[发明专利]一种低衰减弯曲不敏感单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤通信系统中使用的低衰减弯曲不敏感单模光纤，该光纤具有改进的抗弯曲性能和较低的光纤损耗，属于光通信技术领域。 

背景技术

  目前在光纤通信领域，主要使用两种类型的光纤，单模光纤和多模光纤。而单模光纤与多模光纤相比较，具有传输速率快，携带信息容量大，传输距离远等优点，被广泛应用于光纤通信网络的建设之中，其中满足ITU-T G.652标准的光纤又是单模光纤中使用最广泛的光纤。而随着近年来FTTx的不断发展，原有的G.652光纤的性能已经不能满足用户要求，进而在G.652光纤的基础上，开发出了新一代的弯曲不敏感光纤，G.657光纤，其中ITU-T发布的最新的G.657光纤标准中又对G.657光纤进行了细分，分为能够兼容G.652标准的G.657.A类和不能兼容G.652标准的G.657.B类。其中G.657.A类光纤因为可以兼容G.652标准，并且又具有良好的弯曲性能，被认为是最有可能替代现有G.652光纤的产品之一。另一方面，随着光放大技术和波分复用技术的进一步发展，光纤通信系统向着更高传输功率和更长的传输距离的方向的发展。作为光纤通信系统中的重要传输媒质，单模光纤的相关性能指标也有待得到进一步的改进，以满足光纤通信系统实际发展的需要。光纤的衰减系数和模场直径是单模光纤的两个重要的性能指标。光纤的衰减系数越小，则其携带的光信号的可传输距离就更长。光纤的模场直径越大，有效面积就越大，则其非线性效应就越弱。大有效面积可以有效地抑制自相位调制、四波混频、交叉相位调制等非线性效应，保证高功率光信号的传输质量。降低衰减系数和增大有效面积可以有效提高光纤通信系统中的光信噪比（OSNR: optical-signal-to-noise ratio），进一步提高系统的传输质量和传输距离。    而目前大多数的商品化G.657光纤，虽然拥有优良的弯曲性能，并且可以与G.652光纤兼容，但是普遍存在模长直径较小的问题，并且G.657光纤的衰减系数也基本和原有的G.652光纤基本一致，没有较大的改善。发明一种可以兼容G.652标准，同时具有弯曲不敏感特性，并且具有较低衰减系数相对较大模场直径的新一代单模光纤成为光通信领域内的一个新挑战。 

对单模光纤而言，光纤的衰减系数可以用公式（1）表示： 

α = R/λ⁴ +α_IR + α_IM +α_OH +α_UV+B                             (1)

其中R 为瑞利散射系数， α_IR, α_IM, α_OH, α_UV 分别代表红外吸收，缺陷衰减，OH吸收，以及紫外吸收。在光纤材料中，由于不均匀性所引起的光的散射构成光纤的散射损耗。其中光纤的瑞利散射为三种散射机理之一，为线性散射（即与光信号的频率无关）。瑞利散射的特点是其大小与波长的四次方成反比，同时由其引起的损耗与掺杂材料的种类与浓度有关。

为了降低光纤衰减，在光纤预制棒的制造过程中一般可以采用以下几种方法，如采用更高纯度的原材料，提高生产环境和设备密封性能降低外界杂质引入的几率，或采用更大外径的预制棒制造工艺，通过大尺寸预制棒的稀释效应降低光纤的整体衰减。但是从成本控制和工艺控制的角度，降低光纤的掺杂并优化光纤的剖面是最简单和有效的降低光纤衰减的方法。 

一般来说，掺杂材料的浓度越低，则瑞利散射所引起的损耗越小。降低原材料中杂质的含量，提高光纤制造过程中环境清洁度，降低外界引入杂质的含量也是一种降低光纤衰减的方法，如专利CN201110178833.3即采用提高光纤预制棒沉积过程中的气密性的方法，降低外界杂质的引入。在光纤制造过程中，裸光纤表面涂层的涂覆工艺也是影响光纤衰减性能的一个重要参数。 

但是，无论从理论上还是实际光纤制备工艺上来讲，通过优化芯层直径和包层的掺氟浓度等参数，不仅可以增大单模光纤的有效面积，而且可以有效的降低光纤中瑞利散射等造成衰减，是一种有效可靠的降低光纤衰减的方法。但是较大的有效面积会造成光纤的弯曲损耗的明显增加（包括光纤的宏弯损耗和微弯损耗），特别是在长波长区域。在光纤的成缆过程或者实际的铺设以及使用过程中，如果光纤的抗弯曲性能不能满足要求，则信号的损耗将会变大，信号的传输质量无法得到保证。所以在光纤具有大有效面积和低衰减特点的同时，保证光纤的宏弯和微弯性能，是光纤设计和制造的一个难题。