专利名称：耐弯曲单模光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及单模光纤，并且具体来说，涉及展现出低弯曲损耗的单模光纤。
背景技术：
在光纤到房屋(FTTP)应用(包括光纤到户(FTTH)和光纤到楼(FTTB)应用)中使用单模光纤通常要求通过光纤传输的光信号具有低弯曲损耗，并且处于可能施加严格弯曲半径的苛刻安装限制下，这例如是由于建筑物中的急剧转角或者挤压光纤而造成的。具体来说，旨在使无源现场设备小型化的布缆和硬件应用(例如，局部汇聚柜或存储箱)和多住户单元(MDU)的开发需要具有优越弯曲性能的光纤设计。另外，粗波分复用系统(CWDM)和无源光网络(PON)系统可能也需要采用弯曲不敏感光纤。近来，已经针对单模传输和低弯曲损耗开发了微结构光纤。这些光纤通常包括由含孔的二氧化硅包层包围的实心中央芯，其中，这些孔随机地或按非周期性空间分布方式排列。W02008/005233公开了一种微结构光纤，其包括芯区和包围该芯区的包层区，包层区包括由非周期性布置的孔所组成的环形含孔区。据说该芯区和包层区提供改进的耐弯曲性，和在大于或等于1500nm (在一些实施例中，大于1260nm)的波长处的单模工作。该文献中公开的光纤据说可以通过相对较低成本的制造工艺来生产，因为若希望的话，可以在含孔区中避免诸如氟和/或锗之类的昂贵掺杂剂，而且若希望的话，同样可以避免在光纤的玻璃部分中排列空 间周期性布置的孔的堆叠和拉制制造工艺。还提到的是，另选地，在其中公开的方法可以被简单地用于向光纤的包层添加孔或空隙，其中该光纤掺杂有锗、磷、铝、镱、铒、氟或其它常规光纤掺杂材料中的一种或更多种，或者其还在包层中包含空间周期性布置的孔，以增加其耐弯曲性。在W02009/099579中还描述了这样的微结构光纤，其中，包层区包括由非周期性布置的空隙所组成的环形含空隙区。可以针对许多不同的应用特制掺氟光纤。US2009/0185780涉及具有改进的耐高剂量辐射性能的传输光纤，其具有相对于标准单模光纤的折射率分布均匀下陷的折射率。US2003/0200770公开了一种制造掺氟烟灰(soot)的方法。在预制件中包括氟的能力通常被认为是生产具有掺氟区的光纤的重要方面。沉积氟已经表明是一种挥发性化合物，并且展现出从关注区的显著迁移。该文献中描述的溶液(solution)据说可以被用于增加气氛中氟掺杂物种的浓度，以在沉积期间对烟灰颗粒进行氟掺杂。US7555187 涉及这样的光纤，其具有大于95μm2的有效面积，和在20mm直径心轴上< 0.7dB/阻的弯曲损耗。所公开的光纤包括玻璃芯和玻璃包层，该玻璃包层包括第一和第二环形区以及第三环形区(外侧区)，其中，第二环形区包括相对于第三环形区低于零的最小相对折射率，优选地等于或低于-0.3%。该文献记载，在一组实施例中，第二环形区包括具有多个封闭随机分散孔的、基于二氧化硅的玻璃(纯二氧化硅，或者是掺杂有例如锗、铝、磷、钛、硼和氟的二氧化硅)，其提供例如与纯二氧化硅相比较低的有效折射率。
大有效面积光纤已经被用于长距离电信系统，因为一般而言，大的有效面积会减小非线性光学效应。然而，已经知道，有效面积的增加通常会造成宏弯曲(macrobending)所致损耗的增加。US2008/0279515涉及包括基于二氧化硅的芯和包层的光纤，其中，芯包括从由K2O, Na2O, LiO2, Rb2O, Cs2O及其混合所组成的组中选择的碱金属氧化物，其在所述芯中的平均浓度按重量处于大约IOppm与IOOOOppm之间。包围芯的包层至少包括第一环形区和第二环形区，其中第一环形区的折射率增量百分比低于芯的折射率增量百分比，而第二环形区的折射率增量百分比低于第一环形区的折射率增量百分比。第二环形区据说优选地包括随机分布的空隙、氟、或其混合。包括具有随机空隙分布的含空隙区的光纤可以通过烧结工艺在形成预制件期间制造，其中，在形成光纤的材料(通常为基于二氧化硅的材料)中具有低可溶性的气体保留被俘获并且形成空隙。该预制件可以按两个主要步骤来制造:第一，通过沉积产生包括预制件芯的玻璃芯棒(其优选地无空隙)并接着被强化(consolidate),第二,通过沉积而绕玻璃芯棒形成预制件外包层并接着被强化，以在预制件包层内形成空隙。所得到的强化预制件典型地展现出包括随机分布空隙的环形含空隙区，其大致从玻璃芯棒的外表面开始，并且在包层内径向延伸一定径向厚度。含空隙环形区的径向厚度(或宽度)和该环形区内的局部空隙密度可以根据烧结工艺条件(如强化时间、炉中的温度梯度以及强化期间低可溶性气体的体积百分比)而广泛地改变。在形成预制件之后的拉制工艺(其中，预制件玻璃从该预制件的原始截面积流动成希望的光纤截面积)对空隙具有影响。典型地讲，将预制件拉伸成光纤的过程使空隙形状从球形变成细长形。在具有随机空隙分布的微结构光纤中，耐弯曲性可以取决于含空隙区的厚度和/或取决于所述区中的空隙密度。具体来说，耐弯曲性已经被认为与含空隙区的截面积与局部空隙密度的乘积相关联。一般来说，空隙密度越高，折射率相对于外包层区(其作为基准折射率值)的深度就越大 ，换句话说，折射率下陷的含空隙区的最小相对折射率的绝对值就越大。US7450807公开了一种具有相对折射率较低的环形环形区的耐弯曲单模光纤。在一组实施例中，该环形环形区包括二氧化硅玻璃，其具有从由锗、铝、磷、钛、硼、以及氟所组成的组中选择的掺杂剂。在另一组实施例中，该环形环形区包括具有多个孔的二氧化硅玻
3 ο在US7450807中，从内半径R2向外延伸至环形环形区半径R3的环形环形区的轮廓体积V3被定义为:
权利要求
1.一种用于传输光信号的单模光纤，包括: 用于引导光信号的中央芯区，和 包围芯区的包层区，该包层区包括包含随机分布的空隙的含空隙环形区， 其中，含空隙区掺杂有浓度小于lwt%的氟，并且具有等于或小于3μπι的径向厚度。
2.根据权利要求1所述的光纤，其中，氟浓度等于或大于0.lwt%。
3.根据权利要求1所述的光纤，其中，氟浓度为0.lwt%至0.7wt%0
4.根据前述权利要求中的任一项所述的光纤，其中，含空隙区具有从1.5 μ m至3 μ m的径向厚度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的光纤，其中，包层区还包括: 内环形区，该内环形区与芯区相接触并且从芯区径向向外延伸至含空隙区，和 外环形区，该外环形区与含空隙区相接触并且径向向外延伸。
6.根据权利要求5所述的光纤，其中，内环形区和外环形区由非掺杂二氧化硅制成。
7.根据权利要求5或6所述的光纤，其中，芯区具有第一外芯半径而内环形层具有第二外半径，以限定芯与包层半径比，并且该芯与包层比为0.33至0.40。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的光纤，其中，芯区具有第一相对折射率百分比为0.30%至0.34%的台阶轮廓。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的光纤，其中，局部空隙密度为lvol%至4vol%。
全文摘要
本发明涉及一种用于传输光信号的单模光纤，该单模光纤包括用于引导光信号的中央芯区，和包围芯区的包层区，该包层区包括包含随机分布的空隙的含空隙环形层，其中，该含空隙层掺杂有浓度小于1wt%的氟，并且具有等于或小于3μm的径向厚度。
文档编号G02B6/02GK103168261SQ201080068220
公开日2013年6月19日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者A·埃迪哥拉特, F·科基尼, A·克拉罗, A·斯奇阿弗 申请人:普睿司曼股份公司