超低衰減大有效面積的單模光纖的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超低衰減大有效面積的單模光纖，包括芯層和包層，其特征在于所述的芯層從中心向外包括下陷芯層和外芯層，所述的包層從內(nèi)到外包括內(nèi)包層，下陷內(nèi)包層，輔助外包層和外包層，下陷芯層半徑R1為1.5~4μm，相對折射率差為-0.10%~0.02%，外芯層半徑R2為4.5~6.5μm，相對折射率差為-0.08%~0.10%，內(nèi)包層半徑R3為9~15μm，相對折射率差為-0.25%~-0.1%，下陷內(nèi)包層半徑R4為12~20μm，相對折射率差為-0.6%~-0.25%，輔助內(nèi)包層半徑R5為35~50μm，相對折射率差為-0.45%~-0.15%，外包層為純二氧化硅玻璃層。本發(fā)明光纖具有較大有效面積和較好的彎曲損耗、色散性能，成纜截止波長小于1530nm，且生產(chǎn)成本低。
【專利說明】超低衰減大有效面積的單模光纖

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種具有超低衰減大有效面積的單模光纖， 用于長距離、大容量、高速率通信傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著相干傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，在光纖傳輸領(lǐng)域，原有限制長距離，大容量和高速率傳 輸?shù)囊恍┲匾笜?biāo)已經(jīng)不再成為限制，在未來的傳輸系統(tǒng)中色散（CD)和偏振模色散（PMD) 的指標(biāo)將可以進(jìn)一步的放寬。但光纖的衰減和有效面積仍成為限制光通訊技術(shù)發(fā)展的重要 問題。
[0003] 尤其是在未來的400G或更高的傳輸系統(tǒng)中，衰減的降低將極大降低整個系統(tǒng)的 建設(shè)和維護(hù)成本。以400G系統(tǒng)為例，如果將光纖的1550nm衰減系數(shù)降低到0. 18dB/km，通 過跨段傳輸距離的增加，可以減少20%的再生基站；進(jìn)一步如果光纖衰減降低0. 16dB/km， 則可以減少40%左右的再生基站。同理，如果通過增加光纖的有效面積到IOOum2或更高， 在抑制光纖的非線性效應(yīng)的條件，將泵浦功率提高，達(dá)到同降低光纖衰減到〇. 16dB/km同 樣的效果。因此，開發(fā)設(shè)計(jì)并制造一種超低衰減大有效面積光纖成為光纖制造領(lǐng)域的一個 重要課題。
[0004] 目前制備超低衰減光纖的最主要工藝是采用純硅芯設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)由于芯層沒有 Ge摻雜，所以可以獲得非常低的瑞利散射系數(shù)，從而獲得降低的光纖衰減。
[0005] 而獲得大有效面積，從光纖剖面設(shè)計(jì)角度，主要的方法就是增加芯層直徑和降低 光纖芯層折射率。因?yàn)槌退p光纖采用純硅芯工藝，所以進(jìn)一步降低光纖的折射率的方 法存在限制；而單純的增加光纖的芯徑雖然可以獲得較大的有效面積，但是也會造成光纖 的截止波長迅速增加，從而造成光纖超過相關(guān)指標(biāo)。傳統(tǒng)的大有效面積光纖都是采用的下 陷輔助設(shè)計(jì)方法，芯層為矩形結(jié)構(gòu)，這樣光纖的能量分布基本為高斯分布，如果通過特定的 芯層設(shè)計(jì)，將能量分布形式改變，變?yōu)榉歉咚狗植?，則可以有效的增加光纖模場直徑，從而 提1?光纖的有效面積。
[0006] 文獻(xiàn)US2010022533提出了一種大有效面積光纖的設(shè)計(jì)，為了得到更低的瑞利系 數(shù)，其采用純硅芯的設(shè)計(jì)，在芯層中沒有進(jìn)行鍺和氟的共摻，并且其設(shè)計(jì)采用摻氟的二氧化 硅作為外包層。對于這種純硅芯的設(shè)計(jì)，其要求光纖內(nèi)部必須進(jìn)行復(fù)雜的粘度匹配，并要求 在拉絲過程中采用極低的速度，避免高速拉絲造成光纖內(nèi)部的缺陷引起的衰減增加，制造 工藝極其復(fù)雜。
[0007] 文獻(xiàn)CN10232392 A描述了一種具有更大有效面積的光纖。該發(fā)明所述光纖的有 效面積雖然達(dá)到了 150 um2以上，但卻因?yàn)椴捎昧顺Ｒ?guī)的鍺氟共摻方式的芯層設(shè)計(jì)，且通過 犧牲了截止波長和衰減的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的。其允許光纜截止波長在1450nm以上，在其所述 實(shí)施例中，成纜截止波長甚至達(dá)到了 ISOOnm以上。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，過高的截止波長難以 保證光纖在應(yīng)用波段中得到截止，便無法保證光信號在傳輸時呈單模狀態(tài)。因此，該類光纖 在應(yīng)用中可能面臨一系列實(shí)際問題。此外，該發(fā)明所列舉的實(shí)施例中，下陷包層外徑1" 3最 小為16. 3um，同樣有所偏大。該發(fā)明沒有能夠在光纖參數(shù)(如，有效面積、截止波長等)和光 纖制造成本中得到最優(yōu)組合。
[0008] 文獻(xiàn)CN103257393A描述了一種中心芯層位置有下陷層的低衰減光纖。該發(fā)明所 述光纖的有效面積雖然達(dá)到了 150 um2以上，衰減小于等于0.175dB/km。但卻因?yàn)椴捎昧?常規(guī)的氟外包層設(shè)計(jì)，芯層相對于氟外包層粘度仍然較大，在拉絲過程中仍容易產(chǎn)生缺陷， 限制光纖衰減性能的進(jìn)一步降低，另外采用氟外包層結(jié)構(gòu)，由于氟摻雜成本較高，且粘度非 常低，在光纖預(yù)制棒的制備和拉絲過程中，相對于純二氧化硅外包層預(yù)制棒制備工藝更加 復(fù)雜，工藝控制進(jìn)度更高，成本也更高，不易于制備大尺寸預(yù)制棒降低成本。
[0009] 以下為本發(fā)明中涉及的一些術(shù)語的定義和說明： 相對折射率差折射率差A(yù)i :從光纖纖芯軸線開始算起，根據(jù)折射率的變化，定義為最 靠近軸線的那層為纖芯層，光纖的最外層即純二氧化硅層定義為光纖外包層。
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種超低衰減大有效面積的單模光纖，包括芯層和包層，其特征在于包括芯層和 包層，其特征在于所述的芯層從中心向外包括下陷芯層和外芯層，所述的包層從內(nèi)到外包 括內(nèi)包層，下陷內(nèi)包層，輔助外包層和外包層，其中，所述的下陷芯層半徑&為1.5~4i!m， 相對折射率差為-〇. 1〇%~〇. 02%，所述的外芯層半徑R2為4. 5飛.5 y m，相對折射率差 為-0. 089T0. 10%，所述的內(nèi)包層半徑R3為9~15 ii m，相對折射率差為-0. 259T-0. 1%，所述的 下陷內(nèi)包層半徑R4為12~20 y m，相對折射率差為-0. 69T-0. 25%，所述的輔助內(nèi)包層半徑R5為35~50 y m，相對折射率差為-0. 459T-0. 15%，所述的外包層為純二氧化硅玻璃層。
2. 按權(quán)利要求1所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述的外包層半 徑 R6 為 62. 5 u m。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述的下陷 芯層為鍺氟共摻的二氧化硅玻璃層，其中鍺的摻雜貢獻(xiàn)量為〇. 029T0. 10%。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在 1550nm波長的有效面積為ll(Tl50iim2。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖的 成纜截止波長等于或小于1530nm。
6. 按權(quán)利要求1或2所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在 波長1550nm處的衰耗等于或小于0. 180dB/km ;優(yōu)選條件下等于或小于0. 170dB/km。
7. 按權(quán)利要求1或2所述的超低衰減大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在 波長17〇〇nm處的微彎損耗等于或小于5dB/km。
【文檔編號】G02B6/036GK104459876SQ201410759087
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】張磊, 龍勝亞, 吳俊 , 朱繼紅, 張睿, 周紅燕, 王瑞春 申請人:長飛光纖光纜股份有限公司