一種抗彎曲拉錐光纖及其制造方法
【專利摘要】一種抗彎曲拉錐光纖及其制造方法，涉及光纖領(lǐng)域，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層、內(nèi)包層、下陷包層和外包層，所述外包層為石英包層，所述芯層、內(nèi)包層、下陷包層的折射率依次減小，芯層相對外包層的相對折射率差為0.85～0.95%；內(nèi)包層相對外包層的相對折射率差為0.10～0.20%；下陷包層相對外包層的相對折射率差為-0.15～-0.25%；制造中利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝，在石英反應(yīng)管內(nèi)依次沉積下陷包層、內(nèi)包層以及芯層，沉積原料為四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷；本發(fā)明在不影響拉錐性能的前提下，提升光纖的抗彎曲性能，保證其在C+L波段的光纖耦合器小型化中的應(yīng)用要求。
【專利說明】一種抗彎曲拉錐光纖及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖領(lǐng)域，具體來講是一種抗彎曲拉錐光纖及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光通信技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的光器件被廣泛的應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中，包括各式各樣大量使用的光纖耦合器。
[0003]傳統(tǒng)光纖耦合器的生產(chǎn)方法為熔融拉錐法，該方法簡單易行，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但該工藝條件下制造的光纖耦合器一般體積較大，并且常規(guī)的拉錐光纖不具備抗彎曲性能，當(dāng)彎曲半徑小于一定數(shù)值時，其附加彎曲損耗會急劇增加，因此在尾纖封裝時需要注意尾纖的彎曲半徑。封裝半徑過小，不僅會增加光纖的彎曲損耗，帶來額外的附加損耗，同時過小的光纖彎曲半徑還會影響光纖的機械性能，容易造成光纖器件工作壽命的減短。隨著光器件向小型化，集成化方向的發(fā)展，光纖耦合器的小型化就很重要了。
[0004]目前常規(guī)的抗彎曲光纖，主要應(yīng)用于局域網(wǎng)或接入網(wǎng)中，其彎曲性能可以達到在彎曲半徑5mm時，1550nm波長的附加彎曲損耗小于0.ldB。但是由于常規(guī)的抗彎曲光纖其材料組份主要為S1-Ge-F，無法滿足現(xiàn)有拉錐工藝的要求；此外，常規(guī)的抗彎曲光纖的截止波長一般在1200nm以上，無法滿足980nm波長泵浦光傳輸?shù)囊?，也無法滿足C+L波段的光纖耦合器小型化中的應(yīng)用要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種抗彎曲拉錐光纖及其制造方法，在不影響拉錐性能的前提下，提升光纖的抗彎曲性能，保證其在C+L波段的光纖耦合器小型化中的應(yīng)用要求。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明提供一種抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層、內(nèi)包層、下陷包層和外包層，所述外包層為石英包層，所述芯層、內(nèi)包層、下陷包層的折射率依次減小，芯層相對外包層的相對折射率差為0.85?0.95% ；內(nèi)包層相對外包層的相對折射率差為0.10?0.20% ;下陷包層相對外包層的相對折射率差為-0.15?-0.25%。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述芯層的直徑為3.0?3.5 μ m，內(nèi)包層的直徑為
9.0?10.5 μ m，下陷包層的直徑為12.0?14.0 μ m，外包層的直徑為124.5?125.5 μ m。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述抗彎曲拉錐光纖的截止波長小于980nm，980nm波長模場直徑3.5?4.5 μ m, 1550nm波長模場直徑5.5?6.5 μ m。
[0009]本發(fā)明還提供一種抗彎曲拉錐光纖的制造方法，包括步驟:利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝，在石英反應(yīng)管內(nèi)依次沉積下陷包層、內(nèi)包層以及芯層，沉積原料為四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷；將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒；制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在2200°C溫度下拉制成光纖。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為76.5:8.5:15 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為70:15:14:1 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙燒的摩爾百分比為43.5:51.5:5。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:6:14 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為65:15:15:5 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙燒的摩爾百分比為40:55:5。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:10:10 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為70:10.5:14.5:5 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為45:54:1。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝(MCVD)，并對光纖材料組份進行優(yōu)化，在保證其具有良好拉錐性能的同時，由于具備具有一定指標(biāo)的外包層，980nm/1550nm雙窗口拉錐隔離度均大于30dB,充分提升光纖的抗彎曲能力。在光纖的彎曲半徑IOmm,彎曲5圈時，1550nm波長附加彎曲損耗小于0.05dB,光纖的抗彎曲性能滿足C+L波段光纖耦合器小型化的工藝要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明抗彎曲拉錐光纖的裸光纖橫截面示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明芯棒的剖面折射率示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:芯層11，內(nèi)包層12，下陷包層13，外包層14。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018]如圖1和圖2所示，一種抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層11、內(nèi)包層12、下陷包層13和外包層14。所述芯層11、內(nèi)包層12、下陷包層13的折射率依次減小，外包層14為石英包層。所述芯層11相對外包層14的相對折射率差A(yù)n1為0.85?
0.95%，內(nèi)包層12相對外包層14的相對折射率差A(yù)n2為0.10?0.20%,下陷包層13相對外包層14的相對折射率差為An3為-0.15?-0.25%。所述芯層11的直徑(圖2中2a)為
3.0?3.5 μ m，內(nèi)包層12的直徑(圖2中2b)為9.0?10.5 μ m，下陷包層13的直徑(圖2中2c)為12.0?14.0 μ m，外包層14的直徑(圖未示)為124.5?125.5 μ m。所述抗彎曲拉錐光纖的截止波長小于980nm, 980nm波長模場直徑3.5?4.5 μ m, 1550nm波長模場直徑
5.5?6.5 μ m。光纖在彎曲半徑IOmm,彎曲5圈時，1550nm波長附加彎曲損耗小于0.05dB。
[0019]本發(fā)明抗彎曲拉錐光纖的制造方法，包括步驟:
[0020]利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝(MCVD)，在石英反應(yīng)管內(nèi)依次沉積下陷包層、內(nèi)包層以及芯層，沉積原料為四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷；可通過調(diào)整各沉積原料的流量比例來控制下陷包層、內(nèi)包層以及芯層的折射率高度。
[0021]利用氫氧火焰作為熱源，將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒；使用套管法(RIT)或者外包工藝制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在220(TC溫度下拉制成光纖。
[0022]下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023]實施例1:
[0024]本實施例中抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層11、內(nèi)包層12、下陷包層13和外包層14。所述芯層11相對外包層14的相對折射率差A(yù)n1為0.85%，內(nèi)包層12相對外包層14的相對折射率差A(yù)n2為0.20%，下陷包層13相對外包層14的相對折射率差為Λ Ii3為-0.25%。芯層11的直徑為3.25 μ m，內(nèi)包層12的直徑為9.84 μ m，下陷包層13的直徑為13.02 μ m,外包層14的直徑為124.81 μ m。
[0025]本實施例中抗彎曲拉錐光纖的制造方法如下:
[0026]S101.利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝(MCVD)，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為76.5:8.5:15o
[0027]S102.下陷包層沉積完成后，開始沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙燒的摩爾百分比為70:15:14:1。
[0028]S103.內(nèi)包層沉積完成后，開始沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為43.5:51.5:5。
[0029]S104.利用氫氧火焰作為熱源，將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒。
[0030]S105.使用套管法(RIT)或者外包工藝制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在220(TC溫度下拉制成光纖。
[0031]使用光纖綜合測試儀PK2200測試，截止波長為945.5nm，980nm波長模場直徑
4.45 μ m, 1550nm波長模場直徑6.48 μ m。在彎曲半徑IOmm,彎曲5圈時，1550nm波長附加彎曲損耗0.026dB。
[0032]實施例2:
[0033]本實施例中抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層11、內(nèi)包層12、下陷包層13和外包層14。所述芯層11相對外包層14的相對折射率差A(yù)n1為0.91%，內(nèi)包層12相對外包層14的相對折射率差A(yù)n2為0.16%，下陷包層13相對外包層14的相對折射率差為Λ Ii3為-0.21%。芯層11的直徑為3.08 μ m，內(nèi)包層12的直徑為9.15 μ m，下陷包層13的直徑為12.24 μ m,外包層14的直徑為124.91 μ m。
[0034]本實施例中抗彎曲拉錐光纖的制造方法如下:
[0035]S201.利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝(MCVD)，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:6:14。
[0036]S202.下陷包層沉積完成后，開始沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙燒的摩爾百分比為65:15:15:5。
[0037]S203.內(nèi)包層沉積完成后，開始沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為40:55:5。
[0038]S204.利用氫氧火焰作為熱源，將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒。
[0039]S205.使用套管法(RIT)或者外包工藝制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在220(TC溫度下拉制成光纖。[0040]使用光纖綜合測試儀PK2200測試，截止波長為941.6nm, 980nm波長模場直徑
4.05 μ m, 1550nm波長模場直徑6.26 μ m。在彎曲半徑IOmm,彎曲5圈時，1550nm波長附加彎曲損耗0.018dB。
[0041]實施例3:
[0042]本實施例中抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層11、內(nèi)包層12、下陷包層13和外包層14。所述芯層11相對外包層14的相對折射率差A(yù)n1為0.95%，內(nèi)包層12相對外包層14的相對折射率差A(yù)n2為0.10%，下陷包層13相對外包層14的相對折射率差為An3為-0.15%。芯層11的直徑為3.40 μ m,內(nèi)包層12的直徑為10.2，下陷包層13的直徑為3.8 μ m，外包層14的直徑為125.08 μ m。
[0043]本實施例中抗彎曲拉錐光纖的制造方法如下:
[0044]S301.利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝(MCVD)，首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:10:10。
[0045]S302.下陷包層沉積完成后，開始沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙燒的摩爾百分比為70:10.5:14.5:5。
[0046]S303.內(nèi)包層沉積完成后，開始沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為45:54:1。
[0047]S304.利用氫氧火焰作為熱源，將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒。
[0048]S305.使用套管法(RIT)或者外包工藝制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在220(TC溫度下拉制成光纖。
[0049]使用光纖綜合測試儀PK2200測試，截止波長為948.5nm，980nm波長模場直徑
3.51 μ m, 1550nm波長模場直徑5.52 μ m。在彎曲半徑IOmm,彎曲5圈時，1550nm波長附加彎曲損耗0.012dB。
[0050]本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種抗彎曲拉錐光纖，其裸光纖由內(nèi)至外依次包括芯層、內(nèi)包層、下陷包層和外包層，所述外包層為石英包層，其特征在于:所述芯層、內(nèi)包層、下陷包層的折射率依次減小，芯層相對外包層的相對折射率差為0.85?0.95% ;內(nèi)包層相對外包層的相對折射率差為0.10?0.20% ;下陷包層相對外包層的相對折射率差為-0.15?-0.25%。
2.如權(quán)利要求1所述的抗彎曲拉錐光纖，其特征在于:所述芯層的直徑為3.0?3.5 μ m，內(nèi)包層的直徑為9.0?10.5 μ m，下陷包層的直徑為12.0?14.0 μ m，外包層的直徑為 124.5 ?125.5 μ mo
3.如權(quán)利要求1所述的抗彎曲拉錐光纖，其特征在于:所述抗彎曲拉錐光纖的截止波長小于980nm, 980nm波長模場直徑3.5?4.5 μ m, 1550nm波長模場直徑5.5?6.5 μ m。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的抗彎曲拉錐光纖的制造方法，其特征在于，包括步驟: 利用改進的化學(xué)氣相沉積法工藝，在石英反應(yīng)管內(nèi)依次沉積下陷包層、內(nèi)包層以及芯層，沉積原料為四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷； 將沉積后的石英反應(yīng)管在1750°C溫度下熔縮成實心的芯棒；制備外包層，將所述芯棒形成光纖預(yù)制棒；將所述光纖預(yù)制棒固定在拉絲塔上，在220(TC溫度下拉制成光纖。
5.如權(quán)利要求4所述的抗彎曲拉錐光纖的制造方法，其特征在于:首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為76.5:8.5:15 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為70:15:14:1 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為43.5:51.5:5。
6.如權(quán)利要求4所述的抗彎曲拉錐光纖的制造方法，其特征在于:首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:6:14 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為65:15:15:5 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為40:55:5。
7.如權(quán)利要求4所述的抗彎曲拉錐光纖的制造方法，其特征在于:首先在石英反應(yīng)管內(nèi)沉積下陷包層，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為80:10:10 ;再沉積內(nèi)包層，控制四氯化硅、四氯化鍺、三氯氧磷、六氟乙烷的摩爾百分比為70:10.5:14.5:5 ;最后沉積芯層，控制四氯化硅、四氯化鍺、六氟乙烷的摩爾百分比為45:54:1。
【文檔編號】G02B6/036GK103630965SQ201310641596
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張濤, 陳偉, 杜城, 羅文勇, 莫琦, 但融, 雷瓊, 李詩愈, 劉志堅 申請人:烽火通信科技股份有限公司, 武漢烽火銳光科技有限公司