弯曲不敏感微结构光纤及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种弯曲不敏感微结构光纤及其制造方法，弯曲不敏感微结构光纤包括掺锗的纤芯和覆盖在纤芯外围的石英包层，纤芯周围均匀分布有12个空气孔。方法包括步骤：利用制棒设备制备掺锗的纤芯；将12根石英管沿纤芯外围的圆周方向均匀排列，12根石英管的尾端固定，形成聚束的纤芯加石英管结合的一体棒；在一体棒的外围套上石英套管，形成弯曲不敏感微结构光纤预制棒；利用光纤拉丝塔，将弯曲不敏感微结构光纤预制棒拉制成弯曲不敏感微结构光纤。本发明专利技术能够有效克服实际制造过程中微孔不对称性带来的弯曲损耗效果不佳的问题，并且能提供更好的小弯曲半径低损耗特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信领域中的微结构光纤，特别是涉及一种。
技术介绍
为了便于理解本专利技术的内容，首先简要介绍本专利技术所涉及术语的定义沉积光纤原材料在一定的环境下发生化学反应生成掺杂的石英玻璃的工艺过程。熔缩将沉积后的空心玻璃管在一定的热源下逐渐烧成实心玻璃棒的工艺过程。套管满足一定截面积和尺寸均勻性的高纯石英玻璃管。基管用于沉积的高纯石英玻璃管。折射率剖面(rip)光纤或光纤预制棒(包括光纤芯棒)的折射率与其半径之间的关系曲线。绝对折射率差(δ η):光纤预制棒中各个部分的折射率与纯石英玻璃折射率的差。2 2 γ — γι相对折射率(δ % ) :Δ% = 2 0XlQQ0Zo其中ni为第i层光纤材料的折Ini，射率，n0为纯石英玻璃的折射率。OO{\E2rdrf有效面积Aff = 2πΧ~^Ζ- e为与传播有关的电场，r为光纤半径。\EArdrο ,总色散光纤波导色散与材料色散的代数和。色散斜率色散对波长的依赖性。pmd 光纤的偏振模色散。pcvd 等离子化学气相沉积。mcvd 改进的化学气相沉积。vad:轴向气相沉积。宽带光纤接入技术是公认的最为理想的宽带综合接入技术，具有带宽大、传输距离远、不受干扰、容易维护、可靠性高等诸多显著优点，因此近年来越来越受到整个电信业的普遍关注，在关键技术的突破和推广应用等方面均取得长足进展，成为当前光纤通信领域发展的热点。各国电信运营商纷纷把关注的目光投向了光纤到户(ftth)，都计划利用光纤这一迄今为止最好的传输媒质来突破接入的“瓶颈”。小弯曲环境下的光纤弯曲损耗增大是制约光纤到户市场发展的技术问题。常规通信光纤无法实现现有高速光纤通信系统下的小弯曲损耗的光信号的信息传输；常规G. 657光纤在极小弯曲直径(5mm以下)损耗较大，不能够任意弯曲，在复杂而狭小的终端用户环境中的应用受到限制，因此，迫切需要开发出新型的超高抗弯能力的前沿光纤技术。微结构光纤具备各种新颖而杰出的光学特性，并且具备设计灵活、制备方便的优点，因此，微结构光纤备受国内外科学界与技术界的广泛关注，并制备出各种结构与优良功能的微结构光纤，在40G高速光通信与光纤到桌面(FTTD)等领域已经获得初步应用。常规单模光纤为了提高光纤抗弯能力，一般都是采用纤芯高掺锗，从而提高光纤纤芯与光纤包层的折射率差，从而将基模的光场严格地限制在光纤纤芯中，降低单模光纤的弯曲损耗。微结构光纤则是在光纤的包层中引入折射率较低的空气微孔，光纤包层的有效折射率降低，并且调整空气孔的分布达到调整各种模式在光纤中的分布，最终限制基模， 抑制高阶模，达到提高微结构光纤的抗弯曲损耗能力。目前常见的弯曲不敏感微结构光纤有两种，参见图1所示，一种为三孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，参见图2所示，另一种为六孔结构的弯曲不敏感微结构光纤。这两种微结构光纤的最优性能体现在其弯曲损耗较低。其在1550nm的弯曲损耗仅为常规单模光纤的1/500，可用于制造室内缆。但是，由于孔状结构在实际制备过程中存在不均勻分布的实际问题，因此，这两种结构的微结构光纤都面临着光纤的偏振模色散特性难以有效控制的问题。图1所示的三孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，包含一个掺锗的纤芯1，和在纤芯 1周围呈三角形分布的三个空气孔2，以及包裹纤芯1和三个空气孔2的石英包层3，从而将基模严格限制在光纤纤芯中，而高阶模则处于空气孔之外。这种结构很简单，容易实现，但是带来的问题就是空气孔2在制造过程中，三孔中有任一孔偏差一个微小的角度，都将造成芯周围约束不一致对称的问题，难以实现良好的一致性和对称性，从而不仅影响光纤的弯曲损耗特性的效果和稳定，而且会造成光纤的偏振模色散特性的不良，不利于在高速光纤通信系统中应用。图2所示的六孔结构的弯曲不敏感微结构光纤，在掺锗的纤芯1的外围适当位置引入一圈正六边形分布的6个空气孔2，再由石英包层3包围，从而降低光纤包层的有效折射率，提高光纤的抗弯能力。这种结构大幅改善了空气孔不一致和不对称形带来的光纤弯曲损耗特性效果不好以及弯曲损耗不稳定的问题，当有一孔偏差微小角度时，其所产生的不一致对称问题得到了减轻。但是，由于6孔间每两孔间以纤芯1中心原点为顶点的间隔角度仍达到60°，此时任何一孔相对自身10%的偏差就将带来相邻两孔间接近12°的偏差，而这12°的偏差占到整个圆周360度的约3. 3%。而常规通信光纤的偏差通常在2%以内，因此这将会影响光纤的弯曲损耗和偏振模特性。因此，两孔间的不一致对称问题仍将对光纤的模式约束产生影响。这种因实际制造过程中产生的孔分布不一致对称问题会影响对光纤中光的基模传输的有效约束，造成某一方向的约束不够，形成偏振损耗，严重的将对光纤的弯曲损耗特性造成不良影响，从而限制了光纤的应用效果。由于微孔通常由毛细管拉制而成，10%的偏差在毛细管制备过程中是很可能出现的。这也是这种微结构光纤难以实现3mm以下的良好弯曲特性以及难以在高速光纤通信系统中得到广泛应用的关键原因之一。综上所述，弯曲不敏感光纤不仅需满足常规通信单模光纤的各项技术指标，而且还要满足小弯曲半径条件下的低损耗特性指标的要求，因此，微结构光纤中因微孔不一致问题带来的光纤PMD特性难以达到高速光纤通信要求的问题、因微孔圆周方向上的难以实现理想对称造成的基模约束不对称，而带来的小弯曲损耗特性不够好以及不够稳定的问题、及多孔结构下的微结构光纤的制造问题，即如何降低因微结构光纤制造过程中难以保持良好一致性的现实问题带来的不良影响，从而有效提高弯曲不敏感微结构光纤的整体光学传输性能，成为亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种，能够有效克服实际制造过程中微孔不对称性带来的弯曲损耗效果不佳的问题，并且能提供更好的小弯曲半径低损耗特性。本专利技术提供的弯曲不敏感微结构光纤，它包括掺锗的纤芯和覆盖在所述纤芯外围的石英包层，所述纤芯周围均勻分布有12个空气孔。在上述技术方案中，所述12个空气孔中心的连线构成正十二边形。在上述技术方案中，所述12个空气孔的孔径相同，且在5. 0 15. Oym之间。在上述技术方案中，所述12个空气孔中心与纤芯中心的距离相同，在20.0 40. 0 μ m 之间。在上述技术方案中，所述12个空气孔任意两孔的中心与纤芯中心连线的夹角在 20 40度之间。在上述技术方案中，所述纤芯直径的长度在5. 0 μ m 20. 0 μ m之间，相对折射率差在0. 25% 1.0%之间。在上述技术方案中，所述石英包层的外围涂有涂层，所述涂层为紫外光固化的丙烯酸树脂涂层或热固化的聚酰亚胺涂层。本专利技术提供的弯曲不敏感微结构光纤的制造方法，包括以下步骤:A、利用制棒设备制备掺锗的纤芯；B、将12根石英管沿纤芯外围的圆周方向均勻排列，12根石英管的尾端固定，形成聚束的纤芯加12根石英管结合的一体棒；C、在所述一体棒的外围套上石英套管，形成弯曲不敏感微结构光纤预制棒；D、利用光纤拉丝塔，将所述弯曲不敏感微结构光纤预制棒拉制成弯曲不敏感微结构光纤。在上述技术方案中，步骤A中所述纤芯采用轴向气相沉积VAD工艺、等离子化学气相沉积PCVD工艺或者改进的化学气相沉积MCVD工艺制备。在上述技术方案中，步骤B中所述12根石英管中心的连线构成正十本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种弯曲不敏感微结构光纤，它包括掺锗的纤芯（１）和覆盖在所述纤芯（１）外围的石英包层（３），其特征在于：所述纤芯（１）周围均匀分布有１２个空气孔（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文勇，陈伟，黄文俊，胡福明，莫琦，柯一礼，赵磊，杜城，张涛，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83