[發明專利]一種低衰耗彎曲不敏感單模光纖

有效

• 申請號: 201410473879.1
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104216044B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張磊;龍勝亞;張睿;傅琰;王瑞春
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及一種用于光通信傳輸系統的低衰減彎曲不敏感單模光纖，該光纖具有較低的衰耗，優秀的彎曲不敏感特性，且模場直徑兼容G.652.D標準，屬于光通信技術領域。

背景技術

光纖通信因其具有容量大、傳輸距離遠、傳輸速度快、經濟等特點，已被廣泛應用于長途干線網到城域網以及接入網。光纖通信技術的發展，一直以來都是以更快的傳輸速率、更大的容量以及更遠的傳輸距離為目標，不斷提升和改進光纖的性能指標以及光纖的通信技術。特別是近幾年來，隨著IP業務量的爆炸式增長，通信網絡正開始向下一代可持續發展的方向邁進，而構筑具有巨大傳輸容量距離積的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。為了滿足光纖通信系統的發展需要，作為光纖通信網絡傳輸媒質的光纖的相關性能指標也需要進一步改進。

光纖的衰減系數是光纖最重要的性能指標之一，在很大程度上決定了光纖通信的中繼距離。光纖的衰減系數越小，則其攜帶的光信號可傳輸距離就越遠，而在同樣的傳輸距離下，其攜帶的光信號衰減幅度就越小。降低衰減系數可以有效提高光纖通信中的光信噪比OSNR，進一步提高系統的傳輸質量和傳輸距離。在長距離的光纖通信中，光信號是通過中繼站來完成傳輸的，如果光纖的衰減系數越小，光信號的無中繼傳輸距離就越遠，那么就可以增加中繼站之間的距離，從而大大減少中繼站的設置，降低運營成本。因此，降低光纖的衰減系數無論是從優化系統結構還是降低運營成本方面，都具有非常重要的意義。而另一方面，隨著近年來FTTX的不斷發展，原有G.652光纖的性能已經難以滿足用戶要求，實際應用環境要求光纖具有一定的抗彎曲性能，于是在G.652光纖的基礎上，開發出了新一代的彎曲不敏感單模光纖——G.657光纖，其中包含能夠兼容G.652標準的G.657.A類光纖和不能兼容G.652標準的G.657.B類光纖。G.657.A類光纖和G.652.D光纖有很好的兼容性，且其相對于普通G.652.D光纖具有更好的抗彎曲性能，因此它被認為是最有可能替代現有G.652光纖的產品之一。所以發明一種和G.652標準兼容，并且具有更低衰減、相對較大模場直徑同時還具有彎曲不敏感特性的新一代單模光纖成為通信光纖領域內的一個研究熱點。

對單模光纖而言，光纖的衰減系數可以用公式(1)表示：

(1)

其中R為瑞利散射系數，分別代表紅外吸收，缺陷衰減，OH吸收，以及紫外吸收。在光纖材料中，由于某種遠小于波長的不均勻性引起光的散射構成光纖的散射損耗。其中瑞利散射為三種散射機理之一，為線性散射（不產生頻率的變化）。瑞利散射的特點是與波長的四次方成反比，由其引起的損耗與摻雜材料的種類與濃度有關，其中參數B反應光纖制備過程的缺陷和雜質污染有關。

在光纖預制棒的制造過程中一般可以采用以下幾種方法來降低光纖衰減。比如，采用更高純度的原材料，提高生產環境和設備密封性能降低外界雜質引入的幾率，如專利CN201110178833.3即采用提高光纖預制棒沉積過程中的氣密性的方法，降低外界雜質的引入。或者采用更大外徑的預制棒制造工藝，通過大尺寸預制棒的稀釋效應降低光纖的整體衰減。另外，在光纖制造過程中，裸光纖表面涂層的涂覆工藝也是影響光纖衰減性能的一個重要因素。但是，無論從理論上還是實際光纖制備中的成本和工藝控制上來講，降低光纖的摻雜并優化光纖的剖面是最簡單且有效的降低光纖衰減的方法。一般來說，摻雜材料的濃度越低，則瑞利散射所引起的損耗越小。在傳統的單模光纖中，為了保證光纖中的全反射，芯層和內包層之間必須保證足夠的折射率差值，芯層的相對折射率遠遠大于光纖的內包層；為了保證這樣的設計，必須在芯層中進行大量的Ge或者Ge/F共摻形式的摻雜，而傳統的光纖剖面設計中，激光能量在光纖剖面中成高斯分布形式分布，光纖激光能量有70%左右在相對摻雜較多的芯層部分傳播，即高能量密度的激光傳輸集中在瑞利系數較大的高濃度摻雜芯層中傳播。如果通過合理的光學剖面設計，設計一種能量非高斯分布的剖面，減少高濃度摻雜芯層中能量的損失，就可以顯著降低光纖的衰減性能。

另一方面，較大的有效面積會造成光纖的彎曲損耗的明顯增加（包括光纖的宏彎損耗和微彎損耗），特別是在長波長區域。在光纖的成纜、實際鋪設以及使用的過程中，如果光纖的抗彎曲性能不能滿足要求，則信號的損耗將會變大，信號的傳輸質量無法得到保證。所以在光纖具有大有效面積和低衰減特點的同時，保證光纖的宏彎和微彎性能，是光纖設計和制造的一個難題。