[发明专利]一种光纤预制件、多模光纤及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光纤预制件、多模光纤及其制备方法，属于光纤制造技术领域，在PCVD工艺反应气体控制装置中增设若干路反应物的气路流量控制器控制支路，进而通过控制各路流量控制器的开度，使得反应物流经各路流量控制器分段控制后进入后续沉积过程参与沉积反应，得到光纤预制件。通过增设反应物气路控制对沉积至芯层的起始阶段与中间阶段进行反应物不同开度流量的多流量控制器的分段控制，保证了芯棒沉积至芯层边缘起始阶段掺杂剂流量控制的平稳性，提高了芯层起始阶段的折射率控制精度。由于低开度流量的控制平稳性增加，利于沉积至芯层阶段时反应物的稳定性，避免了反应物气流不稳定对芯层沉积阶段的扰动，提升了芯棒轴向均匀性。

技术领域

本发明属于光纤制造领域，更具体地，涉及一种光纤预制件、多模光纤及其制备方法，可以优化掺杂剂流量控制及纤芯不圆度。

背景技术

近年来，多模光纤以其低廉的系统成本优势，成为短距离、高速率传输网络的优质解决方案，已广泛应用于大型数据中心、局域办公中心、高性能计算中心和存储区域网等领域。随着速率100Gb/s的普遍商用及向400Gb/s过渡的稳步演进，对高品质、高带宽性能多模光纤的需求愈加迫切。

生产多模光纤所需的光纤预制件采用等离子体化学气相沉积(plasma chemicalvapor deposition，PCVD)工艺制备。通过一定的途径在温度大约1000℃～1300℃的保温炉内的高纯石英玻璃管内通入高纯度的反应物SiCl₄、O₂和掺杂剂GeCl₄，利用微波源谐振腔提供的高频微波激活气体电离形成等离子体而进行化学反应和气相沉积，形成透明的石英玻璃沉积层。多模光纤芯棒制备反应式如下：

SiCl₄+O₂＝SiO₂+2Cl₂，GeCl₄+O₂＝GeO₂+2Cl₂。

通过石墨熔缩炉进行熔缩将沉积后的石英玻璃管制备成一根实心多模芯棒。然后，多模芯棒经清洗、腐蚀、干燥后与其相匹配的套管组合成多模光纤预制件，通过拉丝设备将该预制件拉制成光纤。

在PCVD工艺制备多模光纤芯棒过程中，高纯反应物在石英玻璃管内进行上述化学反应与气相沉积，并通过一定旋转角度旋转玻璃管来保证管内石英玻璃沉积层的均匀性，保证多模光纤芯棒沉积层具有良好的圆度。因现有生产工艺控制参数(如：供料压力、供料流量、旋转角度等)条件下，难以完全避免系统控制精度上的偏差，使多模光纤芯棒在沉积层存在一定的纤芯不圆度。纤芯不圆度表示式如下：

N_core＝(d_core-max-d_core-min)/d_core

N_core：表示芯不圆度；

d_core-max：表示纤芯边界所作外接圆直径；

d_core-min：表示纤芯边界所作内切圆直径

d_core：表示纤芯直径。

因多模光纤存在的模间色散，使其带宽、传输距离等性能受限，为降低多模光纤模间色散，多模光纤的芯层折射率剖面需设计成芯层中心至边缘连续逐渐降低的折射率分布，通常称其为“α剖面”。即满足如下幂指数函数的折射率分布：

其中，n₁：表示光纤轴心的折射率；

r：表示离开光纤轴心的距离；

a：表示光纤芯半径；

α：表示分布指数；