引用本文:
秦钰,沈一春,钱宜刚:利用VAD工艺制造G.657.A2光纤的研究[J]. 光通信技术,2019,43(10):16-21.
秦 钰,沈一春,钱宜刚
(中天科技精密材料有限公司,江苏 南通 226009)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:近年来,G.657.A2光纤已成为高性能接入网广泛使用的光纤。为了实现其优质、高效的批量制造,介绍了利用气相轴向沉积法(VAD)制造G.657.A2光纤的工艺方法,通过优化波导结构设计和制造工艺参数,改善了VAD光纤制造工艺制造 G.657.A2芯棒时出现的波导结构和宏弯损耗性能不够稳定的缺点。通过对光纤的宏弯损耗性能进行理论分析,结合VAD光纤制造工艺的工艺特点,确立了光纤的波导结构设计;再对用VAD工艺制造下凹包层波导结构进行研究,通过实验对比明确了具有优越宏弯损耗性能的光纤包层沉积工艺参数。对所研制的G.657.A2光纤进行了测试,结果表明VAD光纤制造工艺的产品性能好且生产效益高,是一种值得推广的G.657.A2弯曲损耗不敏感光纤的制造方法。
关键词:气相轴向沉积法;G.657.A2;宏弯损耗;波导结构;掺氟
中图分类号:TN914 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)10-0016-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.10.004
0 引言
随着全球光纤网络建设的不断完善,其重点已逐渐由骨干网向城域网和用户接入网等支线网络过渡。其中光纤到户(FTTH)是最具代表性的应用,成为近年来光纤网络建设的热点[1]。FTTH系统由于其光纤节点多、走向复杂和弯曲布线多等特点,对光纤的抗弯损性能有更高的要求,普通G.652光纤无法满足使用。为此,光纤研究人员开发出了接入网使用的弯曲不敏感的G.657光纤。G.657光纤具有的弯曲损耗不敏感性能,使它成为光纤接入网中室内布线的首选光纤。按照允许的弯曲直径和弯曲损耗不同,G.657光纤可以分为2个子类:G.657.A和G.657.B。G.657.A子类光纤可以进一步分为G.657.A1和G.657.A2。G.657.A与G.652.D光纤完全兼容,G.657.A2的耐弯曲性更好、弯曲损耗更小,已经成为光纤接入网中室内布线常用的光纤[2]。
为了提高抗弯曲性能,G.657光纤的折射率分布结构普遍采用下凹包层波导结构。G.657光纤的波导结构决定了光纤的弯曲损耗性能,而光纤的波导结构由预制棒的芯棒决定。在4种光纤预制棒芯棒制造工艺中,在生产效率方面,外部化学气相沉积法(OVD)和气相轴向沉积法(VAD)的生产效率远高于等离子化学气相沉积法(PCVD)和改良化学气相沉积法(MCVD),从而赢得了制造成本低的优势。在波导结构控制方面,管内沉积工艺(PCVD、MCVD)属于低温逐层沉积的方式,光纤波导结构容易控制;VAD法因氢氧焰燃烧沉积粉末温度高和波导结构径向一次成型的工艺特点,在波导结构控制上显得力不从心。解决VAD工艺波导结构控制问题,是VAD光纤制造工艺研究的重点[3-6]。
综上所述,本文对成本方面具有绝对优势的VAD工艺进行了深入研究,通过优化波导结构的设计和制造工艺参数,改善其制造G.657芯棒时波导结构控制和宏弯损耗性能不够稳定的缺点,并采用相对成熟的OVD工艺进行外包层制作,实现高性能G.657.A2光纤的批量生产。
5 结束语
本文基于VAD工艺主要从波导结构设计及制造方面进行研究。首先对光纤宏弯损耗性能进行理论分析;然后根据VAD工艺的工艺特点进行光纤波导结构设计,分别对芯包层折射率差和芯包比da对宏弯损耗性能的影响进行分析,确定了基本剖面结构;最后在VAD工艺中对下凹包层折射率分布波导结构的制造进行研究,通过研究掺氟量对粉末疏松体强度、粉末沉积效率的影响和沉积温度对掺氟深度的影响,确定了光纤包层负折射率深度达成-0.10%、宏弯性能优越的稳定工艺参数。
性能测试结果表明:采用VAD工艺制造的 G.657.A2光纤预制棒所拉制的光纤符合并优于ITU-T G.657标准规范的弯曲不敏感光纤的性能要求。本文研究的VAD工艺具有产品性能好且生产效益高的特点,是一种值得推广的G.657.A2弯曲损耗不敏感光纤的制造工艺。