一种超低损耗光纤制备方法及其对应的光纤技术

本发明专利技术提供了一种超低损耗光纤制备方法，其通过优化掺杂工艺，实现了碱金属的均匀掺杂；同时包层采用掺F技术降低折射率，优化拉丝工艺，最终实现了超低损耗低水峰大有效面积光纤产品的开发。其预先制作光纤预制棒，之后将光纤预制棒拉丝形成光纤，其特征在于：所述光纤预制棒的制作步骤如下，预先通过VAD法制备芯棒，将超低损耗掺碱金属光纤制备过程中需使用碱金属中性盐作为原料，由富氧载气带入烧结炉芯管内进行碱金属掺杂，掺杂过程温度控制在1000‑1800℃范围内，掺杂时间控制在2‑6h，制备得到掺碱金属芯层，通过氢氟酸洗5‑24h，碱金属掺杂浓度为20ppm‑200ppm。

【技术实现步骤摘要】
一种超低损耗光纤制备方法及其对应的光纤
本专利技术涉及光纤技术的
，具体为一种超低损耗光纤制备方法，本专利技术还提供了该超低损耗光纤。
技术介绍
随着有线和无线接入带宽的不断提升，移动互联网、云计算、大数据等技术的飞速发展，全球带宽需求呈爆炸式增长，400G将是未来下一代骨干网新建和升级的方向。在400G以及1T时代，光纤衰减和非线性效应成为制约系统传输性能提升的主要因素，接收端采用相干接收及数字信号处理技术(DSP)，能够在电域中数字补偿整个传输过程中累积的色散和偏振模色散(PMD)。然而高阶调制方式对非线性效应非常敏感，因此对光信噪比(OSNR)提出了更高的要求。当采用高功率密度系统时，大功率系统经常受到非线性光学效应的影响，包括自相位调制、四波混频、交叉相位调制和非线性散射过程，这些效应都会导致大功率系统中的信号劣化。非线性系数是用于评估非线性效应造成的系统性能优劣的参数，其定义为n2/Aeff。其中，n2是传输光纤的非线性折射率，Aeff是传输光纤的有效面积。开发新型的超低损耗、大有效面积光纤(ULA)成为业内的热点。目前制备超低损耗光纤的常用方法为VAD(气相轴向沉积)、MCVD(改进化学气相沉积)和PCVD(等离子化学气相沉积)等。目前MCVD、PCVD具有掺杂均匀性好的特点，但难以去除制备过程中的羟基引入，导致水峰超过0.5dB，VAD可制备低水峰超低损耗光纤，但掺杂均匀性较差，易导致掺杂过程中出现析晶现象。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种超低损耗光纤制备方法，其通过优化掺杂工艺，实现了碱金属的均匀掺杂；同时包层采用掺F技术降低折射率，优化拉丝工艺，最终实现了超低损耗低水峰大有效面积光纤产品的开发。一种超低损耗光纤制备方法，其预先制作光纤预制棒，之后将光纤预制棒拉丝形成光纤，其特征在于：所述光纤预制棒的制作步骤如下，预先通过VAD法制备芯棒，将超低损耗掺碱金属光纤制备过程中需使用碱金属中性盐作为原料，由富氧载气带入烧结炉芯管内进行碱金属掺杂，掺杂过程温度控制在1000-1800℃范围内，掺杂时间控制在2-6h，制备得到掺碱金属芯层，通过氢氟酸洗5-24h，碱金属掺杂浓度为20ppm-200ppm；之后使用分段式渗氟及分段式烧结，制备重掺氟自制包层，保证纵向及轴向的掺氟浓度均匀，根据对应的折射率差布置，相对折射率波动控制在1.2％以内，实现超低损耗光纤波导结构所对应的芯棒；之后在所述芯棒外包覆包层，形成光纤预制棒，最后将光纤预制棒拉丝形成光纤。其进一步特征在于：上述光纤预制棒的制备方法，由于采用VAD掺碱金属工艺，控制掺杂温度及掺杂时间，降低掺杂过程中产生的碱金属聚集析晶，保证掺杂轴向及径向均匀性，浓度差值控制在±5ppm以内；所述芯棒通过如下步骤制备：将碱金属掺杂到松散体内，然后将所述松散体烧结成实心棒，再将所述实心棒去除外表层，形成芯棒。所述掺杂的碱金属源选自碱金属盐，包含但不限为NaCl、KCl，KBr。一种超低损耗光纤，其特征在于，其在1550nm的有效面积为110-150μm2，截止波长小于1530nm，光纤从中心到外依次包括芯层，第一包层，第二包层，第三包层，所述芯层从中心向外延伸的半径是R1，R1的范围8～11μm，所述芯层折射率差差△n0的范围是-1x10-4～1x10-4，所述第一包层区的厚度是R2，R2的范围是6～8μm，所述第一包层区的相对折射率差△n1的范围是-0.60x10-3～-0.65x10-3；所述第二包层区的厚度是R3，R3的范围是7～9μm，所述第二包层区的相对折射率差△n2的范围是-0.40x10-3～-0.55x10-3，所述第三包层区的厚度是R4，光纤的外径是R1+2R2+2R3+2R4，第三包层区的相对折射率△n3的范围是-0.25x10-3～-0.3x10-3。其进一步特征在于：所述芯层掺碱金属，常见但不限于为KCl、KBr、NaCl碱金属，碱金属掺杂浓度为20ppm-200ppm；光纤在1550nm的衰减不大于0.160dB/km，光纤在1383nm的衰减不大于0.35dB/km。采用本专利技术后，光纤传输系统的性能直接体现在对光信号的OSNR改善上，根据OSNR的计算公式：OSNRout＝Pch/(S*Pph*NF*Nspans)。其中OSNRout为光信噪比，Pch为入纤光功率，S再生段的损耗，Pph为放大器自激发(ASE)噪声，NF为放大器的噪声系数，Nspans为系统的跨度数目。从上述影响系统OSNR的光纤参数分别为Pch和S，其中Pch∝Aeff/n2n2是传输光纤的非线性折射率，Aeff是传输光纤的有效面积；S∝α，α为该段光纤的衰减系数。通过上述公式分析，光传输系统的OSNR与光纤的有效面积Aeff成正比，与光纤的非线性系数及衰减系数α成反比。本专利技术所对应的超低损耗大有效面积光纤，从设计上一方面增加了光纤的有效面积，另一方面降低光纤的衰减和非线性系数，从而提升光传输系统的OSNR，改善系统的传输性能；其通过优化掺杂工艺，实现了碱金属的均匀掺杂；同时包层采用掺F技术降低折射率，优化拉丝工艺，最终实现了超低损耗低水峰大有效面积光纤产品的开发。附图说明图1为本专利技术的一实施例的光纤的横截面结构示意图；图2为本专利技术的一实施例的光纤的剖面设计结构示意图；图3为一实施例的纤芯层的纵向方向的钾浓度分布图；图4为一实施例的光纤谱损图；图5为一实施例的光纤的剖面折射率分布图。具体实施方式一种超低损耗光纤制备方法，其预先制作光纤预制棒，之后将光纤预制棒拉丝形成光纤，光纤预制棒的制作步骤如下，预先通过VAD法制备芯棒，将超低损耗掺碱金属光纤制备过程中需使用碱金属中性盐作为原料，由富氧载气带入烧结炉芯管内进行碱金属掺杂，掺杂过程温度控制在1000-1800℃范围内，掺杂时间控制在2-6h，制备得到掺碱金属芯层，通过氢氟酸洗5-24h，碱金属掺杂浓度为20ppm-200ppm；之后使用分段式渗氟及分段式烧结，制备重掺氟自制包层，保证纵向及轴向的掺氟浓度均匀，根据对应的折射率差布置，相对折射率波动控制在1.2％以内，实现超低损耗光纤波导结构所对应的芯棒；之后在芯棒外包覆包层，形成光纤预制棒，最后将光纤预制棒拉丝形成光纤。上述光纤预制棒的制备方法，由于采用VAD掺碱金属工艺，控制掺杂温度及掺杂时间，降低掺杂过程中产生的碱金属聚集析晶，保证掺杂轴向及径向均匀性，浓度差值控制在±5ppm以内；芯棒通过如下步骤制备：将碱金属掺杂到松散体内，然后将松散体烧结成实心棒，再将实心棒去除外表层，形成芯棒。掺杂的碱金属源选自碱金属盐，包含但不限为NaCl、KCl，KBr。具体实施方法，将芯层插入到内包掺氟管中形成芯棒；内芯棒为掺杂有碱金属的石英棒；芯层中的碱金属浓度分布均匀；在芯棒外包覆包层，内包层为重掺氟石英管材，外包层为相对浅掺氟石英管材，两者存在氟浓度差，与芯层形成折射率差，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低损耗光纤制备方法，其预先制作光纤预制棒，之后将光纤预制棒拉丝形成光纤，其特征在于：所述光纤预制棒的制作步骤如下，预先通过VAD法制备芯棒，将超低损耗掺碱金属光纤制备过程中需使用碱金属中性盐作为原料，由富氧载气带入烧结炉芯管内进行碱金属掺杂，掺杂过程温度控制在1000-1800℃范围内，掺杂时间控制在2-6h，制备得到掺碱金属芯层，通过氢氟酸洗5-24h，碱金属掺杂浓度为20ppm-200ppm；之后使用分段式渗氟及分段式烧结，制备重掺氟自制包层，保证纵向及轴向的掺氟浓度均匀，根据对应的折射率差布置，相对折射率波动控制在1.2％以内，实现超低损耗光纤波导结构所对应的芯棒；之后在所述芯棒外包覆包层，形成光纤预制棒，最后将光纤预制棒拉丝形成光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低损耗光纤制备方法，其预先制作光纤预制棒，之后将光纤预制棒拉丝形成光纤，其特征在于：所述光纤预制棒的制作步骤如下，预先通过VAD法制备芯棒，将超低损耗掺碱金属光纤制备过程中需使用碱金属中性盐作为原料，由富氧载气带入烧结炉芯管内进行碱金属掺杂，掺杂过程温度控制在1000-1800℃范围内，掺杂时间控制在2-6h，制备得到掺碱金属芯层，通过氢氟酸洗5-24h，碱金属掺杂浓度为20ppm-200ppm；之后使用分段式渗氟及分段式烧结，制备重掺氟自制包层，保证纵向及轴向的掺氟浓度均匀，根据对应的折射率差布置，相对折射率波动控制在1.2％以内，实现超低损耗光纤波导结构所对应的芯棒；之后在所述芯棒外包覆包层，形成光纤预制棒，最后将光纤预制棒拉丝形成光纤。


2.如权利要求1所述的一种超低损耗光纤制备方法，其特征在于：所述芯棒通过如下步骤制备，将碱金属掺杂到松散体内，然后将所述松散体烧结成实心棒，再将所述实心棒去除外表层，形成芯棒。


3.如权利要求1所述的一种超低损耗光纤制备方法，其特征在于：掺杂的碱金属源选自碱金属盐，包含但不限为NaCl、KCl，KBr。


4.一种超低损耗光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟云霄，肖华，劳雪刚，沈震强，张飞，郇朝阳，李宝东，
申请(专利权)人：江苏亨通光导新材料有限公司，江苏亨通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32