[发明专利]弯曲不敏感微结构光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域中的微结构光纤，特别是涉及一种弯曲不敏感微结构光纤及其制造方法。

背景技术

为了便于理解本发明的内容，首先简要介绍本发明所涉及术语的定义：

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n_i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：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。

VAD：轴向气相沉积。

宽带光纤接入技术是公认的最为理想的宽带综合接入技术，具有带宽大、传输距离远、不受干扰、容易维护、可靠性高等诸多显著优点，因此近年来越来越受到整个电信业的普遍关注，在关键技术的突破和推广应用等方面均取得长足进展，成为当前光纤通信领域发展的热点。各国电信运营商纷纷把关注的目光投向了光纤到户(FTTH)，都计划利用光纤这一迄今为止最好的传输媒质来突破接入的“瓶颈”。

小弯曲环境下的光纤弯曲损耗增大是制约光纤到户市场发展的技术问题。常规通信光纤无法实现现有高速光纤通信系统下的小弯曲损耗的光信号的信息传输；常规G.657光纤在极小弯曲直径(5mm以下)损耗较大，不能够任意弯曲，在复杂而狭小的终端用户环境中的应用受到限制，因此，迫切需要开发出新型的超高抗弯能力的前沿光纤技术。

微结构光纤具备各种新颖而杰出的光学特性，并且具备设计灵活、制备方便的优点，因此，微结构光纤备受国内外科学界与技术界的广泛关注，并制备出各种结构与优良功能的微结构光纤，在40G高速光通信与光纤到桌面(FTTD)等领域已经获得初步应用。

常规单模光纤为了提高光纤抗弯能力，一般都是采用纤芯高掺锗，从而提高光纤纤芯与光纤包层的折射率差，从而将基模的光场严格地限制在光纤纤芯中，降低单模光纤的弯曲损耗。微结构光纤则是在光纤的包层中引入折射率较低的空气微孔，光纤包层的有效折射率降低，并且调整空气孔的分布达到调整各种模式在光纤中的分布，最终限制基模，抑制高阶模，达到提高微结构光纤的抗弯曲损耗能力。

目前常见的弯曲不敏感微结构光纤有两种，参见图1所示，一种为三孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，参见图2所示，另一种为六孔结构的弯曲不敏感微结构光纤。这两种微结构光纤的最优性能体现在其弯曲损耗较低。其在1550nm的弯曲损耗仅为常规单模光纤的1/500，可用于制造室内缆。但是，由于孔状结构在实际制备过程中存在不均匀分布的实际问题，因此，这两种结构的微结构光纤都面临着光纤的偏振模色散特性难以有效控制的问题。

图1所示的三孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，包含一个掺锗的纤芯1，和在纤芯1周围呈三角形分布的三个空气孔2，以及包裹纤芯1和三个空气孔2的石英包层3，从而将基模严格限制在光纤纤芯中，而高阶模则处于空气孔之外。这种结构很简单，容易实现，但是带来的问题就是空气孔2在制造过程中，三孔中有任一孔偏差一个微小的角度，都将造成芯周围约束不一致对称的问题，难以实现良好的一致性和对称性，从而不仅影响光纤的弯曲损耗特性的效果和稳定，而且会造成光纤的偏振模色散特性的不良，不利于在高速光纤通信系统中应用。

图2所示的六孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，在掺锗的纤芯1的外围适当位置引入一圈正六边形分布的6个空气孔2，再由石英包层3包围，从而降低光纤包层的有效折射率，提高光纤的抗弯能力。这种结构大幅改善了空气孔不一致和不对称形带来的光纤弯曲损耗特性效果不好以及弯曲损耗不稳定的问题，当有一孔偏差微小角度时，其所产生的不一致对称问题得到了减轻。