一种小型化器件用单模光纤的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤技术领域，更具体地，涉及一种小型化器件用单模光纤。
【背景技术】
[0002] 单模光纤具有质量轻、尺寸小、抗电磁干扰、传输速率快、信息容量大和传输距离 远等优点。在世界范围内，G. 652单模光纤已经大量地铺设并应用于光通信网络之中。随着 特种光纤及其光纤应用技术的不断发展，光纤已经在常规通信以外的领域得到了越来越广 泛的应用。在特殊的光纤器件中，为了达到使用目的，需要一种能够在此环境中具有稳定的 传输性能的光纤，而普通的G. 652单模光纤是无法在小尺寸特殊器件下长期正常工作的。 [0003] 光纤的抗弯曲性能是与光纤的材料结构、制备工艺等技术密切相关的。普通抗弯 曲光纤一般为了与普通的单模光纤相匹配，而在光纤的几何结构、掺杂浓度等方面尽量与 普通光纤一致，从而导致光纤光学参数互相匹配，以适应光纤的通用性能。在水听器等特殊 应用场合，光纤追求小弯曲半径和极多的缠绕圈数，而对模场直径等的要求并不追求与普 通单模光纤的一致性。为了提高光纤的抗弯曲性能，芯层会掺杂较高浓度的锗（Ge)，为了减 少芯层材料与包层材料在粘度、热膨胀系数等材料性能方面的差异，同时也为了调节光纤 的光学指标范围，在芯层和包层增加了掺杂氟的有限区域，减少拉丝过程中的残余应力，优 化传输性能。
[0004] 在器件尺寸要求很小的情况下，为了容纳更多的光纤，需要把光纤直径减少而光 学性能不变，因此通过特殊工艺修改光纤几何结构，把光纤的芯层结构维持不变而减少包 层直径，并且涂层直径也相应减少，则可以满足器件小型化的需求。
[0005] 在专利CN202256757U和CN102213791B中，提出来一系列细径的保偏光纤，但其致 力于解决保偏光纤细径条件下的光学性能，对抗弯曲性能没有做出表述。在弯曲不敏感光 纤中尚没有此种细径光纤提出。
[0006] -般的，掺杂剂会改变石英玻璃的相对折射率。锗（Ge)、氯（Cl)、磷（P)等掺杂 剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为正值，我们称之为"正掺杂剂"，而氟（F)、硼 (B)等掺杂剂可以使得掺杂后的石英玻璃的相对折射率为负值，我们称之为"负掺杂剂"。如 果同时使用一种"正掺杂剂"和一种"负掺杂剂"对石英玻璃进行掺杂，则掺杂后的石英玻 璃的相对折射率可以为正值或者负值，或者为0。
【发明内容】
[0007] 为方便介绍本
【发明内容】
，定义以下术语：
[0008] 折射率剖面：光纤中玻璃折射率与其半径之间的关系。
[0009] 相对折射率差：
[0010]
njP η。分别为各对应部分的折射率 和纯二氧化硅石英玻璃的折射率。
[0011] 氟（F)的贡献量：掺氟（F)石英玻璃相对于纯二氧化硅石英玻璃的相对折射率 (A F)，以此来表示掺氟（F)量。
[0012] 本发明所要解决的技术问题是提供一种在1550nm波长工作的，具有极好抗弯曲 性能的单模光纤。该光纤具有较低的光纤损耗，较好的抗弯曲性能。
[0013] 本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
[0014] -种小型化器件用单模光纤，芯层为掺锗（Ge)和氟（F)的的二氧化硅（SiO2)石 英玻璃，芯层的直径Dcore为6. 5 μπι至7. 5 μπι，芯层的相对折射率Δ 1的范围为〇. 70%至 0. 75% ;包层有3个分层，由内到外依次为第一分层、第二分层，第三分层，其中第一分层为 掺氟二氧化硅石英玻璃，第二分层为掺锗二氧化硅石英玻璃，第三分层为纯二氧化硅石英 玻璃层。
[0015] 本发明的一个实施例中，所述第一分层紧密环绕芯层，该分层的相对折射率Δ 31 与芯层的相对折射率Al之差为0.89%兰Δ1-Δ 31兰0.99%，Δ 31的范围为-0.18% 至-0. 22%，该分层的直径D31为12μπι至15μπι。
[0016] 本发明的一个实施例中，第二分层紧密环绕第一分层，该分层的相对折射率Δ 32 的范围为0%至0. 1%，该分层的直径D32为15μπι至17μπι;
[0017] 本发明的一个实施例中，所述第三分层的相对折射率△ 33为0%，该分层的直径 D33 为 79ym 至 81ym〇
[0018] 本发明的一个实施例中，在包层外有一层紧密围绕包层的聚合物涂层，聚合物涂 层的直径为160 μ m至170 μ m。
[0019] 本发明的一个实施例中，该单模光纤的截止波长为1300nm至1460nm。
[0020] 本发明的一个实施例中，所述单模光纤的的MFD在1550nm波长时为 7. 0 μ m-7. 6 μ m〇
[0021] 本发明的一个实施例中，所述单模光纤的衰减在1550nm波长时小于0. 26dB/km。
[0022] 本发明的一个实施例中，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0. 02dB/ (Φ 10mm 2 5 圈）。
[0023] 本发明的一个实施例中，所述单模光纤的宏弯损耗在1550nm波长时小于0. 03dB/ (Φ 15mm400 圈）。
[0024] 本发明的有益效果在于：1.芯层掺Ge，通过对光纤芯层材料结构的优化调整，可 以提高光纤的数值孔径，提高对光的约束能力。同时光纤芯层掺F，可以降低芯层材料的粘 度，与包层材料的粘度更加匹配，可以改善光纤的材料结构和应力分布，有利于光纤拉丝后 缺陷的减少和光纤衰减的降低；2.光纤包层的分层中，含有一个纯二氧化硅石英玻璃材料 的分层，该分层可改变光纤整体的材料结构，使得光纤拉丝后的应力分布得到优化。该分层 将承担拉丝过程中形成的张应力，芯层所承受的应力则为压应力，该应力分布将有利于降 低芯层材料中的缺陷浓度，降低芯层材料的散射损耗，有利于光纤衰减的降低；3.光纤包 层的分层中，含有一个掺F二氧化硅石英玻璃材料的分层，其中的折射率下陷的分层，对于 提高光纤的抗弯曲性能有积极的作用。该分层结构的设计，将有利于降低光纤在小弯曲半 径状态下的宏弯附加损耗。4.第二包层为掺锗的二氧化硅石英玻璃，与第一包层形成陷阱 效应，可以提高对光的约束能力，增强光纤对测压应力的抵抗能力，提高光纤的微弯能力。 5.光纤具有良好的抗弯曲性能，并且具有小型化的包层直径和涂层直径；包层直径和涂层 直径都相应减少，降低了器件的尺寸，或者说在同样的器件尺寸情况下可以缠绕更多的光 纤，提高器件的灵敏度。相对于普通125 μm的光纤，同样器件尺寸下本发明光纤可以提高 水听器探测距离2. 3倍。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明一个实施例的径向截面示意图。图中00对应光纤的芯层，31对应光 纤包层的第一分层，32对应光纤包层的第二分层，33对应光纤包层的第二分层；
[0026] 图2是是本发明一个实施例的中各层直径及其对应相对折射率的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明