專利名稱：低損耗光纖的制作方法
低損耗光纖相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2009年11月25日提交的、名稱為“Low Loss Optical Fiber (低損耗光纖)”的美國非臨時專利申請第12/626305號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，本申請所依賴的內(nèi)容以參見的方式納入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體涉及光纖，具體涉及具有低衰減的單模光纖。適用于各種應(yīng)用并滿足諸如ITU-T G. 652的行業(yè)標準的單模光纖的需求持續(xù)增長。然而，諸如衰減和彎曲損耗的光纖性質(zhì)會劣化這些光纖的信號。因此，對于減少衰減和彎曲損耗有大量商業(yè)利益。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例包括ー種波導光纖，該波導光纖包括芯部和覆層，所述芯部具有用％的単位表述的相對折射率分布△ (r)。所述芯部包括具有起點巧和終點rf的阿爾法分布，其中，阿爾法(α)大于2. 5且小于3.0，所述阿爾法分布具有最大相對折射率Aimax和外半徑札。所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述光纖在1310nm的波長處具有小于O. 33IdB/km的衰減，在1383nm的波長處具有小于O. 328dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于O. 270dB/km的衰減，在1550nm的波長處具有小于O. 190dB/km的衰減。另ー實施例包括一種用于生產(chǎn)光纖的方法。該方法包括從受熱的玻璃源拉制所述光纖。此外，該方法包括通過將所述光纖保持在處理區(qū)域同時使所述光纖在所述處理區(qū)域經(jīng)受一平均冷卻速率來處理所述光纖，所述平均冷卻速率小于5，000° C/s。所述處理區(qū)域中的所述平均冷卻速率定義為進入處理區(qū)域的光纖進入表面溫度減去離開處理區(qū)域的光纖離開表面溫度除以光纖在處理區(qū)域中的總駐留時間。離開處理區(qū)域的光纖的表面溫度是至少約1，000° C。所述光纖具有芯部和覆層，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述光纖在1310nm的波長處具有小于O. 323dB/km的衰減，在1383nm的波長處具有小于O. 310dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于O. 260dB/km的衰減，在1550nm的波長處具有小于O. 184dB/km 的衰減。在下面的詳細描述中將闡述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，它們對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說部分地可從該說明書中變得顯而易見，或可通過實踐在此描述的實施例(包括下面的詳細描述、權(quán)利要求書以及附圖)而認識到。應(yīng)理解的是，上面的總體說明和下面的詳細說明都描述了各種示例性實施例，并意在提供概況或框架以便理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特征。包括附圖以提供進ー步理解，附圖包含在該說明書中并構(gòu)成該說明書的一部分。附圖示出各實施例并與說明書一起用于解釋各個實施例的原理和操作。


圖I示意地示出了波導光纖的一實施例；圖2示出了波導光纖的一示例性實施例的折射率分布；圖3示出了波導光纖的附加示例性實施例的折射率分布；圖4示出了光纖形成設(shè)備的示意剖視側(cè)視圖；圖5示出了另一光纖形成設(shè)備的示意剖視側(cè)視圖；圖6不出了光纖生產(chǎn)系統(tǒng)；圖7示出了用于光纖生產(chǎn)系統(tǒng)的流體軸承的分解圖；以及圖8示出了用于光纖生產(chǎn)系統(tǒng)的、具有錐形區(qū)域的流體軸承的側(cè)視圖。具體實施例方式現(xiàn)將參照附圖中所示的實例詳細描述本發(fā)明的較佳實施例?！罢凵渎史植肌笔钦凵渎驶蛳鄬φ凵渎逝c波導光纖半徑之間的關(guān)系?！跋鄬φ凵渎拾俜直取倍x為八％=100バ叫2_11。2)/2叫2，其中，Hi是區(qū)域i中的最大折射率，除非另有規(guī)定，且η。是覆層最外區(qū)域的平均折射率。如同這里所使用的那樣，相對折射率表示為△，其值用單位“％”來給定，除非另有規(guī)定。波導光纖的“彩色消散”，這里稱為“色散”，除非另有注明，是材料色散、波導色散和模間色散的總和。在單模波導光纖的情況下，模間色散為零。色散斜率是色散相對于波長的變化率?！坝行娣e”定義為Aeff=2 τι ( / f2r dr)2/ ( f f4r dr),其中，積分限是0至°o，f是與波導中傳播的光相關(guān)聯(lián)的、電場的橫向分量。如同這里所使用的那樣，“有效面積”或“Aeff”是指在1550nm波長處的光學有效面積，除非另有注明。術(shù)語“ α分布”或“阿爾法分布”是指相對折射率分布，用項△ (r)來表述，其単位是“％”，其中，r是半徑，符合等式，Δ (r) = ( Δ (r0) - Δ Cr1)) (I— [ | r_r01 / (r^rj ] α) + Δ Cr1)，其中，r。是沿阿爾法分布的Λ (r)為最大值的位置，巧是沿阿爾法分布的Λ (r)為最小值的位置，r處在范_ri〈r〈rf，其中Λ如上定義，巧是α分布的起點，1>是α分布的終點，α是作為實數(shù)的指數(shù)。模場直徑(MFD)是用Peterman II 方法測量的，其 llKZw=MFD, w2=(2 / f2rdr/ f [df/dr]2r dr),積分限是 O 至00。波導光纖的彎曲阻力可以通過在規(guī)定測試條件下引起的衰減來測量，例如通過圍繞規(guī)定直徑的心軸展開或包裹光纖。ー種類型的彎曲測試是側(cè)向負荷微彎測試。在該所謂的“側(cè)向負荷”測試中，波導光纖的規(guī)定長度放置在兩個平板之間。#70絲網(wǎng)附連至兩個板中的ー個板。已知長度的波導光纖夾在兩個板之間，當兩個板用30牛的力壓靠在一起時，測量參考衰減。然后將70牛的力施加至板，測量衰減中的增加，以dB/m計。衰減中的增加是波導的側(cè)向負荷衰減。“銷陣列”彎曲測試用來比較波導光纖的相對彎曲阻力。為了實施該測試，對于波導光纖測量衰減損耗，而基本不引起彎曲損耗。波導光纖然后圍繞銷陣列編織，再次測量衰減。由彎曲引起的損耗在兩次測得衰減中不同。銷陣列是布置成單行且保持在平面上固定垂直位置的ー組十個圓柱銷。銷間隔是5mm,中心到中心。銷直徑是O. 67_。在測試中,施加足夠的張力以使波導光纖符合銷表面的一部分。對于給定模來說，理論光纖截止波長、或“理論光纖截止”、或“理論截止”是如下波長在該波長以上，引導的光無法該模中傳播?？稍赟ingle Mode Fiber Optics (單模光纖),Jeunhomme, pp. 39-44，Marcel Dekker, New York, 1990 中找到數(shù)學定義，其中，理論光纖截止描述成如下波長在該波長處，模傳播常數(shù)變成等于外覆層中的平面波傳播常數(shù)。該理論波長適合于無限長、完全直 的光纖，其沒有直徑變化。由于彎曲和/或機械壓カ引起損耗，有效光纖截止低于理論截止。在本文中，截止是指LPll和LP02模中的較高者。LPll和LP02通常在測量中不區(qū)分，但兩者明顯作為光譜測量中的步驟，即，在波長長于測得截止的模中觀察不到功率。實際的光纖截止可通過標準2m光纖截止測試來測得，F(xiàn)0TP-80 (EIA-TIA-455-80)，從而產(chǎn)生“光纖截止波長”，也稱為“2m光纖截止”或“測得截止”。實施F0TP-80標準測試以使用受控量的彎曲抽出高階模，或者使光纖的光譜響應(yīng)標準化至多模光纖。由于在光纜環(huán)境中較高程度的彎曲和機械壓力，光纜截止波長或“光纜截止”甚至低于測得光纖截止。實際光纜調(diào)節(jié)可以通過在EIA-445光纖測試過程中描述的光纜截止測試來近似，其是EIA-TIA光纖標準的一部分，即，電子エ業(yè)聯(lián)盟一電信行業(yè)協(xié)會光纖標準，更經(jīng)常稱作F0TP。在EIA-455-170單模光纖的光纜截止波長乘發(fā)送功率或“F0TP-170”中描述了光纜截止測量。除非這里另有注明，光學性質(zhì)(諸如色散、色散斜率等)報告為LPOl摸。除非這里另有注明，1550nm的波長是參考波長。根據(jù)這里所述的各實施例，如圖I所示，波導光纖10包括芯部12和包圍芯部12的至少ー個覆層14。在各較佳實施例中，覆層14是純石英，芯部12是摻雜有ー種或多種摻雜物的石英。在一具體較佳實施例中，芯部12摻雜有折射率増大的摻雜物，諸如Ge，從而獲得理想的相對折射率改變(例如，3. 5-4. 2%的Ge，摩爾百分比)。芯部12還可以可選地摻雜有一種或多種折射率減小的摻雜物，諸如硼或氟。較佳的是，芯部12的直徑從約9μπι變化至約16 μ m。較佳的是，光纖10的覆層14的外直徑是約125 μ m。較佳的是，覆層區(qū)域14具有至少約40 μ m的外半徑。如同慣例那樣，光纖可涂覆有多層聚合物涂層16和18。波導光纖10的芯部12從中心線徑向向外延伸至半徑R1，且具有用％単位表述的相對折射率分布△ (r)，帶有最大相對折射率百分比Λ靈。R1定義為發(fā)生在△ (r)首先從Δ 1MAX徑向向外達到O. 02%之處的半徑。圖2示出了這里所述的光纖的ー示例性實施例的折射率分布(分布1)，其示出目標分布20和制造成對應(yīng)于目標分布的實際芯莖分布22。表I列出了圖2所不實施例的分布參數(shù)。表I目標分布實際分布
權(quán)利要求
1.一種波導光纖，包括芯部和覆層，所述芯部具有用％的単位表述的相對折射率分布△ (r)，所述芯部包括具 有起點へ和終點rf的阿爾法分布，其中，阿爾法(a)大于2. 5且小于3.0，所述阿爾法分 布具有最大相對折射率Aimax和外半徑R1；所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述光纖在1310nm的波長處具有小于0. 331dB/km 的衰減，在1383nm的波長處具有小于0. 328dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于 0. 270dB/km的衰減，在1550nm的波長處具有小于0.190dB/km的衰減。
2.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，0.30%く A1MAX<0. 40%。
3.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖在1310nm的波長處具有小于0. 325dB/km的衰減，在1383nm的波長處具有小于 0. 323dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于0. 264dB/km的衰減，在1550nm的波長處 具有小于0.186dB/km的衰減。
4.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，2.6〈阿爾法(a)<2.9。
5.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述 光纖在1550nm的波長處具有小于IOdB的銷陣列宏彎曲損耗。
6.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述 光纖在1550nm的波長處具有小于0. 7dB的側(cè)向負荷微彎曲損耗。
7.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖在1310nm的波長處具有小于0. 323dB/km的衰減，在1383nm的波長處具有小于 0. 300dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于0. 255dB/km的衰減，在1550nm的波長處 具有小于0.182dB/km的衰減。
8.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，所述阿爾法分布的起點^是小于1ym 的半徑，所述阿爾法分布的終點rf是至少4 u m的半徑。
9.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，rf處的A(r)是至少0.1。
10.如權(quán)利要求9所述的波導光纖，其特征在干，rf+0.5iim處的A (r)比&處的A (r) 小至少0.10%。
11.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖的光纜截止波長小于或等于1260nm。
12.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖在1310nm的波長處的模場直徑是約8. 8 — 9. 6 iim，在1550nm的波長處的模場直徑 是約 9. 8 — 11.Oii m。
13.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖在1310nm的波長處的有效面積是約60 — 70 iim2，在1550nm的波長處的有效面積是 約 75 — 90 um2o
14.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在干，所述芯部和所述覆層形成一光纖， 所述光纖的零色散波長、是約1302— 1322nm，所述光纖的零色散斜率小于或等于約 0. 089ps/(nm2 km)。
15.如權(quán)利要求1所述的波導光纖，其特征在于，所述芯部和所述覆層形成一光纖，所 述光纖在1550nm的波長處的色散小于18. Ops/(nm km)。
16.—種用于生產(chǎn)光纖的方法,所述方法包括從受熱的玻璃源拉制所述光纖，以及通過將所述光纖保持在處理區(qū)域同時使所述光纖在所述處理區(qū)域經(jīng)受一平均冷卻速 率來處理所述光纖，所述平均冷卻速率定義為光纖進入表面溫度減去光纖離開表面溫度除 以光纖在處理區(qū)域中的總駐留時間，所述平均冷卻速率小于5，000° C/s，其中，所述光纖 離開處理區(qū)域的表面溫度是至少約1，000° C;其中，所述光纖具有芯部和覆層，并且其中所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述光纖在1310nm的波長處具有小于0. 323dB/km 的衰減，在1383nm的波長處具有小于0. 310dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于 0. 260dB/km的衰減，在1550nm的波長處具有小于0. 184dB/km的衰減。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述處理區(qū)域的長度是至少約5米。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，以大于或等于25m/s的拉制速度拉制所述 光纖。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，從受熱的玻璃源拉制所述光纖和在處理 區(qū)域中處理所述光纖的步驟沿著第一路徑發(fā)生，且所述方法還包括使裸光纖與流體軸承中的流體區(qū)域相接觸，所述流體軸承包括通道，所述通道由至少 兩個側(cè)壁限定，所述光纖被保持在所述通道的區(qū)域內(nèi)，足以致使所述光纖基本由于所述通 道內(nèi)的所述光纖下方存在的壓差而浮在所述通道內(nèi)，所述壓差通過在所述通道內(nèi)的所述光 纖下方供給的所述流體導致的、與在所述光纖上方存在的壓力相比的較高壓力來引起，以 及當所述裸光纖被拉過流體墊區(qū)域時，沿著第二路徑將所述光纖改向。
20.—種用權(quán)利要求16所述的方法制成的光纖。
全文摘要
提供一種波導光纖，該波導光纖包括芯部和覆層，其中，芯部包括阿爾法分布，其中，阿爾法(α)大于2.5且小于3.0。所述芯部和所述覆層形成一光纖，所述光纖在1310nm的波長處具有小于0.331dB/km的衰減，在1383nm的波長處具有小于0.328dB/km的衰減，在1410nm的波長處具有小于0.270dB/km的衰減，在1550nm的波長處具有小于0.190dB/km的衰減。還提供用于生產(chǎn)光纖的方法。
文檔編號G02B6/036GK102667554SQ201080053139
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者S·K·米什拉 申請人:康寧股份有限公司