一种小外径单模光纤制造技术

本发明专利技术涉及一种小外径单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于芯层直径2R1为7.0～7.4μm，相对折射率差为Δ1，包层从内到外依次为下陷内包层和外包层，下陷内包层直径2R2为26～34μm，下陷内包层折射率分布呈下凹形，其最小相对折射率差为Δ2min，芯层与内包层之间的折射率差异Δtotal＝Δ1‑Δ2min，Δtotal范围为0.37～0.44％，且芯层与下陷内包层相对折射率差分配关系满足：︱Δ1/Δ2min︱＝7.5～10，所述外包层为纯二氧化硅外包层，外包层相对折射率差Δ3为0％，外包层直径2R3为124～126μm，所述的外包层外包覆内、外涂覆层，内涂覆层直径2R4为150～170μm，外涂覆层直径2R5为180～220μm。该光纤通过剖面结构与涂覆工艺的优化，不仅具有较大的模场直径，而且具备较低的弯曲损耗和良好的微弯性能。

【技术实现步骤摘要】
一种小外径单模光纤
本专利技术涉及一种小外径低弯曲损耗单模光纤，属于光通信传输领域。
技术介绍
随着FTTx的不断发展，光纤很多情况下会面临小区内部、楼道墙角等复杂的施工环境，这就要求光纤具有一定的抗弯曲性能，使其在小弯曲半径的情况下依然能够保证信号的正常传输，另一方面，随着城市管道资源的日益紧张，要求光纤外径能够减小，同时保证与传统外径光纤有同样的微弯性能。G.657.A1光纤，至少满足10mm弯曲半径条件下使用，满足FTTx使用环境。为了使光纤有较好的弯曲性能，通常的方法是减小光纤模场直径或增加光纤截止波长，考虑到光纤成缆后截止波长必须小于1260nm，因此通过增加光纤截止波长来改善光纤弯曲性能的空间有限，通常做法是减小光纤模场直径，但G.657.A1光纤同时要求与G.652.D兼容，减小光纤MFD会增加光纤的熔接损耗。因此开发出一种模场直径较大且弯曲性能优异的光纤很有必要。相对于普通的单模光纤结构，提高光纤弯曲性能的常用方法是下陷外包层设计，通过下陷外包层设计可以在不增加芯层掺杂情况下，改善光纤的弯曲性能，但这种设计使得下陷层远离光纤芯层，对于光纤的弯曲性能的改善较弱，为了达到弯曲性能优异的目的，需要将下陷层设计较宽、较深，不仅工艺复杂，而且也会影响光纤的截止波长和色散性能。通过研究发现，提高光纤抗弯曲性能更为有效的方法是采用下陷内包层结构设计光纤剖面，在对下陷内包层结构的光纤研究发现，这种剖面设计对光纤下陷内包层的深度和宽度也存在一定的要求限制，内包层过浅、过窄对光纤弯曲性能提升不大，内包层过深、过宽不利于光纤保证较大的模场直径，为了使得光纤模场直径较大且弯曲性能优异，下陷内包层宽度与深度的设计十分重要。剖面结构不仅影响光纤的弯曲性能，对光纤的衰耗也有重要影响。光纤芯层加大二氧化锗的比例有利于增强光纤的弯曲不敏感性，但是二氧化锗浓度增加会导致瑞利散射的增强，从而使得光纤衰耗增加。增强光纤的弯曲不敏感性的另外一个途径是增加内包层的掺氟量，但是掺氟会降低内包层的粘度，掺氟量的增加会导致光纤芯层与内包层之间的粘度失配从而使得光纤衰耗增加。因此，确保光纤的弯曲性能不仅需要满足芯层折射率与内包层折射率之间的差异(Δtotal)，还需要芯层折射率与内包层折射率之间合理分配。小外径光纤是在保持光纤玻璃部分尺寸不变前提下，通过减小涂覆层厚度来实现的，但涂覆层厚度的降低意味着涂覆层对光纤玻璃部分的保护变弱，使得光纤受到外界挤压时，压力更加容易传导至光纤玻璃部分，此外，光缆在低温环境使用时，外层的套管收缩也会挤压光纤。微弯损耗是指由光纤轴线微小的畸变造成的损耗，因此光纤外径减小后的微弯损耗通常也会增加。鉴于小外径光纤通常在小外径光缆或其它小型光器件中使用，对微弯性能的要求较高。研究发现，可以从两个方面改善光纤微弯性能，一是改善光纤的宏弯性能，即前面所述的采用下陷内包层结构设计光纤剖面；二是增强光纤涂料对玻璃部分的保护，通过对光纤内外层涂料模量的合理匹配及涂料固化工艺调整来实现在减小光纤外径时保证光纤的微弯性能。专利CN102272635A描述一种小外径弯曲不敏感光纤，要求第一层涂覆外径优选160um以下，更优选小于155um。第一层涂覆作用是缓冲光纤受到的外力，对于提高光纤的微弯性能十分重要，第一层涂覆厚度过低，为了保证光纤微弯，会对涂料性能提出过高要求，不利于其大规模生产及应用。美国专利US20180203184A1描述了一种小外径光纤，并设计了光纤涂料的组成，但对于如何通过优化固化条件改善光纤的微弯性能没有提及，实际上，除了涂料组分的设计，光纤涂料的固化条件对光纤的微弯性能也有较大影响。美国专利US20190049660A1描述了一系列弯曲性能满足G.657.A1光纤，多数折射率剖面为外包层下陷设计，少数折射率剖面虽然包含内包层下陷结构，但外包层设计得非常复杂，生产工艺路线长，成本较高，不利于批量生产。
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：是由芯层与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；含有芯层与部分包层的实心玻璃预制件。半径：该层外边界与中心点之间距离。折射率剖面：光纤或光纤预制棒(包括芯棒)玻璃折射率与其半径之间关系。相对折射率差：Δ％＝[(ni2-n02)/2ni2]×100％≈(ni-n0)/n0×100％，ni-和n0分别为各对应光纤各部分的折射率和外包层纯二氧化硅玻璃的折射率。Cylinder：管状基底管，符合一定几何要求的纯石英玻璃管。OVD工艺：用外部气相沉积和烧结工艺制备所需厚度及所需折射率剖面的石英玻璃。光纤的玻璃部分指光纤中不含涂覆层的玻璃丝。光纤的色散指材料色散与波导色散总和。宏弯附加损耗测试方法参考IEC60793-1-47中规定的方法。微弯损耗测试方法参考IECTR62221中规定的方法。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出了一种小外径单模光纤，该光纤通过剖面结构的优化，不仅具有较大的模场直径，而且具备较低的弯曲损耗和良好的微弯性能。本专利技术为解决上述提出的问题采取的技术方案为：包括有芯层和包层，其特征在于所述芯层直径2R1为7.0～7.4μm，相对折射率差为Δ1，所述的包层从内到外依次为下陷内包层和外包层，所述下陷内包层直径2R2为26～34μm，所述下陷内包层折射率分布呈下凹形，其最小相对折射率差为Δ2min，所述芯层与内包层之间的折射率差异Δtotal＝Δ1-Δ2min，Δtotal范围为0.37～0.44％，且芯层与下陷内包层相对折射率差分配关系满足：︱Δ1/Δ2min︱＝7.5～10，所述外包层为纯二氧化硅外包层，外包层相对折射率差Δ3为0％，外包层直径2R3为124～126μm，所述的外包层外包覆内、外涂覆层，所述内涂覆层直径2R4为150～170μm，所述外涂覆层直径2R5为180～220μm。按上述方案，所述的下陷内包层内边缘与外边缘的相对折射率差齐平并与外包层相对折射率差Δ3相等，从内边缘至外边缘相对折射率差呈渐降至渐升状。按上述方案，所述的Δtotal范围为0.38～0.42％，︱Δ1/Δ2min︱＝8.2～9.2。按上述方案，所述的内、外涂覆层为树脂涂覆层，所述的内涂覆层杨氏模量小于或等于1MPa，优选0.5MPa，固化度90～95％，所述的外涂覆层杨氏模量大于或等于1000MPa，优选1200MPa，固化度95～99％。按上述方案，所述内涂覆层直径2R4为163-170μm，所述外涂覆层直径2R5为190-195μm。按上述方案，所述的光纤在1310nm波长处的模场直径为8.6-9.2um，光缆截止波长小于或等于1260nm，零色散波长1300-1324nm。按上述方案，所述的光纤在1550nm波长处，围绕15mm弯曲半径绕10圈的弯曲附加损耗小于或等于0.06dB，围绕10mm弯曲半径绕1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小外径单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于所述芯层直径2R1为7.0～7.4μm，相对折射率差为Δ1，所述的包层从内到外依次为下陷内包层和外包层，所述下陷内包层直径2R2为26～34μm，所述下陷内包层折射率分布呈下凹形，其最小相对折射率差为Δ2min，所述芯层与内包层之间的折射率差异Δtotal＝Δ1-Δ2min，Δtotal范围为0.37～0.44％，且芯层与下陷内包层相对折射率差分配关系满足：︱Δ1/Δ2min︱＝7.5～10，所述外包层为纯二氧化硅外包层，外包层相对折射率差Δ3为0％，外包层直径2R3为124～126μm，所述的外包层外包覆内、外涂覆层，所述内涂覆层直径2R4为150～170μm，所述外涂覆层直径2R5为180～220μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种小外径单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于所述芯层直径2R1为7.0～7.4μm，相对折射率差为Δ1，所述的包层从内到外依次为下陷内包层和外包层，所述下陷内包层直径2R2为26～34μm，所述下陷内包层折射率分布呈下凹形，其最小相对折射率差为Δ2min，所述芯层与内包层之间的折射率差异Δtotal＝Δ1-Δ2min，Δtotal范围为0.37～0.44％，且芯层与下陷内包层相对折射率差分配关系满足：︱Δ1/Δ2min︱＝7.5～10，所述外包层为纯二氧化硅外包层，外包层相对折射率差Δ3为0％，外包层直径2R3为124～126μm，所述的外包层外包覆内、外涂覆层，所述内涂覆层直径2R4为150～170μm，所述外涂覆层直径2R5为180～220μm。


2.按权利要求1所述的小外径单模光纤，其特征在于所述的下陷内包层内边缘与外边缘的相对折射率差齐平并与外包层相对折射率差Δ3相等，从内边缘至外边缘相对折射率差呈渐降至渐升状。


3.按权利要求1或2所述的小外径单模光纤，其特征在于所述的Δtotal范围为0.38～0.42％，︱Δ1/Δ2min︱范围为8.2～9.2。


4.按权利要求1或2所述的小外径单模光纤，其特征在于所述的内、外涂覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳波，张磊，李鹏，沈磊，吴超，
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