[發(fā)明專利]一種小口徑耐高溫超高速通信用高聚光纖及其制備方法

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• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115728861A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 翁德喜;方民鋒;岡本吉行;蔣浩群;杜齊名;小池康太郎;弗蘭克·米卡士;蒂莫西·C·默克爾;何正杰;張浩;小池康博;布魯諾·阿梅杜里
• 申請（專利權）人: 杭州柔米科技有限公司;翁德喜
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/028;G02B6/036;C08F124/00
• 代理公司: 杭州裕陽聯(lián)合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 金方瑋

本發(fā)明屬于全氟高聚合物以及高聚(物)光纖技術領域。具體涉及一種小口徑耐高溫超高速通信用高聚光纖及其制備方法。本發(fā)明的小口徑耐高溫超高速通信用高聚光纖與傳統(tǒng)的塑料光纖(SI?POF)有所不同，在于本發(fā)明具有小芯層半徑、漸變折光指數(shù)分布特性。與現(xiàn)有技術的SI?POF相比，本發(fā)明小口徑耐高溫超高速通信用高聚光纖可以使用玻璃光纖相同的運行波長，可以與玻璃光纖形成全光網(wǎng)絡超高速通信；同時由于本發(fā)明的芯層半徑比普通POF更小，接近單模玻璃光纖，所以其帶寬比普通SI?POF，Gi?POF信號傳輸帶寬更大，數(shù)據(jù)的傳輸速度更快；該高聚光纖的透明率達到96％以上，玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg超過140℃，遠超絕大部分普通的塑料光纖、和部分高聚光纖，適用于更廣的使用環(huán)境條件。

技術領域

本發(fā)明屬于光纖技術領域，涉及光纖，具體涉及一種小口徑耐高溫超高速通信用高聚光纖及其制備方法。

背景技術

光導纖維(optical fiber)一般是指一種能夠傳導光波和各種光信號的、透明的、幾微米到幾百微米直徑的導光纖維。

傳統(tǒng)光纖通常是玻璃光纖，被用在光通訊里長距離傳輸信號，它的信號傳輸速度遠大于金屬電纜和電線的信號傳輸速度，因此玻璃光纖在此應用場景下能取代金屬線纜。而另一個決定光纖取代金屬線纜的因素是玻璃光纖對傳輸信號的損耗很小；玻璃光纖不會受到類似嚴重困擾金屬電線的電磁干擾所影響。從結構上來說典型的光纖玻璃是一個光指數(shù)稍高的、透明的芯層(core)外包一個折光指數(shù)稍低的皮層(cladding)，形成能對入射光線全反射的結構，因為全反射，使得光線信號就被限制在光纖芯層里傳輸。

玻璃光纖以其優(yōu)良的性能而被廣泛用于長距離高速通信系統(tǒng)，但玻璃光纖的聯(lián)接比金屬電纜的聯(lián)接要復雜得多，而且由于玻璃光纖(GOF)非常容易折斷，特別是在運營和安裝過程時彎曲、轉(zhuǎn)角動作中，目前常使用接頭聯(lián)接來解決此問題，但這又增加玻璃光纖的運營成本。這兩個缺點使得玻璃光纖在現(xiàn)代高速網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)通信上的末端應用受阻，因此人們還必須使用金屬線或同軸電纜來進行短距離的聯(lián)接，如光纖各類短程場景(FTTx)，智能駕駛，樓宇內(nèi)通信等。金屬電纜的超低速度及泄密問題就是現(xiàn)代超高速通信網(wǎng)絡的瓶頸。

多年來科研人員一直致力于開發(fā)更柔軟更高速的塑料光纖來替代金屬電纜。從上世紀60年代科學家證實了塑料光纖(POF)在現(xiàn)代信號通訊領域中的重要作用以來，POF在現(xiàn)代信號通訊領域中的應用越來越多，特別是在LAN，數(shù)據(jù)中心，大飛機制造，智能汽車，智能家居，游戲娛樂，醫(yī)療等等。POF可以與GOF協(xié)作，取代金屬導線，形成真正的高速通信網(wǎng)絡。近代塑料光纖通常是使用聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為芯材，皮層是由折光指數(shù)低些的聚合物制成，形成階躍式的塑料光纖(SI-POF)。PMMA的透明度很高而且防水，適用于短程的光通訊。雖然這些光纖的成本低，但是其光損耗(特別是在玻璃光纖的運行波長850nm)及傳輸速度方面的缺陷極大地限制了其取代金屬電纜電線以及和玻璃光纖耦合的可能性。同時，這些塑料光纖的耐溫在100℃以下，因為其玻璃轉(zhuǎn)化溫度低于100℃。因此，開發(fā)用于超高速通信的耐高溫高聚光纖具有廣泛的潛在市場需求。

近年來科學工作者發(fā)明了漸變指數(shù)高聚光纖，其芯層直徑在50微米以上，以適合目前大多模玻璃光纖的硬件連接要求。研發(fā)人員通過調(diào)整、優(yōu)化漸變指數(shù)分布，達到高通訊速度(通訊帶寬)的目標。該手段有效，且在實際應用中發(fā)揮了作用把通訊速度提高到了1Gbps以上。但目前及將來的市場還需要把上述性能再提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的玻璃光纖聯(lián)接復雜，成本高，容易折斷等缺陷，而金屬電纜的通信速度超低，同時塑料光纖耐溫能力低，光損耗過大，無法使用玻璃光纖的運行波長等問題，本發(fā)明提供一種新型全氟高聚合物，小口徑，更高性能，用于超高速通信用，耐高溫的高聚光纖及其制備方法。