[发明专利]一种弯曲不敏感单模光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弯曲不敏感单模光纤及其制造方法。

背景技术

随着接入网对信息传输带宽需求的快速增长，光纤到户（FTTH，Fiber to the home）得到了巨大的推动和发展，光纤铺设越来越接近终端用户。而光纤在家庭及大楼等办公场所内的铺设时，对光纤提出了更高的要求，尤其是要求接入光纤具有优异的抗弯曲性能。因为光纤在室内的铺设过程中会遇到各种小半径弯曲的状态，例如弯曲半径小至5m，甚至2.5mm半径这种极端小的弯曲，光纤要能像普通家用金属导线那样适应复杂的接入环境。所以光纤必须满足在极小的弯曲半径的情况下，仍然保持很低的传输损耗，也就是附加损耗很小。在小型化的光器件中，同样要求光纤在小弯曲半径下具有低的附加损耗值，以降低光纤所占用的空间资源。

目前市场上的弯曲不敏感单模光纤，可分为两大类：一是基于大规模应用的G.652光纤设计，通过优化设计实现更好的弯曲性能；二是设计完全不同于常规G.652光纤的结构，用新的光纤结构来满足实际需求。基于前者，要使光纤达到优异的抗弯曲性能，通常的解决方法就是提高光纤的数值孔径和降低光纤的模场直径（MFD），这种降低MAC值（模场直径与截止波长之比）的做法可以实现一定的弯曲性能改善，例如弯曲半径至7.5mm，相应地在1550nm波长的附加损耗小于0.1dB, 已公开的美国US2007/007016A1、US7995889、US7899293、US7889960以及中国专利CN1971321A、CN1942793A就是采用的此类方法。但是这类方法的改进空间依然非常有限，无法满足更小的弯曲半径要求。因为如果模场直径偏小较多，则它与常规单模光纤连接时会带来较大的接续损耗，且限制了入纤功率。如果增加光纤的数值孔径，进而提高截止波长这种办法也是受到很大的限制，因为通信标准要求光缆截止波长必须小于1260nm，相应地光纤的截止波长一般就在1300nm左右，不可能再有大幅度的增加。况且增加光纤的数值孔径会直接导致光纤的损耗基底增加，也会增加一定的成本。

近年来关于利用空气辅助包层来设计制造的弯曲不敏感光纤具有非常优异的弯曲性能，最小弯曲半径可以达到5mm，而相应的附加损耗小于0.1 dB. 相关参考文献见：

[1] Kazuhide Nakajima, et.al, “Hole-Assisted Fiber Design for Small Bending and Splice Losses” IEEE Photon. Technol. Lett, vol. 15, pp.1737-1739, 2003.

[2] Koji Ieda, et.al, “Characteristics of bending loss optimized hole assisted fiber”, Optical Fiber Technology 14, pp.1–9, 2008.

[3] Kazuhide Nakajima, et.al “Single-mode hole-assisted fiber as a bending-loss insensitive fiber” Optical Fiber Technology 16, pp.392–398, 2010.

[4] Young-Geun Han, et.al, “Fabrication of low OH loss holey fibers with varying air hole sizes and their optical properties”, Opt. Com. 282, pp.1780-1784,2009.

[5] Takashi Matsui, et.al, “Single-Mode Photonic Crystal Fiber Design With Ultralarge Effective Area and Low Bending Loss for Ultrahigh-Speed WDM Transmission”, J. Lightw.Technol., vol. 29, NO. 4, pp.511-515, 2011。

以上研究表明，采用空气辅助的结构设计，可提高光纤的抗弯曲性能，并且当纤芯使用了与普通G.652光纤相同的芯棒及其技术，还可实现与普通光纤的良好兼容。但是以上文献研究都是采用的单包层结构，即掺锗的芯区和空气孔辅助的空气包层，这种结构设计直接限制了其弯曲性能的进一步改善。