一种低串扰多芯单模光纤及其制备方法与流程

本发明属于光纤，具体涉及一种低串扰多芯单模光纤及其制备方法。

背景技术：

1、随着高速信息时代的快速发展，对通信网络的容量需求越来越高，单模光纤受限于光纤非线性效应等因素，最大容量限制在100tbit/s量级，为显著提升光纤通信系统传输容量，空分复用(space-division multiplexing，sdm)光纤通信技术成为重要选择之一。目前，空分复用主要有两种方式，一种是基于模式复用的少模光纤，另一种是空间上的多芯复用。多芯光纤用于空分复用通信传输时，每个纤芯都是一个独立的物理通道，在多芯光纤的两端借助多芯耦合器分别与输入端和输出端的单模光纤相连，接收端每根单模光纤收到的信号均可直接利用，因此备受青睐。

2、由于多芯光纤的芯间距一般很小，因此，多个纤芯里的光信号之间会发生较强的光耦合而产生串扰，这会严重影响光纤的传输性能。要降低芯间串扰，最直接的方法是增大芯间距，但这会使纤芯密集度和传输容量变小，同时需要增加包层尺寸，从工艺及成本角度考虑，通过增大芯间距来降低串扰并非最佳选择。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种低串扰多芯单模光纤及其制备方法。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种低串扰多芯单模光纤，包括若干根芯子和包覆于芯子上的带有空气辅助孔的外包层，所述芯子包含由内至外依次设置的纤芯层、内包层以及下陷包层，所述空气辅助孔呈正多边形排布于芯子外围。

4、进一步的，所述纤芯层为掺锗的石英玻璃层，半径r1为3.0～5.5μm，相对折射率差△1为0.25％～0.40％。

5、进一步的，所述内包层为掺氟的石英玻璃层，半径r2为4.5～13.75μm，相对折射率差△2为-0.03％～0。

6、进一步的，所述下陷包层为掺氟的石英玻璃层，半径r3为10.5～27.5μm，相对折射率差△3为-0.20％～-0.40％。

7、进一步的，所述空气辅助孔的半径r4为2～8μm，相对折射率差△4为-31.38％。

8、进一步的，所述外包层的半径r5为62.5～75.0μm，相对折射率差△5为0～0.03％。

9、进一步的，相邻两根芯子之间的芯间距为35～50μm。

10、本发明还公开了一种低串扰多芯单模光纤的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、以四氯化硅为主要原料，通过轴向气相沉积法或外部气相沉积法制备纤芯层掺锗、内包层掺氟松散体，再进行烧结、延伸，得到延伸芯棒ⅰ；

12、s2、以四氯化硅为主要原料，通过vad或ovd法沉积制备松散体，通过控制松散体烧结渗氟过程中氟的用量，以达到差异氟浓度掺杂的目的，再将掺氟芯棒加工至合适尺寸，制得套管；

13、s3、将延伸芯棒ⅰ组装入套管中并熔缩、延伸成合适外径，制得所需芯子；

14、s4、利用高精度钻孔装备，按设计的空气辅助孔及芯子孔的分布图在套柱胚棒上进行钻孔，制得套柱；

15、s5、将芯子组装入套柱匹配的芯子孔中，通过熔缩、延伸，即制得低串扰多芯单模光纤预制棒；

16、s6、对该光纤预制棒进行拉丝，即制得低串扰多芯单模光纤。

17、进一步的，拉丝后，所述光纤中任意两根芯子的芯间串扰不超过-60db/100km，在1550nm波段处衰减≤0.185db/km，1550nm宏弯(ф32×1t)≤0.05db。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1)本发明通过在纤芯层周围设置内包层、下陷包层和空气辅助孔结构，有效降低了纤芯层周围包层折射率，将光能量约束在纤芯层内，更好的抑制了纤芯之间的串扰；

20、2)本发明在芯子外围布设空气辅助孔，规避了部分专利文献阐述的沟槽、气孔叠加造成的打孔难度大(沟槽层较薄弱，打孔精度要求高)或纯石英玻璃毛细管置于沟槽内均匀性洁净度受限的问题，同时避免了例如微结构光纤空心结构过多对光纤结构稳定性带来的不利影响；

21、3)本发明将空气辅助孔的加工与套柱加工同步进行，工艺更可控，更易批量化生产，且在掺杂浓度上具有明显优势：当纤芯层半径、芯间距等参数相同时，本发明中纤芯层和下陷包层的相对折射率控制在0.500％和-0.500％以内，即可达到相同的串扰抑制效果和宏弯水平，从工艺角度来讲掺杂量少更易于控制，同时也更利于光纤衰减控制；

22、4)整体结构简单，芯子数量和排布、空气辅助孔直径和数量以及掺杂浓度等可灵活调控，使光纤性能更理想化。

技术特征：

1.一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，包括若干根芯子和包覆于芯子上的带有空气辅助孔的外包层，所述芯子包含由内至外依次设置的纤芯层、内包层以及下陷包层，所述空气辅助孔呈正多边形排布于芯子外围。

2.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，所述纤芯层为掺锗的石英玻璃层，半径r1为3.0～5.5μm，相对折射率差△1为0.25％～0.40％。

3.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，所述内包层为掺氟的石英玻璃层，半径r2为4.5～13.75μm，相对折射率差△2为-0.03％～0。

4.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，所述下陷包层为掺氟的石英玻璃层，半径r3为10.5～27.5μm，相对折射率差△3为-0.20％～-0.40％。

5.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，所述空气辅助孔的半径r4为2～8μm，相对折射率差△4为-31.38％。

6.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，所述外包层的半径r5为62.5～75.0μm，相对折射率差△5为0～0.03％。

7.根据权利要求1所述的一种低串扰多芯单模光纤，其特征在于，相邻两根芯子之间的芯间距为35～50μm。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种低串扰多芯单模光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种低串扰多芯单模光纤的制备方法，其特征在于，拉丝后，所述光纤中任意两根芯子的芯间串扰不超过-60db/100km，在1550nm波段处衰减≤0.185db/km，1550nm宏弯(ф32×1t)≤0.05db。

技术总结
本发明公开一种低串扰多芯单模光纤及其制备方法，该光纤包括若干根芯子和包覆于芯子上的带有空气辅助孔的外包层，芯子包含由内至外依次设置的纤芯层、内包层及下陷包层，空气辅助孔呈正多边形排布于芯子外围。本发明通过在纤芯层周围设置内包层、下陷包层和空气辅助孔结构，有效降低了纤芯层周围包层折射率，将光能量约束在纤芯层内，更好的抑制了纤芯之间的串扰；空气辅助孔加工与套柱加工同步进行，工艺更可控，更易批量化生产，当纤芯层半径、芯间距等参数相同时，将纤芯层和下陷包层的相对折射率控制在0.500％和‑0.500％以内即可达到相同的串扰抑制效果和宏弯水平，从工艺角度来讲掺杂量少更易于控制，同时也更利于光纤衰减控制。

技术研发人员：孙楠,翟国华,陈浩,和联科,劳雪刚,王友兵
受保护的技术使用者：江苏亨通光导新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15