CN103033874A - 一种弯曲不敏感单模光纤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种弯曲不敏感单模光纤及其制备方法，光纤波导结构包括芯层和包层，包层设有三个包层分层——包层一、包层二、包层三，其中包层一和包层三都为纯二氧化硅玻璃层，包层二为掺杂包层，芯层和三个包层分层的相对折射率差都相对于包层三，其波导结构参数为：芯层的相对折射率差：0.30％≤Δ1≤0.85％，芯层半径3.5微米≤r≤5.0微米；包层二的相对折射率差：-55.00％≤Δ2≤-45.00％，包层二半径8.0微米≤r2≤15.0微米；包层一和包层三的折射率为纯二氧化硅玻璃折射率nc，包层一半径6.0微米≤r1≤12.5微米，包层三半径为62.0微米≤r3≤63.0微米。本发明的制备方法采用汽相轴向沉积法制作芯层和包层一，然后用套管法在芯层和包层一外制作包层二和包层三。本发明的光纤具有在小弯曲半径下附加损耗小、弯曲性能优异、机械强度高等特性，光学参数和几何尺寸与G.652光纤兼容。本发明提出的制备方法工艺简单，便于操作。

Description

一种弯曲不敏感单模光纤及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光纤及其制备方法，尤其是具有优异的弯曲性能的弯曲不敏感单模光纤及其制备方法。
背景技术
随着光纤到户(FTTH)工作的逐步发展，光纤接入网建设量明显增加，这就要求适宜于接入网的单模光纤具有在小弯曲半径下附加损耗小、机械强度高等特性，便于布线施工和卷曲，同时能控制与已铺设光纤的接续损耗。
目前国内普遍应用的G.652标准光纤的弯曲半径为25mm，受弯曲半径的限制，光纤不能随意地进行小角度弯曲安装。
美国专利US4,838,643描述了一种W型波导结构的光纤，其弯曲性能有一定改善，该光纤分三层结构：光纤芯层、下凹包层、外包层。同时，光纤的截止波长在1130nm-1330nm时，模场直径为5-7μm，截止波长在1200nm-1280nm时，模场直径为6-6.5μm。这种光纤模场直径太小，与常规光纤无法兼容。
中国专利CN1632628A描述了一种弯曲不敏感光纤及其制备方法，采用等离子体化学气相沉积法PCVD工艺设计光纤预制棒折射率剖面，其波导结构具有芯层和包层，其中包层分为五个折射率不同的分包层，采用围绕芯层多圈的不同成分的包层结构以降低相对于芯层的折射率。但是PCVD工艺在光棒的水分控制与剖面设计方面很难同时达到理想效果。光棒沉积速度及沉积效率不高，使该光纤预制棒的生产成本增加。而且，折射率剖面越复杂，对工艺的要求就越严格，不适于大规模生产。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题和缺点，本发明提供一种弯曲不敏感单模光纤及其制备方法，该光纤的弯曲性能优异，具有良好的色散和损耗特性，模场直径适中，能与常规光纤兼容。
本发明提供的一种弯曲不敏感单模光纤，其波导结构包括芯层和包层，包层设有三个包层分层——包层一、包层二、包层三，其中包层一和包层三都为纯二氧化硅玻璃层，包层二为掺杂包层，芯层和三个包层分层的相对折射率差都相对于包层三，其波导结构参数为：
芯层的相对折射率差：0.30％≤Δ1≤0.85％，芯层半径3.5微米≤r≤5.0微米；
包层二的相对折射率差：-55.00％≤Δ2≤-45.00％，包层二半径8.0微米≤r2≤15.0微米；
包层一和包层三的折射率为纯二氧化硅玻璃折射率nc，包层一半径6.0微米≤r1≤12.5微米，包层三半径为62.0微米≤r3≤63.0微米。
在光纤芯层中，通过掺氧化硅、氧化锗和少量的氟来获得合适的折射率，同时实现预制棒各层之间的黏度匹配和减少应力。在光纤预制棒芯棒沉积和烧缩过程中，通入适量的氦气来减少沉积过程中形成的微气泡，提高光纤强度。
通过对单模光纤预制棒波导结构的精密控制，可以得到设计光纤所需的模场直径、优异的弯曲特性、波长损耗和色散特性。根据上述方案，本发明的光纤截止波长≤1310nm，光缆截止波长≤1260nm，在1310nm波长光纤模场直径为7.8-10.2微米，能满足1310nm波长和1550nm波长双窗口单模光传输的要求。在1310nm至1550nm波长范围光纤的色散绝对值≤17ps/(nm·km)，零色散波长在1310nm至1400nm波长范围。同时，光学参数和几何尺寸与G.652光纤兼容，两者的平均接续损耗小于0.05dB。
该弯曲不敏感单模光纤的弯曲特性如下：
在1625nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.5dB。
在1550nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.2dB。
本发明提出的弯曲不敏感单模光纤的预制棒的制备方法采用汽相轴向沉积法制作芯层和包层一，然后用套管法在芯层和包层一外制作包层二和包层三。
本发明提供的弯曲不敏感单模光纤的制备方法，与中国专利CN102153275A提出的制备方法不同之处在于，中国专利CN102153275A提出的制备方法是采用汽相轴向沉积法制备芯层、包层一和包层二。而本发明采用汽相轴向沉积法制备芯层和包层一，再用套管法，在芯层和包层一外制作包层二和包层三，制造工艺简单。
本发明设计的弯曲不敏感单模光纤具有在小弯曲半径下附加损耗小、弯曲性能优异、机械强度高等特性，能控制与已铺设光纤的接续损耗，光学参数和几何尺寸与G.652光纤兼容，便于楼宇间和楼宇内布线施工，适应光纤到户的需要。本发明提出的制备方法工艺简单，便于操作。
附图说明
图1为本发明的裸光纤横截面示意图；图2为本发明的光纤的折射率剖面示意图。
在图1中，1.芯层，2.包层一，3.包层二，4.包层三。
具体实施方式
采用汽相轴向沉积法(VAD法)制造本发明光纤的芯棒，采用套管技术制成最终的光纤预制棒，经过拉丝获得本发明的光纤产品。光纤芯棒的制造过程如下：首先用VAD法按照设计的折射率剖面结构设定工艺气体流量和配方，沉积出芯层1和包层一2，形成芯棒。然后再用套管法，依次将将包层二3和包层三4套在芯棒外制成光纤预制棒，光纤预制棒经过拉丝、涂覆、筛选、测试、包装，最后得到本发明的弯曲不敏感单模光纤。
实施例：
在图1中，设如下包含芯层1和三个包层分层的波导结构参数相对于包层三4为：
芯层1的相对折射率差约为0.60％，芯层半径约为4微米；
包层二3的相对折射率差约为-50.00％，包层二3为掺杂包层，半径约为12微米；
包层一2和包层三4为纯二氧化硅玻璃层，其折射率为纯二氧化硅玻璃折射率nc。包层一2半径约为10微米，包层三4半径为62.5微米。
制得光纤的特性如下：
光纤截止波长≤1310nm，
在1310nm波长处，光纤模场直径为7.8-10.2微米，
在1625nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.5dB，
在1550nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.2dB，
在1550nm波长光纤的色散绝对值≤17ps/(nm·km)，
零色散波长在1310nm至1400nm波长范围，与G.652光纤的平均接续损耗小于0.05dB。
制得的光纤弯曲性能优异，作为传输光纤，适应于接入网和光纤到户使用。

Claims (5)

1.一种弯曲不敏感单模光纤，其波导结构包括芯层和包层，其特征在于包层设有三个包层分层——包层一、包层二、包层三，其中包层一和包层三都为纯二氧化硅玻璃层，包层二为掺杂包层，芯层和三个包层分层的相对折射率差都相对于包层三，其波导结构参数为：
芯层的相对折射率差：0.30％≤Δ1≤0.85％，芯层半径3.5微米≤r≤5.0微米；
包层二的相对折射率差：-55.00％≤Δ2≤-45.00％，包层二半径8.0微米≤r2≤15.0微米；
包层一和包层三的折射率为纯二氧化硅玻璃折射率nc，包层一半径6.0微米≤r1≤12.5微米，包层三半径为62.0微米≤r3≤63.0微米。
2.按权利要求1所述的一种弯曲不敏感单模光纤，其特征在于光纤弯曲特性为：在1625nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.5dB，在1550nm波长处，以10mm直径弯曲一圈的情况下，其典型的弯曲附加损耗小于0.2dB。
3.按权利要求1所述的一种弯曲不敏感单模光纤，其特征在于光纤截止波长≤1310nm，光缆截止波长≤1260nm，在1310nm波长光纤模场直径为7.8-10.2微米，能满足1310nm波长和1550nm波长双窗口单模光传输的要求，与G.652光纤兼容，两者的平均接续损耗小于0.05dB。
4.按权利要求1所述的一种弯曲不敏感单模光纤，其特征在于在1310nm至1550nm波长范围光纤的色散绝对值≤17ps/(nm·km)，零色散波长在1310nm至1400nm波长范围。
5.一种弯曲不敏感单模光纤的制备方法，其特征在于采用汽相轴向沉积法制作芯层和包层一，然后用套管法在芯层和包层一外制作包层二和包层三。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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