超低衰减大有效面积的单模光纤的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超低衰减大有效面积的单模光纤，包括芯层和包层，其特征在于所述的芯层从中心向外包括下陷芯层和外芯层，所述的包层从内到外包括内包层，下陷内包层，辅助外包层和外包层，下陷芯层半径R1为1.5~4μm，相对折射率差为-0.10%~0.02%，外芯层半径R2为4.5~6.5μm，相对折射率差为-0.08%~0.10%，内包层半径R3为9~15μm，相对折射率差为-0.25%~-0.1%，下陷内包层半径R4为12~20μm，相对折射率差为-0.6%~-0.25%，辅助内包层半径R5为35~50μm，相对折射率差为-0.45%~-0.15%，外包层为纯二氧化硅玻璃层。本发明光纤具有较大有效面积和较好的弯曲损耗、色散性能，成缆截止波长小于1530nm，且生产成本低。
【专利说明】超低衰减大有效面积的单模光纤
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤传输领域，具体涉及一种具有超低衰减大有效面积的单模光纤， 用于长距离、大容量、高速率通信传输系统。
【背景技术】
[0002] 随着相干传输技术的出现，在光纤传输领域，原有限制长距离，大容量和高速率传 输的一些重要指标已经不再成为限制，在未来的传输系统中色散（CD)和偏振模色散（PMD) 的指标将可以进一步的放宽。但光纤的衰减和有效面积仍成为限制光通讯技术发展的重要 问题。
[0003] 尤其是在未来的400G或更高的传输系统中，衰减的降低将极大降低整个系统的 建设和维护成本。以400G系统为例，如果将光纤的1550nm衰减系数降低到0. 18dB/km，通 过跨段传输距离的增加，可以减少20%的再生基站；进一步如果光纤衰减降低0. 16dB/km， 则可以减少40%左右的再生基站。同理，如果通过增加光纤的有效面积到IOOum2或更高， 在抑制光纤的非线性效应的条件，将泵浦功率提高，达到同降低光纤衰减到〇. 16dB/km同 样的效果。因此，开发设计并制造一种超低衰减大有效面积光纤成为光纤制造领域的一个 重要课题。
[0004] 目前制备超低衰减光纤的最主要工艺是采用纯硅芯设计，这种设计由于芯层没有 Ge掺杂，所以可以获得非常低的瑞利散射系数，从而获得降低的光纤衰减。
[0005] 而获得大有效面积，从光纤剖面设计角度，主要的方法就是增加芯层直径和降低 光纤芯层折射率。因为超低衰减光纤采用纯硅芯工艺，所以进一步降低光纤的折射率的方 法存在限制；而单纯的增加光纤的芯径虽然可以获得较大的有效面积，但是也会造成光纤 的截止波长迅速增加，从而造成光纤超过相关指标。传统的大有效面积光纤都是采用的下 陷辅助设计方法，芯层为矩形结构，这样光纤的能量分布基本为高斯分布，如果通过特定的 芯层设计，将能量分布形式改变，变为非高斯分布，则可以有效的增加光纤模场直径，从而 提1?光纤的有效面积。
[0006] 文献US2010022533提出了一种大有效面积光纤的设计，为了得到更低的瑞利系 数，其采用纯硅芯的设计，在芯层中没有进行锗和氟的共掺，并且其设计采用掺氟的二氧化 硅作为外包层。对于这种纯硅芯的设计，其要求光纤内部必须进行复杂的粘度匹配，并要求 在拉丝过程中采用极低的速度，避免高速拉丝造成光纤内部的缺陷引起的衰减增加，制造 工艺极其复杂。
[0007] 文献CN10232392 A描述了一种具有更大有效面积的光纤。该发明所述光纤的有 效面积虽然达到了 150 um2以上，但却因为采用了常规的锗氟共掺方式的芯层设计，且通过 牺牲了截止波长和衰减的性能指标实现的。其允许光缆截止波长在1450nm以上，在其所述 实施例中，成缆截止波长甚至达到了 ISOOnm以上。在实际应用当中，过高的截止波长难以 保证光纤在应用波段中得到截止，便无法保证光信号在传输时呈单模状态。因此，该类光纤 在应用中可能面临一系列实际问题。此外，该发明所列举的实施例中，下陷包层外径1" 3最 小为16. 3um，同样有所偏大。该发明没有能够在光纤参数(如，有效面积、截止波长等)和光 纤制造成本中得到最优组合。
[0008] 文献CN103257393A描述了一种中心芯层位置有下陷层的低衰减光纤。该发明所 述光纤的有效面积虽然达到了 150 um2以上，衰减小于等于0.175dB/km。但却因为采用了 常规的氟外包层设计，芯层相对于氟外包层粘度仍然较大，在拉丝过程中仍容易产生缺陷， 限制光纤衰减性能的进一步降低，另外采用氟外包层结构，由于氟掺杂成本较高，且粘度非 常低，在光纤预制棒的制备和拉丝过程中，相对于纯二氧化硅外包层预制棒制备工艺更加 复杂，工艺控制进度更高，成本也更高，不易于制备大尺寸预制棒降低成本。
[0009] 以下为本发明中涉及的一些术语的定义和说明： 相对折射率差折射率差Ai :从光纤纤芯轴线开始算起，根据折射率的变化，定义为最 靠近轴线的那层为纤芯层，光纤的最外层即纯二氧化硅层定义为光纤外包层。
[0010]
【权利要求】
1. 一种超低衰减大有效面积的单模光纤，包括芯层和包层，其特征在于包括芯层和 包层，其特征在于所述的芯层从中心向外包括下陷芯层和外芯层，所述的包层从内到外包 括内包层，下陷内包层，辅助外包层和外包层，其中，所述的下陷芯层半径&为1.5~4i!m， 相对折射率差为-〇. 1〇%~〇. 02%，所述的外芯层半径R2为4. 5飞.5 y m，相对折射率差 为-0. 089T0. 10%，所述的内包层半径R3为9~15 ii m，相对折射率差为-0. 259T-0. 1%，所述的 下陷内包层半径R4为12~20 y m，相对折射率差为-0. 69T-0. 25%，所述的辅助内包层半径R5为35~50 y m，相对折射率差为-0. 459T-0. 15%，所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。
2. 按权利要求1所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述的外包层半 径 R6 为 62. 5 u m。
3. 按权利要求1或2所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述的下陷 芯层为锗氟共掺的二氧化硅玻璃层，其中锗的掺杂贡献量为〇. 029T0. 10%。
4. 按权利要求1或2所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在 1550nm波长的有效面积为ll(Tl50iim2。
5. 按权利要求1或2所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤的 成缆截止波长等于或小于1530nm。
6. 按权利要求1或2所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在 波长1550nm处的衰耗等于或小于0. 180dB/km ;优选条件下等于或小于0. 170dB/km。
7. 按权利要求1或2所述的超低衰减大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在 波长17〇〇nm处的微弯损耗等于或小于5dB/km。
【文档编号】G02B6/036GK104459876SQ201410759087
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】张磊, 龙胜亚, 吴俊 , 朱继红, 张睿, 周红燕, 王瑞春 申请人:长飞光纤光缆股份有限公司