專利名稱：耐彎曲單模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單模光纖，并且具體來(lái)說(shuō)，涉及展現(xiàn)出低彎曲損耗的單模光纖。
背景技術(shù)：
在光纖到房屋(FTTP)應(yīng)用(包括光纖到戶(FTTH)和光纖到樓(FTTB)應(yīng)用)中使用單模光纖通常要求通過(guò)光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)具有低彎曲損耗，并且處于可能施加嚴(yán)格彎曲半徑的苛刻安裝限制下，這例如是由于建筑物中的急劇轉(zhuǎn)角或者擠壓光纖而造成的。具體來(lái)說(shuō)，旨在使無(wú)源現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備小型化的布纜和硬件應(yīng)用(例如，局部匯聚柜或存儲(chǔ)箱)和多住戶單元(MDU)的開(kāi)發(fā)需要具有優(yōu)越彎曲性能的光纖設(shè)計(jì)。另外，粗波分復(fù)用系統(tǒng)(CWDM)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)可能也需要采用彎曲不敏感光纖。近來(lái)，已經(jīng)針對(duì)單模傳輸和低彎曲損耗開(kāi)發(fā)了微結(jié)構(gòu)光纖。這些光纖通常包括由含孔的二氧化硅包層包圍的實(shí)心中央芯，其中，這些孔隨機(jī)地或按非周期性空間分布方式排列。W02008/005233公開(kāi)了一種微結(jié)構(gòu)光纖，其包括芯區(qū)和包圍該芯區(qū)的包層區(qū)，包層區(qū)包括由非周期性布置的孔所組成的環(huán)形含孔區(qū)。據(jù)說(shuō)該芯區(qū)和包層區(qū)提供改進(jìn)的耐彎曲性，和在大于或等于1500nm (在一些實(shí)施例中，大于1260nm)的波長(zhǎng)處的單模工作。該文獻(xiàn)中公開(kāi)的光纖據(jù)說(shuō)可以通過(guò)相對(duì)較低成本的制造工藝來(lái)生產(chǎn)，因?yàn)槿粝Ｍ脑?，可以在含孔區(qū)中避免諸如氟和/或鍺之類的昂貴摻雜劑，而且若希望的話，同樣可以避免在光纖的玻璃部分中排列空 間周期性布置的孔的堆疊和拉制制造工藝。還提到的是，另選地，在其中公開(kāi)的方法可以被簡(jiǎn)單地用于向光纖的包層添加孔或空隙，其中該光纖摻雜有鍺、磷、鋁、鐿、鉺、氟或其它常規(guī)光纖摻雜材料中的一種或更多種，或者其還在包層中包含空間周期性布置的孔，以增加其耐彎曲性。在W02009/099579中還描述了這樣的微結(jié)構(gòu)光纖，其中，包層區(qū)包括由非周期性布置的空隙所組成的環(huán)形含空隙區(qū)?？梢葬槍?duì)許多不同的應(yīng)用特制摻氟光纖。US2009/0185780涉及具有改進(jìn)的耐高劑量輻射性能的傳輸光纖，其具有相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的折射率分布均勻下陷的折射率。US2003/0200770公開(kāi)了一種制造摻氟煙灰(soot)的方法。在預(yù)制件中包括氟的能力通常被認(rèn)為是生產(chǎn)具有摻氟區(qū)的光纖的重要方面。沉積氟已經(jīng)表明是一種揮發(fā)性化合物，并且展現(xiàn)出從關(guān)注區(qū)的顯著遷移。該文獻(xiàn)中描述的溶液(solution)據(jù)說(shuō)可以被用于增加氣氛中氟摻雜物種的濃度，以在沉積期間對(duì)煙灰顆粒進(jìn)行氟摻雜。US7555187 涉及這樣的光纖，其具有大于95μm2的有效面積，和在20mm直徑心軸上< 0.7dB/阻的彎曲損耗。所公開(kāi)的光纖包括玻璃芯和玻璃包層，該玻璃包層包括第一和第二環(huán)形區(qū)以及第三環(huán)形區(qū)(外側(cè)區(qū))，其中，第二環(huán)形區(qū)包括相對(duì)于第三環(huán)形區(qū)低于零的最小相對(duì)折射率，優(yōu)選地等于或低于-0.3%。該文獻(xiàn)記載，在一組實(shí)施例中，第二環(huán)形區(qū)包括具有多個(gè)封閉隨機(jī)分散孔的、基于二氧化硅的玻璃(純二氧化硅，或者是摻雜有例如鍺、鋁、磷、鈦、硼和氟的二氧化硅)，其提供例如與純二氧化硅相比較低的有效折射率。
大有效面積光纖已經(jīng)被用于長(zhǎng)距離電信系統(tǒng)，因?yàn)橐话愣?，大的有效面積會(huì)減小非線性光學(xué)效應(yīng)。然而，已經(jīng)知道，有效面積的增加通常會(huì)造成宏彎曲(macrobending)所致?lián)p耗的增加。US2008/0279515涉及包括基于二氧化硅的芯和包層的光纖，其中，芯包括從由K2O, Na2O, LiO2, Rb2O, Cs2O及其混合所組成的組中選擇的堿金屬氧化物，其在所述芯中的平均濃度按重量處于大約IOppm與IOOOOppm之間。包圍芯的包層至少包括第一環(huán)形區(qū)和第二環(huán)形區(qū)，其中第一環(huán)形區(qū)的折射率增量百分比低于芯的折射率增量百分比，而第二環(huán)形區(qū)的折射率增量百分比低于第一環(huán)形區(qū)的折射率增量百分比。第二環(huán)形區(qū)據(jù)說(shuō)優(yōu)選地包括隨機(jī)分布的空隙、氟、或其混合。包括具有隨機(jī)空隙分布的含空隙區(qū)的光纖可以通過(guò)燒結(jié)工藝在形成預(yù)制件期間制造，其中，在形成光纖的材料(通常為基于二氧化硅的材料)中具有低可溶性的氣體保留被俘獲并且形成空隙。該預(yù)制件可以按兩個(gè)主要步驟來(lái)制造:第一，通過(guò)沉積產(chǎn)生包括預(yù)制件芯的玻璃芯棒(其優(yōu)選地?zé)o空隙)并接著被強(qiáng)化(consolidate),第二,通過(guò)沉積而繞玻璃芯棒形成預(yù)制件外包層并接著被強(qiáng)化，以在預(yù)制件包層內(nèi)形成空隙。所得到的強(qiáng)化預(yù)制件典型地展現(xiàn)出包括隨機(jī)分布空隙的環(huán)形含空隙區(qū)，其大致從玻璃芯棒的外表面開(kāi)始，并且在包層內(nèi)徑向延伸一定徑向厚度。含空隙環(huán)形區(qū)的徑向厚度(或?qū)挾?和該環(huán)形區(qū)內(nèi)的局部空隙密度可以根據(jù)燒結(jié)工藝條件(如強(qiáng)化時(shí)間、爐中的溫度梯度以及強(qiáng)化期間低可溶性氣體的體積百分比)而廣泛地改變。在形成預(yù)制件之后的拉制工藝(其中，預(yù)制件玻璃從該預(yù)制件的原始截面積流動(dòng)成希望的光纖截面積)對(duì)空隙具有影響。典型地講，將預(yù)制件拉伸成光纖的過(guò)程使空隙形狀從球形變成細(xì)長(zhǎng)形。在具有隨機(jī)空隙分布的微結(jié)構(gòu)光纖中，耐彎曲性可以取決于含空隙區(qū)的厚度和/或取決于所述區(qū)中的空隙密度。具體來(lái)說(shuō)，耐彎曲性已經(jīng)被認(rèn)為與含空隙區(qū)的截面積與局部空隙密度的乘積相關(guān)聯(lián)。一般來(lái)說(shuō)，空隙密度越高，折射率相對(duì)于外包層區(qū)(其作為基準(zhǔn)折射率值)的深度就越大 ，換句話說(shuō)，折射率下陷的含空隙區(qū)的最小相對(duì)折射率的絕對(duì)值就越大。US7450807公開(kāi)了一種具有相對(duì)折射率較低的環(huán)形環(huán)形區(qū)的耐彎曲單模光纖。在一組實(shí)施例中，該環(huán)形環(huán)形區(qū)包括二氧化硅玻璃，其具有從由鍺、鋁、磷、鈦、硼、以及氟所組成的組中選擇的摻雜劑。在另一組實(shí)施例中，該環(huán)形環(huán)形區(qū)包括具有多個(gè)孔的二氧化硅玻
3 ο在US7450807中，從內(nèi)半徑R2向外延伸至環(huán)形環(huán)形區(qū)半徑R3的環(huán)形環(huán)形區(qū)的輪廓體積V3被定義為:
權(quán)利要求
1.一種用于傳輸光信號(hào)的單模光纖，包括: 用于引導(dǎo)光信號(hào)的中央芯區(qū)，和 包圍芯區(qū)的包層區(qū)，該包層區(qū)包括包含隨機(jī)分布的空隙的含空隙環(huán)形區(qū)， 其中，含空隙區(qū)摻雜有濃度小于lwt%的氟，并且具有等于或小于3μπι的徑向厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其中，氟濃度等于或大于0.lwt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其中，氟濃度為0.lwt%至0.7wt%0
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光纖，其中，含空隙區(qū)具有從1.5 μ m至3 μ m的徑向厚度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光纖，其中，包層區(qū)還包括: 內(nèi)環(huán)形區(qū)，該內(nèi)環(huán)形區(qū)與芯區(qū)相接觸并且從芯區(qū)徑向向外延伸至含空隙區(qū)，和 外環(huán)形區(qū)，該外環(huán)形區(qū)與含空隙區(qū)相接觸并且徑向向外延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖，其中，內(nèi)環(huán)形區(qū)和外環(huán)形區(qū)由非摻雜二氧化硅制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光纖，其中，芯區(qū)具有第一外芯半徑而內(nèi)環(huán)形層具有第二外半徑，以限定芯與包層半徑比，并且該芯與包層比為0.33至0.40。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光纖，其中，芯區(qū)具有第一相對(duì)折射率百分比為0.30%至0.34%的臺(tái)階輪廓。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光纖，其中，局部空隙密度為lvol%至4vol%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于傳輸光信號(hào)的單模光纖，該單模光纖包括用于引導(dǎo)光信號(hào)的中央芯區(qū)，和包圍芯區(qū)的包層區(qū)，該包層區(qū)包括包含隨機(jī)分布的空隙的含空隙環(huán)形層，其中，該含空隙層摻雜有濃度小于1wt%的氟，并且具有等于或小于3μm的徑向厚度。
文檔編號(hào)G02B6/02GK103168261SQ201080068220
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者A·埃迪哥拉特, F·科基尼, A·克拉羅, A·斯奇阿弗 申請(qǐng)人:普睿司曼股份公司