[发明专利]一种抗弯耐辐照单模光纤、光纤预制棒及制备方法

说明书

本申请涉及一种抗弯耐辐照单模光纤、光纤预制棒及制备方法，沿光纤径向，光纤包括由内到外依次布置的芯层、过渡包层和外包层，过渡包层中形成有气泡层，气泡层包括多个气泡孔；沿光纤轴向，各气泡孔分散设置；外包层采用氟和变价金属离子共掺的石英。在外包层中掺入变价金属离子，这些变价金属离子可以预先与辐照过程中产生的电子和空穴结合，这一反应所需时间极短，从而降低光纤中的电子和空穴浓度，减少光纤内部“色心”的产生，从而降低光纤的辐致损耗。在过渡包层中引入气泡孔，所有的气泡孔形成气泡层，气泡层的存在相当于引入了折射率极低的下陷层，从而大幅提高光纤的抗弯能力。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种抗弯耐辐照单模光纤、光纤预制棒及制备方法。

背景技术

随着光通信技术的快速发展，移动通信网络5G的时代已经到来，光纤作为移动通信网络的载体，扮演着至关重要的作用。光纤不仅可以应用在通信领域，基于特种光纤技术的光纤在航空航天、深海探测以及核反应堆等高辐射领域也得到了越来越多的应用。然而，在上述环境中存在着大量的辐射，辐射过程中产生的电子和空穴极易与光纤内部的缺陷结合，导致光纤内部形成“色心”。“色心”的存在会导致光纤在可见和紫外波段产生吸收峰，从而引起光纤的辐射损伤，最终导致光纤传输信号的能力大幅降低。当光纤传输信号能力严重恶化时，甚至会影响到光纤使用过程中的安全性与可靠性。因此，提高光纤对辐射的耐受能力，降低光纤的辐致损耗成为科研人员重点研究的课题。

传统的耐辐照光纤基本采用纯石英或者掺氟石英作为光纤纤芯，同时，为了使耐辐照光纤与其对应的普通光纤具有相同几何特性，需要利用掺氟技术将掺氟层作为光纤包层，保证光纤具有特定的芯包相对折射率差值。然而，由于氟在石英中的溶解度较低，掺氟深度会受到限制，以致光纤的芯包相对折射率差值和抗弯性能无法同时满足，通常的做法是牺牲光纤的抗弯性能。

综上所述，如何降低光纤在辐照下的辐致损耗，同时大幅提高耐辐照光纤的抗弯能力，降低耐辐照光纤的弯曲损耗是目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种抗弯耐辐照单模光纤、光纤预制棒及制备方法，以解决相关技术中难以降低光纤在辐照下的辐致损耗，同时大幅提高耐辐照光纤的抗弯能力的问题。

第一方面，提供了一种抗弯耐辐照单模光纤，其包括：

沿光纤径向，所述光纤包括由内到外依次布置的芯层、过渡包层和外包层，所述过渡包层中形成有气泡层，所述气泡层包括多个气泡孔；

沿光纤轴向，各所述气泡孔分散设置；

所述外包层采用氟和变价金属离子共掺的石英。

一些实施例中，所述变价金属离子的掺杂总浓度为0.022mol％～0.14mol％。

一些实施例中，所述变价金属离子包括铋离子、镱离子和铒离子中的至少一种。

一些实施例中，所述气泡层成环状，并环绕在所述芯层外。

一些实施例中，所述芯层与纯石英的相对折射率差为-0.13％～0；

所述过渡包层与纯石英的相对折射率差为-0.48％～-0.32％；

所述外包层与纯石英的相对折射率差为-0.48％～-0.27％。

一些实施例中，在光纤径向上，所述气泡层宽度范围内有多个气泡孔分布。

一些实施例中，所述芯层采用纯石英或掺氟石英，所述过渡包层采用掺氟石英。

第二方面，提供了一种用于拉制如上所述的抗弯耐辐照单模光纤的光纤预制棒，其包括：

沿光纤预制棒径向，所述光纤预制棒包括由内到外依次布置的纤芯区域、过渡包层区域和外包层区域，所述过渡包层区域中形成有气泡层，所述气泡层包括多个气泡孔；