一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤的制作方法

本发明涉及一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，属于光纤。

背景技术：

1、多模光纤以其低廉的系统成本优势，当前已成为短距离高速率传输网络的优质解决方案，被广泛应用于数据中心、办公中心、高性能计算中心等多种场合。多模光纤在使用过程中，一般要求光纤具备足够小的弯曲半径以满足各种配置的弯曲情况；在光纤使用过程中，往往会由于弯曲而产生宏弯损耗，当光源在弯曲的光纤中从传输超过临界曲率时，光功率损耗模式发生转变，产生宏弯损耗，宏弯损耗是光纤产生衰减的重要原因，而控制光纤的折射率成为目前的主流方法，这些方法中典型的有通过掺杂来控制折射率及通过设计下包层结构来改变光纤的带宽性能，但元素掺杂方案往往会破坏玻璃整体高温粘度失配，最终加剧光纤残余应力，造成光纤的波长敏感性高；在光纤剖面方面，往往由于凹陷界面元素扩散导致剖面应力急剧改变，素致使包层和纤芯折射率改变，影响光纤稳定性，这些问题都需要进行克服，如何解决残余应力问题导致的波长适应性不足和由于光纤本身结构设计引起的元素扩散问题成研究重点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤。

2、实现本发明目的的技术方案是：一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，包括芯层和包层，芯层折射率呈抛物线形，所述包层由内到外依次为第一内包层，第二内包层，第一凹陷包层，第二凹陷包层与外包层，所述芯层的分布指数α为1.93～2.15，芯层中心位最大相对折射率差δ1为0.71％～1.13％，第一内包层相对折射率差δ2为-0.23％～-0.02％；第二内包层最高相对折射率差δ3为-0.8％～0％。

3、本申请实施例中，第一内包层和第二内包层的折射率为负值，可以有效的减弱光纤内传输光高级模的模式色散；芯-包界面处采用连续可调节剖面结构，该结构不仅可以减小芯层和凹陷包层粘度差对光纤性能的影响，而且还可以通过界面结构的调节，非常有效地改变高阶模的时延，消除凹陷对光纤带宽性能的影响。

4、所述纤芯半径r1为23μm～26μm，所述第一内包层半径为r2与纤芯半径r1之间单边径向宽度(r2-r1)为3.2μm～10.0μm，所述第二内包层半径r3与第一内包层半径为r2之间内包层单边径向宽度(r3-r2)为0.5μm～4μm，所述第一凹陷包层半径r4与第二内包层半径r3之间第一凹陷包层单边径向宽度(r4-r3)为3μm～9μm，所述第二凹陷包层半径r5与第一凹陷包层半径r4之间内包层单边径向宽度(r5-r4)为2μm～10μm。

5、控制各层的半径范围，不仅可以在低直径的基础上在多波段展现出高的抗弯曲性能，还可以有效控制光纤直径能够保持在150um以下，使得光纤在装配时空间适应性更佳。

6、所述第一凹陷包层相对折射率差δ4为-0.6％～-0.5％；第二凹陷包层最高相对折射率差δ5为-0.8％～0.4％。

7、通过设置连续两个内陷包层，双凹陷包层设计，避免了内包层与凹陷包层间的元素互相反应以及扩散、应力等因素致使包层和纤芯折射率改变。

8、所述芯层和内包层中采用氟、铝、硼、锌、钾、钡中的一种或几种的组合进行掺杂，其中纤芯边缘的铝掺杂贡献量δal低于第一内包层内层处的铝掺杂贡献量δal；纤芯边缘的氟掺杂贡献量δf1高于第一内包层内层处的氟掺杂贡献量δf1，第一内包层从内层到外侧边缘，氟与锌掺杂量呈递增状。

9、通过控制两个内包层之间的的元素浓度关系，可有效控制元素扩散方向，避免了内包层与凹陷包层间的元素互相反应以及扩散、应力等因素致使包层和纤芯折射率改变。

10、所述纤芯为氟/锌/硼共掺，所述第一内包层为钾/钡/铝共掺，所述第二内包层为硼/钡掺杂，所述第一凹陷包层为硼、氟掺杂，所述第二凹陷包层为氟掺杂。在实际制备过程中，可选取最合适的可变掺氟、硼的量和宽度，来实现芯层和包层层与凹陷包层的最优应力差，降低光纤带宽对特定波长的敏感性。

11、所述外包层为纯二氧化硅玻璃层，所述外包层半径r6为60μm～61μm，在实际制备过程中，可控制外包层厚度来控制光纤整体直径以满足工程需求。

12、所述光纤在850nm波长具有4700mhz·km或4700mhz·km以上的有效模式带宽，在953nm波长具有2470mhz·km或2470mhz·km以上的有效模式带宽。

13、所述光纤在850nm波长处，以7.5毫米弯曲半径绕2圈所致的弯曲附加损耗小于0.21db，在13000nm波长处，以7.5毫米弯曲半径绕2圈所致的弯曲附加损耗小于0.53db。

14、通过控制效模式带宽与弯曲附加损耗控制光纤质量稳定性，控制方式简单明了，便于控制。

15、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

16、(1)本申请实施例中，第一和第二内包层的折射率为负值，可以有效的减弱光纤内传输光高级模的模式色散；芯-包界面处采用连续可调节剖面结构，该结构不仅可以减小芯层和凹陷包层粘度差对光纤性能的影响，而且还可以通过界面结构的调节，非常有效地改变高阶模的时延，消除凹陷对光纤带宽性能的影响。

17、(2)控制各层的半径范围，不仅可以在低直径的基础上在多波段展现出高的抗弯曲性能，还可以有效控制光纤直径能够保持在150um以下，使得光纤在装配时空间适应性更佳。

18、(3)通过设置连续两个内陷包层，双凹陷包层设计，避免了内包层与凹陷包层间的元素互相反应以及扩散、应力等因素致使包层和纤芯折射率改变。

19、(4)通过控制两个内包层之间的的元素浓度关系，可有效控制元素扩散方向，避免了内包层与凹陷包层间的元素互相反应以及扩散、应力等因素致使包层和纤芯折射率改变。

20、(5)选取最合适的可变掺氟、硼的量和宽度，来实现芯层和包层层与凹陷包层的最优应力差，降低光纤带宽对特定波长的敏感性。

21、(6)可控制外包层厚度来控制光纤整体直径以满足工程需求。

22、(7)通过控制效模式带宽与弯曲附加损耗控制光纤质量稳定性，控制方式简单明了，便于控制。

技术特征：

1.一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：包括芯层和包层，芯层折射率呈抛物线形，所述包层由内到外依次为第一内包层，第二内包层，第一凹陷包层，第二凹陷包层与外包层，所述芯层的分布指数α为1.93～2.15，芯层中心位最大相对折射率差δ1为0.71％～1.13％，第一内包层相对折射率差δ2为-0.23％～-0.02％；第二内包层最高相对折射率差δ3为-0.8％～0.2％。

2.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述纤芯半径r1为23μm～26μm，所述第一内包层半径为r2与纤芯半径r1之间单边径向宽度(r2-r1)为1.5μm～10.0μm，所述第二内包层半径r3与第一内包层半径为r2之间内包层单边径向宽度(r3-r2)为0.5μm～4μm，所述第一凹陷包层半径r4与第二内包层半径r3之间第一凹陷包层单边径向宽度(r4-r3)为3μm～9μm，所述第二凹陷包层半径r5与第一凹陷包层半径r4之间内包层单边径向宽度(r5-r4)为2μm～10μm。

3.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述第一凹陷包层相对折射率差δ4为-0.6％～-0.5％；第二凹陷包层最高相对折射率差δ5为-0.8％～0.4％。

4.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述外包层半径r6为60μm～61μm，所述外包层为纯二氧化硅玻璃层。

5.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述芯层和内包层中采用氟、铝、硼、锌、钾、钡中的一种或几种的组合进行掺杂，其中纤芯边缘的铝掺杂贡献量δal低于第一内包层内层处的铝掺杂贡献量δal；纤芯边缘的氟掺杂贡献量δf1高于第一内包层内层处的氟掺杂贡献量δf1，第一内包层从内层到外侧边缘，氟与锌掺杂量呈递增状。

6.根据权利要求5所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述纤芯为氟/锌/硼共掺，所述第一内包层为钾/钡/铝共掺，所述第二内包层为硼/钡掺杂，所述第一凹陷包层为硼、氟掺杂，所述第二凹陷包层为氟掺杂。

7.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述光纤在850nm波长具有4700mhz·km或4700mhz·km以上的有效模式带宽，在953nm波长具有2470mhz·km或2470mhz·km以上的有效模式带宽。

8.根据权利要求1所述的一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，其特征在于：所述光纤在850nm波长处，以7.5毫米弯曲半径绕2圈所致的弯曲附加损耗小于0.21db，在13000nm波长处，以7.5毫米弯曲半径绕2圈所致的弯曲附加损耗小于0.53db。

技术总结
本发明公开了一种高宽带低损耗抗弯曲多模光纤，包括芯层和包层，芯层折射率呈抛物线形，所述包层由内到外依次为第一内包层，第二内包层，第一凹陷包层，第二凹陷包层与外包层，所述芯层的分布指数α为1.93～2.15，芯层中心位最大相对折射率差Δ<subgt;1</subgt;为0.71％～1.13％，第一内包层相对折射率差Δ<subgt;2</subgt;为‑0.23％～‑0.02％；第二内包层最高相对折射率差Δ<subgt;3</subgt;为‑0.8％～0％。本发明的第一内包层和第二内包层的折射率为负值，可以有效的减弱光纤内传输光高级模的模式色散；芯‑包界面处采用连续可调节剖面结构，该结构不仅可以减小芯层和凹陷包层粘度差对光纤性能的影响，而且还可以通过界面结构的调节，非常有效地改变高阶模的时延，消除凹陷对光纤带宽性能的影响。

技术研发人员：涂峰,赵启超,朱筱冉,张广北,沈建鑫,李浩洁,梁伟,李鑫鑫,向德成
受保护的技术使用者：远东通讯有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11