低損耗大有效面積單模光纖及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低損耗大有效面積單模光纖及其制造方法，涉及光纖領(lǐng)域，該光纖包括由內(nèi)至外依次排列的石英玻璃包層、內(nèi)涂層和外涂層，石英玻璃包層內(nèi)部還包括由內(nèi)至外依次排列的第一纖芯區(qū)域、第二纖芯區(qū)域、第三纖芯區(qū)域、第四纖芯區(qū)域和折射率下凹包層，折射率下凹包層采用PCVD工藝進(jìn)行沉積，石英玻璃包層采用OVD工藝或套管工藝制造。本發(fā)明能減小光纖的散射損耗和光纖彎曲狀態(tài)下的附加損耗，將纖芯基模電磁場功率由尖頂分布調(diào)整為平頂分布，降低光功率密度，增大光纖的有效面積，降低光纖的非線性，使光纖通信系統(tǒng)入纖功率提高0.4～2.6dB，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】低損耗大有效面積單模光纖及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖領(lǐng)域，特別是涉及一種低損耗大有效面積單模光纖及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及的專業(yè)術(shù)語定義如下:
[0003]沉積:光纖原材料在一定的環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成摻雜的石英玻璃的工藝過程。
[0004]熔縮:將沉積后的空心玻璃管在一定的熱源下逐漸燒成實心玻璃棒的工藝過程。
[0005]套管:滿足一定截面積和尺寸均勻性的高純石英玻璃管。
[0006]基管:用于沉積的高純石英玻璃管。
[0007]折射率剖面(RIP):光纖或光纖預(yù)制棒(包括光纖芯棒)的折射率與其半徑之間的關(guān)系曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種低損耗大有效面積單模光纖，包括由內(nèi)至外依次排列的石英玻璃包層(b )、內(nèi)涂層(f\)和外涂層(f2)，其特征在于:所述石英玻璃包層(b)內(nèi)部還包括由內(nèi)至外依次排列的第一纖芯區(qū)域(^)、第二纖芯區(qū)域(a2)、第三纖芯區(qū)域(a3)、第四纖芯區(qū)域(a4)和折射率下凹包層，第一纖芯區(qū)域U1)的半徑為A，第二纖芯區(qū)域(a2)的半徑為r2，第三纖芯區(qū)域Ca3)的半徑為r3，第四纖芯區(qū)域(a4)的半徑為r4，折射率下凹包層內(nèi)邊緣(Id1)到第一纖芯區(qū)域U1)中心的距離為r5，折射率下凹包層外邊緣(b2)到第一纖芯區(qū)域U1)中心的距離為r6，折射率下凹包層采用等離子化學(xué)氣相沉積PCVD工藝進(jìn)行沉積，石英玻璃包層(b)采用外部氣相沉積OVD工藝或套管工藝制造，其中: 第一纖芯區(qū)域U1)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差A(yù)1OO隨纖芯半徑r的變化滿足“ Δ八!.)=。/’關(guān)系曲線:0≤r≤!T1,1.0 μ m≤!T1≤2.0 μ m, C1為常數(shù)，0.07% ≤ C1 ≤ 0.15% ； 第二纖芯區(qū)域(a2)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差A(yù)2(r)隨纖芯半徑r的變化滿足“ Δ 2 (r) =AX In (r) +c2” 關(guān)系曲線 Ir1 ≤ r ≤ r2, 3.0 μ m ≤ r2 ≤ 3.9 μ m, A、C2 均為常數(shù)，0.0019 ≤ A ≤ 0.0025，-0.00001 ≤ c2 ≤ -0.00010 ； 第三纖芯區(qū)域(a3)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差Λ3(gamma)隨纖芯半徑r的變化滿足“ A3(r)=c3”關(guān)系曲線:r2≤r≤r3,2.5μηι≤r3≤5.Ομπι, C3為常數(shù)，0.18% ≤ C3 ≤ 0.32% ； 第四纖芯區(qū)域(a4)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差A(yù)4(r)隨纖芯半徑r的變化滿足“ Δ4(gamma ) =BXr2+CXr+c4” 關(guān)系曲線:r3 < r < r4, 5.0 μ m < r4 < 6.5 μ m, B、C、C4 均為常數(shù)，-0.0010 ≤ B ≤-0.00075,0.0071 ≤ C ≤ 0.0088，-0.0175 ^ c4 ^ -0.0144 ； 該光纖的折射率下凹包層內(nèi)邊緣(匕)到第一纖芯區(qū)域U1)中心的距離r5與第四纖芯區(qū)域(a4)的半徑r4的關(guān)系為:3.0 μ m < r5_r4 ^ 6.2 μ m,該折射率下凹包層的厚度滿足5.0 μ m ^ T6-T5 ^ 11.2 μ m,該折射率下凹包層的相對折射率差曲線滿足Ab(r)=kXr+t曲線關(guān)系:k、t 均為常數(shù)，k = 5 X Kr6，-9.46 X Kr3 ^ t ^ -2.70X 10-3。
2.如權(quán)利要求1所述的低損耗大有效面積單模光纖，其特征在于:所述光纖在1310nm波長的損耗系數(shù)< 0.289dB/km, 1383nm波長的損耗系數(shù)< 0.276dB/km, 1550nm波長的損耗系數(shù)≤0.175dB/km, 1625nm波長的損耗系數(shù)≤0.187dB/km。
3.如權(quán)利要求1所述的低損耗大有效面積單模光纖，其特征在于:所述光纖在彎曲直徑為15mmXl圈的情況下，1550nm波長的附加損耗< 0.025dB, 1625nm波長的附加損耗(0.036dB。
4.如權(quán)利要求1所述的低損耗大有效面積單模光纖，其特征在于:所述光纖中的基模光功率分布為平頂分布，該光纖在1550nm波長的模場直徑為12.0~15.25微米，在1550nm波長的有效面積為110~183平方微米,該光纖的非線性系數(shù)為0.565~0.936w_1.knT1,入纖功率提高0.4~2.6dB。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的低損耗大有效面積單模光纖，其特征在于:所述光纖在1550nm波長的色散系數(shù)為16.52~18.12ps/nm/km，22米截止波長為1259~1286nm,零色散波長為1316.2~1321.9nm,零色散波長的斜率為0.086~0.091ps/nm2/km。
6.權(quán)利要求1至5中任一項所述低損耗大有效面積單模光纖的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:將四氯化硅、四氯化鍺、高純氧氣、C2F6的混合氣體通入沉積車床，所述沉積車床為PCVD或VAD或MCVD或OVD沉積車床，混合氣體的總流量為5000~13500ml/min，在氫氧焰高溫下生成摻鍺的石英玻璃芯層，沉積芯層的第一纖芯區(qū)域U1)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差A(yù)1OO隨纖芯半徑r的變化滿足“ A1OO=C≤關(guān)系曲線:0 < r < r1；1.0ym ≤ r1 ≤ 2.0ym, C1 為常數(shù)，(λ 07% ≤ C1 ≤ 0.15%，形成第一纖芯區(qū)域 U1);第二纖芯區(qū)域(a2)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差A(yù)2(r)隨纖芯半徑r的變化滿足“ Δ 2 (r) =AX In (r) +c2” 關(guān)系曲線 Ir1 ≤ r ≤ r2, 3.0 μ m ≤ r2 ≤ 3.9 μ m, A、C2 均為常數(shù)，0.0019≤A≤(λ 0025,-0.00001 ≤ c2 ≤-0.00010，形成第二纖芯區(qū)域(a2);第三纖芯區(qū)域(&3)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差Λ3(gamma)隨纖芯半徑r的變化滿足“ A3(r)=C3 ”關(guān)系曲線:r2 ≤ r ≤ r3, 2.5 μ m ≤ r3 ≤ 5.0 μ m, C3為常數(shù)，0.18%≤C3≤0.32%，形成第三纖芯區(qū)域Ca3);第四纖芯區(qū)域(a4)與石英玻璃包層(b)的相對折射率差Λ4(gamma)隨纖芯半徑r的變化滿足“ Δ4(gamma) =BXr2+CXr+c4” 關(guān)系曲線:r3 < r < r4, 5.0 μ m < r4 < 6.5 μ m, B、C、C4 均為常數(shù)，-0.0010 ≤ B ≤-0.00075，0.0071 ≤ C ≤ 0.0088，-0.0175 ≤ c4 ≤ -0.0144，形成第四纖芯區(qū)域(a4); 芯層沉積完成后，采用PCVD工藝沉積折射率下凹內(nèi)包層，該光纖的折射率下凹包層內(nèi)邊緣(h)到第一纖芯區(qū)域U1)中心的距離1*5與第四纖芯區(qū)域(a4)的半徑r4的關(guān)系為:3.0 μ m ≤ T5-T4 ≤ 6.2 μ m,該折射率下凹包層的厚度滿足:5.0 μ m < r6_r5 ( 11.2 μ m,該折射率下凹包層的相對折射率差曲線滿足Ab(r)=kXr+t曲線關(guān)系:k、t均為常數(shù)，k =5 X 10_6，-9.46 X 10_3 < t≤-2.70 X 10_3，構(gòu)成r5與r6之間的折射率下凹區(qū)域，形成芯棒； 采用OVD工藝外噴沉積石英玻璃包層(b)，外噴后形成的光纖預(yù)制棒直徑尺寸為150~200mm ;或者將PCVD工藝形成的芯棒直接裝入直徑為150~200mm的石英玻璃套管中，形成光纖預(yù)制棒； 將該光纖預(yù)制棒安置在拉絲塔上，在200(TC~230(TC左右的高溫下，將其拉絲成外徑為125微米、內(nèi)涂層(f\)直徑為190~192.3微米、外涂層(f2)直徑為243.4~246.5微米的光纖。
7.如權(quán)利要求6所述的低損耗大有效面積單模光纖的制造方法，其特征在于:所述光纖在1310nm波長的損耗系數(shù)≤0.289dB/km, 1383nm波長的損耗系數(shù)≤0.276dB/km, 1550nm波長的損耗系數(shù)< 0.175dB/km, 1625nm波長的損耗系數(shù)< 0.187dB/km。
8.如權(quán)利要求6所述的低損耗大有效面積單模光纖的制造方法，其特征在于:所述光纖在彎曲直徑為15mmX I圈的情況下，1550nm波長的附加損耗< 0.025dB, 1625nm波長的附加損耗≤0.036dB。
9.如權(quán)利要求6所述的低損耗大有效面積單模光纖的制造方法，其特征在于:所述光纖中的基模光功率分布為平頂分布，該光纖在1550nm波長的模場直徑為12.0~15.25微米，在1550nm波長的有效面積為110~183平方微米，該光纖的非線性系數(shù)為0.565~0.936w 1.km I,入纖功率提高0.4~2.6dB。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項所述的低損耗大有效面積單模光纖的制造方法，其特征在于:所述光纖在1550nm波長的色散系數(shù)為16.52~18.12ps/nm/km, 22米截止波長為1259~1286nm，零色散波長為1316.2~1321.9nm,零色散波長的斜率為0.086~0.091ps/nm2/km。
【文檔編號】G02B6/028GK103472525SQ201310409008
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】陳偉, 李詩愈, 莫琦, 羅文勇, 杜城, 柯一禮, 雷瓊, 但融, 張濤, 胡福明 申請人:烽火通信科技股份有限公司, 武漢烽火銳光科技有限公司