一种超低损耗光纤制造技术

本发明专利技术涉及一种超低损耗光纤，从内到外依次包括芯层、包层以及涂层，芯层为纯二氧化硅玻璃层，其半径为5~7μm，内包层为掺氟内包层，其半径r2为5~12μm，相对折射率差为‑0.4~‑0.2%，所述中包层半径r3为12~25μm，所述外包层为纯石英玻璃层，其半径r4为25~45μm，涂层材料采用纳米SiO2聚丙烯酸酯复合涂层，包括内涂层以及外涂层，内涂层直径为192μm，外涂层直径为245μm。本发明专利技术的截止波长，弯曲损耗，色散等综合性能参数在应用波段良好，可以作为超跨越戈壁、深海等恶劣条件的长距离光纤通讯使用，且光纤各层圆度情况良好，保证外形成型圆润，该光纤的应变可达到2%甚至以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤领域，特别涉及一种超低损耗光纤。
技术介绍
光纤强度是超低损耗光纤关键指标之一，主要体现在筛选应变上，普通光纤的应变一般在1%左右来应对来自敷设和热胀冷缩引起的张力，而超低损耗光纤应用在超长距离光通讯链路中，常常需要跨越戈壁、深海等恶劣环境，从考虑敷设或环境温度变化时，所受到的张力相比于普通光缆更大，综合考虑《深海光缆》国家标准、敷设难度和使用寿命等方面，希望超低损耗光纤的应变达到2%甚至以上，能够完全满足光纤成缆和敷设的需要。光纤的强度主要取决于裸光纤表面的微裂纹。光纤中为微裂纹主要来自拉丝炉内的杂质粒子。杂质粒子附着在光纤表面，在冷却过程中，形成裂纹和应力集中，光纤表面裂纹受大气环境中水分子作用而逐渐侵蚀，导致硅氧四面体结构被破坏，硅氧键的断裂会扩大微裂纹的范围，影响光纤强度。拉丝炉长期工作后，炉内石墨件表面发生少量氧化使拉丝炉炉体表面变得粗糙，预制棒在高温下产生少量二氧化硅升华与拉丝炉炉体内表面反应生成坚硬的碳化硅微粒，并随炉内气流的影响在炉内漂浮。减少光纤拉丝炉内灰尘对光纤的影响。光纤衰减系数除了受限于预制棒的制备过程，同时也受石英玻璃假想温度的影响。当石英光纤从软化温度降低到假想温度时，石英玻璃内部结构向平衡态转化。当石英温度低于假想温度后，光纤内部结构就被定型，很难再改变。如果光纤在到达假想温度时没有充分释放内应力，那么光纤由密度不均造成的瑞利散射则会显著影响光纤的衰减系数。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超低损耗光纤。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种超低损耗光纤，其创新点在于：所述光纤在1550nm处的衰减系数小于等于0.165dB/km，在1625处的衰减系数小于等于0.19dB/km，从内到外依次包括芯层、包层以及涂层，所述芯层为纯二氧化硅玻璃层，其半径为5~7μm，其不圆度为1.5%，所述包层包括内包层、中包层以及外包层，所述内包层为掺氟内包层，其半径r2为5~12μm，相对折射率差为-0.4~-0.2%，所述中包层半径r3为12~25μm,所述外包层为纯石英玻璃层，其半径r4为25~45μm，该包层整体不圆度为0.2%，所述涂层材料采用纳米SiO2聚丙烯酸酯复合涂层，包括内涂层以及外涂层，所述内涂层直径为192μm，其不圆度为0.6%，所述外涂层直径为245μm，其不圆度为0.8%。进一步的，所述光纤在1550nm处的不连续性小于等于0.05dB。进一步的，所述光纤在1550nm处的模场直径为11.9~13.9μm，模场面积大于等于110μm2。进一步的，所述光纤在1550nm处的色散斜率小于等于0.07ps/nm2*km，色散系数小于等于22ps/nm*km。进一步的，所述光纤在温度20~28之内，相对湿度在40%~60%之内，光纤抗疲劳参数大于25。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术的截止波长，弯曲损耗，色散等综合性能参数在应用波段良好，可以作为超跨越戈壁、深海等恶劣条件的长距离光纤通讯使用，该光纤的应变可达到2%甚至以上；合理的光纤掺氟包层设计，结合芯层和各包层的合理设计，使得该光纤具有较大的有效面积；在拉丝制备过程中，光纤的圆度保持较好，表面基本无杂质割伤，其强度和抗疲劳参数能够达到恶劣环境的要求，连续使用25年以上；（2）拉丝炉炉顶气盘上设置有多路进气孔，竖直向下的进气孔可以防止拉丝炉炉体内壁沾染附着炉灰，倾斜设置的进气孔可以阻隔炉灰在光纤表面附着，防止其在冷却过程中形成裂纹和应力集中，保证了光纤的强度，使其能够满足恶劣环境的考验；（3）将保温退火炉原先的单一发热元件改为独立的上下两组加热元件，并且通过独立电源控制线对其分别进行控制；并通过数据线与拉丝炉相连，实现远程控制，设置合适的加热元件长度和加热元件之间的距离，每个加热元件皆独立控制，达到保温退火炉内的全覆盖，保证在工作时各个位置实际温度与设置温度相同，光纤在该保温退火炉内的内应力基本得到释放，很好的保证了光纤的衰减系数在理想范围内；（4）紫外光固化炉可以在线监控抽风情况，并且自动进行抽风调节。具体实施方式在高速大容量DWDM（密集波分复用）系统中，传统的G.652D光纤以及超低损耗光纤由于非线性效应，传输距离受到限制。随着各种新型编码方式（如RZ（归零码）等）、纠错技术（如FEC（前向纠错）、SFEC（超强前向纠错）等）的出现和各种低噪声放大器（如DRA（分布式拉曼光纤放大器）等）的发展，对DWDM系统的OSNR（光信噪比）容限要求和OSNR劣化有非常明显的改善，光纤损耗不再是限制系统传输的决定性因素。在目前DWDM系统中，非线性效应成为了当前高速光纤通信系统的主要限制因素。在光功率传输下，光纤会发生拉曼散射、克尔效应等非线性效应，影响光纤在强光场下的损耗系数和折射率变化。适用于DWDM 的光纤已有报道，纯石英纤芯的光纤具有较低的损耗，但制作较为复杂，有效面积增大意味着光纤应力附加损耗也随之增大。超低损耗光纤是未来大容量光通讯发展的物质基础，是我国推行“宽带中国”的战略，实现400G超高速带宽的重要媒介。超低损耗光纤由丙烯酸酯内外涂层、掺氟包层和纯硅芯层组成。芯层为纯二氧化硅玻璃层，其半径为5~7μm，其不圆度为1.5%，包层包括内包层、中包层以及外包层，内包层为掺氟内包层，其半径r2为5~12μm，相对折射率差为-0.4~-0.2%，中包层半径r3为12~25μm，外包层为纯石英玻璃层，其半径r4为25~45μm，该包层整体不圆度为0.2%，涂层材料采用纳米SiO2聚丙烯酸酯复合涂层，包括内涂层以及外涂层，内涂层直径为192μm，其不圆度为0.6%，外涂层直径为245μm，其不圆度为0.8%。超低损耗光纤的主要技术指标如下表所示：光纤的强度主要取决于裸光纤表面的微裂纹。光纤中为微裂纹主要来自拉丝炉内的杂质粒子。杂质粒子附着在光纤表面，在冷却过程中，形成裂纹和应力集中，光纤表面裂纹受大气环境中水分子作用而逐渐侵蚀，导致硅氧四面体结构被破坏，硅氧键的断裂会扩大微裂纹的范围，影响光纤强度。拉丝炉长期工作后，炉内石墨件表面发生少量氧化使石墨件表面变得粗糙，预制棒在高温下产生少量二氧化硅升华与石墨件表面反应生成坚硬的碳化硅微粒，并随炉内气流的影响在炉内漂浮。拉丝炉炉体上端为炉顶气盘，下端为退火管，常规光纤拉丝炉惰性气体进气方式一般为上部平吹进气，惰性气体通过层流的方式自上而下通过拉丝炉内部进入退火管，这种进气方法的优点在于平缓的气流不会在引起拉丝炉内气流扰动，使炉灰沉积于石墨件内壁，减少炉灰与光纤接触的几率，但经过长时间的拉丝生产，石墨件内壁的炉灰积累到一定程度，其在高温扩散的影响下将会对光纤造成严重的影响导致拉丝中途强度骤变，影响光纤的质量和石墨件的使用寿命。光纤衰减系数除了受限于预制棒的制备过程，同时也受石英玻璃假想温度的影响。当石英光纤从软化温度降低到假想温度时，石英玻璃内部结构向平衡态转化。当石英温度低于假想温度后，光纤内部结构就被定型，很难再改变。如果光纤在到达假想温度时没有充分释放内应力，那么光纤由密度不均造成的瑞利散射则会显著影响光纤的衰减系数。退火工艺的影响光纤的内应力，但是目前的退火炉内温度不均，容易造成光纤内应力释放不完全。现有的光纤涂覆固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低损耗光纤，其特征在于：所述光纤在1550nm处的衰减系数小于等于0.165dB/km，在1625处的衰减系数小于等于0.19dB/km，从内到外依次包括芯层、包层以及涂层，所述芯层为纯二氧化硅玻璃层，其半径为5~7μm，其不圆度为1.5%，所述包层包括内包层、中包层以及外包层，所述内包层为掺氟内包层，其半径r2为5~12μm，相对折射率差为‑0.4~‑0.2%，所述中包层半径r3为12~25μm,所述外包层为纯石英玻璃层，其半径r4为25~45μm，该包层整体不圆度为0.2%，所述涂层材料采用纳米SiO2聚丙烯酸酯复合涂层，包括内涂层以及外涂层，所述内涂层直径为192μm，其不圆度为0.6%，所述外涂层直径为245μm，其不圆度为0.8%。

【技术特征摘要】
1.一种超低损耗光纤，其特征在于：所述光纤在1550nm处的衰减系数小于等于0.165dB/km，在1625处的衰减系数小于等于0.19dB/km，从内到外依次包括芯层、包层以及涂层，所述芯层为纯二氧化硅玻璃层，其半径为5~7μm，其不圆度为1.5%，所述包层包括内包层、中包层以及外包层，所述内包层为掺氟内包层，其半径r2为5~12μm，相对折射率差为-0.4~-0.2%，所述中包层半径r3为12~25μm,所述外包层为纯石英玻璃层，其半径r4为25~45μm，该包层整体不圆度为0.2%，所述涂层材料采用纳米SiO2聚丙烯酸酯复合涂层，包括内涂层以及外涂层，所述内涂层直径为192μm，其不圆度为0.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏建丽，
申请(专利权)人：青岛文创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37