新型的单模、多模两用通信光纤及其制备工艺的制作方法

本发明涉及光纤领域，特别是涉及一种新型的单模、多模两用通信光纤及其制备工艺。

背景技术：

1、通信光纤有两大类，单模光纤和多模光纤。

2、多模光纤的色散包括模间色散和模内色散两部份，在光纤数字信号传输中， 输入光脉冲在多模光纤中分成从基模到最高阶模的各阶模式，每阶模式分别承载一部份脉冲功率，在输出端重新组合成输出光脉冲，但各模式因在光纤中的传输时间不同，故而到达输出端的时间不同，造成输出脉冲展宽，此即模间色散。阶跃型折射率剖面的多模光纤模间色散很大，严重制约了光纤的传输速率，故采用梯度型折射率剖面的多模光纤，使各阶模式在光纤中有基本相同的传输时间，从而可显著减小模间色散，以增大传输速率。模内色散是指:单一模式的脉冲是包含不同波长分量所组成的，不同波长分量因在光纤中传输时间不同，造成输出脉冲展宽，故模内色散又可称为波长色散。波长色散包括材料色散和波导色散两部份，波导色散在单模光纤中起着重要作用，但在多模光纤中可忽略不计，因此多模光纤的模内色散，或称波长色散主要就是指材料色散。材料色散是由材料的色散特性造成的脉冲展宽：由于光纤材料（二氧化硅）的折射率在红外波段是波长的函数，即，而光波在介质中的传播速度为，c为光速，这样光波的传播速度因随波长而变化，从而产生材料色散。在1300nm波长上材料色散为零，加上处于光纤的低损耗窗口，故而多模光纤的工作波长为850nm和1300nm。在波长为850nm处的波长色散系数可从多模光纤的零色散波长λ0和零色散斜率s0计算得到。采用vcsel激光器作为光源的激光优化的光纤为50/125μm的梯度型折射率剖面的多模光纤，工作波长为850nm。

3、单模光纤的波长色散包括材料色散和波导色散之和，两者符号相反是相互扺消的，零色散在1310nm ，所以单模光纤的脉冲展宽很小，能传输高速率的脉冲信号。单模光纤中传输的是基模he11模式。单模光纤的工作波长为1310nm和1550nm两个波长。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种新型的单模、多模两用通信光纤及其制备工艺，既可用作单模光纤又可用作多模光纤，扩大了应用场景，使用寿命长，本专利两用光纤在用作单模光纤时，光纤弯折时不会产生漏光现象。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型的单模、多模两用通信光纤，包括从内到外并且同心布置的掺锗单模纤芯、掺锗多模纤芯和纯二氧化硅包层，所述掺锗多模纤芯包括阶跃型折射率剖面分布或梯度型折射率剖面分布，所述掺锗多模纤芯/纯二氧化硅包层的折射率差为，，，所述掺锗单模纤芯/掺锗二氧化硅包层的折射率差为，，其中为纯二氧化硅包层折射率，为掺锗多模纤芯折射率，为掺锗单模纤芯折射率。

3、在本发明一个较佳实施例中，所述掺锗单模纤芯的芯径小于掺锗多模纤芯的芯径。

4、在本发明一个较佳实施例中，所述掺锗单模纤芯的芯径为8.3μm，掺锗多模纤芯的芯径为50μm，纯二氧化硅包层的直径为125μm。

5、在本发明一个较佳实施例中，所述掺锗多模纤芯和纯二氧化硅包层形成导光结构从而阻挡掺锗单模纤芯折射的光强。

6、为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种新型的单模、多模两用通信光纤的制备工艺，包括以下步骤：

7、a．预制棒制作：将石英基管放在玻璃车床上旋转，用超纯氧气作为载气与sicl4，gecl4的饱和蒸气一同进入石英基管，温度为1400-1600℃的氢氧焰加热石英基管的外壁，通过热传导在管内的气相材料在高温下发生氧化反应，生成的氧化物在高温区气流下游的管内壁上形成多孔玻璃粉尘的沉积层，当下一波氢氧焰的高温区经过此处时，玻璃粉尘被烧结成沉积在内壁上的均匀透明的玻璃层，氢氧火炬从左到右缓慢移动一次形成一层相应的沉积层，然后快速退回到原处，进行第二次沉积，如此往复直到完成所规定的沉积；石英基管将作为外包层部分，沉积层从包层向纤芯逐层沉积，当沉积完成后，中心还留有小孔，进入预制棒的烧缩阶段，停止原料气流进入，火焰温度升高到1800℃左右，将石英管烧缩形成实心的光纤预制棒；

8、b．光纤拉丝：将光纤预制棒插入拉丝炉内进行2200℃高温拉丝， 拉制成光纤，光纤拉丝成形后，直接在拉丝塔上进行涂覆塑料树脂对光纤予以保护。

9、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中管内的气相材料在高温下发生氧化反应的反应式为：sicl4+o2→sio2+2cl2↑；gecl4+o2→geo2+2cl2↑。

10、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中沉积过程中反应产生的氯气和没有反应完的气相材料则从石英基管的出口排出，进行废气中和处理。

11、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中折射率剖面通过用质量流量控制器调节各原料组成的载气的流量来控制，

12、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤b中为了减小光纤的微弯损耗，通常分两层涂覆，涂复直径为242±5µm，涂层分为内、外两层。内涂直径为180 -190µm，内涂层需釆用低杨氏模量的涂料以提高光纤的抗微弯性能，内涂层的扬氏模量为0.5-2mpa；外涂层采用较高杨氏模量的涂料以增加光纤的机械和环境保护性能，外层涂料的杨氏模量应大于600mpa，采用紫外固化丙烯酸树脂作为涂层材料。

13、本发明的有益效果是：本发明新型的单模、多模两用通信光纤，在单、多模两用光纤中，在用作单模跳线时，即便光纤因微弯损伤光强折射出包层时，仍落在其多模纤芯中，被多模纤芯/包层界面的导光结构所阻挡，故不会逸出光纤而造成光纤漏光现象。

14、本发明新型的单模、多模两用通信光纤，可以直接更换新型的单模、多模两用通信光纤适用的设备，而无需更换光线重新布线，使用寿命长，适用于单、多模设备的互相更新替换。

技术特征：

1.一种新型的单模、多模两用通信光纤，其特征在于，包括从内到外并且同心布置的掺锗单模纤芯、掺锗多模纤芯和纯二氧化硅包层，所述掺锗多模纤芯包括阶跃型折射率剖面分布或梯度型折射率剖面分布，所述掺锗多模纤芯/纯二氧化硅包层的折射率差为，，所述掺锗单模纤芯/掺锗二氧化硅包层的折射率差为，，其中为纯二氧化硅包层折射率，为掺锗多模纤芯折射率，为掺锗单模纤芯折射率。

2.根据权利要求1所述的新型的单模、多模两用通信光纤，其特征在于，所述掺锗单模纤芯的芯径小于掺锗多模纤芯的芯径。

3.根据权利要求2所述的新型的单模、多模两用通信光纤，其特征在于，所述掺锗单模纤芯的芯径为8.3μm，掺锗多模纤芯的芯径为50μm，纯二氧化硅包层的直径为125μm。

4.根据权利要求1-4任一所述的新型的单模、多模两用通信光纤，其特征在于，所述掺锗多模纤芯和纯二氧化硅包层形成导光结构阻挡了掺锗单模纤芯折射的光强,在用作单模光纤时，光纤弯折时不会产生漏光现象。

5.一种如权利要求1所述新型的单模、多模两用通信光纤的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中管内的气相材料在高温下发生氧化反应的反应式为：sicl4+o2→sio2+2cl2↑；gecl4+o2→geo2+2cl2↑。

7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中沉积过程中反应产生的氯气和没有反应完的气相材料则从石英基管的出口排出，进行废气中和处理。

8.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中折射率剖面通过用质量流量控制器调节各原料组成的载气的流量来控制。

9.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤b中为了减小光纤的微弯损耗，通常分两层涂覆，涂复直径为242±5µm，涂层分为内、外两层，内涂直径为180 -190µm，内涂层需釆用低杨氏模量的涂料以提高光纤的抗微弯性能，内涂层的扬氏模量为0.5-2mpa；外涂层采用较高杨氏模量的涂料以增加光纤的机械和环境保护性能，外层涂料的杨氏模量应大于600mpa，采用紫外固化丙烯酸树脂作为涂层材料。

技术总结本发明公开了一种新型的单模、多模两用通信光纤，包括从内到外并且同心布置的掺锗单模纤芯、掺锗多模纤芯和纯二氧化硅包层，掺锗多模纤芯包括阶跃型折射率剖面分布或梯度型折射率剖面分布，掺锗多模纤芯/纯二氧化硅包层的折射率差为，，掺锗单模纤芯/掺锗二氧化硅包层的折射率差为，，其中为纯二氧化硅包层折射率，为掺锗多模纤芯折射率，为掺锗单模纤芯折射率。通过预制棒制作步骤和光纤拉丝制得。通过上述方式，本发明新型的单模、多模两用通信光纤及其制备工艺，既可用作单模光纤又可用作多模光纤，扩大了应用场景，使用寿命长，本专利两用光纤在用作单模光纤时，光纤弯折时不会产生漏光现象。技术研发人员：闻炳亮,陈炳炎受保护的技术使用者：上海天诚通信技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5