一种低损耗光纤及其制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411856841.2 | 申请日 | 2024-12-17 |
| 公开(公告)号 | CN119689630A | 公开(公告)日 | 2025-03-25 |
| 申请人 | 江苏亨通光导新材料有限公司; 江苏亨通光电股份有限公司; 江苏亨通光纤科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 刘金浩; 杨文博; 李宝东; 劳雪刚; | 第一发明人 | 刘金浩 |
| 权利人 | 江苏亨通光导新材料有限公司,江苏亨通光电股份有限公司,江苏亨通光纤科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 江苏亨通光导新材料有限公司,江苏亨通光电股份有限公司,江苏亨通光纤科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省苏州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省苏州市吴江经济技术开发区古塘路以南 | 邮编 | 当前专利权人邮编：215200 |
| 主IPC国际分类 | G02B6/02 | 所有IPC国际分类 | G02B6/02 ; C03B37/018 ; C03B37/012 ; G02B6/036 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 苏州国诚专利代理有限公司 | 专利代理人 | 刘婷婷; |
| 摘要 | 本 发明 提供一种低损耗光纤及其制备方法，包括：中 心轴 的纤芯部以及包围所述纤芯部的外包 套管 ，所述外包套管区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述纤芯部共掺杂有氯元素和溴元素，所述纤芯部中掺杂元素总含量为2wt％～5wt％；通过对纤芯部进行氯和溴共掺杂，两者不仅对假想 温度 都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果，同时满足低衰减光纤的应用需求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种低损耗光纤，其特征在于，包括：中心轴的纤芯部以及包围所述纤芯部的外包套管，所述外包套管区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述纤芯部共掺杂有氯元素和溴元素，所述纤芯部中掺杂元素总含量为1.5wt％～5wt％。 |
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| 说明书全文 | 一种低损耗光纤及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及低损耗光纤技术领域，具体涉及一种低损耗光纤及其制备方法。 背景技术[0002] 在光学材料科学的广阔领域中，二氧化硅玻璃凭借其卓越的光学特性与化学稳定性，成为了光纤通信、精密光学元件及高精度传感器等尖端技术产品的核心材料。在这些高科技应用中，二氧化硅玻璃的假想温度(作为衡量材料热稳定性的关键指标)与折射率，是评估其综合性能不可或缺的两大参数。 [0003] 为进一步提升这些关键性能，研究者们长期致力于探索高效的掺杂技术，旨在通过精确调控二氧化硅玻璃中的掺杂元素组成，来实现对其性能的深度优化。然而，传统的单一掺杂物策略，在降低假想温度方面展现出的效果相对有限，难以充分满足某些特定应用场景对材料性能的严苛要求。因此，如何开发一种更为高效的掺杂策略，从而在不显著影响折射率的前提下，大幅度降低假想温度，成为了该领域亟待攻克的技术难题。 [0004] 近年来，随着研究的不断深入，氯(Cl)与氟(F)的共掺杂技术脱颖而出，为二氧化硅玻璃的性能优化开辟了新的路径。在这一创新体系中，氯元素与氟元素各司其职，形成了独特的性能调控机制：氯元素的引入有助于提升折射率，而氟元素则起到相应的降低作用，两者相互制衡，确保了二氧化硅玻璃总体折射率的稳定。更为重要的是，氯、氟共掺杂策略显著降低了假想温度，为提升二氧化硅玻璃的热稳定性提供了全新的解决方案。 [0005] 尽管氯、氟共掺杂技术展现出了显著的优势，但其在实际应用中仍面临一定的挑战。特别是在维持光波导结构稳定性的过程中，包层部分通常需要采用深掺杂氟元素的工艺，以确保与纤芯之间形成合适的相对折射率差。然而，这种深掺杂工艺不仅增加了生产成本，还可能对材料的整体性能产生不利影响，限制了其在更广泛领域的应用。 [0006] 此外，在采用VAD沉积工艺制备掺Ge和氯的纤芯玻璃棒的过程中，虽然氯掺杂能够在一定程度上降低因Ge掺杂所带来的浓度因子波动，但这一工艺仍难以完全消除Ge引起的瑞利散射问题。在将烧结后的纤芯棒套入外包制成光纤预制棒并进行拉丝处理后，所得到的光纤在1550nm波段的衰减系数仍然较高(＞0.170dB/km)，无法满足低衰减光纤的应用需求。在现有专利CN114397727A中，氟有着更小的极化率，且Si‑F键结合能远大于Si‑O键的结合能，二氧化硅的整体极化率降低，折射率降低。对二氧化硅玻璃进行氯、氟共掺杂，其中氯起到提升折射率的作用，而氟起到降低折射率的作用，两者相互抵消，总体表现出纯S i纤芯折射率结构，包层必须保证深掺杂氟以获得纤芯层与包层之间有效波导所需的折射率差，保证一个合适的相对折射率维持一个光波导结构。这一工艺过程相对复杂，且成本较高，限制了其在实际生产中的广泛应用。 [0007] 以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。 发明内容[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提出了一种低损耗光纤及其制备方法，通过对纤芯部进行氯和溴共掺杂，两者不仅对假想温度都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果，同时满足低衰减光纤的应用需求。 [0009] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下： [0010] 本发明提供一种低损耗光纤，包括：中心轴的纤芯部以及包围所述纤芯部的外包套管，所述外包套管区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述纤芯部共掺杂有氯元素和溴元素，所述纤芯部中掺杂元素总含量为1.5wt％～5wt％。 [0011] 本发明提出了一种低损耗光纤及其制备方法，通过对纤芯部进行氯和溴共掺杂，两者不仅对假想温度都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果，同时满足低衰减光纤的应用需求。 [0012] 作为优选技术方案，所述纤芯部中溴元素掺杂含量占掺杂元素总含量的0.1～40％。 [0013] 作为优选技术方案，所述外包套管包括：内包层以及包围在内包层的外包层，所述内包层区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述外包层区域的折射率高于所述内包层区域的折射率并且低于所述纤芯部区域的折射率。 [0014] 作为优选技术方案，所述内包层包括：氟元素掺杂的二氧化硅玻璃和/或溴元素掺杂的二氧化硅玻璃，所述外包层包括：氟元素掺杂的二氧化硅玻璃。 [0015] 作为优选技术方案，所述纤芯部区域的相对折射率差Δ1为0％～0.3％，所述纤芯部区域的半径R1为5～15μm；所述内包层区域相对折射率差Δ2为0～‑0.25％，所述内包层区域的半径R2为15～45μm；所述外包层区域相对折射率差Δ3为0～‑0.15％，所述外包层区域的半径R3为40～120μm。 [0016] 作为优选技术方案，所述内包层区域相对折射率差△2与所述纤芯部区域相对折射率差△1的差值为0.2％～0.4％,所述外包层相对折射率差△3与所述纤芯部区域相对折射率差△1的差值为0.1％～0.4％。 [0017] 作为优选技术方案，所述光纤在1550nm波长处的衰减系数≤0.165dB/km，所述光纤在1550nm波长处的模场直径为12.0um～13.0μm。 [0018] 本发明还提供一种低损耗光纤的制备方法，制备得到如上中任一项所述的低损耗光纤，包括以下步骤： [0019] S1采用气相轴向沉积工艺制备SiO2基材，得到S i O2基材； [0020] S2将S iO2基材暴露于Si Br4掺杂剂前体和Si C l4掺杂剂前体的混合气氛中，在S iO2基材彻底致密化前对SiO2基材主体进行掺杂处理，最后烧结致密化，退火后得到氯和溴共掺杂的纤芯部； [0021] S3将氯元素和溴元素共掺杂的纤芯部套入外包套管，得到可供拉丝的光纤预制棒，将可供拉丝的光纤预制棒进行拉丝形成低损耗光纤。 [0022] 作为优选技术方案，步骤S2中将SiO2基材暴露于Si Br4掺杂剂前体和Si C l4掺杂剂前体的混合气氛中进行掺杂处理的时间为1～1.5h [0023] 作为优选技术方案，步骤S3中将可供拉丝的光纤预制棒进行拉丝的拉丝速度为1000m/min～2000m/min，拉丝的张力为150g～200g。 [0024] 本发明提供的一种低损耗光纤及其制备方法，具有以下有益效果： [0025] 1)通过对纤芯部进行氯和溴共掺杂，两者不仅对假想温度都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果，同时满足低衰减光纤的应用需求； [0028] 氯和溴共掺杂，由于氯、溴的原子半径大于氟原子半径，对假想温度的降低效果优于氯氟共掺杂，且包层无须保证深掺杂氟以获得纤芯层与包层之间有效波导所需的折射率差，氯和溴共掺杂对假想温度的降低效果优于氯和氟共掺杂的原因主要在于氯和溴的原子半径大于氟的原子半径，能够更大程度地扰动原有的晶格结构并改变电子云分布。由于氯和溴的电负性较氟小，它们与硅原子之间的电子云重叠程度更大，这有助于降低材料的电子跃迁能量，电子跃迁能量的降低也是导致假想温度降低的一个重要因素； [0029] 同时，由于氯和溴共掺杂在提升折射率方面的优越性能，包层无须再通过深掺杂氟来进一步调整折射率差，简化了工艺，降低了成本。 [0030] 3)溴元素与氯元素的协同作用可以进一步增强光纤的性能。例如，氯和溴共掺杂可以降低光纤的假想温度，提高光纤的热稳定性；同时，氯和溴共掺杂还可以优化光纤的衰减特性，使其在特定的波长范围内具有更低的衰减率。 [0031] 4)所述外包套管包括：内包层以及包围在内包层的外包层，所述内包层区域的折射率低于纤芯部区域的折射率，所述外包层区域的折射率高于所述内包层区域的折射率并且低于所述纤芯部区域的折射率；内包层的折射率低于纤芯部区域的折射率，这样的设计可以将泵浦光限制在纤芯层内传播，避免泵浦光直接泄漏到光纤外部，从而提高了泵浦光的利用率。 [0032] 5)氟元素掺杂的二氧化硅玻璃具有较低的折射率，这有助于将泵浦光限制在内包层与纤芯之间的区域，提高泵浦光的利用率； [0033] 溴元素掺杂的二氧化硅玻璃则可能具有与纤芯相近或稍低的折射率，这有助于与其他掺杂元素(如氯元素)协同作用，共同调控光纤的折射率分布，以实现更优的光纤性能； [0034] 氟元素掺杂的二氧化硅玻璃作为外包层材料，其折射率低于纤芯部但高于内包层，这样的设计能够提供一个合适的波导结构，束缚光传播只在纤芯和内包层之间，确保光信号以最小的损耗进行传播。 [0035] 6)纤芯部区域的相对折射率差Δ1为0％～0.3％，适当的Δ1值还可以优化光纤的带宽和色散特性，使其在特定的波长范围内具有更好的传输性能。 [0036] 纤芯部区域的半径R1为5～15μm，在单模光纤中，R1的大小通常被精确控制在一定范围内，以确保光信号以单一模式在纤芯中传输，从而提高光纤的传输质量和稳定性。 [0037] 内包层区域的相对折射率差Δ2为0～‑0.25％，内包层区域的相对折射率差Δ2低于纤芯部区域，这有助于将泵浦光限制在内包层与纤芯之间的区域，提高泵浦光的利用率，同时，Δ2的负值设计还可以防止光信号从纤芯泄漏到内包层中，进一步提高了光纤的传输效率。 [0038] 内包层区域的半径R2为15～45μm，内包层区域的半径R2决定了泵浦光的宏弯损耗，较大的R2值可以提供更广阔的泵浦光传输空间，有利于实现高效的光泵浦过程，避免了光从包层的逸散；同时，R2的大小还影响了光纤的机械性能和稳定性，通过合理设计R2值可以确保光纤在传输过程中不会受到损坏。 [0039] 外包层区域的相对折射率差Δ3为0～‑0.15％，外包层区域的相对折射率差Δ3进一步低于内包层区域，这有助于形成稳定的光波导结构，确保泵浦光在光纤中的有效传输； [0040] 同时，Δ3的负值设计还可以增强光纤的抗腐蚀性和机械强度，提高光纤的使用寿命和稳定性。 [0042] 7)当Δ2与Δ1的差值在0.2％～0.4％范围内时，当Δ2与Δ1的差值适中时，可以优化泵浦光在内包层与纤芯之间的传输路径，提高泵浦光的吸收效率。 [0043] 8)当Δ3与Δ1的差值在0.1％～0.4％范围内时，可以有效减少光信号从纤芯部区域向外包层区域的泄漏，这是因为外包层的折射率低于纤芯部区域，且两者的差值适中，能够形成有效的光信号约束；减少光信号泄漏意味着更多的光信号能够在纤芯部区域中传输，从而提高光信号的传输效率；这对于长距离、高速率的光纤通信尤为重要。 [0044] 9)衰减系数是衡量光信号在光纤中传输时损耗程度的重要指标，当衰减系数较小时，意味着光信号在光纤中传输时的损失也较小，因此，1550nm波长处的衰减系数≤0.165dB/km有助于减少光信号在传输过程中的损失，提高光信号的传输效率；较小的衰减系数意味着光信号可以在更长的距离上保持较高的强度，因此，这种光纤可以用于构建长距离光纤通信系统，实现远距离、高速率的数据传输。 [0045] 10)模场直径的大小直接影响到耦合效率，当入射光束的轮廓越接近高斯形状，且其束腰直径等于或接近光纤的模场直径时，耦合效率越高，因此，12.0μm～13.0μm的模场直径有助于优化光信号的耦合过程，减少光信号的损失；模场直径与光纤的模式色散密切相关，模式色散会导致光信号在传输过程中发生弥散，从而降低传输效率，较小的模场直径有助于减少模式色散，使得光信号在传输过程中保持更好的相干性和稳定性。 [0046] 11)假想温度是一个与光纤衰减密切相关的参数，它反映了光纤内部微观结构的热运动状态，降低假想温度意味着减少了光纤内部微观结构的热运动，从而减少了因热运动引起的散射和衰减； [0048] 在Si O2基材中掺入氯元素和溴元素，这些掺杂元素能够改变光纤内部的微观结构，减少热运动引起的散射和衰减，同时，掺杂处理还能够优化光纤的折射率分布，进一步降低衰减； [0049] 氯元素和溴元素作为掺杂剂，能够改变S iO2基材的折射率，这些掺杂元素具有适当的原子序数和电子结构，能够与SiO2基材形成稳定的化学键，从而改变其折射率； [0050] 通过精确控制掺杂浓度，可以实现对折射率的精确调控了，适当的掺杂浓度能够平衡折射率的提升和衰减的降低，从而满足低衰减光纤的应用需求； [0051] 高质量的Si O2基材和精确的掺杂处理能够减少光纤内部的散射和衰减源，从而降低衰减；在拉丝过程中，通过精确控制拉丝速度和温度等参数，可以保持光纤的微观结构和折射率分布的稳定性，进一步降低衰减。附图说明 [0052] 图1为本发明提供的一种低损耗光纤的横截面结构示意图； [0053] 图2为本发明提供的一种低损耗光纤的相对折射率分布的示意图； [0054] 其中：1‑中心轴的纤芯部；2‑内包层；3‑外包层。 具体实施方式[0055] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。 [0056] 如图1所示，本发明提供一种低损耗光纤，包括：中心轴的纤芯部以及包围所述纤芯部的外包套管，所述外包套管区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述纤芯部共掺杂有氯元素和溴元素，所述纤芯部中掺杂元素总含量为2wt％～5wt％。 [0057] 本发明提出了一种低损耗光纤及其制备方法，通过对纤芯部进行氯和溴共掺杂，两者不仅对假想温度都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果，同时满足低衰减光纤的应用需求。 [0058] 掺杂剂在二氧化硅玻璃内部，会打破Si‑O键，替换为S i‑X键，打破二氧化硅玻璃网络结构，导致重新排列，新组成结构更加开放，导致二氧化硅玻璃粘度下降；本实验在实验过程中，通过在二氧化硅玻璃掺杂2wt％含量的氯元素和0～1wt％含量的溴元素，二氧化硅玻璃假想温度降低100～200℃，与内包掺氟层假想温度之差小于30℃，从而使得在高温拉丝时，内包层和纤芯部黏度基本一致，避免了内包层和纤芯部因为黏度相差较大，在光纤拉制过程，通常对光纤预制棒加热到软化点或接近软化点，由于掺杂组份不同，导致外包套管与纤芯部的粘度不同，粘度差会在纤芯部与外包套管处产生应力，因此，良好的黏度匹配会减小纤芯部和外包套管界面产生的内部应力，降低了瑞利散射效应，从而减小光在纤芯部的损耗，降低衰减。 [0059] 所述纤芯部中掺杂元素总含量优选2wt％、3wt％、4wt％和5wt％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0060] 优选地，所述纤芯部中溴元素掺杂含量占掺杂元素总含量的0.1～40％，所述纤芯部中溴元素掺杂含量占掺杂元素总含量优选0.1％、10％、20％、30％和40％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0061] 优选地，所述外包套管包括：内包层以及包围在内包层的外包层，所述内包层区域的折射率低于所述纤芯部区域的折射率，所述外包层区域的折射率高于所述内包层区域的折射率并且低于所述纤芯部区域的折射率。 [0062] 优选地，所述内包层包括：氟元素掺杂的二氧化硅玻璃和/或溴元素掺杂的二氧化硅玻璃。 [0063] 优选地，所述外包层包括：氟元素掺杂的二氧化硅玻璃。 [0064] 优选地，如图2所示，所述纤芯部区域的相对折射率差Δ1为0％～0.3％，所述纤芯部区域的相对折射率差Δ1优选0％、0.1％、0.2％和0.3％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；所述纤芯部区域的半径R1为5～15μm，所述纤芯部区域的半径R1优选5μm、10μm和15μm，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；所述内包层区域相对折射率差Δ2为0～‑0.25％，所述内包层区域相对折射率差Δ2优选0％、‑0.05％、‑0.1％、‑0.15％、‑0.2％和‑0.25％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；所述内包层区域的半径R2为15～45μm，所述内包层区域的半径R2优选15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm和45μm，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；所述外包层区域相对折射率差Δ3为0～‑0.15％，所述外包层区域相对折射率差Δ3优选0％、‑0.05％、‑0.1％和‑0.15％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；所述外包层区域的半径R3为40～120μm，所述外包层区域的半径R3优选40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm和120μm，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0065] 优选地，所述内包层区域相对折射率差△2与纤芯部区域相对折射率差△1的差值为0.2％～0.4％，所述内包层区域相对折射率差△2与纤芯部区域相对折射率差△1的差值优选0.2％、0.3％和0.4％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0066] 优选地，所述外包层相对折射率差△3与所述纤芯部区域相对折射率差△1的差值为0.1％～0.4％，所述外包层相对折射率差△3与所述纤芯部区域相对折射率差△1的差值优选0.1％、0.2％、0.3％和0.4％，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0067] 优选地，所述光纤在1550nm波长处的衰减系数≤0.165dB/km，所述光纤在1550nm波长处的衰减系数优选0.165dB/km、0.15dB/km、0.1dB/km、0.05dB/km，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0068] 优选地，所述光纤在1550nm波长处的模场直径为12.0um～13.0μm，所述光纤在1550nm波长处的模场直径优选12.0um、12.5μm和13.0μm，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。 [0069] 本发明还提供一种低损耗光纤的制备方法，制备得到如上任一项所述的低损耗光纤，包括以下步骤： [0070] S1采用气相轴向沉积工艺制备SiO2基材，得到S i O2基材； [0071] S2将S iO2基材暴露于Si Br4掺杂剂前体和Si C l4掺杂剂前体的混合气氛中进行掺杂处理1～1.5h，在S iO2基材彻底致密化前对Si O2基材主体进行掺杂处理，最后烧结致密化，退火后得到氯和溴共掺杂的纤芯部； [0072] S3将氯元素和溴元素共掺杂的纤芯部套入外包套管，得到可供拉丝的光纤预制棒，将可供拉丝的光纤预制棒进行拉丝形成低损耗光纤。 [0073] 优选地，步骤S3中将可供拉丝的光纤预制棒进行拉丝的拉丝速度为1000m/min～2000m/min，拉丝的张力为150g～200g。 [0074] 氯和溴共掺杂的纤芯部优选无气泡和不含结晶的透明玻璃棒。 [0075] 步骤S1采用气相轴向沉积工艺制备SiO2基材，得到S iO2基材，具体包括以下步骤： [0076] S101采用3000g密度为0.35g/cm3的Si O2基材，以气相轴向沉积(VAD)沉积工艺可以将S iO2基材沉积至1000mm长度或大于1000mm长度的Si O2基材； [0077] S102将沉积完成的SiO2基材通过脱水剂进行干燥，脱水剂可选用C l2、Si C l4的一种或两种，得到干燥后的SiO2基材； [0078] S103将干燥后的SiO2基材装载到烧结炉中，在温度为1100℃的烧结炉中预加热Si O2基材30分钟，之后通入由5％C l2、Si C l4以及95％氦气组成的混合气氛中干燥2小时，以去除水和金属杂质的影响，其中5％C l 2、Si C l4中的C l 2和Si C l4的配比为1:1。 [0079] 步骤S2中烧结致密化的温度为1400～1430℃。 [0080] 步骤S2中在Si O2基材彻底致密化前对Si O2基材主体进行掺杂处理的时间为1～1.5h。 [0081] 实施例1 [0082] 本发明提供一种低损耗光纤的制备方法，包括以下步骤： [0083] S1采用3000g密度为0.35g/cm3的Si O2基材，以气相轴向沉积(VAD)沉积工艺可以将Si O2基材沉积至1000mm长度的SiO2基材； [0084] S2将沉积完成的Si O2基材通过Si C l4脱水剂进行干燥，得到干燥后的Si O2基材； [0085] S3将干燥后的S i O2基材装载到烧结炉中，在温度为1100℃的烧结炉中预加热S iO2基材30分钟，之后通入由5％C l2、S i C l 4以及95％氦气组成的混合气氛中干燥2小时，以去除水和金属杂质的影响，其中5％C l 2、S i C l 4中的C l2和Si C l 4的配比为1:1； [0086] S4然后，以8℃/min的升温速率升温至1250℃，将S iO2基材暴露于Si Br4掺杂剂前体和Si C l 4掺杂剂前体的混合气氛中进行掺杂处理1小时； [0087] S5之后在S i C l4的气氛中以5℃/min的升温速率升温，在温度峰值达到1400℃的条件下使得掺杂处理的S iO2基材完全烧结致密化和澄清，退火后得到氯和溴共掺杂的纤芯部； [0088] S6将纤芯部套入外包套管，得到可供拉丝的光纤预制棒； [0089] S7将该光纤预制棒进行拉丝，拉丝速度为1500m/min，拉丝张力为170g，得到低损耗光纤； [0090] 其中，选用Si Br4为掺杂前体，Si Br4的沸点约154℃，需要加热将液态S i Br4形成气化的Si Br4作为掺杂S iO2基材的掺杂源，通常将液态的Si Br4装载在不锈钢材质的原料罐中，浸入油浴加热至温度为190℃，通常使用氦气作为载气用来将加热蒸发的Si Br4气体载入到烧结炉中，与Si C l4掺杂剂前体形成混合气氛，参与步骤S4中的掺杂处理。 [0091] 本发明提供一种低损耗光纤，根据以上低损耗光纤的制备方法制备得到，所述纤芯部中溴元素掺杂含量占掺杂元素总含量的26.64％。 [0092] 实施例2 [0093] 本发明提供一种低损耗光纤的制备方法，包括以下步骤： [0094] S1采用3000g密度为0.35g/cm3的Si O2基材，以气相轴向沉积(VAD)沉积工艺可以将Si O2基材沉积至1000mm长度的SiO2基材； [0095] S2将沉积完成的Si O2基材通过Si C l4脱水剂进行干燥，得到干燥后的Si O2基材； [0096] S3将干燥后的S i O2基材装载到烧结炉中，在温度为1100℃的烧结炉中预加热S iO2基材30分钟，之后通入由5％C l2、S i C l 4以及95％氦气组成的混合气氛中干燥2小时，以去除水和金属杂质的影响，其中5％C l 2、S i C l 4中的C l2和Si C l 4的配比为1:1； [0097] S4然后，以8℃/min的升温速率升温至1250℃，将S iO2基材暴露于Si Br4掺杂剂前体和Si C l4掺杂剂前体的混合气氛中进行掺杂处理1.5小时； [0098] S5之后在S i C l4的气氛中以5℃/min的升温速率升温，在温度峰值达到1400℃的条件下使得掺杂处理的S iO2基材完全烧结致密化和澄清，退火后得到氯和溴共掺杂的纤芯部； [0099] S6将纤芯部套入外包套管，得到可供拉丝的光纤预制棒； [0100] S7将该光纤预制棒进行拉丝，拉丝速度为1500m/min，拉丝张力为170g，得到低损耗光纤； [0101] 其中，选用Si Br4为掺杂前体，Si Br4的沸点约154℃，需要加热将液态S i Br4形成气化的Si Br4作为掺杂S iO2基材的掺杂源，通常将液态的Si Br4装载在不锈钢材质的原料罐中，浸入油浴加热至温度为190℃，通常使用氦气作为载气用来将加热蒸发的Si Br4气体载入到烧结炉中，与Si C l4掺杂剂前体形成混合气氛，参与步骤S4中的掺杂处理。 [0102] 本发明提供一种低损耗光纤，根据以上低损耗光纤的制备方法制备得到，所述纤芯部中溴元素掺杂含量占掺杂元素总含量的29.078％。 [0103] 对比例1 [0104] 对比例1提供一种低损耗光纤的制备方法，包括以下步骤： [0105] S1采用3000g密度为0.35g/cm3的Si O2基材，以气相轴向沉积(VAD)沉积工艺可以将Si O2基材沉积至1000mm长度的SiO2基材； [0106] S2将沉积完成的Si O2基材通过Si C l4脱水剂进行干燥，得到干燥后的Si O2基材； [0107] S3将干燥后的S i O2基材装载到烧结炉中，在温度为1100℃的烧结炉中预加热S iO2基材30分钟，之后通入由5％C l2、S i C l 4以及95％氦气组成的混合气氛中干燥2小时，以去除水和金属杂质的影响，其中5％C l 2、S i C l 4中的C l2和Si C l 4的配比为1:1； [0108] S4然后，以8℃/min的升温速率升温至1250℃，将S iO2基材暴露于Si C l4掺杂剂前体的混合气氛中进行掺杂处理1小时； [0109] S5之后在S i C l4的气氛中以5℃/min的升温速率升温，在温度峰值达到1400℃的条件下使得掺杂处理的S iO2基材完全烧结致密化和澄清，退火后得到氯掺杂的纤芯部； [0110] S6将纤芯部套入外包套管，得到可供拉丝的光纤预制棒； [0111] S7将该光纤预制棒进行拉丝，拉丝速度为1500m/min，拉丝张力为170g，得到低损耗光纤。 [0112] 对比例1提供一种低损耗光纤，根据以上低损耗光纤的制备方法制备得到。 [0113] 实验手段 [0114] 不同元素掺杂光纤的相对折射率由PK2600测试仪测试得到，具体包括以下实验步骤： [0115] 1)样品制备：将沉积出的Si O2基材放进烧结炉内进行掺杂C l或Br元素的掺杂、烧结致密化，退火后得到待测试烧结棒； [0116] 2)样品制备：将退火后烧结棒玻璃降温至40℃以下； [0117] 3)校准仪器：以纯Si O2玻璃棒折射率设定为基础参数标准，将待测试烧结棒放入PK2600仪器内部。 [0118] 4)启动仪器：启动仪器后，仪器会通过设定公式对比纯S iO2玻璃棒和测试烧结棒折射率，给出相对折射率差。 [0119] 5)记录数据：仪器以测试烧结棒径向为坐标，绘制出测试烧结棒沿径向关系的折射率曲线，并保留原始数据； [0120] 不同元素掺杂光纤的假想温度由傅里叶红外光谱仪测试得到，具体包括以下实验步骤： [0121] 1)样品准备：将待测光纤样品制备成适当的形态(如固态)，并确保样品表面干净、光滑； [0122] 2)校准仪器：使用标准样品校准傅里叶红外光谱仪，以确保仪器的准确性和精度； [0123] 3)放置样品：将光纤样品放置在光路中，通常是将样品置于透明的红外光窗上； [0124] 4)调整仪器参数：根据需要设置仪器的参数，如扫描范围、分辨率等，这些参数可能需要根据光纤的特性和测试目的进行调整； [0125] 5)开始扫描：启动傅里叶红外光谱仪，开始扫描样品，仪器会发出红外光束，样品会吸收特定波长的红外光； [0126] 6)记录数据：仪器会根据样品吸收的红外光强度绘制光谱图，记录并保存光谱数据； [0127] 7)数据分析：根据光谱图分析样品的吸收特性，如果光纤的假想温度与红外光谱的某些特性有关(如吸收峰的位移或强度的变化)，则可以通过分析光谱图来推算出假想温度。 [0128] 不同元素掺杂光纤含量与相对折射率和假想温度的关联性数据如下表1所示，对比例1和实施例1‑2的折射率剖面参数如下表2所示，对比例1和实施例1‑2光纤主要性能参数如下表3所示。 [0129] 表1不同元素掺杂光纤含量与相对折射率和假想温度的关联性数据 [0130] [0131] 从表1中，我们可以观察到，本申请通过对纤芯部进行氯和溴元素共掺杂，不仅对假想温度都起到降低的作用，也对折射率有着明显的提升效果。 [0132] 表2对比例1和实施例1‑2的折射率剖面参数 [0133] [0134] 表3对比例1和实施例1‑2光纤主要性能参数 [0135] [0136] 从表2‑3，我们可以观察到，随着掺杂Br的含量变化，表现为随Br掺杂含量的提升，最终光纤在1550nm波长处衰减性能也会随之优化，本申请通过对纤芯部进行氯和溴元素共掺杂，满足低衰减光纤的应用需求。 |
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