一种超小外径低衰减抗弯曲单模光纤

技术领域

本发明涉及一种超小外径低衰减抗弯曲单模光纤，属于光通信技术领域。

背景技术

光纤作为光信号的传输介质，在通信领域里发挥越来越重要的作用。当光纤弯曲时，光传输信号易折射出光纤包层，造成光信号外漏。一般情况下，弯曲半径越小，漏光越严重，光信号在传输过程中将会导致信号不稳定甚至失效等一系列问题，所以抗弯曲性能是评价光纤性能的重要指标。另一方面，为了满足通信容量日益增长需求，亟需大幅提升敷设管道内的光纤密度。由于5G承载网接入层和汇聚层部署环境复杂，现有线缆管道资源受限情况时有发生，同一区域内光纤管道资源日益紧张，通过优化光纤的尺寸以使有限空间内能容纳更多光纤的技术问题也迫在眉睫。

光纤由玻璃部分和涂覆层两部分构成，玻璃部分包括芯层和包层，包层围绕着芯层，芯层用于传输光信号，包层把光信号限制在芯层中，在光纤包层外涂覆涂覆层，在保护光纤免遭机械损伤的同时，增强光纤的柔韧性，以便后续的成缆和实际使用。

光纤的衰减性能是衡量单模光纤传输的重要指标，光纤的衰减越低，信号传输的距离就越远，所以单模光纤的衰减性能是影响光纤通信的重要因素。为保证光纤的光学传输性能，标准光纤的玻璃部分即裸光纤外径通常为125微米，因此要降低光纤的外径尺寸，就需要降低光纤的涂覆层厚度。而光纤制备过程中，在高速拉丝下玻璃部分会产生微裂纹，光纤涂料能很好的保护玻璃部分，并提高整个光纤的强度和机械性能。降低光纤涂覆层厚度，可能会在一定程度上影响光纤的强度，因此光纤涂覆的厚度以及两层涂覆层的比例需要严格进行科学配比以保证光纤强度。

发明内容

以下为本发明中涉及的一些术语的定义和说明：

从光纤纤芯轴线开始算起，根据折射率的变化，定义为最靠近轴线的那层为纤芯层，光纤的最外层即纯二氧化硅层定义为光纤外包层。

光纤各层相对折射率差Δn

其中，n

光缆截止波长λcc在IEC标准60793-1-44中定义为，光缆截止波长是光信号在光纤中传播了22m之后不再作为单模信号进行传播的波长。在测试时采用22m长的未成缆光纤，绕n个半径大于等于14cm的圈，两端各加一个半径4cm的圈来作为测试条件获取数据。

微弯测试方法参照IEC TR62221-2012中规定Method B的方法进行测试，由于长波长对弯曲更为敏感，且为指数形式增加，且测试波长范围为1250～1700nm，所以在本发明中重点考察长波长处的微弯，且以1700nm处微弯值衡量光纤的微弯性能。

本发明要解决的技术问题旨在针对上述现有技术存在的不足提供一种超小外径低衰减抗弯曲单模光纤，它不仅具有较小的外径，而且能有效保证光纤的弯曲性能、机械性能以及光学传输性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有纤芯层、包层和涂覆层，其特征在于所述的纤芯层相对折射率差△n1为0.45～0.7％，直径D1为5～8μm，所述的包层从内到外依次包括内包层、下陷包层和外包层，所述的内包层相对折射率差△n2为-0.1～0.15％，直径D2为14～18μm，所述的下陷包层相对折射率差△n3为-0.3～-0.5％，直径D3为25～28μm，所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层，直径D4为123～125μm，外包层外面为涂覆层，所述的涂覆层包括内涂覆层coating1和外涂覆层coating2，所述的内涂覆层直径为145～160μm，所述的外涂覆层直径即光纤外径为160～180μm。

按上述方案，所述的纤芯层折射率曲线形状为阶跃型。

按上述方案，所述的纤芯层折射率曲线形状为顶部弧线下凹陷侧向内倾，呈火山口型。

按上述方案，所述的纤芯层为掺磷二氧化硅玻璃层，磷的掺杂折射率贡献量为0.032～0.035％，纤芯层掺磷的浓度1～1.6％wt。

按上述方案，所述内涂覆层的原位模量为0.2～0.8MPa，Tg≤-10℃，所述外涂覆层的原位模量为0.9～1.1GPa，Tg≤90℃。

按上述方案，所述的内涂覆层和外涂覆层拉丝后固化率为93％～99.5％，优选条件下固化率高于99.5％。

按上述方案，所述的光纤涂覆层完全固化后，抗拉强度F15％≥3.4GPa，F50％≥3.8GPa；优选条件下抗拉强度F15％≥4.0GPa，F50％≥4.5GPa；更优选条件下抗拉强度F15％≥5.0Gpa，F50％≥5.0GPa。

按上述方案，所述的光纤涂覆层平均剥离力F

按上述方案，所述的光纤在波长1310nm处的衰减小于或等于0.36dB/km，在波长1383nm处的衰减小于或等于0.36dB/km，在波长1550nm处的衰减小于或等于0.23dB/km，在波长1625nm处的衰减小于或等于0.27dB/km。优选条件下光纤在波长1310nm处的衰减小于或等于0.34dB/km，在波长1383nm处的衰减小于或等于0.29dB/km，在波长1550nm处的衰减小于或等于0.19dB/km，在波长1625nm处的衰减小于或等于0.21dB/km。

按上述方案，所述光纤的动态疲劳参数n

按上述方案，所述光纤在1310nm波长处的模场直径为8.0～9.5μm；优选条件下，光纤在1310nm波长处的模场直径为8.2～9.2μm。

按上述方案，所述光纤的光缆截止波长小于或等于1260nm；零色散波长为1300nm～1324nm。

按上述方案，所述的光纤在1700nm波长处微弯损耗为0.4～2.0dB/km。

按上述方案，所述光纤以20mm直径弯曲1圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.05dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.15dB，以30mm直径弯曲10圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.025dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.09dB；优选条件下，以20mm直径弯曲1圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.04dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.12dB，以30mm直径弯曲10圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.02dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.07dB；更优选条件下，以20mm直径弯曲1圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.03dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.1dB，以30mm直径弯曲10圈，在波长1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.015dB，在波长1625nm处的宏弯损耗小于或等于0.05dB。

本发明的有益效果在于：1.通过降低光纤涂覆层厚度来降低光纤外径尺寸，从而提升光缆单位体积内可容纳光纤的数量，进而提升光纤通信容量。2.本发明外径相比于常规单模光纤245μm的外径减小30％以上，通过优化光纤剖面设计和涂覆层理化特性，在减小涂覆层直径的前提下能有效保证光纤的弯曲性能、机械性能以及光学传输性能。3.火山口型的纤芯层折射率结构可以提高光在芯层中的传输速率，与此同时，可以降低锗的掺杂量，有助于降低瑞利散射，从而降低光纤的衰耗。4.纤芯层掺磷可以增加光纤纤芯层的折射率，匹配光纤芯包层的粘度，使光纤的衰减更低，同时掺磷比掺锗对折射率的贡献量更大，可以使光纤衰减更为稳定。5.本发明减少了涂覆层树脂涂覆材料的使用量，也有利于节材环保。

附图说明

图1是本发明一个实施例的径向剖面结构示意图。

图2是本发明一个实施例的各剖面相对折射率差示意图。

图3是本发明另一个实施例的各剖面相对折射率差示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

包括有纤芯层1、包层和涂覆层，所述的纤芯层相对折射率差为△n1，直径为D1，所述的纤芯层折射率曲线形状为阶跃型(直线型)或为顶部弧线下凹陷侧向内倾，呈火山口型。所述的包层从内到外依次包括内包层2、下陷包层3和外包层4，所述的内包层相对折射率差为△n2，直径为D2，所述的下陷包层相对折射率差为△n3，直径为D3，所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层，△n4为0，直径D4为123～125μm，外包层外面为涂覆层，所述的涂覆层包括内涂覆层5(coating1)和外涂覆层6(coating2)，所述的内涂覆层直径为145～160μm，所述的外涂覆层直径即光纤外径为160～180μm。

表1为本发明实例中的折射率剖面参数和涂覆层的原位模量特性。

表2为本发明实例中光纤的光学性能和机械性能。

表1本发明实施例中的折射率剖面参数和coating的原位模量

表2本发明实施例中的光纤的光学和机械性能