[發明專利]一種超低損耗單模光纖

在審

• 申請號: 202211338302.0
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115542454A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 周航;王瑞春;顧立新;朱繼紅;周新艷;吳俊;胡超;邱文斌
• 申請（專利權）人: 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

本發明涉及一種超低損耗單模光纖，包括有芯層和包層，所述的包層由內向外依次為內包層，下陷包層，輔助外包層和外包層，其特征在于所述的芯層包括有內芯層和外芯層，所述的內芯層半徑R1為1～3μm，相對折射率差△n1為?0.10％～0.22％，所述的外芯層半徑R2為4～6μm，相對折射率差△n2為?0.20％～0.13％，且△n1△n2，所述的內包層半徑R3為7～12μm，相對折射率差Δn3為?0.20％～?0.35％，所述的下陷包層半徑R4為13～16μm，相對折射率差Δn4為?0.40％～?0.60％，所述的輔助外包層半徑R5為38～47μm，相對折射率差△n5為?0.30％～?0.39％，所述的外包層為純二氧化硅玻璃層。本發明通過摻雜濃度的漸變，減少突變應力，有利于在界面進行粘度的合理過渡，減少光纖應力，提升光纖性能，進一步降低衰減。

技術領域

本發明涉及一種超低損耗單模光纖，屬于光通信技術領域。

背景技術

隨著全球范圍內5G建設的迅猛開展，光通信網絡向長距離，大容量，大速率方向發展。通信網絡向著下一代系統邁進，具有大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的基礎。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、以及接入網等光通訊系統。近幾年，數據流量急劇增加，使寬帶成為一種必不可少的基礎設施。在100G以及超100G時代，非線性效應和光纖衰減成為制約系統傳輸性能提升的主要因素，因此低衰減光纖成為目前研究和使用的熱點。

光纖的衰減系數是光纖最重要的性能指標之一，很大程度上決定著光纖通信的中繼站距離。在長距離的光纖傳輸中，光纖的衰減系數越小，其傳輸光信號的距離就越遠，從而大大較少中繼站的設置，極大的降低運營成本，所以降低光功率損耗，減小光纖非線性效應的影響就成為光纖通信的發展方向。

通信光纖的主要成分是高純SiO₂，光纖由光纖預制棒拉絲而成，光纖預制棒內部結構分為芯層和包層，芯層的折射率較大，包層的折射率較小，光主要在光纖芯層中傳輸，芯層中通常摻入鍺來提高玻璃折射率，包層中通常摻入氟來降低折射率，獲得合適的折射率差，從而獲得所需要的光通信性能。

超低衰減光纖芯層一般是鍺/氟共摻結構，在芯層折射率差不變的情況下，可以通過摻氟和摻堿金屬鹽來平衡石英粘度，實現最低的衰減，在光纖芯層中加入少量堿金屬摻雜時，能夠增加光纖拉絲時玻璃的粘性流動，可以降低密度波動造成的瑞利散射損耗，從而降低光纖的衰減。

除瑞利散射損耗的影響外，因為光纖芯層和包層需要存在折射率差異，內部摻雜元素差異大，在芯層和內包層之間會產生一個突變的區域，在該區域，光纖粘度差異大，該粘度差異會引起芯層和包層之間的應力差異，差異越大，光纖的衰減會越大。因此如何很好的解決不同部分之間的粘度差異，是繼續降低光纖衰減的一個方向。

發明內容

以下為本發明中涉及的一些術語的定義和說明：

從光纖纖芯軸線開始算起，根據折射率的變化，定義為最靠近軸線的那層為纖芯層，光纖的最外層即純二氧化硅層定義為光纖外包層。

光纖各層相對折射率差Δn_i由以下方程式定義，

其中n_i為纖芯的折射率，而n_c為外包層折射率，即純二氧化硅的折射率。

光纖芯層Ge摻雜的相對折射率貢獻量ΔGe由以下方程式定義，

其中n_Ge為假設纖芯的Ge摻雜物，在摻雜到沒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，而n_c為最外包層折射率，即純二氧化硅的折射率。氟摻雜的的相對折射率貢獻量含義與其相同。