一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法
【专利摘要】一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法，涉及光纤领域，其裸光纤由内至外依次包括芯层、内包层、下陷包层和外包层，所述外包层为石英包层，所述芯层、内包层、下陷包层的折射率依次减小，芯层相对外包层的相对折射率差为0.85～0.95%；内包层相对外包层的相对折射率差为0.10～0.20%；下陷包层相对外包层的相对折射率差为-0.15～-0.25%；制造中利用改进的化学气相沉积法工艺，在石英反应管内依次沉积下陷包层、内包层以及芯层，沉积原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷；本发明在不影响拉锥性能的前提下，提升光纤的抗弯曲性能，保证其在C+L波段的光纤耦合器小型化中的应用要求。
【专利说明】一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤领域，具体来讲是一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着光通信技术的高速发展，越来越多的光器件被广泛的应用于光通信网络中，包括各式各样大量使用的光纤耦合器。
[0003]传统光纤耦合器的生产方法为熔融拉锥法，该方法简单易行，适合于大规模生产。但该工艺条件下制造的光纤耦合器一般体积较大，并且常规的拉锥光纤不具备抗弯曲性能，当弯曲半径小于一定数值时，其附加弯曲损耗会急剧增加，因此在尾纤封装时需要注意尾纤的弯曲半径。封装半径过小，不仅会增加光纤的弯曲损耗，带来额外的附加损耗，同时过小的光纤弯曲半径还会影响光纤的机械性能，容易造成光纤器件工作寿命的减短。随着光器件向小型化，集成化方向的发展，光纤耦合器的小型化就很重要了。
[0004]目前常规的抗弯曲光纤，主要应用于局域网或接入网中，其弯曲性能可以达到在弯曲半径5mm时，1550nm波长的附加弯曲损耗小于0.ldB。但是由于常规的抗弯曲光纤其材料组份主要为S1-Ge-F，无法满足现有拉锥工艺的要求；此外，常规的抗弯曲光纤的截止波长一般在1200nm以上，无法满足980nm波长泵浦光传输的要求，也无法满足C+L波段的光纤耦合器小型化中的应用要求。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法，在不影响拉锥性能的前提下，提升光纤的抗弯曲性能，保证其在C+L波段的光纤耦合器小型化中的应用要求。
[0006]为达到以上目的，本发明提供一种抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层、内包层、下陷包层和外包层，所述外包层为石英包层，所述芯层、内包层、下陷包层的折射率依次减小，芯层相对外包层的相对折射率差为0.85?0.95% ；内包层相对外包层的相对折射率差为0.10?0.20% ;下陷包层相对外包层的相对折射率差为-0.15?-0.25%。
[0007]在上述技术方案的基础上，所述芯层的直径为3.0?3.5 μ m，内包层的直径为
9.0?10.5 μ m，下陷包层的直径为12.0?14.0 μ m，外包层的直径为124.5?125.5 μ m。
[0008]在上述技术方案的基础上，所述抗弯曲拉锥光纤的截止波长小于980nm，980nm波长模场直径3.5?4.5 μ m, 1550nm波长模场直径5.5?6.5 μ m。
[0009]本发明还提供一种抗弯曲拉锥光纤的制造方法，包括步骤:利用改进的化学气相沉积法工艺，在石英反应管内依次沉积下陷包层、内包层以及芯层，沉积原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷；将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒；制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在2200°C温度下拉制成光纤。
[0010]在上述技术方案的基础上，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为76.5:8.5:15 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为70:15:14:1 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烧的摩尔百分比为43.5:51.5:5。
[0011]在上述技术方案的基础上，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:6:14 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为65:15:15:5 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烧的摩尔百分比为40:55:5。
[0012]在上述技术方案的基础上，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:10:10 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为70:10.5:14.5:5 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为45:54:1。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明利用改进的化学气相沉积法工艺(MCVD)，并对光纤材料组份进行优化，在保证其具有良好拉锥性能的同时，由于具备具有一定指标的外包层，980nm/1550nm双窗口拉锥隔离度均大于30dB,充分提升光纤的抗弯曲能力。在光纤的弯曲半径IOmm,弯曲5圈时，1550nm波长附加弯曲损耗小于0.05dB,光纤的抗弯曲性能满足C+L波段光纤耦合器小型化的工艺要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明抗弯曲拉锥光纤的裸光纤横截面示意图；
[0015]图2为本发明芯棒的剖面折射率示意图。
[0016]附图标记:芯层11，内包层12，下陷包层13，外包层14。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]如图1和图2所示，一种抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层11、内包层12、下陷包层13和外包层14。所述芯层11、内包层12、下陷包层13的折射率依次减小，外包层14为石英包层。所述芯层11相对外包层14的相对折射率差An1为0.85?
0.95%，内包层12相对外包层14的相对折射率差An2为0.10?0.20%,下陷包层13相对外包层14的相对折射率差为An3为-0.15?-0.25%。所述芯层11的直径(图2中2a)为
3.0?3.5 μ m，内包层12的直径(图2中2b)为9.0?10.5 μ m，下陷包层13的直径(图2中2c)为12.0?14.0 μ m，外包层14的直径(图未示)为124.5?125.5 μ m。所述抗弯曲拉锥光纤的截止波长小于980nm, 980nm波长模场直径3.5?4.5 μ m, 1550nm波长模场直径
5.5?6.5 μ m。光纤在弯曲半径IOmm,弯曲5圈时，1550nm波长附加弯曲损耗小于0.05dB。
[0019]本发明抗弯曲拉锥光纤的制造方法，包括步骤:
[0020]利用改进的化学气相沉积法工艺(MCVD)，在石英反应管内依次沉积下陷包层、内包层以及芯层，沉积原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷；可通过调整各沉积原料的流量比例来控制下陷包层、内包层以及芯层的折射率高度。
[0021]利用氢氧火焰作为热源，将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒；使用套管法(RIT)或者外包工艺制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在220(TC温度下拉制成光纤。
[0022]下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023]实施例1:
[0024]本实施例中抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层11、内包层12、下陷包层13和外包层14。所述芯层11相对外包层14的相对折射率差An1为0.85%，内包层12相对外包层14的相对折射率差An2为0.20%，下陷包层13相对外包层14的相对折射率差为Λ Ii3为-0.25%。芯层11的直径为3.25 μ m，内包层12的直径为9.84 μ m，下陷包层13的直径为13.02 μ m,外包层14的直径为124.81 μ m。
[0025]本实施例中抗弯曲拉锥光纤的制造方法如下:
[0026]S101.利用改进的化学气相沉积法工艺(MCVD)，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为76.5:8.5:15o
[0027]S102.下陷包层沉积完成后，开始沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烧的摩尔百分比为70:15:14:1。
[0028]S103.内包层沉积完成后，开始沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为43.5:51.5:5。
[0029]S104.利用氢氧火焰作为热源，将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒。
[0030]S105.使用套管法(RIT)或者外包工艺制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在220(TC温度下拉制成光纤。
[0031]使用光纤综合测试仪PK2200测试，截止波长为945.5nm，980nm波长模场直径
4.45 μ m, 1550nm波长模场直径6.48 μ m。在弯曲半径IOmm,弯曲5圈时，1550nm波长附加弯曲损耗0.026dB。
[0032]实施例2:
[0033]本实施例中抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层11、内包层12、下陷包层13和外包层14。所述芯层11相对外包层14的相对折射率差An1为0.91%，内包层12相对外包层14的相对折射率差An2为0.16%，下陷包层13相对外包层14的相对折射率差为Λ Ii3为-0.21%。芯层11的直径为3.08 μ m，内包层12的直径为9.15 μ m，下陷包层13的直径为12.24 μ m,外包层14的直径为124.91 μ m。
[0034]本实施例中抗弯曲拉锥光纤的制造方法如下:
[0035]S201.利用改进的化学气相沉积法工艺(MCVD)，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:6:14。
[0036]S202.下陷包层沉积完成后，开始沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烧的摩尔百分比为65:15:15:5。
[0037]S203.内包层沉积完成后，开始沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为40:55:5。
[0038]S204.利用氢氧火焰作为热源，将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒。
[0039]S205.使用套管法(RIT)或者外包工艺制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在220(TC温度下拉制成光纤。[0040]使用光纤综合测试仪PK2200测试，截止波长为941.6nm, 980nm波长模场直径
4.05 μ m, 1550nm波长模场直径6.26 μ m。在弯曲半径IOmm,弯曲5圈时，1550nm波长附加弯曲损耗0.018dB。
[0041]实施例3:
[0042]本实施例中抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层11、内包层12、下陷包层13和外包层14。所述芯层11相对外包层14的相对折射率差An1为0.95%，内包层12相对外包层14的相对折射率差An2为0.10%，下陷包层13相对外包层14的相对折射率差为An3为-0.15%。芯层11的直径为3.40 μ m,内包层12的直径为10.2，下陷包层13的直径为3.8 μ m，外包层14的直径为125.08 μ m。
[0043]本实施例中抗弯曲拉锥光纤的制造方法如下:
[0044]S301.利用改进的化学气相沉积法工艺(MCVD)，首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:10:10。
[0045]S302.下陷包层沉积完成后，开始沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烧的摩尔百分比为70:10.5:14.5:5。
[0046]S303.内包层沉积完成后，开始沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为45:54:1。
[0047]S304.利用氢氧火焰作为热源，将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒。
[0048]S305.使用套管法(RIT)或者外包工艺制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在220(TC温度下拉制成光纤。
[0049]使用光纤综合测试仪PK2200测试，截止波长为948.5nm，980nm波长模场直径
3.51 μ m, 1550nm波长模场直径5.52 μ m。在弯曲半径IOmm,弯曲5圈时，1550nm波长附加弯曲损耗0.012dB。
[0050]本发明不局限于上述实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种抗弯曲拉锥光纤，其裸光纤由内至外依次包括芯层、内包层、下陷包层和外包层，所述外包层为石英包层，其特征在于:所述芯层、内包层、下陷包层的折射率依次减小，芯层相对外包层的相对折射率差为0.85?0.95% ;内包层相对外包层的相对折射率差为0.10?0.20% ;下陷包层相对外包层的相对折射率差为-0.15?-0.25%。
2.如权利要求1所述的抗弯曲拉锥光纤，其特征在于:所述芯层的直径为3.0?3.5 μ m，内包层的直径为9.0?10.5 μ m，下陷包层的直径为12.0?14.0 μ m，外包层的直径为 124.5 ?125.5 μ mo
3.如权利要求1所述的抗弯曲拉锥光纤，其特征在于:所述抗弯曲拉锥光纤的截止波长小于980nm, 980nm波长模场直径3.5?4.5 μ m, 1550nm波长模场直径5.5?6.5 μ m。
4.一种基于权利要求1所述的抗弯曲拉锥光纤的制造方法，其特征在于，包括步骤: 利用改进的化学气相沉积法工艺，在石英反应管内依次沉积下陷包层、内包层以及芯层，沉积原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷； 将沉积后的石英反应管在1750°C温度下熔缩成实心的芯棒；制备外包层，将所述芯棒形成光纤预制棒；将所述光纤预制棒固定在拉丝塔上，在220(TC温度下拉制成光纤。
5.如权利要求4所述的抗弯曲拉锥光纤的制造方法，其特征在于:首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为76.5:8.5:15 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为70:15:14:1 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为43.5:51.5:5。
6.如权利要求4所述的抗弯曲拉锥光纤的制造方法，其特征在于:首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:6:14 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为65:15:15:5 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为40:55:5。
7.如权利要求4所述的抗弯曲拉锥光纤的制造方法，其特征在于:首先在石英反应管内沉积下陷包层，控制四氯化硅、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为80:10:10 ;再沉积内包层，控制四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷、六氟乙烷的摩尔百分比为70:10.5:14.5:5 ;最后沉积芯层，控制四氯化硅、四氯化锗、六氟乙烷的摩尔百分比为45:54:1。
【文档编号】G02B6/036GK103630965SQ201310641596
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】张涛, 陈伟, 杜城, 罗文勇, 莫琦, 但融, 雷琼, 李诗愈, 刘志坚 申请人:烽火通信科技股份有限公司, 武汉烽火锐光科技有限公司