一種低損耗光纖及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石英管制造的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種低損耗光纖，本發(fā)明還提供了制造該低損耗光纖的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖預(yù)制棒是用來拉制光纖的石英玻璃棒，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，斷面由內(nèi)而外依次為纖芯層、內(nèi)包層和外包層，其中纖芯層和內(nèi)包層一般同時被制造出來，稱為芯棒，然后由芯棒和外包層組合成為光纖預(yù)制棒。
[0003]隨著國際通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及4G和無源光網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信系統(tǒng)對光纖帶寬的需求呈現(xiàn)出飛快的增長趨勢。
[0004]從技術(shù)層面來看，低損耗光纖減少跨段損耗2，2dB折合成跨段數(shù)可加倍，相當(dāng)總傳輸距離可延長100%，或折合成跨段數(shù)不變，每段延長17%，總傳輸距離也延長17%，目前已無任何手段得到這樣的收益。從現(xiàn)網(wǎng)部署成本層面來分析，假設(shè)骨干網(wǎng)10年內(nèi)需要新建5萬里超高速系統(tǒng)，在100G、400G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下，部署低損耗光纖可使總的傳輸成本降低10% (10億元)；在長距離、大容量、高速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)中，通常需要用到光纖放大器技術(shù)以及波分復(fù)用技術(shù)，尤其在主干網(wǎng)通信中，對光纖的無中繼傳輸距離和傳輸容量有著更尚的要求。
[0005]中國專利ZL201310409732.1《低損耗光纖及其制造方法》、中國專利ZL201210138617.0《一種光纖及其制造方法》，均提供了純硅芯方案制備低損耗光纖，采用纖芯層不摻Ge，內(nèi)包層深摻氟，外包層正常摻氟，均涉及到制備深摻氟內(nèi)包層，深摻氟工藝難度大，徑向折射率均勻性差，工藝采用管內(nèi)法制備，光棒尺寸受限于基礎(chǔ)石英管，很難實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種低損耗光纖，其改善了松散體徑向密度分布，使得所制備的光纖1550nm窗口的衰減< 0.180db/km，優(yōu)于G.652D光纖標準，且整個結(jié)構(gòu)制作適用于規(guī)模化生產(chǎn)。
[0007]—種低損耗光纖，其技術(shù)方案是這樣的:其包括纖芯層、內(nèi)包層、外包層，其特征在于:所述纖芯層、內(nèi)包層通過氣相軸向沉積法同時獲得，所述外包層通過套管法套裝于所述纖芯層、內(nèi)包層組合形成的整體結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)包層具體為摻氟的下陷包層，所述纖芯層內(nèi)摻有鍺，所述外包層為高純石英套管所制成，所述纖芯層的折射率nl接近純石英折射率n0，相對折射率差A(yù)l?0.15%?0.25%，所述內(nèi)包層的相對折射率差Δ2為-0.2%< Δ2< -0.1%,所述外包層的折射率n2接近純石英折射率n0，相對折射率差Δ 3?0%。
[0008]其進一步特征在于:所述纖芯層摻鍺的濃度為總重量的2wt%? 4wt% ；
[0009]所述內(nèi)包層內(nèi)的摻氟濃度為4000ppm?8000ppm ；
[0010]所述纖芯層的半徑rl為3um?4um，所述內(nèi)包層的半徑為12um?16um，所述外包層半徑 r3 為 62.5±0.5um ；
[0011 ] 所述纖芯層的材料和內(nèi)包層的材料高溫粘度匹配，所述纖芯層的材料粘度和內(nèi)包層的材料粘度在2000°C附近的比值范圍為I?1.5，優(yōu)選為I?1.3 ;
[0012]所述光纖的散射系數(shù)α < 0.85db/km.um'4 ；
[0013]所述光纖在1550nm波長處的衰減值彡0.180db/km。
[0014]—種低損耗光纖的制作方法，其技術(shù)方案是這樣的:首選將纖芯層、內(nèi)包層采用通過VAD法制備獲得內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，之后將高溫熔縮成內(nèi)芯結(jié)構(gòu)與高純石英套柱組裝后直接進行高溫拉絲形成光纖，其特征在于:在VAD法獲得內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的過程中采用SiCl4作為S1JI料，C2F6作為摻氟原料，其中下沉積噴燈中通入SiCl 4、GeCl4、H2、0#P Ar混合沉積形成摻有鍺的纖芯層；上沉積噴燈通入SiCl4、C2F6、H2、02和Ar混合沉積形成摻氟的下陷包層，下沉積噴燈的沉積點高度a小于上沉積噴燈的沉積點高度b，上沉積噴燈的噴射線與水平面的成角ε為45°。
[0015]其進一步特征在于:下沉積噴燈的沉積點高度a為20mm，上沉積噴燈的沉積點高度 b 為 120mm ；
[0016]所述C2F6可以替換為SiF 4。
[0017]其原理如下:上沉積噴燈的噴射線與水平面的成角ε為45°，可以改善疏松體徑向密度分布，因沉積過程中徑向密度分布直接影響摻氟濃度，假設(shè)纖芯層與內(nèi)包層之間過渡處密度偏小，氟就會較易擴散至纖芯層，導(dǎo)致纖芯層折射率降低，為保證折射率值保持變，需增加纖芯層GeCl4.雜量，最終從纖芯層的摻雜量較普通單模光纖并未減少，反而可能增加，因瑞利散射與摻雜的濃度呈正比，故最終光纖的衰減較普通單模光纖會出現(xiàn)增加的趨勢，而并非能降低光纖衰減，此專利中通過增加上沉積噴燈的噴射線與水平面的成角ε，增大火焰分散面積，燒灼面的溫度會下降，因VAD沉積是逐層由內(nèi)往外沉積，增大燒灼面后，內(nèi)部密度較外部會明顯提高，有利于在纖芯層、內(nèi)包層之間的芯包界面上形成高密度層，即可減少內(nèi)包層氟滲入到纖芯層，從而能降低纖芯層GeCl4的摻雜量。
[0018]本發(fā)明的光纖，其光學(xué)參數(shù)如模場直徑、截止波長和光纖損耗等方面可以做到完全符合ITU-T G.652D標準的要求，并且彎曲性能大大優(yōu)于G.652D標準的要求，在此基礎(chǔ)上，光纖在1550nm窗口的損耗明顯降低，中值在0.178db/km，且此工藝路線成熟、穩(wěn)定，非常容易進行批量化生產(chǎn)；且本發(fā)明能夠同將有彎曲損耗和正常損耗這兩個重要的性能指標達到盡可能的優(yōu)化，對于長距離大容量的高速傳輸具有極其重要的意義，同時具有優(yōu)秀的彎曲性能，不但能夠節(jié)省光纖通信系統(tǒng)的敷設(shè)成本，也降低了敷設(shè)工程中對通信系統(tǒng)性能造成的不良影響，具有重要的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明采用VAD法制作內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的沉積噴燈的布置示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例光纖的折射率剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中各序號所對應(yīng)的標注名稱如下:
[0022]下沉積噴燈101、上沉積噴燈102、靶棒103。
【具體實施方式】
[0023]—種低損耗光纖，其包括纖芯層、內(nèi)包層、外包層，纖芯層、內(nèi)包層通過氣相軸向沉積法同時獲得，外包層通過套管法套裝于纖芯層、內(nèi)包層組合形成的整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)包層具體為摻氟的下陷包層，纖芯層內(nèi)摻有鍺，外包層為高純石英套管所制成，纖芯層的折射率nl接近純石英折射率n0，相對折射率差△ I?0.15%?0.25%,內(nèi)包層的相對折射率差Λ2為-0.2%< Δ 2 < -0.1 %，外包層的折射率n2接近純石英折射率nO，相對折射率差Δ3 ^
[0024]纖芯層摻鍺的濃度為總重量的2wt %?4wt % ;
[0025]內(nèi)包層內(nèi)的摻氟濃度為4000ppm?8000ppm ；
[0026]纖芯層的半徑rl為3um?4um，內(nèi)包層的半徑為12um?16um，外包層半徑r3為62.5 + 0.5um ；
[0027]纖芯層的材料和內(nèi)包層的材料高溫粘度匹配，纖芯層的材料粘度和內(nèi)包層的材料粘度在2000°C附近的比值范圍為I?1.5，優(yōu)選為I?1.3 ;
[0028]光纖的散射系數(shù)α < 0.85db/km.um'4 ；
[0029]光纖在1550nm波長處的衰減值彡0.180db/km。
[0030]—種低損耗光纖的制作方法:首選將纖芯層、內(nèi)包層采用通過VAD法制備獲得內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，之后將高溫熔縮成內(nèi)芯結(jié)構(gòu)與高純石英套柱組裝后直接進行高溫拉絲形成光纖，在VAD法獲得內(nèi)芯結(jié)構(gòu)的過程中采用SiCl4作為S1 2原料，C 2F6作為摻氟原料