一種彎曲不敏感多模光纖及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彎曲不敏感多模光纖，芯棒與外包層之間設(shè)有一導(dǎo)光界面層，導(dǎo)管界面層為一套設(shè)于芯棒上的摻氟內(nèi)包層管，外包層包覆于摻氟內(nèi)包層管外；制作方法包括1）制作芯棒，2）制作摻氟內(nèi)包層管；3）制作外包層，在摻氟的透明二氧化硅玻璃管外沉積二氧化硅多孔體，制得包覆于摻氟內(nèi)包層外的外包層；4）制作整體光纖棒，先將完成步驟3）的管體進(jìn)行加熱，再將步驟1）制作完成的芯棒插入管體內(nèi)，并將兩者燒結(jié)成一體，形成整體光纖棒；5）光纖拉絲。通過上述方式，本發(fā)明大大地增強(qiáng)了光纖纖芯中原高階導(dǎo)模的傳導(dǎo)性，有效地改善了光纖的抗彎曲性能；制作工藝能精確控制光纖的折射率分布和消除中心凹陷，提高光纖性能。
【專利說明】一種彎曲不敏感多模光纖及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖領(lǐng)域，特別是涉及一種彎曲不敏感多模光纖及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著FTTx的快速發(fā)展，大量多模光纖走進(jìn)了室內(nèi)，在室內(nèi)及狹窄環(huán)境下的布線，光纖經(jīng)受較高的彎曲應(yīng)力，特別是在應(yīng)用中過長的光纖通常纏繞在越來越小型化的存儲盒中，光纖將承受很大的彎曲應(yīng)力。同此，對光纜的衰減和機(jī)械抗彎曲性能提出了更高要求。為了解決這些問題，彎曲不敏感多模光纖應(yīng)運(yùn)而生了，采用彎曲不敏感多模光纖的室內(nèi)光纜在某種程度上可以簡化安裝，從而減少安裝成本，并降低了系統(tǒng)中斷或失效的風(fēng)險(xiǎn)。由于彎曲不敏感多模光纖具有諸多優(yōu)勢，一經(jīng)推出就受到了市場的青睞。
[0003]眾所周知，不論單模還是多模光纖，數(shù)值孔徑(NA)愈大者，其抗彎曲性能愈好。這是因?yàn)?，?shù)值孔徑(NA)愈大者其纖芯和包層折射率差也愈大，光纖的波導(dǎo)能力也愈強(qiáng)。在多模光纖中，纖芯62.5 μ m的光纖的折射率差是纖芯50 μ m的光纖的兩倍，因而后者抗彎曲性能較差，因纖芯50 μ m的光纖的基本模式設(shè)計(jì)是固定的，無法通過增大其折射率差來改善其抗彎曲性能。
[0004]在常規(guī)的多模光纖中，低價(jià)導(dǎo)模處于強(qiáng)導(dǎo)狀態(tài)，而在靠近纖芯-包層界面?zhèn)鞑サ母唠A導(dǎo)模，因其有效折射率接近包層折射率故處于弱導(dǎo)狀態(tài)，處于弱導(dǎo)狀態(tài)的高階導(dǎo)模在光纖彎曲半徑太小時(shí)，其光強(qiáng)會逸出纖芯，造成信號畸變。
[0005]多模光纖的傳輸性能主要是受限于多模光纖的DMD現(xiàn)象。多模光纖在傳送光脈沖過程中，光脈沖會發(fā)散展寬，當(dāng)這種發(fā)散狀況嚴(yán)重到一定程度后，前后脈沖之間會相互疊力口，使得接收端無法準(zhǔn)確分辨每一個(gè)光脈沖信號，這種現(xiàn)象我們稱為DMD (DifferentialMode Delay)。
[0006]其主要原因在于:一、纖芯折射率分布的不完美。多模光纖的DMD是在不同徑向位置的入射脈沖的傳播時(shí)間和光纖模間色散特性的組合效應(yīng)，對于拋物線型折射率剖面的多模光纖，可以設(shè)計(jì)出很好的DMD特性。但DMD對折射率剖面的微小偏差十分敏感，因此在多模光纖的制作中必須十分精確地控制，實(shí)現(xiàn)完美的折射率剖面分布的設(shè)計(jì)值。二、光纖的中心凹陷。光纖的中心凹陷是指在纖芯中心的折射率明顯下降的現(xiàn)象。這種凹陷和光纖的制造過程有關(guān)。這種中心凹陷將影響光纖的傳輸特性，降低光纖的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種彎曲不敏感多模光纖及其制作方法，能夠利用一導(dǎo)光界面，大大地增強(qiáng)了光纖纖芯中原高階導(dǎo)模的傳導(dǎo)性，從而使原為弱導(dǎo)狀態(tài)的高階導(dǎo)模轉(zhuǎn)化為強(qiáng)導(dǎo)狀態(tài)，有效的控制沉積層的摻雜量以獲得與理論要求符合的折射率分布，同時(shí)在燒結(jié)過程中,通過控制腐蝕量和中心孔的大小避免光纖中心凹陷的出現(xiàn)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種彎曲不敏感多模光纖，包括:芯棒和外包層，所述芯棒與外包層之間設(shè)有一導(dǎo)光界面層，所述導(dǎo)管界面層為一套設(shè)于芯棒上的摻氟內(nèi)包層管，所述外包層包覆于摻氟內(nèi)包層管外；
所述導(dǎo)光界面層使得芯棒與外包層之間形成了一斜坡型折射率下陷區(qū)，其中，芯棒區(qū)折射率剖面分布呈拋物線，其分布公式為
^(r) = I — 2if— I ，式中為芯棒中心折射率，為芯棒半徑，為徑向坐標(biāo)；折射率.ar
差為Λ = 一，其中，為外包層基面的折射率；
η% η2



— M2
在外包層區(qū)，折射率下陷區(qū)折射率差為Δ =ι^ = _α4%,其中，為外包層下陷折
? ^23
射率，?為下陷區(qū)半徑。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，斜坡型折射率下陷區(qū)的折射率由內(nèi)向外，從小到大漸變，形成漏泄模。
[0010]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述漏泄模的有效折射率nrff小于外包層基面的折射率》2。
[0011 ] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述摻氟內(nèi)包層管包括一空心管體，在所述空心管體上沉積二氧化硅的多孔體，所述多孔體內(nèi)滲透有含氟氣體。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種彎曲不敏感多模光纖的制作方法，包括以下步驟 :
1)制作芯棒，
a、將一根基管保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；
b、用氧氣作為載氣通過存有SiCI4,GeCI4等純化學(xué)原料的鼓泡瓶，氧氣載氣將SiCI4, GeCI4的飽和蒸氣一起輸送進(jìn)入基管內(nèi)；
C、利用溫度到達(dá)1400°C -1600°C的火焰在基管外壁加熱，使得基管內(nèi)的氣相材料在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成Si02、GeO2等氧化物，并在高溫區(qū)氣流下游的基管內(nèi)壁上形成多孔玻璃粉塵的沉積層；
d、火焰從左到右移動一次，在基管內(nèi)壁均勻的形成相應(yīng)的沉積層，然后退回到原處，如此往復(fù)移動直至完成芯棒制作；
2)制作摻氟內(nèi)包層管，
a、在一空心管體上沉積二氧化硅多孔體，制成二氧化硅多孔管；
b、將制成的二氧化硅多孔管進(jìn)行加熱，并在管體中心通含氟氣體，使含氟氣體從管體中心向二氧化硅多孔管輻向滲透，制成摻氟二氧化硅多孔管；
C、最后，將完成滲透的摻氟二氧化硅多孔管燒結(jié)成摻氟的透明二氧化硅玻璃管；
3)制作外包層，在摻氟的透明二氧化硅玻璃管外沉積二氧化硅多孔體，制得包覆于摻氟內(nèi)包層外的外包層；
4)制作整體光纖棒，先將完成步驟3)的管體進(jìn)行加熱，再將步驟I)制作完成的芯棒插入管體內(nèi)，并將兩者燒結(jié)成一體，形成整體光纖棒；
5)光纖拉絲，將制作完成的光纖棒 拉制成光纖，并在光纖表面涂布防護(hù)涂層。
[0013]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟I)中所述的基管為石英基管，火焰為氫氧焰。
[0014]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟I)中反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣和沒有反應(yīng)完的氣相材料則從基管的出口排出，進(jìn)行廢氣中和處理。
[0015]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2)中是將二氧化硅多孔管放入加熱爐內(nèi)加熱，同時(shí)在管體中心通含氟氣體。
[0016]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟2)中，在對摻氟二氧化硅多孔管燒結(jié)之前，在該管體外通用于干燥脫水的氦氣和氯氣。
[0017]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟4)中先將完成步驟3)的管體放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，再將芯棒插入管體，并在加熱爐內(nèi)對該管體外通用于干燥脫水的氦氣和氯氣。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種彎曲不敏感多模光纖在芯棒和外包層交界處，通過摻氟形成下陷的斜坡型折射率分布區(qū)，從而使靠近芯棒-外包層界面?zhèn)鞑サ母唠A導(dǎo)模有一個(gè)有效的導(dǎo)光界面，大大地增強(qiáng)了光纖纖芯中原高階導(dǎo)模的傳導(dǎo)性，從而使原為弱導(dǎo)狀態(tài)的高階導(dǎo)模轉(zhuǎn)化為強(qiáng)導(dǎo)狀態(tài)，從而有效地改善了光纖的抗彎曲性能；本發(fā)明的制作工藝能精確控制光纖的折射率分布和消除中心凹陷，提高光纖性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明一種彎曲不敏感多模光纖一較佳實(shí)施例的折射率剖面圖；
圖2是本發(fā)明一種彎曲不敏感多模光纖一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2所示彎曲不敏感多模光纖中制作芯棒時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖2所示彎曲不敏感多模光纖中制作摻氟內(nèi)包層管時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖2所示彎曲不敏感多模光纖中制作外包層時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖2所示彎曲不敏感多模光纖中制作整體光纖棒時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、芯棒，2、外包層,3、摻氟內(nèi)包層管,4、基管,5、氧氣,6、鼓泡瓶，7、氫氧焰，8、沉積層，9、空心管體，10、二氧化硅多孔體，11、加熱爐，12、含氟氣體，13、摻氟二氧化硅多孔管。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]請參閱圖1-圖6，本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種彎曲不敏感多模光纖，如圖2所不,包括:芯棒I和外包層2,所述芯棒I與外包層2之間設(shè)有一導(dǎo)光界面層，所述導(dǎo)管界面層為一套設(shè)于芯棒I上的摻氟內(nèi)包層管3，所述外包層2包覆于摻氟內(nèi)包層管3外。
[0022]所述芯棒I為摻鍺或磷的二氧化硅芯棒。所述摻氟內(nèi)包層管3包括一空心管體9，在所述空心管體9上沉積二氧化硅的多孔體，所述多孔體內(nèi)滲透有含氟氣體12。所述外包層2為沉積在摻氟內(nèi)包層管3外的二氧化硅多孔體10。
[0023]如圖1所不,本發(fā)明的實(shí)施例以標(biāo)準(zhǔn)的50 μ m多模光纖為例:
所述導(dǎo)光界面層使得芯棒I與外包層2之間形成了一斜坡型折射率下陷區(qū)，其中，芯棒
區(qū)折射率剖面分布呈拋物線，其分布公式為
【權(quán)利要求】
1.一種彎曲不敏感多模光纖，其特征在于，包括:芯棒和外包層，所述芯棒與外包層之間設(shè)有一導(dǎo)光界面層，所述導(dǎo)管界面層為一套設(shè)于芯棒上的摻氟內(nèi)包層管，所述外包層包覆于摻氟內(nèi)包層管外； 所述導(dǎo)光界面層使得芯棒與外包層之間形成了一斜坡型折射率下陷區(qū)，其中，芯棒區(qū)折射率剖面分布呈拋物線，其分布公式為 ，式中為芯棒中心折射率，為芯棒半徑，為徑向坐標(biāo)；折射率.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲不敏感多模光纖，其特征在于，斜坡型折射率下陷區(qū)的折射率由內(nèi)向外，從小到大漸變，形成漏泄模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彎曲不敏感多模光纖，其特征在于，所述漏泄模的有效折射率neff小于外包層基面的折射率》2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲不敏感多模光纖，其特征在于，所述摻氟內(nèi)包層管包括一空心管體，在所述空心管體上沉積二氧化硅的多孔體，所述多孔體內(nèi)滲透有含氟氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制作芯棒， a、將一根基管保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)； b、用氧氣作為載氣通過存有SiCI4,GeCI4等純化學(xué)原料的鼓泡瓶，氧氣載氣將SiCI4, GeCI4的飽和蒸氣一起輸送進(jìn)入基管內(nèi)； C、利用溫度到達(dá)1400°C -1600°C的火焰在基管外壁加熱，使得基管內(nèi)的氣相材料在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成Si02、GeO2等氧化物，并在高溫區(qū)氣流下游的基管內(nèi)壁上形成多孔玻璃粉塵的沉積層； d、火焰從左到右移動一次，在基管內(nèi)壁均勻的形成相應(yīng)的沉積層，然后退回到原處，如此往復(fù)移動直至完成芯棒制作； 2)制作摻氟內(nèi)包層管， a、在一空心管體上沉積二氧化硅多孔體，制成二氧化硅多孔管； b、將制成的二氧化硅多孔管進(jìn)行加熱，并在管體中心通含氟氣體，使含氟氣體從管體中心向二氧化硅多孔管輻向滲透，制成摻氟二氧化硅多孔管； C、最后，將完成滲透的摻氟二氧化硅多孔管燒結(jié)成摻氟的透明二氧化硅玻璃管； 3)制作外包層，在摻氟的透明二氧化硅玻璃管外沉積二氧化硅多孔體，制得包覆于摻氟內(nèi)包層外的外包層； 4)制作整體光纖棒，先將完成步驟3)的管體進(jìn)行加熱，再將步驟I)制作完成的芯棒插入管體內(nèi)，并將兩者燒結(jié)成一體，形成整體光纖棒； 5)光纖拉絲，將制作完成的光纖棒拉制成光纖，并在光纖表面涂布防護(hù)涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，步驟I)中所述的基管為石英基管，火焰為氫氧焰。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，步驟I)中反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣和沒有反應(yīng)完的氣相材料則從基管的出口排出，進(jìn)行廢氣中和處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，步驟2)中是將二氧化硅多孔管放入加熱爐內(nèi)加熱，同時(shí)在管體中心通含氟氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，步驟2)中，在對摻氟二氧化硅多孔管燒結(jié)之前，在該管體外通用于干燥脫水的氦氣和氯氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彎曲不敏感多模光纖的制作方法，其特征在于，步驟4)中先將完成步驟3)的管體放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱，再將芯棒插入管體，并在加熱爐內(nèi)對該管體外通用于干燥脫水的氦氣和氯氣。``
【文檔編號】G02B6/036GK103513327SQ201310411785
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】陳炳炎, 石明 申請人:江蘇南方通信科技有限公司