CN101313237B - 低弯曲损耗光纤 - Google Patents

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Abstract

同时具有低宏弯曲损耗和低微弯曲损耗的光纤。所述光纤的MAC数小于7.0，零色散波长小于1450纳米。所述光纤宜包括第一涂层和第二涂层。所述第一涂层的杨氏模量小于1.0兆帕，玻璃化转变温度小于-25℃。所述第二涂层包围第一涂层，第二涂层的杨氏模量大于1200兆帕。在1550纳米处由20毫米直径弯曲试验测得的宏弯曲损耗不超过5.0分贝/米。还揭示了包括所述光纤的光纤带和光缆。

Description

低弯曲损耗光纤
相关申请
本申请要求2005年9月30日提交的美国专利申请第11/241280号的优先权，该申请通过引用结合于此。
发明领域
本发明涉及具有低弯曲损耗的光纤。
发明背景
长久以来都需要低弯曲损耗光纤，特别是需要用于所谓“接入”和光纤到府(FTTx)的光网中的光纤。在这些网络中按以下方式配置光纤，即会导致通过光纤传输的光信号发生弯曲损耗。一些应用会对光纤造成物理损伤(例如急弯半径、光纤压缩等)从而导致弯曲损耗，这些应用包括：将光纤适配至分接光缆组件中、用工厂安装终端系统(FITS)和膨胀圈分配光缆、位于连接馈送和分配缆的连接盒中的小弯曲半径多端口、以及位于分配和分接缆之间的网络接入点中的跳线。
一般将光纤制成光缆，用缓冲管和/或基质材料包围一根光纤或一束光纤。例如，可以将一束共面的光纤包封在光缆的橡胶基质中。可以将光纤设置在松管中，松管电缆中的所述松管可以填充有凝胶之类的缓冲材料或者未经填充。也可以通过将光纤包封在塑料层(例如由硬塑料层包围的软塑料层)中，对光纤进行紧密地缓冲保护。制造光缆的其他方式是已知的。
如本文所述，光纤的MAC数由1310纳米处的模场直径(单位是微米)除以光纤截止(根据2米试验测得，单位是微米)确定。参见例如Unger和WO01/27667。已知具有较低MAC数的光纤一般表现出较低的宏弯损耗。
粗波分复用(CWDM)系统和应用越来越多地在1310纳米窗口、S波段、C波段和/或L波段中工作。在对光纤施以各种弯曲环境的光学系统中，例如接入以及FTTx光网适配，特别是在各1310纳米窗口以及S、C和L波段中，低弯曲损耗是有利的。
发明概述
本文揭示了一种光波导纤维，其包括：具有折射率分布的芯区、包覆芯区的最外层环状包层区、第一涂层、以及第二涂层，所述第一涂层接触并且包围最外层环状包层区，第一涂层的杨氏模量小于1.0兆帕、玻璃化转变温度小于-25℃，所述第二涂层包围第一涂层，第二涂层的杨氏模量大于1200兆帕。所述光纤的折射率分布使得MAC数不超过7.0、零色散波长小于1450纳米，1550纳米处的20毫米直径弯曲损耗不超过5.0分贝/米。
优选所述第一涂层是一种第一可固化组合物的固化产物，所述第一可固化组合物包含低聚物和至少一种单体。在优选的实施方式中，所述第一可固化组合物中低聚物的总含量约为40-60重量％。在优选的实施方式中，所述初级可固化组合物中单体的总含量约为35-55重量％。
在1550纳米处的20毫米直径弯曲损耗优选不超过2.0分贝/米。
在一些优选的实施方式中，所述折射率分布进一步提供小于1400纳米的2米光纤截止。在其他优选的实施方式中，所述折射率分布进一步提供小于1330纳米的2米光纤截止。
在一些优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得零色散波长小于1325纳米。在其他优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得零色散波长为1300-1325纳米。
优选所述折射率分布进一步使得光缆的截止波长小于1260纳米。
在一些优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得1310纳米处的模场直径小于9.0微米。在其他优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得1310纳米处的模场直径为8.2-9.0微米。在其他优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得1310纳米处的模场直径不超过8.6微米。
在一些优选的实施方式中，所述折射率分布进一步使得MAC数为6.2-7.0。在其他优选的实施方式，所述折射率分布进一步使得MAC数不超过6.8。
在一些优选的实施方式中，相对于最外层环状包层区，芯区的相对折射率分布为非负的，优选全部是非负的。在其他优选的实施方式中，相对于最外层环状包层区，芯区的相对折射率分布中的至少一个片断是负的。
施加0.01个大气压的氢分压至少144小时之后，所述光纤在1383纳米处的最大氢诱导衰减变化优选小于0.03分贝/千米。优选所述光纤在1383纳米处的光衰减高于1310纳米处的光衰减，但数值相差不超过0.10分贝/千米；甚至更优选在1383纳米处的光衰减小于在1310纳米处的光衰减。
在一些优选的实施方式中，在1550纳米处的20毫米直径弯曲损耗不超过1.0分贝/米。在其他优选的实施方式中，在1550纳米处的20毫米直径弯曲损耗不超过0.5分贝/米。
本文还揭示了包括所述光纤的光纤带，以及包括所述光纤的纤维光缆。
优选本文描述和揭示的光纤在约1260-1650纳米之间的多个工作波长窗口中具有合适的性能。更优选本文描述和揭示的光纤在约1260-1650纳米之间的多个波长处具有合适的性能。在一个优选的实施方式中，本文描述和揭示的光纤是多窗口光纤，适合至少在1310纳米窗口和1550纳米窗口中工作。
以下将对本发明的优选实施方式进行详细说明，这些实施方式的例子如附图所示。
附图简要说明
图1-3显示根据本文揭示的光波导纤维的第一组优选实施方式的折射率分布。
图4显示根据本文揭示的光波导纤维的第二组优选实施方式的折射率分布。
图5显示根据本文揭示的光波导纤维的第三组优选实施方式的折射率分布。
图6显示根据本文揭示的光波导纤维的第四组优选实施方式的折射率分布。
图7显示根据本文揭示的光波导纤维的第五组优选实施方式的折射率分布。
图8是本文揭示的光波导纤维的优选实施方式的简化截面示意图。
图9是本文揭示的光纤设置在聚丙烯管中时、于-40℃、在1550纳米和1625纳米处的衰减对MAC数的示意图。
本发明优选实施方式
以下详细说明中列出本发明的其他特征和优点，通过按照以下说明以及权利要求和附图的描述实施本发明，这些其他特征和优点对本领域技术人员将是显而易见的。
“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导纤维半径之间的关系。
“相对折射率百分比”定义为Δ％＝100×(ni 2-nc 2)/2ni 2，其中ni是i区中的最大折射率(除非另有指明)，nc是包层区的平均折射率。本文中使用Δ表示的“相对折射率”，其值的单位是“％”，除非另有指明。当某区的折射率小于包层区的平均折射率时，则相对折射率百分比为负，表示为具有下降的区或下降的折射率。当某区的折射率大于包层区的平均折射率时，则相对折射率百分比为正，可以说该区为上升的或具有正的折射率。
波导纤维的“色弥散(除非另有指明，本文中称作“色散”)”是材料色散、波导色散和模内色散的总和。对于单模波导纤维，模内色散为零。零色散波长是色散值为零时的波长。色散斜率是色散相对于波长的变化率。
“有效面积”由下式确定：
A有效＝2π(∫f2r dr)2/(∫f4r dr)，
其中：积分限为0到无穷大，f是与波导中传播的光相关的电场的横向分量。除非另有说明，本文使用“有效面积”或“A有效”表示波长1550纳米处的光学有效面积。
术语“α曲线”表示相对折射率分布，以Δ(r)表示，其单位是“％”，其中，r是半径，遵循以下等式：
Δ(r)＝Δ(r0)(1-[|r-r0|/(r1-r0)]α)，
其中：r0是Δ(r)为最大的点，r1是Δ(r)％为零的点，r的范围是ri≤r≤rf，其中，Δ如上文所定义，ri是α曲线的起点，rf是α曲线的终点，α是指数(该指数为实数)。
使用Peterman II方法测量模场直径(MFD)，其中，2w＝MFD，w2＝(2∫f2r dr/∫[df/dr]2r dr)，积分限为0到无穷大。
通过在规定试验条件下诱导衰减，可以度量波导纤维的弯曲性能。
一种弯曲试验是侧向载荷(lateral load)微弯曲试验。在所述“侧向载荷”试验中，将规定长度的波导纤维置于两个平板之间。在一个平板上附加#70金属丝网。将已知长度的波导纤维夹在平板之间，以30牛顿的作用力将平板按压在一起，这时测量参比衰减(reference attenuation)。然后向这两个平板施加70牛顿的作用力，测量衰减的增加(单位是分贝/米)。衰减的增加为所述波导的侧向载荷衰减。
使用“针阵列”弯曲试验来比较波导纤维的相对抗弯曲性。进行该试验时，测量基本没有诱导弯曲损耗的波导纤维的衰减损耗。然后围绕该针阵列编织波导纤维，再次测量衰减。由弯曲诱导的损耗是测得的两个衰减之间的差值。所述针阵列是排列成单排、并且在平面上保持固定垂直位置的一组十个圆柱形针。针的间距为5毫米(中心距)。针的直径为0.67毫米。进行试验时施加足够的张力，使波导纤维与针表面的一部分相一致。
对于指定模式，“理论光纤截止波长”或“理论光纤截止”或“理论截止”是指大于该波长的导入光不能在该模式下传播。数学定义参见Single ModeFiber Optics，Jeunhomme，第39-44页，Marcel Dekker，New York，1990，该文献中将“理论光纤截止”描述为：在该波长下，模传播常数等于外部包层中的平面波传播常数。该理论波长适用于无限长度、完美笔直、没有直径变化的光纤。
有效光纤截止小于理论截止，原因在于由弯曲和/或机械压力诱导的损耗。在该上下文中，“截止”表示LP11和LP02模中较高的值。LP11和LP02在测量时一般是不加以区分的，但是在光谱测量中这两者都明显是阶梯式的，即在比测得的截止值更长的波长处，在该模中没有观察到能量。可以通过标准2米光纤截止试验FOTP-80(EIA-TIA-455-80)测量实际光纤截止，从而得出“光纤截止波长”，也称为“2米光纤截止”或“测得截止”。进行FOTP-80标准试验，从而要么用受控量的弯曲去除较高阶的模，要么相对于多模光纤对光纤的光谱响应进行归一化。
“光缆截止波长”或“光缆截止”甚至低于测得的光纤截止，原因在于光缆环境中的弯曲程度和机械压力较高。可以用EIA-445纤维光学试验程序中所述的光缆截止试验来近似实际的光缆条件，该试验程序是EIA-TIA纤维光学标准中的一部分，EIA-TIA表示电子工业联盟-通迅工业协会纤维光学标准，更常见称为FOTP标准。光缆截止测量如EIA-455-170“Cable Cutoff Wavelength ofSingle-mode Fiber by Transmitted Power”中所述，或称为“FOTP-170”。
除非另有指明，以LP01模报告光学性质(例如色散、色散斜率等)。
各波段、或工作波长范围、或波长窗口可以定义如下：“1310纳米波段”为1260-1360纳米；“E波段”为1360-1460纳米；“S波段”为1460-1530纳米；“C波段”为1530-1565纳米；“L波段”为1565-1625纳米；“U波段”为1625-1675纳米。
本文揭示的光纤的MAC数不超过7.0，零色散波长小于1450，从而能提供理想的宏弯曲性能和色散特性。本文揭示了各种优选的实施方式。
表1列出光纤的说明性的第一组优选实施方式，实施例1-3。图1-3示出对应于实施例1-3的折射率分布，分别为曲线1-3。
Figure G2006800438772D00061
表2列出了对于实施例1-3的宏弯曲心轴翘曲弯曲损耗(wrap bend loss)、1310纳米处的模场直径、2米纤维截止值、以及计算的MAC数(1310纳米处的MFD(单位是微米)除以纤维截止(单位是纳米)乘以1000)。
表3列出了对于光纤实施例1A和1B(具有与实施例1-3类似的折射率分布)的宏弯曲心轴翘曲弯曲损耗、1310纳米处的模场直径、2米光纤截止、光缆截止值、以及计算的MAC数(1310纳米处的MFD(单位是微米)除以光纤截止(单位是微米))。
  表3
  实施例：   1A   1B
  1310纳米处的MFD   微米   8.63   8.80
  纤维截止(2米方法)   纳米   1310   1307
  MAC数   -   6.59   6.73
  光缆截止   纳米   1244   1223
  1550纳米处的14毫米直径宏弯曲   分贝/米   21.4   46.3
  1550纳米处的20毫米直径宏弯曲   分贝/米   0.76   2.6
  1550纳米处的25毫米直径宏弯曲   分贝/米   0.09   0.26
  1550纳米处的30毫米直径宏弯曲   分贝/米   0.01   0.02
  1625纳米处的14毫米直径宏弯曲   分贝/米   46.3   95.2
  1625纳米处的20毫米直径宏弯曲   分贝/米   2.8   8.6
  1625纳米处的25毫米直径宏弯曲   分贝/米   0.24   1.2
  1625纳米处的30毫米直径宏弯曲   分贝/米   0.1   0.14
实施例1-3和1A-1B说明的光纤在1550纳米处具有大于约60平方微米的光模有效面积，优选为60-90平方微米，更优选约为65-85平方微米。在一些优选的实施方式中，1550纳米处的光模有效面积约为65-75平方微米。
如图1中所示，芯包括从中心线(r＝0)延伸至0.8微米半径的中央区10、从0.8微米半径延伸至3微米半径的中间区20和从3微米半径延伸至芯的外侧极限R芯的外部区30。芯100到R芯结束，包层200从R芯开始。芯100的相对折射率分布Δ(r)包括中央区10、中间区20和外部区30的各相对折射率，分别为Δ1(r)、Δ2(r)、Δ3(r)。优选芯100具有整体为正的折射率。芯100包括位于r＝0微米和r＝3微米之间的最大相对折射率Δ最大。Δ最大大于0.40％。在一些优选的实施方式中，Δ最大大于0.42％，在其他优选的实施方式中，Δ最大大于0.43％。优选Δ最大大于0.40％且小于0.50％。
中央区10可以包括具有所谓中心线倾斜(dip)11的相对折射率曲线，如图1中所示，这可能是由一种或多种光纤制造技术产生的结果。但是，并不一定要求本文揭示的任何折射率曲线中都包括该中心线倾斜11，例如，Δ1(r)在整个中间区是基本恒定的。
中间区20具有基本恒定的相对折射率分布，即，中间区内任意两个半径处的相对折射率之间的差值小于0.02％，在一些优选的实施方式中为小于0.01％。Δ2(r＝2微米)和Δ2(r＝3微米)之间的差值的绝对值不超过0.01％。因此，中间区20的相对折射率分布是基本平坦的形状。中间区20中各处的Δ2(r)都大于0.40％，在一些实施方式中为大于0.42％。
芯100的外部区30的至少一部分包括从3微米半径延伸至4微米半径的α形状的相对折射率Δ3(r)，优选α在7和11之间，甚至更优选8和10之间。与芯100的Δ最大一半高度对应的半径处的相对折射率Δ(r)相切的切线在半径RHH处与Δ＝0％的轴相交。优选RHH大于4.50微米从而提供较低的弯曲损耗。在优选的实施方式中，RHH大于4.50微米且小于5.0微米。外部区还可以包括α＜1.0的α形状的拖尾部分。拖尾部分37的径向范围(在本文定义的半径R芯处结束，此处Δ(r)小于0.01％)取决于制造光纤的方法。在优选的实施方式中，R芯小于8.0微米，优选小于6.0微米。R芯优选为4.50-8.0微米，更优选为4.50-6.0微米。
在一组优选的实施方式中，对于从0.8微米到3.0微米的所有半径，Δ(r)大于0.40％且小于0.50％，在3.5微米半径处，Δ(r)大于0.30％且小于0.45％，在4.0微米半径处，Δ(r)大于0.10％且小于0.40％，在4.5微米半径处，Δ(r)大于0.02％且小于0.10％。
在另一组优选的实施方式中，对于从0.8微米到3.0微米的所有半径，Δ(r)大于0.40％且小于0.45％，在3.5微米半径处，Δ(r)大于0.35％且小于0.43％，在4.0微米半径处，Δ(r)大于0.15％且小于0.35％，在4.5微米半径处，Δ(r)大于0.02％且小于0.10％。
本文还揭示了光纤的其他优选实施方式，列于图4-7中，对应的计算值列于表4中，它们也提供了低MAC数和极佳的弯曲性能。
表4的实施例4说明了第二组优选的实施方式，其折射率分布中具有“台基(pedestal)”50，优选其Δ不超过0.1％，宽度不超过6微米，提供了较低的截止(2米截止和光缆截止)。图4示出了实施例4的相应折射率分布，曲线4。
表4的实施例5说明了第三组优选的实施方式，其具有中心线倾斜11、位于0微米和2微米之间，优选0微米和1微米之间的最大相对折射率局部峰，Δ值为0.50-0.60％、以及从2微米半径到3微米半径，优选从2微米半径到3.5微米半径的基本恒定的Δ值，为0.30-0.40％，优选为0.35-0.40％。所述折射率分布还可以具有“台基”50，优选其Δ值不超过0.1％，宽度不超过6微米。图5示出实施例5的相应折射率分布，曲线5。表5列出了对光纤实施例5A-5B(具有与实施例类似的折射率分布)测得的宏弯曲心轴翘曲弯曲损耗、1310纳米处的模场直径、2米光纤截止、光缆截止值、以及计算的MAC数(1310纳米处的MFD(单位是微米)除以光纤截止(单位是纳米)乘以1000)。
Figure G2006800438772D00101
表4的实施例6说明了第四组优选的实施方式，其没有中心线倾斜、在0微米和2微米之间，优选在0微米和1微米之间，具有最大相对折射率的局部峰52，Δ值为0.50-0.60％、以及从2微米半径到3微米半径，优选从2微米半径到3.5微米半径的基本恒定的Δ值，为0.30-0.40％，优选为0.35-0.40％。该折射率分布还可以具有“台基”50，优选其Δ值不超过0.1％，宽度不超过6微米。图6示出实施例6的相应折射率分布，曲线6。
表4的实施例7说明了第五组优选的实施方式。图7显示了实施例7的对应折射率分布，曲线7，其具有与图1中所示实施方式类似的分布，但是还具有“台基”50，对5微米半径到6微米半径的Δ值为0.02-0.07％，周围是压低区，从7微米半径到9微米半径的Δ值为0％到-0.1％。下陷区可以从6微米半径横跨至14微米半径。
对于本文揭示的光纤，在优选实施方式中，在1550纳米处的20毫米宏弯曲损耗小于5.0分贝/米，优选小于2.0分贝/米，更优选小于1.0分贝/米，最优选小于0.50分贝/米。光纤截止(2米方法)小于1450纳米，优选小于1400纳米，更优选小于1350纳米，最优选小于1330纳米。在一些优选的实施方式中，2米光纤截止为1290-1350纳米。在1310纳米处的模场直径小于8.8微米，更优选小于8.7微米。在优选的实施方式中，在1310纳米处的模场直径为8.2-8.6微米。
在优选的实施方式中，本文揭示的光纤包括：1550纳米处的K为270-330纳米；零色散小于1340纳米，优选小于1325纳米，更优选为1270-1325纳米；1310纳米处的色散幅度小于3皮秒/纳米-千米，更优选小于1皮秒/纳米-千米；1310纳米处的色散斜率小于0.10皮秒/平方纳米-千米。1550纳米处的针阵列宏弯曲损耗小于5.0分贝，优选小于2.0分贝，更优选小于1.0分贝。
在1550纳米处的衰减(光谱)优选小于0.24分贝/千米，更优选小于0.23分贝/千米，还更优选小于0.21分贝/千米。
因此，本发明的光纤提供了良好的弯曲性能，而且提供了适合于在大于约1260纳米的波长下单模工作的截止波长。
在一些实施方式中，芯可以包括具有所谓中心线倾斜的相对折射率分布，这可能是由一种或多种光纤制造技术产生的结果。但是，在本文揭示的任何折射率分布中，该中心线倾斜是任选的。
本文揭示的光纤包括芯和包层(或最外环状包覆区)，所述包层包围芯并与芯直接相邻。优选芯由掺杂了锗的氧化硅(即氧化锗掺杂的氧化硅)构成。本文揭示的光纤的芯中(特别是中心线处或靠近中心线处)可以单独或组合采用除了锗之外的掺杂剂，从而获得需要的折射率和密度。在优选的实施方式中，本文揭示的光纤的芯具有非负的折射率分布，更优选为正的折射率分布，其中芯由包层包围并与包层直接相邻。
优选本文揭示的光纤从中心线到芯的外侧半径R芯的折射率分布是非负的。在优选的实施方式中，所述光纤的芯中不包含会降低折射率的掺杂剂。
优选本文揭示的光纤能够传输1260-1625纳米波长范围内的光信号。
优选本文揭示的光纤是由气相沉积法制造。甚至更优选本文揭示的光纤由外部气相沉积(OVD)法制造。因此，例如，宜使用已知的OVD沉积、固结和拉制技术来制造本文揭示的光波导纤维。还可以使用其他方法，例如改进的化学气相沉积(MCVD)或气相轴向沉积(VAD)或等离子体化学气相沉积(PCVD)。因此，可以使用本领域技术人员已知的制造技术实现本文揭示的光波导纤维的折射率和截面分布，这些技术包括但并不限于OVD、VAD和MCVD法。
图8是本文揭示的光波导纤维300的示意图(并非按比例绘制)，其具有芯100和外层环状包层或外包层或包层200，所述包层200直接邻接并包围芯100。
优选包层中不含氧化锗或氟掺杂剂。更优选本文揭示的光纤的包层200是纯的或基本纯的氧化硅。包层200可以由沉积的包层材料组成(例如在沉积法中)，或者以夹套形式提供(例如管棒光学预制装置中的管)，或者以沉积材料和夹套的组合形式提供。包层200可以包含一种或多种掺杂剂。包层200由第一涂层P和第二涂层S包围。通过包层200的折射率可以计算上文讨论的相对折射率百分比。
参见附图，包层200折射率nc，包层200包围芯，芯定义为具有Δ(r)＝0％，用于计算光纤或光纤预制体的各部分或各区的折射率百分比。
优选本文即使的光纤具有氧化硅基的芯和包层。在优选的实施方式中，包层的外径2*R最大约为125微米。优选包层的外径沿着光纤的长度保持恒定。在优选的实施方式中，光纤的折射率具有径向对称性。优选芯的外径沿着光纤的长度保持恒定。优选有一个或多个涂层包围包层并且与包层接触。所述涂层优选为聚合物涂层，例如是丙烯酸酯。优选所述涂层的直径在径向方向以及沿着纤维的长度保持恒定。在优选的实施方式中，涂层的外径约为250微米。
我们已经发现，对于MAC数小于7.0并且零色散小于1450纳米的纤维，将其配置在缓冲管中时，虽然较低MAC数的光纤的宏弯曲损耗较小，但是随着MAC数的迅速减小，微弯曲损耗并没有相应地迅速减小。即，将光纤配置在缓冲管中时，当MAC数较低时，相对于宏弯曲损耗，光纤仍然表现出较高的微弯曲损耗。图9说明了对于MAC数为5.8-7.2的光纤，将它们配置在聚丙烯缓冲管中，在-40℃条件下，长度为550米时，1550纳米处(线350)和1625纳米处(线360)的计算的宏弯曲损耗，以及1550纳米处(线352)和1625纳米处(线362)的宏弯曲加微弯曲损耗。在低温下，微弯曲成为较重要的考虑因素，原因在于热膨胀系数不匹配，例如缓冲管和光纤之间的热膨胀系数不匹配。点353是MAC数约为6.17、具有已知的第一涂层和第二涂层的光纤，在1550纳米处测量的诱导衰减，约等于0.08分贝。点363是MAC数约为6.17、具有已知的第一涂层和第二涂层的光纤，在1625纳米处测量的诱导衰减，约等于0.15分贝。虽然已知MAC数较低的光纤的宏弯曲损耗较低，但是我们发现，对于MAC数较低的光纤，微弯曲损耗出乎意料地成为主导因素。
我们还意外地发现，第一涂层和第二涂层的某种组合显著改善了微弯曲性能，从而改善了整体弯曲性能，对于以这种方式配置的光纤尤为显著。
因此，本文揭示的光纤包括第一涂层P，该涂层接触并包围外部环状包层区200，第一涂层P的杨氏模量小于1.0兆帕，优选小于0.9兆帕，在优选的实施方式中不超过0.8兆帕；本文揭示的光纤还包括第二涂层S，该涂层接触并包围第一涂层P，第二涂层S的杨氏模量大于1200兆帕，在优选的实施方式中大于1400兆帕。
在本文中，使用拉伸试验仪器(例如，Sintech MTS拉伸试验仪，或英斯冲通用材料测试系统(INSTRON Universal Material Test System))、在薄膜形状的材料样品上(厚度约为0.003-0.004″(76-102微米)，宽度约为1.3厘米)、用5.1厘米的计量长度和2.5厘米/分钟的测试速度，测量第一涂层的固化聚合物材料的杨氏模量、断裂伸长和抗拉强度。
第一涂层P的玻璃化转变温度宜低于经过涂布的光纤的最低计划使用温度。在优选的实施方式中，第一涂层P的玻璃化转变温度低于-25℃，更优选低于-30℃。第一涂层P的折射率宜高于光纤包层的折射率，使得能够从光纤300的芯100去除错误的光信号。例如，传输光纤的芯和包层对1550纳米波长的折射率值分别是1.447和1.436；这样一来，理想的第一涂层P在1550纳米的折射率大于1.44。在热老化和水解老化过程中，第一涂层P应当保持与玻璃纤维充分的粘着性，而不能在进行接合时从玻璃纤维上剥落。第一涂层P的厚度一般为25-50微米(例如约32.5微米)。第一涂层P可以作为液体施涂至光纤并且固化。
第一涂层P优选为第一可固化组合物的固化产物，所述组合物包含低聚物和至少一种单体。用于形成第一涂层的第一可固化组合物还可以包含光引发剂、抗氧化剂以及本领域技术人员熟知的其他添加剂。第一可固化组合物中低聚物的总含量约为5-95重量％，优选约为25-75重量％，在某些优选的实施方式中约为40-60重量％。对第一可固化组合物中单体组分的选择一般是要与低聚物相容，从而提供低粘度的制剂，并且提高第一涂层的折射率。第一可固化组合物中单体的总量约为5-95重量％，优选约为25-65重量％，在某些优选的本发明实施方式中约为35-55重量％。
在优选的实施方式中，第一涂层P包含52重量％的BR 3741(低聚物，从保马特制品公司(Bomar Specialty Co.)获得)、41.5重量％的Photomer 4003(单体，从康尼斯(Cognis)获得)、5重量％的Tone M-100(单体，从道尔化学品(DowChemical)获得)、1.5重量％的Irgacure 819(光引发剂，从气巴特制化学品(Ciba Specialty Chemical)获得)、1pph的(3-丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷(增粘剂，从吉莱斯特有限公司(Gelest Incorporated)获得)、1pph的Irganox 1035(抗氧化剂，从气巴(Ciba)获得)、以及0.03pph的季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(稳定性添加剂，从阿道克(Aldrich)获得)。第一涂层的这种优选实施方式的杨氏模量约为1500兆帕，玻璃化转变温度(Tg)约为55℃。
第二涂层S由固化的聚合物材料形成，厚度一般为20-35微米(例如约为27.5微米)。第二涂层S宜具有足够的刚性以保护光纤，第二涂层S也是足够韧性的，能够对其进行加工、弯曲或缠绕，第二涂层S的粘性较低以便于操作并且防止在线轴上邻接的绕卷彼此粘着，第二涂层S能耐受水和化学品(例如光缆的填充化合物)，第二涂层S对其施涂的涂层(例如第一涂层)具有足够的粘性。虽然图8中所示的第二涂层S直接施涂于第一涂层上，但是，本领域技术人员能够认识到，可以在第一涂层P和第二涂层S之间沉积一个或多个中间涂层。涂布的光纤300的第二涂层S优选由延展性至少约为275微米的固化的聚合物材料形成。用于本发明光纤第二涂层中的固化的聚合物材料优选是第二可固化组合物的固化产物，所述组合物包含低聚物和至少一种单体。所述可固化组合物中的低聚物为固化的聚合物材料提供高延展性和高杨氏模量。第二次可固化组合物还包含一种或多种单体，这些单体具有选定的反应性末端，从而与低聚物的反应性末端发生反应。一般来说，转化率大于约80％的独立单体比转化率较低的单体更为有利。在可固化组合物中，具有低转化率的单体的引入程度取决于需要的固化的聚合物材料的具体要求。一般来说，较高的转化率将制得强度较高的固化产物。
在一个优选的实施方式中，第二涂层S包含10重量％的KWS 4131(低聚物，从保马特制品公司获得)、82重量％的Photomer 4028(单体，从康尼斯获得)、5重量％的Photomer 3016(单体，从康尼斯获得)、1.5重量％的Lucerin TPO(光引发剂，从BASF获得)、1.5重量％的Irgacure 184(光引发剂，从纽约州荷桑的气巴特制化学品(Ciba Specialty Chemical(Hawthorne，NY))获得)、0.5pph的Irganox 1035(抗氧化剂，从气巴获得)。第二涂层的这种优选实施方式的杨氏模量约为1500兆帕，玻璃化转变温度(Tg)约为55℃。
关于合适的第一涂层和第二涂层的其他描述可参见PCT公布WO2005/010589，该文献通过参考全文结合于此。
图9中的点354表示MAC数约为6.07、具有本文所述优选实施方式的第一涂层和优选实施方式的第二涂层的光纤在1550纳米处的测得的诱导衰减，其中，点354纤维的诱导衰减等于约0.0008分贝。图9中的点364表示MAC数约为6.07、具有本文所述优选实施方式的第一涂层和优选实施方式的第二涂层的光纤在1625纳米处的测得的诱导衰减，点364的衰减约等于0.01分贝。因此，对于MAC数约为6.2的光纤，在1550纳米处，整体弯曲诱导衰减从约0.08分贝(点353)降低到约0.0008分贝(点354)，在1625纳米处，整体弯曲诱导衰减从约0.15分贝(点363)降低到约0.01分贝(点364)，其中，微弯曲损耗分量显著降低。这些结果并不限于聚丙烯缓冲管中的配置，而是可以应用于其他材料，例如高密度聚乙烯。
优选本文揭示的光纤具有低OH含量，优选其衰减曲线在特定波长区中表现出相对低的水峰或没有水峰，尤其是在E波段中。制造低水峰光纤的方法参见PCT申请公开第WO00/64825、WO01/47822、和WO02/051761号，这些文献的内容通过参考结合于此。本文揭示的光纤优选在1383纳米的光衰减(光谱)大于1310纳米的光衰减的数值不超过0.10分贝/千米，更优选在1383纳米处的光衰减不超过1310纳米处的光衰减。本文揭示的光纤在经历了氢气氛(例如0.01个大气压的氢分压，至少144小时)之后，优选其在1383纳米处的最大氢诱导衰减变化小于0.03分贝/千米。
低水峰一般提供较低的衰减损耗，尤其是对约1340-1470纳米之间的传输信号。而且，低水峰还提供了与光纤光学偶联的泵浦光发射器件改善的泵浦效率，所述泵浦光发射器件例如是拉曼泵浦或拉曼放大器，它们可以在一种或多种泵浦波长下工作。优选拉曼放大器在一种或多种波长下泵浦，所述波长比任何需要的工作波长或波长区低约100纳米。例如，可以用拉曼放大器以约1450纳米的泵浦波长，对携带约1550纳米波长的工作信号的光纤进行泵浦。因此，在约1400-1500纳米波长区中较低的光纤衰减将降低泵浦衰减并且提高泵浦效率，例如基于泵浦功率(mW)的增益，尤其是对约1400纳米的泵浦波长。
本文揭示的光纤表现出低PMD值，尤其是用OVD法制造的光纤。对于本文揭示的光纤，光纤自旋也会降低PMD值。
应当理解，以上说明对本发明而言仅仅是示范性的，意图为理解本发明的性质和特征提供概要，本发明由权利要求确定。通过附图能进一步理解本发明，附图结合进说明书并且作为说明书的组成部分。说明本发明不同特征和实施方式的附图以及对它们进行的描述是对本发明原理和工作的说明。可以在不背离由所附权利要求确定的本发明原理或范围的情况下，对本文所述的本发明的优选实施方式进行各种修改，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (5)

1.一种光纤，其包括：
具有折射率分布的芯区；
包围所述芯区的最外环状包层区；
第一涂层，其接触并且包围最外环状包层区，第一涂层的杨氏模量小于1.0兆帕、玻璃化转变温度小于-25℃；
第二涂层，其包围第一涂层，第二涂层的杨氏模量大于1200兆帕；
其中，所述折射率分布提供不大于7.0的MAC数，小于1450纳米的零色散波长，1550纳米处的20毫米直径的弯曲损耗不超过5.0分贝/米。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述第一涂层是第一可固化组合物的固化产物，所述第一可固化组合物包含低聚物和至少一种单体。
3.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述第一可固化组合物中低聚物的总含量约为40-60重量％。
4.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述第一可固化组合物中单体的总含量约为35-55重量％。
5.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，在1550纳米处的20毫米直径弯曲损耗不超过2.0分贝/米。
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