阅读说明：本技术 耐高压低弯曲损耗的光纤 (High pressure resistant low bend loss optical fiber ) 是由 蒋新力 许维维 范艳层 成煜 王见青 沈一春 *** 曹珊珊 徐海涛 于 2018-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种耐高压低弯曲损耗的光纤,所述光纤包括芯层、内包层、下陷层及外包层,所述芯层掺有SiO<Sub>2</Sub>和GeO<Sub>2</Sub>,所述芯层的半径由所述芯层中心向外延伸距离R1形成,所述芯层的折射率为n1,所述内包层的宽度为所述芯层边缘R1处向外延伸R2-R1的距离,所述内包层的剖面通过掺少量Ge和F形成,所述内包层的折射率为n2,所述下陷层从所述内包层外边缘向外深掺F形成,所述下陷层的宽度和折射率分别为R3-R2和n3,所述外包层的厚度和折射率分别为Rc-R3和nc,所述光纤的折射率剖面为阶跃型分布。本发明提供的光纤在11000米深水中仍能使光纤传输性能不受影响。(The invention provides an optical fiber with high pressure resistance and low bending loss, which comprises a core layer, an inner cladding layer, a sunken layer and an outer cladding layer, wherein the core layer is doped with SiO 2 And GeO 2 The radius of the core layer is formed by the distance R1 extending outwards from the center of the core layer, the refractive index of the core layer is n1, the width of the inner cladding layer is the distance R2-R1 extending outwards from the edge R1 of the core layer, the section of the inner cladding layer is formed by doping a small amount of Ge and F, the refractive index of the inner cladding layer is n2, the depressed layer is formed by doping F outwards from the outer edge of the inner cladding layer, the width and the refractive index of the depressed layer are respectively R3-R2 and n3, the thickness and the refractive index of the Rc are respectively R3 and nc, and the refractive index section of the optical fiber is in a step-type distribution. The optical fiber provided by the invention can still enable the transmission performance of the optical fiber not to be influenced in 11000 m deep water.)

耐高压低弯曲损耗的光纤

技术领域

本发明涉及光纤领域，尤其涉及一耐高压低弯曲损耗的光纤。

背景技术

海洋中蕴藏着丰富的水、石油、天然气及矿物资源，对人类的生存和发展具有重要的意义。光缆可以在水下进行高速率、远距离稳定地传输数据，其传输率高且直径小和重量轻，普通光纤在浅海区域基本能够满足数据的传输要求，但随着下潜深度的增加，普通光纤会因附加损耗的不断增大最终无法进行数据传输。目前海底信号传输主要通过在在常规G652或G657单模光纤外层选择合适的增强和胶合材料，利用增强纤维和涂胶一次成型工艺来提高表面半径均匀性，从而减小微弯损耗。其极限下潜深度为水下7000米，1310nm波长处损耗最大变化为0.015dB/km，1550nm的光损耗最大变化为0.059dB/km，其在11000米深水下损耗过大造成数据无法传输，无法满足在11000米深水下的应用需求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种耐高压低弯曲损耗的光纤，其在高压力条件下，光纤损耗低，传输性能不受影响。

本发明提供一种耐高压低弯曲损耗的光纤，所述光纤包括芯层、内包层、下陷层及外包层，所述芯层掺有SiO₂和GeO₂，所述芯层的半径由所述芯层中心向外延伸距离R1形成，所述芯层的折射率为n1，所述内包层的宽度为所述芯层边缘R1处向外延伸R2-R1的距离，所述内包层的剖面通过掺少量Ge和F形成，所述内包层的折射率为n2，所述下陷层从所述内包层外边缘向外深掺F形成，所述下陷层的宽度和折射率分别为R3-R2和n3，所述外包层的厚度和折射率分别为Rc-R3和nc，所述光纤的折射率剖面为阶跃型分布。

进一步的，所述芯层半径R1设定在2.5μm～4μm之间，所述内包层的宽度R2-R1设定在2.5μm～8μm之间，所述下陷层的宽度R3-R2设定在3μm～10μm之间，所述外包层的半径Rc设定在40μm～125μm之间，所述芯层与所述外包层的折射率差n1-nc在0.01～0.016之间，所述内包层与所述外包层的折射率差n2-nc在-0.003～0.001之间，所述下陷层与所述外包层的折射率差n3-nc在-0.003～-0.01之间，所述芯层与所述下陷层的折射率差满足n1-n3＞0.016。

进一步的，所述外包层为纯石英玻璃层，所述外包层的折射率为1.4572。

进一步的，所述芯层掺杂GeO₂的浓度范围设置在14％-19％之间，所述内包层掺杂GeO₂的浓度范围设置在0.8％-2％之间。

进一步的，所述下陷层掺杂物F的浓度范围设置在0.5％-1.5％之间。

进一步的，所述下陷层的掺杂深度设置在-0.0035～-0.0053。

进一步的，所述光纤在125MPa压力下，1550nm波长处传输损耗变化值不大于0.001dB/km。

进一步的，所述光纤在1310nm波长处光纤衰减小于0.5dB/km，在1550nm波长处衰减小于0.33dB/km。

进一步的，所述下陷层的宽度大于所述光纤的模场直径的二分之一。

进一步的，所述下陷层深掺F通过MCVD实现。

本发明的耐高压低弯曲损耗的光纤，通过在下陷层掺杂F，在折射率差满足设计要求的同时，减少芯层中GeO₂掺杂量，从而降低GeO₂引起的散射损耗，并通过选择合适的F掺杂量和下陷宽度，有效增加了光纤耐高压性能，整体附加弯曲损耗得到降低，保证光纤在11000米深水中仍能使光纤传输性能不受影响，适用于水下航行设备的远程遥控、运行监测及视频信号等大容量数据的远程传输，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的所述光纤的截面及折射率剖面示意图。

图2为本发明一实施方式中的所述光纤剖面结构的数据参数图。

图3为本发明一实施方式中的所述光纤的耐压测试数据图。

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本发明一实施方式中的所述光纤的截面及折射率剖面示意图，所述光纤用于在11000米深水中的信号传输，所述光纤包括由内向外依次包覆的芯层、内包层、下陷层及外包层。在本实施方式中，所述光纤为单模光纤。

所述芯层的半径由所述芯层中心向外延伸距离R1形成，所述芯层的折射率为n1，所述芯层半径R1设定在2.5μm～4μm之间，所述芯层与所述外包层的折射率差Δ1设置在0.01～0.016之间。在本实施方式中，所述芯层掺有SiO₂和GeO₂，所述芯层掺杂GeO₂的浓度范围设置在14％-19％之间，减少所述芯层中的GeO₂掺杂量可有效降低GeO₂引起的散射损耗，在其他实施方式中，所述芯层还可掺杂少量的F。

所述内包层包覆在所述芯层上，所述芯层中心向外延伸距离R2为所述芯层和内包层的宽度，即所述内包层的宽度为R2-R1，所述内包层的折射率为n2，所述内包层的宽度R2-R1设定在2.5μm～8μm之间，所述内包层与所述外包层的折射率差Δ2设定在-0.003～0.001之间。在本实施方式中，所述内包层的剖面通过掺少量Ge和F形成，所述内包层掺杂GeO₂的浓度范围设置在0.8％-2％之间。

所述下陷层包覆在所述内包层上，所述下陷层从所述内包层外边缘向外深掺F形成，掺杂F用于降低折射率，光纤弯曲损耗随下陷层宽度和深度的增加而逐渐减小，所述下陷层的掺杂深度设置在-0.005左右能够很好的改善光纤弯曲损耗性能，在本实施方式中，所述下陷层的掺杂深度设置在-0.0035～-0.0053，所述下陷层掺杂物F的浓度范围设置在0.5％-1.5％之间，在所述下陷层中掺杂F通过MCVD工艺实现。在其他实施方式中，在所述下陷层中掺杂F还可以通过PCVD实现。

所述芯层中心向外延伸距离R3为所述芯层、内包层及下陷层总的宽度，即所述下陷层的宽度为R3-R2，所述下陷层的宽度R3-R2设定在3μm～10μm之间，因所述下陷层的宽度对截止波长和弯曲损耗性能的影响，所述下陷层的宽度设置为大于所述光纤的模场直径的二分之一，所述下陷层的折射率为n3，所述下陷层与所述外包层的折射率差Δ3设定在-0.003～-0.01之间。在本实施方式，所述芯层与所述下陷层的折射率差满足n1-n3＞0.016。

所述外包层的半径Rc设定在40μm～125μm之间，所述外包层的折射率为nc，在本实施方式中，所述外包层为纯石英玻璃层，所以所述外包层的折射率nc为1.4572。

所述光纤的折射率剖面为阶跃型分布，在1310nm波长处光纤衰减小于0.5dB/km，在1550nm波长处衰减小于0.33dB/km，为了提高光纤的抗弯曲性能，所述光纤截止波长应满足在1450nm～1530nm之间。

下面将结合具体的实施例对本发明做进一步说明。

例子1

所述芯层半径R1为2.95μm，所述芯层与所述外包层的折射率差Δ1为0.0152，所述内包层厚度R2-R1为5.05μm，所述内包层与所述外包层的折射率差Δ2为0.001，所述下陷层的掺F深度为-0.0035，所述下陷层的宽度R3-R2为6.1μm，所述外包层的半径Rc为62.5μm，所述芯层与所述下陷层的折射率差n1-n3为0.0187，该设计下的光纤对应的模场直径为6.2μm，光纤的截止波长为1462nm。

例子2

所述芯层半径R1为3.25μm，所述芯层与所述外包层的折射率差Δ1为0.013，所述内包层厚度R2-R1为4.95μm，所述内包层与所述外包层的折射率差Δ2为-0.0007，所述下陷层的掺F深度为-0.0053，所述下陷层的宽度R3-R2为5.6μm，所述外包层的半径Rc为62.5μm，所述芯层与所述下陷层的折射率差n1-n3为0.0183，该设计下的光纤对应的模场直径为6.6μm，光纤的截止波长为1479nm。

例子3

所述芯层半径R1为3.65μm，所述芯层与所述外包层的折射率差Δ1为0.0116，所述内包层厚度R2-R1为4.9μm，所述内包层与所述外包层的折射率差Δ2为-0.0007，所述下陷层的掺F深度为-0.0053，所述下陷层的宽度R3-R2为5.9μm，所述外包层的半径Rc为62.5μm，所述芯层与所述下陷层的折射率差n1-n3为0.0183，该设计下的光纤对应的模场直径为7.4μm，光纤的截止波长为1484nm。

请参阅图2及图3，图2为实施例2中所述光纤剖面结构的数据参数图，其中横轴为半径，纵轴为折射率。图3为例2中所述的光纤在0-125MPa逐渐递增压力条件下耐压测试结果，由此可以看出，例2中所设计的光纤在125MPa压力下，1550nm波长处损耗变化值为0.001dB/km，能够满足深海110MPa下数据传输使用需求。

本发明的耐高压低弯曲损耗的光纤，通过在下陷层掺杂F，在折射率差满足设计要求的同时，减少芯层中GeO₂掺杂量，从而降低GeO₂引起的散射损耗，并通过选择合适的F掺杂量和下陷宽度，有效增加了光纤耐高压性能，整体附加弯曲损耗得到降低，保证光纤在11000米深水中仍能使光纤传输性能不受影响，适用于水下航行设备的远程遥控、运行监测及视频信号等大容量数据的远程传输，具有广阔的应用前景。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围的内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围的内。