[发明专利]光纤预制棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种利用三种工艺的光纤预制棒的制造方法。

背景技术

在当代通信网络中，面向客户端的接入技术，始终是限制高带宽业务快速发展的难点，这就是所谓的通信网络中的最后一公里难题，海量的信息在经由传输设备到达接入网后，必须分割成涓涓溪流，才能与终端用户互联互通。对目前已占到全球信息流量80％以上的光纤通信网络来说，光纤接入技术是解决这一难题的天然手段。利用光纤的海量带宽，通过一系列的技术手段，实现整个信息网络的“光纤化”，将能充分支撑随着高清电视、三网融合、IPTV等新业务带来的爆炸性网络带宽的增长需求，有力推动光纤通信市场持续稳定的发展。

接入网的光缆布线环境较为复杂，在大楼的楼道或者室内布线时空间非常狭小，光缆必须以较小的弯曲半径进行安装与铺设，例如，光纤弯曲半径小到7.5mm，甚至达到5mm。因此，接入网的实际环境要求光纤具备良好的弯曲性能，这种光纤是宽带光纤接入技术的关键材料，它是光纤接入网络的基础传输媒介，该光纤能穿过复杂多变的区域将海量的信息传送到终端用户，稳定的实现高带宽的互联互通。ITU-T于2009年11月发布了修订后的第二版G.657A光纤标准，即《接入网用弯曲不敏感的单模光纤和光缆特性》(“ Characteristics of a bending loss insensitive single mode optical fibre and cable for the access net

为了方便理解本发明，将本发明涉及的专业术语集中定义如下：

沉积：光纤原材料在一定的环境下发生化学反应生成掺杂的石英玻璃的工艺过程。

熔缩：将沉积后的空心玻璃管在一定的热源下逐渐烧成实心玻璃棒的工艺过程。

套管：满足一定截面积和尺寸均匀性的高纯石英玻璃管。

基管：用于沉积的高纯石英玻璃管。

折射率剖面(RIP)：光纤或光纤预制棒(包括光纤芯棒)的折射率与其半径之间的关系曲线。

绝对折射率差(δn)：光纤预制棒中各个部分的折射率与纯石英玻璃折射率的差。

相对折射率(Δ％)：其中ni为第i层光纤材料的折射率，n0为纯石英玻璃的折射率。

有效面积：其中，E为与传播有关的电场，r为光纤半径。

总色散：光纤波导色散与材料色散的代数和。

色散斜率：色散对波长的依赖性。

PMD：光纤的偏振模色散；

PCVD：等离子化学气相沉积；

MCVD：改进的化学气相沉积；

OVD：外部气相沉积；

VAD：轴向气相沉积；

APVD：等离子体增强气相沉积法；

RIT：管套棒法；

RIC：管套圆柱法。

公开号为US6771865的美国专利，公开了采用OVD工艺制造一种空气包层结构的单模光纤的方案，该方案可以显著提高光纤的抗弯曲性能，但是该方案的制造成本高，空气孔尺寸与数量具备随机性，工艺重复性差，光纤性能一致性不好，不利于推广使用。公开号为US7773848B2的美国专利，介绍了一种低弯曲损耗单模光纤，该光纤采用OVD工艺制造，其下陷包层的相对折射率差最大做到-0.35％，该光纤在弯曲直径为15mm情况下1550nm波长的弯曲损耗为0.19dB。在沉积掺氟下陷包层时，沉积效率低，下陷深度很难做到再低，限制了光纤预制棒制备工艺的规模化应用。公开号为CN101182113A的中国专利，介绍了大直径光纤芯棒的PCVD制作方法，该方法的芯棒沉积速率为2.5g/min～4.5g/min左右，下陷包层和芯层同时沉积，受限于微波腔体尺寸限制，芯棒尺寸不能够做大，生产效率不高，成本较高。公开号为CN101891380的中国专利，介绍了一种大尺寸光纤预制棒及其制造方法，采用掺氟衬底管，利用PCVD工艺沉积芯棒，下陷包层在沉积芯棒的同时进行沉积，其实施实例显示的下陷包层相对折射率差最深为-0.54％；芯棒完成后采用RIC(管套圆柱法)或者OVD或者VAD的方法沉积外包层，采用该方法，光纤芯棒的生产效率较低，成本较高。