专利名称：低损耗光纤的制作方法
低损耗光纤相关申请的交叉引用本申请要求2009年11月25日提交的、名称为“Low Loss Optical Fiber (低损耗光纤)”的美国非临时专利申请第12/626305号的权益和优先权，本申请所依赖的内容以參见的方式纳入本文。
背景技术：
本发明总体涉及光纤，具体涉及具有低衰减的单模光纤。适用于各种应用并满足诸如ITU-T G. 652的行业标准的单模光纤的需求持续增长。然而，诸如衰减和弯曲损耗的光纤性质会劣化这些光纤的信号。因此，对于減少衰减和弯曲损耗有大量商业利益。
发明内容
一个实施例包括ー种波导光纤，该波导光纤包括芯部和覆层，所述芯部具有用％的単位表述的相对折射率分布△ (r)。所述芯部包括具有起点巧和終点rf的阿尔法分布，其中，阿尔法(α)大于2. 5且小于3.0，所述阿尔法分布具有最大相对折射率Aimax和外半径札。所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述光纤在1310nm的波长处具有小于O. 33IdB/km的衰减，在1383nm的波长处具有小于O. 328dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于O. 270dB/km的衰减，在1550nm的波长处具有小于O. 190dB/km的衰减。另ー实施例包括一种用于生产光纤的方法。该方法包括从受热的玻璃源拉制所述光纤。此外，该方法包括通过将所述光纤保持在处理区域同时使所述光纤在所述处理区域经受一平均冷却速率来处理所述光纤，所述平均冷却速率小于5，000° C/s。所述处理区域中的所述平均冷却速率定义为进入处理区域的光纤进入表面温度减去离开处理区域的光纤离开表面温度除以光纤在处理区域中的总驻留时间。离开处理区域的光纤的表面温度是至少约1，000° C。所述光纤具有芯部和覆层，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述光纤在1310nm的波长处具有小于O. 323dB/km的衰减，在1383nm的波长处具有小于O. 310dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于O. 260dB/km的衰减，在1550nm的波长处具有小于O. 184dB/km 的衰减。在下面的详细描述中将阐述本发明的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过实践在此描述的实施例(包括下面的详细描述、权利要求书以及附图)而认识到。应理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都描述了各种示例性实施例，并意在提供概况或框架以便理解权利要求的性质和特征。包括附图以提供进ー步理解，附图包含在该说明书中并构成该说明书的一部分。附图示出各实施例并与说明书一起用于解释各个实施例的原理和操作。
图I示意地示出了波导光纤的一实施例；图2示出了波导光纤的一示例性实施例的折射率分布；图3示出了波导光纤的附加示例性实施例的折射率分布；图4示出了光纤形成设备的示意剖视侧视图；图5示出了另一光纤形成设备的示意剖视侧视图；图6不出了光纤生产系统；图7示出了用于光纤生产系统的流体轴承的分解图；以及图8示出了用于光纤生产系统的、具有锥形区域的流体轴承的侧视图。具体实施例方式现将參照附图中所示的实例详细描述本发明的较佳实施例。“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导光纤半径之间的关系。“相对折射率百分比”定义为八％=100バ叫2_11。2)/2叫2，其中，Hi是区域i中的最大折射率，除非另有规定，且η。是覆层最外区域的平均折射率。如同这里所使用的那样，相对折射率表示为△，其值用单位“％”来给定，除非另有規定。波导光纤的“彩色消散”，这里称为“色散”，除非另有注明，是材料色散、波导色散和模间色散的总和。在单模波导光纤的情况下，模间色散为零。色散斜率是色散相对于波长的变化率。“有效面积”定义为Aeff=2 τι ( / f2r dr)2/ ( f f4r dr),其中，积分限是0至°o，f是与波导中传播的光相关联的、电场的横向分量。如同这里所使用的那样，“有效面积”或“Aeff”是指在1550nm波长处的光学有效面积，除非另有注明。术语“ α分布”或“阿尔法分布”是指相对折射率分布，用项△ (r)来表述，其単位是“％”，其中，r是半径，符合等式，Δ (r) = ( Δ (r0) - Δ Cr1)) (I— [ | r_r01 / (r^rj ] α) + Δ Cr1)，其中，r。是沿阿尔法分布的Λ (r)为最大值的位置，巧是沿阿尔法分布的Λ (r)为最小值的位置，r处在范_ri〈r〈rf，其中Λ如上定义，巧是α分布的起点，1>是α分布的終点，α是作为实数的指数。模场直径(MFD)是用Peterman II 方法测量的，其 llKZw=MFD, w2=(2 / f2rdr/ f [df/dr]2r dr),积分限是 O 至00。波导光纤的弯曲阻力可以通过在规定测试条件下引起的衰减来測量，例如通过围绕规定直径的心轴展开或包裹光纤。ー种类型的弯曲测试是侧向负荷微弯测试。在该所谓的“侧向负荷”测试中，波导光纤的规定长度放置在两个平板之间。#70丝网附连至两个板中的ー个板。已知长度的波导光纤夹在两个板之间，当两个板用30牛的力压靠在一起时，測量參考衰減。然后将70牛的力施加至板，测量衰减中的增加，以dB/m计。衰减中的增加是波导的侧向负荷衰减。“销阵列”弯曲测试用来比较波导光纤的相对弯曲阻力。为了实施该测试，对于波导光纤测量衰减损耗，而基本不引起弯曲损耗。波导光纤然后围绕销阵列编织，再次测量衰減。由弯曲引起的损耗在两次测得衰减中不同。销阵列是布置成单行且保持在平面上固定垂直位置的ー组十个圆柱销。销间隔是5mm,中心到中心。销直径是O. 67_。在测试中,施加足够的张力以使波导光纤符合销表面的一部分。对于给定模来说，理论光纤截止波长、或“理论光纤截止”、或“理论截止”是如下波长在该波长以上，引导的光无法该模中传播。可在Single Mode Fiber Optics (单模光纤),Jeunhomme, pp. 39-44，Marcel Dekker, New York, 1990 中找到数学定义，其中，理论光纤截止描述成如下波长在该波长处，模传播常数变成等于外覆层中的平面波传播常数。该理论波长适合于无限长、完全直 的光纤，其没有直径变化。由于弯曲和/或机械压カ引起损耗，有效光纤截止低于理论截止。在本文中，截止是指LPll和LP02模中的较高者。LPll和LP02通常在測量中不区分，但两者明显作为光谱测量中的步骤，即，在波长长于测得截止的模中观察不到功率。实际的光纤截止可通过标准2m光纤截止测试来测得，F0TP-80 (EIA-TIA-455-80)，从而产生“光纤截止波长”，也称为“2m光纤截止”或“测得截止”。实施F0TP-80标准测试以使用受控量的弯曲抽出高阶模，或者使光纤的光谱响应标准化至多模光纤。由于在光缆环境中较高程度的弯曲和机械压力，光缆截止波长或“光缆截止”甚至低于测得光纤截止。实际光缆调节可以通过在EIA-445光纤测试过程中描述的光缆截止测试来近似，其是EIA-TIA光纤标准的一部分，即，电子エ业联盟一电信行业协会光纤标准，更经常称作F0TP。在EIA-455-170单模光纤的光缆截止波长乘发送功率或“F0TP-170”中描述了光缆截止測量。除非这里另有注明，光学性质(诸如色散、色散斜率等)报告为LPOl摸。除非这里另有注明，1550nm的波长是參考波长。根据这里所述的各实施例，如图I所示，波导光纤10包括芯部12和包围芯部12的至少ー个覆层14。在各较佳实施例中，覆层14是纯石英，芯部12是掺杂有ー种或多种掺杂物的石英。在一具体较佳实施例中，芯部12掺杂有折射率増大的掺杂物，诸如Ge，从而获得理想的相对折射率改变(例如，3. 5-4. 2%的Ge，摩尔百分比)。芯部12还可以可选地掺杂有一种或多种折射率减小的掺杂物，诸如硼或氟。较佳的是，芯部12的直径从约9μπι变化至约16 μ m。较佳的是，光纤10的覆层14的外直径是约125 μ m。较佳的是，覆层区域14具有至少约40 μ m的外半径。如同惯例那样，光纤可涂覆有多层聚合物涂层16和18。波导光纤10的芯部12从中心线径向向外延伸至半径R1，且具有用％単位表述的相对折射率分布△ (r)，带有最大相对折射率百分比Λ靈。R1定义为发生在△ (r)首先从Δ 1MAX径向向外达到O. 02%之处的半径。图2示出了这里所述的光纤的ー示例性实施例的折射率分布(分布1)，其示出目标分布20和制造成对应于目标分布的实际芯莖分布22。表I列出了图2所不实施例的分布參数。表I目标分布实际分布
权利要求
1.一种波导光纤，包括芯部和覆层，所述芯部具有用％的単位表述的相对折射率分布△ (r)，所述芯部包括具 有起点へ和终点rf的阿尔法分布，其中，阿尔法(a)大于2. 5且小于3.0，所述阿尔法分 布具有最大相对折射率Aimax和外半径R1；所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述光纤在1310nm的波长处具有小于0. 331dB/km 的衰减，在1383nm的波长处具有小于0. 328dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于 0. 270dB/km的衰减，在1550nm的波长处具有小于0.190dB/km的衰减。
2.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，0.30%く A1MAX<0. 40%。
3.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤在1310nm的波长处具有小于0. 325dB/km的衰减，在1383nm的波长处具有小于 0. 323dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于0. 264dB/km的衰减，在1550nm的波长处 具有小于0.186dB/km的衰减。
4.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，2.6〈阿尔法(a)<2.9。
5.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述 光纤在1550nm的波长处具有小于IOdB的销阵列宏弯曲损耗。
6.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述 光纤在1550nm的波长处具有小于0. 7dB的侧向负荷微弯曲损耗。
7.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤在1310nm的波长处具有小于0. 323dB/km的衰减，在1383nm的波长处具有小于 0. 300dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于0. 255dB/km的衰减，在1550nm的波长处 具有小于0.182dB/km的衰减。
8.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，所述阿尔法分布的起点^是小于1ym 的半径，所述阿尔法分布的终点rf是至少4 u m的半径。
9.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，rf处的A(r)是至少0.1。
10.如权利要求9所述的波导光纤，其特征在干，rf+0.5iim处的A (r)比&处的A (r) 小至少0.10%。
11.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤的光缆截止波长小于或等于1260nm。
12.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤在1310nm的波长处的模场直径是约8. 8 — 9. 6 iim，在1550nm的波长处的模场直径 是约 9. 8 — 11.Oii m。
13.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤在1310nm的波长处的有效面积是约60 — 70 iim2，在1550nm的波长处的有效面积是 约 75 — 90 um2o
14.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在干，所述芯部和所述覆层形成一光纤， 所述光纤的零色散波长、是约1302— 1322nm，所述光纤的零色散斜率小于或等于约 0. 089ps/(nm2 km)。
15.如权利要求1所述的波导光纤，其特征在于，所述芯部和所述覆层形成一光纤，所 述光纤在1550nm的波长处的色散小于18. Ops/(nm km)。
16.—种用于生产光纤的方法,所述方法包括从受热的玻璃源拉制所述光纤，以及通过将所述光纤保持在处理区域同时使所述光纤在所述处理区域经受一平均冷却速 率来处理所述光纤，所述平均冷却速率定义为光纤进入表面温度减去光纤离开表面温度除 以光纤在处理区域中的总驻留时间，所述平均冷却速率小于5，000° C/s，其中，所述光纤 离开处理区域的表面温度是至少约1，000° C;其中，所述光纤具有芯部和覆层，并且其中所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述光纤在1310nm的波长处具有小于0. 323dB/km 的衰减，在1383nm的波长处具有小于0. 310dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于 0. 260dB/km的衰减，在1550nm的波长处具有小于0. 184dB/km的衰减。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述处理区域的长度是至少约5米。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，以大于或等于25m/s的拉制速度拉制所述 光纤。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，从受热的玻璃源拉制所述光纤和在处理 区域中处理所述光纤的步骤沿着第一路径发生，且所述方法还包括使裸光纤与流体轴承中的流体区域相接触，所述流体轴承包括通道，所述通道由至少 两个侧壁限定，所述光纤被保持在所述通道的区域内，足以致使所述光纤基本由于所述通 道内的所述光纤下方存在的压差而浮在所述通道内，所述压差通过在所述通道内的所述光 纤下方供给的所述流体导致的、与在所述光纤上方存在的压力相比的较高压力来引起，以 及当所述裸光纤被拉过流体垫区域时，沿着第二路径将所述光纤改向。
20.—种用权利要求16所述的方法制成的光纤。
全文摘要
提供一种波导光纤，该波导光纤包括芯部和覆层，其中，芯部包括阿尔法分布，其中，阿尔法(α)大于2.5且小于3.0。所述芯部和所述覆层形成一光纤，所述光纤在1310nm的波长处具有小于0.331dB/km的衰减，在1383nm的波长处具有小于0.328dB/km的衰减，在1410nm的波长处具有小于0.270dB/km的衰减，在1550nm的波长处具有小于0.190dB/km的衰减。还提供用于生产光纤的方法。
文档编号G02B6/036GK102667554SQ201080053139
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月1日 优先权日2009年11月25日
发明者S·K·米什拉 申请人:康宁股份有限公司