一種多空氣包層的抗彎曲光纖及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多空氣包層的抗彎曲光纖及其制造方法，所述光纖由內(nèi)至外依次包括：纖芯（1）、第一包層（2）、第二包層（3）、第三包層（4）、第四包層（5）和第五包層（6）；所述第一包層（2）為外壁呈多邊形的全固二氧化硅玻璃包層；所述第三包層（4）為內(nèi)設(shè)有多個等間距分布的第一空氣孔（7）的環(huán)形空氣包層；所述第二包層（3）為形成于第一包層（2）和第三包層（4）之間的空氣包層，所述第一包層（2）的每個角均與第三包層（4）的內(nèi)壁固定連接；所述第四包層（5）為內(nèi)設(shè)有至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱（8）的環(huán)形空氣包層。本發(fā)明所提出的光纖適用于光纖到戶的應(yīng)用環(huán)境，具有更高的彎曲特性，便于布線、收納和卷曲。
【專利說明】
一種多空氣包層的抗彎曲光纖及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種多空氣包層的抗彎曲光纖及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖一般由纖芯、包層和涂覆層構(gòu)成，包層的折射率一般低于纖芯，以提供反射面 或光隔離，同時也起一定的機械保護?？箯澢饫w相對于普通光纖而言，通過優(yōu)化設(shè)計，極 大地改善了彎曲性能，隨著光纖到戶的逐漸普及，抗彎曲光纖受到了越來越多的關(guān)注。光纖 到戶建設(shè)的光纖位于擁擠和狹窄的通道，通常會反復(fù)彎曲布置及存放于被連接的線路終 端，因此對光纖的彎曲性能提出了更高的要求，要求組網(wǎng)工作更容易實現(xiàn)、更有效率，所采 用的光纖具有在小彎曲半徑下附加損耗小、機械強度高等特性，便于布線施工和卷曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種多空氣包層的抗彎曲光 纖，還提出了該抗彎曲光纖的制造方法，適用于光纖到戶的應(yīng)用環(huán)境，具有更高的彎曲特 性，便于布線、收納和卷曲。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種多空氣包層的抗彎曲光纖，所述光纖由內(nèi)至外 依次包括:纖芯、第一包層、第二包層、第三包層、第四包層和第五包層。
[0005] 所述第一包層為外壁呈多邊形的全固二氧化硅玻璃包層。
[0006] 所述第三包層為內(nèi)設(shè)有多個等間距分布的第一空氣孔的環(huán)形空氣包層。
[0007] 所述第二包層為形成于第一包層和第三包層之間的空氣包層，所述第一包層的每 個角均與第三包層的內(nèi)壁固定連接。
[0008] 所述第四包層為內(nèi)設(shè)有至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱的環(huán)形空氣包層。
[0009] 所述第五包層用于穩(wěn)固第四包層的結(jié)構(gòu)，第四包層和第五包層之間通過雙螺旋支 撐柱固定連接。
[0010] 本發(fā)明中，第三包層的結(jié)構(gòu)可為以下兩種：
[0011] 其一，所述第三包層內(nèi)僅包括一層環(huán)形空氣包層，該環(huán)形空氣包層中的第一空氣 孔的直徑需小于第三包層的內(nèi)外壁間距。
[0012] 其二，所述第三包層內(nèi)包括兩層環(huán)形空氣包層，每層環(huán)形空氣包層均設(shè)有多個等 間距分布的第一空氣孔，且兩層環(huán)形空氣包層中的第一空氣孔相互間錯開排列，所述第一 空氣孔的直徑小于第三包層的內(nèi)外壁間距的一半。
[0013] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述纖芯、第一包層、第二包層、第三包層和第四 包層的相對折射率差依次降低，所述第五包層的相對折射率差高于纖芯。
[0014] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述支撐柱的橫截面的中部設(shè)有對稱的凹部。
[0015] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述第五包層內(nèi)設(shè)有多個呈正多邊形排列的第 二空氣孔，所述第二空氣孔的直徑小于第一空氣孔。
[0016] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述第一包層的外壁呈凹邊六邊形或凹邊正八 邊形。
[0017] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述光纖還包括設(shè)置在最外層的塑料外包層，包 括丙烯酸樹脂外包層。
[0018] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述第一包層的內(nèi)外壁間距大于第四包層的內(nèi) 外壁間距，第二包層的內(nèi)外壁間距小于第四包層的內(nèi)外壁間距，第三包層的內(nèi)外壁間距大 于或等于第四包層的內(nèi)外壁間距，第五包層的內(nèi)外壁間距大于第四包層的內(nèi)外壁間距，第 四包層的內(nèi)外壁間距大于纖芯的間距。
[0019] 本發(fā)明還提出了一種上述任一實施例所述抗彎曲光纖的制造方法，包括以下多個 步驟：
[0020] S1，將所述纖芯與所述第一包層加工成多邊形的二氧化硅玻璃棒；
[0021] S2,將S1所得玻璃棒套入第一薄壁套管內(nèi)，該玻璃棒的各個角與第一薄壁套管的 內(nèi)壁相接觸，第一薄壁套管和玻璃棒之間形成第二包層3;
[0022] S3,采用管棒堆積方式將多個用于形成第一空氣孔7的纖細(xì)管圍繞在第一薄壁套 管的周圍，再套入第二薄壁套管內(nèi)，第一薄壁套管和第二薄壁套管之間形成第三包層；
[0023] S4,在第二薄壁套管的外壁上包裹至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱，并在支撐 柱外套上第三薄壁套管，該支撐柱的兩側(cè)分別與第二薄壁套管和第三薄壁套管相接觸，并 在第二薄壁套管和第三薄壁套管之間形成第四包層；
[0024] S5,將S4制備的玻璃棒套入第五包層，形成預(yù)制棒；
[0025] S6,通過拉絲塔對預(yù)制棒進(jìn)行拉絲處理，且控制各包層內(nèi)的壓力在5_25Pa，以控制 第二包層、第三包層和第四包層的形狀；
[0026] S7,在拉絲處理后的光纖外表面涂覆塑料外包層。
[0027]進(jìn)一步的，所述第五包層內(nèi)設(shè)有多個子包層，其中，內(nèi)子包層堆疊有多個呈正多邊 形排列的第二空氣孔，外子包層為全固二氧化硅玻璃包層。
[0028] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出了一種多 空氣包層的抗彎曲光纖，至少包括第一至第五五個包層，其中，第一包層可設(shè)計為外壁呈凹 邊狀的多邊形包層，第二包層為第一包層和第三包層之間形成的多區(qū)域空氣包層，第三包 層為具有多個空氣孔的空氣包層，第四包層為具有雙螺旋狀支撐柱的空氣包層，第五包層 可設(shè)計多層子包層，其中內(nèi)子包層可設(shè)計成六邊形的空氣包層，外子包層為相對折射率差 依次增大的包層。
[0029] 本發(fā)明適用于光纖到戶的應(yīng)用環(huán)境，還可用于傳輸大功率激光，并在保障光纖具 有高機械強度的基礎(chǔ)上，具備更高的彎曲特性，便于布線、收納和卷曲。
【附圖說明】
[0030] 本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0031] 圖1為本發(fā)明抗彎曲光纖的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明抗彎曲光纖的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明抗彎曲光纖的實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明光纖各包層的半徑和相對折射率的示意圖。
[0035]圖中，1-纖芯，2-第一包層，3-第二包層，4-第三包層，5-第四包層，6-第五包層，7- 第一空氣孔，8-支撐柱，9-第二空氣孔，10-凹部。
【具體實施方式】
[0036] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0037] 本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可 被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列 等效或類似特征中的一個例子而已。
[0038] 如圖1所示，圖1描述了一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其由內(nèi)至外依次包括:纖芯 1、第一包層2、第二包層3、第三包層4、第四包層5和第五包層6。其中：
[0039]所述纖芯1 一般為離子摻雜的二氧化硅玻璃纖芯。
[0040]所述第一包層2為外壁呈多邊形的全固二氧化硅玻璃包層。
[0041]所述第三包層4為內(nèi)設(shè)有多個等間距分布的第一空氣孔7的環(huán)形空氣包層。
[0042]所述第二包層3為形成于第一包層2和第三包層4之間的空氣包層，所述第一包層2 的每個角均與第三包層4的內(nèi)壁固定連接。
[0043] 所述第四包層5為內(nèi)設(shè)有至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱8的環(huán)形空氣包層。
[0044] 所述第五包層6用于穩(wěn)固第四包層5的結(jié)構(gòu)，第四包層5和第五包層6之間通過雙螺 旋支撐柱8固定連接。
[0045] 進(jìn)一步的，所述支撐柱8的橫截面的中部設(shè)有對稱的凹部10,該凹部的形狀可呈三 角形，也可呈凹邊的三角形狀，在保障光纖的機械強度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強光纖的扭曲能 力。
[0046] 本發(fā)明中，第三包層4的結(jié)構(gòu)可為以下兩種：
[0047]其一，所述第三包層4內(nèi)僅包括一層環(huán)形空氣包層，該環(huán)形空氣包層中的第一空氣 孔7的直徑需小于第三包層4的內(nèi)外壁間距?；谠搶嵤├?，本發(fā)明光纖的直徑相對要小一 些，并具有高彎曲特性，其第一空氣孔7的直徑可為0.8微米至2.5微米，可優(yōu)選為0.8微米、 1.0微米、1.2微米、1.6微米，第一空氣孔7的間距為0.4微米至2.5微米，第一空氣孔7的占空 比設(shè)置在30 %到60 %。
[0048]其二，所述第三包層4內(nèi)包括兩層環(huán)形空氣包層，每層環(huán)形空氣包層均設(shè)有多個等 間距分布的第一空氣孔7,且兩層環(huán)形空氣包層中的第一空氣孔7相互間錯開排列，所述第 一空氣孔7的直徑小于第三包層4的內(nèi)外壁間距的一半。如圖2所示，基于該實施例，本發(fā)明 光纖的彎曲能強，且具備較高的機械強度，其第一空氣孔7的直徑可為0.8微米至1.5微米， 可優(yōu)選為0.8微米、1.0微米、1.2微米，上層環(huán)形空氣包層中的第一空氣孔7的間距為1.5微 米至2.5微米，下層環(huán)形空氣包層的第一空氣孔7的間距為0.4微米至2微米，第一空氣孔7的 占空比設(shè)置在30 %到60 %。
[0049] 占空比的計算公式為：
[0050] 式中，n為占空比，Si為第一空氣孔的橫截面積，見為第一空氣孔的個數(shù)，R32為第三 包層的外徑，R 31為第三包層的內(nèi)徑。
[0051] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述纖芯1、第一包層2、第二包層3、第三包層4和 第四包層5相對于纖芯1的相對折射率差依次降低，所述第五包層6的相對折射率差高于纖 芯1。
[0052] 相對折射率差的計算公式為：
[0053]式中，An為相對折射率差，nc為纖芯的折射率，nx為第一包層、第二包層、第三包 層、第五包層中任一個包層的折射率，x e [ 1，5 ]。
[0054]其中，第五包層6可由相對折射率差依次增高的子包層組成，其各個子包層的厚度 可設(shè)置為相同規(guī)格。
[0055]本發(fā)明可通過提高包層的相對折射率，降低包層半徑來獲得更好的光纖彎曲性 能，其半徑及相對折射率也可根據(jù)具體使用環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，本發(fā)明首先要保護的是該光纖 的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。
[0056]基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，如圖3所示，所述第五包層6內(nèi)設(shè)有多個呈正多邊 形排列的第二空氣孔9,所述第二空氣孔9的直徑小于第一空氣孔7。通過該呈正多邊形排列 的第二空氣孔9,使得本發(fā)明光纖具有單模雙折射特性，確保了 X偏振模的限制損耗足夠小， 增加Y偏振模的限制損耗，使Y偏振模得到足夠的衰減，從而實現(xiàn)單模單偏振運用，并且，基 于該第二空氣孔，也增強了光纖的彎曲特性。
[0057]另外，第二空氣孔9可以是圓形孔，還可以是三角形孔，當(dāng)選用三角形孔時，該三角 形孔的頂角均指向纖芯1，使光纖形成全反射。
[0058] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述第一包層2的外壁呈凹邊六邊形或凹邊正八 邊形，有效克服光耦合效率低下的問題，減少接觸點，降低損耗。
[0059] 基于上述任一實施例，進(jìn)一步的，所述光纖還包括設(shè)置在最外層的塑料外包層，如 采用通過紫外固化的丙烯酸樹脂，折射率低，且耐高溫。
[0060] 如圖4所示，圖4為本發(fā)明光纖中各包層的半徑和相對折射率關(guān)系的示意圖，本發(fā) 明中，纖芯1、第一包層2、第二包層3、第三包層4和第四包層5相對于纖芯1的相對折射率差 依次降低，第五包層6的相對折射率差高于纖芯1，其中，第一包層2的內(nèi)外壁間距大于第四 包層5的內(nèi)外壁間距，第二包層3的內(nèi)外壁間距小于第四包層5的內(nèi)外壁間距，第三包層4的 內(nèi)外壁間距大于或等于第四包層5的內(nèi)外壁間距，第五包層6的內(nèi)外壁間距大于第四包層5 的內(nèi)外壁間距，第四包層5的內(nèi)外壁間距大于纖芯1的間距。
[0061 ]另外，第五包層6可設(shè)置為多個相對折射率差依次增高的子包層，每個子包層的內(nèi) 外壁間距均大于纖芯1的半徑。
[0062] 本發(fā)明還提出了一種上述任一實施例所述抗彎曲光纖的制造方法，包括以下多個 步驟：
[0063] S1，將所述纖芯1與所述第一包層2加工成多邊形的二氧化硅玻璃棒；
[0064] S2,將S1所得玻璃棒套入第一薄壁套管內(nèi)，該玻璃棒的各個角與第一薄壁套管的 內(nèi)壁相接觸，第一薄壁套管和玻璃棒之間形成第二包層3;
[0065] S3,采用管棒堆積方式將多個用于形成第一空氣孔7的纖細(xì)管圍繞在第一薄壁套 管的周圍，再套入第二薄壁套管內(nèi)，第一薄壁套管和第二薄壁套管之間形成第三包層4;
[0066] S4,在第二薄壁套管的外壁上包裹至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱8,并在支撐 柱8外套上第三薄壁套管，該支撐柱8的兩側(cè)分別與第二薄壁套管和第三薄壁套管相接觸， 并在第二薄壁套管和第三薄壁套管之間形成第四包層5;
[0067] S5,將S4制備的玻璃棒套入第五包層6,形成預(yù)制棒；
[0068] S6,通過拉絲塔對預(yù)制棒進(jìn)行拉絲處理，且控制各包層內(nèi)的壓力在5_25Pa，以控制 第二包層3、第三包層4和第四包層5的形狀；
[0069] S7,在拉絲處理后的光纖外表面涂覆塑料外包層。
[0070]進(jìn)一步的，所述第五包層6內(nèi)設(shè)有多個子包層，其中，內(nèi)子包層堆疊有多個呈正多 邊形排列的第二空氣孔9，外子包層為全固二氧化硅玻璃包層。
[0071]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1. 一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于，所述光纖由內(nèi)至外依次包括:纖芯（1)、 第一包層(2)、第二包層(3)、第三包層(4)、第四包層(5)和第五包層(6); 所述第一包層(2)為外壁呈多邊形的全固二氧化硅玻璃包層； 所述第三包層(4)為內(nèi)設(shè)有多個等間距分布的第一空氣孔(7)的環(huán)形空氣包層； 所述第二包層（3)為形成于第一包層（2)和第三包層(4)之間的空氣包層，所述第一包 層(2)的每個角均與第三包層(4)的內(nèi)壁固定連接； 所述第四包層(5)為內(nèi)設(shè)有至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱(8)的環(huán)形空氣包層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于:所述第一空氣孔 (7) 的直徑小于第三包層(4)的內(nèi)外壁間距。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于：所述第三包層 (4)包括兩層環(huán)形空氣包層，每層環(huán)形空氣包層均設(shè)有多個等間距分布的第一空氣孔(7)， 且兩層環(huán)形空氣包層中的第一空氣孔(7)相互間錯開排列，所述第一空氣孔(7)的直徑小于 第三包層(4)的內(nèi)外壁間距的一半。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于:所述纖芯（1)、第 一包層(2)、第二包層(3)、第三包層(4)和第四包層(5)的相對折射率差依次降低，所述第五 包層(6 )的相對折射率差高于纖芯（1)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于:所述支撐柱(8) 的橫截面的中部設(shè)有對稱的凹部(10)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于：所述第五包層 (6)內(nèi)設(shè)有多個呈正多邊形排列的第二空氣孔(9)，所述第二空氣孔(9)的直徑小于第一空 氣孔(7)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于：所述第一包層 (2)的外壁呈凹邊六邊形或凹邊正八邊形。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多空氣包層的抗彎曲光纖，其特征在于：所述第一包層 (2)的內(nèi)外壁間距大于第四包層(5)的內(nèi)外壁間距，第二包層(3)的內(nèi)外壁間距小于第四包 層(5)的內(nèi)外壁間距，第三包層(4)的內(nèi)外壁間距大于或等于第四包層(5)的內(nèi)外壁間距，第 五包層(6)的內(nèi)外壁間距大于第四包層（5)的內(nèi)外壁間距，第四包層（5)的內(nèi)外壁間距大于 纖芯（1)的間距。9. 一種如權(quán)利要求1-8任一項所述抗彎曲光纖的制造方法，其特征在于包括以下多個 步驟： S1，將所述纖芯（1)與所述第一包層(2)加工成多邊形的二氧化硅玻璃棒； 52, 將Sl所得玻璃棒套入第一薄壁套管內(nèi)，該玻璃棒的各個角與第一薄壁套管的內(nèi)壁 相接觸，第一薄壁套管和玻璃棒之間形成第二包層(3); 53, 采用管棒堆積方式將多個用于形成第一空氣孔(7)的纖細(xì)管圍繞在第一薄壁套管 的周圍，再套入第二薄壁套管內(nèi)，第一薄壁套管和第二薄壁套管之間形成第三包層(4); 54, 在第二薄壁套管的外壁上包裹至少一對對稱分布的雙螺旋支撐柱(8)，并在支撐柱 (8) 外套上第三薄壁套管，該支撐柱(8)的兩側(cè)分別與第二薄壁套管和第三薄壁套管相接 觸，并在第二薄壁套管和第三薄壁套管之間形成第四包層(5); 55, 將S4制備的玻璃棒套入第五包層(6)，形成預(yù)制棒； S6，通過拉絲塔對預(yù)制棒進(jìn)行拉絲處理，且控制各包層內(nèi)的壓力在5-25Pa，以控制第二 包層(3)、第三包層(4)和第四包層(5)的形狀； S7，在拉絲處理后的光纖外表面涂覆塑料外包層。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗彎曲光纖的制造方法，其特征在于:所述第五包層(6)內(nèi)設(shè) 有多個子包層，其中，內(nèi)子包層堆疊有多個呈正多邊形排列的第二空氣孔(9)，外子包層為 全固二氧化硅玻璃包層。
【文檔編號】G02B6/036GK105891947SQ201610380406
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】夏燼楚
【申請人】夏燼楚