[发明专利]一种低衰耗弯曲不敏感单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光通信传输系统的低衰减弯曲不敏感单模光纤，该光纤具有较低的衰耗，优秀的弯曲不敏感特性，且模场直径兼容G.652.D标准，属于光通信技术领域。

背景技术

光纤通信因其具有容量大、传输距离远、传输速度快、经济等特点，已被广泛应用于长途干线网到城域网以及接入网。光纤通信技术的发展，一直以来都是以更快的传输速率、更大的容量以及更远的传输距离为目标，不断提升和改进光纤的性能指标以及光纤的通信技术。特别是近几年来，随着IP业务量的爆炸式增长，通信网络正开始向下一代可持续发展的方向迈进，而构筑具有巨大传输容量距离积的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。为了满足光纤通信系统的发展需要，作为光纤通信网络传输媒质的光纤的相关性能指标也需要进一步改进。

光纤的衰减系数是光纤最重要的性能指标之一，在很大程度上决定了光纤通信的中继距离。光纤的衰减系数越小，则其携带的光信号可传输距离就越远，而在同样的传输距离下，其携带的光信号衰减幅度就越小。降低衰减系数可以有效提高光纤通信中的光信噪比OSNR，进一步提高系统的传输质量和传输距离。在长距离的光纤通信中，光信号是通过中继站来完成传输的，如果光纤的衰减系数越小，光信号的无中继传输距离就越远，那么就可以增加中继站之间的距离，从而大大减少中继站的设置，降低运营成本。因此，降低光纤的衰减系数无论是从优化系统结构还是降低运营成本方面，都具有非常重要的意义。而另一方面，随着近年来FTTX的不断发展，原有G.652光纤的性能已经难以满足用户要求，实际应用环境要求光纤具有一定的抗弯曲性能，于是在G.652光纤的基础上，开发出了新一代的弯曲不敏感单模光纤——G.657光纤，其中包含能够兼容G.652标准的G.657.A类光纤和不能兼容G.652标准的G.657.B类光纤。G.657.A类光纤和G.652.D光纤有很好的兼容性，且其相对于普通G.652.D光纤具有更好的抗弯曲性能，因此它被认为是最有可能替代现有G.652光纤的产品之一。所以发明一种和G.652标准兼容，并且具有更低衰减、相对较大模场直径同时还具有弯曲不敏感特性的新一代单模光纤成为通信光纤领域内的一个研究热点。

对单模光纤而言，光纤的衰减系数可以用公式(1)表示：

(1)

其中R为瑞利散射系数，分别代表红外吸收，缺陷衰减，OH吸收，以及紫外吸收。在光纤材料中，由于某种远小于波长的不均匀性引起光的散射构成光纤的散射损耗。其中瑞利散射为三种散射机理之一，为线性散射（不产生频率的变化）。瑞利散射的特点是与波长的四次方成反比，由其引起的损耗与掺杂材料的种类与浓度有关，其中参数B反应光纤制备过程的缺陷和杂质污染有关。

在光纤预制棒的制造过程中一般可以采用以下几种方法来降低光纤衰减。比如，采用更高纯度的原材料，提高生产环境和设备密封性能降低外界杂质引入的几率，如专利CN201110178833.3即采用提高光纤预制棒沉积过程中的气密性的方法，降低外界杂质的引入。或者采用更大外径的预制棒制造工艺，通过大尺寸预制棒的稀释效应降低光纤的整体衰减。另外，在光纤制造过程中，裸光纤表面涂层的涂覆工艺也是影响光纤衰减性能的一个重要因素。但是，无论从理论上还是实际光纤制备中的成本和工艺控制上来讲，降低光纤的掺杂并优化光纤的剖面是最简单且有效的降低光纤衰减的方法。一般来说，掺杂材料的浓度越低，则瑞利散射所引起的损耗越小。在传统的单模光纤中，为了保证光纤中的全反射，芯层和内包层之间必须保证足够的折射率差值，芯层的相对折射率远远大于光纤的内包层；为了保证这样的设计，必须在芯层中进行大量的Ge或者Ge/F共掺形式的掺杂，而传统的光纤剖面设计中，激光能量在光纤剖面中成高斯分布形式分布，光纤激光能量有70%左右在相对掺杂较多的芯层部分传播，即高能量密度的激光传输集中在瑞利系数较大的高浓度掺杂芯层中传播。如果通过合理的光学剖面设计，设计一种能量非高斯分布的剖面，减少高浓度掺杂芯层中能量的损失，就可以显著降低光纤的衰减性能。

另一方面，较大的有效面积会造成光纤的弯曲损耗的明显增加（包括光纤的宏弯损耗和微弯损耗），特别是在长波长区域。在光纤的成缆、实际铺设以及使用的过程中，如果光纤的抗弯曲性能不能满足要求，则信号的损耗将会变大，信号的传输质量无法得到保证。所以在光纤具有大有效面积和低衰减特点的同时，保证光纤的宏弯和微弯性能，是光纤设计和制造的一个难题。