專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能最優(yōu)地用作波分復(fù)用(WDM)傳輸系統(tǒng)中光傳輸線路的光纖。
背景技術(shù)：
能進(jìn)行光傳輸，特別是能進(jìn)行大容量及高速的光傳輸?shù)腤DM傳輸?shù)膫鬏斁€路，主要是利用光纖。但是近年來(lái)在這種WDM傳輸系統(tǒng)中，起因于光纖中發(fā)生的各信號(hào)光之間四光波混合等非線性光學(xué)現(xiàn)象的信號(hào)光衰減已成為問(wèn)題。于是，在WDM傳輸系統(tǒng)中有效地抑制非線性光學(xué)的發(fā)生至關(guān)重要。為此，有必要通過(guò)增大光纖的模場(chǎng)直徑或有效截面積來(lái)減小平均單位截面積的光能密度。例如在特開(kāi)平8-248251號(hào)公報(bào)中，提出了有效截面積(大于70μm2)大于通常的色散位移光纖的光纖。
一般，隨著模場(chǎng)直徑或有效截面積的增大，微彎特性將變差，已知會(huì)加大因光纜化而導(dǎo)致的微彎損耗。
例如圖1示明了具有雙重芯結(jié)構(gòu)的色散位移光纖的折射率分布。此種色散位移光纖的纖芯區(qū)域由折射率為n1的內(nèi)側(cè)纖芯和折射率為n2(＜n1)的外側(cè)纖芯構(gòu)成，在該纖芯區(qū)域的外周設(shè)有折射率為n3(＜n2)的單一包層。圖2是曲線圖，示明具有這種雙重纖芯結(jié)構(gòu)的折射率分布的光纖，在波長(zhǎng)1.55μm(1550nm)下的模場(chǎng)直徑與微彎損耗增加的關(guān)系。在上述說(shuō)明書(shū)中，模場(chǎng)直徑是指Petermann-I模場(chǎng)直徑，而這種Petermann-I模場(chǎng)直徑MFD1如G.Neumann《單模光纖》，pp.225，1998中所示，由下式(1a)、(1b)給定。
MFD1＝2·w1…(1a)w12=2·∫0∞E2·r3dr∫0∞E·rdr----···(1b)]]>在式(1b)中，r為以纖芯中心為原點(diǎn)的徑向上的位置變量，E為電場(chǎng)幅度是位置變量的函數(shù)。此外，微彎損耗定義為將長(zhǎng)250M的光纖于100g張力下卷附到表面鋪有JIS#1000的砂紙而孔徑為280mm的繞線筒上時(shí)的損耗增加量。
另?yè)?jù)理論研究結(jié)果，微彎損耗Δα與模場(chǎng)直徑MFD1之間存在有下式(2a)～(2c)的關(guān)系Δα=14·(1R2)·(k·n1·w1)2·Φ(Δβ)···(2a)]]>Δβ=1w12·k·n1···(2b)]]>Φ(Δβ)=π1/2·Lc·exp{-(Δβ·Lc2)2}···(2c)]]>在以上各式中，R為光纖增加的微小彎曲的曲率半徑。K為波數(shù)，n1為纖芯區(qū)域的折射率，Lc為光纖增加有微小彎曲時(shí)的相關(guān)長(zhǎng)度。
從圖2與上式(2a)～(2c)可知，模場(chǎng)直徑MFD1愈大則微彎損耗也愈大。但在現(xiàn)有的光纖中，雖然對(duì)宏彎損耗進(jìn)行了考慮設(shè)計(jì)，然而卻根本未考慮微彎損耗。此外，作為將光纖成纜時(shí)的指標(biāo)，已知在把光纖卷繞到表面卷有砂紙的繞線管上所測(cè)的損耗增加量若超過(guò)1dB/Km，則光纜化的損耗就會(huì)增加。由此可知上述這種光纖通過(guò)成纜后將增大微彎損耗。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述這類(lèi)問(wèn)題的，其目的至少在于提供具有能有效抑制微彎損耗結(jié)構(gòu)的光纖。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光纖包括沿預(yù)定軸線延伸的纖芯區(qū)域和設(shè)于該纖芯區(qū)域外的包層區(qū)域，而此兩區(qū)域又是由折射率分別不同的至少三層以上的玻璃區(qū)構(gòu)成。此外，這種光纖對(duì)于例如1.55μm的波段(1500nm～1600nm)保證了基本上是單模的，而且具有140μm～200μm的光纖直徑。如上所述，本發(fā)明的光纖由于其光纖直徑在140μm以上，即使模場(chǎng)直徑增大，但光纖的剛性高，可以抑制微彎損耗增大。另一方面，由于光纖直徑在200μm以下，又不會(huì)有因彎曲變形致光纖斷裂概率大而影響到實(shí)用的問(wèn)題。
特別是，本發(fā)明的光纖在把1.55μm波段作為WDM傳輸中所用波長(zhǎng)帶寬時(shí)，波長(zhǎng)1550nm下的波長(zhǎng)色散絕對(duì)值最好是在5ps/nm/km以下。另外，Petermann-I模場(chǎng)直徑最好在11μm以上。即使是傳送WDM信號(hào)，若模場(chǎng)直徑在11μm以上，由于平均單位截面積的能量密度小，也能有效地抑制非線性光學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明的光纖能用作色散位移光纖、色散平坦型光纖、色散補(bǔ)償光纖等單模光纖。
特別當(dāng)本發(fā)明的光纖用作色散位移光纖時(shí)，此光纖最好在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有0.02ps/nm2/km以下的色散損耗和50μm2以上的有效截面積，特別是上述色散損耗，更好是其絕對(duì)值在0.02ps/nm2/km以下。
當(dāng)本發(fā)明的光纖用作色散補(bǔ)償光纖時(shí)，此光纖最好在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有-18ps/nm/km以下的波長(zhǎng)色散和17μm2以上的有效截面積。
本發(fā)明的光纖在用作有效截面積擴(kuò)大的光纖時(shí)，最好在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有110μm2以上有效截面積。在這種光纖中還能減小平均單位截面積的能量密度，可有效地抑制非線性光學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生。
上述各種光纖的直徑一般都在140μm以上和200μm之下，但對(duì)于具有上述特性的色散補(bǔ)償光纖的情形，特別是其微彎特性容易變差，因而其光纖直徑最好在150μm以上和200μm以下。
當(dāng)把本發(fā)明的光纖用于成纜時(shí)，此光纖最好在所用波段的至少一個(gè)波長(zhǎng)下能具有17μm2以上的有效截面積和-83ps/nm/km以上的波長(zhǎng)色散值，而且具有140μm以上和200μm以下的光纖直徑。同時(shí)，用于光纜化的這種光纖也能適用作色散位移光纖、色散平坦型光纖、色散補(bǔ)償光纖等單模光纖。
如上所述，考慮到可適用的種種狀況，本發(fā)明的光纖最好具有140μm以上和200μm以下的光纖直徑，同時(shí)在所用波段的至少一個(gè)波長(zhǎng)下最好具有17μm2以上的有效截面積和-83ps/nm/km以上的波長(zhǎng)色散值；且更好是在具有140μm以上和200μm以下的光纖直徑同時(shí)，在所用波段的至少一個(gè)波長(zhǎng)下，具有17μm2以上的有效截面積和-48ps/nm/km以上的波長(zhǎng)色散值。另外，根據(jù)適用的光纖種類(lèi)，光纖直徑可最好在150μm以上和200μm之下。


圖1示明色散位移光纖的折射率分布(雙重纖芯結(jié)構(gòu))。
圖2是曲線圖，示明圖1的色散位移光纖中，波長(zhǎng)為1.55μm的模場(chǎng)直徑(Petermann-I)與微彎損耗增加的關(guān)系。
圖3A示明本發(fā)明的光纖的各種實(shí)施例中共同的斷面結(jié)構(gòu)，圖3B示明第4實(shí)施例的光纖的折射率分布。
圖4是為說(shuō)明第1實(shí)施例所試制的4個(gè)樣本中各個(gè)參數(shù)的匯總表。
圖5是曲線圖，示明為說(shuō)明第1實(shí)施例所試制的4個(gè)樣本各個(gè)的評(píng)價(jià)結(jié)果。
圖6A示明構(gòu)成光纜一部分的光纖單元的截面結(jié)構(gòu)，圖6B示明具有圖6A所示光纖單元的光纜的截面結(jié)構(gòu)。
圖7是為說(shuō)明本發(fā)明的光纖的第2實(shí)施例所試制的3個(gè)樣本中各個(gè)參數(shù)的匯總表。
圖8是為說(shuō)明本發(fā)明的光纖的第3實(shí)施例所試制的4個(gè)樣本中各個(gè)參數(shù)的匯總面。
圖9是曲線圖，示明為說(shuō)明第3實(shí)施例所試制的4個(gè)樣本各個(gè)的評(píng)價(jià)結(jié)果。
圖10是示明光纖直徑與斷裂概率關(guān)系的曲線圖。
圖11是為說(shuō)明本發(fā)明的光纖的第4實(shí)施例所試制的2個(gè)樣本中各個(gè)參數(shù)的匯總表。
圖12示明本發(fā)明的光纖的第5實(shí)施例的折射率分布。
圖13示明本發(fā)明的光纖的第6與第7實(shí)施例中的折射率分布。
圖14示明圖12中所示第5實(shí)施例的光纖(Δ+＝0.9％，Δ-＝-0.44％)中波長(zhǎng)色散與色散斜率的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
下面用圖1、3A、3B、4、5、6A、6B、7～14詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光纖的各實(shí)施例。
在圖3A所示的情形中，本發(fā)明的光纖100具有沿預(yù)定軸向延伸的外徑為a的纖芯區(qū)域110以及設(shè)于該纖芯區(qū)域110外周的外徑(與光纖直徑一致)為b的包層區(qū)域120，但在以下說(shuō)明的實(shí)施例中，此纖芯區(qū)域與包層區(qū)域則由分別具有不同折射率的至少3層以上的玻璃區(qū)域構(gòu)成。此外，以下各實(shí)施例中的光纖是波長(zhǎng)為1.55μm(1550nm)的波長(zhǎng)色散絕對(duì)值在5ps/nm/km以下，Petermann-I模場(chǎng)直徑在11μm以上，光纖直徑b在140μm以上200μm以下。
第1～第3實(shí)施例的光纖具有與圖1所示折射率分布相同的雙重纖芯結(jié)構(gòu)的折射率分布，第4實(shí)施例的光纖的折射率分布具有如圖3B所示的分層纖芯-凹陷包層結(jié)構(gòu)的折射率分布。
圖1中所示折射率分布表示的是圖3A中直線L上各部位的折射率。第1～第3實(shí)施的光纖中，外徑a的纖芯區(qū)域110由折射率為n1的內(nèi)側(cè)纖芯和設(shè)于該內(nèi)側(cè)纖芯外周的折射率為n2(＜n1)的外側(cè)纖芯構(gòu)成，外徑b(與光纖直徑一致)的包層區(qū)域120由設(shè)于上述外側(cè)纖芯外周的折射率為n3(＜n2)的單一包層構(gòu)成。這樣，第1～第3實(shí)施例的光纖便由3層玻璃(內(nèi)側(cè)纖芯、外側(cè)纖芯、單一包層)構(gòu)成，同時(shí)保證了在所用波段中為單模光纖。
另一方面，第4實(shí)施例中的光纖如圖3B所示，是具有分層纖芯-凹陷包層結(jié)構(gòu)的折射率分布500的光纖，這一折射率分布500也表示出圖3A中直線L上各部位的折射率。特別是在折射率分布500之中，部分510表示外徑為a的纖芯區(qū)域，部分520表示外徑為b的包層區(qū)域。此第4實(shí)施例中的纖芯區(qū)域由折射率為n1的內(nèi)側(cè)、設(shè)于該內(nèi)側(cè)纖芯的外周的折射率為n2(＜n1)的中間纖芯和設(shè)于該中間纖芯外周而折射率為n3(＞n2)的外側(cè)纖芯組成。同時(shí)，包層區(qū)域則由設(shè)于外側(cè)纖芯外周的折射率為n4(＜n3)的內(nèi)側(cè)包層和設(shè)于該內(nèi)側(cè)包層外周的折射率為n5(＞n4)的外側(cè)包層構(gòu)成。這樣，第4實(shí)施例的光纖便由5層玻璃(內(nèi)側(cè)纖芯、中間纖芯、外側(cè)纖芯、內(nèi)側(cè)包層、外側(cè)包層)構(gòu)成，同時(shí)在所用波段下是保證了單模性的光纖。
以下順次說(shuō)明具有以上折射率分布的第1～第4實(shí)施例中的光纖。
第1實(shí)施例首先，為說(shuō)明第1實(shí)施例的光纖，試制并評(píng)價(jià)了Pefermann-I模場(chǎng)直徑MFD1大致相同而光纖直徑b互異的4種光纖(樣本1a～樣本1d)。圖4是為說(shuō)明第1實(shí)施例的光纖所試制的4種樣本1a～1d中各個(gè)參數(shù)的匯總表。
光纖直徑b在樣本1a、1b、1c、1d中分別為125μm、140μm、150μm、160μm。由上述式(1a)、(1b)給定的Petermann-I模場(chǎng)直徑MFD1(11.73～11.88μm)、有效截面積(69.7～72.1μm2)、波長(zhǎng)色散值(-2.2～-1.9ps/nm/km)以及截止波長(zhǎng)(1.50～1.53μm)的各種值，在4種樣本1a～1d各自之間相互大致相同。
這種光纖直徑互異的4種樣本1a～1d使用了直徑相同的纖芯部件，準(zhǔn)備這種纖芯部件與包層部件的外徑比互異的4種預(yù)制件后，通過(guò)將它們拉絲而制得。此外，在4種樣本1a～1d各個(gè)的周?chē)O(shè)有材料相同而外徑都為250μm的被覆層。模場(chǎng)直徑MFD1、有效截面積以及波長(zhǎng)色散值分別是波長(zhǎng)1.55μm(1550nm)下的測(cè)定值。
對(duì)這4種樣本1a～1d分別測(cè)定了其微彎損耗。在這種測(cè)定中，是把長(zhǎng)250m的光纖于張力100g下卷附于表面鋪有JIS#1000砂紙的孔徑為280mm的繞線管上，將因此而增加的損耗作為微彎損耗。圖5是示明為說(shuō)明第1實(shí)施例所試制的4個(gè)樣本各個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的曲線圖。根據(jù)此曲線圖，可知光纖直徑b愈大，損耗增加量即微彎損耗愈小。
但在制造具有圖6A、圖6B所示截面結(jié)構(gòu)的光纜時(shí)則會(huì)通過(guò)成纜使微彎損耗加大。為了防止出現(xiàn)這種情形，有必要將微彎損耗抑制到1dB/km以下。這樣，從圖5可知，當(dāng)有效截面積約70μm2時(shí)，光纖直徑b應(yīng)在140μm以上。
圖6A示明的是光纖單元的截面結(jié)構(gòu)，而圖6B示明的是這種光纖單元200適用的光纜截面結(jié)構(gòu)。在圖6A中，光纖100是在用作被覆層的紫外線固化樹(shù)脂150涂層的狀態(tài)下，以抗張力線151為中心而再由紫外固化樹(shù)脂152整體化。進(jìn)而在紫外固化樹(shù)脂152的周?chē)米贤夤袒瘶?shù)脂153涂層，由此即可制得光纖單元200。此光纖單元200所適用的光纜300是通過(guò)防水料251，將由鋼制的內(nèi)部沿縱向分成三部分的管250和抗張力鋼琴線252順次覆蓋的光纖單元200收納于銅管253內(nèi)，再由低密度聚乙烯254、高密度聚乙烯255順次覆蓋而制得。
第2實(shí)施例現(xiàn)以第2實(shí)施例來(lái)說(shuō)明已確認(rèn)不會(huì)有因光纜化產(chǎn)生問(wèn)題的先有光纖的特性和此第2實(shí)施例的光纖特性的比較。圖7是為說(shuō)明第2實(shí)施例的光纖所制的3種樣本2a～2c各個(gè)之中種種參數(shù)的匯總表。其中的樣本2a為已確認(rèn)不存在光纜化問(wèn)題的先有光纖。
光纖的直徑b在樣本2a與2b中約為125μm，在樣本2c中約為140μm。由上式(1a)、(1b)給定的Petermenn-I模場(chǎng)直徑MFD1在樣本2a中約為10μm，在樣本2b與2c中約為11μm。有效截面積在樣本2a中約為55μm2，在樣本2b與2c中約為65μm2。此外，波長(zhǎng)色散值(-2.2～-2.0ps/nm/km)以及截止波長(zhǎng)(1.51～1.53μm)在3種樣本2a～2c之間各大致相同。3種樣本2a～2c周?chē)髟O(shè)有同一材料的外徑250μm的被覆層。模場(chǎng)直徑MFD1、有效截面積與波長(zhǎng)色散值都是波長(zhǎng)1.55μm下的測(cè)定值。
用這3種樣本2a～2c制備了圖6A與6B所示截面結(jié)構(gòu)的光纖單元200。對(duì)所得光纖單元200·施加100大氣壓力的水壓，模擬光纜化時(shí)給光纖單元200加外壓的結(jié)果，對(duì)于光纖直徑b約125μm而有效截面積約65μm2的樣本2b，損耗增加量即微彎損耗為20mdB/km。與此相反，光纖直徑b約140μm而有效截面積約65μm2的樣本2c，其損耗增加量即微彎損耗，則在測(cè)定極限的0.5mdB/km以下，與已確認(rèn)不存在光纜化問(wèn)題的先有樣本2a的特性相同。
第3實(shí)施例下面說(shuō)明第3實(shí)施例。此第3實(shí)施例是對(duì)有效截面積更大的光纖確認(rèn)了光纖直徑增大能有效降低微彎損耗。圖8是為說(shuō)明第3實(shí)施例的光纖所試制的4種樣本3a～3d各個(gè)中有關(guān)參數(shù)的匯總表。
光纖直徑b在樣本3a與3c中約為150μm，在樣本3b與3d中約為170μm。由上述式(1a)、(1b)給定的Petermann-I模場(chǎng)直徑MFD1在樣本3a與3b中約為13.2μm，在樣本3c與3d中約為14.2μm。有效截面積在樣本3a與3b中約為80μm2而在樣本3c與3d中約為90μm2。另外，波長(zhǎng)色散值(-2.0～-2.2ps/nm/km)以及截止波長(zhǎng)(1.50～1.53μm)各在4種樣本3a～3d之間都大致相同。在4種樣本3a～3d周?chē)荚O(shè)有同一材料而外徑為250μm的被覆層。模場(chǎng)直徑MFD1、有效截面積與波長(zhǎng)色散值均為波長(zhǎng)1.55μm下的測(cè)定值。
對(duì)此4種樣本3a～3d中的各個(gè)測(cè)定了微彎損耗。微彎損耗的測(cè)定方法與第1實(shí)施例中的情形相同。圖9是為說(shuō)明此第3實(shí)施例的光纖而試制的4種樣本各個(gè)的評(píng)價(jià)結(jié)果的曲線圖。從此曲線圖可知，在有效截面積約80μm2時(shí)，當(dāng)光纖直徑b在約150μm以上時(shí)，可將微彎損耗抑制到其目標(biāo)值約1dB/km之下。而當(dāng)有效截面積約90μm2時(shí)，若光纖直徑b在約170μm之上，則可將微彎損耗抑制到其目標(biāo)值1dB/km之下。
根據(jù)上述結(jié)果可知，即使有效截面積增大，若是加大光纖直徑，則可將微彎損耗抑制到其目標(biāo)值1dB/km以下。以上事實(shí)也能根據(jù)下述理由說(shuō)明。具體地說(shuō)，光纖的微彎損耗是由于給光纖施加了外力，而相對(duì)于光纖纖芯區(qū)沿長(zhǎng)向上產(chǎn)生了隨機(jī)的微彎曲所致。這種微彎損耗與微彎曲的曲率半徑倒數(shù)的均方值成正比。另一方面，若施加到光纖上的外力為常值時(shí)，則通過(guò)提高光纖的剛性，可以抑制光纖中發(fā)生微彎。設(shè)光纖的直徑b為D，則光纖的剛度(彎矩)I可由下式(3)給定I＝π·D4/64(3)因此，增加光纖的直徑D就能顯著地提高光纖的剛度I，結(jié)果可以抑制微彎而大幅度降低微彎損耗。
例如試制的光纖其直徑為200.3μm、有效截面積為90.4μm2、波長(zhǎng)色散值為-2.1ps/nm/km，截止波長(zhǎng)為1.73μm而被覆層外徑為250μm，當(dāng)以與第一實(shí)施例情形相同的方法測(cè)定微損耗時(shí)，其值為0.3dB/km。這與已確認(rèn)不存在光纜化問(wèn)題的先有光纖的特性有相同程度的特性。
但當(dāng)光纖直徑b增大，光纖彎曲時(shí)其最外包層表面所發(fā)生的應(yīng)變大于先有光纖的，而加大了彎曲斷裂概率。下面試行計(jì)算斷裂概率在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)發(fā)生問(wèn)題的光纖直徑b的范圍。經(jīng)篩選試驗(yàn)通過(guò)后的光纖其斷裂概率F由下式(4)給出F=1-exp{-L·Np·{(1+(σsσp)n·tstp)m/(n+1)-1)}}-----(4)]]>上式中，L為實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)下加有應(yīng)變時(shí)的光纖長(zhǎng)度，Np為篩選試驗(yàn)時(shí)平均單位長(zhǎng)度的斷裂次數(shù)、σs為實(shí)際使用時(shí)的應(yīng)變、σp為篩選時(shí)的應(yīng)變，ts為實(shí)際使用時(shí)間，tp為篩選時(shí)間，n為疲勞系數(shù)，m為表示W(wǎng)eibull坐標(biāo)圖中傾度的參數(shù)。
實(shí)際應(yīng)用中光纖小直徑的彎曲發(fā)生于中繼器內(nèi)熔接用留剩的長(zhǎng)度部分處，假定最壞的情形，1臺(tái)中繼器中存在有直徑為30mm的彎曲有一彎。再假定光傳輸系統(tǒng)的光纖全長(zhǎng)為9000km而平均50km間隔設(shè)一中繼器。此時(shí)，直徑為30mm的彎曲相加的光纖長(zhǎng)度L在整個(gè)光傳輸系統(tǒng)中為16.9m。在篩選試驗(yàn)時(shí)平均單位長(zhǎng)度的斷裂次數(shù)Np為2×10-5，篩選時(shí)的應(yīng)變?chǔ)襭為2.2％。并假設(shè)實(shí)際使用時(shí)間ts為25年，篩選時(shí)間tp為1秒，疲勞系數(shù)為20，表示W(wǎng)eibull坐標(biāo)圖中傾度的參數(shù)m為10。
圖10是在上述假定下根據(jù)前述式(4)示明光纖直徑b與斷裂概率關(guān)系的曲線圖。由此曲線圖可知，光纖直徑愈大，斷裂概率也愈大。但若光纖直徑在200μm以下，由于斷裂概率在10-5以下，實(shí)用上無(wú)問(wèn)題。
第4實(shí)施例下面說(shuō)明第4實(shí)施例。在此第4實(shí)施例的評(píng)價(jià)中，準(zhǔn)備了2種樣本4a與4b，它們具有圖3B所示分層纖芯-凹陷包層結(jié)構(gòu)的折射率分布的色散位移光纖的折射率分布、Petermann-I模場(chǎng)直徑MFD1相互大致同一而光纖直徑b則互異。
此外，在上述情形下，其內(nèi)側(cè)纖芯折射率n1、中間纖芯折射率n2、外側(cè)纖芯折射率n3、內(nèi)側(cè)包層折射率n4、外側(cè)包層折射率n5的大小關(guān)系為n1＞n2、n3＞n2、n5＞n4。
圖11是為說(shuō)明第4實(shí)施例的光纖而試制的2種樣本各個(gè)之中的相關(guān)參數(shù)匯總表。光纖直徑b在樣本4a中約為125μm，在樣本4b中約為150μm。另外，由前述式(1a)、(1b)給定的Petermann-I模場(chǎng)直徑MFD1(11.98、12.17μm)、有效截面積(69.7、7、72.1μm2)、波長(zhǎng)色散值(-2.1、-2.2ps/nm/km)以及截止波長(zhǎng)(1.53、1.51μm)后2種樣本4a與4b各自之間分別大致相同。
這樣，光纖直徑b相互不同的2種樣本4a、4b是使用同一直徑的纖芯部件，準(zhǔn)備了纖芯部件與包層部件的外徑比互異的2種預(yù)制件經(jīng)拉絲而制成。再在這2種樣本4a、4b的周?chē)謩e設(shè)有同一材料的外徑為250μm的被覆層。模場(chǎng)直徑MFD1、有效截面積與波長(zhǎng)色散值都是在波長(zhǎng)1.55μm下的測(cè)定值。
對(duì)這兩種樣本都用與第1實(shí)施例的情形相同的方法測(cè)定了微彎損耗。結(jié)果是光纖直徑b約125μ的樣本4a的微彎損耗為4.12dB/km，與此相反，光纖直徑b約150μ的樣本4b的微彎損耗為0.74dB/km，達(dá)到了不發(fā)生光纜化的損耗增加量的微彎損耗目標(biāo)值約1dB/km。
第5實(shí)施例圖12是本發(fā)明的光纖的第5實(shí)施例中的折射率分布圖。此第5實(shí)施例的光纖是色散平坦型光纖，外徑a的纖芯區(qū)域110由折射率為n1而外徑為3.75μm的內(nèi)側(cè)纖芯以及設(shè)于該內(nèi)側(cè)纖芯外周的折射率為n2(＞n1)而外徑為8.25μm的外側(cè)纖芯構(gòu)成。此外，外徑b的包層區(qū)域120具有凹陷型包層結(jié)構(gòu)，由設(shè)于外側(cè)纖芯外周的折射率為n3(＝n1)而外徑為15.0μm的內(nèi)側(cè)包層與設(shè)在此內(nèi)側(cè)包層外周的折射率為n4(＞n3，＜n2)而外徑為b的外側(cè)包層構(gòu)成。
圖12所示的折射率分布600表示的是圖3A中線L上各部分的折射率，部分610表示纖芯區(qū)域110的折射率，部分620表示包層區(qū)域120的折射率。此第5實(shí)施例中外側(cè)纖芯(折射率n2)相對(duì)于外側(cè)包層(折射率n4)的比折射率差Δ+為+0.63％，內(nèi)側(cè)纖芯(折射率n1)與內(nèi)側(cè)包層(折射率n3)相對(duì)于外側(cè)包層(折射率n4)的比折射率差Δ-為-0.60％，可分別由下式(5)給定Δ＝(n2纖芯-n2包層)/n2包層(5)
上式(5)中，n纖芯為對(duì)象玻璃區(qū)域的折射率，n包層表示作為基準(zhǔn)的外層包層的折射率。式(5)中各玻璃區(qū)域的折射率順次不同，具有比外側(cè)層高的折射率的區(qū)域的比折射率為正值，以Δ+表示，具有比外側(cè)包層低的折射率的區(qū)域的比折射率為負(fù)值，以Δ-表示。另外，本說(shuō)明書(shū)中的比折射率差以百分率表示。
為第5實(shí)施例評(píng)價(jià)而準(zhǔn)備的2種樣本分別具有的光纖直徑為125μm、160μm。這些樣本的外周設(shè)有由同一材料組成的外徑為250μm的被覆層。這兩個(gè)樣本除光纖直徑外，在1.55μm下，波長(zhǎng)色散值都為0.12ps/nm/km，有效截面積都為72μm2，截止波長(zhǎng)都為1.187μm。此外，色散斜率在波長(zhǎng)1530nm下都為0.0096ps/nm2/km，在波長(zhǎng)1550nm下都為0.0120ps/nm2/km，在波長(zhǎng)1560nm下都為0.0265ps/nm2/km。又，所謂色散斜率意指表示預(yù)定波長(zhǎng)帶寬下波長(zhǎng)色散值的曲線的斜率。
上述各樣本在波長(zhǎng)1.55μm(1550nm)下的微彎損耗評(píng)價(jià)結(jié)果是，光纖直徑為125μm的樣本為1.1dB/km，而直徑為160μm的樣本則為0.1dB/km故可以確認(rèn)能充分地抑制因光纜化導(dǎo)致的損耗增加。
第6實(shí)施例圖13示明本發(fā)明的光纖的第6實(shí)施例中折射率分布。此第6實(shí)施例的光纖是色散補(bǔ)償光纖，外徑a的纖芯區(qū)域110由折射率為n1而外徑為a1的單一纖芯構(gòu)成。外徑b的包層區(qū)域120具有凹陷型包層結(jié)構(gòu)，由設(shè)于上述纖芯外周的折射率為n2(＜n1)而外徑為b1的內(nèi)側(cè)包層與設(shè)在該內(nèi)側(cè)包層外周的折射率為n3(＞n2，＜n1)而外徑為b的外側(cè)包層構(gòu)成。
圖13所示的折射率分布700表示圖3A中直線L上各部位的折射率，部分710表示纖芯區(qū)110的折射率，部分720表示包層區(qū)域120的折射率。此外，在第6實(shí)施例中，纖芯(折射率n1)相對(duì)外側(cè)包層(折射率n3)的比折射率差Δ+，以及內(nèi)側(cè)包層(折射率n2)相對(duì)于外側(cè)包層(折射率n3)的比折射率差Δ-分別由上式(5)給定。
為第6實(shí)施例評(píng)價(jià)準(zhǔn)備的樣本，如圖14所示，在Δ+＝+0.9％、Δ-＝-0.44％的樣品之中，特別是1.55μm(1550nm)下，波長(zhǎng)色散值為-33ps/nm/km，色散斜率為0.10ps/nm2/km，纖芯區(qū)域110的外徑a1相對(duì)于內(nèi)側(cè)包層的外徑b1的比Ra(＝a1/b1)為0.6的具有如圖14中的在P所示特性的光纖，分別是光纖直徑為125μm、160μm兩種。這兩種樣本的外周都設(shè)有由同一材料組成的外徑250μm的被覆層。
在上述各樣本中，于波長(zhǎng)1.55μm(1550nm)下的微彎損耗的評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)于光纖直徑125μm的樣本為2.3dB/km，而對(duì)于光纖直徑160μm的樣本則為0.3dB/km故可以確認(rèn)能充分地抑制因光纜化導(dǎo)致?lián)p耗增加。
第7實(shí)施例在第7實(shí)施例中評(píng)價(jià)了有效截面積要擴(kuò)大了的光纖。在此準(zhǔn)備的樣本其折射率分布與圖13的相同，但其有效截面積為122μm2(110μm)。所準(zhǔn)備的樣本有光纖直徑為125μm和160μm兩種。這些樣本的外周都設(shè)有由同一材料組成的外徑為250μm的被覆層。除光纖直徑外，兩樣本的纖芯(折射率n1)對(duì)外側(cè)包層(折射率n3)的比折射率差Δ+都是+0.28％，內(nèi)側(cè)包層(折射率n2)對(duì)外側(cè)包層(折射率n3)的比折射率差Δ-都是-0.14％，截止波長(zhǎng)都是1.49μm，波長(zhǎng)1.55μm下的有效截面積都是122μm2，波長(zhǎng)1.55μm下的波長(zhǎng)色散值都是22.1ps/nm/km，而波長(zhǎng)1.55μm下的色散斜率都是0.062ps/nm2/km。
以上各樣本在波長(zhǎng)1.55μm(1550nm)下的微彎損耗評(píng)價(jià)結(jié)果，在光纖直徑為125μm的樣本中為1.3dB/km，與此相反，在光纖直徑為160μm的樣本中為0.2dB/km而可以確認(rèn)其能充分地抑制光纜化導(dǎo)致的損耗增加。
如上所述，本發(fā)明的光纖由于其直徑在140μm以上和200μm以下，故能有效地抑制微彎損耗的增大，對(duì)于因應(yīng)變導(dǎo)致的斷裂概率可降至在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)問(wèn)題的程度。此外，若在波長(zhǎng)1.55μm下波長(zhǎng)色散的絕對(duì)值在5ps/nm/km以下而Petermann-I模場(chǎng)直徑在11μm以上，則能抑制非線性光學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生，從而這樣的光纖就能良好地用作利用1.55μm波段的WDM傳輸系統(tǒng)中的光傳輸線路。
此外，本發(fā)明不限于上述各實(shí)施例而可以有種種變形。例如折射率分布并不局限于雙重纖芯結(jié)構(gòu)或分層纖芯結(jié)構(gòu)而是可以取任意分布形式，例如可以取在低折射率中心區(qū)的周?chē)协h(huán)狀高折射率的環(huán)狀纖芯區(qū)的環(huán)狀纖芯型的折射率分布。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于光纖直徑在140μm以上，光纖的剛性高，可以抑制微彎損耗的增大；另一方面，由于光纖直徑在200μm以上，因彎曲畸變所造成的光纖斷裂概率低而不會(huì)有實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題。此外，當(dāng)波長(zhǎng)1.55μm下的波長(zhǎng)色散絕對(duì)值在5ps/nm/km以下時(shí)，即特別適用于以此波段為使用波長(zhǎng)的WDH傳輸。再有，根據(jù)本發(fā)明，由于模場(chǎng)直徑在11μm以上，平均單位截面積的光能密度小，能夠有效地抑制非線性光學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生。因此，本發(fā)明的光纖特別適用作WDM光傳輸系統(tǒng)中的光傳輸線路。
權(quán)利要求
1.一種光纖，它包括沿預(yù)定軸線延伸的纖芯區(qū)域和設(shè)于該纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域，而這兩區(qū)域分別又是由折射率不同的至少三層以上的玻璃區(qū)域構(gòu)成，它在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有正的波長(zhǎng)色散及110μm2以上的有效截面積，同時(shí)具有140μm以上、200μm以下的光纖直徑。
2.一種光纖，它包括沿預(yù)定軸線延伸的纖芯區(qū)域和設(shè)于該纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域，而這兩區(qū)域分別又是由折射率不同的至少三層以上的玻璃區(qū)域構(gòu)成，它在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有0.02ps/nm2/km以下的色散斜率和50μm2以上的有效截面積，同時(shí)具有140μm以上、200μm以下的光纖直徑。
3.權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于，它在波長(zhǎng)1550nm之下具有絕對(duì)值在5ps/nm/km以下的波長(zhǎng)色散和11μm以上的Petermann-I模場(chǎng)直徑。
4.一種光纖，它包括沿預(yù)定軸線延伸的纖芯區(qū)域和設(shè)于該纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域，而這兩區(qū)域分別又是由折射率不同的至少三層以上的玻璃區(qū)域構(gòu)成，它在所用波段內(nèi)的至少一個(gè)波長(zhǎng)下具有-18ps/nm/km以下的波長(zhǎng)色散和25μm2以上的有效截面積，同時(shí)具有140μm以上、200μm以下的光纖直徑。
5.權(quán)利要求4所述的光纖，其特征在于，具有-33ps/nm/km以下的波長(zhǎng)色散。
6.權(quán)利要求4所述的光纖，其特征在于，它在波長(zhǎng)1550nm之下具有絕對(duì)值在5ps/nm/km以下的波長(zhǎng)色散和11μm以上的Petermann-I模場(chǎng)直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有至少能有效地抑制微彎損耗增大的結(jié)構(gòu)的光纖，它能良好地用作色散平坦型光纖、色散補(bǔ)償光纖等，在所用波段下能補(bǔ)償單模。特別是這種光纖由于具有140μm以上的直徑而有很高的剛性，可以有效地抑制微彎損耗的增大，另一方面由于具有200μm以下的直徑而能使彎曲畸變引起的斷裂概率低而不影響實(shí)用。此外，此光纖具有較大的模場(chǎng)直徑，減小了平均單位面積的光能密度而有效地抑制了非線性光學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號(hào)G02B6/036GK1504782SQ20031011793
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期1999年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月7日
發(fā)明者笹岡英資, 田中茂, 岡英資 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社