[發(fā)明專利]一種超低衰減大有效面積單模光纖

在審

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• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114397727A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 鄭福生;劉軍;王瑞春;李伯中;吳廣哲;鄧黎;周新艷;盧賀;劉善沛;朱繼紅;吳俊
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司;長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/028;G02B6/036
• 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

本發(fā)明涉及一種超低衰減大有效面積單模光纖，包括有芯層和包層，所述的包層從內(nèi)到外依次包括有內(nèi)包層和外包層，其特征在于所述的芯層為氯摻雜二氧化硅玻璃層，或為氟氯共摻雜二氧化硅玻璃層，芯層半徑R1為4～10μm，相對折射率差Δn1為?0.1％～0.2％，所述的內(nèi)包層為氟摻雜二氧化硅玻璃層，內(nèi)包層半徑R2為20～40μm，相對折射率差Δn2為?0.4％～?0.11％，所述的外包層為全部或部分氟摻雜二氧化硅玻璃層。本發(fā)明不僅衰減低，有效面積大，具有良好的彎曲性能，而且能采用高速拉絲，提高生產(chǎn)效率，降低光纖的成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種超低衰減大有效面積單模光纖，屬于光通信技術領域。

背景技術

光通訊具有傳輸容量大、傳輸距離遠、傳輸速度快等特點，被廣泛應用于長途干線、城 域網(wǎng)、以及接入網(wǎng)等光通訊系統(tǒng)。近幾年，數(shù)據(jù)流量急劇增加，寬帶成為一種必不可少的基 礎設施，網(wǎng)絡運營商們將增加其資本支出，實施網(wǎng)絡升級記憶部署新的設備，來滿足這種需 求。“新基建”中數(shù)據(jù)中心與5G同等重要，是下一波技術創(chuàng)新制高點。同時，千兆光網(wǎng)和5G 協(xié)同發(fā)展，形成了“新基建”的連接基礎，推動固定和移動寬帶雙雙邁入千兆(G比特)時代。 在100G以及超100G時代，非線性效應和光纖衰減成為制約系統(tǒng)傳輸性能提升的主要因素， 因此大有效面積光纖和低衰減光纖成為目前研究和使用的熱點。

為了使光信號能在光纖中順利的傳輸，光纖芯層需要有較高的折射率，而包層需要有較 低的折射率，形成全反射，通常在光纖芯層中添加鍺料，提高芯層折射率，外包層采用純硅 或者是摻雜F來降低折射率；另外也可以采用芯層為純二氧化硅料，外包層采用深摻雜F來 降低折射率，獲得合適的折射率差。為了獲得較低的衰減，在光纖的制備中，應該盡量減少 芯層的瑞利散射系數(shù)，瑞利散射系數(shù)的影響因素可以分為濃度因子和密度因子，可以通過減 少摻雜劑的量來減少濃度因子，當光纖芯層為純硅材料時，濃度因子最小，但是因為純硅材 料的粘度較高，與摻F包層形成的光纖存在較大的粘度差異，容易形成粘度不匹配，造成衰 減較高，因此在減小濃度因子的同時，需要考慮粘度匹配的問題，粘度不匹配會帶來光纖芯 層應力較大，使得衰減增大，純硅芯層材料的光纖為了減小光纖的應力，在拉絲過程中需要 采用低速拉絲，這使生產(chǎn)效率降低，增加了光纖的制造成本。目前大有效面積光纖的折射率 剖面的設計中，往往通過增大用于傳輸光信號的光學芯層的直徑來獲得大的有效面積。該類 方案存在著一定的設計難點。一方面，光纖的芯層和靠近它的包層主要決定光纖的基本性能， 并在光纖制造的成本中占據(jù)較大的比重，如果設計的芯層徑向尺寸過大，必然會提高光纖的 制造成本，增加光纖價格，將成為此類光纖普遍應用的障礙。另一方面，相比普通單模光纖， 光纖有效面積的增大，會帶來光纖其它一些參數(shù)的惡化：比如，光纖截止波長會增大，如果 截止波長過大則難以保證光纖在傳輸波段中光信號的單模狀態(tài)；此外，光纖折射率剖面如果 設計不當，還會導致彎曲性能、色散等參數(shù)的惡化。

發(fā)明內(nèi)容

以下為本發(fā)明中涉及的一些術語的定義和說明：

ppm：百萬分之一的重量比。

從光纖最中心的軸線開始算起，根據(jù)折射率的變化，定義為最靠近軸線的那層為纖芯層， 光纖的最外層定義為光纖外包層。

光纖各層相對折射率差Δni由以下方程式定義：

其中ni為纖芯的折射率，而nc為純二氧化硅的折射率。

如光纖芯層Cl摻雜的相對折射率差貢獻量△Cl由以下方程式定義，

其中n_cl為假設纖芯的Cl摻雜物，在摻雜到?jīng)]有其他摻雜物的純二氧化硅中，引起二氧 化硅玻璃折射率的變化量，其中n_c為純二氧化硅的折射率。

光纖芯層和內(nèi)包層F摻雜的相對折射率差貢獻量ΔF_i由以下方程式定義，