[发明专利]一种弯曲不敏感单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于接入网的单模光纤，该光纤具有优异的抗弯曲性能，属于光纤通信传输领域。

背景技术

随着光纤传输技术的不断发展，光纤到户（FTTH）和光纤到桌面（FTTd）已成为通信接入网网络建设的重要发展方向。作为传输煤质的光纤在其中扮演者至关重要的角色。由于在实际FTTx光纤线路铺设和配置过程中，经常需要在室内及狭窄环境下对光纤进行各种操作（如，墙角90°拐角处安装、将光纤缠绕在越来越小型化的存储盒中来处理光纤冗长等），此时光纤在较小弯曲半径下需要经受较高的弯曲应力，因此需要设计开发具有优异抗弯曲性能的光纤，以满足FTTx网络铺设和器件小型化的要求。在2009年11月和2010年6月，ITU-T 先后2次修改弯曲不敏感的G.657光纤标准，并增加了在小弯曲半径下光纤寿命的性能的研究报告，（“Characteristics of a bending loss insensitive single mode optical fibre and cable for the access network” and Amendment 1：Revised Appendix 1-Lifetime expectation in case of small radius bending of single-mode fibre）。这两次修改基本明确了不同弯曲半径使用环境下，G.657A1/A2光纤和G.657.B3光纤不同应用目标，其中满足最小弯曲半径为10mm的G.657.A1光纤应用于长程网（Long-haul networks）；G.657.A2光纤满足最小7.5 mm弯曲半径条件下的应用，主要使用于城域网（Metro networks）和FTTH （光纤到户）；G.657.B3光纤满足最小5mm弯曲半径下的使用条件，主要在FTTd（光纤到桌面）和全光网络的应用，以室内光纤/光缆的方式使用，并强调了光纤在弯曲条件下使用寿命的问题。

按照ITU-T的规定和G.657.B3光纤具体的使用环境和条件，G.657.B3光纤基本使用于短距离的通信传输中，其更注重小弯曲半径下的宏观弯曲性能，不强制要求兼容G.652.D标准。2012年9月ITU-T G.657最新修订版中，B类光纤逐渐向兼容G.652光纤的方向发展。新标准的提出将更有利于G.657光纤的推广和使用。

经过多年的研究，各国科研人员发现光纤的模场直径和截止波长对光纤的宏观弯曲损耗起主要作用，MAC值可以定性的衡量光纤的弯曲性能，其中：MAC定义为模场直径与截止波长的比值。MAC越小，则光纤的弯曲性能越好，显然，降低模场直径，增大光纤截止波长能达到降低MAC的目的，从而得到较好的弯曲性能。专利US2007007016A1、CN1971321A和CN1942793A就是采用的此类方法。但是，光纤模场直径过小，则在它与常规单模光纤连接时会带来较大的接续损耗，并且限制了入纤功率。同时，考虑到FTTx的多业务特点，希望能使用全波段进行传输，光缆截止波长必须小于1260nm，因此光纤的截止波长增大的空间非常有限。如果单纯依靠降低光纤MAC数值的方法，并不能有效的得到优异的弯曲性能，从而满足G.657.B3标准要求。

相对于普通的单模光纤剖面结构，提高光纤弯曲性能的另一个有效方法是采用下陷内包层的设计，如US5032001、US7043125B2和CN176680就是采用的是下陷内包层设计，通过下陷内包层设计可在不增加芯层掺杂的情况下增加光纤的数值孔径（NA），可避免增加掺杂引起的衰减增加。但是下陷内包层的优化设计，只能在一定程度上改善光纤在大弯曲半径下的宏弯性能。当光纤的弯曲半径小于或等于10mm时，很难利用下陷内包层的方法制备出符合G.657.A2标准的弯曲不敏感光纤。

通过进一步研究发现，提高光纤抗弯曲性能最为有效的方法是采用下陷外包层结构设计光纤剖面，其基本波导结构在专利US4852968中已有所描述，专利US6535679B2及CN1982928A也采用了同类设计。但以上所有专利均只考虑如何降低弯曲附加损耗，均没有结合具体应用考虑小弯曲半径下光纤的长期使用寿命，也未明确说明根据其说明制造的光纤是否满足并优于G.657.B3标准中最小5mm弯曲半径的相关要求。在对下陷外包层结构光纤的研究发现，下陷外包层在光纤剖面中的深度和宽度也存在一定要求限制：下陷外包层过浅，过窄，不能带来良好的弯曲不敏感性能；过深，过宽，则可能影响光纤截止波长和色散性能。