[发明专利]一种低衰耗单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光通信传输系统的低衰耗单模光纤，该光纤具有较低的衰耗，属于光通信技术领域。

背景技术

光纤通信因其具有容量大、传输距离远、传输速度快、经济等特点，已被广泛应用于长途干线网、城域网以及接入网。光纤技术的发展一直以来都是以更快的传输速率、更大的容量以及更远的传输距离为目标，从而不断提升和改进光纤的性能指标以及光纤的通信技术。近几年来，随着IP业务量的爆炸式增长，通信网络正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量距离积的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。为了满足光纤通信系统的发展需要，作为光纤通信网络的传输媒质的光纤的相关性能指标也有待进一步改进和提升。

光纤的衰减系数是光纤最重要的性能指标之一，在很大程度上决定了光纤通信的中继距离。光纤的衰减系数越小，则其携带的光信号可传输距离就越远，而在同样的传输距离下，其携带的光信号衰减幅度就越小。降低衰减系数可以有效提高光纤通信中的光信噪比OSNR，进一步提高系统的传输质量和传输距离。在长距离的光纤通信中，光信号是通过中继站来完成传输的，如果光纤的衰减系数越小，光信号的无中继传输距离就越远，那么就可以增加中继站之间的距离，从而大大减少中继站的建设，降低运营成本。因此，降低光纤的衰减系数无论是从优化系统结构还是降低运营成本方面，都具有非常重要的意义。

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、弯曲损耗和接续损耗等。在吸收损耗中最主要的是杂质吸收引起衰耗，在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，因此降低原材料中杂质的含量，提高光纤制造过程中环境洁净度，降低外界引入杂质的含量也是一种降低光纤衰耗的方法。在中国专利CN201110178833.3中，描述了一种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，同时由其引起的损耗与掺杂材料的种类与浓度有关。在美国专利US6917740中，描述了一种材料粘度失配得到改善的纯硅芯单模光纤及其制造方法。通过在芯层中掺氟（F）和氯（Cl），使得芯层与包层的玻璃化转变温度Tg的差值缩小到200℃以内，优化光纤的衰减性能。虽然从多个方面，都能降低光纤的衰减系数，但是从成本控制和工艺控制的角度来说，通过降低光纤的掺杂并优化光纤的折射率剖面，是降低光纤衰减最简单和有效的方法。

发明内容

为方便介绍本发明内容，定义部分术语：

折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。

从光纤纤芯轴线开始算起，根据折射率的变化，定义为最靠近轴线为第一芯层，围绕在第一芯层外的依次为第二芯层、第三芯层，围绕在第三芯层外的为下陷包层。光纤的最外层为纯二氧化硅层定义为光纤外包层。

相对折射率差：

，n_i为各对应部分的折射率，n₀纯二氧化硅玻璃折射率。

本发明所要解决的技术问题是通过合理的折射率剖面设计，提供一种用于光通信传输系统的低衰耗单模光纤。

本发明为解决上述提出的问题所用的技术方案为：包括有纤芯层、下陷包层和外包层，其特征在于纤芯层由折射率由高到低的三个芯层组成，所述的第一芯层直径2R1为5μm~6.5μm，相对折射率差Δn1为 0.25%~0.4%，所述的第二芯层直径2R2为8μm~10μm，相对折射率差Δn2为 0.15%~0.25%，所述的第三芯层直径2R3为10.5μm ~13μm，相对折射率差Δn3为 -0.03%~0.15%，芯层外包覆下陷包层，所述的下陷包层直径2R4 为13μm ~16μm，相对折射率差Δn4为 -0.15%~0%，最外层是外包层，外包层为纯二氧化硅石英玻璃层。

按上述方案，所述的三个芯层的相对折射率差为Δn1>Δn2>Δn3。

按上述方案，所述的下陷包层的相对折射率差Δn4为 -0.10%~-0.03%。

按上述方案，所述的纤芯层由掺(F)（或其它掺杂剂）和锗(Ge)（或其它掺杂剂）共掺的石英玻璃组成。

按上述方案，所述的下陷包层由氟(F)（或其它掺杂剂）和锗(Ge)（或其它掺杂剂）共掺的石英玻璃组成。

按上述方案，所述的外包层为 OVD、VAD 或 APVD 制备的纯二氧化硅石英玻璃层。