專利名稱：一種耦合器用980光纖及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耦合器用980光纖，尤其涉及一種耦合器用980光纖及其生產(chǎn)方法的生產(chǎn)方法，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近來，國內(nèi)外使用980nm波段作為通訊窗口，其優(yōu)點是，980nm是最常用的波段，其光源及相關(guān)器件相當(dāng)成熟且價格便宜，使用該波段可有效降低光網(wǎng)絡(luò)的成本。與1310nm和1550nm窗口相比，在980nm窗口光的損耗增大了，信號可傳輸?shù)木嚯x受到了限制，因此無法用于長距離甚至是中距離的傳輸，但卻可以滿足耦合器制作的要求；光纖耦合器是光網(wǎng)絡(luò)和光傳感系統(tǒng)中實現(xiàn)光信號分路和合路的重要器件。在光纖通信、光纖傳感和光纖測量中有著重要的應(yīng)用。自1982年Jensen報道關(guān)于非線性定向耦合器的理論以來，光纖耦合器有了很大的發(fā)展。光纖耦合器件的制作方法主要有腐蝕法、磨拋法及熔融拉錐法等。熔融拉錐方法相對于前兩種方法具有損耗低、穩(wěn)定性較好和適于批量生產(chǎn)等優(yōu)點，是目前普遍采用的一種方法，其方法原理是是將兩根光纖或以上去除涂覆層的光纖以一定的方式靠攏，在高溫加熱下熔融，同時向兩側(cè)拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體結(jié)構(gòu)的特殊波導(dǎo)器件；當(dāng)兩根光纖融合時，輸入光信號從一根光纖進(jìn)入兩根光纖；而目前用于生產(chǎn)光纖耦合器的光纖在進(jìn)行熔融拉錐時容易發(fā)生附加損耗大于O. 2dB。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種在光纖熔融拉錐時附加損耗小于O. 15dB的稱合器用980光纖。為方便介紹本發(fā)明的內(nèi)容，部分定義如下
預(yù)制棒芯棒是由芯層和包層組成的徑向折射率分布符合光纖設(shè)計要求需進(jìn)一步加工可形成光纖預(yù)制棒。預(yù)制棒是由芯層和包層組成的徑向折射率分布符合光纖設(shè)計要求可直接拉制成所設(shè)計光纖的玻璃棒或組合體。光纖芯層光纖中心部分，該部分是波導(dǎo)傳輸?shù)闹饕d體。光纖包層位于纖芯的周圍，該部分主要為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機械保護(hù)作用。光纖涂層位于光纖的最外層，保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時又增加了光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。折射率差Λ η+ :光纖芯層和內(nèi)包層折射率的差值，如芯層折射率為rv內(nèi)包層折射率為Ii1，則芯層與內(nèi)包層的折射率差Λη+=η(|-ηι。折射率差Λη_ :光纖內(nèi)包層和外包層折射率的差值，如內(nèi)包層折射率為II1，外包層的折射率為η2，則內(nèi)包層與外包層的折射率差Λη_=ηι- η2。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容為耦合器用980光纖，由橫截面為圓形的裸玻璃光纖以及包圍在該裸玻璃光纖外周的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)涂層和外涂層構(gòu)成，其特征是所述裸玻璃光纖由一個橫截面為圓形的芯層和依次包圍在所述芯層外側(cè)的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)包層和外包層組成；在芯層中摻雜有鍺(Ge)，在芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si 88 90，Ge 10 12 ;在內(nèi)包層中摻雜有氟(F)、鍺(Ge)和磷(P)，在內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si :84 88，F(xiàn) :2 3，Ge :5 7，P :5 6 ;所述的外包層為純SiO2;所述芯層的折射率高于內(nèi)包層和外包層的折射率，且所述芯層相對與內(nèi)包層的折射率差(△+)大于內(nèi)包層相對于外包層的折射率差(△_);所述芯層相對與內(nèi)包層的折射率差(Δ+)為O. 01 O. 013，內(nèi)包層相對于外包層的折射率差(Λ_)為-O. 005 O ;所述芯層11的直徑2a為4 4. 5Mm,內(nèi)包層12的直徑2b為16. 5 18Mm,外包層13的直徑2c為124 126Mm。 在光纖的內(nèi)包層中摻雜磷，氟和鍺的作用，是光纖在熔融拉錐時增加摻雜物的擴(kuò)散速度，從而改變光纖折射率剖面結(jié)構(gòu)，從而擴(kuò)大模場直徑的目的。本發(fā)明的耦合器用980光纖的外徑尺寸為230 260 μ m之間，截止波長在905 955nm之間；當(dāng)工作波長在980nm時，衰減系數(shù)彡3dB/km,模場直徑在4. 7 5. O μ m之間，工作波長在1550nm時，衰減系數(shù)彡ldB/km,模場直徑在7 8 μ m之間，光纖的熔接損耗(O.15dB。本發(fā)明的目的在于提供上述耦合器用980光纖的生產(chǎn)方法。本發(fā)明采用MCVD (改良的化學(xué)氣象沉積法)結(jié)合OVD (管外氣相沉積法)，MCVD用來制造光纖預(yù)制棒的芯棒，OVD制造光纖預(yù)制棒的外包層。一種耦合器用980光纖的生產(chǎn)方法，其包括以氣相沉積法(MCVD)來制造光纖預(yù)制棒的芯棒，再由外部氣相沉積(OVD)制造包圍在芯棒外周的外包層從而得到光纖預(yù)制棒，再將得到的光纖預(yù)制棒在拉絲塔上進(jìn)行拉絲制成裸玻璃光纖，該裸玻璃光纖經(jīng)過兩次紫外光固化樹脂涂覆形成內(nèi)涂層和外涂層后即為成品；其特征是
在氣相沉積法(MCVD)來制造光纖預(yù)制棒的芯棒的過程中當(dāng)在基管的內(nèi)壁先沉積內(nèi)包層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜SF6、GeCl4、POCl3，使內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si :84 88，F(xiàn) :2 3 =Ge :5 7，P :5 6 ;在沉積芯層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜GeCl4、使芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si :88 90，Ge :10 12。在上述耦合器用980光纖的生產(chǎn)方法中外部氣相沉積(OVD)為，先將芯棒進(jìn)行清潔，OVD工藝是目前生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的主要方法之一，OVD工藝中SiO2的獲得是利用火焰水解法，即使用一只或多只燃燒器對著芯棒燃燒，使SiCl4, GeCl4等蒸汽水解，形成SiO2, GeO2等煙灰顆粒后沉積在芯棒上，此沉積層為多孔結(jié)構(gòu)，此沉積層為多孔結(jié)構(gòu)，隨后第二層、第三層…..，之后，將這種疏松結(jié)構(gòu)的預(yù)制棒慢慢地放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)后的成品為光纖預(yù)制棒。本發(fā)明所具有的優(yōu)點是本發(fā)明通過調(diào)整芯棒內(nèi)包沉積過程中硅、氟、鍺和磷這四種元素之間的摩爾百分比比例，從而使生產(chǎn)的光纖的性能達(dá)到優(yōu)化，降低光纖熔融拉錐過程中的附加損耗，本發(fā)明還適用于熔融拉錐技術(shù)生產(chǎn)的各種波段(C波段和L波段)的耦合器和分路器，可應(yīng)用于EDFA用泵浦/信號波分復(fù)用器，CATV光纖耦合器，Tap coupler抽頭耦合器，超小封裝光纖器件，雙向合波器和分波器，低損耗耦合器/超短型和混合型耦合器。


圖I為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中裸玻璃光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中裸玻璃光纖的折射率剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例如圖I、圖2和圖3所不,I禹合器用980光纖，由橫截面為圓形的裸玻璃光纖I以及包圍在該裸玻璃光纖外周的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)涂層2和外涂層3構(gòu)成，其特征是所述裸玻璃光纖I由一個橫截面為圓形的芯層11和依次包圍在所述芯層外側(cè)的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)包層12和外包層13組成；在芯層11中摻雜有鍺(Ge)，在芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si 88 90，Ge 10 12 ;在內(nèi)包層12中摻雜有氟(F)、鍺(Ge)和磷(P)，在內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si :84 88，F(xiàn) :2 3，Ge :5 7，P :5 6 ;所述的外包層13為純SiO2 ;所述芯層11的折射率高于內(nèi)包層12和外包層13的折射率，且所述芯層11相對與內(nèi)包層12的折射率差(Λ+)大于內(nèi)包層12相對于外包層13的折射率差(Λ-);所述芯層11相對與內(nèi)包層12的折射率差(Λ+)為O. 01 O. 013，內(nèi)包層12相對于外包層13的折射率差(Λ_)為-O. 005 O ;所述芯層11的直徑2a為4 4. 5Mm,內(nèi)包層12的直徑2b為16. 5 18Mm，外包層13的直徑2c為124 126Mm。例I :選用橫截面環(huán)形面積CSA為270_2的基管，在基管的內(nèi)壁先沉積內(nèi)包層，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜SF6、GeCl4、P0Cl3，使內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si 85, F 2. 5 Ge :6. 5，P :6 ;內(nèi)包層的沉積厚度4. 21mm ;再沉積芯層制得光纖預(yù)制棒的芯棒，在沉積芯層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜GeCl4、使芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si 89, Ge 11 ;芯層的沉積厚度I. 28mm ;然后塌縮成一根直徑為20. 4mm的芯棒；再由外部氣相沉積(OVD)制造包圍在芯棒外周的外包層從而得到光纖預(yù)制棒，夕卜包層的沉積厚度29.75mm ;再將得到的直徑為79. 5mm光纖預(yù)制棒在拉絲塔上進(jìn)行拉絲制成裸玻璃光纖，裸玻璃光纖芯層的直徑2a為4. 24Mm,內(nèi)包層的直徑2b為17. 6lMm,外包層的直徑2c為124ΜΠ1;該裸玻璃光纖經(jīng)過兩次紫外光固化樹脂涂覆形成內(nèi)涂層和外涂層后即為成品耦合器用980光纖，外徑尺寸為245ΜΠ1;內(nèi)涂層和外涂層的涂覆厚度分別為35Mm和25Mm ;該成品耦合器用980光纖的芯層11相對與內(nèi)包層12的折射率差(Λ.)為O. 0108，內(nèi)包層12相對于外包層12的折射率差(Λ_)為-O. 0001 ;經(jīng)測試截止波長為934. 5nm，模場直徑在工作波長980nm下為4. 82Mm,在工作波長1550nm下為7. 42Mm,熔融拉錐時附加損耗值為O. 12dB。例2 :選用橫截面環(huán)形面積CSA為273_2的基管，在基管的內(nèi)壁先沉積內(nèi)包層，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜SF6、GeCl4, POCl3，使內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si 86. 5，F(xiàn) 2. 5 Ge :5. 5，P :5. 5 ;內(nèi)包層的沉積厚度4. 25mm ;再沉積芯層制得光纖預(yù)制棒的芯棒，在沉積芯層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜GeCl4、使芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si 88, Ge :12;芯層的沉積厚度I. 23mm;然后塌縮成一根直徑為20. 8mm的芯棒；再由外部氣相沉積(OVD)制造包圍在芯棒外周的外包層從而得到光纖預(yù)制棒，外包層的沉積厚度29. 54mm ;再將得到的光纖預(yù)制棒在拉絲塔上進(jìn)行拉絲制成裸玻璃光纖，裸玻璃光纖芯層11的直徑2a為4. 25Mm,內(nèi)包層12的直徑2b為17. 73Mm，外包層13的直徑2c為126Mm ;該裸玻璃光纖經(jīng)過兩次紫外光固化樹脂涂覆形成內(nèi)涂層和外涂層后即為成品耦合器用980光纖，外徑尺寸為247ΜΠ1 ;內(nèi)涂層和外涂層的涂覆厚度分別為35Mm和25Mm ;該成品耦合器用980光纖的芯層11相對與內(nèi)包層12的折射率差(Λ+)為O. 0102，內(nèi)包層12相對于外包層12的折射率差(Λ_)為-O. 0003 ;經(jīng)測試截止波長為946. 8nm，模場直徑在工作波長980nm下為4.83Mm，在工作波長1550nm下為7. 34Mm，熔融拉錐時附加損耗值為O. 09dB。 例3 :選用橫截面環(huán)形面積CSA為272_2的基管，在基管的內(nèi)壁先沉積內(nèi)包層，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜SF6、GeCl4, POCl3，使內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si 87, F 2. 7 Ge :5. 3，P :5. O ;內(nèi)包層的沉積厚度4. 32mm ;再沉積芯層制得光纖預(yù)制棒的芯棒，在沉積芯層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜GeCl4、使芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si 88,Ge : 12;芯層的沉積厚度I. 3mm;然后塌縮成一根直徑為20. 6mm的芯棒；再由外部氣相沉積(OVD)制造包圍在芯棒外周的外包層從而得到光纖預(yù)制棒，夕卜包層的沉積厚度30. 12mm ;再將得到的光纖預(yù)制棒在拉絲塔上進(jìn)行拉絲制成裸玻璃光纖，裸玻璃光纖芯層11的厚度2a為4. 23Mm,內(nèi)包層12的厚度2b為17. 7Mm，外包層13的厚度2c為124. 5Mffl ;該裸玻璃光纖經(jīng)過兩次紫外光固化樹脂涂覆形成內(nèi)涂層和外涂層后即為成品耦合器用980光纖，外徑尺寸為247Mm ;內(nèi)涂層和外涂層的涂覆厚度分別為35Mm和25Mm ；該成品耦合器用980光纖的芯層11相對與內(nèi)包層12的折射率差(Λ+)為O. 0105，內(nèi)包層12相對于外包層12的折射率差(Λ_)為-O. 0004 ;經(jīng)測試截止波長為900nm，模場直徑在工作波長980nm下為4.85Mm，在工作波長1550nm下為7. 4Mm，熔融拉錐時附加損耗值為
O.lldB。
權(quán)利要求
1.一種I禹合器用980光纖，由橫截面為圓形的裸玻璃光纖(I)以及包圍在該裸玻璃光纖外周的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)涂層(2)和外涂層(3)構(gòu)成，其特征是所述裸玻璃光纖(I)由一個橫截面為圓形的芯層(11)和依次包圍在所述芯層外側(cè)的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)包層(12)和外包層(13)組成；在芯層(11)中摻雜有鍺，在芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si :88 90，Ge :10 12 ;在內(nèi)包層12中摻雜有氟、鍺和磷，在內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si :84 88，F(xiàn) :2 3，Ge :5 7，P :5 6 ;所述的外包層(13)為純SiO2 ;所述芯層(11)的折射率高于內(nèi)包層(12)和外包層(13)的折射率，且所述芯層(11)相對與內(nèi)包層(12)的折射率差(Λ+)大于內(nèi)包層(12)相對于外包層(13)的折射率差(Δ_);所述芯層(11)相對與內(nèi)包層(12)的折射率差(Δ+)為O. 01 O. 013，內(nèi)包層(12)相對于外包層(13)的折射率差(Λ_)為-O. 005 O ;所述芯層(11)的直徑(2a)為4 4.5Mm,內(nèi)包層(12)的直徑(2b)為16. 5 18Mm，外包層(13)的直徑(2c)為124 126Mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耦合器用980光纖，其特征是外徑尺寸為230 260μ m,截止波長在905 955nm ;當(dāng)工作波長在980nm時，衰減系數(shù)彡3dB/km，模場直徑在4. 7 5.Oym,工作波長在1550nm時，衰減系數(shù)彡ldB/km,模場直徑在7 8 μ m，光纖的熔接損耗(O.15dB。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耦合器用980光纖的生產(chǎn)方法，其包括以氣相沉積法(MCVD)來制造光纖預(yù)制棒的芯棒,再由外部氣相沉積(OVD)制造包圍在芯棒外周的外包層從而得到光纖預(yù)制棒，再將得到的光纖預(yù)制棒在拉絲塔上進(jìn)行拉絲制成裸玻璃光纖，該裸玻璃光纖經(jīng)過兩次紫外光固化樹脂涂覆形成內(nèi)涂層和外涂層后即為成品；其特征是 在氣相沉積法(MCVD)來制造光纖預(yù)制棒的芯棒的過程中當(dāng)在基管的內(nèi)壁先沉積內(nèi)包層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜SF6、GeCl4、POCl3，使內(nèi)包層中Si、F、Ge、P的摩爾百分比分別為Si :84 88，F(xiàn) :2 3 =Ge :5 7，P :5 6 ;在沉積芯層時，通過在噴燈的SiCl4原料中摻雜GeCl4、使芯層中Si和Ge的摩爾百分比為分別為Si :88 90，Ge :10 12。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耦合器用980光纖，由橫截面為圓形的裸玻璃光纖以及包圍在該裸玻璃光纖外周的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)涂層和外涂層構(gòu)成，其特征是所述裸玻璃光纖由一個橫截面為圓形的芯層和依次包圍在所述芯層外側(cè)的橫截面為圓環(huán)形的內(nèi)包層和外包層組成；在芯層中摻雜有鍺；在內(nèi)包層中摻雜有氟、鍺和磷；所述的外包層為純SiO2；所述芯層的折射率高于內(nèi)包層和外包層的折射率，且所述芯層相對與內(nèi)包層的折射率差(Δ+)大于內(nèi)包層相對于外包層的折射率差(Δ-)。本發(fā)明具有在光纖熔融拉錐時附加損耗小于0.15dB的優(yōu)點。
文檔編號C03B37/018GK102621629SQ20121010428
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者馮術(shù)娟, 張靜霞, 梁樂天, 繆振華, 蘇武, 邱韋韋, 金其峰, 黃本華 申請人:江蘇法爾勝光子有限公司