[发明专利]一种超低衰减大有效面积单模光纤

说明书

本发明涉及一种超低衰减大有效面积单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于所述的芯层半径r1为8～10μm，芯层的相对折射率Δn1为‑0.10～0.20％，芯层外从内向外依次包覆内包层、下陷内包层和外包层，所述的内包层半径r2为11～15μm，相对折射率Δn2为‑0.15～‑0.40％，所述的下陷内包层半径r3为16～50μm，相对折射率Δn3为‑0.30～‑0.70％，所述外包层为全掺氟二氧化硅玻璃层，相对折射率Δn4为‑0.15～‑0.60％。本发明特有的粘度匹配设计：芯层为非纯硅芯，具有锗和氟共掺的特点，同时进行氯掺杂工艺，降低光纤的粘度，加速玻璃的结构弛豫，优化光纤各个部分粘度和光纤应力，实现大有效面积和超低衰减的单模光纤性能。

技术领域

本发明涉及到光通信领域，具体涉及一种超低衰减大有效面积单模光纤。

背景技术

目前光纤制造领域热点的是制备大有效面积单模光纤产品，所以找到一种有效的方法降低光纤衰减系数，控制制造成本，对于光纤制造企业来说，都是非常巨大的挑战。其主要困难在于以下三点：其一，如何降低衰减：目前主要的方法是降低光纤的瑞利散射系数；其二，在获得超低衰减系数的同时，需要保证光纤各个光学参数满足ITU-T标准，主要指MFD，色散，截止波长和弯曲性能控制在标准要求范围内：即在保证光纤超低衰减性能的同时，其他光学参数必须控制在相应范围内；其三，光纤制造工艺简单可控，不显著增加光纤制造成本。

对于以上三个困难，首先从如何降低光纤的衰减来说。对于石英光纤，在600nm-1600nm的衰减主要来自于瑞利散射，由瑞利散射所引起的衰减α_R可由下式计算：

式中，λ为波长(μm)，R为瑞利散射系数(dB/km/μm⁴)；P为光强；当瑞利散射系数确认时，B为相对应的常数。因而只要确定了瑞利散射系数R就可得到因瑞利散射所引起的衰减α_R(dB/km)。瑞利散射一方面是由于密度波动引起的，另一方面是由于浓度波动引起的。因而瑞利散射系数R可表示为：

R＝R_d+R_c

上式中，R_d和R_c分别表示由于密度波动和浓度波动所引起的瑞利散射系数变化。其中R_c为浓度波动因子，其主要受到光纤玻璃部分掺杂浓度的影响，理论上采用越少的Ge和F或者其他掺杂，R_c越小，这也是采用纯硅芯设计，实现超低衰减性能的原因。

但是需要注意到，瑞利散射系数中还包括另外一个参数R_d。R_d与玻璃的假想温度T_F相关，且伴随玻璃的结构变化和温度变化而变化。玻璃的假想温度T_F是表征玻璃结构一个物理参数，定义为从某温度T‘将玻璃迅速冷却到室温玻璃的结构不再调整而达到某平衡状态对应的温度。当T’T_f(玻璃的软化温度)，由于玻璃的粘度较小，玻璃结构易于调整，因而每一瞬间玻璃均处于平衡状态，故T_F＝T’；当T’T_g(玻璃的转变温度)，由于玻璃的粘度较大，玻璃结构难于调整，玻璃的结构调整滞后于温度变化，故T_FT’；当T_gT’T_f(玻璃的软化温度)，玻璃趋向于平衡所需要的时间较短一些，具体与玻璃的组分和冷却速度有关，故T_FT’或T_FT’。

虚拟温度除了与光纤制备过程的热历史有关系外，光纤玻璃材料的组分对虚拟温度有着明显和直接的影响。具体而言，材料组分对光纤玻璃材料的粘度，热膨胀系数，冷却过程的弛豫时间的影响，直接决定着光纤的虚拟温度。需要注意的是，因为超低衰减光纤玻璃部分一般分为几个部分，如典型的芯层，内包层和外包层，或更复杂的结构。所以对多个部分之间材料的组分差异需要进行合理的匹配：第一保证光纤的光学波导，第二保证玻璃在拉丝应力作用下被拉丝成光纤后，各层之间没有明显的缺陷，造成光纤衰减异常。