一种抗弯曲多模光纤制造技术

本发明专利技术涉及一种抗弯曲多模光纤，包括有芯层和包层，芯层折射率剖面呈α幂指数函数分布，其特征在于所述的包层由内到外依次为内包层、第一下陷包层、第二下陷包层以及外包层，所述的芯层分布指数α为1.9～2.2，半径R1为23～27μm，芯层最大相对折射率差Δ1为0.9～1.2％，所述的内包层的半径为R2，单边径向厚度R2‑R1为0～6.0μm，相对折射率差Δ2为‑0.3～0.03％，所述的第一下陷包层的半径为R3，单边径向厚度R3‑R2为2.5～6.0μm，相对折射率差为Δ3为‑0.6～‑0.2％，所述的第二下陷包层的半径为R4，单边径向厚度R4‑R3为6.0～10.0μm，相对折射率差为Δ4为‑0.3～‑0.2％；所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。本发明专利技术具有优异的抗弯曲和高带宽性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗弯曲多模光纤，具有优异的抗弯曲和高带宽性能，属于光通信

技术介绍
随着科学技术的不断发展，中国已经进入了光纤宽带和多业务融合的信息高速发展时代。融合后的电信网、广电网和互联网可以承载多种信息化业务，都可以为用户提供打电话、上网和看电视等多种服务。尤其是近年来云计算和物联网等概念的提出，给现有网络带来了海啸般的数据冲击。这必将加快如数据中心、企业机房、存储区域网络(SAN)、网络附加存储(NAS)和高性能计算中心等应用的建设和普及，并对其中的网络基础设施的高带宽和灵活性提出更高的要求，以便能够支持更高性能的连接。抗弯多模光纤是广泛应用于数据中心和企业机房中的网络传输媒介，高性能传输网络的建设对抗弯多模光纤提出了更多苛刻的要求，其中以光纤的带宽性能和抗弯曲特性为最重要的两项参数。多模光纤在数据中心、企业机房、SAN、NAS等应用场景中往往是铺设在狭窄的机柜、配线箱等集成系统中，光纤会经受很小的弯曲半径。常规多模光纤进行小角度弯曲时，靠近纤芯边缘传输的高阶模很容易泄漏出去，从而造成信号损失。降低光纤弯曲附加损耗的一个有效方法是在光纤包层增加低折射率区域来限制高阶模的泄漏，使信号损失最小化。典型的波导设计有双包层和壕沟式两种包层结构，如图1和图2所示。采用这两种下陷式包层的波导设计，当光纤受到小的弯曲时，从芯子泄漏出去的光会较大比例地限制在内包层并返回到芯子，从而有效降低了光纤的宏弯附加损耗。如专利CN102778722涉及一种渐变折射率抗弯曲多模光纤，包括有芯层、内包层和外包层，外包层半径为62.5±1μm，其相对折射率差为-0.3％～-0.2％；专利US8554036涉及一种渐变折射率抗弯曲多模光纤，包括有芯层、内包层、下陷包层和外包层，其下陷包层宽度为7.5～15μm，相对折射率差为-1.5％～-0.5％。然而，抗弯多模光纤的这两种下陷式包层结构在降低宏弯附加损耗方面的表现各有长短。如图3和图4所示，以7.5mm弯曲半径，光纤绕两圈的宏弯表现为例，宽而浅的双包层结构使得多模光纤在长波长(如1300nm)下的宏弯附加损耗较小，而对短波长(如850nm)下的宏弯性能改善有限；反之，窄而深的壕沟式结构使得多模光纤很容易在850nm窗口获得优异的宏弯性能，而在1300nm窗口的宏弯性能表现相对较差。目前，市面上绝大多数抗弯多模光纤的包层设计为壕沟式结构，为了弥补其在长波长(如1300nm)下的宏弯短板，往往需要加深下陷结构的深度。但下陷结构过深会恶化光纤的带宽和DMD性能。因此，需要设计一种抗弯多模光纤不仅能在850nm和1300nm窗口同时表现出优异的抗弯曲性能，又具有很好的带宽性能。要保证抗弯多模光纤具有很好的带宽和DMD性能，其芯层渐变型折射率剖面的精确控制非常重要，并且其下陷包层的深度不宜过深。将现有制备光纤预制棒的方法按照化学反应发生的场所大致分为管内法和管外法两类：则PCVD和MCVD等属于管内法，化学反应发生在载体衬管的内壁；OVD和VAD等则属于管外法，化学反应发生在靶棒的外壁。管内法是往复分层式沉积法，所制备的预制棒由数千层沉积层组成，通过控制每一层反应的原料气体配比可实现折射率剖面的精确控制，是制备高带宽多模光纤较理想的工艺。通常PCVD和MCVD等管内法所采用的衬管都是纯石英玻璃管，构成光纤包层的一部分，相对折射率差约为0％。
技术实现思路
为方便介绍本
技术实现思路
，定义部分术语：预制棒：有芯层和包层组成的径向折射率分布符合光纤设计要求，可直接拉制成所设计光纤的玻璃棒或组合体；芯棒：由PCVD或MCVD工艺一次沉积，含有芯层和部分包层的预制件；衬管：发生PCVD或MCVD反应的载体石英玻璃管，符合一定的几何和掺杂要求；套管：符合一定几何和掺杂要求的石英玻璃管；RIT工艺：Rodintube，将芯棒插入套管中组成光纤预制棒；折射率剖面：光纤或光纤预制棒(包括芯棒)折射率与其半径之间的关系；相对折射率差即Δi：Δi％＝[(ni2-n02)/2ni2]×100％，其中，ni为距离纤芯中心i位置的折射率；n0为光纤芯层的最小折射率，通常为纯二氧化硅折射率；幂指数折射率分布：满足下面幂指数函数的折射率分布，其中，n1为光纤轴心的折射率；r为离开光纤轴心的距离；a为光纤芯半径；α为分布指数；Δ为纤芯中心相对包层的折射率差。 n 2 ( r ) = n 1 2 [ 1 - 2 Δ ( r a ) α ] r < a , ]]>本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种结构设计合理，具有高带宽优点的抗弯曲多模光纤。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有芯层和包层，芯层折射率剖面呈α幂指数函数分布，其特征在于所述的包层由内到外依次为内包层、第一下陷包层、第二下陷包层以及外包层，所述的芯层分布指数α为1.9～2.2，半径R1为23～27μm，芯层最大相对折射率差Δ1为0.9～1.2％，所述的内包层的半径为R2，单边径向厚度R2-R1为0～6.0μm，相对折射率差Δ2为-0.3～0.03％，所述的第一下陷包层的半径为R3，单边径向厚度R3-R2为2.5～6.0μm，相对折射率差为Δ3为-0.6～-0.2％，所述的第二下陷<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗弯曲多模光纤，包括有芯层和包层，芯层折射率剖面呈α幂指数函数分布，其特征在于所述的包层由内到外依次为内包层、第一下陷包层、第二下陷包层以及外包层，所述的芯层分布指数α为1.9～2.2，半径R1为23～27μm，芯层最大相对折射率差Δ1为0.9～1.2％，所述的内包层的半径为R2，单边径向厚度R2‑R1为0～6.0μm，相对折射率差Δ2为‑0.3～0.03％，所述的第一下陷包层的半径为R3，单边径向厚度R3‑R2为2.5～6.0μm，相对折射率差为Δ3为‑0.6～‑0.2％，所述的第二下陷包层的半径为R4，单边径向厚度R4‑R3为6.0～10.0μm，相对折射率差为Δ4为‑0.3～‑0.2％；所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。

【技术特征摘要】
1.一种抗弯曲多模光纤，包括有芯层和包层，芯层折射率剖面呈α幂指数函数分布，其
特征在于所述的包层由内到外依次为内包层、第一下陷包层、第二下陷包层以及外包层，所
述的芯层分布指数α为1.9～2.2，半径R1为23～27μm，芯层最大相对折射率差Δ1为0.9～1.2％，
所述的内包层的半径为R2，单边径向厚度R2-R1为0～6.0μm，相对折射率差Δ2为-0.3～0.03％，
所述的第一下陷包层的半径为R3，单边径向厚度R3-R2为2.5～6.0μm，相对折射率差为Δ3为
-0.6～-0.2％，所述的第二下陷包层的半径为R4，单边径向厚度R4-R3为6.0～10.0μm，相对折
射率差为Δ4为-0.3～-0.2％；所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。
2.按权利要求1所述的抗弯曲多模光纤，其特征在于所述第一下陷包层和第二下陷包层
的折射率剖面总面积积分为：
S 3 , 4 = ∫ R 2 R 4 Δ i · d r ≈ ( R 3 - R 2 ) × Δ 3 + ( R 4 - R ...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣，王润涵，陈刚，王海鹰，龙胜亚，王瑞春，
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