具有黏度匹配的纤芯和内包覆层的低衰减光纤制造技术

一种单模光纤，其所含纤芯由二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗制成，且具有最大相对折射率Δ1最大。该光纤还具有包围纤芯的内包覆层，该内包覆层具有最小相对折射率Δ2最小。纤芯的软化点与内包覆层的软化点之差小于或等于约20℃，且Δ1最大＞Δ2最小。该单模光纤还可具有由二氧化硅或SiON制成的包围内包覆层的外包覆层。该外包覆层具有最大相对折射率Δ3最大，且Δ3最大＞Δ2最小。制造光纤的方法包括向第一炉提供预制件，预制件，由该预制件拉制光纤，并且在第二炉中冷却拉制的光纤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2014年6月24日提交的美国临时专利申请系列号62/016192的优先权，本申请基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。背景
本公开一般涉及光纤，具体涉及低衰减光纤。技术背景具有低衰减的玻璃光纤近来在通信领域受到明显关注。用于改善衰减性质的技术可对许多类型的光纤发挥重要作用，包括远程应用中使用的传输光纤，正在兴起的光纤到户应用中使用的多模光纤，以及许多设计的实际应用受到弯曲损耗限制的色散补偿光纤。在诸如远程应用这样的一些应用中，通过光信号准确传输数据需要低衰减。针对此问题提出的许多方案涉及对光纤及其折射率分布的显著改进。概述根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式，单模光纤具有由二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗制成的纤芯，所述纤芯具有最大相对折射率Δ1最大。该光纤还具有包围纤芯的内包覆层，该内包覆层具有最小相对折射率Δ2最小。纤芯的软化点与内包覆层的软化点之差小于或等于约20℃，且Δ1最大＞Δ2最小。根据本申请所图示和描述的一些实施方式，单模光纤还具有由二氧化硅或SiON制成的包围内包覆层的外包覆层。外包覆层具有最大相对折射率Δ3最大，且Δ3最大＞Δ2最小。根据本申请所图示和描述的实施方式，制备单模光纤的方法包括：向第一炉中提供预制件，所述预制件具有包含二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗的纤芯以及包围纤芯的内包覆层；由预制件拉制光纤；在第二炉中冷却拉制的光纤，其中纤芯的软化点与内包覆层的软化点之差小于或等于约50℃。将在以下详细描述中阐述各实施方式的附加特征和优点，这些特征和优点部分地对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施方式可认识到。应当理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述给出了实施方式，并且意为提供概览或框架，以便理解所要求保护的实施方式的性质和特征。包括的附图提供了对各实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图示出各实施方式并与说明书一起用于解释各实施方式的各种原理和操作。附图简要说明图1A是根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式的光纤的横截面示意图；图1B通过图线描述了图1A所示光纤的折射率-半径关系；图2是根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式的光纤的拉制系统的示意图；图3通过图线描述了根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式的光纤的Δ％-半径关系；以及图4通过图线描述了根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式的光纤的轴向应力-半径关系。详细描述图1A示意性描述了根据本申请所图示和描述的一个或多个实施方式的光纤100的横截面。本申请所述光纤100的实施方式一般包含单模光纤，所述单模光纤具有由二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗制成的纤芯102。图1B通过图线描述了图1A所示光纤100的折射率分布-半径关系。纤芯102具有最大相对折射率Δ1最大。光纤100还具有包围纤芯102的内包覆层104，该内包覆层具有最小相对折射率Δ2最小。纤芯102的软化点与内包覆层104的软化点之差小于或等于约20℃，且Δ1最大＞Δ2最小。在一些实施方式中，光纤100还具有包围内包覆层104的外包覆层106。本申请所用的“折射率分布”是光纤的折射率或相对折射率与光纤的径向横截面上的光纤半径之间的关系。本申请所用的“相对折射率”定义为：其中ni是区域i中的最大折射率，除非另有规定；nref是纯二氧化硅玻璃的折射率，除非另有规定。因此，如本申请中所用，相对折射率百分数是相对于纯二氧化硅玻璃。术语德尔塔、德尔塔折射率、德尔塔折射率百分数、Δ、Δ％在本申请中可互换使用。更具体而言，如本申请所用，Δ1最大是指光纤纤芯的最大相对折射率，Δ2最小是指光纤内包覆层的最小相对折射率，Δ3最大是指光纤外包覆层的最大相对折射率。相对折射率用基于纯二氧化硅玻璃的折射率的百分数表示。应当理解，本申请所用的词语“纯二氧化硅玻璃”是指光纤中包含“纯二氧化硅玻璃”的区域或层不包含其含量会明显改变该二氧化硅玻璃区域或部分的折射率的物质，如掺杂剂和/或其他痕量物质。然而，在不是“纯二氧化硅”的区域或部分可存在少量掺杂剂(例如各自含量小于1500ppm的氯和/或氟)。波导光纤的“色散现象”(在本申请中可称作“色散”，除非另有注明)是材料色散和波导色散之和。零色散波长是色散值为零的波长，在本申请中也称作拉姆达0或λ0。色散斜率是色散相对于波长的变化率。“有效面积”用方程式1定义为：Aeff＝2π(∫f2rdr)2/(∫f4rdr)(方程式1)其中积分范围是0到∞，f是与波导中传播的光有关的电场的横向分量。如本申请所用，“有效面积”或“Aeff”是指在1550nm波长处的光学有效面积，除非另有注明。术语“α分布”(在本申请中也称作阿尔法分布或仅称作阿尔法)是指纤芯区域的相对折射率分布，用Δ(r)表示，单位为“％”，其中r是半径。r用方程式2表达：Δ(r)＝Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α)(方程式2)其中ro是Δ(r)为最大值的点，r1是Δ(r)为零的点，r在ri<r<rf的范围内，其中Δ定义如上，ri是α分布的起点，rf是α分布的终点，α是实数指数。分别使用方程式3和4所示的彼得曼(Peterman)II方法测量模场直径(MFD)，其中2w＝MFD(方程式3)以及w2＝(2∫f2rdr/∫[df/dr]2rdr)(方程式4)其中积分范围是0到∞。波导光纤的抗弯性可用规定测试条件下的诱导衰减来测量，如绕着具有规定直径的心轴展开或包绕光纤，例如绕着6mm,10mm,20mm,30mm或类似直径的心轴包绕1圈(例如“1x10mm直径宏弯损耗”或“1x30mm直径宏弯损耗”)并测量每圈衰减的增加量。一类弯曲测试是侧向负荷微弯测试。在所谓的“侧向负荷丝网”测试(LLWM)中，将规定长度的波导光纤置于两块平板之间。将#70丝网附连到其中一块板上。已知长度的波导光纤夹在两块板之间，在用30牛顿的力将两块板压到一起的同时测量参比衰减。然后对板施加70牛顿的力，测量衰减的增加值，单位为dB/m。衰减增加值是波导在规定波长(通常在1200-1700nm的范围内，例如1310nm或1550nm或1625nm)的侧向负荷衰减，单位为dB/m。“针脚阵列”弯曲测试用于比较波导光纤的相对抗弯性。为进行该项测试，在基本上不引入弯曲损耗的情况下测量波导光纤的衰减损耗。然后，围绕针脚阵列编织波导光纤，并再次测量衰减。弯曲诱导损耗是两次测量的衰减之差。在多个实施方式中，针脚阵列是在平坦表面上排成单行并保持在固定的竖直位置上的一组10个圆柱形针。针的中心-中心间距是5mm，针的直径是0.67mm。在测试过程中施加足够的张力，使波导光纤贴紧针的一部分表面。衰减增加值是波导在规定波长(通常在1200-1700nm的范围内，例如1310nm或1550nm或1625nm)的针脚阵列衰减，单位为dB/m。给定模态的理论光纤截止波长，“理论光纤截止值”或“理论截止值”，是指这样的波长，即大于该波长时导光不能在该模态下传播。数学定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单模光纤，包含：包含二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗且具有最大相对折射率Δ1最大的纤芯；包围所述纤芯且具有最小相对折射率Δ2最小的内包覆层，其中所述纤芯的软化点与所述内包覆层的软化点之差小于或等于约20℃，且Δ1最大＞Δ2最小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 62/016,1921.一种单模光纤，包含：包含二氧化硅和小于或等于约6.5重量％的氧化锗且具有最大相对折射率Δ1最大的纤芯；包围所述纤芯且具有最小相对折射率Δ2最小的内包覆层，其中所述纤芯的软化点与所述内包覆层的软化点之差小于或等于约20℃，且Δ1最大＞Δ2最小。2.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述纤芯的软化点与所述内包覆层的软化点之差小于或等于约15℃。3.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述纤芯包含大于或等于约2.0重量％的氧化锗。4.如权利要求1、2或3所述的单模光纤，其中所述内包覆层包含大于或等于约0.1重量％的氟至小于或等于约0.65重量％的氟。5.如前述权利要求中的任一项所述的单模光纤，其中所述纤芯用GeO2掺杂，所述内包覆层用氟掺杂，且6＜GeO2(纤芯)/氟(内包覆层)＜35，其中GeO2和F以重量％计。6.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述纤芯的最大相对折射率Δ1最大为大于或等于约0.13％至小于或等于约0.37％。7.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述内包覆层的最小相对折射率Δ2最小为小于或等于约-0.04％至大于或等于约-0.21％。8.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述纤芯的径向厚度为大于或等于约3微米至小于或等于约7微米。9.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述内包覆层的径向厚度为大于或等于约12微米。10.如权利要求1所述的单模光纤，还包含包围所述内包覆层的外包覆层，其中所述外包覆层主要由二氧化硅或SiON组成；所述外包覆层具有最大相对折射率Δ3最大，且Δ3最大＞Δ2最小。11.如权利要求10所述的单模光纤，其中所述内包覆层的径向厚度为大于或等于约12微米至小于或等于约55微米。12.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述单模光纤在1550nm波长处具有小于或等于约0.18dB/km的衰减。13.如权利要求1所述的单模光纤，其中所述单模光纤在1550n...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克班德，MJ·李，H·B·马修斯三世，P·坦登，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US