一种小型化器件用单模光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化器件用单模光纤，包括有芯层和包层，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有3个分层，由内到外依次为第一分层、第二分层，第三分层，其中第一分层为掺氟二氧化硅石英玻璃，第二分层为掺锗二氧化硅石英玻璃，第三分层为纯二氧化硅石英玻璃层；包层的直径Dclad为79μm至81μm。本发明专利技术光纤的截止波长为1300nm-1460nm，工作波长范围为1550nm，其MFD为7.0μm-7.6μm，光纤衰减小于0.26dB/km(在1550nm)。本发明专利技术光纤具有80μm包层直径和165μm涂层直径，可较好满足器件小型化的需求。具有较好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.02dB/(Φ10mm25圈)；绕成小尺寸器件时具有良好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.03dB/(Φ15mm400圈)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤
，更具体地，涉及一种小型化器件用单模光纤。
技术介绍
单模光纤具有质量轻、尺寸小、抗电磁干扰、传输速率快、信息容量大和传输距离 远等优点。在世界范围内，G. 652单模光纤已经大量地铺设并应用于光通信网络之中。随着 特种光纤及其光纤应用技术的不断发展，光纤已经在常规通信以外的领域得到了越来越广 泛的应用。在特殊的光纤器件中，为了达到使用目的，需要一种能够在此环境中具有稳定的 传输性能的光纤，而普通的G. 652单模光纤是无法在小尺寸特殊器件下长期正常工作的。 光纤的抗弯曲性能是与光纤的材料结构、制备工艺等技术密切相关的。普通抗弯 曲光纤一般为了与普通的单模光纤相匹配，而在光纤的几何结构、掺杂浓度等方面尽量与 普通光纤一致，从而导致光纤光学参数互相匹配，以适应光纤的通用性能。在水听器等特殊 应用场合，光纤追求小弯曲半径和极多的缠绕圈数，而对模场直径等的要求并不追求与普 通单模光纤的一致性。为了提高光纤的抗弯曲性能，芯层会掺杂较高浓度的锗（Ge)，为了减 少芯层材料与包层材料在粘度、热膨胀系数等材料性能方面的差异，同时也为了调节光纤 的光学指标范围，在芯层和包层增加了掺杂氟的有限区域，减少拉丝过程中的残余应力，优 化传输性能。 在器件尺寸要求很小的情况下，为了容纳更多的光纤，需要把光纤直径减少而光 学性能不变，因此通过特殊工艺修改光纤几何结构，把光纤的芯层结构维持不变而减少包 层直径，并且涂层直径也相应减少，则可以满足器件小型化的需求。 在专利CN202256757U和CN102213791B中，提出来一系列细径的保偏光纤，但其致 力于解决保偏光纤细径条件下的光学性能，对抗弯曲性能没有做出表述。在弯曲不敏感光 纤中尚没有此种细径光纤提出。 -般的，掺杂剂会改变石英玻璃的相对折射率。锗（Ge)、氯（Cl)、磷（P)等掺杂 剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为正值，我们称之为"正掺杂剂"，而氟（F)、硼 (B)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为负值，我们称之为"负掺杂剂"。如 果同时使用一种"正掺杂剂"和一种"负掺杂剂"对石英玻璃进行掺杂，则掺杂后的石英玻 璃的相对折射率可以为正值或者负值，或者为0。
技术实现思路
为方便介绍本
技术实现思路
，定义以下术语： 折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。 相对折射率差：njP η。分别为各对应部分的折射率 和纯二氧化硅石英玻璃的折射率。 氟（F)的贡献量：掺氟（F)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率 (A F)，以此来表示掺氟（F)量。 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在1550nm波长工作的，具有极好抗弯曲 性能的单模光纤。该光纤具有较低的光纤损耗，较好的抗弯曲性能。 本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案为： -种小型化器件用单模光纤，芯层为掺锗（Ge)和氟（F)的的二氧化硅（SiO2)石 英玻璃，芯层的直径Dcore为6. 5 μπι至7. 5 μπι，芯层的相对折射率Δ 1的范围为〇. 70%至 0. 75% ;包层有3个分层，由内到外依次为第一分层、第二分层，第三分层，其中第一分层为 掺氟二氧化硅石英玻璃，第二分层为掺锗二氧化硅石英玻璃，第三分层为纯二氧化硅石英 玻璃层。 本专利技术的一个实施例中，所述第一分层紧密环绕芯层，该分层的相对折射率Δ 31 与芯层的相对折射率Al之差为0.89%兰Δ1-Δ 31兰0.99%，Δ 31的范围为-0.18% 至-0. 22%，该分层的直径D31为12μπι至15μπι。 本专利技术的一个实施例中，第二分层紧密环绕第一分层，该分层的相对折射率Δ 32 的范围为0%至0. 1%，该分层的直径D32为15μπι至17μπι; 本专利技术的一个实施例中，所述第三分层的相对折射率△ 33为0%，该分层的直径 D33 为 79ym 至 81ym〇 本专利技术的一个实施例中，在包层外有一层紧密围绕包层的聚合物涂层，聚合物涂 层的直径为160 μ m至170 μ m。 本专利技术的一个实施例中，该单模光纤的截止波长为1300nm至1460nm。 本专利技术的一个实施例中，所述单模光纤的的MFD在1550nm波长时为 7. 0 μ m-7. 6 μ m〇 本专利技术的一个实施例中，所述单模光纤的衰减在1550nm波长时小于0. 26dB/km。 本专利技术的一个实施例中，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0. 02dB/ (Φ 10mm 2 5 圈）。 本专利技术的一个实施例中，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0. 03dB/ (Φ 15mm400 圈）。 本专利技术的有益效果在于：1.芯层掺Ge，通过对光纤芯层材料结构的优化调整，可 以提高光纤的数值孔径，提高对光的约束能力。同时光纤芯层掺F，可以降低芯层材料的粘 度，与包层材料的粘度更加匹配，可以改善光纤的材料结构和应力分布，有利于光纤拉丝后 缺陷的减少和光纤衰减的降低；2.光纤包层的分层中，含有一个纯二氧化硅石英玻璃材料 的分层，该分层可改变光纤整体的材料结构，使得光纤拉丝后的应力分布得到优化。该分层 将承担拉丝过程中形成的张应力，芯层所承受的应力则为压应力，该应力分布将有利于降 低芯层材料中的缺陷浓度，降低芯层材料的散射损耗，有利于光纤衰减的降低；3.光纤包 层的分层中，含有一个掺F二氧化硅石英玻璃材料的分层，其中的折射率下陷的分层，对于 提高光纤的抗弯曲性能有积极的作用。该分层结构的设计，将有利于降低光纤在小弯曲半 径状态下的宏弯附加损耗。4.第二包层为掺锗的二氧化硅石英玻璃，与第一包层形成陷阱 效应，可以提高对光的约束能力，增强光纤对测压应力的抵抗能力，提高光纤的微弯能力。 5.光纤具有良好的抗弯曲性能，并且具有小型化的包层直径和涂层直径；包层直径和涂层 直径都相应减少，降低了器件的尺寸，或者说在同样的器件尺寸情况下可以缠绕更多的光 纤，提高器件的灵敏度。相对于普通125 μm的光纤，同样器件尺寸下本专利技术光纤可以提高 水听器探测距离2. 3倍。【附图说明】 图1是本专利技术一个实施例的径向截面示意图。图中00对应光纤的芯层，31对应光 纤包层的第一分层，32对应光纤包层的第二分层，33对应光纤包层的第二分层； 图2是是本专利技术一个实施例的中各层直径及其对应相对折射率的示意图。【具体实施方式】 为了使本专利技术当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化器件用单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的的二氧化硅(SiO2)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有3个分层，由内到外依次为第一分层、第二分层，第三分层，其中第一分层为掺氟二氧化硅石英玻璃，第二分层为掺锗二氧化硅石英玻璃，第三分层为纯二氧化硅石英玻璃层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹蓓蓓，王忠太，王玉，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42