一种单模光纤及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种单模光纤及其制造方法，单模光纤的裸光纤由内至外依次为纤芯层、内包层和外包层，纤芯层和内包层材质均为掺锗和掺氟的石英玻璃，外包层的材质为掺氟的石英玻璃，外包层采用MCVD工艺制作，纤芯层和内包层均采用PCVD沉积法制作。本发明专利技术，通过在少量掺锗的纤芯层中精确掺杂氟，以确保纤芯层与包层粘度匹配，从而降低纤芯层与包层间的应力，而且由于结构类似常规单模光纤，可以替代常规单模光纤进行长距离传输，因此可以在降低光纤损耗的同时，实现与常规单模光纤的良好兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤领域，具体涉及一种单模光纤及其制造方法。
技术介绍
随着FTTH、云计算、移动互联网及物联网等的发展，大数据时代已经到来，超大带宽、超高速率、超长距离将成为干线网络发展的主流趋势。新技术层出不穷，对于作为通信介质的光纤也同样提出了有别于传统网络的新需求。目前，各大通信运营商普遍使用的是100G系统，而400G系统能够在100G的基础上进一步提升网络容量并降低每比特传输成本，可有效地解决运营商面临的业务流量及网络带宽持续增长的压力，预计在2017年左右也会开始逐步商用。但400G传输系统带来的OSNR受限、噪声及非线性等问题会对传输距离会产生限制。从链路的光纤技术来看，低损耗单模光纤可以提升系统OSNR并有效延长传输距离，而这可以减少电中继的使用，从而优化网络结构、节省建设成本。因此研发一种高效的低损耗光纤，通过改善高速、大容量WDM系统OSNR，就可以有效降低线路综合损耗，延长网络传输距离，进而降低投资、运维的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是单模光纤在长距离高速率传输中OSNR的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种单模光纤，其裸光纤由内至外依次为纤芯层、内包层和外包层，所述纤芯层和所述内包层材质均为掺锗和掺氟的石英玻璃，所述外包层的材质为掺氟的石英玻璃，所述外包层采用MCVD工艺制作，所述纤芯层和所述内包层均采用PCVD沉积法制作。在上述方案中，所述纤芯层中锗的掺杂量大于所述内包层中锗的掺杂量，所述纤芯层中氟的掺杂量小于所述内包层中氟的掺杂量。在上述方案中，所述纤芯层中锗的贡献折射率为0.1％～0.18％，所述内包层中锗的贡献折射率为0.04％～0.05％，所述纤芯层中氟的贡献折射率为-0.09％～-0.08％，所述内包层中氟的贡献折射率为-0.40％～-0.35％。在上述方案中，所述纤芯层的半径为3.8um～5.4um，所述纤芯层的相对折射率n1为0.02～0.12。在上述方案中，所述内包层的半径为18um～35um，所述内包层的相对折射率n2为-0.38～-0.28。在上述方案中，所述外包层的半径为40um～62.5um，所述外包层的相对折射率n3为-0.38～-0.25。在上述方案中，所述单模光纤在1310nm波段的衰减系数小于或等于0.32dB/km,所述单模光纤在1550nm波段的衰减系数小于或等于0.18dB/km。在上述方案中，所述单模光纤截止波长小于或等于1260nm。本专利技术还提供了一种上述的单模光纤的制造方法，包括以下步骤：通过PCVD工艺制作相应参数的纤芯层、内包层和外包层，然后将纤芯层、内包层和外包层在掺氟反应管内进行PCVD沉积成棒工艺，沉积成棒工艺完成后依次通过套管拉细工艺、实心棒工艺制出相应的预制棒。本专利技术，通过在少量掺锗的纤芯层中精确掺杂氟，以确保纤芯层与包层粘度匹配，从而降低纤芯层与包层间的应力，而且由于结构类似常规单模光纤，可以替代常规单模光纤进行长距离传输，因此可以在降低光纤损耗的同时，实现与常规单模光纤的良好兼容。附图说明图1为本专利技术中裸光纤的剖面示意图；图2为本专利技术的折射率示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做出详细的说明。如图1、图2所示，本专利技术提供的一种单模光纤，包括以同心圆的方式设计的主体结构，其裸光纤由内至外依次为纤芯层1、内包层2和外包层3，纤芯层1和内包层2材质均为掺锗和掺氟的石英玻璃，外包层3的材质为掺氟的石英玻璃，其中，外包层3采用MCVD工艺制作，纤芯层1和内包层2均采用PCVD沉积法制作。进一步优选地，纤芯层1中锗的掺杂量大于内包层2中锗的掺杂量，纤芯层1中氟的掺杂量小于内包层2中氟的掺杂量。其中，纤芯层1为较纯的石英玻璃以减少光纤损耗，其少量掺锗并且同时掺氟可以降低纤芯层1的粘度；内包层2为深度掺氟的石英玻璃并且同时掺锗，外包层3为只掺氟的石英玻璃。具体为，纤芯层1中锗的贡献折射率为0.1％～0.18％，内包层2中锗的贡献折射率为0.04％～0.05％，纤芯层1中氟的贡献折射率为-0.09％～-0.08％，内包层2中氟的贡献折射率为-0.40％～-0.35％。纤芯层1的相对折射率为n1。内包层2的相对折射率为n2。外包层3的相对折射率为n3。取纯石英套管层的折射率为等效石英包层折射率n。本专利技术在实现上述折射率时，采用相对折射率差的办法，以石英包层折射率为基准，各层之间有一个相对折射率差，以此为标准来测算并实现本专利技术的各层折射率。相对折射率差采用公式为：Δn＝(n0-n)/(n0+n)*100％；其中n为石英包层的折射率，在本专利技术中对应为套管层的折射率，n0为与之相比较的对应层的折射率。对本专利技术而言，当计算纤芯层1折射率与石英包层相对折射率差时，公式中n0为纤芯层1的相对折射率n1；当计算内包层2折射率与石英包层相对折射率差时，公式中n0为内包层2的相对折射率n2；当计算外包层3折射率与石英包层相对折射率差时，公式中n0为外包层3的相对折射率n3。由上述公式可以分别得到纤芯层1的相对折射率差Δn1,内包层2的相对折射率差Δn2，外包层3的相对折射率差Δn3。参见表1、表2，优选地，纤芯层1的半径R1为3.8um～5.4um，纤芯层1的相对折射率n1为0.02％～0.12％,内包层2的半径为18um～35um，内包层2的相对折射率n2为-0.38％～-0.28％，外包层3的半径为40um～62.5um，外包层3的相对折射率n3为-0.38％～0.25％。且更进一步优选地，单模光纤最外层的直径优选为80um或125um，涂覆后光纤直径为200um或245um。本专利技术中纤芯层1和内包层2均采用PCVD沉积法制作，能有效控制各层折射率分布，现实中大多采用的是纯SiO2套管制作，但本专利技术的单模光纤采用的是下陷包层结构，若也采用纯SiO2套管制作，则纯SiO2折射率与芯层相当，这很可能导致光功率从包层漏掉，为解决这个问题，本专利技术具体提供了两个实施方案：实施例一参见表1、表2，本实施例采用的是与外包层3匹配的氟套管(相对折射率n为-0.38％～-0.25％)来进行PCVD沉积，避免下陷外包层3后又出现一上升套管层，有效避免了光功率的泄露。光纤在1310nm波段的衰减系数小于或等于0.32dB/km,1550nm波段的衰减系数小于或等于0.18dB/km，其衰减远小于常规单模光纤，接近理论纯SiO2的衰减值。实施例二：在实施例一中，由于氟套管使用上不是很常规，需要特别定制，因此在成本较高，本实施例仍然采用的是常规的纯石英套管，使用纯石英套管沉积完后，用特别的打磨加工将其打磨掉，这样外包层3的相对折射率n仍为-0.38％～-0.25％，这样可以较好地降低成本。该光纤在1310nm波段的衰减系数小于或等于0.32dB/km,1550nm波段的衰减系数小于或等于0.18dB/km，其衰减远小于常规单模光纤，接近理论纯SiO2的衰减值。相对于实施例一，由于打磨工艺的制作精度较难控制，故其光纤产品的衰减相对较大，但这两种方式都很好的降低了光纤的衰减，因此具有较好的应用前景。表1、本专利技术单模光纤折射率剖面及掺杂材料含量表2、本专利技术单模光纤的主要性能参数本专利技术对低损耗单模光纤的模场进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单模光纤，其裸光纤由内至外依次为纤芯层、内包层和外包层，其特征在于，所述纤芯层和所述内包层材质均为掺锗和掺氟的石英玻璃，所述外包层的材质为掺氟的石英玻璃，所述外包层采用MCVD工艺制作，所述纤芯层和所述内包层均采用PCVD沉积法制作。

【技术特征摘要】
1.一种单模光纤，其裸光纤由内至外依次为纤芯层、内包层和外包层，其特征在于，所述纤芯层和所述内包层材质均为掺锗和掺氟的石英玻璃，所述外包层的材质为掺氟的石英玻璃，所述外包层采用MCVD工艺制作，所述纤芯层和所述内包层均采用PCVD沉积法制作。2.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述纤芯层中锗的掺杂量大于所述内包层中锗的掺杂量，所述纤芯层中氟的掺杂量小于所述内包层中氟的掺杂量。3.如权利要求2所述的单模光纤，其特征在于，所述纤芯层中锗的贡献折射率为0.1％～0.18％，所述内包层中锗的贡献折射率为0.04％～0.05％，所述纤芯层中氟的贡献折射率为-0.09％～-0.08％，所述内包层中氟的贡献折射率为-0.40％～-0.35％。4.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述纤芯层的半径为3.8um～5.4um，所述纤芯层的相对折射率n1为0.02～0.12。5.如权利要求1所述的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻煌，莫琦，余志强，黄丽洁，骆城，陈文，王冬香，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42