[實(shí)用新型]一種低損耗大有效面積單模光纖

有效

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• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN203870283U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣新力;周慧;陳金文;徐希凱;錢本華
• 申請（專利權(quán)）人: 中天科技精密材料有限公司
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/02
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是一種低損耗大有效面積單模光纖，該光纖具有損耗低，有效面積大，光纖參量對于溝渠區(qū)的幾何尺寸和折射率變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)。該光纖設(shè)計(jì)適合于多種工藝的大規(guī)模生產(chǎn)。

背景技術(shù)

在100G/s以及更高速的長距離光通信系統(tǒng)中，信噪比惡化和光纖的非線性效應(yīng)將是制約通信距離的主要因素。增加光纖有效面積，降低光纖損耗，提高光纖色散是克服這兩個(gè)制約因素的主要途徑。降低光纖損耗能夠減緩信噪比惡化的速度，但是對于減小非線性效應(yīng)沒有任何作用。而增加有效面積既能減小非線性效應(yīng)又能降低信噪比。眾所周知石英纖芯光纖衰減最低值發(fā)生在波長1550nm，現(xiàn)代長距離光通信系統(tǒng)通常運(yùn)行在1550nm附近。目前使用范圍最廣泛的普通G.652光纖在1550nm的損耗小于0.21dB/km，其典型值是0.19dB/km；在1550nm的有效截面積約是83μm²;色散約是16ps/km/nm。而未來應(yīng)用于長距離光通信的理想光纖應(yīng)該具有比G.652更低的損耗，更大的有效面積和略高的色散。

光纖的制造過程通常包括3個(gè)步驟。第一步是芯棒制造。芯棒通常由纖芯和內(nèi)包層兩部分組成。芯棒的制造方法主要有軸向氣相沉積法（VAD）、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法（MCVD，F(xiàn)CVD）離子體化學(xué)氣相沉積法（PCVD）和管外氣相沉積法(OVD)。第二步是在芯棒外加上外包層。最常用的外包制造工藝有OVD外包，等離子外包（POD）以及石英套管。石英套管通常也是由OVD或POD方法制造的材料加工而成的。第三步是拉絲制造光纖。

主流的通信用石英光纖是由摻鍺石英纖芯和純石英外包層或摻氟石英外包層兩部分組成。在石英光纖的設(shè)計(jì)中，減少纖芯中鍺的含量是降低光纖1550nm以及更高波長衰減的主要途徑。減少鍺的含量必將降低纖芯的折射率。為了滿足纖芯和外包之間的折射率差并保證足夠低的宏彎損耗，在減少纖芯中鍺含量的同時(shí)必須降低部分或全部外包層的折射率。在石英光纖制造工藝中，摻氟是降低石英折射率的主要手段。VAD和OVD工藝有很高沉積速率。VAD沉積速率通常大于10g/min。外包OVD工藝單噴燈的沉積速率可以超過10g/min。但是這兩種工藝制造的摻氟石英的折射率差通常不低于-2.5x10^-3。MCVD和PCVD雖然能制造折射率差低于-5x10^-3的摻氟石英，由于其低沉積速率（1～3g/min）和工藝的限制，不適合于大規(guī)模預(yù)制棒外包層的制造。目前在外包層制造技術(shù)中能實(shí)現(xiàn)深度摻氟的實(shí)用工藝只有POD工藝。但是POD工藝的沉積速率和生產(chǎn)成本無法和OVD工藝比擬。

自從上世紀(jì)80年代提出純硅芯超低損耗光纖的概念后，各光纖制造商在超低損耗光纖的制造工藝方面開展了大量的研究工作。目前商品化的G.652超低損耗光纖由未摻鍺的纖芯和深度摻氟外包兩部分組成。值得提到的是，前述4種芯棒工藝都能制造純硅的芯棒，由于受到深度摻氟外包層工藝的制約，純硅芯光纖的產(chǎn)能低，價(jià)格高，短期內(nèi)還無法替代傳統(tǒng)的G.652光纖。目前大有效面積的純硅芯光纖僅用于無中繼海底傳輸系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)CN102959438A和CN102313924A所提供的大有效面積的設(shè)計(jì)是針對純硅芯的光纖設(shè)計(jì)，在VAD和OVD工藝上無法簡單地實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)CN1550508A所描述的大有效面積光纖的預(yù)制棒芯棒可以采用VAD和OVD工藝制造。但是在設(shè)計(jì)中為了兼顧1310nm和1550nm兩個(gè)波長的應(yīng)用，光纖截止波長小于1340nm，同時(shí)在1625nm的宏彎損耗（10mm-半徑1圈）大大高于1dB。在其幾種主要的設(shè)計(jì)中，纖芯和溝渠相鄰。這些設(shè)計(jì)的主要缺陷是光纖溝渠區(qū)參數(shù)的波動(dòng)將會(huì)造成光纖主要參數(shù)較大的變化，使得在大規(guī)模生產(chǎn)中難以控制光纖參數(shù)的分布范圍。

參考文獻(xiàn)CN102313924A和US8467649B2所描述的大有效面積光纖采用窄而深的溝渠設(shè)計(jì)。溝渠區(qū)域的寬帶大約在5μm左右。而折射率差低于-4.6X10^-3（-0.31%）。這種設(shè)計(jì)在OVD或VAD設(shè)備上直接實(shí)現(xiàn)有非常大的難度，通常采用PCVD，POD外包或摻氟的套管工藝，從而大大增加了工藝復(fù)雜性和制造成本。

實(shí)用新型內(nèi)容