[发明专利]一种低衰减单模光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低衰减单模光纤及其制备方法，所述的芯层直径a为7.0～8.0μm，相对折射率差△1为0.10～0.20％，芯层外从内向外依次包覆内包层和外包层，所述的内包层直径b为25～28μm，相对折射率差△2为‑0.05～‑0.25％，所述的外包层直径c为124～126μm，相对折射率差△3为‑0.05～‑0.25％。本发明通过VAD工艺制造芯棒，形成芯层和内包层，以此芯棒作为靶棒，通过OVD工艺在此靶棒外面沉积外包层，形成外包层，经过烧结后形成全包层掺氟的预制棒，将此预制棒在1500～3300m/min的拉丝速度下进行拉丝制得光纤。本发明通过减少芯层掺锗量和改善芯包层粘度匹配实现光纤的低衰减，本发明制备工艺较为简单，制作成本低，且工艺稳定，产出合格率高。

技术领域

本发明涉及一种低衰减单模光纤及其制备方法，属于光纤通信技术领域。

背景技术

光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输速度快等特点，被广泛用于长途干线网、 城域网以及接入网等光通信网络。满足ITU-T G.652D标准的单模光纤是最常用的通信光纤。 降低单模光纤衰减系数可以有效提高光纤通信系统的传输距离，大大减少中继站的数量和成 本，对优化传输系统结构和降低运营成本具有重要意义。

光纤产生衰耗的原因主要有：吸收损耗，包括本征吸收和杂质吸收；散射损耗，包括线 性散射、非线性散射和结构不完整散射等；附加衰耗，包括微弯损耗、宏弯损耗和接续损耗 等。在散射损耗中最重要的损耗之一是瑞利散射损耗，它是一种线性散射，其大小与光波长 的四次方成反比。瑞利散射损耗与掺杂剂引起的浓度波动和材料粘度失配引起的密度波动有 关。

降低掺杂材料的浓度并优化剖面设计是降低光纤衰减最有效和最经济的方法。在中国专 利CN201410423830.5和CN201410473879.1中，采用折射率逐渐减小的三个芯层来优化剖面， 使得纤芯层的掺锗量降低，芯包层粘度匹配得到改善，从而通过减少瑞利散射来降低光纤的 衰减系数。在中国专利CN103149630B中，采用双内包层结构，对芯层和包层的掺杂剂进行优 化，匹配芯包层粘度，降低拉丝张力在芯层造成的应力，从而降低光纤衰减。在中国专利 CN105223645A中，通过VAD工艺沉积掺锗芯层和掺氟下陷内包层，其掺氟层的半径为12～16 μm，用纯硅套管做外包层，在1550nm波长获得了小于0.180dB/km的光纤衰减。在这些专利 中，所获得的衰减值跟低衰减光纤标准比较接近，但低衰减光纤比例不高、光纤衰减水平有 待进一步改善。在美国专利US9020316 B2中，采用掺F芯层和掺F包层，芯层为alpha次抛 物线，其最高相对折射率差为0，包层相对折射率差为-0.3％～-1.5％，可以获得比较低的衰减。 在美国专利US2015/0329404A1中，通过VAD在起始棒上沉积内层和外层soot,在内层沉积时 掺入碱金属，通过烧结工序在外层掺入氟(相对折射率贡献-0.5％～-0.25％)，可以获得比较低 的衰减。这两篇美国专利中均可以获得较低的光纤衰减，但包层掺F量很大，工艺控制难度 大，成本也很高。

发明内容

为方便介绍发明内容，定义如下术语：

预制棒：是由芯层和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：含有芯层和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的距离；

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的关系；

相对折射率差：

Δ％＝[(n(i)²–n(0)²)/(2n(i)²)]×100％≈[n(i)-n(0)]/n(0)×100％

n(i)和n(0)分别为对应光纤第i层的折射率和纯二氧化硅玻璃层的折射率；