[发明专利]一种大尺寸弯曲不敏感多模光纤预制棒的制备方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸弯曲不敏感多模光纤预制棒的制备方法，先通过管内法进行掺杂沉积，形成多模光纤芯层，沉积完成后，通过加热炉将沉积管熔缩成实心芯棒，以制得的芯棒为靶棒，通过管外法工艺进行掺杂沉积，分别沉积下陷包层和外包层；或者，用纯石英玻璃外衬管通过管内法工艺进行负掺杂，构成预制棒的下陷包层和外包层；然后将制得的芯棒与沉积好的外套管组合成用于RIT工艺的光纤预制棒，或者将制得的芯棒与掺氟或硼的石英玻璃套管套装组合用SCR工艺将两者熔缩成实心棒，再将该实心棒与大直径外套管组合成用于RIT工艺的光纤预制棒。本发明制得的光纤预制棒不仅外径尺寸大，芯层精度高，而且制作成本低，方法简便灵活，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸弯曲不敏感多模光纤预制棒的制备方法，属于光通信技术领域。

背景技术

弯曲不敏感多模光纤以其低廉的系统成本、合适的带宽和理想的抗弯曲性能，成为短距离高速率传输网络的优质解决方案，已广泛应用于数据中心、办公中心、高性能计算中心和存储区域网等领域。调查报告显示，全球对多模光纤的需求量正在逐年增加。中国是增长最为迅速的多模光纤市场之一。

近年来，网络传输速率飞速发展，10Gb/s以太网已经成熟运用在很多数据中心、企业网和办公中心。并且，用户对带宽的需求仍在不断上升，40Gb/s和100Gb/s的网络业务将会越来越多。为适应高速以太网的需要，弯曲不敏感多模光纤带宽需要逐步提升。要想得到高带宽，光纤芯层的折射率剖面必须精确地符合预期抛物线形状。现有制备光纤预制棒的方法按照管内和管外大致分为两类：PCVD(Plasma Activated Chemical VaporDeposition)和MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)等属于管内法，化学反应发生在载体衬管的内壁；OVD(Outside Vapor Deposition)和VAD(Vapor Axial Deposition)等属于管外法，化学反应发生在靶棒的外壁。管外法受制于其工艺特点，对折射率剖面的控制精度较低，不适合用于制备需要高精度折射率分布的弯曲不敏感多模光纤芯层；但其沉积效率高，在制备对折射率分布要求相对较低的包层时，具有成本优势。管内法则是往复分层式沉积法，所制备的预制棒由数千层沉积层组成，具有精确的折射率分布，是制备高带宽弯曲不敏感多模光纤较理想的工艺。然而管内法相对于管外法，沉积效率较低，沉积时间较长。因此，如何发明一种光纤制造工艺，既能保证多模光纤良好的带宽和弯曲不敏感性能，又能降低多模光纤成本，成为光纤生产制造企业的一大挑战。

研究表明，将光纤预制棒尺寸做大，是降低其制造成本的有效方法之一。生产数据统计显示，D60mm的预制棒与D40mm的相比，平均拉丝成本节省幅度近一成，拉丝设备运转效率提高约11％。同时，预制棒直径增大，单根预制棒拉丝长度增大，则拉丝时上下棒操作频率降低，从而降低辅助原材料的消耗及人力成本。受到衬管尺寸和应力太大的限制，管内法制得的多模光纤芯棒尺寸很难做大。目前，国际上弯曲不敏感多模光纤预制棒采用PCVD或MCVD工艺商业化生产的先进水平是直径达到49mm。由于多模光纤的芯层掺杂浓度较高，芯径较大，其与纯石英玻璃延长管的界面处容易形成较大应力，带来芯棒在制备过程中断裂的风险。且沉积出的棒径越大，产生的应力就越大，这种断裂风险就越高。受限于此，管内法的预制棒很难再进一步做大。