本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種低損耗光纖及其制造方法。
背景技術(shù)：
以光纖作為信息傳輸媒介的光纖通信技術(shù)，由于信息傳輸頻帶寬具有通信速度高，容量大，而且兼具損耗低、體積小、重量輕，以及抗電磁干擾和不易串音等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而備受通信領(lǐng)域青睞。光纖通信技術(shù)已成為現(xiàn)代通信非常重要的支柱。
在長(zhǎng)距離通信中，利用衰減降低的光纖構(gòu)筑數(shù)千公里的長(zhǎng)距離鏈路，光信號(hào)的傳輸是靠中繼站完成的。如果降低光纖鏈路中累計(jì)的信號(hào)衰減，就可以增大相鄰的兩個(gè)中繼站之間的距離，從而可以減小中繼站的數(shù)量，最終可以節(jié)約中繼站的運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本。因此，降低光纖的衰減具有非常重要的意義。
光纖的衰減主要來(lái)源于光纖的固有損耗和光纖制成之后使用條件所造成的附加損耗。前者包括散射損耗、吸收損耗和光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的損耗。附加損耗包括微彎損耗和接續(xù)損耗。其中，散射損耗和吸收損耗是由于光纖材料本身的特性決定的，瑞利散射是一種線性散射，其大小與波長(zhǎng)4次方成反比，同時(shí)其引起的損耗與摻雜材料的種類與濃度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，摻雜材料的濃度越低，則瑞利散射所引起的損耗越小。
目前采用純硅芯光纖可以減小散射損耗，但是散射損耗的降低不能說(shuō)明光纖的整體傳輸。中國(guó)發(fā)明專利cn103412529a公開(kāi)了一種“低損耗光纖及其制造方法”，這種光纖損耗得到了減低，而且有的傳輸損耗不但沒(méi)有降低反而增加。其根本原因主要是光纖芯包材料的熱物理性能失配，特別是高溫粘度和熱膨脹系數(shù)的匹配。而中國(guó)發(fā)明專利cn101598834a公開(kāi)了“一種單模光纖及其制造方法”，現(xiàn)有的光纖制造方法大都基于相對(duì)于純二氧化硅玻璃的折射率值來(lái)設(shè)計(jì)光纖的，但是光纖的折射率除了跟材料組分有關(guān)以外，還與材料密度、假想溫度、殘余應(yīng)力等系列參數(shù)都密切相關(guān)。因此，在實(shí)際拉絲過(guò)程中光纖材料組分的高溫粘度匹配，導(dǎo)致光纖結(jié)構(gòu)不完整，嚴(yán)重影響到了光纖傳輸損耗的降低，難以實(shí)現(xiàn)低損耗光纖的制造；在另一方面，高溫粘度失配是由于芯包材料具有不同的玻璃軟化溫度等特征溫度，在拉絲過(guò)程中，芯包不同的特定溫度又將導(dǎo)致光纖存有很大的殘余應(yīng)力。這既破壞了設(shè)計(jì)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，又影響了光纖的強(qiáng)度和使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是拉絲過(guò)程中纖芯應(yīng)力集中所造成的光纖衰減增加的問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種低損耗光纖，由內(nèi)至外依次包括芯層和相鄰包層，所述芯層不含鍺，所述芯層中氟的含量小于或等于0.1wt％，所述芯層的相對(duì)折射率差小于或等于0.05％，所述相鄰包層中氟的含量為1～2wt％，所述相鄰包層的相對(duì)折射率差小于或等于-0.28％；所述芯層和相鄰包層中摻有堿金屬鹵代物。
在上述方案中，所述堿金屬鹵代物為ki、kbr或nacl中的一種或多種。
在上述方案中，所述堿金屬鹵代物的濃度大于15*10-4mol％。
在上述方案中，所述芯層中堿金屬離子濃度為395～405ppm。
在上述方案中，所述包層中堿金屬濃度離子為95～105ppm。
在上述方案中，所述光纖在1550nm波段的處的衰減值小于0.175db/km。
在上述方案中，所述光纖在1383nm波段的處的衰減值小于0.28db/km。
本發(fā)明還提供了一種上述的低損耗光纖的制造方法，包括以下步驟：采用等離子化學(xué)氣相沉積在石英反應(yīng)管上沉積制作光纖預(yù)制棒，光纖預(yù)制棒采用sicl4，gecl4，c2f6為原料，且制作過(guò)程中通過(guò)改變氣體流量和比例，以及反應(yīng)區(qū)的移動(dòng)速度和沉積趟數(shù)制備出設(shè)計(jì)的光棒剖面，并在成棒過(guò)程中加入一定濃度ki或kbr，同時(shí)通入氧氣進(jìn)行反應(yīng)去水，最后高溫熔縮制備出摻堿金屬的光纖預(yù)制棒，然后將制作好后的光纖預(yù)制棒進(jìn)行拉絲處理。
在上述方案中，所述光纖預(yù)制棒拉絲的溫度為1800～2000℃。
在上述方案中，光纖預(yù)制棒的外包層為由ovd、vad和mcvd制備的純二氧化硅石英玻璃層。
本發(fā)明，在滿足芯包折射率設(shè)計(jì)前提下，在縮棒過(guò)程中，通過(guò)加入堿金屬鹵代物，既可以降低1383nm波長(zhǎng)處由氫氧根引起的衰減，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化鍺、氟、鉀離子摻雜濃度，可以匹配芯層和包層的粘度，從而有效降低了拉絲過(guò)程中纖芯應(yīng)力集中所造成的光纖衰減增加。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供的一種低損耗光纖，由內(nèi)至外依次包括芯層和相鄰包層，芯層中幾乎不含鍺，芯層中氟的含量小于或等于0.1wt％，芯層的相對(duì)折射率差小于或等于0.05％，相鄰包層中氟的含量為1～2wt％，相鄰包層的相對(duì)折射率差小于或等于-0.28％；芯層和相鄰包層中摻有堿金屬鹵代物。
其中，堿金屬鹵代物為ki、kbr或nacl中的一種或多種，堿金屬鹵代物的濃度優(yōu)選的大于15*10-4mol％。
進(jìn)一步優(yōu)選的，芯層中堿金屬離子濃度為395～405ppm，優(yōu)選為400ppm。
包層中堿金屬濃度離子為95～105ppm，優(yōu)選為100ppm。
本發(fā)明還提供了以下兩種優(yōu)選實(shí)施了：
光纖在1550nm波段的處的衰減值小于0.175db/km。
光纖在1383nm波段的處的衰減值小于0.28db/km。
本發(fā)明還提供了一種上述的低損耗光纖的制造方法，包括以下步驟：采用等離子化學(xué)氣相沉積在石英反應(yīng)管上沉積制作光纖預(yù)制棒，光纖預(yù)制棒采用sicl4，gecl4，c2f6為原料，且制作過(guò)程中通過(guò)改變氣體流量和比例，以及反應(yīng)區(qū)的移動(dòng)速度和沉積趟數(shù)制備出設(shè)計(jì)的光棒剖面，并在成棒過(guò)程中加入一定濃度ki或kbr，同時(shí)通入氧氣進(jìn)行反應(yīng)去水，最后高溫熔縮制備出摻堿金屬的光纖預(yù)制棒，然后將制作好后的光纖預(yù)制棒進(jìn)行拉絲處理。
其中，光纖預(yù)制棒拉絲的溫度為1800～2000℃，光纖預(yù)制棒的外包層為由ovd、vad和mcvd制備的純二氧化硅石英玻璃層。
本發(fā)明，在滿足芯包折射率設(shè)計(jì)前提下，在縮棒過(guò)程中，通過(guò)加入堿金屬鹵代物，既可以降低1383nm波長(zhǎng)處由氫氧根引起的衰減，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化鍺、氟、鉀離子摻雜濃度，可以匹配芯層和包層的粘度，從而有效降低了拉絲過(guò)程中纖芯應(yīng)力集中所造成的光纖衰減增加。
本發(fā)明，在光纖中摻入一定濃度堿金屬鹵代物，使其與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物可以脫水從而降低1383nm波長(zhǎng)處衰減，同時(shí)優(yōu)化芯層和包層堿金屬離子濃度，降低纖芯應(yīng)力，使芯包粘度匹配。
本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。