本發(fā)明涉及一種熔融拉錐型彎曲不敏感單模光纖，該光纖在熔接、拉錐等高溫處理時(shí)具有更穩(wěn)定優(yōu)越的性能，適用于光纖耦合器與光纖傳感器的研發(fā)與應(yīng)用，屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在當(dāng)代通信網(wǎng)絡(luò)中，面向客戶端的接入技術(shù)始終是限制高帶寬業(yè)務(wù)快速發(fā)展的難點(diǎn)問題。海量的信息在在經(jīng)由傳輸設(shè)備到達(dá)接入網(wǎng)后必須分割成涓涓溪流才能與終端客戶互聯(lián)互通。彎曲不敏感技術(shù)是光纖接入技術(shù)關(guān)鍵的一環(huán)，它是光纖接入網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)傳輸媒介，它能穿過復(fù)雜多變的區(qū)域?qū)⑿畔⑺偷浇K端用戶，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高帶寬的互聯(lián)互通，國際電信聯(lián)盟將其歸類為itu-tg.657。g.657彎曲不敏感單模光纖主要用于狹小空間或者轉(zhuǎn)角，配線箱和分光器等復(fù)雜環(huán)境及光電子器件領(lǐng)域，其在10mm及以下彎曲半徑仍然能具有較低的彎曲附加損耗。

隨著光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖器件在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，其中光纖耦合器已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的光纖無源器件。光纖耦合器對光信號的分、合路，插入和分配的實(shí)現(xiàn)起到了至關(guān)重要的作用，它是一種多功能、多用途的器件且是最重要的光無源器件之一。在光纖耦合器的發(fā)展過程中，其制作方法主要有三種：腐蝕法，拋磨法和熔融拉錐法。三種方法中熔融拉錐法因其操作簡單、制作成本低、器件的損耗小，因此使用最為廣泛，就各項(xiàng)特性指標(biāo)而言熔融拉錐型光纖耦合器是最具有代表性的光器件。

傳統(tǒng)的g.657單模光纖因?yàn)樾緦雍桶鼘硬牧显O(shè)計(jì)不同，兩者折射率差異大，為追求良好的宏彎性能，通常在外包層設(shè)計(jì)中增加了含氟比例大，△下陷深的trench結(jié)構(gòu)。因此在熔融拉錐過程中，由于芯包材料特性不匹配(表現(xiàn)為粘度和熱膨脹系數(shù)不匹配)，光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化不同步，導(dǎo)致無論怎么優(yōu)化熔融拉錐工藝條件都達(dá)不到要求的分光比，過程損耗很大。

普通的g.652單模光纖盡管在熔融拉錐性能方面可以滿足，但由于其在小彎曲半徑(小于30mm)下彎曲損耗很高，不適合用于有特殊彎曲要求的小尺寸器件上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為方便介紹本發(fā)明內(nèi)容，定義以下術(shù)語：

折射率剖面：光纖中玻璃折射率與其半徑之間的關(guān)系。

相對折射率差：△＝(ni-n0)/n0*100％

ni和n0分別為對應(yīng)部分的折射率和純二氧化硅石英玻璃的折射率。

氟(f)的貢獻(xiàn)量：摻氟(f)石英玻璃相對于純二氧化硅石英玻璃的相對折射率差(δf)，以此來表示摻氟(f)量。

鍺(ge)的貢獻(xiàn)量：摻鍺(ge)石英玻璃相對于純二氧化硅石英玻璃的相對折射率差(δge)，以此來表示摻鍺(ge)量。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種熔融拉錐型彎曲不敏感單模光纖，該光纖適合熔融拉錐，表現(xiàn)為較低的傳輸損耗、彎曲損耗、熔接損耗和拉錐過程損耗，因而適于光纖耦合器與光纖傳感器的研發(fā)與應(yīng)用。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：包括有芯層和包層，其特征在于：芯層為氟鍺共摻(f/ge)的二氧化硅(sio2)石英玻璃層，芯層的直徑dcore為7μm～10μm，芯層的相對折射率差δ1為0.20％～0.40％，其中δge的范圍為0.30％～0.60％，δf的范圍為-0.05％～-0.15％；包層有3個(gè)分層，第一分層緊密環(huán)繞芯層，第一分層為氟鍺共摻的二氧化硅石英玻璃層，相對折射率差δ31為-0.02％～-0.10％，直徑d31為15μm～30μm；第二分層緊密環(huán)繞第一分層，為摻氟二氧化硅石英玻璃層，相對折射率差δ32為-0.01％～-0.05％，直徑d32為30μm～50μm；第三分層緊密環(huán)繞第二分層，為純二氧化硅石英玻璃層，第三分層直徑d33為124μm～126μm。

按上述方案，所述的第一分層中δge的范圍為0.05％～0.25％，δf的范圍為-0.05％～-0.30％。

按上述方案，所述光纖的截止波長為1180nm～1360nm。

按上述方案，所述光纖的mfd在1310nm～1550nm波長范圍內(nèi)為8μm～11μm。

按上述方案，所述光纖的衰減在1310nm～1550nm波長范圍內(nèi)小于或等于0.35db/km。

按上述方案，所述光纖的宏彎損耗在1310nm～1550nm波長范圍內(nèi)小于或等于0.5db/(ф20mm-1圈)。

按上述方案，所述光纖的熔融拉錐過程損耗小于或等于0.1db，器件隔離度大于或等于20db。

本發(fā)明的有益效果在于：1.光纖芯層f和ge共摻，同單獨(dú)摻ge相比可以優(yōu)化光纖的材料結(jié)構(gòu)，降低純摻ge形成的缺陷濃度和改善應(yīng)力分布，同時(shí)能消除中心凹陷，易于熔融拉錐，且熔融拉錐過程損耗??；2.光纖包層的分層中，含有一個(gè)純二氧化硅石英玻璃分層，該分層全部由套襯管石英材料組成，將承擔(dān)拉絲過程中形成的張應(yīng)力，芯層所承受的應(yīng)力則為壓應(yīng)力，有利于光纖的機(jī)械保護(hù)；3.光纖包層的分層中，含有一個(gè)較薄的摻f二氧化硅石英玻璃分層，為緩沖層，可阻擋襯管材料的oh根和重金屬離子，降低這兩個(gè)方面對光纖衰減尤其水峰的影響；4.光纖包層的內(nèi)分層中，設(shè)置有一個(gè)f和ge共摻的二氧化硅石英玻璃分層，可以降低內(nèi)包層材料的粘度，與芯層材料的粘度更加匹配，同時(shí)提高了光纖的抗彎曲性能，有利于降低光纖在小彎曲半徑狀態(tài)下的宏彎附加損耗，符合itu-t對g.657.a1光纖規(guī)定的指標(biāo)要求；5.本發(fā)明在熔接、拉錐等高溫處理時(shí)具有更穩(wěn)定優(yōu)越的性能，表現(xiàn)為較低的傳輸損耗、彎曲損耗、熔接損耗和拉錐過程損耗，因而適于光纖耦合器與光纖傳感器的研發(fā)與應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的徑向截面示意圖。圖中00對應(yīng)光纖的芯層，31對應(yīng)光纖包層的第一分層，32對應(yīng)光纖包層的第二分層，33對應(yīng)光纖包層的第三分層。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的折射率剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將給出詳細(xì)的實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明實(shí)施例中的熔融拉錐型彎曲不敏感單模光纖，包括有芯層和包層，芯層00由氟(f)鍺(ge)共摻的石英玻璃組成；圍繞在芯層的是包層。包層有三個(gè)分層，第一分層31緊密圍繞芯層，也是由氟(f)鍺(ge)共摻的石英玻璃組成；第二分層32緊密圍繞第一分層31，由摻氟(f)的石英玻璃組成，其相對折射率差δ32大于δ31；第三分層33緊密圍繞第二分層32，第三分層的直徑d33為124μm～126μm，第三分層為純二氧化硅石英玻璃層，即其相對折射率δ33為0％。

按照上述技術(shù)方案，在其所規(guī)定的范圍內(nèi)對光纖的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過我們熟知的pcvd工藝，mcvd工藝，vad工藝或ovd工藝制造芯棒，通過套管工藝、pod工藝(等離子體外噴工藝，plasmaoutsidedeposition)、ovd工藝或vad工藝等外包工藝來完成整個(gè)拉絲棒的制造。pcvd工藝和pod工藝在進(jìn)行精確剖面設(shè)計(jì)，沉積高濃度的摻氟(f)以及消除中心凹陷方面，具有一定的優(yōu)勢。

預(yù)制棒制備完成后，在拉絲塔上進(jìn)行光纖的拉絲。拉絲速度不高于800m/min，拉絲涂覆張力介于200～260g。

所拉光纖的折射率剖面使用ifa-100設(shè)備(inerfiberanalysis.llc)進(jìn)行測試。光纖的折射率剖面實(shí)施例的主要參數(shù)如表1所示。

所拉光纖是用平行法熔融型光纖拉錐機(jī)(山東富碩)進(jìn)行拉錐測試評估的。其中過程損耗(插入損耗)和隔離度(回波損耗)是光纖耦合器的兩個(gè)重要參數(shù)。前者描述的是正向光纖耦合能力，損耗越低耦合越好；后者描述的是阻止光波向其它方向尤其反方向傳輸能力，其值越大越好。

所拉光纖的主要性能參數(shù)如表2所示。光纖實(shí)施例在設(shè)定的指標(biāo)和制造工藝條件下進(jìn)行相關(guān)測試，均能滿足本發(fā)明的所述權(quán)利要求。

從實(shí)施例可以看出：

1.如果芯層直徑做小，要保證光纖1310nm工作波長使用，則根據(jù)截止波長計(jì)算公式λc＝πdcoren0(2△)^0.5/vc(n0為sio2折射率，vc為歸一化頻率)，則△必須做大，相應(yīng)就需要提高ge及f摻雜量，不利于光纖缺陷及衰耗控制。從實(shí)際測試結(jié)果看，盡管宏彎性能很好，但光纖衰耗明顯偏高，不能滿足g.657.a1指標(biāo)要求，如實(shí)施例1。說明芯徑減小太多，會(huì)迫使增加△，從而導(dǎo)致?lián)诫s提高，光纖衰減增加。

如果增大芯徑過多，盡管mfd有增加，利于拉錐，而且△相應(yīng)減少，光纖衰耗很好，但單模截止條件很難滿足，需要大幅提高拉絲溫度，減小拉絲張力，不利于光纖強(qiáng)度控制，同時(shí)即使截止波長控制到要求范圍內(nèi)，光纖測試宏彎大，不能滿足g.657.a1指標(biāo)要求，因此光纖抗彎曲能力明顯減弱，如實(shí)施例8。說明芯徑過大，摻雜過低也不能滿足光纖設(shè)計(jì)要求。

3.如果緊密圍繞芯層的內(nèi)包層過寬，在彎曲時(shí)盡管傳輸信號不會(huì)泄露出包層，利于宏彎性能的提升，但如果其寬度過大，會(huì)造成光纖應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致芯層中的功率泄露到包層過多，造成光纖散射衰減增加，同時(shí)檢測到拉錐過程損耗也偏高，如實(shí)施例7。

4.如果緊密圍繞芯層的內(nèi)包層過窄，光傳輸信號彎曲時(shí)泄露出包層較容易，而且由于包芯比很小，制造工藝難度增加。不過通過增加包層下陷深度可以防止波導(dǎo)泄露，提高彎曲性能，但拉錐性能又會(huì)大幅減弱。這是由于增加了摻f濃度，因?yàn)閒離子幾何尺寸小，熔融時(shí)其游離速度快，改變了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，不利于拉錐成型。如實(shí)施例2和3。

5.如果芯包層直徑及△設(shè)計(jì)合理，不僅衰減，宏彎符合g.657.a1指標(biāo)要求，而且拉錐性能也很好，如實(shí)施例4,5和6。

綜上表明，按照本發(fā)明的技術(shù)方案所制造的光纖，截止波長在1180nm-1360nm，在1310nm～1550nm工作波長范圍內(nèi)，其mfd為8μm-11μm，光纖衰減小于0.35db/km，宏彎損耗小于0.5db/(φ20mm一圈)，其拉錐過程損耗小于0.1db，器件隔離度大于20db。

表1光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)

表2光纖的主要性能