一种弯曲不敏感光纤及其制造方法与流程

本发明涉及光纤结构及制备，尤其是指一种弯曲不敏感光纤及其制造方法。

背景技术：

1、随着接入网对信息传输带宽需求的快速增长，光纤到户（ftth，fibertothehome）得到了巨大的推动和发展，光纤铺设越来越接近终端用户。而光纤在家庭及大楼等办公场所内的铺设时，对光纤提出了更高的要求，尤其是要求接入光纤具有优异的抗弯曲性能。因为光纤在室内的铺设过程中会遇到各种小半径弯曲的状态，例如弯曲半径小至5m，甚至2.5mm半径这种极端小的弯曲，光纤要能像普通家用金属导线那样适应复杂的接入环境。所以光纤必须满足在极小的弯曲半径的情况下，仍然保持很低的传输损耗，也就是附加损耗很小。在小型化的光器件中，同样要求光纤在小弯曲半径下具有低的附加损耗值，以降低光纤所占用的空间资源。

2、目前市场上的弯曲不敏感单模光纤，可分为两大类：

3、一是通过在内包层中掺杂氟元素，提高光纤的抗弯曲性能，但生产过程中产生的含氟废气处理工艺流程复杂，处理成本较高，并且，含氟废气容易造成生态环境的破坏，该技术也是现有的主流的大规模生产光纤的方法；

4、二是设计完全不同于常规g.652光纤的结构，用新的光纤结构来满足实际需求，近年来不少学者和单位都研究了利用空气辅助包层来设计制造的弯曲不敏感光纤的技术，研究表面通过设置利用空气辅助包层，能够使光纤具有非常优异的弯曲性能，最小弯曲半径可以达到5mm，而相应的附加损耗小于0.1db，例如：公开号：cn103399376b，发明名称：一种弯曲不敏感单模光纤及其制造方法的中国发明专利就利用空气辅助包层的思想制备一种弯曲不敏感光纤，设置光纤的包层结构包括内包层、空气包层和外包层，将空气包层设置在内、外包层之间。

5、但是，在实际实用的时候效果并不理想，首先，在本发明公开的现有技术中，为了在内包层和外包层之间形成空气包层，需要设置引入毛细支撑管形成支撑空间，毛细支撑管本身就会改变光纤的折射特性，给光纤的传输损耗带来未知的影响因素；其次，也是最重要的，现有技术没有限制毛细支撑管的两端头是否封闭，如果没有封闭毛细支撑管的两侧端头是暴露在空气中的，空气中是含有水分的，空气中的水分沿着空气包层就会进入到纤芯中，众所周知，水分会严重影响光纤的使用寿命的，如果设置毛细支撑管的两端是封闭的，但是毛细支撑管本身是连续的，在实际的拉伸制备的时候一般光纤都会长达20km以上，在使用的时候，不会使用整段光纤，都会把光纤截断使用，这样即使毛细支撑管的两端封闭，在截断使用后毛细支撑管也会暴露在空气中。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中裸露设计的空气包层容易受空气中水分影响的问题，提供一种弯曲不敏感光纤及其制造方法，在内包层和外包层之间设置多段不连续的密封空腔结构，能有效的将光信号束缚在纤芯内，显著减少光信号传输时的弯曲损耗，同时，在密封空腔结构中填充保护气体，能够排出空气，减少空气中水分对光纤的影响，并且，在实际的工程应用中，即使将光纤截断使用，也不会使密封空腔结构与外界空气连通。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种弯曲不敏感光纤，包括：内芯、内包层和外包层，其中，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外壁上开设有多段不连续的凹槽，所述外包层紧套包覆在内包层外，所述内包层和外包层贴合封闭所述凹槽，形成多段不连续的密封空腔结构，在所述密封空腔结构中填充保护气体。

3、在本发明的一个实施例中，所述凹槽为环形凹槽，所述环形凹槽开设在所述内包层同一横截面位置，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外周形成多段环形的密封空腔结构。

4、在本发明的一个实施例中，所述凹槽为弧形凹槽，多个所述弧形凹槽围绕所述内包层的外周面交错开设在所述内包层不同横截面位置，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外周形成多段位置交错圆弧形的密封空腔结构。

5、在本发明的一个实施例中，所述内包层的直径为20～30μm，设置所述凹槽沿所述内包层的径向距离为2～6μm。

6、在本发明的一个实施例中，所述凹槽沿所述内包层的轴向长度为0.4～2km。

7、在本发明的一个实施例中，所述内芯为锗掺杂芯层，所述内包层和外包层均为纯石英材料层，所述内芯相对于内包层和外包层的相对折射率△1为0.1%～0.2%，填充有保护气体的空腔结构相对于内包层和外包层的相对折射率△2为-0.25%～-0.3%。

8、在本发明的一个实施例中，所述内芯的直径为8～12μm。

9、在本发明的一个实施例中，所述外包层的直径为120～130μm。

10、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种弯曲不敏感光纤的制造方法，包括以下步骤：

11、s1、采用气相轴向沉积法制备芯棒，包括内芯和内包层；

12、s2、采用打磨和酸洗工艺，在芯棒的外表面上开设多段不连续的凹槽；

13、s3、采用实心高纯石英棒打孔制得外包层；

14、s4、将步骤s2制备形成的芯棒穿设在带孔的外包层中，制备形成预制棒组装件；

15、s5、将预制棒组装件中芯棒和外包层之间的空气抽出、并充入保护气体，进行拉丝工艺处理，在拉丝的过程中，控制芯棒和外包层之间缝隙填充保护气体的压力在0.05～0.2mpa，在大气压的作用下使外包层紧贴包覆在芯棒外周，消除芯棒和外包层之间的间隙，封堵芯棒外表面上的凹槽，形成填充有保护气体的密封空腔结构。

16、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

17、本发明所述的弯曲不敏感光纤，在内包层的外壁上开设凹槽，通过外包层与内包层的紧套包覆能够将凹槽封装在内包层和外包层之间形成密封空腔结构，能有效的将光信号束缚在纤芯内，显著减少光信号传输时的弯曲损耗，相比于现有技术，不需要引入其他结构对内包层和外包层进行支撑分隔，采用的材料都是现有材料，不会给光纤的传输损耗带来未知的影响因素；并且，在本实施例中还设置凹槽为不连续的、分段式的，这样，在实际的工程应用中可以在多段凹槽之间将光纤截断使用，即使光纤的截面被截断也不会使密封空腔结构暴露在空气中，不会受到空气中水分的影响；

18、同时，本发明在密封空腔结构中填充保护气体，排出空气，能够保证在制备形成密封空腔结构的时候，密封空腔结构中内部就不含有空气，防止密封空腔结构中含有水分，从而影响光在光纤中的折射。

19、本发明所述的弯曲不敏感光纤的制造方法，为了将保护气体填充在密封空腔结构中，首先在组装预制棒的时候，设置外包层的通孔略大于芯棒的直径，这样就能够将芯棒和外包层之间的空气抽出、并充入保护气体，在进行拉丝处理的时候，控制芯棒和外包层之间缝隙填充保护气体的压力在0.05～0.2mpa，由于保护气体的填充压力小于大气压，在大气压的作用下，能够使外包层紧贴包覆在芯棒外周，从而消除芯棒和外包层之间的间隙，封堵芯棒外表面上的凹槽，形成填充有保护气体的密封空腔结构。

技术特征：

1.一种弯曲不敏感光纤，其特征在于，包括：内芯、内包层和外包层，其中，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外壁上开设有多段不连续的凹槽，所述外包层紧套包覆在内包层外，所述内包层和外包层贴合封闭所述凹槽，形成多段不连续的密封空腔结构，在所述密封空腔结构中填充保护气体。

2.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述凹槽为环形凹槽，所述环形凹槽开设在所述内包层同一横截面位置，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外周形成多段环形的密封空腔结构。

3.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述凹槽为弧形凹槽，多个所述弧形凹槽围绕所述内包层的外周面交错开设在所述内包层不同横截面位置，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外周形成多段位置交错圆弧形的密封空腔结构。

4.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述内包层的直径为20～30μm，设置所述凹槽沿所述内包层的径向距离为2～6μm。

5.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述凹槽沿所述内包层的轴向长度为0.4～2km。

6.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述内芯为锗掺杂芯层，所述内包层和外包层均为纯石英材料层，所述内芯相对于内包层和外包层的相对折射率△1为0.1%～0.2%，填充有保护气体的空腔结构相对于内包层和外包层的相对折射率△2为-0.25%～-0.3%。

7.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述内芯的直径为8～12μm。

8.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述外包层的直径为120～130μm。

9.根据权利要求1所述的弯曲不敏感光纤，其特征在于：所述保护气体为氮气或者氩气。

10.一种弯曲不敏感光纤的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种弯曲不敏感光纤及其制造方法，包括：内芯、内包层和外包层，其中，沿所述内包层的轴向延伸方向，在所述内包层的外壁上开设有多段不连续的凹槽，所述外包层紧套包覆在内包层外，所述内包层和外包层贴合封闭所述凹槽，形成多段不连续的密封空腔结构，在所述密封空腔结构中填充保护气体。本发明在内包层和外包层之间设置多段不连续的密封空腔结构，能有效的将光信号束缚在纤芯内，显著减少光信号传输时的弯曲损耗，同时，在密封空腔结构中填充保护气体，能够排出空气，减少空气中水分对光纤的影响，并且，在实际的工程应用中，即使将光纤截断使用，也不会使密封空腔结构与外界空气连通。

技术研发人员：何炳,崔德运,田佳,王浩磊,顾顺飞,徐阳,眭立洪
受保护的技术使用者：江苏永鼎股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14