專利名稱：：一種高帶寬多模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于接入網(wǎng)和小型化光器件中的高帶寬多模光纖，該光纖同時(shí)具有優(yōu)異的抗彎曲性能和高的帶寬，屬于光通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：多模光纖，特別是高帶寬的多模光纖(比如0M3)由于系統(tǒng)建設(shè)成本相對(duì)較低，在中短距離光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(比如數(shù)據(jù)中心和校園網(wǎng)等)中得到了廣泛的應(yīng)用。在室內(nèi)及狹窄環(huán)境下的布線，特別是在應(yīng)用中過長(zhǎng)的光纖通常纏繞在越來越小型化的存儲(chǔ)盒中，此時(shí)光纖很可能會(huì)經(jīng)受很小的彎曲半徑。因此需要設(shè)計(jì)開發(fā)具有彎曲不敏感性能的多模光纖，以滿足室內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)和器件小型化的要求。與傳統(tǒng)多模光纖相比，抗彎曲多模光纖需具有以下特點(diǎn)1、彎曲附加衰減(特別是宏彎附加衰減)要小。2、小彎曲半徑下光纖壽命不受影響。3、具有較高帶寬，可以滿足10Gb/s，甚至是40Gb/s以太網(wǎng)的需要。降低光纖彎曲附加衰減的一個(gè)有效方法是采用下陷包層的設(shè)計(jì)，美國(guó)專利US20080166094A1，US20090169163A1和US20090154888A1就是采用的此類設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)原理為當(dāng)光纖受到小的彎曲時(shí)，從芯子泄露出去的光會(huì)較大比例的限制在內(nèi)包層并返回到芯子中，從而有效降低了光纖宏彎附加損耗。但此類設(shè)計(jì)會(huì)有一個(gè)顯著的問題，就是較多的高階模能量會(huì)被限制在光纖芯層的邊界位置，對(duì)多模帶寬產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。本發(fā)明一些術(shù)語的定義為方便介紹本
發(fā)明內(nèi)容，定義部分術(shù)語芯棒含有芯層和部分包層的預(yù)制件；半徑該層外邊界與中心點(diǎn)之間的距離；折射率剖面光纖或光纖預(yù)制棒(包括芯棒)玻璃折射率與其半徑之間的關(guān)系；相對(duì)折射率差△%=2"/xl00%"'—"0xl00%ni和n。分別為各對(duì)應(yīng)部分和純二氧化硅玻璃在850nm波長(zhǎng)的折射率；除非另做說明，&為各對(duì)應(yīng)部分的最大折射率；套管符合一定幾何和摻雜要求的石英玻璃管；RIT工藝將芯棒插入套管中組成光纖預(yù)制棒；冪指數(shù)律折射率剖面滿足下面冪指數(shù)函數(shù)的折射率剖面，其中，為光纖軸心的折射率;r為離開光纖軸心的距離；a為光纖芯半徑；a為分布指數(shù)；A為芯/包相對(duì)折射率差；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、彎曲附加衰減小、帶寬高的多模光纖。本發(fā)明多模光纖的技術(shù)方案為包括有芯層和包層，其特征在于芯層半徑Rl為1535微米，芯層折射率剖面呈拋物線(a為1.92.2)，最大相對(duì)折射率差A(yù)l^max大于0.8^，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、上升環(huán)、下陷外包層，內(nèi)包層單邊厚度W2為08微米，內(nèi)包層相對(duì)折射率差A(yù)2X為-0.1%0.1X;下陷內(nèi)包層單邊厚度W3為020微米，下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差八3%為-0.15X-0.8X;內(nèi)包層單邊厚度W2和下陷內(nèi)包層單邊厚度W3不同時(shí)為0;上升環(huán)單邊厚度W4為0.215微米，上升環(huán)相對(duì)折射率差A(yù)4%為-0.01%0.8%;下陷外包層單邊厚度W5為150微米，下陷外包層相對(duì)折射率差厶5%為-0.15%_0.8%;各層相對(duì)折射率差同時(shí)滿足如下關(guān)系A(chǔ)l%maX>A2%>A3%，A4%>A3%，A4%>A5%，A4%>A2%。按上述方案，在下陷外包層外包覆外包層，外包層單邊厚度怖為050微米，外包層相對(duì)折射率差A(yù)6X為-0.1%0.1%，A6%>A5%。按上述方案，在芯層外的包層中包括有內(nèi)包層和下陷內(nèi)包層，內(nèi)包層單邊厚度W2為0.54微米，內(nèi)包層相對(duì)折射率差A(yù)2X為-0.01%0.01%;下陷內(nèi)包層單邊厚度W3為515微米，下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差A(yù)3X為-0.2%-0.6%。按上述方案，在芯層外的包層中包括有內(nèi)包層或下陷內(nèi)包層。按上述方案，下陷外包層相對(duì)折射率差A(yù)5X沿徑向?yàn)楹愣ǖ模换蛘邽闈u變的，漸變包括從內(nèi)向外遞增漸變或從內(nèi)向外遞減漸變；或者呈曲線變化。按上述方案，各層是由摻鍺(Ge)或摻氟(F)或鍺氟共摻的石英玻璃組成。按上述方案，所述的摻鍺(Ge)和氟(F)石英玻璃的材料組分為Si02_Ge02-F-Cl;所述的摻氟(F)石英玻璃的材料組分為SiO廠F-Cl。氯(CI)是由四氯化硅(SiCl》、四氯化鍺(GeCl4)與氧氣(02)發(fā)生反應(yīng)生成CI所引入的，其含量的波動(dòng)對(duì)光纖的性能影響不大，且在穩(wěn)定的工藝條件下其含量的波動(dòng)也不大，可不作要求和控制。本發(fā)明多模光纖制造方法的技術(shù)方案為將純石英玻璃襯管固定在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PCVD)車床上進(jìn)行摻雜沉積，在反應(yīng)氣體四氯化硅(SiCl4)和氧氣(02)中，通入含氟的氣體，引進(jìn)氟(F)摻雜，通入四氯化鍺(GeCl4)以引入鍺(Ge)摻雜，通過微波使襯管內(nèi)的反應(yīng)氣體離子化變成等離子體，并最終以玻璃的形式沉積在襯管內(nèi)壁；根據(jù)所述光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的摻雜要求，通過改變混合氣體中摻雜氣體的流量，依次沉積各包層和芯層；沉積完成后，用電加熱爐將沉積管熔縮成實(shí)心芯棒；然后采用氫氟酸(HF)根據(jù)需要對(duì)芯棒進(jìn)行部分腐蝕，然后以合成的純石英玻璃或摻氟石英玻璃為套管采用RIT工藝制得光纖預(yù)制棒，或采用OVD或VAD外包沉積工藝在芯棒外沉積外包層制得光纖預(yù)制棒；將光纖預(yù)制棒置于拉絲塔拉成光纖，在光纖表面涂覆內(nèi)外兩層紫外固化的聚丙稀酸樹脂即成。按上述方案，所述的含氟氣體為C2F6、CF4、SiF4和SF6的任意一種或多種。本發(fā)明光纖在850nm波長(zhǎng)具有2000MHz-km以上，甚至lOOOOMHz-km以上的帶寬；光纖的數(shù)值孔徑為0.1850.230;在850nm波長(zhǎng)處，以10毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于O.ldB，甚至達(dá)到0.01dB;以7.5毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗4小于0.2dB，甚至達(dá)到0.02dB;以5毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于0.5dB，甚至達(dá)到0.05dB。本發(fā)明采用了一個(gè)或兩個(gè)下陷包層，以提高光纖的抗彎曲性能，同時(shí)，在多模光纖的包層中引入了上升環(huán)，當(dāng)芯層中某些高階模的有效折射率與上升環(huán)中一些模式的有效折射率大體相等時(shí)，光纖芯層的這些高階模的能量就會(huì)從芯層轉(zhuǎn)移或耦合到上升環(huán)的一些模式中去，進(jìn)而從外包層泄漏出去。經(jīng)過一定的光纖傳輸距離，這種諧振耦合能有效減少芯層的高階模，從而有效提高彎曲不敏感多模光纖的帶寬。本發(fā)明的有益效果在于1、設(shè)計(jì)出幾種多包層多模光纖，每種光纖至少有一個(gè)下陷包層，顯著降低了光纖宏彎附加衰減，提高了光纖的抗彎曲性能；2、每種光纖都有上升環(huán)，使得光纖芯層的某些高階模的能量從芯層轉(zhuǎn)移或耦合到上升環(huán)的一些模式中去，進(jìn)而從外包層泄漏出去，經(jīng)過一定的光纖傳輸距離，這種諧振耦合能有效減少芯層的高階模，從而有效提高彎曲不敏感多模光纖的帶寬；另外，上升環(huán)設(shè)計(jì)還可以降低光纖的微彎損耗；3、本發(fā)明制造方法簡(jiǎn)便有效，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖3是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖4是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖5是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖6是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖7是本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖8是本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。具體實(shí)施例方式下面將給出詳細(xì)的實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。對(duì)實(shí)施例中宏彎附加損耗和滿注入帶寬的測(cè)試說明如下宏彎附加損耗是根據(jù)F0TP-62(IEC-60793-l-47)方法測(cè)得的，被測(cè)光纖按一定直徑(比如10mm，15mm，20mm，30mm等等)繞一圈，然后將圓圈放開，測(cè)試打圈前后光功率的變化，以此作為光纖的宏彎附加損耗。測(cè)試時(shí)，采用環(huán)形通量(EncircledFlux)光注入條件。環(huán)形通量(EncircledFlux)光注入條件可以通過以下方法獲得在被測(cè)光纖前端熔接一段2米長(zhǎng)的普通50微米芯徑多模光纖，并在該光纖中間繞一個(gè)25毫米直徑的圈，當(dāng)滿注入光注入該光纖時(shí)，被測(cè)光纖即為環(huán)形通量(EncircledFlux)光注入。滿注入帶寬是根據(jù)F0TP-204方法測(cè)得的，測(cè)試采用滿注入條件。實(shí)施例一按照技術(shù)方案的設(shè)計(jì)(如附圖1所示)，和本發(fā)明所述制造方法，制備了一組預(yù)制棒并拉絲，采用多模光纖的雙層涂覆和600米/分鐘的拉絲速度，光纖的結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例二按照附圖2的設(shè)計(jì)，和本發(fā)明所述制造方法，制備了一組預(yù)制棒并拉絲，采用多模光纖的雙層涂覆和600米/分鐘的拉絲速度，光纖的結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例三按照附圖3的設(shè)計(jì)，和本發(fā)明所述制造方法，制備了一組預(yù)制棒并拉絲，采用多模光纖的雙層涂覆和600米/分鐘的拉絲速度，光纖的結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本發(fā)明第四第八個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面如圖48所示，其中第四個(gè)實(shí)施例與第三個(gè)實(shí)施例的主要不同之處在于下陷外包層相對(duì)折射率差A(yù)5X沿徑向呈曲線變化，曲線為圓弧形；第五個(gè)實(shí)施例與第三個(gè)實(shí)施例的主要不同之處在于下陷外包層相對(duì)折射率差A(yù)5X沿徑向從內(nèi)向外呈線性遞減漸變；第六個(gè)實(shí)施例與第三個(gè)實(shí)施例的主要不同之處在于下陷外包層相對(duì)折射率差A(yù)5X沿徑向從內(nèi)向外呈線性遞增漸變。第七個(gè)實(shí)施例的主要特征是包層由內(nèi)包層、上升環(huán)、下陷外包層和外包層構(gòu)成，無下陷內(nèi)包層。第八個(gè)實(shí)施例的主要特征是包層由下陷內(nèi)包層、上升環(huán)、下陷外包層和外包層構(gòu)成，無內(nèi)包層。權(quán)利要求一種高帶寬多模光纖，包括有芯層和包層，其特征在于芯層半徑R1為15～35微米，芯層折射率剖面呈拋物線，最大相對(duì)折射率差Δ1％max大于0.8％，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、上升環(huán)、下陷外包層，內(nèi)包層單邊厚度W2為0～8微米，內(nèi)包層相對(duì)折射率差Δ2％為-0.1％～0.1％；下陷內(nèi)包層單邊厚度W3為0～20微米，下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差Δ3％為-0.15％～-0.8％；內(nèi)包層單邊厚度W2和下陷內(nèi)包層單邊厚度W3不同時(shí)為0；上升環(huán)單邊厚度W4為0.2～15微米，上升環(huán)相對(duì)折射率差Δ4％為-0.01％～0.8％；下陷外包層單邊厚度W5為1～50微米，下陷外包層相對(duì)折射率差Δ5％為-0.15％～-0.8％；各層相對(duì)折射率差同時(shí)滿足如下關(guān)系Δ1％max＞Δ2％＞Δ3％，Δ4％＞Δ3％，Δ4％＞Δ5％，Δ4％≥Δ2％。2.按權(quán)利要求1所述的高帶寬多模光纖，其特征在于在下陷外包層外包覆外包層，外包層單邊厚度怖為050微米，外包層相對(duì)折射率差A(yù)6X為-0.1%`0.1%，A6%>A5%。3.按權(quán)利要求1或2所述的高帶寬多模光纖，其特征在于在芯層外的包層中包括有內(nèi)包層和下陷內(nèi)包層，內(nèi)包層單邊厚度W2為0.54微米，內(nèi)包層相對(duì)折射率差A(yù)2%為-0.01%0.01%;下陷內(nèi)包層單邊厚度W3為515微米，下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差A(yù)3X為-0.2%-0.6%。4.按權(quán)利要求2所述的高帶寬多模光纖，其特征在于在芯層外的包層中包括有內(nèi)包層或下陷內(nèi)包層。5.按權(quán)利要求1或2所述的高帶寬多模光纖，其特征在于下陷外包層相對(duì)折射率差八5%沿徑向?yàn)楹愣ǖ模换蛘邽闈u變的，漸變包括從內(nèi)向外遞增漸變或從內(nèi)向外遞減漸變；或者呈曲線變化。6.按權(quán)利要求1或2所述的高帶寬多模光纖，其特征在于在850nm波長(zhǎng)具有2000MHz-km以上的帶寬；光纖的數(shù)值孔徑為0.1850.230。7.按權(quán)利要求1或2所述的高帶寬多模光纖，其特征在于在850nm波長(zhǎng)處，以10毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于0.ldB;以7.5毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于0.2dB;以5毫米彎曲半徑繞1圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于0.5dB。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于接入網(wǎng)和小型化光器件中的高帶寬多模光纖，包括有芯層和包層，其特征是芯層半徑為15～35微米，芯層折射率剖面呈拋物線，最大相對(duì)折射率差Δ1％max大于0.8％，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、上升環(huán)、下陷外包層，各層相對(duì)折射率差同時(shí)滿足如下關(guān)系Δ1％max＞Δ2％＞Δ3％，Δ4％＞Δ3％，Δ4％＞Δ5％，Δ4％≥Δ2％。本發(fā)明顯著降低了光纖宏彎附加衰減，提高了光纖的抗彎曲性能；光纖有上升環(huán)，使得光纖芯層的某些高階模的能量從芯層轉(zhuǎn)移或耦合到上升環(huán)的一些模式中去，從而有效提高彎曲不敏感多模光纖的帶寬；本發(fā)明制造方法簡(jiǎn)便有效，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。文檔編號(hào)G02B6/036GK101738681SQ20101002903公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2010年1月20日優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日發(fā)明者張方海,拉吉·馬泰,韓慶榮申請(qǐng)人:長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司