專利名稱：一種小模場抗彎曲單模光纖的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于光通信系統(tǒng)的小模場抗彎曲單模光纖，該光纖具有極小的彎曲附加損耗，可在光纖器件中使用，屬于光通信技術領域。
背景技術：
隨著光通信技術的快速發(fā)展，單模光纖取代銅線已經(jīng)大量應用于中短距離的控制系統(tǒng)中，在系統(tǒng)集成過程中人們對于器件小型化提出越來越高的要求，因此光纖的彎曲半徑也要求越來越小，在很小的彎曲半徑下，極低的彎曲附加損耗是非常重要的要求。在已使用的器件中要求光纖最小彎曲半徑達到3_。通常改善單模光纖的抗彎曲性能有兩種方式，一是減小光纖模場直徑而同時保證截止波長，即保持一定的MAC值(模場直徑與截止波長之比)，MAC值越小，則彎曲損耗對 應越小。二是采用雙包層結(jié)構來改善彎曲性能；或者是將內(nèi)包層變成下陷包層，或者在內(nèi)包層之外增加下陷包層，以保證較大的模場直徑的同時，改善光纖的抗彎曲特性。后一種方法在彎曲不敏感光纖(即G. 657光纖)中得到普遍應用。如中國專利CN101598834A，美國專利US7450807以及歐洲專利EP1978383等。在美國專利US7450807中，描述了一種通過加深下限環(huán)的低彎曲損耗光纖，但其抗彎曲性能仍屬普通抗彎曲光纖的水平。在專利TO2004/092794中，描述了一系列不同摻雜的低彎曲損耗單模光纖，但其大部分設計中IOmm直徑的彎曲損耗已經(jīng)大大增加，無法適應極小彎曲情況下的使用要求。在不要求與普通G. 652光纖進行連接的應用場合，模場直徑的匹配并不作為首要考慮的問題之一，因此小模場直徑設計可以采用。

發(fā)明內(nèi)容
為方便介紹本發(fā)明內(nèi)容，定義以下術語
折射率剖面光纖中玻璃折射率與光纖半徑之間的關系。相對折射率差
A = -^2)/ (2^)lx 100% ^xioo% ’和分別為各對應部分的折射率和純二 LJ o o
氧化硅的折射率。氟(F)的貢獻量摻氟(F)石英玻璃對于純二氧化硅石英玻璃的相對折射率差(AF)，以此表示摻氟(F)量。本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足提供一種小模場抗彎曲單模光纖，該光纖具有極小的彎曲附加損耗，能在極小彎曲半徑情況下使用。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為包括芯層和包層，其特征在于所述芯層的相對折射率差Al為0.9% 1. 1%，芯層半徑Rl為2. 4 3. Oiim;圍繞在芯層外有內(nèi)、外兩個包層；內(nèi)包層相對折射率差A2為0% -0. 1%，內(nèi)包層半徑R2為擴內(nèi)包層外為外包層。
按上述方案，所述的芯層由摻鍺的石英玻璃、或鍺氟共摻石英玻璃、或鍺及其它摻雜劑共摻的石英玻璃組成；芯層中鍺的貢獻量AGe為0.9% 1. 1%，氟(F)的貢獻量AF等于或低于-0.1 %。按上述方案，所述的內(nèi)包層由摻氟或鍺氟共摻的石英玻璃組成，內(nèi)包層半徑R2與芯層半徑Rl的比值R2/R1為4 4. 5，內(nèi)包層相對折射率差A 2與芯層相對折射率差A I的差值(A1-A 2)為1. 0%至1. 16%。按上述方案，所述的外包層由純石英玻璃組成。按上述方案，所述的單模光纖在1310nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于0. 52dB/km ;在1310nm波長處的模場直徑為4. 5 5. 5 u m ；
按上述方案，所述的單模光纖在1550nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于0. 30dB/km ;在1550nm波長處的模場直徑為5. 5um至6. 5 y m。按上述方案，所述的單模光纖具有小于或等于1260nm的光纜截止波長。按上述方案，所述的單模光纖在1550nm波長處,對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0.1dB,對于圍繞5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 05dB，對于圍繞1. 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. OldB，對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 005dB，對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于0. 002dB。按上述方案，所述的單模光纖在1625nm波長處，對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 2dB,對于圍繞5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. ldB，對于圍繞7. 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 02dB，對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 005dB，對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于0. 005dB。本發(fā)明的有益效果在于1、芯層摻雜鍺的貢獻量大，能有效將光信號約束在芯層中進行傳播，同時在彎曲狀態(tài)下，有效阻止光信號向外層傳播，使光纖的抗彎曲性能得到極大提高，能在最小彎曲半徑達到3_的極小彎曲半徑情況下使用；2、光纖的芯層和內(nèi)包層摻雜有氟，使得芯層與包層材料的粘度失配問題得到改善，拉絲后光纖內(nèi)部殘余應力減少，可以改善光纖的衰減性能；3、可在光纖器件中使用，增強光纖器件的運行能力。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的徑向截面示意圖。圖2是本發(fā)明一個實施例的折射率剖面示意圖。圖3是本發(fā)明一個實施例光纖折射率剖面圖。
具體實施例方式
下面將給出詳細的實施例，對本發(fā)明做進一步的說明。包括有芯層和包層，芯層00由摻鍺(Ge)和氟(F)的石英玻璃組成，或由摻鍺及其它摻雜劑的石英玻璃組成；圍繞在芯層外有兩個包層，內(nèi)包層10緊密圍繞芯層，由摻氟或鍺氟共摻的石英玻璃組成；外包層20緊密圍繞內(nèi)包層，由純石英玻璃組成。按上述單模光纖的技術方案，在其所規(guī)定的范圍內(nèi)對光纖的參數(shù)進行設計，并通過我們熟知的PCVD、MCVD, OVD或VAD工藝等芯棒制造工藝根據(jù)光纖設計要求制造芯棒，通過套管工藝、OVD工藝等進行外包層的制造，完成整個預制棒的制造。光纖的折射率剖面主要參數(shù)如表I所示。光纖的主要性能參數(shù)如表2所示。宏彎附加損耗測試方法按照IEC60793-1-47中規(guī)定的方法，將光纖按一定直徑繞成I圈或10圈，然后將圓圈放開，分別測試打圈前后光功率的變化，作為光纖的彎曲附加損耗。主要測試光纖在1550nm和1625nm處的彎曲附加損耗，推斷光纖在整個波段的彎曲特性。從實施例可以看出，(A1- A2)對于光纖的彎曲性能有較為明顯的影響，更大的(Al — A2)值則對應更好的宏彎附加損耗，這是因為高的折射率可以更好的約束光在芯層傳輸，在受到彎曲等應力作用下，也不容易泄漏到包層中，產(chǎn)生附加損耗。而包層的摻氟或鍺氟共摻區(qū)域，則可以使芯層和包層的材料粘度得到一定的匹配，從而降低拉絲過程中產(chǎn)生的內(nèi)部應力，從而避免模式泄漏導致的損耗增大。然而更多的摻雜氟會導致石英玻璃內(nèi)部缺陷增大，從而使光纖損耗發(fā)生不利影響，而且粘度進一步降低也會使此區(qū)域粘度進一步降低，反而不利于拉絲過程中承受拉絲張力，使纖芯部分集中更多的應力，這些都會導致?lián)p耗增大。因此需要綜合考慮摻氟區(qū)域的深度和寬度，使材料粘度匹配和材料缺陷降低。試驗表明，按照本發(fā)明的技術方案制造的光纖，其1550nm處的模場直徑約在6um左右，光纜截止波長在1260nm以下，1550nm處的衰耗在0. 3dB/km以下，且光纖具有極好的抗彎曲特性，1550nm波長處，對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0.1dB，對于圍繞5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 05dB，對于圍繞7. 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O.OldB，對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0.005dB，對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于0. 002dB ;在1625nm波長處，對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于
0.2dB，對于圍繞5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. ldB，對于圍繞7. 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 02dB,對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于0. 005dB，對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于0. 005dB。
權利要求
1.一種小模場抗彎曲單模光纖，包括芯層和包層，其特征在于所述芯層的相對折射率差Al為O. 9% 1. 1%，芯層半徑Rl為2. 4 3. Ομ ;圍繞在芯層外有內(nèi)、外兩個包層；內(nèi)包層相對折射率差Λ2為0% -O. 1%，內(nèi)包層半徑R2為擴12 μ m;內(nèi)包層外為外包層。
2.按權利要求1所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的芯層由摻鍺的石英玻璃、或鍺氟共摻石英玻璃、或鍺及其它摻雜劑共摻的石英玻璃組成；芯層中鍺的貢獻量 Λ Ge為O. 9 % 1.1 %，氟(F)的貢獻量Λ F等于或低于-O.1 %。
3.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的內(nèi)包層由摻氟或鍺氟共摻的石英玻璃組成，內(nèi)包層半徑R2與芯層半徑Rl的比值R2/R1為Γ4. 5，內(nèi)包層相對折射率差Λ 2與芯層相對折射率差Λ I的差值(Λ I —Λ 2)為1. 0%至1. 16%。
4.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的外包層由純石英玻璃組成。
5.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的單模光纖在1310nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于O. 52dB/km ;在1310nm波長處的模場直徑為4.5 5. 5 μ m0
6.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的單模光纖在 1550nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于O. 30dB/km ;在1550nm波長處的模場直徑為5. 5um至6.5 μ m。
7.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的單模光纖具有小于或等于1260nm的光纜截止波長。
8.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的單模光纖在 1550nm波長處，對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O.1dB，對于圍繞 5_彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O. 05dB，對于圍繞7. 5_彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O. OldB，對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O.005dB，對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于O. 002dB。
9.按權利要求1或2所述的小模場抗彎曲單模光纖，其特征在于所述的單模光纖在 1625nm波長處，對于圍繞3mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O. 2dB，對于圍繞 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O.1dB,對于圍繞7. 5mm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O. 02dB，對于圍繞IOmm彎曲半徑饒一圈彎曲附加損耗小于或等于O.005dB,對于圍繞15mm彎曲半徑饒十圈彎曲附加損耗小于或等于O. 005dB。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小模場抗彎曲單模光纖，包括芯層和包層，其特征在于所述芯層的相對折射率差Δ1為0.9％~1.1％，芯層半徑R1為2.4~3.0μm；圍繞在芯層外有內(nèi)、外兩個包層；內(nèi)包層相對折射率差Δ2為0％~-0.1％，內(nèi)包層半徑R2為9~12μm；內(nèi)包層外為外包層。本發(fā)明能有效將光信號約束在芯層中進行傳播，同時在彎曲狀態(tài)下，有效阻止光信號向外層傳播，使光纖的抗彎曲性能得到極大提高，能在最小彎曲半徑達到3mm的極小彎曲半徑情況下使用；光纖的芯層和內(nèi)包層摻雜有氟，使得芯層與包層材料的粘度失配問題得到改善，拉絲后光纖內(nèi)部殘余應力減少，可以改善光纖的衰減性能；本發(fā)明可在光纖器件中使用，增強光纖器件的運行能力。
文檔編號G02B6/02GK102998742SQ201210538228
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者汪松, 王忠太 申請人:長飛光纖光纜有限公司