CN113671623A - 一种单模光纤及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单模光纤，从内向外依次包括：芯层、内包层、外包层、第一涂覆层和第二涂覆层。其中芯层和内包层的相对折射率分别为△1和△2，外包层为纯硅层，△1>0>△2。本发明还公开了上述单模光纤的制作方法，包括：采用气相沉积法制作第一疏松体，第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒，将烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒，延伸芯棒接柄后采用气相沉积法制作第二疏松体，第二疏松体脱水烧结得到光纤预制棒，然后拉丝得到单模光纤。本发明所得单模光纤既具有良好的弯曲的性能，又和常规单模光纤具有较好的兼容性，同时成本较低。

Description

一种单模光纤及其制作方法
技术领域
本发明涉及单模光纤技术领域，尤其涉及一种单模光纤及其制作方法。
背景技术
随着时代的发展，光纤通信在人类社会中的作用日益重要。常规单模光纤G.652.D以优异的传输性能被广泛使用，但在FTTX等特定环境中，其弯曲性能不能满足使用。因此诞生出弯曲不敏感光纤G.657。在G.657不同种类光纤的使用中，以G.657.A1光纤需求最大。由于目前技术制作G.657.A1光纤，通常会采用小模场直径或者环沟凹陷剖面的方案进行制作。小模场直径会使得G.657.A1光纤和常规G.652.D光纤的兼容性较差，即熔接损耗偏大。环沟凹陷剖面虽然和G.652.D光纤兼容性好，但制作成本相对较高。
CN103827709A专利中所述光纤，在外包层进行氯掺杂，内包层不掺杂或掺杂大量的氟，制作成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单模光纤及其制作方法，不仅符合G.657.A1的弯曲性能，而且与G.652.D的兼容性较好，同时成本较低。
一种单模光纤，从内向外依次包括：芯层、内包层、外包层、第一涂覆层和第二涂覆层。
该单模光纤的芯层相对折射率差△1为0.31～0.35％，半径r1为4.2～4.5μm。
优选地，芯层的相对折射率差△1为0.32～0.34％，半径r1为4.3～4.4μm。
上述相对折射率差是指芯层区域的折射率和纯二氧化硅的折射率的相对值。
该单模光纤的内包层相对折射率差△2为-0.08～-0.05％，半径r2为15～18μm。
优选地，内包层的相对折射率差△2为-0.07～-0.06％，半径r2为17～18μm。
同理，上述相对折射率差是指内包层区域的折射率和纯二氧化硅的折射率的相对值。
优选地，芯层所用材质为掺杂有使折射率上升的正掺杂剂的二氧化硅。
优选地，正掺杂剂为二氧化锗。
优选地，内包层所用材质为掺杂有使折射率降低的负掺杂剂的二氧化硅。
优选地，负掺杂剂为氟。
该单模光纤的外包层为纯二氧化硅层，直径为125μm。
该单模光纤的第一涂覆层为固化后树脂材料，直径为170～205μm，其杨氏模量小于1.0Mpa。
优选地，第一涂覆层的直径为185～205μm，其杨氏模量小于0.9Mpa。
更优选地，第一涂覆层的直径为195～205μm，其杨氏模量小于等于0.8Mpa。
该单模光纤的第二涂覆层为固化后树脂材料，直径为235～255μm，其杨氏模量大于1400Mpa。
该单模光纤中，内包层半径r2和芯层半径r1的比值(r2/r1)大于等于3.9。
优选地，r2/r1大于等于4.2。
更优选地，r2/r1大于等于4.5。
该述单模光纤在弯曲半径10mm的情况下，1550nm处的弯曲损耗小于0.75dB/圈，符合G.657.A1的标准。
优选地，该单模光纤的1310MFD为8.8～9.2μm。
更优选地，该单模光纤的1310MFD为8.9～9.1μm。
优选地，该单模光纤的截止波长为1250～1330nm。
更优选地，该单模光纤的截止波长为1270～1320nm。
更优选地，该单模光纤的截止波长为1270～1300nm。
优选地，该单模光纤的光纤的MAC值为6.7～7.2。
优选地，该单模光纤在1550nm处的色散系数小于等于18ps/(nm.km)。
更优选地，该单模光纤在1550nm处的色散系数小于等于17ps/(nm.km)。
优选地，该单模光纤与常规光纤1550nm处的熔接损耗小于等于0.05dB。
更优选地，该单模光纤与常规光纤1550nm处的熔接损耗小于等于0.03dB。
上述单模光纤的制作方法，包括如下步骤：
采用气相沉积法制作第一疏松体，第一疏松体最终形成芯层和内包层；第一疏松体的密度为0.2～0.6g/cm3，其中芯层采用掺杂有使折射率上升的正掺杂剂的二氧化硅，内包层采用掺杂有使折射率降低的负掺杂剂的二氧化硅；
第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒；
将烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒；
延伸芯棒接柄后采用气相沉积法制作第二疏松体，第二疏松体最终形成外包层；
第二疏松体脱水烧结得到光纤预制棒，然后拉丝得到单模光纤；
拉丝过程中进行涂覆，依次形成第一涂覆层和第二涂覆层。
上述气相沉积法包括：气相轴向沉积法(VAD)和/或外气相沉积法(OVD)。
本发明所得单模光纤采用不同的掺杂剂调整折射率，通过芯层、内包层和外包层相互配合，既改善常规单模光纤的弯曲性能，符合G.657.A1的相关弯曲性能要求，又提高与G.652.D的兼容性，降低1550nm处的熔接损耗，同时根据本发明所用单模光纤的制作方法，通过两次制作疏松体，有效控制成本。
附图说明
图1为本发明所得裸光纤(即芯层、内包层、外包层)在不同半径处的径向折射率示意图。
图2为本发明所得单模光纤的横截面示意图；
其中1是芯层，2是内包层，3是外包层，4是第一涂覆层，5是第二涂覆层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
采用VAD工艺制作第一疏松体，第一疏松体包括芯层和内包层，第一疏松体密度为0.33g/cm3。其中芯层采用GeO2进行掺杂，相对折射率差△1为0.313％；内包层采用CF4进行掺杂，相对折射率差△2为-0.085％。
第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒。
烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒；芯棒外径为34.05mm，芯层直径为8.60mm。
延伸芯棒接柄后，采用OVD法制作包含外包层的第二疏松体，第二疏松体密度为0.42g/cm3。所包含的外包层是纯二氧化硅，不需要掺杂。在预计芯棒长度不变的情况下烧结后的目标棒径为131.4mm。
将第二疏松体脱水烧结后形成光纤预制棒；
然后对该光纤预制棒进行拉丝得到单模光纤。
实施例2
采用VAD工艺制作第一疏松体，第一疏松体包括芯层和内包层，第一疏松体密度为0.29g/cm3。其中芯层采用GeO2进行掺杂，相对折射率差△1为0.317％；内包层采用CF4进行掺杂，相对折射率差△2为-0.070％。
第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒。
烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒；芯棒外径为33.52mm，芯层直径为8.52mm。
延伸芯棒接柄后，采用OVD法制作包含外包层的第二疏松体，第二疏松体密度为0.38g/cm3。所包含的外包层是纯二氧化硅，不需要掺杂。在预计芯棒长度不变的情况下烧结后的目标棒径为128.4mm。
将第二疏松体脱水烧结后形成光纤预制棒；
然后对该光纤预制棒进行拉丝得到单模光纤。
实施例3
采用VAD工艺制作第一疏松体，第一疏松体包括芯层和内包层，第一疏松体密度为0.27g/cm3。其中芯层采用GeO2进行掺杂，相对折射率差△1为0.314％；内包层采用CF4进行掺杂，相对折射率差△2为-0.064％。
第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒。
烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒；芯棒外径为33.98mm，芯层直径为8.64mm。
延伸芯棒接柄后，采用OVD法制作包含外包层的第二疏松体，第二疏松体密度为0.41g/cm3。所包含的外包层是纯二氧化硅，不需要掺杂。在预计芯棒长度不变的情况下烧结后的目标棒径为127.3mm。
将第二疏松体脱水烧结后形成光纤预制棒；
然后对该光纤预制棒进行拉丝得到单模光纤。
将实施例1-3所得单模光纤与比较示例1(G.652.D)、比较示例2(G.657.A1)进行参数对比，具体如下：
Figure BDA0003223630300000071
Figure BDA0003223630300000081
由上表可以看出：本发明所得单模光纤既改善常规单模光纤的弯曲性能，符合G.657.A1的相关弯曲性能要求，又提高与G.652.D的兼容性，降低1550nm处的熔接损耗。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单模光纤，其特征在于，从内向外依次包括：芯层、内包层、外包层、第一涂覆层和第二涂覆层；
芯层的相对折射率差△1为0.31～0.35％，内包层的相对折射率差△2为-0.08～-0.05％，内包层半径r2和芯层半径r1的比值大于等于3.9；
当弯曲半径为10mm时，单模光纤在1550nm处的弯曲损耗小于0.75dB/圈。
2.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，芯层所用材质为掺杂有使折射率上升的正掺杂剂的二氧化硅，内包层所用材质为掺杂有使折射率降低的负掺杂剂的二氧化硅，外包层所用材质为纯二氧化硅。
3.根据权利要求2所述单模光纤，其特征在于，正掺杂剂为二氧化锗，负掺杂剂为氟。
4.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，芯层半径r1为4.2～4.5μm，内包层半径r2为15～18μm。
5.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，第一涂覆层和第二涂覆层所用材质为固化后树脂材料，第一涂覆层的杨氏模量小于1.0Mpa，第二涂覆层的杨氏模量大于1400Mpa。
6.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，单模光纤的1310MFD为8.8～9.2μm；优选地，单模光纤MAC值为6.7～7.2。
7.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，单模光纤的截止波长为1250～1330nm。
8.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，单模光纤在1550nm处的色散系数小于等于18ps/(nm.km)。
9.根据权利要求1所述单模光纤，其特征在于，单模光纤与常规光纤的在1550nm处熔接损耗小于等于0.05dB。
10.一种如权利要求1-9任一项所述单模光纤的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：采用气相沉积法制作第一疏松体，第一疏松体脱水烧结形成烧结芯棒，将烧结芯棒进行延伸得到延伸芯棒，延伸芯棒接柄后采用气相沉积法制作第二疏松体，第二疏松体脱水烧结得到光纤预制棒，然后拉丝得到单模光纤；第一疏松体最终形成芯层和内包层，第二疏松体最终形成外包层。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Shihao

Inventor after: Pan Yan

Inventor after: Zheng Yu

Inventor after: Wang Lingtong

Inventor after: Sun Jian

Inventor before: Gu Jiacheng

Inventor before: Pan Yan

Inventor before: Zheng Yu

Inventor before: Wang Lingtong

Inventor before: Sun Jian

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
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