[發明專利]一種光纖預制件、多模光纖及其制備方法

有效

• 申請號: 202010523611.X
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111676468B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 張安林;黃榮;肖武豐;王潤涵;曹蓓蓓;王海鷹;尹旭峰
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C16/50;C23C16/14;C23C16/56;C03B37/018;C03B37/025;C03B37/027;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;張宇

本發明公開了一種光纖預制件、多模光纖及其制備方法，屬于光纖制造技術領域，在PCVD工藝反應氣體控制裝置中增設若干路反應物的氣路流量控制器控制支路，進而通過控制各路流量控制器的開度，使得反應物流經各路流量控制器分段控制后進入后續沉積過程參與沉積反應，得到光纖預制件。通過增設反應物氣路控制對沉積至芯層的起始階段與中間階段進行反應物不同開度流量的多流量控制器的分段控制，保證了芯棒沉積至芯層邊緣起始階段摻雜劑流量控制的平穩性，提高了芯層起始階段的折射率控制精度。由于低開度流量的控制平穩性增加，利于沉積至芯層階段時反應物的穩定性，避免了反應物氣流不穩定對芯層沉積階段的擾動，提升了芯棒軸向均勻性。

技術領域

本發明屬于光纖制造領域，更具體地，涉及一種光纖預制件、多模光纖及其制備方法，可以優化摻雜劑流量控制及纖芯不圓度。

背景技術

近年來，多模光纖以其低廉的系統成本優勢，成為短距離、高速率傳輸網絡的優質解決方案，已廣泛應用于大型數據中心、局域辦公中心、高性能計算中心和存儲區域網等領域。隨著速率100Gb/s的普遍商用及向400Gb/s過渡的穩步演進，對高品質、高帶寬性能多模光纖的需求愈加迫切。

生產多模光纖所需的光纖預制件采用等離子體化學氣相沉積(plasma chemicalvapor deposition，PCVD)工藝制備。通過一定的途徑在溫度大約1000℃～1300℃的保溫爐內的高純石英玻璃管內通入高純度的反應物SiCl₄、O₂和摻雜劑GeCl₄，利用微波源諧振腔提供的高頻微波激活氣體電離形成等離子體而進行化學反應和氣相沉積，形成透明的石英玻璃沉積層。多模光纖芯棒制備反應式如下：

SiCl₄+O₂＝SiO₂+2Cl₂，GeCl₄+O₂＝GeO₂+2Cl₂。

通過石墨熔縮爐進行熔縮將沉積后的石英玻璃管制備成一根實心多模芯棒。然后，多模芯棒經清洗、腐蝕、干燥后與其相匹配的套管組合成多模光纖預制件，通過拉絲設備將該預制件拉制成光纖。

在PCVD工藝制備多模光纖芯棒過程中，高純反應物在石英玻璃管內進行上述化學反應與氣相沉積，并通過一定旋轉角度旋轉玻璃管來保證管內石英玻璃沉積層的均勻性，保證多模光纖芯棒沉積層具有良好的圓度。因現有生產工藝控制參數(如：供料壓力、供料流量、旋轉角度等)條件下，難以完全避免系統控制精度上的偏差，使多模光纖芯棒在沉積層存在一定的纖芯不圓度。纖芯不圓度表示式如下：

N_core＝(d_core-max-d_core-min)/d_core

N_core：表示芯不圓度；

d_core-max：表示纖芯邊界所作外接圓直徑；

d_core-min：表示纖芯邊界所作內切圓直徑

d_core：表示纖芯直徑。

因多模光纖存在的模間色散，使其帶寬、傳輸距離等性能受限，為降低多模光纖模間色散，多模光纖的芯層折射率剖面需設計成芯層中心至邊緣連續逐漸降低的折射率分布，通常稱其為“α剖面”。即滿足如下冪指數函數的折射率分布：

其中，n₁：表示光纖軸心的折射率；

r：表示離開光纖軸心的距離；

a：表示光纖芯半徑；

α：表示分布指數；