一種低衰減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)的低衰減單模光纖，包括有芯層和包層，其特征在于所述的芯層半徑R1為4.0μm～7.0μm，相對折射率差Δ1為0.15％～0.35％，所述的包層包括下陷內(nèi)包層和下陷外包層，所述的下陷內(nèi)包層半徑R2為7.0μm～12.0μm，下陷內(nèi)包層相對折射率差Δ2為?0.33％～?0.05％，所述的下陷外包層相對折射率差Δ3為?0.29％～?0.05％。本發(fā)明在普通階躍型剖面的基礎(chǔ)上減少芯層摻鍺量、增加包層摻氟量，在滿足單模傳輸波導(dǎo)所需的芯包折射率差的基礎(chǔ)上，將芯層和包層折射率同時下移，這樣可以大大降低芯層摻雜劑濃度波動引起的瑞利散射損耗，而且，摻雜劑的改變使芯層粘度增加、包層粘度下降，芯包層粘度匹配得到進(jìn)一步改善，這樣可以減小拉絲過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，從而也可進(jìn)一步降低衰減。
【專利說明】
一種低衰減單模光纖
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)的低衰減單模光纖，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖通信具有傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速度快等特點，被廣泛用于長途干線 網(wǎng)、城域網(wǎng)以及接入網(wǎng)等光通信網(wǎng)絡(luò)。滿足ITU-T G.652D標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖是最常用的通信 光纖。降低單模光纖衰減系數(shù)可以有效提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離，大大減少中繼站的 數(shù)量和成本，對優(yōu)化傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低運營成本具有重要意義。
[0003] 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。瑞利散射損耗與摻雜劑引起的濃度波動和材料粘度引起的密度波動 有關(guān)。
[0004] 降低摻雜材料的濃度并優(yōu)化剖面設(shè)計是降低光纖衰減最有效和最經(jīng)濟(jì)的方法。在 中國專利CN201410423830.5和CN201410473879.1中，采用折射率逐漸減小的三個芯層來優(yōu) 化剖面，使得纖芯層的摻鍺量降低，芯包層粘度匹配得到改善，從而通過減少瑞利散射來降 低光纖的衰減系數(shù)。在中國專利CN103149630B中，采用雙內(nèi)包層結(jié)構(gòu)，對芯層和包層的摻雜 劑進(jìn)行優(yōu)化，匹配芯包層粘度，降低拉絲張力在芯層造成的應(yīng)力，從而降低光纖衰減。在這 些專利中，所獲得的衰減值跟低衰減光纖標(biāo)準(zhǔn)比較接近，但光纖的衰減還有待進(jìn)一步改善。 在美國專利US9020316B2中，采用摻F芯層和摻F包層，芯層為alpha次拋物線，其最高相對折 射率差為〇,包層相對折射率差為-0.3%~-1.5%，可以獲得比較低的衰減，但包層摻F量很 大，工藝控制難度大，成本也很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為方便介紹
【發(fā)明內(nèi)容】
，定義如下術(shù)語：
[0006] 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；
[0007] 芯棒:含有芯層和部分包層的實心玻璃預(yù)制件；
[0008] 半徑:該層外邊界與中心點之間的距離；
[0009] 折射率剖面:光纖或光纖預(yù)制棒(包括芯棒)玻璃折射率與其半徑之間的關(guān)系；
[0010] 相對折射率差：
[0011] A % = [(n(i)2-n(0)2)/(2n(i)2)] X100%^[n(i)-n(0)]/n(0) X100%
[0012] n( i)和n( 0)分別為對應(yīng)光纖第i層的折射率和純二氧化硅玻璃層的折射率；
[0013] 氟(F)的貢獻(xiàn)量:摻氟(F)石英玻璃相對于純石英玻璃的相對折射率差值（A F)，以 此來表示摻氟(F)量；
[0014]鍺(Ge)的貢獻(xiàn)量：摻鍺(Ge)石英玻璃相對于純石英玻璃的相對折射率差值（A Ge)，以此來表示摻鍺(Ge)量；
[0015]襯管(Tube):管狀的基底管，符合一定幾何要求的純石英玻璃管；
[0016] PCVD工藝:用等離子體化學(xué)氣相沉積和熔縮工藝制備所需厚度的石英玻璃；
[0017] 0VD工藝:用外部氣相沉積和燒結(jié)工藝制備所需厚度的石英玻璃；
[0018] VAD工藝:用軸向氣相沉積和燒結(jié)工藝制備所需厚度的石英玻璃；
[0019] MCVD工藝:用改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積和熔縮工藝制備所需厚度的石英玻璃；
[0020] APVD外包工藝：用高頻等離子體焰將天然或合成石英粉熔制于芯棒表面制備所需 厚度的Si〇2玻璃；
[0021] 裸光纖:指光纖中不含涂覆層的玻璃絲。
[0022] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種減少芯 層摻鍺量，改善芯包層粘度匹配，制作工藝較為簡單的低衰減單模光纖。
[0023] 本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:包括有芯層和包層，其特征 在于所述的芯層半徑R1為4. 〇Mi~7. Own，相對折射率差A(yù) 1為〇. 15%~0.35%，所述的包層 包括下陷內(nèi)包層和下陷外包層，所述的下陷內(nèi)包層半徑R2為7. Own~12. Own，下陷內(nèi)包層相 對折射率差A(yù) 2為-0.33 %~-0.05 %，所述的下陷外包層相對折射率差A(yù) 3為-0.29 %~-0.05%〇
[0024] 按上述方案，所述的芯層為摻鍺玻璃或者鍺氟共摻玻璃組成，其中氟的貢獻(xiàn)量為
[0025] 0% ~-0.12%。
[0026] 按上述方案，所述的下陷內(nèi)包層由摻氟玻璃或者鍺氟共摻玻璃組成，其中氟的貢 獻(xiàn)量為-0.35 % ~-0.05 %。
[0027] 按上述方案，所述的下陷外包層由摻氟玻璃或者鍺氟共摻玻璃組成，其中氟的貢 獻(xiàn)量為-〇. 35%~-0.05% ;下陷外包層半徑R3為62.5_。
[0028] 按上述方案，所述的下陷內(nèi)包層的相對折射率差A(yù) 2小于下陷外包層的相對折射 率差A(yù) 3。
[0029]按上述方案，所述光纖在1310nm波長處的模場直徑為8.4~9.6微米。
[0030] 按上述方案，所述光纖在1310nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于0.335dB/km，優(yōu)選 條件下小于或等于〇.324dB/km，在1550nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于0.195dB/km，優(yōu)選 條件下小于或等于〇.184dB/km。
[0031]按上述方案，所述光纖具有小于或等于1260nm的光纜截止波長。
[0032]按上述方案，所述光纖的零色散波長為1300nm~1324nm;光纖在零色散波長處的 色散斜率小于或等于〇 ? 〇92ps/(nm2*km) 〇
[0033] 按上述方案，所述光纖加工時的拉絲速度為1000m/min~2500m/min，裸光纖的拉 絲張力為l〇〇g~350g。
[0034] 本發(fā)明的有益效果在于：1、在普通階躍型剖面的基礎(chǔ)上減少芯層摻鍺量、增加包 層摻氟量，在滿足單模傳輸波導(dǎo)所需的芯包層折射率差的基礎(chǔ)上，將芯層和包層折射率同 時下移;2、芯層摻鍺量減少，可以明顯減少芯層摻雜劑濃度波動引起的瑞利散射損耗，從而 有效降低光纖衰減;3、摻雜劑的改變使芯層粘度增加、包層粘度下降，芯包層粘度匹配得到 進(jìn)一步改善，這樣可以減小光纖拉絲過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，從而也可進(jìn)一步降低衰減;4、現(xiàn) 有單模光纖在1310nm和1550nm處的衰減分別為0 ? 330dB/km和0 ? 190dB/km，而本發(fā)明光纖能 夠?qū)⑦@兩個窗口的衰減分別降低到0.320dB/km和0.180dB/km以下。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明一個實施例的光纖折射率剖面示意圖。
[0036] 圖2為本發(fā)明另一個實施例的光纖折射率剖面示意圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明第三個實施例的光纖折射率剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0039]本發(fā)明實施例的光纖包括有中心部位的芯層、緊密圍繞芯層的下陷內(nèi)包層和緊密 圍繞下陷內(nèi)包層的下陷外包層，光纖在階躍型剖面的基礎(chǔ)上減少芯層摻鍺量、增加包層摻 氟量，在滿足單模傳輸波導(dǎo)所需的芯包層折射率差的基礎(chǔ)上，將芯層和包層折射率同時下 移。芯層為摻鍺二氧化硅玻璃或者鍺氟共摻的二氧化硅玻璃組成，下陷內(nèi)包層和下陷外包 層由摻氟二氧化硅玻璃或者鍺氟共摻二氧化硅玻璃組成。芯層和下陷內(nèi)包層均由PCVD、 MCVD、0VD或者VAD法制得，下陷外包層為0VD、VAD或者APVD工藝制備的摻氟二氧化硅玻璃 層，下陷外包層直徑為125wii。
[0040] 本實施例光纖加工時的拉絲速度為1000m/min~2500m/min，裸光纖的拉絲張力為 100g~350g。
[0041]按上述單模光纖的技術(shù)方案，在其所規(guī)定的范圍內(nèi)對光纖的各個參數(shù)進(jìn)行設(shè)計， 根據(jù)光纖的設(shè)計要求通過氣相沉積工藝(PCVD、MCVD、0VD或VAD工藝)等芯棒制造工藝來制 造芯棒，然后通過〇VD、VAD或者APVD等外包工藝來完成整個光纖預(yù)制棒的制造。所制備的光 纖的折射率剖面結(jié)構(gòu)和摻雜材料組成的主要參數(shù)如表1所示，所制備的光纖的主要性能參 數(shù)如表2所示，本實施例光纖折射率剖面示意圖如圖1所示。
[0042]表1:光纖的剖面結(jié)構(gòu)和材料組成
[0044]表2:光纖的主要性能參數(shù)
[0046]本發(fā)明芯層、下陷內(nèi)包層和下陷外包層的折射率分布不限于圖1所示的分布，折射 率分布也可以是圖2和圖3中任意一種結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1. 一種低衰減單模光纖，包括有芯層和包層，其特征在于所述的芯層半徑Rl為4. Ομπι~7. ΟμL?，相對折射率差△ 1為0.15 %~0.35 %，所述的包層包括下陷內(nèi)包層和下陷外包層，所 述的下陷內(nèi)包層半徑R2為7 . Ομπι~12 . Ομπι，下陷內(nèi)包層相對折射率差Δ 2為-0.33 %~- 0.05 %，所述的下陷外包層相對折射率差Δ 3為-0.29 %~-0.05 %。2. 按權(quán)利要求1所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述的芯層為摻鍺玻璃或者鍺氟 共摻玻璃組成，其中氟的貢獻(xiàn)量為〇 %~-0.12 %。3. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述的下陷內(nèi)包層由摻氟玻璃 或者鍺氟共摻玻璃組成，其中氟的貢獻(xiàn)量為-〇. 35%~-0.05%。4. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述的下陷外包層由摻氟玻璃 或者鍺氟共摻玻璃組成，其中氟的貢獻(xiàn)量為-〇. 35%~-0.05% ;下陷外包層半徑R3為62.5μ m〇5. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述的下陷內(nèi)包層的相對折射 率差A(yù) 2小于下陷外包層的相對折射率差Δ 3。6. 按權(quán)利要求1所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述光纖在13 IOnm波長處的模場 直徑為8.4~9.6微米。7. 按權(quán)利要求1所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述光纖在1310nm波長處的衰減 系數(shù)小于或等于〇. 335dB/km，在1550nm波長處的衰減系數(shù)小于或等于0.195dB/km。8. 按權(quán)利要求7所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述光纖具有小于或等于1260nm 的光纜截止波長。9. 按權(quán)利要求7所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述光纖的零色散波長為1300nm ~1324nm;光纖在零色散波長處的色散斜率小于或等于0.092ps/(nm2*km) 〇10. 按權(quán)利要求1或2所述的低衰減單模光纖，其特征在于所述光纖加工時的拉絲速度 為1000m/min~2500m/min，裸光纖的拉絲張力為100g~350g。
【文檔編號】G02B6/02GK105911639SQ201610347146
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】陳剛, 朱繼紅, 王瑞春, 汪洪海, 拉吉·馬泰, 艾靚, 王洋
【申請人】長飛光纖光纜股份有限公司