本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低損耗光纖及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

隨著光纖市場競爭的日益激烈，提高光纖的制造工藝的生產(chǎn)效率，降低光纖的成本成為光纖發(fā)展的必然趨勢。增大預(yù)制棒的尺寸，延長單根預(yù)制棒的拉絲時間，提高設(shè)備利用率是提高生產(chǎn)總體效率的一個有效手段。

目前，各個光纖制造商都在最大限度的增大單根光纖預(yù)制棒所對應(yīng)的光纖的拉絲長度。由于光纖中形成包層部分的玻璃占有絕大部分比例，因此降低包層材料的制造成本是一種降低光纖成本的有效手段。用于制造光纖預(yù)制棒外包層的石英原料主要有合成石英料和天然石英砂料。其中，前者有害雜質(zhì)含量低，純度高，但成本很高；后者雜質(zhì)含量較高，但工業(yè)化產(chǎn)量大，成本低廉。

然而，天然石英料做外包層采用等離子噴涂法，其沉積效率低，工藝路線復(fù)雜，引入質(zhì)量風(fēng)險的機率較大，相較于合成法工藝，經(jīng)濟上優(yōu)勢并不明顯，不適用于規(guī)?；a(chǎn)。

有鑒于此，針對上述問題，有必要提出進一步的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低損耗光纖及其生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種低損耗光纖，其包括：纖芯層和包層；

所述包層包括內(nèi)包層、中間隔離層以及外包層，所述內(nèi)包層包覆于所述纖芯層上，所述中間隔離層包覆于所述內(nèi)包層上，所述外包層包覆于所述中間隔離層上；所述纖芯層和內(nèi)包層形成石英芯棒，其包芯比為2.3-5.0，所述中間隔離層為高純石英層，所述外包層為天然石英層。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的改進，所述纖芯層的相對折射率差大于所述包層的相對折射率差。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的改進，所述中間隔離層的相對折射率差略高于所述內(nèi)包層和外包層的相對折射率差。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的改進，所述纖芯層的半徑為4～5μm，相對折射率Δ1＝0.35％；所述的內(nèi)包層的厚度為8～12μm，相對折射率差Δ2為0％；所述中間隔離層厚度為20～25μm，相對折射率差Δ3為0.05％，所述外包層的半徑為62.5±0.5μm，相對折射率差Δ4為0％。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的改進，所述纖芯層的半徑為5～7μm，相對折射率Δ1ˊ＝0.325％；所述的內(nèi)包層的厚度為12～25μm，相對折射率差Δ2ˊ為0％；所述中間隔離層厚度為25～35μm，相對折射率差Δ3ˊ為0.05％，所述外包層的半徑為62.5±0.5μm，相對折射率差Δ4ˊ為0％。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種低損耗光纖的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟：

S1、提供SiO₂、GeO₂粉末，在靶棒上進行沉積，得到外徑均勻的二氧化硅粉棒，對所述二氧化硅粉棒進行燒結(jié)，得到石英芯棒；

S2、提供高純石英管和天然石英套柱，將石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱進行組裝，使得所述高純石英管套裝于所述石英芯棒上，所述天然石英套柱套裝于所述高純石英管上；

S3、將組裝好的石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱進行高溫拉絲，得到本發(fā)明所述的低損耗光纖。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的生產(chǎn)方法的改進，所述步驟S1中，通過火焰氫化反應(yīng)，生成所述SiO₂、GeO₂粉末，進行沉積時，在穩(wěn)定可控的腔體氣流條件下，通過控制火焰噴燈的位置，調(diào)整各反應(yīng)氣體用量，得到外徑均勻的二氧化硅粉棒。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的生產(chǎn)方法的改進，所述高純石英管采用F300材質(zhì)，其中羥基、金屬雜質(zhì)含量均小于1ppm。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的生產(chǎn)方法的改進，所述天然石英套柱采用連融法制備而成。

作為本發(fā)明的低損耗光纖的生產(chǎn)方法的改進，將組裝好的石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱通過在線RIC法進行高溫拉絲。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的低損耗光纖及其生產(chǎn)方法適合規(guī)?；a(chǎn)，且物理包層采用天然石英材質(zhì)的套柱，大大降低了生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明的低損耗光纖及其生產(chǎn)方法整體衰減較常規(guī)方法明顯降低，同時在天然石英套柱和芯棒中間增加一層高純石英管，有效的避免了光纖光學(xué)參數(shù)的惡化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的低損耗光纖一具體實施方式的徑向平面示意圖；

圖2為本發(fā)明的低損耗光纖徑向應(yīng)力分布示意圖；

圖3為本發(fā)明的低損耗光纖一具體實施方式中折射率剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的低損耗光纖另一具體實施方式中折射率剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的低損耗光纖的生產(chǎn)方法纖一具體實施方式的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明的低損耗光纖包括：纖芯層10和包層20，其中，所述包層20包覆于所述纖芯層10上。

具體地，所述包層20包括內(nèi)包層21、中間隔離層22以及外包層23。其中，所述內(nèi)包層21包覆于所述纖芯層10上，所述中間隔離層22包覆于所述內(nèi)包層21上，所述外包層23包覆于所述中間隔離層22上。優(yōu)選地，所述纖芯層10、內(nèi)包層21、中間隔離層22以及外包層23同心設(shè)置。所述纖芯層10和內(nèi)包層21形成石英芯棒，其包芯比為2.3-5.0，所述中間隔離層22為高純石英層，所述外包層23為天然石英層。

由于所述天然石英層中含有一定的金屬雜質(zhì)，從而在光纖拉絲成型過程中，所述金屬雜質(zhì)可能會擴散到纖芯層中。因此，本發(fā)明中設(shè)置有中間隔離層22，如此有效的阻擋了外包層23中金屬雜質(zhì)在高溫拉絲過程中擴散至纖芯層10中，進而避免光纖性能參數(shù)的惡化。同時，由于采用天然石英層作為外包層，大大降低了生產(chǎn)成本。進一步地，為了使得本發(fā)明的低損耗光纖的折射率滿足使用需求，所述纖芯層10的相對折射率差大于所述包層20的相對折射率差。同時，所述中間隔離層22的相對折射率差略高于所述內(nèi)包層21和外包層23的相對折射率差。

作為一種實施方式，所述纖芯層10的半徑為4～5μm，相對折射率Δ1＝0.35％；所述的內(nèi)包層21的厚度為8～12μm，相對折射率差Δ2為0％；所述中間隔離層22厚度為20～25μm，相對折射率差Δ3為0.05％，所述外包層23的半徑為62.5±0.5μm，相對折射率差Δ4為0％。優(yōu)選地，所述纖芯層10的半徑為4.3μm，相對折射率Δ1＝0.35％；所述的內(nèi)包層21的厚度為9.5μm，相對折射率差Δ2為0％；所述中間隔離層22厚度為21.5μm，相對折射率差Δ3為0.05％，所述外包層23的半徑為62.4μm，相對折射率差Δ4為0％。

針對上述低損耗光纖，利用PK2200對光纖光學(xué)參數(shù)進行測試確認(rèn)，并測試光纖在1550nm波長不同彎曲半徑下的附加損耗。同時，利用OTDR對光纖衰減進行測量，利用NR9200對光纖折射率剖面進行測試，再利用FSA對光纖進行徑向應(yīng)力分布進行測試。

如圖2、3所示，由以上實施例可見本發(fā)明所述光纖的光學(xué)參數(shù)如模場直徑、截止波長和光纖損耗等方面可以做到完全符合ITU-TG.652D標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且彎曲性能大大優(yōu)于G.652D標(biāo)準(zhǔn)的要求。在此基礎(chǔ)上，1550nm波長處的衰減值≤0.185db/km，典型值0.180db/km。從而，本發(fā)明的光纖在全面兼容G.652標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，衰減性能優(yōu)于常規(guī)G.652光纖。

為了滿足不同的使用需求，可替代地，所述纖芯層10的半徑為5～7μm，相對折射率Δ1ˊ＝0.325％；所述的內(nèi)包層21的厚度為12～25μm，相對折射率差Δ2ˊ為0％；所述中間隔離層22厚度為25～35μm，相對折射率差Δ3ˊ為0.05％，所述外包層23的半徑為62.5±0.5μm，相對折射率差Δ4ˊ為0％。優(yōu)選地，所述纖芯層10的半徑為5.6μm，相對折射率Δ1ˊ＝0.325％；所述的內(nèi)包層21的厚度為16.8μm，相對折射率差Δ2ˊ為0％；所述中間隔離層22厚度為36.5μm，相對折射率差Δ3ˊ為0.05％，所述外包層23的半徑為62.4μm，相對折射率差Δ4ˊ為0％。

針對上述低損耗光纖，利用PK2200對光纖光學(xué)參數(shù)進行測試確認(rèn)，并測試光纖在1550nm波長不同彎曲半徑下的附加損耗。同時，利用OTDR對光纖衰減進行測量，利用NR9200對光纖折射率剖面進行測試，再利用FSA對光纖進行徑向應(yīng)力分布進行測試。

如圖2、4所示，由以上實施例可見本發(fā)明所述光纖的光學(xué)參數(shù)如模場直徑、截止波長和光纖損耗等方面可以做到完全符合ITU-TG.654標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且彎曲性能滿足G.654標(biāo)準(zhǔn)的要求。在此基礎(chǔ)上，1550nm波長處的衰減值≤0.185db/km，，典型值0.180db/km，模場有效面積125μm^{^2}。從而，本發(fā)明的光纖在全面兼容G.654標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，衰減性能優(yōu)于常規(guī)G.654光纖。

如圖5所示，基于如上所述的低損耗光纖，本發(fā)明還提供一種低損耗光纖的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟：

S1、提供SiO₂、GeO₂粉末，在靶棒上進行沉積，得到外徑均勻的二氧化硅粉棒，對所述二氧化硅粉棒進行燒結(jié)，得到石英芯棒。

其中，為了獲得所述SiO₂、GeO₂粉末，通過火焰氫化反應(yīng)，生成所述SiO₂、GeO₂粉末。進行沉積時，在穩(wěn)定可控的腔體氣流條件下，通過控制火焰噴燈的位置，調(diào)整各反應(yīng)氣體用量，得到外徑均勻的二氧化硅粉棒。此外，在沉積的過程中，通過控制通入GeCl4的用量，可調(diào)整二氧化硅粉棒的折射率分布。

S2、提供高純石英管和天然石英套柱，將石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱進行組裝，使得所述高純石英管套裝于所述石英芯棒上，所述天然石英套柱套裝于所述高純石英管上。

其中，所述高純石英管采用F300材質(zhì)，其中羥基、金屬雜質(zhì)含量均小于1ppm。有效的阻擋了外包層23中金屬雜質(zhì)在高溫拉絲過程中擴散至纖芯層10中，進而避免光纖性能參數(shù)的惡化。同時，由于采用天然石英層作為外包層，大大降低了生產(chǎn)成本。

S3、將組裝好的石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱進行高溫拉絲，得到本發(fā)明所述的低損耗光纖。

其中，所述天然石英套柱采用連融法制備而成。如此，與等離子噴涂法比較，連融法工藝效率高，套柱制備效率大大提升，經(jīng)濟優(yōu)勢更加明顯。進一步地，將組裝好的石英芯棒、高純石英管和天然石英套柱通過在線RIC法進行高溫拉絲。

綜上所述，本發(fā)明的低損耗光纖及其生產(chǎn)方法適合規(guī)?；a(chǎn)，且物理包層采用天然石英材質(zhì)的套柱，大大降低了生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明的低損耗光纖及其生產(chǎn)方法整體衰減較常規(guī)方法明顯降低，同時在天然石英套柱和芯棒中間增加一層高純石英管，有效的避免了光纖光學(xué)參數(shù)的惡化。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。