一種單模光纖及其制造方法
【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，涉及一種單模光纖及其制造方法。
【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(lái)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(wú)法在小尺寸特殊器件下長(zhǎng)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(tīng)器等特殊 應(yīng)用場(chǎng)合，光纖追求小彎曲半徑和極多的纏繞圈數(shù)，而對(duì)模場(chǎng)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(huì)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(shí)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(guò)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(guò)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，同時(shí)也不影響與相應(yīng)正 常包層光纖的對(duì)接應(yīng)用。
[0005] 在專利CN202256757U和CN102213791B中，提出來(lái)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(duì)抗彎曲性能沒(méi)有做出表述。在彎曲不敏感光 纖中尚沒(méi)有此種細(xì)徑光纖提出。
[0006] -般的，摻雜劑會(huì)改變石英玻璃的相對(duì)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(duì)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(duì)折射率為負(fù)值，我們稱之為"負(fù)摻雜劑"。如 果同時(shí)使用一種"正摻雜劑"和一種"負(fù)摻雜劑"對(duì)石英玻璃進(jìn)行摻雜，則摻雜后的石英玻 璃的相對(duì)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(yǔ)：
[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(duì)折射率差： CN 105137535 A ~P 2/5 頁(yè)
[0010]
，.叫和n。分別為各對(duì)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(duì)于純二氧化硅石英玻璃的相對(duì)折射率 (A F)，以此來(lái)表示摻氟（F)量。
[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在1550nm波長(zhǎng)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)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：
[0014] 包括有芯層和包層，其特征在于：芯層為摻鍺（Ge)和氟（F)二氧化硅（SiO2)石英 玻璃，芯層的直徑Dcore為6. 5 μ m至7. 5 μ m，芯層的相對(duì)折射率Δ 1的范圍為〇. 70 %至 0. 75% ;包層有3個(gè)分層，由內(nèi)到外依次為第一分層、第二分層，第三分層，其中第一分層和 第二分層為摻氟二氧化硅石英玻璃，且第二分層的相對(duì)折射率低于第一分層；所述包層的 直徑Dclad的范圍為39 μ m至41 μ m。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一分層緊密環(huán)繞芯層，該分層的相對(duì)折射率Δ 31 與芯層的相對(duì)折射率Al的關(guān)系為：0.80%蘭Δ1-Δ 31蘭0.85%，Δ 31的范圍為-0.09% 至-0. 12%，該分層的直徑D31為15μπι至17μπι。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二分層緊密環(huán)繞第一分層，該分層的相對(duì)折射率 A 32的范圍為-0. 30%至-0. 34%，該分層的直徑D32為20 μπι至24 μπι。
[0017] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第三分層緊密環(huán)繞第二分層，該分層的相對(duì)折射率 差為-0. 05 %至0. 05 %，該分層的直徑D33為39 μ m至41 μ m。
[0018] 本發(fā)明的一個(gè)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76 μ m至84 μ m。
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該單模光纖的截止波長(zhǎng)為1300nm至1460nm。
[0020] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該單模光纖的MFD在1550nm波長(zhǎng)時(shí)7. 0 μ m-7. 6 μ m。
[0021] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該單模光纖衰減在1550nm波長(zhǎng)時(shí)小于0. 26dB/km。
[0022] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該單模光纖的宏彎損耗在1550nm波長(zhǎng)時(shí)小于0. 02dB/ (Φ 10mm 2 5 圈）。
[0023] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該單模光纖的宏彎損耗在1550nm波長(zhǎng)時(shí)小于0. 04dB/ (Φ 15mm400 圈）。
[0024] 按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種上述單模光纖的制造方法，在拉絲過(guò)程降 低拉絲張力，將裸光纖在線拉絲張力控制在2到20克，拉絲速度為50到300m/min。
[0025] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述拉絲張力為5到10克。
[0026] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述單模光纖的裸光纖表面在線涂覆聚合物涂層加以 保護(hù)，聚合物涂層采用紫外光在線固化，其中紫外光的強(qiáng)度為〇. 5~3J/cm2。此功率范圍內(nèi) 的光纖既能保證良好的涂層材料固化質(zhì)量，又能減少光纖的應(yīng)力集中帶來(lái)的缺陷。
[0027] 本發(fā)明的有益效果在于：1.芯層摻Ge，通過(guò)對(duì)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(duì)光的約束能力。同時(shí)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(gè)近似于純二氧化硅石英 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(guò)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(gè)深摻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(duì)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(jì)，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，即在包層厚度極小的前提下，能夠抑制模式泄漏）。 4. 該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(shuō)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(duì)于普通125 μ m的光纖，同樣器件尺寸下本發(fā)明光纖可以纏 繞9倍于原來(lái)長(zhǎng)度，從而可以提高水聽(tīng)器探測(cè)距離9倍。在水聽(tīng)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在系統(tǒng)承 載能力一定的情況下，這種靈敏度的提高是其他方式所力不能及的。5.器件集成化應(yīng)用，小 尺寸的光纖占用空間小，可以把光纖器件以及其他電源、光源、聯(lián)接器件、分析電路等集成 在一塊光電復(fù)合板上，封裝后可以做成集成器件，對(duì)應(yīng)用環(huán)境惡劣的情況尤其適用。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的徑向截面示意圖；圖中00對(duì)應(yīng)光纖的芯層，31對(duì)應(yīng)光 纖包層的第一分層，32對(duì)應(yīng)光纖包層的第二分層，33對(duì)應(yīng)光纖包層的第三分層；
[0029] 圖2是是本