[发明专利]一种光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤及其制造方法，该光纤材料具有芯层和包层材料的高温粘度匹配和散射损耗降低的低衰减特点，属于通信光纤制造技术领域。

背景技术

以光波作为信息传输的载体，以光纤作为信息传输媒介的光纤通信技术，因为信息传输频带比较宽，通信速率高、容量大，而且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域青睐，发展异常迅猛。光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。

作为信息传输媒介的光纤，其光波传输损耗和使用寿命是两个重要的性能指标。石英光纤就是因为损耗不断降低和材料稳定、耐用而成为当前光纤通信领域的绝对主流光纤。而光纤损耗不断降低的过程也是从降低或避免过渡金属离子等杂质污染，发展到光纤材料和波导结构的优化设计。主流光纤材料则从掺锗芯光纤、纯氧化硅芯－掺氟包层光纤、发展到了新的光纤材料。

然而，降低散射损耗的光纤材料和制造方法虽然已多次公开报道，但是，散射损耗的降低，并不能说明光纤的整体传输损耗得到了减低。即使是采用相同方法制造的光纤，有的光纤的传输损耗降低，而有的光纤传输损耗不但没有降低反而增加。例如，纯硅芯光纤由于纤芯是纯氧化硅材质，其密度起伏最小，由密度起伏引起的瑞利散射损耗也就应该最小；而且纤芯没有掺杂的，也就不存在掺杂浓度变化，故也就不会因浓度起伏引起瑞利散射损耗，因此，在理论上，纯硅芯光纤的传输损耗应该是最低的。但是，在一些公开报道中，实际制造的纯硅芯光纤并没有达到最低传输损耗，某些反而不如常规生产的掺杂芯光纤。

研究分析发现，现有设计的低衰减光纤的传输损耗却并不一定降低，其根本原因主要是光纤芯包材料的热物理性能失配，特别是高温粘度（Electron. Lett. 1993, 29: 1263-1265）和热膨胀系数的失配（Appl. Optics 1987, 26: 1175-1182）。现有光纤制造方法大都基于相对纯二氧化硅玻璃的折射率值来设计光纤的。但是，光纤的折射率除了跟材料组分有关以外，还与材料密度（J. Non-Cryst. Solids 1988, 103: 279-288）、假想温度(Appl. Phys. Lett. 2003, 83: 5175-5177)、残余应力（Appl. Optics 1980, 19: 2000-2006）等系列参数密切相关。也就是说，现行的设计方法，已经涵盖光纤材料组分、材料密度、假想温度、残余应力等各种因素，已经不是单一地考虑光纤材料组分。但是，高温粘度和热膨胀系数却只由光纤材料组分所决定的。因此，基于相对折射率高度法，由不同公司设计制造的光纤，其实际的材料组分未必一致的；反之，材料组分一致或接近的光纤，由于在制备过程中假想温度和残余应力等因素的变化，导致其相对折射率高度就不一定一致，甚至相差很远。

同时，由于光纤材料组分的高温粘度失配，导致光纤结构不完整，严重影响到了光纤传输损耗的降低，难以实现低衰减光纤的制造；在另一方面，高温粘度失配是由于芯包材料具有不同的玻璃软化温度和转化温度等特征温度，在拉丝过程中，芯包不同的特定温度又将导致光纤存有很大的残余应力。这既破坏了所设计的波导结构，又更影响了光纤的强度和使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的问题而提供一种光纤芯层和包层高温粘度匹配的光纤及其制造方法。

本发明光纤的技术方案为：包括有芯层和包层，其特征在于所述的芯层平均折射率