[发明专利]光纤及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光纤及其制备方法。该光纤所由内向外依次包括芯层、内包层、下陷层、外包层和涂覆层，制备方法包括，使用VAD工艺依次制备芯层、内包层和下陷层，OVD工艺制备外包层，得到光纤预制棒前驱体进行熔缩、降温，得到光纤预制棒，然后进行熔融拉丝，在惰性气体的氛围中退火，得到裸纤进行涂覆和固化，得到光纤。本发明在光纤预制棒制造时，采用斜内包层结合宽凹陷浅掺氟的设计，有效降低了芯层和下陷层的折射率差，使得光纤具备更高的强度，同时增加了光纤的抗弯曲能力，弯曲损耗大大减小；熔缩后的光纤预制棒采用特定降温工艺，熔融拉丝后使用惰性气氛下的自然冷却，从而进一步降低光纤内应力，有效降低光纤损耗。

技术领域

本发明涉及光纤制备技术领域，具体而言，涉及一种光纤及其制备方法。

背景技术

现有技术中，光纤通常采用的内包层设计为平台型，虽然可以在一定程度上提升芯层和下陷层之间的匹配，但是匹配提升效果有限。目前通常采用深凹陷层的设计来增强光纤的抗弯曲性能，但是这种设计实施难度大，成本高，且多数采用MCVD或者PCVD实现，需要工艺的切换，设备成本高。而且预制棒熔缩后会直接冷却至室温，存在安全隐患。现有拉丝技术中，在使用保温炉将光纤温度通过梯度降温至假想温度后，通常直接在空气中冷却至室温，但是实际上玻璃纤维表面的反应仍然在继续，光纤内部的不均匀性仍然在增加，影响光纤衰减等性能参数。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光纤及其制备方法，以解决现有技术中光纤由于不同层级之间黏度失配导致光纤内应力过大、光纤衰减和强度下降、光纤抗弯曲性能较差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光纤制备方法，光纤由内向外依次包括芯层、包层和涂覆层，包层由内向外依次包括内包层、下陷层和外包层，制备方法包括以下步骤：步骤S1，使用VAD工艺依次制备芯层、内包层和下陷层，然后使用OVD工艺制备外包层，得到光纤预制棒前驱体；步骤S2，将光纤预制棒前驱体进行熔缩，其次以1.5～2.5℃/s的冷却速度降温至800～950℃，保持1～5min，然后冷却至室温，得到光纤预制棒；步骤S3，将光纤预制棒进行熔融拉丝，然后在惰性气体的氛围中进行退火，得到裸纤；步骤S4，将裸纤进行涂覆，得到表面具有涂覆层的裸纤，然后进行固化，得到光纤。

其中，设置二氧化硅相对折射率差为0，芯层的相对折射率差Δn1为0.34～0.38％；内包层的相对折射率差Δn2由内向外呈线性递减，靠近芯层的相对折射率差Δn2-1为0.04～0.1％，靠近下陷层的相对折射率差Δn2-2为0～-0.02％；下陷层的材料为掺氟二氧化硅，下陷层的相对折射率差Δn3为-0.07～-0.1％；外包层的相对折射率差Δn4为0。

进一步地，芯层的材料为掺锗二氧化硅，芯层的单侧厚度为4.5～4.9μm；和/或，内包层的材料为掺锗二氧化硅，内包层的单侧厚度为7.5～12μm；和/或，下陷层的单侧厚度为8～15μm；和/或，外包层的材料为纯二氧化硅，外包层的单侧厚度为62～63μm。

进一步地，光纤预制棒前驱体的直径为200～300mm，光纤预制棒的直径为光纤预制棒前驱体的直径的40～60％。

进一步地，步骤S2中，熔缩温度为1900～2200℃，熔缩气氛为惰性气体和氧气的混合气氛，惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种；优选地，熔缩气氛中氧气的体积百分含量为0～50％，熔缩气氛的气体流速为6～12L/min。

进一步地，步骤S3中，熔融温度为1800～2200℃，熔融气氛为氦气和/或氩气；优选地，熔融气氛中氦气的体积百分含量为0～40％，熔融气氛中氧气体积浓度＜50ppm，熔融气氛的气体流速为15～50L/min。