型玻璃陶瓷组合物和由此制造的器件，它们表现出上述许多要求的优点。然而，本发明人发现：本发明的组合物也可提供那些优点，而且还免去了制造玻璃陶瓷所需的额外的陶瓷化步骤，并提供了更宽的构成成分范围。
由此，需要一种由很宽范围的玻璃和玻璃陶瓷组合物制造光导纤维，和其他的连续包层纤维长丝制品，例如导电导管的方法。它可克服已知方法的缺点，而且与常规方法相比，更实用、有效和经济。本发明的“碎玻璃在管子内”方法，可使几乎任何能够由化学技术(溶胶-凝胶、汽相沉积等)或物理技术(配料熔融)制造的玻璃、或其他粒状或粉末形式的原料(这里指“碎玻璃”)，经济地制造成连续包层纤维长丝。此技术的快速淬冷使不稳定的玻璃和玻璃陶瓷能够拉成纤维。
本发明的概述
为了获得这些和其他的优点，根据本发明的目的，具体实施和粗略地描述了本发明的一个实施方式，它是含有掺稀土的氟化的铝硅酸盐玻璃芯部组合物的光波导器件。
在本发明的一个实施方式中，芯部组合物基本由如下成分(摩尔％)组成：
SiO2       0-90
GeO2       0-90
Na2O        0-25
Li2O        0-10
K2O         0-25
Rb2O        0-25
Cs2O        0-25
Al2O3      0-40
Ga2O3      0-40
RE2(1)O3   0-40
RE2(2)O3   0-1
Er2O3      0.001-5
Yb2O3      0-5
PbO          0-15
RO           0-20
ZnO          0-10
ZrO2        0-2
TiO2        0-2
Nb2O5      0-10
Ta2O5      0-10
P2O5       0-5
B2O3       0-15
As2O3      0-10
Sb2O3      0-20
Bi2O3      0-5
Na2Cl2     0-10，和
15％(重量)以下的氟，氟的形式是玻璃组合物的氟化成分，这里RE(1)是Y3+和/或La3+和/或Gd3+和/或Lu3+RE(2)是Ce3+和/或Pr3+和/或Nd3+和/或Sm3+和/或Eu3+和/或Tb3+和/或Dy3+和/或Ho3+和/或Tm3+：R是Ba和/或Ca和/或Mg和/或Sr；(SiO2+GeO2)为40-90％(摩尔)；和(Al2O3+Ga2O3)含量＞(RO+“alk”2O+RE2O3)，其中“alk”是Li和/或Na和/或K和/或Rb和/或Cs。
在本发明的一个实施方式中，氟可以用AlF3、REF3、NH5F2、NaF、Na2SiF6、Na3AlF6中的一种或多种配料。
在本发明的另一个实施方式中，光学波导器件的芯部基本由上述成分组成，包层是邻近芯部的硅酸盐玻璃。在此实施方式的一个方面，包层组合物基本由如下成分组成(摩尔％)：
SiO2        90-100
B2O3       0-10
P2O5       0-10
Al2O3      0-10
GeO2        0-10
SiF4        0-10
在此实施方式的有关方面，波导器件是低损耗、单模或多模的光学纤维波导。
在此实施方式的另一方面，波导器件是纤维光学放大器的掺稀土的光学纤维元件，当它由合适的激发源进行泵激时，它在32纳米宽的波段上表现出的增益平坦度为：增益变化低于17分贝/100分贝增益，在选定的约为1525-1565纳米的波段上，优选的增益变化约为2-16分贝/100分贝增益。
在又一个实施方式中，本发明涉及非CVD的“碎玻璃在管子内”的制造连续包层纤维长丝的方法，它包括：用具有所需的制成后的芯部组分的碎玻璃组成的芯部原料，填充与芯部组合物化学相容的包层管子，所述芯部原料的粒子尺寸约为100-5000微米，其中包层管子组合物比芯部组合物更耐熔(即其软化点比芯部组合物的熔点还高)；在炉子内加热管子的一端至接近其软化的温度，由此熔化管子内的芯部组合物；拉伸管子，由此拉出纤维长丝。优选地，原料含有如上所述的芯部组合物和硅酸盐包层组合物。在此实施方式的一个方面，原料是导电导管的碎玻璃，例如超导组合物。包层组合物可以包括例如二氧化硅、钙铝酸盐玻璃、Pyrex_。
本技术领域中的普通技术人员将会理解：这里揭示的碎玻璃在管子内的实施方法，是将选定的芯部组合物的碎玻璃放入包层管子，来制造轴向渐变或轴向混合的纤维长丝。此过程能够制造所关心参数(例如折射率)沿轴向变化的连续包层纤维长丝。这种产品的非限制性例子是应用在光纤放大器中的混合掺杂的有源光纤。
本发明的另外的特点和优点，将在下面的说明中进行阐述，部分将是在说明书中显而易见的，或可以通过对本发明的实施来认识。可以由书面说明、权利要求、和附图中具体指出的设备和方法，实现和得到本发明的目的和其他优点。
应该理解，上述总的说明和下面详细的说明都是示范性的，旨在提供对本发明的权利要求的进一步解释。附图是为了提供对本发明的进一步的理解，它们并入本说明书并构成其一部分，示意说明本发明的实施方式，并与说明书一起，用来解释本发明的原理。
附图的简要说明
图1显示了本发明示范组合物(粗线)和常规的掺氧化铝二氧化硅(细线)的优化的32纳米带宽的增益曲线，其中显著地标出了优化的手段；
图2是本发明实施方式中纤维波导的损耗(衰减)与波长之间的关系曲线；
图3显示了本发明多模光纤的折射率δ与距芯中心的径向距离之间的关系曲线；
图4显示了本发明单模光纤的折射率δ与距芯中心的径向距离之间的关系曲线；
图5是本发明的碎玻璃和管子制造光纤的方法的示意说明。
本发明较佳实施方式的详细说明
本发明的较佳实施方式涉及含有新型氟化的掺土铝硅酸盐玻璃芯部组合物的光学波导器件，而且涉及含有本发明的芯部组合物和硅酸盐玻璃包层的波导光学纤维的非CVD制造方法。
以下详细说明本发明的较佳实施方式，其实施例由这里的附图和表格加以说明。
在本发明的较佳实施方式中，光学制品的玻璃组合物基本由如下物质组成(摩尔％)：
SiO2       60-85
GeO2       0-5
Na2O       3-15
Li2O       0-10
K2O        3-15
Al2O3     8-27
Ga2O3     0-5
RE2(1)O3  0-40
Er2O3     0.002-0.1
Yb2O3    0-1
PbO        0-10
RO         0-15
ZnO        0-5
Ta2O5    0-2
B2O3     0-2
As2O3    0-2
Sb2O3    0-2
Na2Cl2   0-4，和
15％(重量)以下的氟，氟的形式是玻璃组合物的氟化成分，这里RE(1)是Y3+和/或La3+和/或Gd3+和/或Lu3+；R是Ba和/或Ca和/或Mg和/或Sr；(SiO2+GeO2)为60-85％(摩尔)；和(Al2O3+Ga2O3)含量＞(RO+“alk”2O+RE2O3)，其中“alk”是Li和/或Na和/或K和/或Rb和/或Cs。
在本发明的一个优选实施方式中，光学制品是光学纤维波导器件例如纤维光学放大器的有源光纤元件，例如含有如上所述的芯部组合物和硅酸盐玻璃包层的光纤元件。在此实施方式的一个方面，包层基本由如下成分组成(摩尔％)：
SiO2        90-100
B2O3       0-10
P2O5       0-10
Al2O3      0-10
GeO2        0-10
SiF4        0-10
表I示出了本发明实施方式的示范的芯部玻璃的成分(全部都归一化至100％，所有的含量都以摩尔％计)。
                                     表1
  例如     I     II     III     IV     V     VI     VII     VIII     IX     X     XI     XII
  SiO2     51.01     64.06     75.54     62.78     63.59     59.91     40.86     56.34     69.95     69.94     68.86     70.19
  Na2O     11.19     5.525     3.777     4.484     5.53     5.53     6.452     7.512     4.664     4.663     6.12     3.275
  Al2O3     29.08     21.64     15.11     21.26     22.12     22.12     28.41     20.66     18.65     18.65     16.07     18.25
  Al2F6     0.459     0.46     0     0.269     0     0     0.448     0     0     0     2.30     0
  La2F6     7.798     7.459     5.099     7.175     7.373     7.373     7.706     5.634     6.716     6.715     6.61     6.373
  Er2F6     0.459     0.46     0.472     0.448     0.461     0.461     0.448     0.469     0.013     0.026     0.05     0.047
  PbO     0     0     0     0     0     0     6.72     0     0     0     0     0
  BaO     0     0     0     3.587     0     0     0     0     0     0     0     0
  TiO2     0     0     0     0     0.922     0     0     0     0     0     0     0
  Ta2O5     0     0     0     0     0     4.608     0     0     0     0     0     0
  B2O3     0     0     0     0     0     0     8.961     9.39     0     0     0     0
  NaCl     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     1.872
此种玻璃的化学成分能够在很大的范围内变化，以得到特定应用中要求的物理、光学性能和增益平坦度。SiO2是形成玻璃的主要成分，SiO2含量高，导致较高的玻璃稳定性、粘度、和与常规纤维(即SiO2基纤维)的相容性，但降低了热膨胀率、折射率、密度和液化温度。当玻璃中SiO2含量增高，Er3+的发射接近常规的Er放大器，并表现出较低的增益平坦度。如在多数光学玻璃中一样，GeO2的作用与SiO2一样，能够完全代替SiO2以提高折射率。
为了优化增益平坦度，组合物中(Al2O3+Ga2O3)的含量应当比(RO+“alk”2O+RE2O3)高，否则，会产生类似碱金属硅酸盐的Er3+发射谱，导致窄的和不规则的增益谱。对于进一步平滑增益谱来说，氟是关键的，它对于干燥玻璃也很有用，而且它可保持低的折射率，从而与常规纤维相容。在熔融期间，配料中的氟可以损失2-50％，这依赖于成分、氟的来源、熔融时间和温度。坩埚盖、低水分含量、干燥的配料和低熔融温度，有助于减少这些损失至最小。氟可以用AlF3、REF3、NH5F2、NaF、Na2SiF6、Na3AlF6的配料或组合物的任何其他氟化成分，含量为15％(重量)以下。
“alk”2O和RO成分可提高热膨胀和氟的留存性能，降低RE的溶解度。可以按本技术领域的普通技术人员已知的方式，利用它们的数量和种类来调节折射率。它们也用来降低玻璃的液化温度，使它对反玻璃化更稳定。PbO可提高折射率，降低液化温度。玻璃中也可加入其他次要的成分例如ZrO2、TiO2、Nb2O5和Ta2O5，以提高折射率。
B2O3会降低玻璃的密度，但它的加入量很大时，也降低Er3+的荧光寿命，所以较好是少量使用。可以加入通常的澄清剂As2O3、Sb2O3而不使材料的有效性发生变化。也可以使用氯化物澄清剂，它另外的作用是干燥玻璃。玻璃必须保持干燥，以防止Er3+通过O-H声子发生淬灭。
本发明的玻璃组合物具有高的稀土(RE)溶解性度、高的增益平坦度、在1550纳米处可提供优良的Er3+性能。根据本发明的一个实施方式，在使用有源光纤的4.7米长的纤维放大器内，在1530-1562纳米之间增益平坦变化低于17分贝/100分贝增益，噪音低于4分贝。在980纳米使用95毫瓦的泵激功率，获得高于20分贝的增益。玻璃调节剂被认为是获得平坦Er3+增益谱的关键。高含量(＞1摩尔％)的Al2O3、RE2O3(RE＝Y3+、La3、Gd3+和Lu3+)和F，被断定可增加1540纳米附近的Er3+发射强度，但相对于长波长发射(＞1540纳米)，抑制了1530纳米处的发射。这样就提供出如图1所示的增益谱。Al2O3的浓度优选高于5摩尔％，SiO2的浓度优选低于90摩尔％，这样可防止在SiO2-Al2O3-RE2O3体系内形成液-液不混溶间隙。其他任选的调节剂例如碱和碱土氧化物会进一步改变Er3+的增益谱，而且可抑制不混溶性。
已用本发明的各种含有氟化的掺稀土铝硅酸盐玻璃芯的光学制品，分别加上硼硅酸盐和纯二氧化硅两种包层制成了光纤。已经用如图3所示的多模结构和如图4所示的单模结构制得如图2所示的在1310纳米处具有约0.3-0.75分贝/米衰减的低损耗纤维。如图3和4所示，得到了约0.6-2.1％的折射率δ。
在一个示范性的实施方式中，制成了含有本发明一个实施方式的有源光纤(表I，例如VI)的纤维光学放大器。有源光纤含有的Er3+浓度是1.62×1020离子数/毫升，在0.18米长的纤维上显示出18分贝的增益。如图1所示，纤维放大器在32纳米带宽上增益平坦变化低于20分贝/100分贝。该光纤可与常规的二氧化硅基纤维熔融拼接，而且表现出0.05-0.18分贝/接点的拼接损耗。
虽然本发明以上都是就纤维放大器的波导光学纤维进行说明，本技术领域的普通技术人员会理解，本发明所考虑的光学制品也包括(但不局限于)例如平面放大器、光纤激光器、法拉第旋转器、滤波器、光学隔离器和非线性波导纤维。此外，与本发明下述方法的实施方式结合，也考虑了导电导管的连续包层纤维长丝的制造，形成例如超导导线。也设想了电光复合器件。
现在描述本发明制造连续包层纤维长丝的方法的实施方式，该纤维优选是具有这里所述的新型玻璃组合物的伸长的芯部和邻近芯部的硅酸盐玻璃包层的光学波导纤维，该方法包括如下步骤：a)提供芯部原料，该原料是已制成的碎玻璃形式，粒子尺寸约为100-5000微米的；b)提供刚性的包层结构，优选是管子的形式，它与芯部组合物化学相容，而且比芯部组合物更耐熔；c)将碎玻璃装入包层结构内；d)在炉子内加热芯/包层的一端，使其接近包层的软化点；f)将包含芯的包层拉伸成连续包层纤维长丝。这里的“已制成的碎玻璃”一词，指的是最终或最后的芯制品组合物，例如本发明新型玻璃，而不是指组合物的配料或预熔融形式。
芯部碎玻璃优选由常规的坩埚熔融、溶胶-凝胶、或其他熟知的方法制造。如图5所示，碎玻璃装入中空的预制棒(包层)管子。本技术领域的普通技术人员将会理解，包层组合物优选这里所述的硅酸盐玻璃，但基本上没有限制，可以由纯SiO2变化到包含例如铝酸钙玻璃和Pyrex_的多成分玻璃。芯部碎玻璃的熔点优选低于包层的软化点，而芯部与包层的热膨胀之差不应大到会使纤维碎裂。将芯部的碎玻璃填入包层后，它能够向下拉伸成包层纤维或是用来加上外包层的棒。充填了芯部碎玻璃的包层管子在炉子内由熟知的方法支撑，加热至足够高的温度，使包层玻璃软化，可供拉伸并熔融和澄清芯部碎玻璃。优选地，包层结构在其任何部位都不封合(这不是指在需要时暂时地闭合包层结构的拉伸端)，使熔融芯部的气体或其他副产物能够逸出。碎玻璃的优选粒子尺寸约为100-5000微米，以防止嵌塞，而且可使气体或其他副产物逸出。
本发明的“碎玻璃在管子内”的方法，对常规或已知的碎玻璃在管子内的方法具有优越性，其原因在于许多方面。由于此工艺起始使用已制成的玻璃的碎玻璃，材料是在分子级充分混合的，配料反应完全，所以就将放气和气泡的形成量减少至最小。玻璃已经澄清了小气泡，在熔融的液态芯材中，任何由粉末熔融所夹入的大气泡将很快浮到表面。此优选方法使可以拉制光纤的成份范围大大扩展，这在以前使用CVD、MCVD或PCVD是不能实现的。此方法也容许芯部和包层材料之间具有较大的热膨胀差异，因为在制成光纤以前，芯部并不是与包层刚性地结合，而由热膨胀不匹配所引起的应力，在光纤形式下比在刚性单块预制棒中小得多。多孔的碎玻璃也能够实施拉伸温度下的熔体的气氛控制。可以控制芯部上方的压力，以调节芯部直径，如控制拉伸温度一样。对于给定的相同纤维OD，较高的拉伸温度会导致较小的芯部直径，这与常规的预制棒形成对照，常规方法中坯料一旦制成，此比例就固定了。虽然如所说明的，管子的外径(OD)与内径(ID)的比例近似与纤维的OD/ID相同，但它能够由施加到熔融芯材的相对于包层管子外部的压力(正压或负压)加以控制。
可以采用受控制的玻璃成分和热历史，来形成渐变的折射率剖面。当芯材熔融，包层软化时，扩散过程相对较快，这样就能够在原地产生渐变的折射率剖面。
对本技术领域的普通技术人员将显而易见的是：在不脱离本发明的精神或范围下，能够对本发明的设备和方法进行各种改进和变化。因此，本发明覆盖了本发明的各种改进和变化，只要它们在附属的权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (23)

1.光学制品，其含有基本由如下成分(摩尔％)组成的玻璃组合物：
SiO2        0-90
GeO2        0-90
Na2O        0-25
Li2O        0-10
K2O         0-25
Rb2O        0-25
Cs2O        0-25
Al2O3      5-40
Ga2O3      5-40
RE2(1)O3   0-40
RE2(2)O3   0-1
Er2O3      0.001-5
Yb2O3      0-5
PbO          0-15
RO           0-20
ZnO          0-10
ZrO2        0-2
TiO2        0-2
Nb2O5      0-10
Ta2O5      0-10
P2O5       0-5
B2O3       0-15
As2O3      0-10
Sb2O3      0-20
Na2Cl2     0-10
Bi2O3      0-5，和
15％(重量)以下的氟，氟的形式是玻璃组合物的至少一种氟化成分和选自：AlF3、REF3、NH5F2、NaF、Na2SiF6、Na3AlF6中的至少一种的配料组分；
其中RE(1)是Y、La、Gd和Lu中的至少一种；
RE(2)是Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho和Tm中的至少一种；
R是Ba、Ca、Mg和Sr中的至少一种；
(SiO2+GeO2)为40-90；和
(Al2O3+Ga2O3)含量＞(RO+“alk”2O+RE2O3)含量，其中“alk”是Li、Na、K、Cs和Rb中的至少一种。
2.如权利要求1所述的制品，其中所述SiO2的含量小于90摩尔％、Al2O3的含量大于5摩尔％、B2O3的含量小于5摩尔％。
3.如权利要求1所述的制品，它包含芯部和包层，该芯部是所述的玻璃组合物，该包层含有邻近所述芯部的硅酸盐玻璃。
4.如权利要求3所述的制品，其中所述包层含有基本由如下成分(摩尔％)组成的组合物：
SiO2      90-100
B2O3     0-10
P2O5     0-10
Al2O3    0-10
GeO2      0-10
SiF4      0-10。
5.如权利要求3所述的制品，其中所述制品是光学波导纤维。
6.如权利要求5所述的制品，其中所述波导纤维在1310纳米的损耗≤0.75分贝/米。
7.如权利要求5所述的制品，其中所述波导纤维可与常规二氧化硅基纤维熔融拼接，接点损耗≤0.18分贝/接点。
8.如权利要求5所述的制品，其中所述波导纤维是单模光纤。
9.如权利要求5所述的制品，其中所述波导纤维是给定波长范围内的光学信号的增益介质，当所述介质由激发源泵激时，在所述波长范围内显示出信号增益谱，所述增益谱在1530-1562纳米之间的增益变化低于17分贝/100分贝增益。
10.如权利要求9所述的制品，其中所述增益谱在约1525-1565纳米波段的选定波长区域上，增益变化为2-16分贝/100分贝增益。
11.如权利要求3所述的制品，其中所述制品是平面波导器件。
12.包括芯部和邻近所述芯部的包层的连续包层纤维长丝的制造方法，它包含如下步骤：
a)提供芯部碎玻璃原料，该原料的粒子直径约为100-5000微米，并具有已知的熔点；
b)提供刚性的包层结构，该包层结构的软化点比所述芯部原料的熔点高，其中所述包层具有与所述芯部化学相容的组成；
c)将所述碎玻璃装入所述包层结构内；
d)在炉子内加热所述包含芯部的包层结构的一端，使其接近所述包层的软化点；和
e)将所述包含芯部的包层拉伸成连续的包层的纤维长丝。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述芯部碎玻璃是含有基本由如下成分(摩尔％)组成的组合物的玻璃：
SiO2        0-90
GeO2        0-90
Na2O        0-25
Li2O        0-10
K2O         0-25
Rb2O        0-25
Cs2O        0-25
Al2O3      5-40
Ga2O3      5-40
RE2(1)O3   0-40
RE2(2)O3   0-1
Er2O3      0.001-5
Yb2O3      0-5
PbO          0-15
RO           0-20
ZnO          0-10
ZrO2        0-2
TiO2        0-2
Nb2O5      0-10
Ta2O5      0-10
P2O5       0-5
B2O3       0-15
As2O3      0-10
Sb2O3       0-20
Na2Cl2      0-10
Bi2O3       0-5，和
15％(重量)以下的氟，氟的形式是玻璃组合物的至少一种氟化成分和选自：AlF3、REF3、NH5F2、NaF、Na2SiF6、Na3AlF6中至少一种的配料成分；
其中RE(1)是Y、La、Gd和Lu中的至少一种；
RE(2)是Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho和Tm中的至少一种；
R是Ba、Ca、Mg和Sr中的至少一种；
(SiO2+GeO2)为40-90；和
(Al2O3+Ga2O3)含量＞(RO+“alk”2O+RE2O3)含量，其中“alk”是Li、Na、K、Cs和Rb中的至少一种。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述包层含有基本由如下成分(摩尔％)组成的组合物：
SiO2     90-100
B2O3    0-10
P2O5    0-10
Al2O3   0-10
GeO2     0-10
SiF4     0-10。
15.如权力要求12所述的方法，其中所述包层结构是在其拉伸端以外的任何部位都不封合的管子。
16.如权力要求12所述的方法，其中所述芯部碎玻璃是玻璃-陶瓷。
17.如权力要求12所述的方法，其中所述芯部碎玻璃是超导体。
18.光学信号放大器，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
19.光隔离器，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
20.激光器，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
21.光学滤波器，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
22.单模光学波导纤维，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
23.多模光学波导纤维，其特征在于它是由权利要求12所述的方法制成。
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