《一种单模光纤》包括有芯层和包层,芯层00由掺氟(F)的石英玻璃或掺有氟及其他掺杂剂的石英玻璃组成;围绕在芯层外有三个包层。第一包层10紧密围绕芯层,由掺氟(F)的石英玻璃组成;第二包层20紧密围绕第一包层,第二包层由掺氟(F)的石英玻璃组成,其相对折射率差Δ3小于其它包层。第三包层30为紧密围绕第二包层的所有分层,其各个分层的相对折射率差大于Δ3,第三包层最外层的分层半径为R4,R4的范围是36微米至63微米。所述的第三包层可为一个分层,为掺氟或其他掺杂剂的石英玻璃层,或者第三包层可为两个分层,内分层为掺氟分层301,半径范围是36微米至54微米,外分层为纯硅分层302,即相对折射率差为0%。
按照上述单模光纤的技术方案,在其所规定的范围内对光纤的参数进行设计,并通过PCVD工艺、MCVD工艺、OVD工艺或VAD工艺等芯棒制造工艺来根据光纤的设计要求制造芯棒,通过套管工艺、OVD工艺或VAD工艺等外包工艺来完成整个预制棒的制造。PCVD工艺在进行高浓度的掺氟(F)时,具有一定的优势。
所拉光纤的折射率剖面使用NR-9200设备(EXFO)进行测试,光纤的折射率剖面以及掺杂材料的主要参数如表1-a和表1-b所示。
宏弯附加损耗测试方法参照IEC 60793-1-47中规定的方法,由于波长越长对弯曲越敏感,所以主要测试光纤在1550纳米和1625纳米波长处的弯曲附加损耗,以准确评估光纤在全波段范围内(尤其是L波段)的弯曲敏感性。将光纤按一定直径绕成1圈或10圈,然后将圆圈放开,测试打圈前后光功率的变化,以此作为光纤的宏弯附加损耗。
微弯损耗测试方法参照IEC TR 62221-2001中规定Method B的方法,由于长波长对于弯曲更敏感,故测试波长范围为1300纳米至1700纳米,并且重点关注光纤在1550纳米以上波长的微弯损耗的大小。
所拉光纤的主要性能参数如表2所示。
从实施例可以看出,V值和(Δ1-Δ2)值对于光纤的弯曲性能有明显的影响,如序号为5和6以及序号3和4的实施例所反映的情况,更大的V值和(Δ1-Δ2)值意味着光纤具有更好的抗弯曲性能。而芯层中氟(F)的贡献量会影响光纤的衰减性能,在Δ1为一定值的情况下,芯层中氟(F)的贡献量如果增加,则意味着芯层中“正掺杂剂”的浓度需要相应的增加以维持Δ1不变,掺杂剂浓度的增加将进一步降低芯层材料的粘度,使得芯层和包层材料的粘度匹配程度提高,有利于对光纤衰减性能的改善,如序号为1和2的实施例所反映的情况。第三包层的氟(F)的贡献量ΔF对于光纤的衰减性能也有影响,如序号为7、8、9的实施例所反映的情况。更大的掺氟浓度会使得掺氟分层的相对折射率差更低,将有利于进一步的避免光纤的“LP01模泄漏”现象,然而更大的掺氟浓度也意味着该包层的粘度会进一步降低,这样将不利于该包层在拉丝过程中承载拉丝张力,会使得光纤纤芯部分集中更多的应力,对于衰减会有不利的影响,所以需要综合考虑第三包层的掺氟量的大小。同时,如果第三包层包含靠内的掺氟分层和靠外的纯硅分层,则需要考虑靠外的纯硅分层的定位,使得该分层不会引起光纤的“LP01模泄漏”,同时又要维持足够的厚度使得其在拉丝过程中承载部分拉丝张力,避免应力集中在光纤纤芯部分。序号为10、11、12的实施例中,光纤的第三包层分成靠内的掺氟分层和靠外的纯硅分层,从表2的数据来看,当靠外的纯硅分层所在环的内径D4*足够大时,在避免光纤的“LP01模泄漏”现象的同时,该层材料可有效承载部分拉丝张力,这样应力将不会明显集中于光纤的纤芯部分,光纤的衰减性能就得到了改善。
实验表明,按照《一种单模光纤》的技术方案所制造的光纤,其1550纳米处的模场直径可以达到10微米以上,光缆截止波长保证在1530纳米以下,1550纳米处的衰减系数保证在0.180分贝/千米以下,且光纤具有良好的抗弯曲性能,包括良好的抗宏弯性能和抗微弯性能,光纤在1550纳米波长处,对于围绕10毫米弯曲半径绕1圈弯曲附加损耗小于或等于0.5分贝;对于围绕15毫米弯曲半径绕10圈弯曲附加损耗小于或等于0.2分贝;在1625纳米波长处,对于围绕10毫米弯曲半径绕1圈弯曲附加损耗小于或等于1.0分贝;对于围绕15毫米弯曲半径绕10圈弯曲附加损耗小于或等于0.8分贝。同时光纤在1700纳米的微弯损耗小于0.8分贝/千米。
注1:D4*表示第三包层靠内的掺氟分层的直径,D4表示第三包层最外层的纯硅分层的直径。
注2:Δ4*表示第三包层靠内的掺氟分层的相对折射率差。