[发明专利]一种单模光纤及其制造方法

说明书

本发明公开了一种单模光纤，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO₂)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有3个分层，由内到外依次为第一分层、第二分层，第三分层，其中第一分层和第二分层为掺氟二氧化硅石英玻璃，且第二分层的相对折射率低于第一分层；所述包层的直径Dclad的范围为39μm至41μm。本发明光纤的截止波长为1300nm‑1460nm，工作波长范围为1550nm，其MFD为7.0μm‑7.6μm。本发明光纤具有较好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.02dB/(Φ10mm25圈)；绕成小尺寸器件时具有良好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.04dB/(Φ15mm400圈)。本发明还提供了上述光纤的制造方法。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，更具体地，涉及一种单模光纤及其制造方法。

背景技术

单模光纤具有质量轻、尺寸小、抗电磁干扰、传输速率快、信息容量大和传输距离远等优点。在世界范围内，G.652单模光纤已经大量地铺设并应用于光通信网络之中。随着特种光纤及其光纤应用技术的不断发展，光纤已经在常规通信以外的领域得到了越来越广泛的应用。在特殊的光纤器件中，为了达到使用目的，需要一种能够在此环境中具有稳定的传输性能的光纤，而普通的G.652单模光纤是无法在小尺寸特殊器件下长期正常工作的。

光纤的抗弯曲性能是与光纤的材料结构、制备工艺等技术密切相关的。普通抗弯曲光纤一般为了与普通的单模光纤相匹配，而在光纤的几何结构、掺杂浓度等方面尽量与普通光纤一致，从而导致光纤光学参数互相匹配，以适应光纤的通用性能。在水听器等特殊应用场合，光纤追求小弯曲半径和极多的缠绕圈数，而对模场直径等的要求并不追求与普通单模光纤的一致性。为了提高光纤的抗弯曲性能，芯层会掺杂较高浓度的锗(Ge)，为了减少芯层材料与包层材料在粘度、热膨胀系数等材料性能方面的差异，同时也为了调节光纤的光学指标范围，在芯层和包层增加了掺杂氟的有限区域，减少拉丝过程中的残余应力，优化传输性能。

在器件尺寸要求很小的情况下，为了容纳更多的光纤，需要把光纤直径减少而光学性能不变，因此通过特殊工艺修改光纤几何结构，把光纤的芯层结构维持不变而减少包层直径，并且涂层直径也相应减少，则可以满足器件小型化的需求，同时也不影响与相应正常包层光纤的对接应用。

在专利CN202256757U和CN102213791B中，提出来一系列细径的保偏光纤，但其致力于解决保偏光纤细径条件下的光学性能，对抗弯曲性能没有做出表述。在弯曲不敏感光纤中尚没有此种细径光纤提出。

一般的，掺杂剂会改变石英玻璃的相对折射率。锗(Ge)、氯(Cl)、磷(P)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为正值，我们称之为“正掺杂剂”，而氟(F)、硼(B)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为负值，我们称之为“负掺杂剂”。如果同时使用一种“正掺杂剂”和一种“负掺杂剂”对石英玻璃进行掺杂，则掺杂后的石英玻璃的相对折射率可以为正值或者负值，或者为0。

发明内容

为方便介绍本发明内容，定义以下术语：

折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。

相对折射率差：

n_i和n₀分别为各对应部分的折射率和纯二氧化硅石英玻璃的折射率。

氟(F)的贡献量：掺氟(F)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率(ΔF)，以此来表示掺氟(F)量。

本发明所要解决的技术问题是提供一种在1550nm波长工作的，具有极好抗弯曲性能的单模光纤。该光纤具有较低的光纤损耗，较好的抗弯曲性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：