一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤制造技术

本发明专利技术涉及一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于芯层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，芯层的直径Dcore为7μm～10μm，芯层的相对折射率差Δ1为0.20％～0.40％，其中ΔGe的范围为0.30％～0.60％，ΔF的范围为‑0.05％～‑0.15％；包层有3个分层，第一分层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ31为‑0.02％～‑0.10％，直径D31为15μm～30μm；第二分层为掺氟二氧化硅石英玻璃层，Δ32为‑0.01％～‑0.05％，D32为30μm至50μm；第三分层为纯二氧化硅石英玻璃层，直径D33为124μm～126μm。本发明专利技术光纤适合熔融拉锥，表现为较低的传输损耗、弯曲损耗、熔接损耗和拉锥过程损耗，因而适于光纤耦合器与光纤传感器的研发与应用。

A fused biconical taper bend insensitive single-mode fiber

The invention relates to a fused tapered bend insensitive single-mode fiber, comprising a core layer and a clad layer, characterized in that the core layer is silicon dioxide quartz glass layer Ge doped core layer, the diameter of Dcore is 7 m ~ 10 m, the relative refractive index of core layer rate difference was 0.20% 1 0.40%, the range of Ge is 0.30% ~ 0.60%, F in the range of 0.05% to 0.15%; packet layer has 3 layers, the first layer is silicon dioxide layer Ge doped quartz glass, the relative refractive index difference of 31 to 0.02% to 0.10%, D31 diameter is 15 m ~ 30 m; second to two layer of fluorine doped silica quartz glass layer, a 32 for 0.01% ~ 0.05%, D32 is 30 m to 50 m; third layers of pure silica quartz glass layer, the diameter of D33 is 124 m ~ 126 M. The optical fiber of the invention is suitable for fused biconical taper and is characterized by low transmission loss, bending loss, welding loss and taper process loss, so it is suitable for the research and application of optical fiber coupler and optical fiber sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤
本专利技术涉及一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，该光纤在熔接、拉锥等高温处理时具有更稳定优越的性能，适用于光纤耦合器与光纤传感器的研发与应用，属于光纤

技术介绍
在当代通信网络中，面向客户端的接入技术始终是限制高带宽业务快速发展的难点问题。海量的信息在在经由传输设备到达接入网后必须分割成涓涓溪流才能与终端客户互联互通。弯曲不敏感技术是光纤接入技术关键的一环，它是光纤接入网络的基础传输媒介，它能穿过复杂多变的区域将信息送到终端用户，稳定地实现高带宽的互联互通，国际电信联盟将其归类为ITU-TG.657。G.657弯曲不敏感单模光纤主要用于狭小空间或者转角，配线箱和分光器等复杂环境及光电子器件领域，其在10mm及以下弯曲半径仍然能具有较低的弯曲附加损耗。随着光纤通信技术的飞速发展，光纤器件在光通信领域的应用也越来越广泛，其中光纤耦合器已经成为应用最广泛的光纤无源器件。光纤耦合器对光信号的分、合路，插入和分配的实现起到了至关重要的作用，它是一种多功能、多用途的器件且是最重要的光无源器件之一。在光纤耦合器的发展过程中，其制作方法主要有三种：腐蚀法，抛磨法和熔融拉锥法。三种方法中熔融拉锥法因其操作简单、制作成本低、器件的损耗小，因此使用最为广泛，就各项特性指标而言熔融拉锥型光纤耦合器是最具有代表性的光器件。传统的G.657单模光纤因为芯层和包层材料设计不同，两者折射率差异大，为追求良好的宏弯性能，通常在外包层设计中增加了含氟比例大，△下陷深的trench结构。因此在熔融拉锥过程中，由于芯包材料特性不匹配(表现为粘度和热膨胀系数不匹配)，光纤波导结构变化不同步，导致无论怎么优化熔融拉锥工艺条件都达不到要求的分光比，过程损耗很大。普通的G.652单模光纤尽管在熔融拉锥性能方面可以满足，但由于其在小弯曲半径(小于30mm)下弯曲损耗很高，不适合用于有特殊弯曲要求的小尺寸器件上。
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：△＝(ni-n0)/n0*100％ni和n0分别为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差(ΔF)，以此来表示掺氟(F)量。锗(Ge)的贡献量：掺锗(Ge)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率差(ΔGe)，以此来表示掺锗(Ge)量。本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，该光纤适合熔融拉锥，表现为较低的传输损耗、弯曲损耗、熔接损耗和拉锥过程损耗，因而适于光纤耦合器与光纤传感器的研发与应用。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，其特征在于：芯层为氟锗共掺(F/Ge)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃层，芯层的直径Dcore为7μm～10μm，芯层的相对折射率差Δ1为0.20％～0.40％，其中ΔGe的范围为0.30％～0.60％，ΔF的范围为-0.05％～-0.15％；包层有3个分层，第一分层紧密环绕芯层，第一分层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ31为-0.02％～-0.10％，直径D31为15μm～30μm；第二分层紧密环绕第一分层，为掺氟二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ32为-0.01％～-0.05％，直径D32为30μm～50μm；第三分层紧密环绕第二分层，为纯二氧化硅石英玻璃层，第三分层直径D33为124μm～126μm。按上述方案，所述的第一分层中ΔGe的范围为0.05％～0.25％，ΔF的范围为-0.05％～-0.30％。按上述方案，所述光纤的截止波长为1180nm～1360nm。按上述方案，所述光纤的MFD在1310nm～1550nm波长范围内为8μm～11μm。按上述方案，所述光纤的衰减在1310nm～1550nm波长范围内小于或等于0.35dB/km。按上述方案，所述光纤的宏弯损耗在1310nm～1550nm波长范围内小于或等于0.5dB/(Ф20mm-1圈)。按上述方案，所述光纤的熔融拉锥过程损耗小于或等于0.1dB，器件隔离度大于或等于20dB。本专利技术的有益效果在于：1.光纤芯层F和Ge共掺，同单独掺Ge相比可以优化光纤的材料结构，降低纯掺Ge形成的缺陷浓度和改善应力分布，同时能消除中心凹陷，易于熔融拉锥，且熔融拉锥过程损耗小；2.光纤包层的分层中，含有一个纯二氧化硅石英玻璃分层，该分层全部由套衬管石英材料组成，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，有利于光纤的机械保护；3.光纤包层的分层中，含有一个较薄的掺F二氧化硅石英玻璃分层，为缓冲层，可阻挡衬管材料的OH根和重金属离子，降低这两个方面对光纤衰减尤其水峰的影响；4.光纤包层的内分层中，设置有一个F和Ge共掺的二氧化硅石英玻璃分层，可以降低内包层材料的粘度，与芯层材料的粘度更加匹配，同时提高了光纤的抗弯曲性能，有利于降低光纤在小弯曲半径状态下的宏弯附加损耗，符合ITU-T对G.657.A1光纤规定的指标要求；5.本专利技术在熔接、拉锥等高温处理时具有更稳定优越的性能，表现为较低的传输损耗、弯曲损耗、熔接损耗和拉锥过程损耗，因而适于光纤耦合器与光纤传感器的研发与应用。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对应光纤包层的第三分层。图2是本专利技术一个实施例的折射率剖面示意图。具体实施方式下面将给出详细的实施例，对本专利技术作进一步的说明。本专利技术实施例中的熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，包括有芯层和包层，芯层00由氟(F)锗(Ge)共掺的石英玻璃组成；围绕在芯层的是包层。包层有三个分层，第一分层31紧密围绕芯层，也是由氟(F)锗(Ge)共掺的石英玻璃组成；第二分层32紧密围绕第一分层31，由掺氟(F)的石英玻璃组成，其相对折射率差Δ32大于Δ31；第三分层33紧密围绕第二分层32，第三分层的直径D33为124μm～126μm，第三分层为纯二氧化硅石英玻璃层，即其相对折射率Δ33为0％。按照上述技术方案，在其所规定的范围内对光纤的参数进行设计，并通过我们熟知的PCVD工艺，MCVD工艺，VAD工艺或OVD工艺制造芯棒，通过套管工艺、POD工艺(等离子体外喷工艺，plasmaoutsidedeposition)、OVD工艺或VAD工艺等外包工艺来完成整个拉丝棒的制造。PCVD工艺和POD工艺在进行精确剖面设计，沉积高浓度的掺氟(F)以及消除中心凹陷方面，具有一定的优势。预制棒制备完成后，在拉丝塔上进行光纤的拉丝。拉丝速度不高于800m/min，拉丝涂覆张力介于200～260g。所拉光纤的折射率剖面使用IFA-100设备(InerfiberAnalysis.LLC)进行测试。光纤的折射率剖面实施例的主要参数如表1所示。所拉光纤是用平行法熔融型光纤拉锥机(山东富硕)进行拉锥测试评估的。其中过程损耗(插入损耗)和隔离度(回波损耗)是光纤耦合器的两个重要参数。前者描述的是正向光纤耦合能力，损耗越低耦合越好；后者描述的是阻止光波向其它方向尤其反方向传输能力，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于芯层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，芯层的直径Dcore为7μm～10μm，芯层的相对折射率差Δ1为0.20％～0.40％，其中ΔGe的范围为0.30％～0.60％，ΔF的范围为‑0.05％～‑0.15％；包层有3个分层，第一分层紧密环绕芯层，第一分层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ31为‑0.02％～‑0.10％，其中ΔGe的范围为0.05％至0.25％，ΔF的范围为‑0.05％至‑0.30％，第一分层的直径D31为15μm～30μm；第二分层紧密环绕第一分层，为掺氟二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ32为‑0.01％～‑0.05％，直径D32为30μm～50μm；第三分层紧密环绕第二分层，为纯二氧化硅石英玻璃层，第三分层的直径D33为124μm～126μm。

【技术特征摘要】
1.一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于芯层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，芯层的直径Dcore为7μm～10μm，芯层的相对折射率差Δ1为0.20％～0.40％，其中ΔGe的范围为0.30％～0.60％，ΔF的范围为-0.05％～-0.15％；包层有3个分层，第一分层紧密环绕芯层，第一分层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ31为-0.02％～-0.10％，其中ΔGe的范围为0.05％至0.25％，ΔF的范围为-0.05％至-0.30％，第一分层的直径D31为15μm～30μm；第二分层紧密环绕第一分层，为掺氟二氧化硅石英玻璃层，相对折射率差Δ32为-0.01％～-0.05％，直径D32为30μm～50μm；第三分层紧密环绕第二分层，为纯二氧化硅石英玻璃层，第三分层的直径D33为124μm～126μm。2.按权利要求1所述的熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，其特征在于所述的第一分层中ΔGe的范围为0.05％～0.25％，ΔF的范围为-0.05％～-0.30％。3.按权利要求1或2所述的熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤，其特征在于所述的第二分层相...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻建刚，杨晨，汪松，
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