[发明专利]单模光纤及其制备方法

权利要求书

1.一种单模光纤，包括裸光纤和包覆在所述裸光纤外的涂覆层，其特征在于：所述裸光纤包括由内到外同轴设置的氟和碱金属共掺二氧化硅的芯层、氟掺二氧化硅的下陷内包层、氟掺二氧化硅的辅助内包层和低氯二氧化硅的外包层，所述芯层不含锗，控制其的氯浓度小于300ppm，碱金属浓度为50～1000ppm，低氯二氧化硅的所述外包层为低氯二氧化硅玻璃层，其中氯浓度小于50ppm，所述下陷内包层的外表层区域形成高羟基含量层，所述高羟基含量层的羟基含量为10～200ppm，所述裸光纤的折射率分布呈阶跃型，其中所述下陷内包层相较于二氧化硅的相对折射率差最小，其次是所述辅助内包层，然后是所述芯层，所述芯层的相对折射率差△n₁＝-0.005％～-0.05％；所述下陷内包层的相对折射率差△n₂＝-0.35％～-0.80％；所述辅助内包层的相对折射率差△n₃＝-0.25％～-0.60％；所述外包层相对折射率差△n₄＝0.0％，所述芯层的半径R₁＝5～7.5μm，所述下陷内包层的外半径R₂＝15～20μm，所述高羟基含量层的厚度为0.2～2μm，所述辅助内包层的外半径R₃＝35～52μm，所述外包层的外半径R₄＝62.5μm。

2.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于：所述芯层不含锗，控制其的氯浓度小于80ppm，碱金属浓度为200～400ppm；所述高羟基含量层的羟基含量为20～50ppm；所述外包层中氯浓度小于等于20ppm。

3.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于：所述涂覆层包括内涂层和外涂层，所述内涂层的外直径为185～200μm，所述内涂层的外直径为242～252μm。

4.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于：所述单模光纤在1550nm波长的有效面积大于等于140μm²且在波长1550nm处的衰减小于等于0.155dB/km。

5.根据权利要求4所述的单模光纤，其特征在于：所述单模光纤在1550nm波长的有效面积为140～165μm²且在波长1550nm处的衰减为0.145～0.155dB/km。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的单模光纤的制备方法，通过对成型的预制棒进行拉丝得到裸光纤，然后在裸光纤外涂覆并固化成型涂覆层而得到，其特征在于，所述预制棒的成型包括以下步骤：

芯层的预制，通入四氯化硅、氟化物、氢气、氧气和氩气，采用管外法沉积制备含氟的二氧化硅粉末棒，然后烧结发生玻璃化反应，烧结时伴随通入氯气以脱羟处理，再通入氦气以去除残余氯气；通过加热使其延伸至预设外径，沿轴向进行掏孔后经过腐蚀、酸洗，制成芯层基管；通入氦气作为载气以输送碱金属蒸气至芯层基管内部，通过热扩散从芯层基管内表面将碱金属掺杂进入内部，掺杂完成后塌缩制成实心的芯层玻璃棒；

下陷内包层的预制，通入四氯化硅、氟化物、氧气和氯气，利用等离子体火焰在芯层玻璃棒的表层沉积含氟的二氧化硅粉末，发生玻璃化反应，形成第一玻璃棒；

高羟基含量层的预制，将第一玻璃棒加热后延伸至预设外径，通入氢气和氧气灼烧第一玻璃棒，水分渗入其表层形成第二玻璃棒，其具有的高羟基含量外表层区域能够抑制拉丝时碱金属的扩散；

辅助内包层的预制，通入四氯化硅、氢气、氧气、氩气，利用管外法在第二玻璃棒的表层沉积二氧化硅粉末，进而烧结并伴随通入氯气脱羟、通入氟化物掺杂调节相对折射率差，烧结完成玻璃化后得到第三玻璃棒；

外包层的预制，将第三玻璃棒加热后延伸至预设外径，利用管外法在第三玻璃棒的表层沉积二氧化硅粉末，然后烧结并伴随通入氯气进行脱羟，再通入氦气去除残余氯气，得到预制棒；由预制棒拉丝成型的裸光纤的折射率分布呈阶跃型，其中下陷内包层相较于二氧化硅的相对折射率差最小，其次是辅助内包层，然后是芯层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述碱金属为锂、钠、钾、铷、铯、钫中的一种或多种。