本发明专利技术涉及单模光纤及其制造方法，该单模光纤从中心到外周依次包括纤芯、至少第一凹陷包层和第二凹陷包层以及外包层。所述纤芯的半径(Rco)为3.5μm～5.5μm，并且所述纤芯相对于所述外包层的折射率差(Dnco-Dnout)为0～3×10-3；所述第一凹陷包层的半径(Rcl1)为9μm～15μm，并且所述第一凹陷包层相对于所述外包层的折射率差(Dncl1-Dnout)为-5.5×10-3～-2.5×10-3；所述第二凹陷包层的半径(Rcl2)为38μm～42μm，并且所述第二凹陷包层相对于所述第一凹陷包层的折射率差(Dncl2-Dncl1)为-0.5×10-3～0.5×10-3；以及所述外包层的半径为61.5μm～63.5μm。可以以小成本来制造衰减降低的光纤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传输领域，更特别地，涉及单模光纤(single mode opticalfiber, SMF)。本专利技术涉及ー种能够从性能增强的预制件制造的衰减降低的单模光纤。
技术介绍
对于光纤，折射率分布通常根据将折射率和光纤半径相关联的函数的图形外观来进行分类。以标准方式，在X轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出该折射率和光纤包层的折射率之间的差。这些曲线通常代表光纤的理论分布或设定分布，然而，制造光纤时的限制可能导致略微不同的分布。传统上，光纤包括具有传输光信号并可能地放大光信号的功能的光纤芯以及具有将光信号限制在纤芯内的光包层。为此，纤芯的折射率 nc和外包层的折射率ng满足nc>ng。通常使用还被称为单模光纤(SMF)的阶梯折射率光纤作为针对光纤传输系统的线形光纤(line fiber)。这些光纤具有符合特定远程通信标准的色散(chromaticdispersion)和色散斜率，并且还具有符合标准的截止波长和有效面积值。针对来自不同制造商的光学系统之间的兼容性的需求，国际电信联盟(ITU)已定义了ー个标准即參考ITU-T G. 652,被称为SSMF(标准单模光纤)的标准光学传输光纤必须遵守该标准。其中，G. 652标准针对传输光纤推荐了 在波长1310nm处,模场直径(MFD)的范围为;光缆截止波长的最大值为1260nm ；由入。所表示的零色散波长的值的范围为;以及色散斜率的最大值为0. 092ps/nm2-km。以标准的方式，如国际电エ委员会的附属委员会86A在标准IEC60793-1-44中所定义的，測量光信号在光纤中传播超过22米之后不再是单模信号的波长作为光缆截止波长。具有纯ニ氧化娃纤芯的光纤同样是已知的，并且被称为纯娃芯光纤(PSCF)。PSCF的纤芯内不存在掺杂剂使得可以限制光学损耗并且显著地限制波长为1550nm处的衰減。因此，传统上，PSCF具有掺杂氟的ニ氧化硅包层，以降低包层的折射率并确保将光信号限制在纤芯内的功能。通过在光纤拉丝塔上拉拔预制件来制造光纤，这种方式本身是已知的。预制件例如包括初级预制件，该初级预制件包含构成光纤的包层的一部分和纤芯的质量非常高的玻璃管。然后，将该初级预制件包上外包层或套上套筒，以增大该初级预制件的直径并形成可在光纤拉丝塔上使用的预制件。规模化的光纤拉丝操作包括将预制件垂直地放置于塔中并且从该预制件的端部拉制出光纤束。为此，对预制件的ー个端部局部施加高温，直到ニ氧化硅软化为止；然后，由于光纤拉丝速度和温度决定了光纤的直径，因此在光纤拉制期间持续地监控光纤拉丝速度和温度。预制件的几何性质应完全遵守光纤的纤芯和包层的折射率之间的比率以及各自的直径之间的比率，以使得拉制出的光纤具有所需的分布。初级预制件可以包括通常为石英的基管，其中，在该基管中已沉积了一层或者多层掺杂和/或未掺杂的ニ氧化娃，以形成光纤的纤芯和内包层。在基管内部进行沉积的沉积技术包括改进的化学气相沉积(MCVD, Modified Chemical Vapor Deposition)、熔炉化学气相沉积(FCVD, Furnace Chemical Vapor Deposition)或等离子化学气相沉积(PCVD, Plasma Chemical Vapor Deposition)。在沉积了与纤芯和内包层相对应的层之后，在被称为径向收拢(collapsing)的操作期间使该管自身闭合。CVD技术确保了 OH峰值保持低的水平，由此限制了 1385nm处的衰減。初级预制件可以包括通过诸如外部气相沉积(OVD, Outside Vapor Deposition)或轴向气相沉积(VAD, Vapour Axial Deposition)等的外部沉积技术所制成的棒。在这种情况下不使用基管；通过将前驱气体和火焰引导至引弧棒(starting rod)上，来沉积掺杂和/或未掺杂的ニ氧化硅层。成分沉积通常涉及术语“掺杂”，即将“掺杂物”添加至ニ氧化硅以改变其折射率。因此，锗(Ge)或磷(P)増大了ニ氧化硅的折射率；这两者经常被用来掺杂光纤的中央纤芯。此外，氟(F)或硼(B)降低了ニ氧化硅的折射率；氟经常被用来形成凹陷包层。对具有高度凹陷的大凹陷包层的初级预制件的制作需要非常精细。实际上，例如，超过特定温度吋，氟难以混入到已加热的ニ氧化硅中，而制作玻璃又需要高温。PCVD技术能够有效地用于在沉积管内部产生凹陷包层。文献US RE 30，635和US4，314，833中说明了这种制造技术；这种技术使得氟能够显著地混入到ニ氧化硅中，以形成高度凹陷的包层。在玻璃制造塔中设置和安装有由纯ニ氧化硅或掺杂氟的ニ氧化硅所制成的沉积管。然后，对该管进行设置以使其转动，并且将ニ氧化硅和掺杂物的混合气体注入到该管中。该管横跨了对混合气体局部加热的微波空腔。该微波加热通过使注入到该管中的气体离子化而产生等离子体，并且离子化的掺杂物与ニ氧化硅颗粒激烈反应，从而在该管内部沉积了掺杂ニ氧化硅层。微波加热所产生的掺杂物的激烈反应使得高浓度的掺杂物能够被混入到ニ氧化硅层中。图I不出了传统的PSCF的设定折射率分布。图I的折射率分布不出了 中央纤芯的半径为R。。且折射率为与ニ氧化硅的折射率相对应的Dn。。，以及凹陷内包层的外径为Rdl且折射率为Dncdl。由于该内包层的折射率低于通过对初级预制件包上外包层或套上套筒所获得的外包层的折射率Dnrat，因而将该内包层称为凹陷内包层。在PSCF中，外包层通常由纯ニ氧化硅玻璃制成并且与中央纤芯具有基本相同的折射率。通常，该外包层由用于制作初级预制件的基管和/或用于获得所需的直径比的外包层或套筒所构成。 在上述的外包层与中央纤芯具有基本相同的折射率的结构中，基本模式LPOl并没有被完全引导，并且显示出被称为泄漏的附加损耗。为了使这些泄露损耗最小化，必须减少在纯ニ氧化硅外包层中传输的能量百分比。因此，氟掺杂的内包层的外半径和纤芯的半径之比(Rdl/R。。)必须充分高；即，凹陷内包层ニ氧化硅必须尽可能地至少延伸至临界半径Rdl，其中，Rdi的值取决于纤芯半径以及纤芯折射率Dn。。和内包层折射率Dndl之间的折射率差；对于符合G. 652建议的标准SMF，认为凹陷包层半径与纤芯半径之间的比值为8以上(Rcll/Rco>8)确保了将光信号良好地限制在中央纤芯中以及可接受的泄露损耗水平。MCVD、FCVD和PCVD技术能够确保获得高质量的纤芯和高度凹陷的大内包层，但这些技术在用于获得大容量预制件时的成本高。将预制件的容量定义为能够从该预制件拉制出的光纤长度量。预制件的直径越大，其容量越大。为了降低制造成本，期望从同一预制件中拉制出长度较长的线形光纤。因此，本专利技术寻求制造直径大的预制件，同时该预制件又能符合与中央纤芯和凹陷内包层的直径有关的上述限制。US-A-2008/0031582和US-A-5044724公开了使用氟掺杂的沉积管来制造初级预制件。这种技术方案能够限制管内部所沉积的氟掺杂层的量。W0-A-2010/003856公开了利用等离子外部沉积(POD, Plasma Outside Deposition)或OVD来制造氟掺杂管。当使用氟掺杂沉积管时，初级预制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单模光纤，其从中心到外周依次包括纤芯、至少第一凹陷包层和第二凹陷包层以及外包层，其中：所述纤芯的半径(Rco)为3.5μm～5.5μm，并且所述纤芯相对于所述外包层的折射率差(Dnco？Dnout)为0～3×10？3；所述第一凹陷包层的半径(Rcl1)为9μm～15μm，并且所述第一凹陷包层相对于所述外包层的折射率差(Dncl1？Dnout)为？5.5×10？3～？2.5×10？3；所述第二凹陷包层的半径(Rcl2)为38μm～42μm，并且所述第二凹陷包层相对于所述第一凹陷包层的折射率差(Dncl2？Dncl1)为？0.5×10？3～0.5×10？3；以及所述外包层的半径为61.5μm～63.5μm。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯拉德，M·比戈阿斯楚克，
申请(专利权)人：德拉克通信科技公司，
类型：发明
国别省市：
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