[发明专利]一种制备超低衰减光纤的方法

说明书

本发明公开了一种制备超低衰减光纤的方法，在含有芯层、内包层、下陷包层结构的玻璃预制棒中通过掺杂碱金属，使芯层全部或部分含有碱金属，再经过熔缩、腐蚀、熔实得到含有碱金属的光纤预制棒，光纤预制棒通过拉丝得到含有碱金属的超低衰减光纤，其特征在于采用管内气相沉积掺杂或扩散法掺杂碱金属时，在玻璃预制棒的进气端串接一缩颈玻璃管，碱金属源化合物置于该缩颈玻璃管内，且该缩颈玻璃管的至少一端的直径小于玻璃预制棒的直径。本发明能够获得高浓度的芯层碱金属含量，并且获得较低温度下的碱金属蒸汽引入到所需预制棒的芯层中，制备工艺简单，设备更加实用。

技术领域

本发明涉及一种制备超低衰减光纤的方法，属于光通信技术领域。

背景技术

光通讯具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛应用于长途干线、城域网、以及接入网等光通讯系统。近几年，随着IP业务量的爆炸式增长，通信网络正向下一代系统迈进，构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的基础。

现在最热的新型单模光纤产品主要有两种，一是超低衰减的G652光纤，因为其衰减系数低，兼容性能好，成为未来新型光纤的代表之一，另一种是大有效面积的G654光纤，大的有效面积能够抑制光纤传输时的非线性效应，从而更适合长距离大容量传输系统。

光纤的衰减系数是光纤最重要的性能指数指标之一，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距离和传输距离。在长距离的光纤通讯中，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，中继站之间的距离就可以越远，从而大大较少中继站的设置，极大的降低运营成本。因此在光纤制造中，降低光纤的衰减系数是难点也是热点。

现有降低衰减系数的技术主要由以下几种：1黏度匹配和热膨胀系数匹配。优化光纤剖面设计和材料组分，改善光纤的芯层和包层的黏度匹配和热膨胀系数，可以减少拉丝应力造成的光纤衰减。2.减少芯层掺杂剂的浓度，芯层掺杂剂Ge和F的浓度增大，将会增加浓度波动因子引起的瑞拉散射损耗，例如目前普遍采用纯硅芯技术来制造超低衰减光纤。3.掺杂碱金属、碱土金属或者氯元素，碱金属、碱土金属或者氯元素可以降低玻璃的高温黏度和虚拟温度，利于玻璃网络结构的调整，降低密度波动因子引起的瑞利散射损耗。

光纤中的衰耗由宏弯损耗、微弯损耗、红外吸收、瑞利散射等多方面组成，随着光纤中的损耗越来越低，在1550nm光纤中的损耗已经达到0.165dB/km，甚至已经达到0.155dB/km以下，为了进一步降低衰耗，瑞利散射损耗需要尽可能降到最低。

石英光纤由瑞利散射所引起的衰减α_R可由下式计算：

式中，λ为波长(μm)，R为瑞利散射系数(dB/km/μm⁴),P为光强，当瑞利散射系数确定时，B为相对应的常数。因此，只要确定了瑞利散射系数R，就可以得到由瑞利散射所引起的衰减α_R(dB/km)。瑞利散射系数一方面是由于密度波动引起的，另一方面是由于浓度波动引起的，因此可表示为：

R＝R_d+R_c.......................................(2)

上式中Rd和Rc分别代表由于密度波动和浓度波动所引起的瑞利散射系数变化，其中Rc为浓度波动因子，其只要受到光纤玻璃部分掺杂浓度的影响，理论上采用越少的Ge和F或者其他掺杂，Rc越小，这也是国外某些企业采用的纯硅芯设计，实现超低衰减性能的原因。