一種小型化器件用單模光纖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種小型化器件用單模光纖。
【背景技術(shù)】
[0002] 單模光纖具有質(zhì)量輕、尺寸小、抗電磁干擾、傳輸速率快、信息容量大和傳輸距離 遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在世界范圍內(nèi)，G. 652單模光纖已經(jīng)大量地鋪設(shè)并應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)之中。隨著 特種光纖及其光纖應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖已經(jīng)在常規(guī)通信以外的領(lǐng)域得到了越來越廣 泛的應(yīng)用。在特殊的光纖器件中，為了達(dá)到使用目的，需要一種能夠在此環(huán)境中具有穩(wěn)定的 傳輸性能的光纖，而普通的G. 652單模光纖是無法在小尺寸特殊器件下長期正常工作的。 [0003] 光纖的抗彎曲性能是與光纖的材料結(jié)構(gòu)、制備工藝等技術(shù)密切相關(guān)的。普通抗彎 曲光纖一般為了與普通的單模光纖相匹配，而在光纖的幾何結(jié)構(gòu)、摻雜濃度等方面盡量與 普通光纖一致，從而導(dǎo)致光纖光學(xué)參數(shù)互相匹配，以適應(yīng)光纖的通用性能。在水聽器等特殊 應(yīng)用場合，光纖追求小彎曲半徑和極多的纏繞圈數(shù)，而對模場直徑等的要求并不追求與普 通單模光纖的一致性。為了提高光纖的抗彎曲性能，芯層會摻雜較高濃度的鍺（Ge)，為了減 少芯層材料與包層材料在粘度、熱膨脹系數(shù)等材料性能方面的差異，同時也為了調(diào)節(jié)光纖 的光學(xué)指標(biāo)范圍，在芯層和包層增加了摻雜氟的有限區(qū)域，減少拉絲過程中的殘余應(yīng)力，優(yōu) 化傳輸性能。
[0004] 在器件尺寸要求很小的情況下，為了容納更多的光纖，需要把光纖直徑減少而光 學(xué)性能不變，因此通過特殊工藝修改光纖幾何結(jié)構(gòu)，把光纖的芯層結(jié)構(gòu)維持不變而減少包 層直徑，并且涂層直徑也相應(yīng)減少，則可以滿足器件小型化的需求。
[0005] 在專利CN202256757U和CN102213791B中，提出來一系列細(xì)徑的保偏光纖，但其致 力于解決保偏光纖細(xì)徑條件下的光學(xué)性能，對抗彎曲性能沒有做出表述。在彎曲不敏感光 纖中尚沒有此種細(xì)徑光纖提出。
[0006] -般的，摻雜劑會改變石英玻璃的相對折射率。鍺（Ge)、氯（Cl)、磷（P)等摻雜 劑可以使得摻雜后的石英玻璃的相對折射率為正值，我們稱之為"正摻雜劑"，而氟（F)、硼 (B)等摻雜劑可以使得摻雜后的石英玻璃的相對折射率為負(fù)值，我們稱之為"負(fù)摻雜劑"。如 果同時使用一種"正摻雜劑"和一種"負(fù)摻雜劑"對石英玻璃進(jìn)行摻雜，則摻雜后的石英玻 璃的相對折射率可以為正值或者負(fù)值，或者為0。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為方便介紹本
【發(fā)明內(nèi)容】
，定義以下術(shù)語：
[0008] 折射率剖面：光纖中玻璃折射率與其半徑之間的關(guān)系。
[0009] 相對折射率差：
[0010]
njP η。分別為各對應(yīng)部分的折射率 和純二氧化硅石英玻璃的折射率。
[0011] 氟（F)的貢獻(xiàn)量：摻氟（F)石英玻璃相對于純二氧化硅石英玻璃的相對折射率 (A F)，以此來表示摻氟（F)量。
[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在1550nm波長工作的，具有極好抗彎曲 性能的單模光纖。該光纖具有較低的光纖損耗，較好的抗彎曲性能。
[0013] 本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：
[0014] -種小型化器件用單模光纖，芯層為摻鍺（Ge)和氟（F)的的二氧化硅（SiO2)石 英玻璃，芯層的直徑Dcore為6. 5 μπι至7. 5 μπι，芯層的相對折射率Δ 1的范圍為〇. 70%至 0. 75% ;包層有3個分層，由內(nèi)到外依次為第一分層、第二分層，第三分層，其中第一分層為 摻氟二氧化硅石英玻璃，第二分層為摻鍺二氧化硅石英玻璃，第三分層為純二氧化硅石英 玻璃層。
[0015] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一分層緊密環(huán)繞芯層，該分層的相對折射率Δ 31 與芯層的相對折射率Al之差為0.89%蘭Δ1-Δ 31蘭0.99%，Δ 31的范圍為-0.18% 至-0. 22%，該分層的直徑D31為12μπι至15μπι。
[0016] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第二分層緊密環(huán)繞第一分層，該分層的相對折射率Δ 32 的范圍為0%至0. 1%，該分層的直徑D32為15μπι至17μπι;
[0017] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第三分層的相對折射率△ 33為0%，該分層的直徑 D33 為 79ym 至 81ym〇
[0018] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在包層外有一層緊密圍繞包層的聚合物涂層，聚合物涂 層的直徑為160 μ m至170 μ m。
[0019] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該單模光纖的截止波長為1300nm至1460nm。
[0020] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述單模光纖的的MFD在1550nm波長時為 7. 0 μ m-7. 6 μ m〇
[0021] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述單模光纖的衰減在1550nm波長時小于0. 26dB/km。
[0022] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述單模光纖的宏彎損耗在1550nm波長時小于0. 02dB/ (Φ 10mm 2 5 圈）。
[0023] 本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述單模光纖的宏彎損耗在1550nm波長時小于0. 03dB/ (Φ 15mm400 圈）。
[0024] 本發(fā)明的有益效果在于：1.芯層摻Ge，通過對光纖芯層材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，可 以提高光纖的數(shù)值孔徑，提高對光的約束能力。同時光纖芯層摻F，可以降低芯層材料的粘 度，與包層材料的粘度更加匹配，可以改善光纖的材料結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布，有利于光纖拉絲后 缺陷的減少和光纖衰減的降低；2.光纖包層的分層中，含有一個純二氧化硅石英玻璃材料 的分層，該分層可改變光纖整體的材料結(jié)構(gòu)，使得光纖拉絲后的應(yīng)力分布得到優(yōu)化。該分層 將承擔(dān)拉絲過程中形成的張應(yīng)力，芯層所承受的應(yīng)力則為壓應(yīng)力，該應(yīng)力分布將有利于降 低芯層材料中的缺陷濃度，降低芯層材料的散射損耗，有利于光纖衰減的降低；3.光纖包 層的分層中，含有一個摻F二氧化硅石英玻璃材料的分層，其中的折射率下陷的分層，對于 提高光纖的抗彎曲性能有積極的作用。該分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將有利于降低光纖在小彎曲半 徑狀態(tài)下的宏彎附加損耗。4.第二包層為摻鍺的二氧化硅石英玻璃，與第一包層形成陷阱 效應(yīng)，可以提高對光的約束能力，增強(qiáng)光纖對測壓應(yīng)力的抵抗能力，提高光纖的微彎能力。 5.光纖具有良好的抗彎曲性能，并且具有小型化的包層直徑和涂層直徑；包層直徑和涂層 直徑都相應(yīng)減少，降低了器件的尺寸，或者說在同樣的器件尺寸情況下可以纏繞更多的光 纖，提高器件的靈敏度。相對于普通125 μm的光纖，同樣器件尺寸下本發(fā)明光纖可以提高 水聽器探測距離2. 3倍。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的徑向截面示意圖。圖中00對應(yīng)光纖的芯層，31對應(yīng)光 纖包層的第一分層，32對應(yīng)光纖包層的第二分層，33對應(yīng)光纖包層的第二分層；
[0026] 圖2是是本發(fā)明一個實(shí)施例的中各層直徑及其對應(yīng)相對折射率的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明