CN104267460A - 一种低损耗耐弯曲入户光纤 - Google Patents

一种低损耗耐弯曲入户光纤 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：采用掺稀土纤芯，在所述掺稀土纤芯的表面由内向外分别形成有内包层和外包层，在所述外包层的表面，并由内向外依次设置一次涂覆层、缓冲层、二次涂覆层，以及外保护层。本发明光纤结构简单，传输损耗得到了有效的降低，改善了光纤的脆性，其弯曲性能好，可以直接用于室内、电器控制柜、舰船电气装备等领域布线，而且布线接续灵活方便。

Description

一种低损耗耐弯曲入户光纤
技术领域
本发明涉及一种低损耗耐弯曲入户光纤，属于光纤通信技术领域。
背景技术
光纤由于具有传输频带宽、通信容量大、损耗低，相对于电磁通信相比，干扰小等诸多优点而被日益广泛地应用于通信传输领域，这是基于光纤的复用性、适应恶劣环境下的工作能力、多功能、抗电磁干扰以及高精度等优点。随着经济和社会的发展，网络的发展对光纤提出新的要求。下一代网络(NGN)将成为传递层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率，更大的容量，这非光纤网莫属。
光纤发展趋势之一是扩大单一波长的传输容量。目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，已开始进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求。同时，主干网将实现超长距离传输，无中继传输是骨干传输网的理想。采用拉曼放大技术，进一步改善光纤指标，可以更大地延长光传输的距离。
近年来光纤接入(FTTX)开始成为光纤网络建设的热点，光纤到楼、光纤到户和光纤到桌面已经成为现实并在实际中得到越来越广泛的应用，因而对室内光缆的需求也愈来愈迫切。由于接入光缆的条件特定因素，分歧接续和使用情况各异，需要的光纤具有低损耗和更小的弯曲半径，以适应室内敷设的某些狭小的敷线空间。
稀土掺杂特种光纤在光纤激光器、放大器和传感器中具有越来越重要的地位，其具有圆柱形波导结构、芯径小，很容易实现高密度泵浦，使激射阈值低，散热性能好，其芯径大小与通信光纤很匹配，耦合容量及效率高，可形成传输光纤与有源光纤的一体化，是实现全光通信的基础，有利于大容量、长距离通信，是光纤发展方向之一。
掺镱光纤是目前稀土掺杂特种光纤领域中受关注的一个研究热点，掺镱光纤具有很宽的吸收谱线和更高的吸收系数，因此可以采用不同的泵浦方式；而且它还具有很宽的增益谱(980nm～1200nm)，荧光寿命长，有利于储能。镱离子具有简单的二能级结构，理论上没有其它掺杂光纤具有的激发态吸收和浓度猝灭等现象，但是高掺杂浓度YDF存在激发态寿命猝灭，导致强烈的非可饱和吸收，从而影响激光器件的效率。
铒掺杂量大的光纤的接合损耗创造了最低记录。这种光纤在1530nm处吸收峰达40dB/m时，每个接合处的损耗只有0.03dB。在制造过程中，沉积过程控制得越好，稀土离子在纤芯分布越均匀，这有利于实现高功率放大作用。再加上光纤所需尺寸的缩短，导致四波混合、道间串扰和极化散射的效应最小化。对每一沉积层，能控制稀土离子掺杂量以便得到完全一致的纤芯。而铒离子需要充分的隔开才能得到理想的光纤性能，如果铒离子彼此太接近或形成离子群，功效就会降低。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供了一种方法简单、传输损耗得到有效的降低、能改善光纤的脆性、弯曲性能好，可以直接用于室内、电器控制柜、舰船电气装备等领域布线，而且布线接续灵活方便的低损耗耐弯曲入户光纤。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点是：采用掺稀土纤芯，在所述掺稀土纤芯的表面由内向外分别形成有内包层和外包层，在所述外包层的表面，并由内向外依次设置一次涂覆层、缓冲层、二次涂覆层，以及外保护层。
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点也在于：所述掺稀土纤芯是以掺杂有稀土元素化合物及共掺杂剂的二氧化硅为材质。
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点也在于：所述掺稀土纤芯中掺杂的稀土元素化合物为铥的卤化物，所述稀土元素化合物的掺杂浓度为5000-20000ppm；所述共掺杂剂为锗盐或铝盐，所述共掺杂剂的掺杂浓度为12000-20000ppm。
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点也在于：所述内包层为掺有四氟化硅掺杂剂的二氧化硅包层，氟的含量为10-38wt％。
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点也在于：所述掺稀土纤芯是直径为8.2～9.6微米的单模光纤。
本发明低损耗耐弯曲入户光纤的结构特点也在于：
所述一次涂覆层是以有机硅树脂为材质，经热固化形成；
所述缓冲层是以UV固化聚丙烯酸树脂为材质，缓冲层的厚度为20-30微米、剪切模量为1.0-1.3Mpa；
所述二次涂覆层是以聚酰亚胺为材质，经加热固化涂覆而成；二次涂覆层的厚度为25-35微米，杨氏模量为2.1-2.5Gpa；
所述外保护层是以低烟无卤阻燃聚烯烃、聚氯乙烯、聚氟乙烯或聚氨酯为材质，经挤包形成，外保护层的厚度为0.5-0.8mm。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明低损耗耐弯曲入户光纤结构简单，尺寸小，直径细，弯曲性能好，制造成本低，性价比高；可以直接用于室内、船舶、自动化装备之间的布线，而且布线接续方便、灵活，节约空间，可适应室内敷设的某些狭小的敷线空间；
2、本发明低损耗耐弯曲入户光纤采用掺稀土铥元素的纤芯，使其具有很宽的吸收谱线和更高的吸收系数，有高的能效比、输出光束质量好、输出波长范围宽，利于实现高功率放大作用和降低了传输过程的损耗；
3、本发明低损耗耐弯曲入户光纤二次涂覆层采用了耐热性聚酰亚胺材质，提高了光纤的耐热性能，扩大了光纤的应用范围和领域；
4、本发明低损耗耐弯曲入户光纤制造方法可以自动化生产，从预制棒到成品光纤，可以在串联线上一次加工成型，不仅避免了多道工序造成的原材料浪费，提高了工效，降低了制造成本；而且确保了的制造质量的稳定性，内应力低，外保护层与光纤涂覆层结合紧密，避免多次制造过程温度或张力等因素和使用过程中外力对光纤的影响，提高了产品的品质。
附图说明
图1为本发明低损耗耐弯曲入户光纤结构示意图；
图中标号：1纤芯，2内包层，3外包层，4一次涂覆层，5缓冲层，6二次涂覆层，7保护层。
具体实施方式
参见图1，本实施例中低损耗耐弯曲入户光纤的结构形式是：采用掺稀土纤芯1，在掺稀土纤芯1的表面由内向外分别形成有内包层2和外包层3，在外包层3的表面，并由内向外依次设置一次涂覆层4、缓冲层5、二次涂覆层6以及外保护层7。
具体实施中，掺稀土纤芯1是以掺杂有稀土元素化合物及共掺杂剂的二氧化硅为材质；更进一步地，掺稀土纤芯1中掺杂的稀土元素化合物为铥的卤化物，稀土元素化合物的掺杂浓度为5000-20000ppm；共掺杂剂为锗盐或铝盐，共掺杂剂的掺杂浓度为12000-20000ppm，掺稀土纤芯1是直径为8.2～9.6微米的单模光纤；掺稀土纤芯1中掺杂的稀土元素化合物也可以为镱、铒、镧、镨或钐的卤化物或氧化物，掺杂浓度为5000-20000ppm，共掺杂剂还可以为铋盐或铝盐，掺杂浓度为12000-20000ppm。
内包层2为掺有四氟化硅掺杂剂的二氧化硅包层，氟的含量为10-38wt％，内包层2也可以为二氧化硅包层，一次涂覆层4是以有机硅树脂为材质，经热固化形成；缓冲层5是以UV固化聚丙烯酸树脂为材质，缓冲层5的厚度为20-30微米、剪切模量为1.0-1.3Mpa；二次涂覆层6是以聚酰亚胺为材质，经加热固化涂覆而成；二次涂覆层6的厚度为25-35微米，杨氏模量为2.1-2.5Gpa；外保护层7是以低烟无卤阻燃聚烯烃、聚氯乙烯、聚氟乙烯或聚氨酯为材质，经挤包形成，外保护层7的厚度为0.5-0.8mm。
本实施例中低损耗耐弯曲入户光纤的制造方法是按如下步骤进行：
步骤一：制作掺杂稀土光纤预制棒内包层
利用纯氧气将加热汽化的四氯化硅饱和蒸气和掺杂剂六氟化硫饱和蒸气导入石英玻璃衬管内，转动石英玻璃衬管并以1300-1800℃的温度加热石石英玻璃衬管的外壁，通过石英玻璃衬管内的气体氧化反应生成的粉状物沉积在所述石英玻璃衬管内壁上形成内包层，制得形成有内包层的石英玻璃衬管。
步骤二：制作掺杂稀土光纤预制棒芯层
将四氯化硅、稀土化合物三氯化铥、共掺杂剂四氯化锗或三氯化铝加热汽化为饱和蒸气，并与流量为600-1000sccm的纯氧气均匀混合得混合气体，将所述混合气体通入到经步骤一制备所得的形成有内包层的石英玻璃衬管中，在1200-1700℃的温度下氧化反应形成粉末状沉积物附着于管壁制得沉积管；再将所述沉积管在缩棒设备上经熔缩制得实心的掺杂稀土的光纤预制棒。
步骤三：制作光纤
将所述预制棒加热到1900-2100℃，按150-450米/分的速度进行拉丝，并自然冷却制得纤芯，对于纤芯先经过涂覆和固化形成一次涂覆层，再经涂覆和固化形成缓冲层后引出，再经涂覆和固化形成二次涂覆层，随后由导轮牵引通过挤塑机，经挤包形成外保护层，在进入挤塑机之前的温度控制在70-80℃。
本实施例中光纤结构及性能指标如下表所列，从表中数据看出，本发明低损耗耐弯曲入户光纤与同类型电缆相比，更具有低损耗、弯曲性能好，并表现出极为优良的电气性能。

Claims (6)

1.一种低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：采用掺稀土纤芯(1)，在所述掺稀土纤芯(1)的表面由内向外分别形成有内包层(2)和外包层(3)，在所述外包层(3)的表面，并由内向外依次设置一次涂覆层(4)、缓冲层(5)、二次涂覆层(6)，以及外保护层(7)。
2.根据权利要求1所述的低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：所述掺稀土纤芯(1)是以掺杂有稀土元素化合物及共掺杂剂的二氧化硅为材质。
3.根据权利要求2所述的低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：所述掺稀土纤芯(1)中掺杂的稀土元素化合物为铥的卤化物，所述稀土元素化合物的掺杂浓度为5000-20000ppm；所述共掺杂剂为锗盐或铝盐，所述共掺杂剂的掺杂浓度为12000-20000ppm。
4.根据权利要求1或2所述的低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：所述内包层(2)为掺有四氟化硅掺杂剂的二氧化硅包层，氟的含量为10-38wt％。
5.根据权利要求1所述的低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：所述掺稀土纤芯(1)是直径为8.2～9.6微米的单模光纤。
6.根据权利要求1所述的低损耗耐弯曲入户光纤，其特征是：
所述一次涂覆层(4)是以有机硅树脂为材质，经热固化形成；
所述缓冲层(5)是以UV固化聚丙烯酸树脂为材质，缓冲层(5)的厚度为20-30微米、剪切模量为1.0-1.3Mpa；
所述二次涂覆层(6)是以聚酰亚胺为材质，经加热固化涂覆而成；二次涂覆层(6)的厚度为25-35微米，杨氏模量为2.1-2.5Gpa；
所述外保护层(7)是以低烟无卤阻燃聚烯烃、聚氯乙烯、聚氟乙烯或聚氨酯为材质，经挤包形成，外保护层(7)的厚度为0.5-0.8mm。
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