CN117902824A - 在光纤预制件制造过程中控制折射率分布 - Google Patents

Abstract

本公开涉及在光纤预制件制造过程中控制折射率分布。在一些实施方式中，改进的化学气相沉积工艺中的基管可以旋转，同时玻璃前体以固定速率流入基管中。可以将掺杂剂输送到基管中，同时向基管施加热量，以在基管的内壁上沉积包括玻璃前体和掺杂剂的材料层。用于输送掺杂剂的注入管的出口的横向位置可以在基管旋转并且向基管施加热量的同时被调节，使得沉积在基管的内壁上的材料具有方位角非均匀的掺杂浓度。可替代地，可以调节基管的旋转以在基管内产生相反的温度梯度，导致在交替通行中在基管的不同侧上发生不均匀的层沉积。

Description

在光纤预制件制造过程中控制折射率分布

技术领域

本公开总体上涉及预制件制造以及用于制造具有芯的光纤预制件的技术，所述芯具有旋转变化的折射率分布。

背景技术

光纤预制件通常是圆柱形光学玻璃片，其用于在光纤拉制塔中拉制光纤。拉制的光纤具有比光纤预制件小得多的直径，并且光纤预制件的所有特征通常在拉制的光纤中相应地变得更小。特别地，这适用于折射率分布，包括为光纤芯制成的结构。许多光纤预制件使用称为改进的化学气相沉积(MCVD)的工艺制造。在MCVD工艺中，氧气、四氯化硅(SiCl₄)和可能的其它物质(例如四氯化锗(GeCl₄)和稀土掺杂剂)的混合物被输送到由合成熔融二氧化硅制成的基管的内部，并且当使用氢气/氧气燃烧器或感应炉从外部加热基管时，气流中的化学反应(例如氧化)产生(通常掺杂的)二氧化硅的细白色“烟灰”，然后沉积在基管的内壁上，随后玻璃化成透明的玻璃层。或者，可以使用等离子体激活化学气相沉积(PCVD)而不是使用MCVD技术来制造光纤预制件，其中MCVD和PCVD之间的主要区别在于使用微波来加热沉积区，这导致缓慢但非常精确的沉积。气相沉积方法的一般优点是可以实现极低的传播损耗，因为可以使用具有非常高纯度的材料并且避免污染。

MCVD中的常规掺杂剂前体以具有足够高蒸气压的液体形式(例如SiCl₄、GeCl₄和/或三氯氧化磷(POCl₃)等)存在，以使用起泡通过液体的载气(通常为氧气)输送到基管。然而，对于一些掺杂剂(例如，铝、诸如铒(Er)、镱(Yb)和/或铈(Ce)的活性掺杂剂)，不存在具有足够高的蒸气压以能够使用传统起泡器的液体前体。将这些前体输送到沉积区的一种方式是使用有机金属螯合物(例如，Yb、Er等的有机金属螯合物)或在升高的温度下具有足够高的蒸气压的其他前体(例如，氯化铝(AlCl₃))。为了将这些前体输送到反应区，需要加热管线。加热一直延伸到基管的加热部分，以防止冷凝。这是使用包括一个或多个气体和/或蒸气导管的注入管实现的，所述气体和/或蒸气导管突出到基管中并且可以安装在可移动机构上，允许注入管的末端相对于反应区定位在任意位置。在一些情况下，注入管用作蒸发设备，含有原始前体(例如，氯化镱(YbCl₃)或氯化铒(ErCl₃))，并且使用氢气/氧气燃烧器或感应炉从外部加热注入管。

发明内容

在一些实施方式中，一种用于控制光纤预制件的折射率分布的方法包括：在一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管的同时旋转基管；将一种或多种掺杂剂输送到所述基管中，同时向所述基管施加热量，以在所述基管的内壁上沉积包括所述一种或多种玻璃前体和所述一种或多种掺杂剂的材料层；以及在旋转所述基管并向所述基管施加热量的同时，调节注入管的出口的横向位置，其中，调节所述注入管的出口的横向位置导致沉积在所述基管的内壁上的材料层具有方位角非均匀的掺杂浓度。

在一些实施方式中，一种用于控制光纤预制件的折射率分布的方法包括：使一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管；在热源沿着所述基管的纵向轴线在向后方向上移动的第一通行(first pass)中，调节所述基管的旋转，以产生从所述基管的第一侧到所述基管的第二侧的第一温度梯度；在所述第一通行中，以第一掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到所述基管中，其中，所述第一温度梯度使得包括所述一种或多种玻璃前体和所述一种或多种掺杂剂的第一多孔材料层在所述第一通行中以在基管的第一侧上更高的沉积体积沉积在所述基管的内壁上；在所述热源沿着所述基管的纵向轴线在向后方向上移动的第二通行中，调节所述基管的旋转，以产生从所述基管的第二侧到所述基管的第一侧的第二温度梯度；以及在第二通行中，以第二掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到基管中，其中，第二温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第二多孔材料层在第二通行中以在基管的第二侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上。

在一些实施方式中，光纤包括具有旋转变化的折射率分布的芯；以及包层，所述包层围绕所述芯。

附图说明

图1示出了基于改进的化学气相沉积(MCVD)的预制件制造技术的示例。

图2示出了用于在预制件制造期间控制折射率分布的预制件制造系统的示例性实施方式。

图3A-3E示出了在预制件制造期间通过调节注入管的横向位置来控制折射率分布的示例性实施方式。

图4示出了与常规MCVD相关联的热泳的示例。

图5A-5C示出了在预制件制造期间通过调节基管的旋转同时通过注入管输送掺杂剂以产生引起不均匀层沉积的不均匀温度梯度来控制折射率分布的示例性实施方式。

图6示出了与在预制件制造期间通过调节注入管的横向位置来控制折射率分布相关的示例性过程。

图7示出了与在预制件制造期间通过调节基管的旋转同时通过注入管输送掺杂剂以产生引起不均匀层沉积的不均匀温度梯度来控制折射率分布相关的示例性过程。

具体实施方式

示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

图1示出了基于改进的化学气相沉积(MCVD)的预制件制造技术的示例100。例如，如本文所述，通常使用MCVD技术、等离子体CVD(PCVD)技术和/或堆叠和拉制技术来制造光纤和光纤预制件。例如，当MCVD技术用于制造高性能光纤和/或波导时，在玻璃前体经受火或另一热源之后，将包括选择的化学物质(例如，硅(Si)、锗(Ge)、氟(F)、磷(P)或其类别)的玻璃前体熔融并逐层沉积到基管的内壁上。玻璃前体通常在在车床上旋转的基管内混合，并且火焰由行进燃烧器或感应炉控制，该行进燃烧器或感应炉沿着基管移动并从外部加热基管，这导致在基管内发生化学反应，使得材料熔融并沉积在基管的内壁上。在沉积之后，基管通常塌缩成通常称为芯预制件的单片圆柱体。然后，芯预制件在最终被拉制成光纤之前被进一步再成形。在PCVD技术中，薄膜在衬底上从气体(蒸气)状态沉积到固态，其中等离子体通常通过两个电极之间的射频、交流或直流放电产生，电极之间的空间填充有反应气体。

例如，参考图1，示例100描绘了基于MCVD的预制件制造技术，其可用于在基管的内壁上沉积数十(10)层，对于阶跃折射率光纤，其总厚度为几十微米的量级。或者，PCVD技术可用于沉积数千层，几微米厚，具有非常精确的厚度和折射率控制。如图1所示，MCVD预制件制造技术可以从基管开始，该基管可以由二氧化硅(SiO₂)或另一种合适的材料形成。如图1中进一步所示，基管旋转(例如，在车床上)并经受沿着基管通行的火焰(例如，火炬)。在传统的MCVD技术中，气态前体经由传统的旋转密封件连接到基管，所述密封件密封在供应导管和旋转的基管之间。在另一示例中，具有一个或多个单独导管的注入管(其任选地被加热)通过改进的旋转密封件插入到基管中，允许前体未混合地和/或在升高的温度下递送到反应区附近。注入管可以与基管一起旋转或者可以保持静止，但是允许轴向移动，在一些情况下与横移的热源同步，并且在其他情况下在过程发生之前仅手动移动到期望的位置。当基管旋转并经受火焰时，掺杂的SiO₂蒸气可以在反应区中形成，然后在基管的内表面上冷凝，使得沉积在基管内壁上的材料层具有均匀的掺杂浓度。

因此，在用于制造活性芯预制件的典型MCVD工艺中，将外基管(例如熔融SiO₂管)安装在MCVD车床上，并且在火焰沿着基管的沉积区他通行的同时旋转基管。火焰用于加热通过基管输送的前体，其中前体可以包括一种或多种载气，例如促进反应的氧气(O₂)和/或改变混合物的热扩散性和/或控制沉积区的长度的氦气(He)，一种或多种玻璃前体蒸气，例如四氯化硅(SiCl₄)，以及一种或多种掺杂剂前体，例如四氯化锗(GeCl₄)、三氯氧化磷(POCl₃)和/或氟物质，以及其他示例。此外，布置在基管中心的注入管用于中心注入其他前体，例如用于活性离子的螯合物前体(例如，作为共掺杂剂的镱、铒和/或铝)。因此，在图1所示的MCVD工艺中，中心注入管用于注入一种或多种掺杂剂，并且玻璃前体(例如SiCl₄)被输送到旋转的基管和注入管(其可以是旋转的或静止的)之间的周围中间空间(例如环形空间)中。

在注入管的出口处，来自注入的掺杂剂流与玻璃前体流混合，并且混合物进入反应区，其中反应产生颗粒以及流出气体(例如氯化物(Cl₂)或二氧化碳(CO₂)，以及其他示例)。离开反应区的颗粒经历温度梯度(例如，中心的较高温度和尚未加热的管的壁附近的较低温度)，这导致颗粒横向移动并由于热泳而沉积在基管的内壁上(例如，其中可移动颗粒的混合物中的不同颗粒对温度梯度的力表现出不同的响应)。然后，只要存在横向温度梯度，就进行沉积。由于流动是层流的，在温度梯度消失之前，在基管中心附近产生的颗粒不会沉积，并且这些颗粒被引导到排气管中，在排气管中它们被排气系统收集。此外，在管的一侧上更靠近壁产生的颗粒沉积在注入管的同一侧上，可选地由于子状态管的旋转而相移某个未知但恒定的角度。颗粒由前体气体形成，并且注入管的均匀中心位置导致方位角对称的掺杂剂浓度，从而导致均匀掺杂的颗粒。此外，因为火焰沿着基管移动，所以火焰行进到形成沉积层的区域中并加热沉积层以使玻璃玻璃化。

如本文所述，图1所示的MCVD技术受到限制，因为沉积在基管内壁上的材料层具有方位角对称(例如，均匀)的掺杂浓度，这意味着由预制件形成的光纤芯的折射率分布在整个芯的横截面上是方位角对称的。然而，在一些情况下，可能需要制造包括具有非均匀折射率分布的纤芯的光纤。例如，倾斜的折射率分布可能是有用的，因为在一个方向上的倾斜可以通过增加光纤的有效面积来补偿由光纤弯曲引起的效应，这允许更大的模场面积，其可以减少给定条件下的非线性效应，从而增加可以从具有相同光束质量的激光器输出的用于单模分布的功率量。然而，产生非均匀折射率分布的现有技术通常限于改变围绕均匀纤芯的包层区域(例如，通过堆叠不同的材料以产生不均匀性)。

本文所述的一些实施方式涉及制造光纤预制件的系统和方法，所述光纤预制件包括具有非均匀折射率分布的单片式芯。例如，在一些实施方式中，本文所述的系统和方法可用于产生具有可在方位角和/或纵向方向上变化的折射率分布的预制件结构。例如，当使用MCVD或PCVD车床系统来定制光纤预制件的折射率分布时，本文所述的系统和方法可以允许在方位角、径向和轴向上控制纤芯掺杂浓度的变化。以这种方式，通过控制光纤预制件的折射率分布，可以制造在芯中具有旋转变化的折射率分布的光纤。这可以通过调节或调制用于输送掺杂剂的注入管的横向位置并使注入管的横向位置与基管旋转同步来实现。因此，在基管的第一侧上产生的颗粒比在基管的第二(相对)侧上的颗粒掺杂更重(heavily)，因为在基管的第一侧上的颗粒从注入管接收更大的掺杂剂流，从而通过MCVD或PCVD在基管的内表面上形成具有方位角非均匀掺杂浓度的芯，以改变沉积层的折射率。附加地或替代地，可以调节基管的旋转，同时经由注入管输送掺杂剂，并且加热源(例如，燃烧器)产生从基管的一侧到另一侧的温度梯度，这导致不均匀的层沉积，其赋予方位角非均匀的掺杂浓度。以这种方式，当使用MCVD、PCVD和/或其他气相沉积技术制造光纤预制件时，本文所述的一些实施方式可以引起芯折射率的受控的旋转变化的改变。

图2示出了预制件制造系统的示例性实施方式200，该预制件制造系统可以在预制件制造期间控制折射率分布。如图2所示，预制件制造系统包括基管和注入管，基管在基管受到火焰的同时旋转，注入管可以设置在旋转的基管内。在一些实施方式中，如本文所述，可以旋转基管，同时一种或多种玻璃前体(例如，Si、Ge、F、P的类别，和/或其他元素，例如SiCl₄、SiF4、GeCl₄、POCl₃等)以固定速率流入基管和注入管之间的空间。此外，当基管通过火焰旋转和加热时，一种或多种掺杂剂(例如，稀土掺杂剂前体，如Yb(tmhd)3、Er(tmhd)3，铝前体如AlCl₃、Al(acac)3，或者在一些情况下还有其他时候流入基管和注入管之间的空间的前体)可以通过注入管输送并进入注入管的末端和反应区之间的区域。因此，基管的加热可导致通过基管和注入管输送的玻璃前体之间发生化学反应，这可导致掺杂的材料层沉积在基管的内壁上(例如，在图2所示的沉积区内)。此外，如本文所述，可以使用一种或多种技术来确保沉积在基管内壁上的材料层具有方位角非均匀(例如，旋转变化)的掺杂浓度，使得由该材料层制造的预制件具有折射率分布不均匀的单片式芯。

例如，在一些实施方式中，可以通过在基管被火焰旋转和加热的同时调节(例如，调制或以其他方式控制)注入管的出口的横向位置来实现不均匀的掺杂浓度。特别地，注入管的出口的横向位置可以以与基管的旋转和/或火焰的移动同步的方式调节。例如，如图2所示，注入管可以与火焰一起在z轴线方向上移动，并且注入管也可以以与基管的旋转同步的方式在x轴线和y轴方向上移动。例如，当离开注入管的玻璃前体更朝向基管的一侧进入基管时，与基管的相对侧相比，更多的掺杂剂沉积在基管的该侧上。例如，通过将末端移动钉在(pin)基管的一侧并从第一通行到最后一次通行减小注入管的振荡幅度，可以产生倾斜的掺杂浓度。此外，在一些实施方式中，可以沿着基管的纵向轴线(例如，在z轴线方向上)修改注入管末端的横向移动的幅度和/或相位，以补偿预制件的任何纵向不均匀性和/或有意地产生纵向不均匀性。

以这种方式，注入管的出口的横向位置可以向上、向下、向左和/或向右(例如，在x轴线和/或y轴线方向上)移动，同时基管旋转并且同时火焰移动，这可能导致沉积在基管内壁上的不同圆周或方位角位置处的掺杂剂的量的变化。例如，当来自热源的热量导致通过基管输送的玻璃前体和通过注入管输送的掺杂剂前体发生化学反应时，可能存在在基管侧面附近产生的一些颗粒和更靠近基管中心产生的一些颗粒。在基管的侧面附近产生的颗粒沉积在基管的内壁上，并且更靠近基管的中心产生的颗粒通过沉积区并进入排气。因此，通过与基管的旋转和火焰的运动同步地调节或以其它方式控制注入管出口的横向位置(例如，掺杂剂进入基管的三维位置)，可以精确地控制实际沉积在基管内壁上的掺杂剂的量或体积。例如，注入管在x轴线、y轴线和z轴线方向上的精确横向位置可以与基管旋转的频率相结合，以确保更多的掺杂剂总是沉积在基管的一侧上。结果，基管可以具有掺杂更重的一侧和掺杂更轻的一侧(例如，掺杂浓度在基管的内壁周围不均匀)，这在沉积的材料层的横截面上产生不均的或不均匀的折射率分布。

附加地或替代地，在一些实施方式中，可以通过基于热源的移动来调节(例如，调制或以其他方式控制)基管的旋转，以产生从基管的一侧到另一侧的温度梯度来实现非均匀掺杂浓度。例如，在热源向后移动并将基管加热到低于玻璃软化点的温度时发生的第一通行中，可以暂停或停止基管的旋转，或者可以以准正弦速度旋转基管，以在以第一掺杂剂浓度将掺杂剂输送到基管中时产生从基管的第一侧到基管的第二(相对)侧的温度梯度。因此，温度梯度导致掺杂材料的不均匀多孔层沉积在基管的内壁上，并且当热源随后沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动时(同时基管以恒定速度旋转)，掺杂材料的多孔层可以玻璃化。此外，在热源向后移动并加热基管时发生的第二通行中，基管可以相对于基管在第一通行中的取向旋转180度，或者基管可以以相对于第一通行相移180度的准正弦速度旋转，以产生从基管的第二侧到基管的第一侧的温度梯度。掺杂剂以第二掺杂剂浓度输送到基管中。因此，温度梯度导致掺杂材料的不均匀多孔层沉积在基管的内壁上，并且当热源随后沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动时(同时基管以恒定速度旋转)，掺杂材料的多孔层可以玻璃化。第一通行和第二通行可以重复多次以产生交替的沉积层，其中第一掺杂剂浓度和第二掺杂剂浓度之间的差在每次迭代中减小，以产生朝向基管中心的平滑梯度。然后可以使基管塌缩或以其他方式再成形，使得层部分地扩散到彼此中并产生平滑的浓度梯度，该浓度梯度赋予不均匀的折射率分布。

以这种方式，如本文所述，可以使用一种或多种技术以方位角非均匀的掺杂浓度在基管的内壁上沉积掺杂材料层，包括玻璃前体和掺杂剂的组合。例如，如本文所述，可以通过调节注入管出口的横向位置和/或通过经由热泳产生引起不均匀层沉积的温度梯度来实现不均匀掺杂浓度。以这种方式，沉积在基管的内壁上的掺杂材料层可以形成为具有不均匀折射率分布的单片式芯(例如，由于形成为单片式芯的材料层具有方位角非均匀的掺杂浓度)。

如上所述，图2是作为示例提供的。其它示例可以与关于图2所描述的示例不同。图2中所示的设备的数量和布置是作为示例提供的。在实践中，可以存在与图2中所示的设备相比额外的设备、更少的设备、不同的设备或不同布置的设备。此外，图2中所示的两个或更多个设备可以以单个设备实现，或者图2中所示的单个设备可以实现为多个分布式设备。另外地或替代地，图2中示出的设备集合(例如，一个或多个设备)可以执行被描述为由图2中示出的另一设备集合执行的一个或多个功能。

图3A-3E示出了在预制件制造期间通过调节注入管的横向位置来控制折射率分布的示例性实施方式300A-300E。然而，应当理解，图3A-3E所示的光纤预制件结构也可以使用调节基管旋转以产生温度梯度的技术来制造，该温度梯度导致掺杂材料层的方位角非均匀沉积。

如图3A和示例300A所示，可以通过以与基管的旋转同步的方式操纵注入管出口的横向位置来制造具有倾斜折射率分布的光纤预制件。例如，如图所示，预制件制造系统可以包括x致动器，其可以在基管内的空间内向左或向右移动注入管的出口，并且预制件制造系统还可以包括y致动器，其可以在基管内的空间内向上或向下移动注入管的出口。因此，为了产生具有倾斜折射率分布的光纤预制件，可以操纵注入管的横向位置和/或基管内的温度梯度，以确保沉积在基管内壁上的材料层在第一圆周或方位角位置(例如，0度)处具有最大值，该最大值单调减小到第二圆周或方位角位置(例如，180度)处的最小值。以这种方式，基管内壁上的掺杂剂的浓度是基管旋转时注入管所遵循的路径和/或通过注入管输送掺杂剂时基管内的温度梯度的函数。因此，然后可以将基管和沉积在基管内壁上的材料层再成形以形成预制件结构，并拉伸以形成具有非均匀折射率分布(例如，在图3A中的示例300A所示的结构的情况下为倾斜的折射率分布)的光纤芯。

例如，参考图3B，示例300B示出了沉积在基管的内壁上的材料层的横截面轮廓，其中R表示径向方向上的位置，并且n(在y轴线上示出)表示折射率。此外，在一些实施方式中，注入管振荡的幅度朝向最后一次通行减小，以便实现折射率的平滑倾斜(例如，相对于更阶梯状的变化)。特别地，左侧的圆形横截面示出了基管，该基管具有以不均匀掺杂浓度沉积在内壁上的材料层，然后该材料层可以塌缩成实心棒，该实心棒成为光纤预制件中的芯结构，并且光纤预制件的芯具有图3B右侧的曲线图中所示的倾斜折射率分布。因此，在一些实施方式中，可以通过将具有沉积层的管塌缩成最终的实心棒来消除沉积材料层的中部内的空隙，该最终的实心棒形成具有图3B所示的折射率分布的光纤芯。然后可以拉制光纤芯，并且可以形成一个或多个包层以围绕芯形成光纤预制件。另外或可替代地，可以使用其他合适的技术来使光纤预制件再成形。例如，在一些实施方式中，可以在拉制之前对光纤预制件加护套(例如，可以在芯周围添加额外的玻璃管以改变包层-芯直径比(CCDR)，并且可以将额外的玻璃管熔融在一起成为带护套的预制件，或者可以同时拉制芯预制件和周围在管的组件，其间具有真空以产生最终的光纤)。另外，或者可选择地，预制件可以在插入护套管之前被了拉长到较小的直径，或者具有非均匀折射率分布的芯的预制件可以在被拉长、加护套和/或拉伸之前通过蚀刻或机械研磨除去部分或全部SiO₂包层。另外或替代地，预制件的一个或多个示例可以插入多芯光纤中。因此，在一些实施方式中，可以在制造最终光纤之前对预制件执行一个或多个过程，其中所述过程可以包括研磨、拉长、加护套、钻孔、蚀刻、堆叠、拉制和/或其任何合适的组合。

在另一潜在应用中，如图3C中的示例300C所示，可以操纵注入管的出口的横向位置和/或掺杂剂通过注入管的流动，以产生在光纤芯的相对的圆周或方位角位置处具有两个或更多个方位角最小值和最大值的非均匀折射率分布。以这种方式，注入管的路径和/或基管内的温度梯度可以用于产生在不同圆周或方位角位置处具有变化浓度的沉积层，这可以赋予某些双折射和/或偏振保持特性。因此，然后可以将基管和沉积在基管内壁上的材料层再成形以形成预制件结构，并拉伸以形成具有不均匀折射率分布的光纤芯(例如，在图3C中的示例300C所示的结构的情况下，折射率分布在光纤芯的相对圆周或方位角位置处具有两个或更多个方位角最小值和最大值)。例如，图3D中的示例300D示出了沉积在基管的内壁上的材料层的横截面轮廓以及当材料层塌缩或以其他方式再成形时可以形成的单片式芯结构的折射率轮廓，其中nx是指x方向上的折射率，并且ny是指y方向上的折射率。

在另一潜在应用中，如图3E中的示例300E所示，可以操纵注入管的出口的横向位置和/或基管内的温度梯度，以产生具有沿着光纤芯的长度旋转变化的一个或多个最大值的螺旋折射率分布。以这种方式，可以调节注入管的路径和/或掺杂剂通过注入管的流动，以便以任意方式控制掺杂剂的周向分布。例如，因为预制件制造系统可以调节燃烧器或火焰横移过(traverse)基管的位置，所以可以微调注入管的运动中的振荡的相位和幅度和/或掺杂剂通过注入管的流动，以在圆周或方位角方向上产生掺杂剂的任何任意分布。这些任意分布也可以沿着基管的长度变化，以产生螺旋(或更复杂)配置。例如，掺杂剂分布可以是倾斜的，如上面参照图3A-3B所述，或者当基管旋转和火焰移动时，通过调节注入管的掺杂剂流和/或位置，可以沿着基管的圆周产生不同的最大值和最小值。

因此，如本文所述，可以使用一种或多种技术来为沉积在基管的内壁上的材料层产生不均匀的掺杂浓度，从而在材料层塌缩、拉伸、再成形或以其他方式处理之后产生具有不均匀折射率分布的单片式芯。例如，倾斜的折射率分布可以有利地补偿弯曲光纤的影响。例如，弯曲光纤的折射率分布通常被建模为随后在长度上倾斜的光纤的折射率。因此，通过产生具有在另一方向上预倾斜的折射率分布的单片式芯，倾斜的折射率分布可以补偿弯曲。这可具有显著的影响，因为可以基本上消除弯曲对有效面积的有害影响，这可以减少单模激光器中的非线性效应。换句话说，非均匀(例如，倾斜)折射率分布可以增加光纤的有效面积，这导致在给定条件下具有减小的非线性效应的较大模场面积和/或增加可以由具有与单模分布相同的光束质量的激光器提供的功率量。

如上所述，图3A-3E是作为示例提供的。其他示例可以与关于图3A-3E所描述的示例不同。图3A-3E中所示的设备的数量和布置是作为示例提供的。在实践中，可以存在与图3A-3E中所示的设备相比额外的设备、更少的设备、不同的设备或不同布置的设备。此外，图3A-3E中所示的两个或更多个设备可以以单个设备实现，或者图3A-3E中所示的单个设备可以实现为多个分布式设备。另外地或替代地，图3A-3E中所示的一组设备(例如，一个或多个设备)可以执行被描述为由图3A-3E中所示的另一组设备执行的一个或多个功能。

图4示出了与常规MCVD相关联的热泳的示例400。例如，如本文所述，常规或标准MCVD技术通常通过反应气体(例如，玻璃前体、掺杂剂和/或其他材料)的氧化来形成颗粒，其中颗粒然后被沉积和固结以在基管的内壁上形成高质量的玻璃膜。通常，MCVD工艺中的颗粒沉积可以通过热泳发生，热泳是悬浮在气体中的颗粒在温度降低的方向上获得速度的现象。

例如，在常规或标准MCVD工艺中，反应气体流过旋转的基管(例如，熔融二氧化硅管)，其由外部热源如燃烧器或火炬加热。加热源在与内部气流相同的方向上缓慢地横移过(traverse)基管。当冷的反应物气体(例如，SiCl₄、O₂和各种掺杂剂)接近横移的火炬的热区(在图4中示出为反应区)时，反应物气体被加热到反应温度，这导致各种颗粒的形成。此外，一些非均相反应可能发生在基管的壁上。然后，热气体和悬浮颗粒流过(热)反应区下游的基管部分，其中基管内壁的温度低于气体。这里，由于径向温度梯度，一部分颗粒热泳地(thermophoretically)沉积在一个或多个沉积区(例如，使用交叉阴影图案在图4中示出)中。在更下游，气体和壁温度达到平衡，沉积停止，并且剩余的颗粒(例如，在基管的中心部分中，在图4中以白色填充图案示出)进行排气。当加热源横移过基管时，沉积在基管内壁上的颗粒通过粘性烧结机制固结成薄的玻璃状无孔层。当加热源到达基管的横移(traversal)的端部时，加热源快速返回到基管的入口端，并且重复该过程一次或多次。以这种方式，可以通过改变每次通行中的掺杂剂浓度来实现渐变折射率分布。在沉积足够数量的层(例如，30至50层)之后，将基管塌缩成实心棒，随后使用高温炉或其他合适的机构将其拉制成薄光纤。因此，在常规或标准MCVD技术中，加热源向前移动，这导致沉积在基管内壁上的多孔材料层在同一次通行中被玻璃化。

如上所述，图4是作为示例提供的。其它示例可以与关于图4所描述的示例不同。

图5A-5C示出了的示例性实施方式500，其在预制件制造期间通过在将掺杂剂输送到基管中(例如，通过注入管或使用旋转密封件)的同时调节基管的旋转来控制折射率分布以产生引起不均匀层沉积的不均匀温度梯度。例如，如本文所述，示例性实施方式500可以操纵热泳现象以在基管内产生温度梯度，其方式可能在基管的内壁上引起不均匀的层沉积，这可能导致方位角非均匀的掺杂浓度，从而为光纤预制件提供方位角非均匀的折射率分布。

例如，参考图5A，附图标记510描绘了可以用第一掺杂剂浓度执行以在基管内产生非对称温度分布的第一通行。特别地，如本文所述，加热源可以在基管旋转并且玻璃体(glass cursor)被输送到基管中的同时沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动。当加热源在向后方向上移动时，加热源通常可以将基管加热到低于玻璃软化温度的温度。在一些实施方式中，然后可以暂停基管的旋转，或者基管可以以准正弦速度旋转(例如，其中基管旋转的速度在基管的第一取向处最慢，并且在基管的与第一取向相反180度的第二取向处最高)。因此，暂停基管的旋转和/或以准正弦速度旋转基管可以产生从基管的一侧到基管的另一侧的温度梯度。例如，如图5A所示，温度梯度可以使在反应区域中形成的第一体积的颗粒转向上并沉积在基管的一侧上，并且可以使第二体积的颗粒转向下并沉积在基管的相对侧上，其中第一体积大于第二体积。此外，温度梯度导致一些颗粒保留在基管的不发生沉积的中心部分内，并且这样的颗粒然后可以通行到排气。以这种方式，如附图标记515所示，多孔掺杂材料的不均匀层可以沉积在基管的内壁上，其中由于通过调节基管的旋转(例如，暂停旋转或以准正弦速度旋转)产生的温度梯度，在基管的一侧上存在更多的沉积。此外，在第一通行中，第一掺杂剂浓度A₁用于输送到基管中的掺杂剂。然后，当加热源随后沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动同时基管以规则(例如，恒定)速度旋转时，多孔沉积层在第一通行中被玻璃化。

现在参考图5B，附图标记520描绘了第二通行，其可以用第二掺杂剂浓度执行，以在基管内产生非对称的温度分布。特别地，以与第一通行类似的方式，加热源可以沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动，同时基管旋转并且玻璃体被输送到基管中。当加热源在向后方向上移动时，加热源可以将基管加热到低于玻璃软化温度的温度。在一些实施方式中，基管的旋转然后可以以相对于基管的旋转在第一通行中被暂停的取向转动180度的取向被暂停。或者，在基管在第一通行中以准正弦速度旋转的情况下，基管的准正弦旋转速度可以在第二通行中相移180度。在任一种情况下，然后可以使用第二掺杂剂浓度B1进行后向沉积。因此，暂停基管的旋转和/或以(相移)准正弦速度旋转基管可以产生从基管的一侧到基管的另一侧的温度梯度，该温度梯度通常与在第一通行中产生的温度梯度相反。例如，如图5B所示，温度梯度可以使在反应区域中形成的第一体积的颗粒转向上并沉积在基管的一侧上，并且可以使第二体积的颗粒转向下并沉积在基管的相对侧上，其中第一体积小于第二体积。此外，与第一通行一样，温度梯度导致一些颗粒保留在基管的不发生沉积的中心部分内，并且这样的颗粒然后可以通行到排气。以这种方式，如附图标记525所示，多孔掺杂材料的不均匀层可以沉积在基管的内壁上，其中由于通过调节基管的旋转(例如，相对于第一通行转动基管180度或以相对于第一通行相移180度的准正弦速度旋转基管)产生的温度梯度，在基管的另一侧上存在更多的沉积。然后，当加热源随后沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动同时基管以规则(例如，恒定)速度旋转时，多孔沉积层在第二通行中被玻璃化。

因此，如图5C所示，可以交替地执行第一通行和第二通行的若干次重复，从而在基管的内壁上产生交替的沉积层。例如，在如上所述执行第一通行的第一次迭代和第二通行的第一次迭代之后，可以存在与掺杂剂浓度A₁相关联的第一非均匀层530-1和与掺杂剂浓度B1相关联的第一非均匀层535-1。在第一通行和第二通行的第一次迭代中，掺杂剂浓度A₁和掺杂剂浓度B₁之间的差可以具有初始(最大)值。在每个后续通行中，掺杂剂浓度A_i和掺杂剂浓度B_i之间的差可以减小，其中i表示当前迭代的次数。例如，如图5C所示，可以在第一通行的第二次迭代中形成与掺杂剂浓度A₂相关联的第二非均匀层530-2，并且可以在第二通行的第二次迭代中形成与掺杂剂浓度A₂相关联的第二非均匀层530-2，其中掺杂剂浓度A₂和掺杂剂浓度B₂之间的差小于掺杂剂浓度A₁和掺杂剂浓度B₁之间的差。以这种方式，通过产生交替的非均匀沉积层并在每个后续的一对通行中减小A_i和B_i之间的掺杂剂浓度差，朝向基管的中心产生平滑的梯度。如附图标记540所示，然后使基管塌缩，这导致与不同掺杂剂浓度相关联的各种非均匀沉积层部分地扩散到彼此中，从而产生从塌缩的预制件结构的一侧到塌缩的预制件结构的相对侧的平滑浓度梯度(或非均匀折射率分布)。

如上所述，图5A-5C是作为示例提供的。其他示例可以与关于图5A-5C描述的示例不同。

图6是与在预制件制造期间通过调节注入管的横向位置来控制折射率分布相关联的示例性过程600的流程图。在一些实施方式中，图6的一个或多个处理框由预制件制造系统(例如，图2中所示的预制件制造系统)执行。

如图6所示，过程600可以包括在一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管的同时旋转基管(框610)。例如，预制件制造系统可以旋转基管，同时一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管，如上所述。

如图6进一步所示，工艺600可以包括将一种或多种掺杂剂输送到基管中，同时向基管施加热量，以在基管的内壁上沉积包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的材料层(框620)。例如，预制件制造系统可以将一种或多种掺杂剂输送到基管中，同时向基管施加热量，以在基管的内壁上沉积包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的材料层，如上所述。

如图6中进一步所示，过程600可以包括在基管旋转并且向基管施加热量的同时调节注入管的出口的横向位置，其中调节注入管的出口的横向位置导致沉积在基管的内壁上的材料层具有方位角非均匀的掺杂浓度(框630)。例如，如上所述，预制件制造系统可以在基管旋转并且向基管施加热量的同时调节注入管的出口的横向位置。在一些实施方式中，调节注入管的出口的横向位置导致沉积在基管的内壁上的材料层具有方位角非均匀的掺杂浓度。

过程600可以包括附加实施方式，诸如下面描述的和/或结合本文其他地方描述的一个或多个其他过程描述的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。

在第一实施方式中，以与基管的旋转同步的方式调节注入管的出口的横向位置。

在单独或与第一实施方式组合的第二实施方式中，调节注入管的出口的横向位置包括在基管旋转并且向基管施加热量的热源沿着基管的纵向轴线移动的同时控制与注入管的路径相关联的幅度或相位中的一个或多个。

在单独的或与第一实施方式和第二实施方式中的一个或多个组合的第三实施方式中，过程600包括使基管和沉积在基管的内壁上的材料层再成形以形成预制件结构，以及拉制预制件结构以形成具有非均匀折射率分布的光纤芯，该非均匀折射率分布基于沉积在基管的内壁上的材料层的方位角非均匀的掺杂浓度。

在单独的或与第一至第三实施方式中的一个或多个组合的第四实施方式中，非均匀折射率分布是倾斜折射率分布，其在光纤芯的第一圆周或方位角位置处具有最大值，其单调减小到光纤芯的第二圆周或方位角位置处的最小值。

在单独的或与第一至第四实施方式中的一个或多个组合的第五实施方式中，非均匀折射率分布包括在光纤芯的相对圆周或方位角位置处的两个或更多个方位角最小值和最大值。

在单独的或与第一至第五实施方式中的一个或多个组合的第六实施方式中，非均匀折射率分布是具有沿着光纤芯的长度旋转变化的一个或多个最大值的螺旋折射率分布。

在单独的或与第一至第六实施方式中的一个或多个组合的第七实施方式中，非均匀折射率分布在光纤芯的不同圆周或方位角位置处旋转变化。

尽管图6示出了过程600的示例框，但是在一些实施方式中，过程600包括与图6中描绘的那些框相比附加的框、更少的框、不同的框或不同布置的框。另外地或替代地，可以并行地执行过程600的框中的两个或更多个框。

图7是与控制光纤预制件的折射率分布相关联的示例性过程700的流程图。在一些实施方式中，图7的一个或多个处理框由预制件制造系统(例如，图2中所示的预制件制造系统)执行。

如图7所示，方法700可包括使一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管(框710)。例如，预制件制造系统可以使一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管中，如上所述。

如图7中进一步所示，过程700可以包括在热源沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动的第一通行中调节基管的旋转，以产生从基管的第一侧到基管的第二侧的第一温度梯度(框720)。例如，如上所述，预制件制造系统可以在热源沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动的第一通行中调节基管的旋转，以产生从基管的第一侧到基管的第二侧的第一温度梯度。

如图7中进一步所示，工艺700可包括：在第一通行中，以第一掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到基管中，其中，第一温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第一多孔材料层在第一通行中以在基管的第一侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上(框730)。例如，预制件制造系统可以在第一通行中以第一掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到基管中，其中，第一温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第一多孔材料层在第一通行中以在基管的第一侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上，如上文所述。在一些实施方式中，第一温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第一多孔材料层在第一通行中以在基管的第一侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上。

如图7中进一步所示，过程700可以包括在热源沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动的第二通行中调节基管的旋转，以产生从基管的第二侧到基管的第一侧的第二温度梯度(框740)。例如，如上所述，预制件制造系统可以在热源沿着基管的纵向轴线在向后方向上移动的第二通行中调节基管的旋转，以产生从基管的第二侧到基管的第一侧的第二温度梯度。

如图7进一步所示，工艺700可包括：在第二通行中，以第二掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到基管中，其中，第二温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第二多孔材料层在第二通行中以在基管的第二侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上(框750)。例如，预制件制造系统可以在第二通行中以第二掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到基管中，其中，第二温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第二多孔材料层在第二通行中以在基管的第二侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上，如上文所述。在一些实施方式中，第二温度梯度使得包括一种或多种玻璃前体和一种或多种掺杂剂的第二多孔材料层在第二通行中以在基管的第二侧上更高的沉积体积沉积在基管的内壁上。

过程700可以包括附加实施方式，诸如下面描述的和/或结合本文其他地方描述的一个或多个其他过程描述的任何单个实施方式或实施方式的任何组合。

在第一实施方式中，过程700包括：在第一通行中调节基管的旋转，该调节包括将基管的旋转暂停在第一取向上，并且在第二通行中调节基管的旋转，该调节包括将基管旋转到相对于第一取向旋转180度的第二取向。

在单独或与第一实施方式组合的第二实施方式中，过程700包括：在第一通行中调节基管的旋转，包括以第一准正弦速度旋转基管，当基管具有第一取向时，该第一准正弦速度最慢，当基管具有与第一取向相反的第二取向时，该第一准正弦速度最快，以及在第二通行中调节所述基管的旋转，包括以相对于所述第一准正弦速度相移180度的第二准正弦速度旋转所述基管。

在单独或与第一和第二实施方式中的一个或多个组合的第三实施方式中，过程700包括：在第一通行中在热源沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动的同时以恒定速率旋转基管，使沉积在基管内壁上的第一多孔材料层玻璃化，以及在第二通行中在热源沿着基管的纵向轴线在向前方向上移动的同时以恒定速率旋转基管，将沉积在所述基管的内壁上的所述第二多孔材料层玻璃化。

在单独或与第一至第三实施方式中的一个或多个组合的第四实施方式中，交替地执行第一通行的多次重复和第二通行的多次重复。

在单独或与第一至第四实施方式中的一个或多个组合的第五实施方式中，第一掺杂剂浓度和第二掺杂剂浓度之间的差在第一通行的多次重复和第二通行的多次重复期间减小，以产生朝向基管中心的平滑梯度。

在单独或与第一至第五实施方式中的一个或多个组合的第六实施方式中，过程700包括使基管再成形以形成预制件结构，并拉制预制件结构以形成具有非均匀折射率分布的光纤芯。

在单独或与第一至第六实施方式中的一个或多个组合的第七实施方式中，过程700包括执行第一通行和第二通行的一次或多次重复，其中第一掺杂剂浓度和第二掺杂剂浓度之间的差在第一通行和第二通行的每次连续重复中减小。

尽管图7示出了过程700的示例框，但是在一些实施方式中，过程700包括与图7中描绘的那些框相比附加的框、更少的框、不同的框或不同布置的框。另外地或替代地，可以并行地执行过程700的框中的两个或更多个框。

前述公开内容提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实施方式限制于所公开的精确形式。可以根据上述公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。此外，除非前述公开明确地提供了一个或多个实施方式不可组合的原因，否则可以组合本文描述的任何实施方式。

即使在权利要求中叙述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但是这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开内容。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求书中未具体叙述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。如本文所使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及与多个相同项目的任何组合。

除非明确描述如此，否则本文使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所使用的，冠词“一”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，冠词“该”旨在包括结合冠词“该”引用的一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、或者相关和不相关项目的组合)。在仅意图一个项目的情况下，使用短语“仅一个”或类似语言。此外，如本文所使用的，术语“有”、“具有”、“带有”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。此外，如本文所使用的，术语“或”在串联使用时旨在是包含性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“中的仅一个”组合使用)。此外，为了便于描述，本文可以使用空间相对术语，例如“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，以描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除了图中描绘的取向之外，空间相对术语旨在涵盖装置、设备和/或在使用或操作中的元件的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，并且本文使用的空间相对描述符同样可以相应地解释。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有于2022年10月19日提交的题为“在光纤预制件制造期间控制折射率分布的装置”的美国临时专利申请63/380,207的优先权。

Claims (22)

1.一种用于控制光纤预制件的折射率分布的方法，包括：

在一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管的同时旋转所述基管；

将一种或多种掺杂剂输送到所述基管中，同时向所述基管施加热量，以在所述基管的内壁上沉积包括所述一种或多种玻璃前体和所述一种或多种掺杂剂的材料层；以及

在所述基管旋转并且向所述基管施加热量的同时，调节注入管的出口的横向位置，

其中调节注入管的出口的横向位置导致沉积在所述基管的内壁上的材料层具有方位角非均匀的掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以与所述基管的旋转同步的方式调节所述注入管的出口的横向位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述注入管的出口的横向位置包括：在所述基管旋转并且向所述基管施加热量的热源沿着所述基管的纵向轴线移动时，控制与所述注入管的路径相关联的幅度或相位中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使所述基管和沉积在所述基管的内壁上的材料层再成形，以形成预制件结构；以及

拉制所述预制件结构以形成具有非均匀折射率分布的光纤芯，所述非均匀折射率分布基于沉积在所述基管的内壁上的材料层的方位角非均匀的掺杂浓度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非均匀折射率分布是倾斜折射率分布，所述倾斜折射率分布在所述光纤芯的第一圆周或方位角位置处具有最大值，在所述光纤芯的第二圆周或方位角位置处单调减小到最小值。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非均匀折射率分布包括在所述光纤芯的相对的圆周或方位角位置处的两个或更多个方位角最小值和最大值。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非均匀折射率分布是螺旋折射率分布，所述螺旋折射率分布具有沿着所述光纤芯的长度旋转变化的一个或多个最大值。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非均匀折射率分布在所述光纤芯的不同圆周或方位角位置处旋转地变化。

9.一种用于控制光纤预制件的折射率分布的方法，包括：

使一种或多种玻璃前体以固定速率流入基管中；

在热源沿着所述基管的纵向轴线在向后方向上移动的第一通行中，调节所述基管的旋转，以产生从所述基管的第一侧到所述基管的第二侧的第一温度梯度；

在所述第一通行中，以第一掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到所述基管中，

其中所述第一温度梯度使得包括所述一种或多种玻璃前体和所述一种或多种掺杂剂的第一多孔材料层在所述第一通行中以在所述基管的所述第一侧上更高的沉积体积沉积在所述基管的内壁上；

在所述热源沿着所述基管的纵向轴线在向后方向上移动的第二通行中，调节所述基管的旋转，以产生从所述基管的第二侧到所述基管的第一侧的第二温度梯度；以及

在所述第二通行中，以第二掺杂剂浓度将一种或多种掺杂剂输送到所述基管中，

其中所述第二温度梯度使得包括所述一种或多种玻璃前体和所述一种或多种掺杂剂的第二多孔材料层在所述第二通行中以在所述基管的第二侧上更高的沉积体积沉积在所述基管的所述内壁上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

在所述第一通行中调节所述基管的旋转包括将所述基管的旋转暂停在第一取向，以及

在所述第二通行中调节所述基管的旋转包括将所述基管旋转到相对于所述第一取向旋转180度的第二取向。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

在所述第一通行中调节所述基管的旋转包括以第一准正弦速度旋转所述基管，当所述基管具有第一取向时，所述第一准正弦速度最慢，并且当所述基管具有与所述第一取向相反的第二取向时，所述第一准正弦速度最快，以及

在第二通行中调节基管的旋转包括以第二准正弦速度旋转基管，该第二准正弦速度相对于第一准正弦速度相移180度。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在所述第一通行中，当所述热源沿着所述基管的纵向轴线在向前方向上移动时，以恒定速率旋转所述基管，以使沉积在所述基管的内壁上的所述第一多孔材料层玻璃化；以及

在所述第二通行中，在所述热源沿着所述基管的纵向轴线在所述向前方向上移动的同时，以恒定速率旋转所述基管，以使沉积在所述基管的内壁上的所述第二多孔材料层玻璃化。

13.根据权利要求9所述的方法，其中交替地执行所述第一通行的多次重复和所述第二通行的多次重复。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一掺杂剂浓度和所述第二掺杂剂浓度之间的差在所述第一通行的多次重复和所述第二通行的多次重复期间减小，以产生朝向所述基管的中心的平滑梯度。

15.根据权利要求9所述的方法，还包括：

使所述基管再成形以形成预制件结构；以及

拉制所述预制件结构以形成具有非均匀折射率分布的光纤芯。

16.根据权利要求9所述的方法，还包括：

执行所述第一通行和所述第二通行的一次或多次重复，

其中所述第一掺杂剂浓度和所述第二掺杂剂浓度之间的差在所述第一通行和所述第二通行的每次连续重复中减小。

17.一种光纤，包括：

芯，所述芯具有旋转变化的折射率分布；以及

包层，所述包层围绕所述芯。

18.根据权利要求17所述的光纤，其中，所述芯具有圆形形状和方位角变化的掺杂剂浓度，所述方位角变化的掺杂剂浓度具有围绕所述芯的圆周的一个或多个浓度最小值和一个或多个浓度最大值。

19.根据权利要求17所述的光纤，其中，所述芯的横截面具有非均匀掺杂浓度，所述非均匀掺杂浓度使得所述芯具有旋转变化的折射率分布。

20.根据权利要求17所述的光纤，其中，所述旋转变化的折射率分布包括具有倾斜折射率分布的横截面，所述倾斜折射率分布在所述芯的第一圆周或方位角位置处具有最大值，在所述芯的第二圆周或方位角位置处单调减小到最小值。

21.根据权利要求17所述的光纤，其中，所述旋转变化的折射率分布包括在所述芯的相对的圆周或方位角位置处的两个或更多个方位角最小值和最大值。

22.根据权利要求17所述的光纤，其中，所述旋转变化的折射率分布是螺旋折射率分布，所述螺旋折射率分布具有沿着所述芯的长度旋转变化的一个或多个最大值。