[go: up one dir, main page]

CN105137536B - 一种单模光纤 - Google Patents

一种单模光纤 Download PDF

Info

Publication number
CN105137536B
CN105137536B CN201510599416.4A CN201510599416A CN105137536B CN 105137536 B CN105137536 B CN 105137536B CN 201510599416 A CN201510599416 A CN 201510599416A CN 105137536 B CN105137536 B CN 105137536B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
mode optical
single mode
layer
quartz glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510599416.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105137536A (zh
Inventor
王忠太
杨武
曹蓓蓓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Tongguang Electronic Wire & Cable Corp ltd
Jiangsu Tongguang Information Co ltd
Original Assignee
Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd filed Critical Yangtze Optical Fibre and Cable Co Ltd
Priority to CN201510599416.4A priority Critical patent/CN105137536B/zh
Publication of CN105137536A publication Critical patent/CN105137536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105137536B publication Critical patent/CN105137536B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种单模光纤，包括有芯层和包层，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有2个分层，内分层为掺氟二氧化硅石英玻璃分层，外分层为纯二氧化硅石英玻璃；所述包层的直径Dclad的范围为为124μm至126μm。本发明光纤的截止波长为1300nm‑1460nm，工作波长范围为1550nm，其MFD为7.0μm‑7.6μm，光纤衰减小于0.26dB/km(在1550nm)。本发明光纤具有较好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.02dB(Φ10mm25圈)；绕成小尺寸器件时具有良好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.03dB(Φ15mm400圈)。

Description

一种单模光纤
技术领域
本发明属于光纤技术领域，更具体地，涉及一种单模光纤。
背景技术
单模光纤具有质量轻、尺寸小、抗电磁干扰、传输速率快、信息容量大和传输距离远等优点。在世界范围内，G.652单模光纤已经大量地铺设并应用于光通信网络之中。随着特种光纤及其光纤应用技术的不断发展，光纤已经在常规通信以外的领域得到了越来越广泛的应用。在特殊的光纤器件中，为了达到使用目的，需要一种能够在此环境中具有稳定的传输性能的光纤，而普通的G.652单模光纤是无法在小尺寸特殊器件下长期正常工作的。
光纤的抗弯曲性能是与光纤的材料结构、制备工艺等技术密切相关的。普通抗弯曲光纤一般为了与普通的单模光纤相匹配，而在光纤的几何结构、掺杂浓度等方面尽量与普通光纤一致，从而导致光纤光学参数互相匹配，以适应光纤的通用性能。在水听器等特殊应用场合，光纤追求小弯曲半径和极多的缠绕圈数，而对模场直径等的要求并不追求与普通单模光纤的一致性。为了提高光纤的抗弯曲性能，芯层会掺杂较高浓度的锗(Ge)，为了减少芯层材料与包层材料在粘度、热膨胀系数等材料性能方面的差异，同时也为了调节光纤的光学指标范围，在芯层和包层增加了掺杂氟的有限区域，减少拉丝过程中的残余应力，优化传输性能。
在专利CN102998742B中，提出来高掺锗的光纤结构，以实现弯曲不敏感，然而光纤芯层掺杂的锗太多导致光纤损耗很高，在1550nm波长处衰耗高达0.3dB/km。
在专利CN101373238B中，以高掺锗和三层包层结构实现弯曲不敏感，然而其光纤为了适应1310nm波长，导致其弯曲能力仍然不能适应小直径、多圈数的器件要求。
一般的，掺杂剂会改变石英玻璃的相对折射率。锗(Ge)、氯(Cl)、磷(P)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为正值，我们称之为“正掺杂剂”，而氟(F)、硼(B)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为负值，我们称之为“负掺杂剂”。如果同时使用一种“正掺杂剂”和一种“负掺杂剂”对石英玻璃进行掺杂，则掺杂后的石英玻璃的相对折射率可以为正值或者负值，或者为0。
发明内容
为方便介绍本发明内容，定义以下术语：
折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。
相对折射率差：
氟(F)的贡献量：掺氟(F)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率(ΔF)，以此来表示掺氟(F)量。
本发明所要解决的技术问题是提供一种在1550nm波长工作的，具有极好抗弯曲性能的单模光纤。该光纤具有较低的光纤损耗，较好的抗弯曲性能。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种单模光纤，包括有芯层和包层，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有2个分层，内分层为掺氟二氧化硅石英玻璃分层，外分层为纯二氧化硅石英玻璃；所述包层的直径Dclad为124μm至126μm。
本发明的一个实施例中，该单模光纤的截止波长为1300nm至1460nm。
本发明的一个实施例中，内分层的相对折射率Δ21与芯层的相对折射率Δ1的关系为：0.80％≦Δ1-Δ31≦0.85％，其中Δ21的范围为-0.12％至-0.09％，内分层的直径D21为24μm至30μm。
本发明的一个实施例中，外分层紧密环绕内分层，其相对折射率Δ22为0％，外分层的直径D22为124μm至126μm。
本发明的一个实施例中，按上述方案，发明光纤的模场直径(Mode FieldDiameter，MFD)在1550nm波长时为7.0μm-7.6μm。
本发明的一个实施例中，发明光纤的衰减在1550nm波长时小于0.26dB/km。
本发明的一个实施例中，发明光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0.02dB/(Φ10mm25圈)。
本发明的一个实施例中，发明光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0.03dB/(Φ15mm400圈)。
本发明的一个实施例中，实现上述芯层及包层折射率的一种较佳的方式为，在芯层中掺有重量百分比为5％至8％的锗，在掺氟的内分层中掺有重量百分比为0.7％至1.2％的氟。
此外，还可在所述芯层和/或包层中掺入铝、磷、氯等一种或多种元素，也可实现同样的相对折射率结构。
本发明的有益效果在于：1.芯层掺Ge，通过对光纤芯层材料结构的优化调整，可以提高光纤的数值孔径，提高对光的约束能力。同时光纤芯层掺F，可以降低芯层材料的粘度，与包层材料的粘度更加匹配，可以改善光纤的材料结构和应力分布，有利于光纤拉丝后缺陷的减少和光纤衰减的降低；2.光纤包层的分层中，含有一个纯二氧化硅石英玻璃材料的分层，该分层可改变光纤整体的材料结构，使得光纤拉丝后的应力分布得到优化。该分层将承担拉丝过程中形成的张应力，芯层所承受的应力则为压应力，该应力分布将有利于降低芯层材料中的缺陷浓度，降低芯层材料的散射损耗，有利于光纤衰减的降低；3.光纤包层的分层中，含有1个掺F二氧化硅石英玻璃材料的分层，其中的折射率下陷的分层，对于提高光纤的抗弯曲性能有积极的作用。该分层结构的设计，将有利于降低光纤在小弯曲半径状态下的宏弯附加损耗。
附图说明
图1是本发明一个实施例的径向截面示意图；图中00对应光纤的芯层，21对应光纤包层的内分层，22对应光纤包层的外分层；
图2是本发明一个实施例的中各层直径及其对应相对折射率的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例中的单模光纤，包括有芯层和包层，芯层00由掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃组成；围绕在芯层外面的的是包层。包层有两个分层，内分层21紧密围绕芯层，由掺氟(F)的石英玻璃组成，直径D21为24μm～30μm；外分层22紧密围绕内分层21，直径D22为124μm～126μm，外分层为纯二氧化硅石英玻璃层，即其相对折射率Δ22为0％。本发明实施例中，芯层、包层的内分层以及外分层的直径，以及各个分层的相对折射率如图2所示。
按照上述单模光纤的技术方案，在其所规定的范围内对光纤的参数进行设计，并通过我们熟知的PCVD工艺、MCVD工艺、OVD工艺或VAD工艺等芯棒制造工艺来根据光纤的设计要求制造芯棒，通过套管工艺、POD工艺(等离子体外喷工艺，plasma outsidedeposition)、OVD工艺或VAD工艺等外包工艺来完成整个预制棒的制造。PCVD工艺和POD工艺在进行高浓度的掺氟(F)时，具有一定的优势。
所拉光纤的折射率剖面使用PK2400设备进行测试。光纤的折射率剖面的主要参数如表1所示。
表1：光纤的结构参数
所拉光纤的主要性能参数如表2所示，其中MFD、衰减、宏弯损耗为1550nm波长的参数。
表2：光纤的主要性能
从实施例可以看出：1.芯层掺Ge浓度对光纤的抗弯曲能力和衰减会产生影响，适当提高芯层掺Ge的浓度，可以提高光纤的抗弯曲性能。然而，过高浓度的Ge掺杂，会引起芯层材散射损耗的增加，同时，对制造成本和工艺难度也有一定的影响；2.包层中的掺F二氧化硅石英玻璃分层，其宽度将改变光纤的材料结构和应力分布，同时，会对光纤的波导性能产生影响。折射率下陷的掺F分层对光纤的抗弯曲性能的提高有积极的作用。其宽度或者深度的增加都将进一步的改善光纤的弯曲性能，然而，宽度和深度的增加也意味着成本和工艺难度的增加。在满足一定弯曲要求的前提条件下，需要找到合适的宽度和深度的结构参数。
实验表明，按照本发明的技术方案所制造的光纤，截止波长在1300nm-1460nm，在1550nm工作波长，其MFD为6.5μm-7.5μm，光纤衰减小于0.26dB/km，宏弯损耗小于0.02dB/(Φ10mm25圈)，宏弯损耗小于0.03dB/(Φ15mm400圈)。
本发明单模光纤具有较好的抗弯曲性能，可在水听器中使用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO2)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有2个分层，内分层为掺氟二氧化硅石英玻璃，外分层为纯二氧化硅石英玻璃；所述包层的直径Dclad的范围为为124μm至126μm，所述内分层紧密环绕芯层，内分层的相对折射率Δ21与芯层的相对折射率Δ1的关系为：0.80％≦Δ1-Δ21≦0.85％，其中Δ21的范围为-0.12％至-0.09％，所述内分层的直径D21为24μm至25μm，所述单模光纤的MFD在1550nm波长时为7.0μm-7.6μm。
2.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述外分层紧密环绕内分层，其相对折射率Δ22为0％，外分层的直径D22为124μm至126μm。
3.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，该单模光纤的截止波长为1300nm至1460nm。
4.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述单模光纤的衰减在1550nm波长时小于0.26dB/km。
5.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0.02dB，其中宏弯为Φ10mm25圈。
6.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0.03dB，其中宏弯为Φ15mm400圈。
7.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在芯层中掺有重量百分比为5％至8％的锗，在掺氟的内包层中掺有重量百分比为0.7％至1.2％的氟。
8.如权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在所述芯层和/或包层中掺入铝、磷、氯其中的一种或多种元素。
CN201510599416.4A 2015-09-18 2015-09-18 一种单模光纤 Active CN105137536B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510599416.4A CN105137536B (zh) 2015-09-18 2015-09-18 一种单模光纤

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510599416.4A CN105137536B (zh) 2015-09-18 2015-09-18 一种单模光纤

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105137536A CN105137536A (zh) 2015-12-09
CN105137536B true CN105137536B (zh) 2018-07-03

Family

ID=54722939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510599416.4A Active CN105137536B (zh) 2015-09-18 2015-09-18 一种单模光纤

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105137536B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106249347B (zh) * 2016-08-19 2020-12-22 武汉理工大学 用于在线制备弱光栅阵列的弯曲不敏感光敏光纤及制备方法
CN106154410A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 烽火通信科技股份有限公司 一种单模光纤及其制造方法
CN106324749B (zh) * 2016-10-20 2020-01-14 长飞光纤光缆股份有限公司 一种用于放大器的少模光纤
CN112596148A (zh) * 2020-11-24 2021-04-02 法尔胜泓昇集团有限公司 一种用于高功率大模场掺镱有源光纤及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100545684C (zh) * 2005-03-01 2009-09-30 古河电气工业株式会社 光纤及光学互连系统
CN102998742A (zh) * 2012-12-13 2013-03-27 长飞光纤光缆有限公司 一种小模场抗弯曲单模光纤

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2232101A1 (en) * 1997-03-25 1998-09-25 Kazunori Mukasa Dispersion compensating optical fiber, and wavelength division multiplex light transmission line using the same
US6856744B2 (en) * 2002-02-13 2005-02-15 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber and optical transmission line and optical communication system including such optical fiber
US7209626B2 (en) * 2003-01-27 2007-04-24 Peter Dragic Waveguide configuration

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100545684C (zh) * 2005-03-01 2009-09-30 古河电气工业株式会社 光纤及光学互连系统
CN102998742A (zh) * 2012-12-13 2013-03-27 长飞光纤光缆有限公司 一种小模场抗弯曲单模光纤

Also Published As

Publication number Publication date
CN105137536A (zh) 2015-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102645699B (zh) 一种低衰减弯曲不敏感单模光纤
CN102156323B (zh) 一种单模光纤
CN103454719B (zh) 一种单模光纤
CN102590933B (zh) 一种弯曲不敏感单模光纤
CN105899982B (zh) 表现出损耗降低的具有梯形纤芯的单模光纤
JP6564074B2 (ja) 極低損失でベンド不敏感の単一モード光ファイバ
KR102034362B1 (ko) 도핑 최적화된 최저 감쇠 단일모드 광섬유
CN105334570B (zh) 一种低衰减弯曲不敏感单模光纤
TWI522667B (zh) A kind of bending insensitive single mode fiber
JP6129270B2 (ja) 曲げ耐性のマルチモード光ファイバ
CN102540327A (zh) 弯曲不敏感单模光纤
EP3290973B1 (en) Ultralow-attenuation bend-insensitive single-mode optical fibre
US9588286B2 (en) Optical fiber
CN109839694A (zh) 一种截止波长位移单模光纤
CN105556353A (zh) 光纤及其制造方法
CN104714273A (zh) 低衰减少模光纤
CN112904474B (zh) 一种小外径低衰减弯曲不敏感单模光纤
CN105137536B (zh) 一种单模光纤
CN107817552A (zh) 光纤和着色光纤
WO2021082978A1 (zh) 低色散单模光纤
CN103399376A (zh) 一种弯曲不敏感单模光纤及其制造方法
CN105137534B (zh) 一种小型化器件用单模光纤
CN106338793B (zh) 一种少模光纤
CN105137535B (zh) 一种单模光纤及其制造方法
CN105182471A (zh) 一种单模光纤

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20250730

Address after: 226100 No. 169, Bohai Road, Haimen street, Haimen District, Nantong City, Jiangsu Province

Patentee after: JIANGSU TONGGUANG ELECTRONIC WIRE & CABLE Corp.,Ltd.

Country or region after: China

Patentee after: Jiangsu Tongguang Information Co.,Ltd.

Address before: No. 9 Guanggu Avenue, Donghu High tech Development Zone, Wuhan City, Hubei Province 430000

Patentee before: YANGTZE OPTICAL FIBRE AND CABLE JOINT STOCK Ltd.

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right