一種低衰耗單模光纖的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光通信傳輸系統(tǒng)的低衰耗單模光纖，包括有纖芯層、下陷包層和外包層，其特征在于纖芯層由折射率由高到低的三個(gè)芯層組成，所述的第一芯層直徑2R1為5μm~6.5μm，相對折射率差Δn1為0.25%~0.4%，所述的第二芯層直徑2R2為8μm~10μm，相對折射率差Δn2為0.15%~0.25%，所述的第三芯層直徑2R3為10.5μm~13μm，相對折射率差Δn3為-0.03%~0.15%，芯層外包覆下陷包層，所述的下陷包層直徑2R4為13μm~16μm，相對折射率差Δn4為-0.15%~0%，最外層是外包層，外包層為純二氧化硅石英玻璃層。本發(fā)明光纖在全面兼容G.652D標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，衰減性能要優(yōu)于常規(guī)G.652D光纖，從而得到更長的無中繼傳輸距離，減少中繼站的建設(shè)，降低運(yùn)營成本。
【專利說明】一種低衰耗單模光纖

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于光通信傳輸系統(tǒng)的低衰耗單模光纖，該光纖具有較低的衰 耗，屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖通信因其具有容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速度快、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用 于長途干線網(wǎng)、城域網(wǎng)以及接入網(wǎng)。光纖技術(shù)的發(fā)展一直以來都是以更快的傳輸速率、更大 的容量以及更遠(yuǎn)的傳輸距離為目標(biāo)，從而不斷提升和改進(jìn)光纖的性能指標(biāo)以及光纖的通信 技術(shù)。近幾年來，隨著IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長，通信網(wǎng)絡(luò)正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方 向發(fā)展，而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量距離積的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。為了 滿足光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展需要，作為光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì)的光纖的相關(guān)性能指標(biāo)也有 待進(jìn)一步改進(jìn)和提升。
[0003] 光纖的衰減系數(shù)是光纖最重要的性能指標(biāo)之一，在很大程度上決定了光纖通信的 中繼距離。光纖的衰減系數(shù)越小，則其攜帶的光信號可傳輸距離就越遠(yuǎn)，而在同樣的傳輸距 離下，其攜帶的光信號衰減幅度就越小。降低衰減系數(shù)可以有效提高光纖通信中的光信噪 比0SNR，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和傳輸距離。在長距離的光纖通信中，光信號是通過中 繼站來完成傳輸?shù)?，如果光纖的衰減系數(shù)越小，光信號的無中繼傳輸距離就越遠(yuǎn)，那么就可 以增加中繼站之間的距離，從而大大減少中繼站的建設(shè)，降低運(yùn)營成本。因此，降低光纖的 衰減系數(shù)無論是從優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還是降低運(yùn)營成本方面，都具有非常重要的意義。
[0004] 光纖產(chǎn)生衰耗的原因主要有：吸收損耗，包括本征吸收和雜質(zhì)吸收；散射損耗，包 括線性散射、非線性散射和結(jié)構(gòu)不完整散射等；附加衰耗，包括微彎損耗、彎曲損耗和接續(xù) 損耗等。在吸收損耗中最主要的是雜質(zhì)吸收引起衰耗，在光纖材料中的雜質(zhì)如氫氧根離 子、過渡金屬離子對光的吸收能力極強(qiáng)，因此降低原材料中雜質(zhì)的含量，提高光纖制造過 程中環(huán)境潔凈度，降低外界引入雜質(zhì)的含量也是一種降低光纖衰耗的方法。在中國專利 CN201110178833.3中，描述了一種采用提高光纖預(yù)制棒沉積過程中的氣密性的方法，降低 外界雜質(zhì)的引入。在散射損耗中最重要的損耗之一是瑞利散射損耗，它是一種線性散射， 其大小與光波長的四次方成反比，同時(shí)由其引起的損耗與摻雜材料的種類與濃度有關(guān)。在 美國專利US6917740中，描述了一種材料粘度失配得到改善的純硅芯單模光纖及其制造方 法。通過在芯層中摻氟（F)和氯（C1)，使得芯層與包層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的差值縮小到 200°C以內(nèi)，優(yōu)化光纖的衰減性能。雖然從多個(gè)方面，都能降低光纖的衰減系數(shù)，但是從成本 控制和工藝控制的角度來說，通過降低光纖的摻雜并優(yōu)化光纖的折射率剖面，是降低光纖 衰減最簡單和有效的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為方便介紹本
【發(fā)明內(nèi)容】
，定義部分術(shù)語： 折射率剖面：光纖中玻璃折射率與其半徑之間的關(guān)系。
[0006] 從光纖纖芯軸線開始算起，根據(jù)折射率的變化，定義為最靠近軸線為第一芯層，圍 繞在第一芯層外的依次為第二芯層、第三芯層，圍繞在第三芯層外的為下陷包層。光纖的最 外層為純二氧化娃層定義為光纖外包層。
[0007] 相對折射率差： "/ 2 2^ / ? _ Δ%= ^ ~^}/ 2 χ1〇〇%?^!￡χ?〇〇% , ni為各對應(yīng)部分的折射率，nQ純二氧 L /辦i」 ?〇 化硅玻璃折射率。
[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過合理的折射率剖面設(shè)計(jì)，提供一種用于光通信 傳輸系統(tǒng)的低衰耗單模光纖。
[0009] 本發(fā)明為解決上述提出的問題所用的技術(shù)方案為：包括有纖芯層、下陷包層和外 包層，其特征在于纖芯層由折射率由高到低的三個(gè)芯層組成，所述的第一芯層直徑2R1為 5 μ πΓ6· 5 μ m，相對折射率差Λ nl為〇· 25%?0· 4%，所述的第二芯層直徑2R2為8 μ πΓ?Ο μ m， 相對折射率差Λ n2為0. 159ΓΟ. 25%，所述的第三芯層直徑2R3為10. 5 μ m?13 μ m，相對折 射率差Λη3為-0.039Γ0. 15%，芯層外包覆下陷包層，所述的下陷包層直徑2R4為13μπι ?16 μ m，相對折射率差Λ η4為-0. 159ΓΟ%，最外層是外包層，外包層為純二氧化硅石英玻璃 層。
[0010] 按上述方案，所述的三個(gè)芯層的相對折射率差為λ η1> Λ η2> Λ η3。
[0011] 按上述方案，所述的下陷包層的相對折射率差Λη4為-0. 109Γ-0. 03%。
[0012] 按上述方案，所述的纖芯層由摻（F)(或其它摻雜劑）和鍺（Ge)(或其它摻雜劑） 共摻的石英玻璃組成。
[0013] 按上述方案，所述的下陷包層由氟（F)(或其它摻雜劑)和鍺（Ge)(或其它摻雜劑） 共摻的石英玻璃組成。
[0014] 按上述方案，所述的外包層為〇VD、VAD或APVD制備的純二氧化硅石英玻璃層。
[0015] 按上述方案，所述光纖在1310nm波長處的衰減系數(shù)小于0. 325dB/km， 在1383nm波長處的衰減系數(shù)小于0.325dB/km，在1550nm波長處的衰減系數(shù)小于 0. 185dB/km，在1625nm波長處的衰減系數(shù)小于0. 205dB/km。
[0016] 按上述方案，所述光纖在1310nm波長的模場直徑為8. 7 μ πΓ9· 5 μ m。
[0017] 按上述方案，所述光纖的光纜截止波長小于或等于1260nm。
[0018] 按上述方案，所述光纖的零色散波長為130(Tl324nm，光纖在零色散波長處的色 散斜率小于或等于0.091ps/nm2*km。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：1.本發(fā)明提出了一種纖芯層折射率梯度變化的三芯層 結(jié)構(gòu)，使得纖芯層的摻鍺量降低，從而通過減少瑞利散射來降低光纖的衰減系數(shù)；2.本發(fā) 明纖芯層和下陷包層中同時(shí)摻雜氟和鍺，通過纖芯層折射率梯度變化的三芯層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 使得三個(gè)芯層以及下陷包層在各界面上的粘度更加相近，可緩沖在拉絲過程中光纖表面產(chǎn) 生張應(yīng)力而影響光纖芯層區(qū)域形成的壓應(yīng)力，從而通過減少應(yīng)力來降低光纖的衰減系數(shù)； 3.本發(fā)明光纖與常規(guī)G. 652D光纖相比缺陷更少，氫損測試的結(jié)果要優(yōu)于常規(guī)G. 652D光 纖；4.本發(fā)明光纖在全面兼容G. 652D標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，衰減性能要優(yōu)于常規(guī)G. 652D光纖，從 而得到更長的無中繼傳輸距離，減少中繼站的建設(shè)，降低運(yùn)營成本；5.本發(fā)明光纖在高速 拉絲（1600m/min~2200m/min)條件下，仍能滿足低衰耗光纖（LLF)的標(biāo)準(zhǔn)，從而更有利 于大量規(guī)模化生產(chǎn)，并進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的一個(gè)光纖折射率剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將給出詳細(xì)的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022] 光纖包括纖芯層、下陷包層和包層，纖芯層和下陷包層由摻有氟及其他摻雜劑的 石英玻璃組成，同為氣相沉積法制得，外包層為0VD工藝制備的純二氧化硅石英玻璃層，直 徑為125 μ m。
[0023] 按照上述單模光纖的技術(shù)方案，在其所規(guī)定的范圍內(nèi)對光纖的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通 過氣相沉積工藝等芯棒制造工藝來根據(jù)光纖的設(shè)計(jì)要求制造芯棒，通過0VD工藝等外包 工藝來完成整個(gè)預(yù)制棒的制造。PCVD工藝在進(jìn)行一定濃度的摻氟（F)時(shí)，能夠精確地控制 摻氟量，具備一定的優(yōu)勢。本發(fā)明中，為達(dá)到設(shè)計(jì)的折射率分布值，摻雜材料可以是摻氟，也 可以是摻鍺(其它摻雜劑)，或者可以是鍺氟共摻，或由摻氟（F)和其它摻雜劑的石英玻璃 組成。所述的纖芯層中氟（F)的貢獻(xiàn)量ΛF1為-0. 1%?-0. 03% ;所述的下陷包層中氟（F) 的貢獻(xiàn)量AF2為-0· 15%?08%. 所制備光纖的折射率剖面結(jié)構(gòu)和材料組成的主要參數(shù)如表1所示，其折射率剖面示 意圖如圖1。
[0024] 所制備光纖的主要性能參數(shù)如表2所示。
[0025] 實(shí)驗(yàn)表明，按照本實(shí)施例的技術(shù)方案所制備的光纖，在波長為1310nm處的模場 直徑為8·7μπι到9·5μπι，光纜截止波長在1260nm以下，且在1310nm波長處的衰減系 數(shù)小于0.325dB/km，在1383nm波長處的衰減系數(shù)小于0.325dB/km，在1550nm波長處 的衰減系數(shù)小于〇. 185dB/km，在1625nm波長處的衰減系數(shù)小于0. 205dB/km，零色散波 長為130(Tl324nm，在零色散波長處的色散斜率小于或等于0.091ps/nm2*km。
[0026] 表1 :光纖的結(jié)構(gòu)和材料組成

【權(quán)利要求】
1. 一種低衰耗單模光纖，包括有纖芯層、下陷包層和外包層，其特征在于纖芯層由 折射率由高到低的三個(gè)芯層組成，所述的第一芯層直徑2R1為5μπΓ6.5μπι，相對折射 率差Λη?為0. 259Γ0. 4%，所述的第二芯層直徑2R2為8μπΓ?0μπι，相對折射率差Λη2 為0. 159ΓΟ. 25%，所述的第三芯層直徑2R3為10. 5μπι?13μπι，相對折射率差Λη3為 -0. 039Γ0. 15%，芯層外包覆下陷包層，所述的下陷包層直徑2R4為13 μ m?16 μ m，相對折射 率差Λη4為-0. 159ΓΟ%，最外層是外包層，外包層為純二氧化硅石英玻璃層。
2. 按權(quán)利要求1所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述的三個(gè)芯層的相對折射率差 為 Λη1>Λη2>Λη3。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述的下陷包層的相對折射 率差 Λη4 為-0· 109Γ-0. 03%。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述的纖芯層由氟（F)和鍺 (Ge)共摻的石英玻璃組成。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述的下陷包層由氟（F)和 鍺（Ge)共摻的石英玻璃組成。
6. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述的外包層為OVD、VAD或 APVD制備的純二氧化硅石英玻璃層。
7. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述光纖在1310nm波長處 的衰減系數(shù)小于〇.325dB/km，在1383nm波長處的衰減系數(shù)小于0.325dB/km，在1550nm 波長處的衰減系數(shù)小于0. 185dB/km，在1625nm波長處的衰減系數(shù)小于0. 205dB/km。
8. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述光纖在1310nm波長的 模場直徑為8. 7μπΓ9. 5μπι。
9. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述光纖的光纜截止波長小 于或等于1260nm。
10. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰耗單模光纖，其特征在于所述光纖的零色散波長為 130(Tl324nm，光纖在零色散波長處的色散斜率小于或等于0· 091ps/nm2*km。
【文檔編號】G02B6/02GK104155717SQ201410423830
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】王瑞春, 傅琰, 夏先輝 申請人:長飛光纖光纜股份有限公司