[发明专利]弯曲不敏感的耐辐照单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及单模光纤领域，具体是涉及一种弯曲不敏感的耐辐照单模光纤。

背景技术

近年来，航空航天领域以及核电领域越来越多的采用光纤进行数据传输以及光纤传感，但是上述环境中大量存在着电离辐射，电离辐射会大幅增加光纤的附加损耗，降低光纤的使用寿命。因此，航空航天领域以及核电领域需要采用耐辐照光纤。

现有的耐辐照光纤主要分为三类，分别是50微米芯径的多模光纤、62.5微米芯径的多模光纤以及单模光纤。现有的耐辐照单模光纤的波导结构并不具备抗弯能力，无法在极小弯曲半径的条件下应用，例如，应用于小型光学器件。因此，现有的耐辐照单模光纤在实际应用中受到极大的制约，提高耐辐照光纤的抗弯曲性能是耐辐照单模光纤的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种弯曲不敏感的耐辐照单模光纤，与现有的耐辐照单模光纤相比，该单模光纤在弯曲状态下的附加损耗大幅降低，抗弯曲性能较强，即对弯曲不敏感；同时，该单模光纤的耐辐射能力也较强。

本发明提供一种弯曲不敏感的耐辐照单模光纤，包括由内至外依次排列的芯层、内包层、外包层，所述芯层、内包层、外包层的材质均为石英，所述内包层包括由内至外排列的第一掺氟内包层、第二掺氟内包层，所述芯层和第一掺氟内包层均不掺杂锗元素，其他金属杂质以及磷元素浓度均低于0.1ppm；以质量百分比计，芯层中掺杂的氟元素含量为0～0.45％，氯元素含量为0.01％～0.10％；第一掺氟内包层中的氟元素浓度为1.00％～1.55％，第二掺氟内包层中的氟元素浓度为3.03％～5.00％。

在上述技术方案的基础上，所述芯层与第一掺氟内包层的相对折射率差的最大值△1_max为0.13％～0.30％；所述第一掺氟内包层与第二掺氟内包层的相对折射率差的最大值△2_max为0.40％～0.96％，第二掺氟内包层的折射率小于第一掺氟内包层的折射率；所述第二掺氟内包层与外包层的相对折射率差的最大值△3_max为-0.28％～-1.09％。

在上述技术方案的基础上，所述芯层与第一掺氟内包层的相对折射率差的最大值△1_max为0.30％；所述第一掺氟内包层与第二掺氟内包层相对折射率差的最大值△2_max为-0.61％，第二掺氟内包层与外包层相对折射率差最大值的最大值△3_max为-0.91％。

在上述技术方案的基础上，该单模光纤在1310nm波长处的衰减系数为0.322dB/km，在1550nm波长处的衰减系数为0.185dB/km，在1625nm波长处的衰减系数为0.186dB/km。

在上述技术方案的基础上，该单模光纤在10mm弯曲直径下卷绕一圈时，在1550nm波长处的弯曲损耗为0.11dB，在1625nm波长处的弯曲损耗为0.21dB。

在上述技术方案的基础上，所述芯层的半径R1为3.9～4.3μm，所述第一掺氟内包层的半径R2为5～34μm，所述第二掺氟内包层的半径R3为22～48μm。

在上述技术方案的基础上，所述芯层的半径R1为4μm；第一掺氟内包层的半径R2为30μm，第二掺氟内包层的半径R3为46μm。

在上述技术方案的基础上，伽马辐照剂量为2000kGy时，该单模光纤在1310nm波长处的辐照附加损耗小于14.8dB/km。

在上述技术方案的基础上，该单模光纤外包覆有光纤涂覆层，光纤涂覆层采用耐高温的丙烯酸树脂、硅橡胶、聚酰亚胺、碳或金属中的1～2种制成。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明在光纤芯层周围引入折射率下凹的掺氟双包层结构，能够调节光波电磁场的功率分布与限制能力，高阶模式的功率能够通过掺氟双包层结构的折射率沟道迅速泄露，从而能够大幅降低光纤在弯曲状态下的附加损耗，光纤的抗弯曲性能较强，即光纤对弯曲不敏感，从而能够扩展光纤的应用环境。

(2)当辐照射线通过本发明的掺氟双包层结构到达芯层之前，该掺氟双包层结构还能够吸收部分辐射，减少芯层因辐射造成的结构缺陷，提高光纤的耐辐射能力。