[发明专利]一种细径小弯曲半径单模光纤

说明书

本发明涉及一种细径小弯曲半径单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于所述芯层的直径D_core为4μm～7μm，芯层的相对折射率差Δ1为0.85％～1.20％，所述的芯层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层，所述的包层由内向外分为3个包层，包括有内包层、中间包层和外包层，所述的内包层紧密包绕芯层，内包层的直径D31为10μm～30μm，相对折射率差Δ31为‑0.10％～0，所述的内包层为氟锗共掺的二氧化硅石英玻璃层；所述中间包层的直径D32为40μm～60μm，中间包层为纯二氧化硅石英玻璃层；所述的外包层直径D33为60μm～80μm，为树脂涂覆层。本发明具有弯曲半径小，宏弯损耗低，可靠性高的特点，符合光纤传感在1550nm窗口对链路损耗的要求，满足小弯曲半径多层密绕光器件的应用要求。

技术领域

本发明涉及一种细径小弯曲半径单模光纤，该光纤可适于5mm及以下弯曲半径的光器件和光传感器件制作使用，属于光纤技术领域。

背景技术

光纤的出现不仅引起了通信技术的革命，同样为传感技术提供了新的实现途径。光纤传感技术作为当今世界迅猛发展起来的技术之一，已经成为衡量一个国家科学技术水平发展的重要标志。光纤传感技术应用广泛，军事、国防、航天航空、工业控制、医疗、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。

光纤传感器是实现光纤传感技术的核心光器件，与传统的各类传感器相比，它是用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，作为被测量信号载体的光波和作为光波传输媒质的光纤，具有一系列独特的、其它载体和媒质难以相比的优点，其中径细、质软，耐弯曲是其显著优点之一。随着光纤传感技术的深入发展，光纤传感器追求灵敏、精确、小巧和智能化。如应用于海防和海洋勘探的光纤水听器，以前是将光纤绕在直径15mm轴上，绕纤圈数约400圈，现在封装要求是将光纤绕在直径约6mm 轴上，绕纤圈数高达几百圈。由此对光纤的几何尺寸，小弯曲半径下的光纤寿命以及弯曲不敏感性提出了更高要求。

石英光纤尽管本征强度很高，但在制造过程中不可避免会自身形成或被动引入不同尺寸的微裂纹，这些微裂纹在后期一旦受到较大应力就会迅速扩展直至断裂，因此影响光纤寿命的主要因素是光纤受到的应力腐蚀。为提高光纤寿命，可以通过减小光纤承载的应力来实现。弯曲状态下的光纤受到的应力可用如下公式表示：

式中，E为石英玻璃的扬氏模量、R为光纤的弯曲半径、r为裸纤的半径、C_th为涂覆层厚度。由上述公式可知，在目标弯曲半径一定的情况下，要减少光纤抵御弯曲受到的应力，可以通过减少光纤的裸纤直径来达到减少光纤受力的目的。

除了通过减少光纤直径来降低弯曲状态下光纤受力，还可以通过对石英光纤表面进行密封处理。如在光纤表面采用的密封碳、金属涂覆技术。但是这些涂覆技术工艺复杂，制造成本昂贵，较难实现量产。

发明内容

为方便介绍本发明内容，定义以下术语：

折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。

相对折射率差：△＝(n_i-n₀)/n₀*100％

n_i和n₀分别为对应部分的折射率和纯二氧化硅石英玻璃的折射率。

氟(F)的贡献量：掺氟(F)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率差(ΔF)，以此来表示掺氟(F)量。

锗(Ge)的贡献量：掺锗(Ge)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率差(ΔGe)，以此来表示掺锗(Ge)量。