具有氯正掺杂包层的低弯曲损耗单模光纤的制作方法

文档编号:14477998
研发日期:2018/5/19

技术领域

本发明涉及具有低弯曲损耗的光纤。



背景技术:

存在对于低弯曲损耗的光纤的需求,特别是用于所谓的“接入(acces)”的光纤以及前提(Ft.)光学网络的光纤。可以在此类网络中以诱发传输通过光纤的光信号中的弯曲损耗的方式配置光纤。一些施加诱发弯曲损耗的物理需求(例如紧弯曲半径、光纤的压缩等)的应用包括光纤在光学下降电缆组件中的配置,具有工厂安装终端系统(FITS)和膨胀圈的分布电缆,位于连接馈电线和分布电缆的机柜内的小弯曲半径多端口,以及分配器和下降电缆之间的网络接入点中的跳线。难以在一些光纤设计中同时实现低弯曲损耗和低光缆截止波长。



技术实现要素:

本文揭示了波导光纤,其包括:(i)具有外半径r1和相对折射率Δ1的中心纤芯区域;和(ii)围绕中心纤芯区域的包层,其包括:(a)第一包层区域,它具有外半径r2>10微米和相对折射率Δ2,和(b)围绕第一包层区域的第二包层区域,它具有相对折射率Δ3和外半径r3,其中,第二包层区域包含至少1.2重量%氯(Cl),以及其中,Δ1>Δ3>Δ2,并且Δ3与Δ2之差大于0.12%,以及Δ3大于0.12(例如,大于1.25%);以及光纤展现出:在1310nm波长处大于9μm的模场直径MFD,和1550nm处对于15mm直径心轴的弯曲损耗小于0.5dB/圈。在一些实施方式中,r1/r2大于或等于0.24。在一些实施方式中,r1/r2大于0.25,更优选大于0.3,例如,0.45>r1/r2>0.25。在一些实施方式中,0.4≥r1/r2≥0.26。根据本文所揭示的示例性实施方式,第一包层区域基本上包括纯二氧化硅(SiO2)。在一些实施方式中,Δ3与Δ2之差大于0.12%,以及在一些实施方式中,大于0.12%(例如,>0.13%),例如,0.12-0.25%或者0.12-0.2%。在至少一些实施方式中,光纤展现出MAC数>6.5,以及在一些实施方式中,大于7.5。本文所揭示的示例性光纤优选展现出小于或等于1260nm(例如,1175-1255nm)的22m光缆截止。

根据至少一些示例性实施方式,光纤的中心纤芯区域基本展现出α分布,α小于10,例如小于6,以及在一些实施方式中,小于4。

本文所揭示的光纤设计产生如下光纤:其光学性质为符合G.652,1310nm处的MFD为9-9.5微米(通常来说,在1310nm处为9.0-9.4微米),零色散波长λ0为1300nm≤λ0≤1324nm,光缆截止小于或等于1260nm,以及1550nm处的衰减≤0.189dB/Km。在至少一些实施方式中,1550nm处的衰减≤0.185dB/km或者甚至≤0.183dB/km。

根据本文所述的示例性实施方式,包层包括围绕着纤芯的低折射率包层区域(本文也称作第一包层区域或者内包层区域)。具有这种低折射率包层区域的光纤具有降低的微弯曲损耗。低折射率包层区域可以具有约为30-90%Δ微米2(例如,40-75%Δ微米2)的绝对体积。低折射率包层区域可以基本由纯二氧化硅形成,并且相对于用至少1.2重量%氯掺杂的第二包层区域是凹陷的。

优选地,本文所揭示的光纤能够展现出1550nm处小于或等于0.07db/km,更优选小于或等于0.05dB/km的丝网覆盖鼓微弯曲损耗(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。

在包层中具有凹槽区域(凹陷折射率区域)的光纤具有改进的(降低的)微弯曲损耗。本文所揭示的光纤的包层中的凹槽区域可以通过对凹槽区域进行负掺杂(例如通过氟(F)掺杂或者通过非周期性空穴掺杂)形成或者通过外包层区域的正掺杂形成。在其他实施方式中,光纤可同时包括凹槽区域和相对于二氧化硅(SiO2)进行了正掺杂的外包层区域,即包层区域包含增加折射率的掺杂剂,例如氧化锗(GeO2)或氯(Cl),其含量足以显著提升二氧化硅的折射率。

本文所揭示的光纤的实施方式优选展现出1550nm处不超过1dB/圈(例如,0.1-0.9dB/圈)的10mm直径宏弯曲损耗。本文所揭示的光纤的实施方式优选展现出1550nm处不超过0.5dB/圈(例如,0.05-0.45dB/圈)的15mm直径宏弯曲损耗。此外,本文所揭示的光纤的至少部分实施方式展现出1550nm处不超过0.2dB/圈(例如,0.01-0.1dB/圈)的20mm直径弯曲损耗。同时,这些光纤能够提供1550nm处小于或等于0.19dB/km,更优选小于0.186dB/km,最优选小于0.184dB/km的衰减,以及1310nm处小于或等于0.34dB/km,更优选小于0.32dB/km的衰减。优选地,根据一些实施方式,1550nm处的30mm直径弯曲损耗不超过0.02dB/圈(例如,0.002-0.015dB/圈)。在一些实施方式中,1550nm处的20mm直径弯曲损耗不超过0.04dB/圈。在其他优选实施方式中,1550nm处的20mm直径弯曲损耗不超过0.038dB/圈。在一些实施方式中,1550nm处的30mm直径弯曲损耗不超过0.015dB/圈。

一些光纤实施方式采用第一和第二涂层,其中,第一涂层的杨氏模量小于5MPa,更优选小于1MPa,以及第二涂层的杨氏模量大于500MPa,更优选大于900MPa,和甚至更优选大于1100MPa。

在一些实施方式中,光纤的折射率分布还提供小于1325nm的零色散波长。在一些实施方式中,折射率分布还提供1300-1325nm的零色散波长。

优选地,折射率分布还提供小于或等于1260nm、更优选1000-1260nm的光缆截止。

在一些实施方式中,光纤的折射率分布还提供1310nm处9-9.5微米的模场直径。

如本文所用,MAC数表示1310(nm)处的模场直径除以22m光缆截止波长(nm)。在一些实施方式中,折射率分布还提供大于6.5的MAC数。在一些优选实施方式中,折射率分布还提供大于7.2,例如大于7.2或大于7.5或者至少8(例如,7.2-7.8)的MAC数。

根据至少一些示例性实施方式,光纤展现出1550nm处小于或等于0.07dB/km的丝网覆盖鼓微弯曲损耗。根据至少一些示例性实施方式,光纤展现出1550nm处小于或等于0.18dB/km的衰减。本文所揭示的示例性光纤能够展现出如下1550nm处的丝网覆盖鼓微弯曲损耗(1550nm处的WMCD):小于或等于0.07dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.05dB/km(例如,0.005-0.05dB/km)(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。本文所揭示的示例性光纤能够展现出1550nm处、-60℃时小于或等于0.05dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.02dB/km,以及在一些实施方式中,小于或等于0.01dB/km(例如,0.001-0.01dB/km)的织篮微弯损失(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。

根据至少一些实施方式,光纤包含涂层,涂层包括:杨氏模量为0.1-1MPa的第一涂层P;以及杨氏模量为1400-2500MPa的第二涂层S,其中,第二涂层的涂层外直径不超过242微米。

下面详细参考本文的优选实施方式,这些实施方式的例子在附图中示出。

附图说明

图1显示对应本文所揭示的波导光纤的实施方式的折射率分布;

图2显示波导光纤的另一个实施方式的折射率分布;

图3和4显示本文所揭示的波导光纤的光纤实施方式的两种示例性折射率分布;

图5显示一种示例性制造的光纤实施方式的折射率分布,其显示被低折射率第一包层区域和折射率升高的第二包层区域围绕的中心纤芯区域;

图6显示另一个示例性光纤实施方式的示例性折射率分布。

优选实施方式

在以下的详细描述中提出了附加特征和优点,其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容就容易理解,或按下面的描述和权利要求书以及附图所述实施而被认识。

“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导光纤内的径向位置之间的关系。折射率分布的每个区段的半径具有缩写r1、r2、r3、r4等,本文中大小写可互换使用(例如,r1等于R1)。

术语“相对折射率百分比”(本文也称作“相对折射率”和“相对折射率Δ”)定义为Δ%=100x(ni2-nc2)/2ni2,并且如本文所用,nc是未掺杂的二氧化硅的平均折射率。除非另有说明,否则,本文所用的相对折射率用Δ表示,其数值以“%”为单位。术语:delta、Δ、Δ%、%Δ、delta%、%delta和百分比Δ在本文中可互换使用。也就是说,如本文所用,相对于未掺杂的二氧化硅,测量给定光纤区域的相对折射率百分比(或者相对折射率或折射率Δ)。在区域的折射率小于未掺杂的二氧化硅的平均折射率的情况下,相对折射率百分比是负的,并且可以被称作具有凹陷区域或凹陷折射率。在区域的折射率大于未掺杂的二氧化硅的平均折射率的情况下,相对折射率百分比是正的。在本文中,“正掺杂剂”视为相对于纯的未掺杂SiO2倾向于提高折射率的掺杂剂。在本文中,“负掺杂剂”视为相对于纯的未掺杂SiO2倾向于降低折射率的掺杂剂。正掺杂剂的例子包括:GeO2(氧化锗)、Al2O3、P2O5、TiO2、Cl、Br。负掺杂剂的例子包括氟和硼。

除非另外说明,否则在本文中,将“色分散”称作“色散”,波导光纤的色散是材料色散、波导色散和模间色散之和。对于单模波导光纤的情况,模间色散为零。零色散波长是色散值等于零的波长。色散斜率表示色散相对于波长的变化率。

“有效面积”定义如下:

A有效=2π(∫f2r dr)2/(∫f4r dr),

其中,积分限为0至∞,f是与波导中所传播的光相关的电场的横向分量。如本文所用,“有效面积”或“A有效”指的是波长为1550nm的光学有效面积,除非另有说明。

术语“α分布”指的是相对折射率分布,用Δ错误!未找到引用源。错误!未指定书签。(r)表示,单位为“%”,其中r为半径,该参数符合如下方程式:

Δ(r)=Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α),

式中,ro是Δ(r)为最大值的点,r1是Δ(r)%为零的点,r的范围是ri≤r≤rf,其中,Δ如上文所定义,ri是α-分布的起点,rf是α-分布的终点,α是指数,为实数。

采用彼得曼II方法测量模场直径(MFD),其中,2w=MFD,w2=(2∫f2r dr/∫[df/dr]2r dr),积分限是0至∞。

波导光纤的抗弯曲性可以通过规定测试条件下所诱发的衰减进行度量,例如通过将光纤绕着规定直径的心轴配置或缠绕,例如绕着6mm、10mm或20mm或者类似直径的心轴缠绕1圈(例如,“1x 10mm直径宏弯曲损耗”或“1x 20mm直径宏弯曲损耗”),并测量每圈的衰减增加。

一种弯曲测试类型是横向负荷微弯曲测试。在这种所谓的“横向负荷”测试(LLWM)中,将指定长度的波导光纤放置在两块平板之间。将70号金属丝网连接到其中一块板上。将已知长度的波导光纤夹在所述板之间,用30牛的力将所述板压在一起的同时,测量参比衰减。然后向板施加70牛顿的作用力,并测量衰减增加,单位为dB/m。衰减的增加是规定波长(通常在1200-1700nm范围内,例如,1310nm或1550nm或1625nm)处的波导的横向负荷衰减,单位dB/m。

另一种类型的弯曲测试是丝网覆盖的鼓微弯曲测试(WMCD)。在该测试中,用丝网缠绕400mm直径的铝鼓。网是没有拉伸情况下的紧密缠绕,并且不应该有孔、下沉或损坏。丝网材料规格:麦克马斯特-卡尔供应公司(McMaster-Carr Supply Company)(俄亥俄州克利夫兰市(Cleveland,OH)),部件编号85385T106,抗腐蚀型304不锈钢编织丝布,每线性英寸网为165x 165,丝直径为0.0019”,宽度开口为0.0041”,开放区域%为44.0。将规定长度(750米)的波导光纤以1m/s绕到丝网鼓上,当施加80(+/-1)克的张力时,具有0.050厘米的拉紧节距。规定长度光纤的端部胶带固定,以维持张力,并且没有光纤交叉。在具体波长(通常在1200-1700nm范围内,例如,1310nm或1550nm或1625nm)测量光纤的衰减;测量绕到光滑鼓上的光纤的参比衰减。衰减的增加是规定波长(通常在1200-1700nm范围内,例如,1310nm或1550nm或1625nm)处的波导的丝网覆盖的鼓衰减,单位dB/km。

使用“销杆阵列(pin array)”弯曲测试比较波导光纤对弯曲的相对耐受性。为了进行该测试,对于处于基本无诱发弯曲损耗的波导光纤,测量衰减损耗。然后将波导光纤绕着销杆阵列编织,并再次测量衰减。由于弯曲诱发的损耗是两次测得的衰减之差。销杆阵列是一组十个圆柱形的销杆,它们排成单排,在平坦的表面上保持固定的垂直位置。销杆的中心-中心间距为5mm。销杆直径为0.67mm。在测试过程中,施加足够的张力,使得波导光纤顺应一部分的销杆表面。衰减的增加是规定波长(通常在1200-1700nm范围内,例如,1310nm或1550nm或1625nm)处的波导的销杆阵列衰减,单位dB。

另一种弯曲测试类型是织篮微弯曲损耗测试。在织篮微弯曲损耗测试中,将光纤以高张力卷绕到玻璃线轴上,并暴露于温度循环。测试设备包括固定直径的二氧化硅鼓。鼓表面是光滑的。在该测试中,鼓直径是110mm。以70克的缠绕张力和2mm的节距(pitch)(相邻光纤卷之间的距离)将光纤缠绕到玻璃鼓上。以该张力和节距缠绕多层光纤。缠绕的各层的节距角相反。来自相邻层的张紧光纤的交叉产生微弯曲机制。使用2.5km的光纤长度。在约23°、约45%RH(相对湿度)进行初始光纤衰减测量,织篮构造中布置的光纤具有70克张力。在1310nm、1550nm和1625nm波长处进行初始衰减损耗测量。使用OTDR(光时域反射仪)来取得衰减损耗数据。

在23℃进行初始衰减损耗测量之后,光纤经受热循环。在热循环中,光纤首先以1℃/分钟的速率从23℃冷却到-60℃。光纤在-60℃维持20小时,然后以1℃/分钟的速率加热回到23℃。光纤在23℃维持2小时,然后以1℃/分钟的速率加热到70℃并在70℃维持20小时。然后,光纤以1℃/分钟的速率冷却到23℃,并在23℃维持2小时。然后,光纤经受第二次热循环,其与第一次热循环相同,即,从23℃冷却到-60℃,然后加热回到23℃,在该温度维持2小时,然后从23℃加热到70℃,之后,将其冷却回到23℃。最后,在将光纤在23℃的温度维持2小时之后,在第二次循环之后,光纤再一次以1℃/分钟的速率冷却到-60℃,在-60℃保持20小时,然后以1℃/分钟的速率进一步冷却到-60℃。光纤在-60℃维持20小时,然后以1℃/分钟的速率加热回到23℃并在23℃保持2小时。在此时终止热循环。

在光纤的热循环过程中,连续测量光纤的衰减损耗。确定在下降到-60℃的两次热循环期间的最大衰减损耗,本文中,将该最大衰减损耗与23℃时的初始衰减损耗之差记录为光纤在-60℃至70℃的温度范围上的织篮微弯曲损耗。在下降到-60℃的热循环中,在本文中,将-60℃时测得的衰减损耗与23℃时的初始衰减损耗之差记录为光纤在-60℃至23℃的温度范围上的织篮微弯曲损耗。

对于给定模式,理论光纤截止波长或者“理论光纤截止”或“理论截止”是高于该波长导光就无法以该模式发生传播的波长。数学定义可参见单模光纤“(Single Mode Fiber Optics)”,Jeunhomme,第39-44页,Marcel Dekker,纽约,1990,其中,将理论光纤截止描述为模式传播常数变得等于外包覆中的平面波传播常数的波长。该理论波长适用于不具有直径变化的无限长的完美直光纤。

光纤截止采用标准2m光纤截止测试(FOTP-80(EIA-TIA-455-80))测量,得到“光纤截止波长”,也被称作“2m光纤截止”或者“测量截止”。通过进行FOTP-80标准测试从而使用受控量的弯曲提取出较高级的模式,或者将光纤的光谱响应标准化至多模光纤的光谱响应。

对于本文所用的光缆截止波长(或者“光缆截止”),指的是EIA-445光纤光学测试步骤所述的22m光缆截止测试,其是EIA-TIA光纤光学标准的一部分,即电子工业联盟-电信工业联盟光纤光学标准(Electronics Industry Alliance-Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards)。

除非本文另有说明,否则光学性质(例如,色散、色散斜率等)报道是LP01模式的。

本文所揭示的光纤(10)能够在1550nm处展现出大于约55微米2,优选55-95微米2,甚至更优选约为65-85微米2的有效面积。在一些优选的实施方式中,1550nm处的有效面积约为75-90微米2

光纤(10)的6种示例性实施方式分别如图1-6所示。如这些附图所示,光纤(10)包括中心玻璃纤芯区域(1),其包括最大相对折射率(相对折射率百分比)Δ1和外半径r1。包层区域(2')围绕着中心纤芯区域(1)。包层(2')包括第一包层区域(2)和第二包层区域(3)。第一包层区域(2)(本文也称作区域(2)或者内包层区域(2))具有相对折射率Δ2和外半径r2,其中,25微米>r2>16微米。第一包层区域(2)的折射率相对于第二包层区域(3)的折射率是凹陷或者较低的,从而Δ3>Δ2。根据一些实施方式,r1/r2大于0.25。

图1-6显示第二包层区域(3)围绕了第一包层区域(2),并且其包括相对折射率Δ3。在本文所揭示的示例性实施方式中,Δ1>Δ3>Δ2。在图1-6所示的实施方式中,中心纤芯区域(1)以及包层区域(2)和(3)相互直接相邻。但是,并不要求是这样,作为替代,可以采用额外的纤芯或包层区域。除此之外,例如,另一外包层区域(例如,第三包层区域(4))可以围绕环状的第二包层区域(3)。例如,这如图6所示。第三包层区域(4)包括的相对折射率Δ4小于第二包层区域(3)。即,Δ4<Δ3,以及在一些实施方式中,Δ4=Δ2。在一些实施方式中,Δ2<Δ4<Δ3

中心纤芯区域(1)包括外半径r1,其定义为从中心纤芯区域1的折射率的最大斜率绘制的切线与零Δ线(零相对折射率线)相交的位置。纤芯区域(1)优选展现出约为0.4-0.7,以及在一些实施方式中约为0.42-0.6的相对折射率Δ1(相对于纯二氧化硅而言)。在一些实施方式中,Δ1优选为0.44-0.55。纤芯半径r1优选为3-10微米,更优选约为4.0-7.0微米,例如,6.0-7.0微米。中心纤芯区域(1)可包括单区段、步阶式折射率分布,例如如图1所示。在一些实施方式中,中心纤芯区域(1)展现出的α大于0.5且小于10,以及在一些实施方式中,小于7.5、小于5或者小于3。在一些实施方式中,中心纤芯区域(1)展现出的α大于0.5且小于10,以及在一些实施方式中,小于7.5、小于5或者大于1且小于3,以及展现出的相对折射率百分比Δ1是0.38-0.5。在一些实施方式中,中心纤芯区域(1)展现出的α大于0.5且小于10,以及在一些实施方式中,小于7.5、小于5或者小于3,以及纤芯区域(1)具有相对折射率百分比Δ1是0.38-0.5,纤芯半径约为4-7微米。在一些实施方式中,中心纤芯区域(1)基本展现出如下α分布:α大于或等于1.5且小于或等于3。

在一些实施方式中(参见例如图1和2),第一包层区域(2)(本文也称作内包层区域(2))围绕中心纤芯区域(1)且包括内半径r1和外半径r2;r1定义如上,r2定义为折射率分布曲线与零Δ线相交的位置。在一些情况下,第一包层区域(2)中的折射率是基本平坦的;在一些实施方式中,内包层区域(2)的折射率随着半径增加而增加。在其他情况下,可以存在作为小的分布设计或工艺变化结果的波动。在一些实施方式中,第一包层区域(2)含有小于0.02重量%的氟。在一些实施方式中,第一包层区域(2)包含基本未掺杂氟或氧化锗的二氧化硅,即,使得该区域基本不含氟和氧化锗。第二包层区域(2)包括相对折射率百分比Δ2,其采用下式计算:

第一包层区域(2)优选展现出约为3-13微米、更优选4-12微米、甚至更优选约为7-9微米的宽度。内包层区域(2)的外半径r2可以大于16微米,以及在一些实施方式中,可以大于20微米或者甚至大于23微米。在一些实施方式中,纤芯半径r1与内包层区域(2)半径r2之比优选大于0.24、或者大于0.3。在一些实施方式中,r1/r2是0.24-0.55,例如,0.24-4。

光纤的第三区域或者第二包层区域(3)围绕着较低折射率的内包层区域(2)。第二包层区域包括相对折射率Δ3,其高于内包层区域(2)的相对折射率Δ2,从而通过添加至少1.2重量%氯,形成相对于内包层区域2进行“正掺杂的”区域。但是,要注意的是,内包层区域(2)可额外地任选地相对于纯二氧化硅进行负掺杂。在一些实施方式中,在内包层区域(2)中没有氟或者其他负掺杂剂,以及升高的第二包层区域(3)(本文也称作外包层区域(3))包括氯掺杂的二氧化硅(具有或者不具有其他掺杂剂)。例如,这如图3和4的光纤实施方式所示。外包层区域(3)包括高于内包层区域(2)的折射率,优选包括相对折射率百分比Δ3,其大于0.12%,优选至少0.13%,例如至少0.14%,相对于纯二氧化硅而言。优选地,根据一些实施方式(参见例如,图1-5),外包层区域(3)的较高相对折射率(即,相对于内包层区域(2)更高)至少延伸到会传输通过光纤的光能大于或等于90%的传输光能的地方的那点。更优选地,外包层区域(3)的较高相对折射率至少延伸到会传输通过光纤的光能大于或等于95%的传输光能的地方的那点,以及最优选地,至少延伸到会传输通过光纤的光能大于或等于98%的传输光能的地方的那点。在许多实施方式中,这是通过使得“正掺杂”的外包层区域(3)至少延伸到约30微米的径向点实现的。因此,本文中内包层区域(2)的体积V2定义为采用半径r1和r2之间的Δ(3-2)(r)rd计算,从而定义如下:

提供的体积V2是绝对量(即,V2=|V2|)。第一包层区域(2)的体积V2可以大于30%Δ微米2,以及在一些实施方式中,可以大于40%Δ微米2。根据一些实施方式,体积V2约为30-90%Δ微米2(例如,40-75%Δ微米2)。

在一些实施方式中,第一包层区域(2)的体积V2大于45%Δ微米2,以及在一些实施方式中,大于60%Δ微米2。在一些实施方式中,第一包层区域(2)的体积V2小于90%Δ微米2,以及在一些实施方式中,第一包层区域(2)的体积V2小于75%Δ微米2

当相比于第一包层区域(2)的情况,在一些实施方式中,第二包层区域(区域(3))的折射率Δ3大于0.12%;在一些实施方式中,大于0.13%;在一些实施方式中,至少0.14%;以及在一些实施方式中,至少0.15%,例如,0.2%。在一些实施方式中,第二包层区域(3)包含氯(Cl)的量大于12000ppm,例如至少12200ppm、或者至少12500ppm、或者至少13000ppm、或者大于或等于14000ppm,以及在一些实施方式中,优选大于15000ppm,以及在一些实施方式中,优选大于20000ppm(2%),以重量计(例如,22000ppm、或25000ppm,或者它们之间)。例如,在一些实施方式中,第二包层区域(3)包含氯(Cl)的量为12200-25000ppm。本文所述的氯浓度的单位是每百万份,以重量计(本文缩写为ppm,以重量计,或者ppm)。

中心纤芯区域(1)优选其整个具有正折射率。中心纤芯区域(1)在位于r=0和r=7微米之间包括最大相对折射率Δ1。Δ1大于0.4%,例如,约为0.4-0.7%或者0.42-0.55%。也就是说,中心纤芯区域(1)包括小于或等于0.70%的峰值相对折射率。

内包层区域(2)优选具有基本恒定的相对折射率分布,即,内包层区域内的任意两个半径处的相对折射率的差异小于0.02%,在一些优选的实施方式中,小于0.01%。因此,内包层区域(2)的相对折射率分布优选具有基本平坦形状。

中心纤芯区域(1)可以是步阶式折射率纤芯,或者如图3-5的例子所示,其可以包括α形状。在一些实施方式中,r1小于8.0微米,以及更优选是4.0-7.0微米。对于MAC数大于6.5(例如,1550nm处为0.05-0.45dB/圈)的光纤,当绕在15mm直径心轴上的时候,光纤能够展现出(1550nm处)小于0.5dB/转的弯曲损耗。在一些实施方式中,光纤展现出1550nm处的20mm直径弯曲损耗不超过0.2dB/圈(例如,0.01-0.1dB/圈)。在一些实施方式中,本文所揭示的光纤的MAC数大于7、或者大于7.5、或者甚至大于7.6或7.7,或者在一些实施方式中,大于或等于8,以及零色散波长是1300-1324nm。例如,在一些实施方式中,光纤(10)具有:(1310nm处的)MFD为9-9.7微米,光缆截止波长小于1.26μm,MAC数为6.9-8.1(例如,7.25≥MAC≥8.1),零色散波长为1300-1324nm,以及绕着15mm直径心轴的1550nm处的弯曲损耗小于0.5dB/圈。在一些实施方式中,光纤(10)具有:(1310nm处的)MFD为9-9.7微米,光缆截止波长小于1.26μm,MAC数为6.9-8.1(例如,7.25≥MAC≥8.1),零色散波长为1300-1324nm,以及绕着15mm直径心轴的1550nm处的弯曲损耗小于0.2dB/圈。根据一些示例性实施方式,光缆截止波长是1.175-1.26μm,例如,光缆截止波长可以是1.175-1.255μm或者可以是1.2-1.26μm。

根据一些示例性实施方式,光缆展现出:

1310nm处的MFD>9微米;

光缆截止<1260nm;

零色散波长<1324nm;

10mm直径的弯曲损耗<1.5dB/圈;

15mm直径的弯曲损耗<0.5dB/圈,其中,弯曲损耗是宏弯曲损耗,并且是在1550nm波长进行测量。

根据一些示例性实施方式,光缆展现出:

1200<光缆截止<1260nm;

1300nm<零色散波长<1324nm;

0.7dB/圈<10mm弯曲直径处的宏弯曲损耗<1.3dB/圈;

0.1dB/圈<15mm弯曲直径处的宏弯曲损耗<0.5dB/圈;

0.05dB/圈<20mm直径弯曲处的宏弯曲损耗<0.20dB/圈;

0.1<30mm弯曲直径处的宏弯曲损耗<0.2dB/圈,其中,宏弯曲损耗是在1550nm波长进行测量。

本文所揭示的示例性光纤能够展现出如下1550nm处的丝网覆盖鼓微弯曲损耗(1550nm处的WMCD):小于或等于0.07dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.05dB/km(例如,0.005-0.05dB/km)(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。本文所揭示的示例性光纤能够展现出1550nm处、-60℃时小于或等于0.05dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.02dB/km,以及在一些实施方式中,小于或等于0.01dB/km(例如,0.001-0.01dB/km),以及在一些实施方式中,0.001-0.05dB/km的织篮微弯损失(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。本文所揭示的示例性光纤能够展现出1625nm处、-60℃时小于或等于0.1dB/km,在一些实施方式中小于或等于0.05dB/km,在一些实施方式中小于或等于0.02dB/km,在一些实施方式中小于或等于0.01dB/km,以及在一些实施方式中0.001-0.05dB/km的织篮微弯曲损失(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。

可以从采用常规制造技术以及使用已知光纤拉制方法和设备制造的光纤预成形件拉制得到本文所述的光纤,例如,如美国专利第7,565,820号、第5,410,567号、第7,832,675号、第6,027,062号所公开,其说明书通过引用结合入本文。

通过以下实施例进一步阐述本文的各个示例性实施方式。对本领域的技术人员而言,显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。

下表1列出了折射率类似于图3和4所示那些的示意性建模光纤实施例A-D的特性。具体来说,以下对于各个实施例所示的是:中心纤芯(1)的相对折射率Δ1、纤芯α和外半径r1;第一包层区域(2)的相对折射率Δ2和外半径r2和第一包层区域(2)的分布体积V2(其是在r1和r2之间进行计算);以及相对折射率Δ3。还示出了1310nm处的色散和色散斜率;1550nm处的色散和色散斜率;1310nm和1550nm处的模场直径;1550nm处的横向负荷丝网微弯曲;1550nm处的销杆阵列宏弯曲;零色散波长;22m光缆截止;1310nm处的MAC数;和1310与1550nm处的光谱衰减;以及当弯曲直径分别是10mm、15mm、20mm和30mm时,在1550nm波长处计算得到的宏弯曲诱发的损耗(dB/圈)。在表1的实施方式中,光纤展现出-60℃、1550nm处小于或等于0.05dB/km(例如,小于或等于0.03dB/km)的织篮微弯曲损耗。本文所揭示的示例性光纤能够展现出如下1550nm处的丝网覆盖鼓微弯曲损耗(1550nm处的WMCD):小于或等于0.07dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.05dB/km(例如,0.005-0.05dB/km)(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。本文所揭示的示例性光纤能够展现出1550nm处、-60℃时小于或等于0.05dB/km,以及在一些实施方式中小于或等于0.02dB/km,以及在一些实施方式中,小于或等于0.01dB/km(例如,0.001-0.01dB/km)的织篮微弯损失(即,来自未弯曲状态的衰减的增加)。

表1的具体光纤实施例具有:由纯二氧化硅制造的第一包层区域(2),以及包层区域3(即,外包层)是用大于1.2重量%氯(Cl)正掺杂的二氧化硅。

表1

下表2列出了实际制造的示意性光纤实施例E的特性。该光纤还具有施加到其的杨氏模量约为0.9MPa的第一涂层和杨氏模量约为1200MPa的第二涂层,并且其折射率分布如图5所示。在拉制炉上,从光纤预成形件拉制对应表2的实施例E光纤制造的光纤。具体来说,以下对于各个实施例所示的是:中心纤芯区域(1)的相对折射率百分比Δ1、纤芯α和外半径r1;内包层区域(2)的相对折射率百分比Δ2和外半径r2;内包层区域(2)的折射率分布体积V2,其是在r1和r2之间进行计算;以及相对折射率百分比Δ3。还示出了1310nm处的色散和色散斜率;1550nm处的色散和色散斜率;1310nm和1550nm处的模场直径;1550nm处的横向负荷丝网微弯曲;1550nm处的丝网覆盖鼓微弯曲测试;1550nm处的销杆阵列宏弯曲;零色散波长;22m光缆截止;1310nm处的MAC数;1x 20mm直径弯曲损耗;1310和1550nm处的光谱衰减;以及当弯曲直径是10mm、15mm、20mm和30mm时,在1550nm波长处的宏弯曲诱发的损耗。在该实施方式中,第一包层区域由二氧化硅制造,以及第二包层区域由掺杂了1.3重量%的Cl的二氧化硅制造。

表2

图5显示对应表2制造的光纤所测得的折射率分布。在图5所示的示例性实施方式的分布中,包括Δ1的纤芯区域(1)被包括Δ2的凹陷包层内包层区域(2)围绕。内包层区域(2)被第二(外)包层区域(3)围绕,所述第二(外)包层区域(3)包括Δ3,其经过提升,即高于Δ2。Δ3与Δ2之差大于0.12%,以及光纤展现出MAC数>6.5。在图5所示的实施方式中,第一包层区域(2)是基本上未掺杂的二氧化硅,以及第二包层区域(3)是用氯掺杂的二氧化硅。表2所揭示的光纤具有包层(2'),其具有约125微米的外直径。

从上表2的实施例E光纤可以看出,示例性光纤实施方式采用具有折射率Δ1的中心玻璃纤芯区域、具有折射率Δ2的第一内包层区域、以及具有折射率Δ3的外包层区域;其中Δ1>Δ3>Δ2,其中Δ3与Δ2之差大于或等于0.12%。此类示例性光纤实施方式展现出小于或等于1260nm的光缆截止,以及当缠绕在15mm直径心轴上的时候,1550nm处小于0.5dB/转的弯曲损耗。这些示例性光纤实施方式还展现出1310nm处约为9-9.5微米的模场直径,1300-1324nm之间的零色散波长,1310nm处小于或等于0.092ps/nm2/km的色散斜率。这些示例性光纤实施方式展现出1550nm处小于或等于0.07dB/km(更优选小于或等于0.06dB/km,以及在一些实施方式中,小于或等于0.05dB/km)的丝网覆盖鼓(WMCD)弯曲损耗。这些示例性光纤实施方式还展现出1550nm处小于8.5dB、更优选小于7dB的销杆阵列弯曲损耗。这些光纤展现出1550nm处小于或等于0.05dB/km(在一些实施方式中,小于或等于0.025dB/km,以及在一些实施方式中,小于或等于0.01dB/km)的织篮微弯曲损耗。

在一些实施方式中,当绕在15mm直径心轴上的时候,光纤展现出1550nm处小于0.5dB/圈的弯曲损耗。当缠绕在20mm直径心轴上的时候,这些光纤还展现出1550nm处的如下弯曲损耗:小于0.1dB/圈,更优选小于0.075dB/圈,以及一些光纤实施方式小于0.05dB/圈。当缠绕在30mm直径心轴上的时候,这些光纤实施方式还展现出1550nm处小于0.025dB/圈的弯曲损耗,以及一些实施方式小于0.003dB/圈的弯曲损耗。这些实施例中的一些在第二外包层区域3中采用氯,量大于12000ppm(1.2重量%),例如12000-25000ppm。这些实施例中的一些在外包层区域中采用氯,量大于或等于13000ppm。这些实施例中的一些在外包层区域中采用氯,量大于13000ppm且小于30000ppm,以及重量计。

1550nm处的光纤衰减优选小于0.20dB/km,更优选小于0.19dB/km,甚至更优选小于0.18dB/km。在一些优选的实施方式中,1550nm处的衰减小于或等于0.191dB/km,甚至更优选小于或等于0.188dB/km,甚至更优选小于或等于0.185dB/km,甚至更优选小于或等于0.182dB/km,以及最优选小于或等于0.180dB/km。

在一些实施方式中(参见例如图6),第二包层区域(3)进而被包括Δ4的第三包层区域(4)所围绕。在一些实施方式中,包层区域(4)可以包括基本未被Ge或Cl掺杂的二氧化硅(即,第三包层区域(4)的相对折射率百分比小于第二区域(3),即Δ4<Δ3)。例如,Δ4可以相对于纯二氧化硅不超过0.002%。在一些实施方式中,第三包层区域(4)可以基本上包括二氧化硅。在一些实施方式中,在1650℃,第三包层区域(4)的粘度比第二包层区域(4)的粘度大了0.1x107泊。在其他实施方式中,在1650℃,外包层区域(4)的粘度比第二包层区域(3)的粘度大了0.1x108泊。在其他实施方式中,在1650℃,外包层区域(4)的粘度比区域(3)的粘度大了0.1x109泊。在一些实施方式中,第三包层区域(4)开始于大于40微米的径向位置。在一些其他实施方式中,第三包层区域(4)开始于大于45微米的径向位置。在一些其他实施方式中,第三包层区域(4)开始于大于50微米的径向位置。下表3列出了示意性建模光纤实施例F-G的特性,其具有类似于图6所示的折射率分布,以及第三包层区域(4)的粘度高于第二包层区域(3)。

表3

在表3的实施方式中,光纤展现出-60℃、1550nm处小于或等于0.05dB/km(例如,小于或等于0.03dB/km)的织篮微弯曲损耗。

本文所揭示的光纤(10)可以被保护涂层围绕,例如第一涂层P,其接触和围绕外包层区域(3)(或者区域(4),如果光纤含有围绕了环状区域(3)的包层区域(4)的话),第一涂层P的杨氏模量小于1.0MPa、优选小于0.9MPa、以及在一些实施方式中不超过0.8MPa、和在一些实施方式中不超过0.5MPa、和在一些实施方式中不超过0.3MPa(例如,0.1-1Mpa,以及在一些实施方式中0.1-0.5MPa);并且还包括接触和围绕了第一涂层P的第二涂层S,第二涂层的杨氏模量大于1200MPa、以及在一些实施方式中大于1400MPa,例如,至少1500MPa、或者至少1600MPa、至少1800MPa、或者1400-2500MPa或1500-2500MPa。第一涂层的较低模量(例如,<0.5MPa,支撑了良好的微弯曲性能)和较高模量的第二涂层(例如,>1500MPa)支撑了第二涂层改善的耐刺破性,甚至当其厚度降低时亦是如此。根据一些实施方式,第二涂层S的外直径不超过250微米,例如,不超过242微米(例如,≤225微米、≤210微米、或者≤200微米),例如,175-242微米、或者175-225微米、或者180-200微米。上述光纤设计使得即使当涂层直径小于225微米时仍然实现了良好的宏弯曲和微弯曲性能,这实现了具有优异光学性能的较小直径、较低成本、较高光纤密度的光缆。

如本文所用,第一涂层的固化聚合物材料的杨氏模量、致断伸长和抗张强度是使用张力测试设备(例如Sintech MTS张力测试仪或因斯卓通用材料测试系统(INSTRON Universal Material Test System))对厚度约为0.003"(76微米)至0.004"(102微米)、宽度约为1.3厘米的膜状材料样品测量的,测量采用的测量长度为5.1cm,测试速度为2.5cm/分钟。

合适的第一和第二涂层的其他描述可参见PCT公开号WO 2005/010589,其全文通过引用结合入本文。

本文所揭示的光纤展现出低PMD值,特别是当用OVD工艺制造时。光纤的旋绕还可降低本文所揭示的光纤的PMD值。

应理解,前述描述仅是示例性的并且旨在提供权利要求书所限定的光纤的性质和特性的总体理解。包括的附图提供了对优选实施方式的进一步理解,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了各个特征和实施方式,并与其说明书一起用来解释原理和操作。对于本领域的技术人员显而易见的是,可以在不偏离所附权利要求的精神或范围的情况下,对本文所述的优选实施方式进行各种改动。

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