一种光纤的制作方法
本技术涉及光通信，尤其涉及一种光纤。
背景技术：
1、由于网络提速以及数据中心互联应用的驱动，未来400g单载波速率通信系统将成为主流应用，相比于100g通信系统，400g通信系统对光信噪比(optical signal to noiseratio，osnr)的要求将增加6db。并且，随着传输速率的提升，光纤的非线性效应对通信系统的传输性能影响越严重，高速光传输网络无电中继传输距离的延长也面临着巨大挑战。如果基于g.652光纤铺设400g通信系统，无中继传输距离将只有100g通信系统的四分之一。相比于g.652光纤，相同情形下g.654光纤的光信噪比可提升3db左右，因此，同时具备大有效面积和低衰减系数特性的g.654光纤是400g以及未来tbit/s超高传输通信系统的首选光纤。
2、相比于g.652光纤，g.654光纤的衰减典型值要低约0.02db/km，而有效模场面积也更大，可以降低纤芯的光功率密度，从而降低非线性光学效应对传输性能的影响。然而，随之而来的问题是，光纤有效模场面积的增大会导致截止波长的增大，导致g.654光纤无法应用于短波长波段(short wavelength，s波段，波长范围为1460nm～1530nm)中。
3、因此，如何在增大光纤的有效模场面积的同时降低光纤的截止波长，是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了一种光纤，以在增大光纤的有效模场面积的同时降低光纤的截止波长，从而提高光纤的性能和传输容量。
2、本技术实施例中的光纤可以包括：芯层，以及包裹芯层的包层。其中，芯层为最靠近光纤纤芯中轴线的层，芯层可以包括：内芯层，以及包裹内芯层的外芯层。包层可以包括：由内向外依次设置的中间包层、内包层、下陷包层及外包层。也就是说，光纤包括：由内向外依次设置的内芯层、外芯层、中间包层、内包层、下陷包层及外包层。
3、在本技术实施例中，内芯层、外芯层、中间包层、内包层及下陷包层的折射率不同，且下陷包层的折射率小于内芯层、外芯层、中间包层和内包层中任意一个的折射率。
4、内芯层的半径r1的范围可以为1.40μm～4.80μm，内芯层与外包层的相对折射率差δ1的范围可以为0.08％～0.24％。外芯层的半径r2的范围可以为4.58μm～7.50μm，外芯层与外包层的相对折射率差δ2的范围可以为0.16％～0.48％。中间包层的半径r3的范围可以为5.50μm～9.00μm，中间包层与外包层的相对折射率差δ3的范围可以为-0.08％～0.20％，且中间包层与外包层的相对折射率差不为0(即δ3≠0)。内包层的半径r4的范围可以为7.57μm～10.00μm。下陷包层的半径r5的范围可以为9.21μm～18.00μm，下陷包层与外包层的相对折射率差δ4的范围可以为-1.00％～-0.02％。
5、本技术提供的光纤中，通过对光纤内部各层的半径和折射率进行合理的设计，使得光纤的能量分布发生改变，在保证光纤宏弯损耗和色散性能等参数的基础上，可以有效的增加光纤的有效模场面积。并且，与相关技术相比，本技术实施例中，在中间包层和下陷包层之间设置了内包层，可以降低下陷包层对光纤关键性能的影响，尤其是有效模场面积和截止波长的影响，从而增加光纤的有效模场面积，并降低截止波长。此外，本技术实施例中的光纤的结构简单，不需要额外对光纤中各层的材料进行设计，对光纤的制备工艺要求较低，制作成本较低。
6、本技术实施例提供的光纤为符合g.654.e标准的单模光纤。本技术实施例中的光纤具有较高的有效模场面积和较低的截止波长。光纤的有效模场面积可以大于110μm2，例如，光纤的有效模场面积可以在110.80μm2～149.35μm2的范围内，所述光纤的截止波长可以小于或等于1460nm，例如，光纤的截止波长可以在1292nm～1455nm的范围内。
7、光纤通信系统中使用的光纤频谱资源为s(short wavelength)波段、c(conventional)波段和l(long-wavelength)波段。其中，s波段为短波长波段，波长范围为1460nm～1530nm；c波段为光通信中最常用的波段，波长范围为1530nm～1565nm；l波段为长波长波段，波长范围为1565nm～1625nm。本技术实施例中，光纤的截止波长小于或等于1460nm，即本技术实施例中的光纤可以应用于s波段，扩展了光纤的可用光谱范围，可以满足400g以及未来tbit/s超高传输通信系统的需求。
8、此外，本技术实施例提供的光纤的其他参数也满足g.654.e标准的要求。具体地，本技术实施例中的光纤在1550nm处的色散可以小于或等于23ps/(nm·km)，例如，光纤在1550nm处的色散可以在20.33ps/(nm·km)～22.90ps/(nm·km)的范围内。光纤在1625nm处的色散可以小于或等于28ps/(nm·km)，例如，光纤在1625nm处的色散可以在24.68ps/(nm·km)～27.63ps/(nm·km)的范围内。光纤在1550nm处的色散斜率可以小于或等于0.07ps/(nm2·km)，例如，光纤在1550nm处的色散斜率可以在0.05347ps/(nm2·km)～0.06168ps/(nm2·km)的范围内。并且，本技术实施例中的光纤具有较低的低宏弯损耗，光纤的弯曲半径约为30mm，光纤绕100圈的情形下，光纤在1550nm处的宏弯损耗可以小于或等于0.1db，例如，光纤在1550nm处的宏弯损耗可以在9.30×10-5db～1.37×10-2db的范围内，光纤在1625nm处的宏弯损耗可以小于或等于0.1db，例如，光纤在1625nm处的宏弯损耗可以在1.51×10-3db～9.84×10-2db的范围内。
9、在本技术的一些实施例中，外芯层的厚度(r2－r1)的范围可以为1.42μm～3.9μm，中间包层的厚度(r3－r2)的范围可以为0.2μm～1.62μm，内包层的厚度(r4－r3)的范围可以为0.77μm～3.55μm，下陷包层的厚度(r5－r4)的范围可以为1.06μm～8μm，外包层的半径可以约为62.5μm。
10、在一种可能的实现方式中，内芯层和外芯层可以均包括掺锗的二氧化硅材料，内芯层与外芯层中锗的掺杂浓度不同，即内芯层和外芯层可以为不同掺锗浓度的二氧化硅玻璃层。中间包层紧密围绕芯层，中间包层可以包括掺氟或掺锗的二氧化硅材料。内包层紧密围绕中间包层，内包层可以包括二氧化硅材料，可选地，内包层可以包括未掺杂的纯二氧化硅材料；或者，内包层可以包括掺氟或掺锗的二氧化硅材料。下陷包层紧密围绕内包层，下陷包层包括掺氟的二氧化硅材料。外包层紧密围绕下陷包层，外包层包括未掺杂的纯二氧化硅材料。可选地，内包层与外包层的折射率可以相同；或者，内包层与外包层的折射率也可以不同。
11、以上介绍了本技术实施例中光纤的基本结构，在本技术实施例中，上述光纤具有多种实现方式，以下对本技术实施例中光纤的具体实现方式进行详细说明。
12、实现方式一：
13、内芯层的折射率小于外芯层的折射率，且内芯层的折射率大于中间包层的折射率，中间包层的折射率大于内包层的折射率，下陷包层的折射率小于外包层的折射率。
14、实现方式二：
15、内芯层的折射率大于外芯层的折射率，外芯层的折射率大于中间包层的折射率，中间包层的折射率大于内包层的折射率，下陷包层的折射率小于外包层的折射率。区别于上述实现方式一，实现方式二中，内芯层的折射率大于外芯层的折射率，可以使光纤的有效模长面积更大。
16、实现方式三：
17、内芯层的折射率小于外芯层的折射率，且内芯层的折射率大于中间包层的折射率，中间包层的折射率小于内包层的折射率，下陷包层的折射率小于外包层的折射率。区别于上述实现方式一，实现方式三中，中间包层的折射率小于内包层的折射率，可以降低光纤的宏弯损耗。
18、实现方式四：
19、内芯层的折射率大于外芯层的折射率，且外芯层的折射率大于中间包层的折射率，中间包层的折射率小于内包层的折射率，下陷包层的折射率小于外包层的折射率。区别于上述实现方式二，实现方式四中，中间包层的折射率小于内包层的折射率，可以降低光纤的宏弯损耗。
20、综上，本技术通过对光纤内部各层的半径和折射率进行合理的设计，使光纤的截止波长小于1460nm，适用于s波段，扩展了g.654光纤的单模光谱范围。使光纤具有较大的有效模场面积，可以很好的抑制非线性效应的影响，使光纤的宏弯损耗较小。也就是说，本技术实施例中的光纤，可以在保证原有g.654.e光纤的性能基础上，同时实现了大有效模场面积和截止波长低于s波段，即得到了满足g.654标准的光纤，使本技术实施例中的光纤可以应用于400g以及未来tbit/s超高传输通信系统中。新型剖面结构简单可控。
技术特征：
1.一种光纤，其特征在于，包括：芯层，以及包裹所述芯层的包层；
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述外芯层的厚度范围为1.42μm～3.9μm；
3.如权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，所述内芯层和外芯层均包括掺锗的二氧化硅材料，所述内芯层与外芯层中锗的掺杂浓度不同；
4.如权利要求1～3任一项所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的折射率小于所述外芯层的折射率，且所述内芯层的折射率大于所述中间包层的折射率；
5.如权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为4.73μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.23％；
6.如权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为1.40μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.08％；
7.如权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为3.00μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.10％；
8.如权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为3.16μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.12％；
9.如权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为3.68μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.22％；
10.如权利要求1～3任一项所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的折射率大于所述外芯层的折射率，所述外芯层的折射率大于所述中间包层的折射率，所述中间包层的折射率大于所述内包层的折射率。
11.如权利要求10所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为4.80μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.24％；
12.如权利要求1～3任一项所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的折射率小于所述外芯层的折射率，且所述内芯层的折射率大于所述中间包层的折射率；
13.如权利要求12所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为3.50μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.22％；
14.如权利要求1～3任一项所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的折射率大于所述外芯层的折射率，且所述外芯层的折射率大于所述中间包层的折射率；
15.如权利要求14所述的光纤，其特征在于，所述内芯层的半径为4.50μm，所述内芯层与所述外包层的相对折射率差为0.21％；
16.如权利要求1～15任一项所述的光纤，其特征在于，所述光纤为符合g.654.e标准的单模光纤；所述光纤的有效模场面积大于或等于110μm2，所述光纤的截止波长小于或等于1460nm。
17.如权利要求1～15任一项所述的光纤，其特征在于，所述光纤在1550nm处的色散小于或等于23ps/(nm·km)，所述光纤在1625nm处的色散小于或等于28ps/(nm·km)，所述光纤在1550nm处的色散斜率小于或等于0.07ps/(nm2·km)。
18.如权利要求1～15任一项所述的光纤，其特征在于，所述光纤在弯曲半径为30mm，光纤绕100圈情形下，在1550nm处的宏弯损耗小于或等于0.1db；
技术总结
本申请提供了一种光纤，该光纤包括：由内向外依次设置的内芯层、外芯层、中间包层、内包层、下陷包层及外包层。内芯层、外芯层、中间包层、内包层及下陷包层的折射率不同，且下陷包层的折射率小于内芯层、外芯层、中间包层和内包层中任意一个的折射率。内芯层的半径为1.40μm～4.80μm，内芯层与外包层的相对折射率差为0.08％～0.24％；外芯层的半径为4.58μm～7.50μm，外芯层与外包层的相对折射率差为0.16％～0.48％；中间包层的半径为5.50μm～9.00μm，中间包层与外包层的相对折射率差为‑0.08％～0.20％；内包层的半径为7.57μm～10.00μm；下陷包层的半径为9.21μm～18.00μm，下陷包层与外包层的相对折射率差为‑1.00％～‑0.02％。通过对光纤内部各层的半径和折射率进行合理的设计，增加光纤的有效模场面积并降低截止波长，以提高光纤的性能。
技术研发人员：阳浩帆,甘霖,郭强
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23