專利名稱：一種抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)傳輸和光器件中的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖， 該光纖不但具有良好的抗彎曲性能和易于LED光源耦合的特點(diǎn)，同時(shí)也具有很高的帶寬， 屬于光的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖進(jìn)入實(shí)用化階段是從多模光纖開始的。近年來，盡管單模光纖新品種不斷出現(xiàn)，使用功能不斷豐富和增強(qiáng)，性能價(jià)格比不斷提高，但多模光纖并沒有被取代而是始終保持著穩(wěn)定的^MM，其原因就在于多模光纖具有單模光纖不具有的許多特性滿足了局域網(wǎng)用纖的要求。相對(duì)于長(zhǎng)途干線，局域網(wǎng)(LAN)光纖網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是傳輸諫率相對(duì)較低；傳輸距離相對(duì)較短；但節(jié)點(diǎn)多、接頭多、彎路多；連接器、Μ^ 用量大，總體使用規(guī)模小，單位光纖長(zhǎng)度使用光源個(gè)數(shù)多。傳輸速率低和傳輸距離短正好可以利用多模光纖帶寬特性和傳輸損耗不如單模光纖的特點(diǎn)。但單模光纖本身更便宜、性能比多模好，為什么接入網(wǎng)絡(luò)中不用單模光纖呢？這是因?yàn)檫@種網(wǎng)絡(luò)中彎路多損耗大；節(jié)點(diǎn)多則imm分路就頻繁，這都要求光纖內(nèi)部有足夠的光功率傳輸。多模光纖比單模光纖芯徑粗，數(shù)值孔徑大，能從光源耦合更多的光功率。網(wǎng)絡(luò)中連接器、耦合器用量大，單模光纖的iMH住比多模光纖貴很多，而且相對(duì)更精密，操作不如多模器件方便可靠。更重要的差別是單模光纖只能使用激光器(LD)作光源，其激光器成本比多樽光纖誦常俥用的發(fā)光二極管(LED)高很多。尤其是當(dāng)用于局域網(wǎng)(LAN)時(shí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，單位光纖長(zhǎng)度使用光源個(gè)數(shù)多時(shí)，如果還使用單模光纖并同時(shí)配用單模光纖的激光器，激光器的成本成為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)總體造價(jià)的主體，這樣，盡管單模光纖本身的價(jià)格低于多模光纖，但構(gòu)成成本的主體激光器、連接器的高價(jià)格仍然會(huì)大幅度地提高總體造價(jià)?，F(xiàn)有常規(guī)多模光纖的種類劃分，根據(jù)IEC以及ITU等國際標(biāo)準(zhǔn)組織的推薦標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為50um和62. 5um兩大類，在50um這一大類中又可以按照帶寬這個(gè)主要參數(shù)值的不同劃分為0M2、0M3、0M4幾種類型。所述這幾種常規(guī)多模光纖的數(shù)值孔徑，可以表征其聚光能力，一般50um多模光纖數(shù)值孔徑為0. 20,62. 5um多模光纖數(shù)值孔徑為0. 27。近年來，為了滿足接入網(wǎng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)中心對(duì)光纖彎曲半徑的需要，常規(guī)多模光纖的抗彎曲能力也得到改進(jìn)，產(chǎn)生了抗彎曲的0M3、0M4光纖。但現(xiàn)有的多模光纖還不能充分滿足數(shù)據(jù)傳輸高寬帶的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為方便介紹本發(fā)明內(nèi)容，定義部分術(shù)語石英襯管管狀的基底管，其內(nèi)壁承載PCVD化學(xué)反應(yīng)的玻璃態(tài)氧化沉積物。芯層居于光纖橫截面的中心部分，是光纖的主要導(dǎo)光的區(qū)域；內(nèi)包層光纖橫截面中緊鄰芯層的環(huán)形區(qū)域；
下陷內(nèi)包層光纖橫截面中緊鄰內(nèi)包層的環(huán)形區(qū)域；外包層光纖橫截面中緊鄰下陷內(nèi)包層的環(huán)形區(qū)域；相對(duì)折射率差

η,和Iitl分別為各對(duì)應(yīng)部分和純二氧化硅玻璃在850nm波長(zhǎng)的折射率；冪指數(shù)律折射率分布剖面滿足下面冪指數(shù)函數(shù)的折射率分布形態(tài)，其中，H1為光纖軸心的折射率；r為離開光纖軸心的距離；a為光纖芯半徑；α為分布指數(shù)；Δ為芯/包相對(duì)折射率差； 2(r) = Wl2[l-2A(-)a]Ka
a本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，該光纖不僅具備高的帶寬和數(shù)值孔徑，而且具有良好的抗彎曲性能和易于LED光源耦合的特
點(diǎn)ο本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有芯層和包覆芯層的包層，其特征在于所述的芯層半徑Rl為觀 50微米， 芯層折射率剖面呈拋物線形，α為1.9 2. 2，最大相對(duì)折射率差Δ max為1.9% 2. 5%，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、外包層；所述的內(nèi)包層半徑1 2為觀 55微米，相對(duì)折射率差Δ2%為-0. 0. 1% ；所述的下陷內(nèi)包層半徑R3 為沘 60微米，相對(duì)折射率差Δ 3%為-0. 15% -0.8%。按上述方案，在下陷內(nèi)包層外包覆外包層，所述的外包層半徑R4為60 65微米， 外包層相對(duì)折射率差Δ 4 %為-0. 1 % 0. 1 %。按上述方案，下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差Δ 3%沿徑向?yàn)楹愣ǖ幕蛘邽闈u變的，所述的漸變包括從內(nèi)向外遞增漸變或從內(nèi)向外遞減漸變。按上述方案，所述的芯層和各包層是由摻鍺(Ge)或摻氟(F)或鍺氟共摻或純石英的石英玻璃組成。按上述方案，所述的鍺氟共摻石英玻璃的材料組分為SiO2-GeO2-F-Cl ；所述的摻氟(F)石英玻璃的材料組分為SiO2-F-CL氯(Cl)是由四氯化硅(SiCl4)、四氯化鍺(GeCl4)與氧氣(O2)發(fā)生反應(yīng)生成Cl所引入的，其含量的波動(dòng)對(duì)光纖的性能影響不大，且在穩(wěn)定的工藝條件下其含量的波動(dòng)也不大，可不作要求和控制。本發(fā)明多模光纖制造方法的技術(shù)方案為將純石英玻璃襯管固定在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PCVD)車床上進(jìn)行摻雜沉積，在反應(yīng)氣體四氯化硅(SiCl4)和氧氣(O2)中，通入含氟的氣體，引進(jìn)氟(F)摻雜，通入四氯化鍺(GeCl4)以引入鍺(Ge)摻雜，通過微波使襯管內(nèi)的反應(yīng)氣體離子化變成等離子體， 并最終以玻璃的形式沉積在襯管內(nèi)壁；根據(jù)所述光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的摻雜要求，通過改變混合氣體中摻雜氣體的流量，依次沉積各包層和芯層；沉積完成后，用電加熱爐將沉積管熔縮成實(shí)心芯棒；然后采用氫氟酸(HF)根據(jù)需要對(duì)芯棒進(jìn)行部分腐蝕，然后以合成的純石英玻璃或摻氟石英玻璃為套管采用RIT工藝制得光纖預(yù)制棒，或采用OVD或VAD外包沉積工藝在芯棒外沉積外包層制得光纖預(yù)制棒；將光纖預(yù)制棒置于拉絲塔拉成光纖，在光纖表面涂覆內(nèi)外兩層紫外固化的聚丙稀酸樹脂即成。按上述方案，所述的含氟氣體為C2F6、CF4, SiF4和SF6的任意一種或多種。本發(fā)明光纖在850nm波長(zhǎng)具有200MHz_km或200MHz_km以上的帶寬，甚至達(dá) 500MHz-km或500MHz-km以上的帶寬；光纖的數(shù)值孔徑為0. 29 0. 33 ；在1300nm波長(zhǎng)具有 200MHz-km或200MHz_km以上的帶寬，甚至達(dá)500MHz_km或500MHz_km以上的帶寬。本發(fā)明光纖在850nm波長(zhǎng)處，以7. 5毫米彎曲半徑繞2圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 35dB ；以15毫米彎曲半徑繞2圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 2dB ；以30 毫米彎曲半徑繞100圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 2dB。本發(fā)明所取得的有益效果在于1、通過設(shè)計(jì)較大芯徑的光纖和特定的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)， 進(jìn)一步提高了多模光纖的帶寬和數(shù)值孔徑，使得光纖的聚光能力大大增強(qiáng)，更易于與LED 光源耦合；2、光纖的芯層外設(shè)置一個(gè)下陷包層，顯著降低了光纖宏彎附加衰減，提高了光纖的抗彎曲性能；3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用性能優(yōu)良，制造方法簡(jiǎn)便，在光功率傳輸和光數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫教岣叩耐瑫r(shí)進(jìn)一步降低局域網(wǎng)的配置成本，可適用于大規(guī)模生產(chǎn)和推廣。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖2為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光纖折射率剖面示意圖。圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖徑向截面結(jié)構(gòu)圖示。
具體實(shí)施例方式下面給出詳細(xì)的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。對(duì)實(shí)施例中宏彎附加損耗和滿注入帶寬的測(cè)試說明如下宏彎附加損耗是根據(jù)F0TP-62 (IEC-60793-1-47)方法測(cè)得的，被測(cè)光纖按一定直徑(比如15mm，20mm，30mm等等)繞η圈，然后將圓圈放開，測(cè)試打圈前后光功率的變化， 以此作為光纖的宏彎附加損耗。測(cè)試時(shí)，采用環(huán)形通量(Encircled Flux)光注入條件。環(huán)形通量(Encircled Flux)光注入條件可以通過以下方法獲得在被測(cè)光纖前端熔接一段2 米長(zhǎng)的普通50微米芯徑多模光纖，并在該光纖中間繞一個(gè)25毫米直徑的圈，當(dāng)滿注入光注入該光纖時(shí)，被測(cè)光纖即為環(huán)形通量(Encircled Flux)光注入。滿注入帶寬是根據(jù)F0TP-204方法測(cè)得的，測(cè)試采用滿注入條件。實(shí)施例一芯層和各包層的設(shè)計(jì)如附圖1、3所示，采用本發(fā)明所述制造方法，制備了一組預(yù)制棒并拉絲，采用600米/分鐘的拉絲速度，光纖的結(jié)構(gòu)和主要性能參數(shù)見表1。表 權(quán)利要求
1.一種抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，包括有芯層和包覆芯層的包層，其特征在于所述的芯層半徑Rl為觀 50微米，芯層折射率剖面呈拋物線形，α為1. 9 2. 2， 最大相對(duì)折射率差Δ max為1.9% 2.5%，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、外包層；所述的內(nèi)包層半徑R2為觀 55微米，相對(duì)折射率差Δ 2% 為-0. 0. ；所述的下陷內(nèi)包層半徑R3為觀 60微米，相對(duì)折射率差Δ 3% 為-0. 15% -0. 8%ο
2.按權(quán)利要求1所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于在下陷內(nèi)包層外包覆外包層，所述的外包層半徑R4為60 65微米，外包層相對(duì)折射率差Δ 4% 為-0. 0. 1%。
3.按權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于下陷內(nèi)包層相對(duì)折射率差△ 3%沿徑向?yàn)楹愣ǖ幕蛘邽闈u變的，所述的漸變包括從內(nèi)向外遞增漸變或從內(nèi)向外遞減漸變。
4.按權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于所述的芯層和各包層是由摻鍺或摻氟或鍺氟共摻或純石英的石英玻璃組成。
5.按權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于光纖在 850nm波長(zhǎng)具有200MHz_km或200MHz_km以上的帶寬。
6.按權(quán)利要求5所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于光纖的數(shù)值孔徑為0. 29 0. 33。
7.按權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于光纖在 1300nm波長(zhǎng)具有200MHz_km或200MHz_km以上的帶寬。
8.按權(quán)利要求1或2所述的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，其特征在于光纖在 850nm波長(zhǎng)處，以7. 5毫米彎曲半徑繞2圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 35dB ；以15 毫米彎曲半徑繞2圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 2dB ；以30毫米彎曲半徑繞100圈導(dǎo)致的彎曲附加損耗小于或等于0. 2dB。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)傳輸和光器件中的抗彎曲大芯徑高數(shù)值孔徑多模光纖，包括有芯層和包覆芯層的包層，其特征在于所述的芯層半徑R1為28～50微米，芯層折射率剖面呈拋物線形，α為1.9～2.2，最大相對(duì)折射率差Δ1％max為1.9％～2.5％，芯層外的包層從內(nèi)到外依次為內(nèi)包層和/或下陷內(nèi)包層、外包層；所述的內(nèi)包層半徑R2為28～55微米，相對(duì)折射率差Δ2％為-0.1％～0.1％；所述的下陷內(nèi)包層半徑R3為28～60微米，相對(duì)折射率差Δ3％為-0.15％～-0.8％。本發(fā)明提高了多模光纖的帶寬和數(shù)值孔徑，使得光纖的聚光能力大大增強(qiáng)，更易于與LED光源耦合；本發(fā)明顯著降低了光纖宏彎附加衰減，提高了光纖的抗彎曲性能，增強(qiáng)了光功率傳輸性能。
文檔編號(hào)G02B6/036GK102193142SQ201110178288
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者何珍寶, 劉泳濤, 張樹強(qiáng), 徐進(jìn), 汪松 申請(qǐng)人:長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司