[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域， 尤其涉及一种轴向气相沉积法制备超低损耗光 纤预制棒及光纤。

背景技术

[0002] 随着长距离光纤传输的不断发展， 尤其是互联网技术以及 4G和无源光网络等技 术的迅猛发展， 对降低光纤损耗的要求越来越高。 目前的超低损耗光纤芯棒多 采用含微量碱金属的纯硅芯棒。 中国专利 CN103472529A和 CN102654602A均提 供了纯硅芯方案制备低损耗光纤， 采用纤芯层不惨 Ge， 内包层深惨氟， 外包层 正常惨氟， 均涉及到制备深惨氟内包层， 深惨氟工艺难度大， 径向折射率均匀 性差， 工艺采用管内法制备， 光棒尺寸受限于基础石英管， 很难实现批量化生 产。

[0003] 现有的低损耗光纤芯棒碱金属惨杂工艺大多采 用管外加热， 管内惨杂的方法， 如 CN103502164A和 CN102730977A。 但是， 这种方法生产速度缓慢， 因此产业 化后效率低， 成本高。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 鉴于上述现有技术中存在的缺陷， 本发明的目的是提出一种轴向气相沉积法制 备超低损耗光纤预制棒及光纤。

[0005] 为了实现上述目的， 本发明采用了如下技术方案：

[0006] 一种超低损耗光纤， 包括依次包覆的芯层， 内包层和外包层， 所述芯层为惨杂 碱金属离子的纯硅棒， 所述芯层中惨杂的碱金属离子浓度为 200ppm-500ppm， 所 述内包层为惨氟石英套管， 所述外包层为 OVD合成外包层； 所述芯层与所述内 包层的相对折射率差 Δ1«0.4%-0.6%， 所述内包层与所述外包层的相对折射率差 Δ 2«-0.3%--0.4%。

[0007] 进一步的， 所述惨氟石英套管的管内壁通过气相反应沉积 惨氟石英层， 逐层形 成直至折射率符合所述芯层与所述内包层的相 对折射率差。

[0008] 进一步的， 所述内包层的惨氟浓度为 500ppm-800ppm。

[0009] 进一步的， 所述芯层的直径为 7μιη-8μιη， 所述外包层和所述内包层的直径之和 为 124.5 μιη- 125.5 μιη。

[0010] 进一步的， 所述芯层和所述内包层的材料粘度在高温 1000°C下的比值范围为 1- 1.4。

[0011] 进一步的， 所述超低损耗光纤在 1550nm波长处的衰减值≤0.158(¾/10^ 在 1383η m波长处的衰减值≤0.28(¾/10^

[0012] 进一步的， 所述超低损耗光纤成缆后的截止波长≤14901^1� � 在 1550nm波长处的 模场直径≤12.5^^1。

[0013] 一种超低损耗光纤的制备方法， 包括以下步骤：

[0014] 步骤一， 用轴向气相沉积法沉积并惨杂碱金属得到松散 体；

[0015] 步骤二， 取出松散体至烧结炉中脱水烧结， 烧结过程中碱金属离子在芯层内扩 散， 从而得到惨杂均匀的芯棒；

[0016] 步骤三， 在芯棒外部匹配惨氟石英套管作为内包层， 熔缩并延伸后得到延伸芯 棒；

[0017] 步骤四， 在延伸芯棒外部增加外包层后制成预制棒；

[0018] 步骤五， 将预制棒进行拉丝处理。

[0019] 进一步的， 所述步骤一具体包括以下步骤：

[0020] Sl， 沉积箱下方的加热柜中放置碱金属盐， 加热柜开始加热， 保持蒸气压高于 O. lkpa, 平均升温速度为 10°C/min， 直至内部温度超过 900°C， 形成碱金属蒸汽， 氧气从加热柜侧面进气口进入加热柜， 并和形成的碱金属蒸汽混合成混合气体 后从加热柜侧面出气口进入出气管道；

[0021] S2, 沉积箱内按正常沉积流程运转形成松散体；

[0022] S3 , 沉积箱内的第一喷灯开始喷射包括四氯化硅， 氧气， 氢气的原料气体时， 打开碱金属蒸汽阀门， 调整混合气体在第二喷灯的出气速度， 其中， 第一喷灯 和第二喷灯的喷射点均对准松散体中轴， 由于松散体保持旋转， 碱金属能进入 整个松散体截面。

[0023] S4, 开始正常沉积流程， 接近完成时关闭碱金属蒸汽阀门。

[0024] 一种根据上述的超低损耗光纤制备方法的沉积 惨杂设备， 包括沉积箱， 所述沉 积箱的下方设有用一个放置碱金属盐的加热柜 ， 所述加热柜的一侧设有进气口 ， 另一侧设有出气口， 所述出气口上设有碱金属蒸汽阀门； 所述沉积箱的同一 侧分别设有在同一高度的用于喷射原料气体的 第一喷灯和用于喷射混合气体的 第二喷灯， 所述出气口通过出气管道与所述第二喷灯连通 。

发明的有益效果

有益效果

[0025] 本发明的突出效果为： 本发明的一种超低损耗光纤， 通过在 VAD沉积工艺过程 中添加碱金属元素， 使得芯层粘度降低， 与内包层和外包层更为匹配， 且内应 力降低， 以此来制造低传输衰减的超低损耗光纤。 本发明的一种超低损耗光纤 的光学参数如模场直径、 截止波长和光纤衰减等方面符合 ITU-T的 G.654标准， 并且弯曲性能高于 G.654

标准。 本发明的一种超低损耗光纤的制备方法以传统 VAD沉积工艺为基础， 在 沉积过程中惨杂少量碱金属， 且惨杂量小， 气流量小， 不会对正常沉积过程产 生过多影响， 在沉积的同时完成惨杂， 不会延长生产周期， 因此能保证生产稳 定， 生产工艺不复杂， 可用于规模化生产。 本发明能够将光纤衰减优化至超低 损耗标准， 在长距离低衰减的高速传输中可以减少中继站 ， 降低成本， 提高传 输质量。

对附图的简要说明

附图说明

[0026] 图 1为本发明实施例 1-3的超低损耗光纤径向平面示意图；

[0027] 图 2为本发明实施例 1的沉积惨杂设备结构示意图；

[0028] 图 3为本发明实施例 1的沉积惨杂设备截面图。

实施该发明的最佳实施例 本发明的最佳实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部 的实施例。

[0030] 实施例 1

[0031] 如图 1所示， 本实施例的一种超低损耗光纤， 包括依次包覆的芯层 1， 内包层 2 和外包层 3， 芯层 1为惨杂碱金属离子的纯硅棒， 芯层 1中惨杂的碱金属离子浓度 为 200ppm， 内包层 2为惨氟石英套管， 外包层 3为 OVD合成外包层； 芯层 1与内包 层 2的相对折射率差 Δ1«0.4%， 内包层 2与外包层 3的相对折射率差 Δ2«-0.3%。

[0032] 惨氟石英套管的管内壁通过气相反应沉积惨氟 石英层， 逐层形成直至折射率符 合芯层 1与内包层 2的相对折射率差。

[0033] 内包层 2的惨氟浓度为 500ppm。

[0034] 芯层 1的直径为 7μιη， 外包层 3和内包层 2的直径之和为 124.5μιη。

[0035] 芯层 1和内包层 2的材料粘度在高温 1000°C下的比值范围为 1。

[0036] 一种超低损耗光纤的制备方法， 包括以下步骤：

[0037] 步骤一， 用轴向气相沉积法沉积并惨杂碱金属得到松散 体；

[0038] 步骤二， 取出松散体至烧结炉中脱水烧结， 烧结过程中碱金属离子在芯层内扩 散， 从而得到惨杂均匀的芯棒；

[0039] 步骤三， 在芯棒外部匹配惨氟石英套管作为内包层， 熔缩并延伸后得到延伸芯 棒；

[0040] 步骤四， 在延伸芯棒外部增加外包层后制成预制棒；

[0041] 步骤五， 将预制棒进行拉丝处理。

[0042] 步骤一具体包括以下步骤：

[0043] Sl， 沉积箱下方的加热柜中放置碱金属盐， 加热柜开始加热， 保持蒸气压高于 O.lkpa, 平均升温速度为 10°C/min， 直至内部温度超过 900°C， 形成碱金属蒸汽， 氧气从加热柜侧面进气口进入加热柜， 并和形成的碱金属蒸汽混合成混合气体 后从加热柜侧面出气口进入出气管道；

[0044] S2, 沉积箱内按正常沉积流程运转至堆球形成松散 体； [0045] S3 , 沉积箱内的第一喷灯开始喷射包括四氯化硅， 氧气， 氢气的原料气体时， 打开碱金属蒸汽阀门， 调整混合气体在第二喷灯的出气速度， 其中， 第一喷灯 和第二喷灯的喷射点均对准松散体中轴， 由于松散体保持旋转， 碱金属能进入 整个松散体截面。

[0046] S4, 开始正常沉积流程， 接近完成时关闭碱金属蒸汽阀门。

[0047] 如图 2-3所示， 一种根据上述的超低损耗光纤制备方法的沉积 惨杂设备， 包括 沉积箱 21， 沉积箱 21的下方设有用一个放置碱金属盐的加热柜 22， 加热柜 22的 一侧设有进气口 23， 另一侧设有出气口 24， 出气口 24上设有碱金属蒸汽阀门 （ 图中未示出） ； 沉积箱 21的同一侧分别设有在同一高度的用于喷射原� ��气体的 第一喷灯 25和用于喷射混合气体的第二喷灯 26， 第一喷灯 25和第二喷灯 26的喷 射点均对准松散体 27中轴， 出气口 24通过出气管道 28与第二喷灯 26连通。

[0048] 本实施例制成光纤光学参数由 OTDR及其他相关仪器进行测试确认， 包括折射 率剖面， 1550nm衰减， 1383nm衰减， 截止波长， 模场直径， 宏弯损耗等。 超低 损耗光纤在 1550nm波长处的衰减值≤0.158(¾/10^ 在 1383nm波长处的衰减值≤0.2 8db/km。 超低损耗光纤成缆后的截止波长≤1490nm， 在 1550nm波长处的模场直 ≤12.5μιη。

[0049] 实施例 2

[0050] 如图 1所示， 本实施例的一种超低损耗光纤， 包括依次包覆的芯层 1， 内包层 2 和外包层 3， 芯层 1为惨杂碱金属离子的纯硅棒， 芯层 1中惨杂的碱金属离子浓度 为 500ppm， 内包层 2为惨氟石英套管， 外包层 3为 OVD合成外包层； 芯层 1与内包 层 2的相对折射率差 Δ1«0.6%， 内包层 2与外包层 3的相对折射率差 Δ2«-0.4%。

[0051] 惨氟石英套管的管内壁通过气相反应沉积惨氟 石英层， 逐层形成直至折射率符 合芯层 1与内包层 2的相对折射率差。

[0052] 内包层 2的惨氟浓度为 800ppm。

[0053] 芯层 1的直径为 8μιη， 外包层 3和内包层 2的直径之和为 125.5μιη。

[0054] 芯层 1和内包层 2的材料粘度在高温 1000°C下的比值范围为 1.4。

[0055] 实施例 3

[0056] 如图 1所示， 本实施例的一种超低损耗光纤， 包括依次包覆的芯层 1， 内包层 2 和外包层 3， 芯层 1为惨杂碱金属离子的纯硅棒， 芯层 1中惨杂的碱金属离子浓度 为 400ppm， 内包层 2为惨氟石英套管， 外包层 3为 OVD合成外包层； 芯层 1与内包 层 2的相对折射率差 Δ1«0.5%， 内包层 2与外包层 3的相对折射率差 Δ2«-0.4%。

[0057] 惨氟石英套管的管内壁通过气相反应沉积惨氟 石英层， 逐层形成直至折射率符 合芯层 1与内包层 2的相对折射率差。

[0058] 内包层 2的惨氟浓度为 600ppm。

[0059] 芯层 1的直径为 7μιη， 外包层 3和内包层 2的直径之和为 125μιη。

[0060] 芯层 1和内包层 2的材料粘度在高温 1000°C下的比值范围为 1.2。

[0061] 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于 此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内， 根据本发明 的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变 ， 都应涵盖在本发明的保护范围 之内。