一种低损耗光纤及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201710428285.2 | 申请日 | 2017-06-08 | 公开(公告)号 | CN107179579A | 公开(公告)日 | 2017-09-19 |
| 申请人 | 烽火通信科技股份有限公司; 烽火藤仓光纤科技有限公司; | 发明人 | 骆城; 喻煌; 余志强; 张一弛; 陈文; 王冬香; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低损耗光纤及其制造方法，低损耗光纤由内至外依次包括芯层和相邻包层，芯层不含锗，芯层中氟的含量小于或等于0.1wt％，芯层的相对折射率差小于或等于0.05％，相邻包层中氟的含量为1～2wt％，相邻包层的相对折射率差小于或等于‑0.28％；芯层和相邻包层中掺有 碱 金属卤代物。本发明，在满足芯包折射率设计前提下，在缩棒过程中，通过加入碱金属卤代物，既可以降低1383nm 波长 处由氢 氧 根引起的衰减，同时通过优化锗、氟、 钾 离子掺杂浓度，可以匹配芯层和包层的 粘度 ，从而有效降低了 拉丝 过程中纤芯应 力 集中所造成的光纤衰减增加。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低损耗光纤，由内至外依次包括芯层和相邻包层，其特征在于，所述芯层不含锗，所述芯层中氟的含量小于或等于0.1wt％，所述芯层的相对折射率差小于或等于 |
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| 说明书全文 | 一种低损耗光纤及其制造方法技术领域[0001] 本发明涉及光纤传输领域，具体涉及一种低损耗光纤及其制造方法。 背景技术[0002] 以光纤作为信息传输媒介的光纤通信技术，由于信息传输频带宽具有通信速度高，容量大，而且兼具损耗低、体积小、重量轻，以及抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域青睐。光纤通信技术已成为现代通信非常重要的支柱。 [0003] 在长距离通信中，利用衰减降低的光纤构筑数千公里的长距离链路，光信号的传输是靠中继站完成的。如果降低光纤链路中累计的信号衰减，就可以增大相邻的两个中继站之间的距离，从而可以减小中继站的数量，最终可以节约中继站的运营成本和维护成本。因此，降低光纤的衰减具有非常重要的意义。 [0004] 光纤的衰减主要来源于光纤的固有损耗和光纤制成之后使用条件所造成的附加损耗。前者包括散射损耗、吸收损耗和光纤结构不完善引起的损耗。附加损耗包括微弯损耗和接续损耗。其中，散射损耗和吸收损耗是由于光纤材料本身的特性决定的，瑞利散射是一种线性散射，其大小与波长4次方成反比，同时其引起的损耗与掺杂材料的种类与浓度有关。一般来说，掺杂材料的浓度越低，则瑞利散射所引起的损耗越小。 [0005] 目前采用纯硅芯光纤可以减小散射损耗，但是散射损耗的降低不能说明光纤的整体传输。中国发明专利CN 103412529 A公开了一种“低损耗光纤及其制造方法”，这种光纤损耗得到了减低，而且有的传输损耗不但没有降低反而增加。其根本原因主要是光纤芯包材料的热物理性能失配，特别是高温粘度和热膨胀系数的匹配。而中国发明专利CN 101598834 A公开了“一种单模光纤及其制造方法”，现有的光纤制造方法大都基于相对于纯二氧化硅玻璃的折射率值来设计光纤的，但是光纤的折射率除了跟材料组分有关以外，还与材料密度、假想温度、残余应力等系列参数都密切相关。因此，在实际拉丝过程中光纤材料组分的高温粘度匹配，导致光纤结构不完整，严重影响到了光纤传输损耗的降低，难以实现低损耗光纤的制造；在另一方面，高温粘度失配是由于芯包材料具有不同的玻璃软化温度等特征温度，在拉丝过程中，芯包不同的特定温度又将导致光纤存有很大的残余应力。 这既破坏了设计的波导结构，又影响了光纤的强度和使用寿命。 发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题是拉丝过程中纤芯应力集中所造成的光纤衰减增加的问题。 [0007] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种低损耗光纤，由内至外依次包括芯层和相邻包层，所述芯层不含锗，所述芯层中氟的含量小于或等于0.1wt％，所述芯层的相对折射率差小于或等于0.05％，所述相邻包层中氟的含量为1～ 2wt％，所述相邻包层的相对折射率差小于或等于-0.28％；所述芯层和相邻包层中掺有碱金属卤代物。 [0008] 在上述方案中，所述碱金属卤代物为KI、KBr或NaCl中的一种或多种。 [0009] 在上述方案中，所述碱金属卤代物的浓度大于15*10-4mol％。 [0010] 在上述方案中，所述芯层中碱金属离子浓度为395～405ppm。 [0011] 在上述方案中，所述包层中碱金属浓度离子为95～105ppm。 [0012] 在上述方案中，所述光纤在1550nm波段的处的衰减值小于0.175dB/Km。 [0013] 在上述方案中，所述光纤在1383nm波段的处的衰减值小于0.28dB/Km。 [0014] 本发明还提供了一种上述的低损耗光纤的制造方法，包括以下步骤：采用等离子化学气相沉积在石英反应管上沉积制作光纤预制棒，光纤预制棒采用SiCl4，GeCl4，C2F6为原料，且制作过程中通过改变气体流量和比例，以及反应区的移动速度和沉积趟数制备出设计的光棒剖面，并在成棒过程中加入一定浓度KI或KBr，同时通入氧气进行反应去水，最后高温熔缩制备出掺碱金属的光纤预制棒，然后将制作好后的光纤预制棒进行拉丝处理。 [0015] 在上述方案中，所述光纤预制棒拉丝的温度为1800～2000℃。 [0016] 在上述方案中，光纤预制棒的外包层为由OVD、VAD和MCVD制备的纯二氧化硅石英玻璃层。 [0017] 本发明，在满足芯包折射率设计前提下，在缩棒过程中，通过加入碱金属卤代物，既可以降低1383nm波长处由氢氧根引起的衰减，同时通过优化锗、氟、钾离子掺杂浓度，可以匹配芯层和包层的粘度，从而有效降低了拉丝过程中纤芯应力集中所造成的光纤衰减增加。 具体实施方式[0018] 下面对本发明做出详细的说明。 [0019] 本发明提供的一种低损耗光纤，由内至外依次包括芯层和相邻包层，芯层中几乎不含锗，芯层中氟的含量小于或等于0.1wt％，芯层的相对折射率差小于或等于0.05％，相邻包层中氟的含量为1～2wt％，相邻包层的相对折射率差小于或等于-0.28％；芯层和相邻包层中掺有碱金属卤代物。 [0020] 其中，碱金属卤代物为KI、KBr或NaCl中的一种或多种，碱金属卤代物的浓度优选的大于15*10-4mol％。 [0021] 进一步优选的，芯层中碱金属离子浓度为395～405ppm，优选为400ppm。 [0022] 包层中碱金属浓度离子为95～105ppm，优选为100ppm。 [0023] 本发明还提供了以下两种优选实施了： [0024] 光纤在1550nm波段的处的衰减值小于0.175dB/Km。 [0025] 光纤在1383nm波段的处的衰减值小于0.28dB/Km。 [0026] 本发明还提供了一种上述的低损耗光纤的制造方法，包括以下步骤：采用等离子化学气相沉积在石英反应管上沉积制作光纤预制棒，光纤预制棒采用SiCl4，GeCl4，C2F6为原料，且制作过程中通过改变气体流量和比例，以及反应区的移动速度和沉积趟数制备出设计的光棒剖面，并在成棒过程中加入一定浓度KI或KBr，同时通入氧气进行反应去水，最后高温熔缩制备出掺碱金属的光纤预制棒，然后将制作好后的光纤预制棒进行拉丝处理。 [0027] 其中，光纤预制棒拉丝的温度为1800～2000℃，光纤预制棒的外包层为由OVD、VAD和MCVD制备的纯二氧化硅石英玻璃层。 [0028] 本发明，在满足芯包折射率设计前提下，在缩棒过程中，通过加入碱金属卤代物，既可以降低1383nm波长处由氢氧根引起的衰减，同时通过优化锗、氟、钾离子掺杂浓度，可以匹配芯层和包层的粘度，从而有效降低了拉丝过程中纤芯应力集中所造成的光纤衰减增加。 [0029] 本发明，在光纤中掺入一定浓度碱金属卤代物，使其与氧气反应产物可以脱水从而降低1383nm波长处衰减，同时优化芯层和包层碱金属离子浓度，降低纤芯应力，使芯包粘度匹配。 [0030] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。 |
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