專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖及光纖帶以及光互連系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備內(nèi)光配線用的光纖，尤其涉及能夠由小的曲率半徑彎 折的光纖、和使用該光纖的光纖帶以及光互連系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為設(shè)備內(nèi)的信號(hào)傳送使用的方式有電傳送方式和光互連方式兩種。
伴隨近年的CPU時(shí)鐘頻率的高速化，在電傳送方式中，由于高密度配線
導(dǎo)致串話的產(chǎn)生構(gòu)成問(wèn)題，需要適當(dāng)應(yīng)用波形成形技術(shù)。其結(jié)果可知，作
為在設(shè)備的信號(hào)傳送方式適用電傳送方式的情況下，傳送距離lm及傳送 速度10Gbps左右為傳送極限。
另一方面，光互連方式與電傳送方式相比，可進(jìn)行更寬頻帶的傳送， 并且能夠構(gòu)建使用小型且低消耗電力的光部件的信號(hào)傳送系統(tǒng)。因此，光 互連方式作為代替電傳送方式的設(shè)備內(nèi)信號(hào)傳送技術(shù)而受到關(guān)注。
此外，作為光互連方式的光傳送機(jī)構(gòu)之一，使用光纖的方式受到關(guān)注。 因?yàn)槠谕谠O(shè)備內(nèi)使用的所有的光部件可盡可能節(jié)約空間地收容，作為光 互連方式中使用的光纖，可以是柔性配線，期望光纖與光纖、或光纖與光 源等光部件間連接中的連接損失小的光纖。
另一方面，作為光源，作為訪問(wèn)系、依沙奈特(注冊(cè)商標(biāo))及光纖通 道(7:r^f/《一千卞氺々)用非冷卻光源，關(guān)注在直接調(diào)制2.5Gbps至 10Gbps工作的面發(fā)光激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，以后 稱(chēng)為VCSEL)。 VCSEL與分布反饋型(DFB)激光等端面出射型的激光相 比，具有以下的特征。
(a) 激光從基板表面垂直地出射。
(b) 多通道陣列化容易。
(c) 可在低閾值、低電能消耗下工作。
(d) 出射面的反射率高，耐返回光強(qiáng)(無(wú)隔離器)。(e)束出射形狀為圓形，且與光纖的結(jié)合率高(無(wú)透鏡)。 如上所述，因?yàn)槟軌驕p少隔離器、透鏡等部件數(shù)，VCSEL作為模塊是 可實(shí)現(xiàn)成本消減的設(shè)備。已經(jīng)將GaAs/AlGaAs量子等作為活性層使用的波 長(zhǎng)850nm帶VCSEL作為短距離通信用激光元件的默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)而被廣泛普 及。作為在該情況下使用的代表性的光纖可舉出作為多模光纖(以后稱(chēng)為 MMF)的一種的石英系的折光指數(shù)漸變光纖。
MMF具有單模光纖(以下，稱(chēng)為SMF)的10倍左右的芯徑，且具 有數(shù)值孔徑大的特征。從而，光纖與光纖、或光纖與電源等光部件間連接 時(shí)不需要高的精度，可容易的連接。
近年來(lái)，以進(jìn)行更高速傳送為目的，與MMF相比，開(kāi)始探討低損失 且寬帶域的SMF的應(yīng)用。作為在這種情況下使用的光源，關(guān)注石英系光 纖的低損失帶即1.3um帶(1300土50nm)具有振蕩波長(zhǎng)的VCSEL，并開(kāi) 展廣泛的研究。
但 是 ITU — T ( International Telecommunication Union Telecommunication Standard Sector) G.652中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)SMF，因?yàn)樵谑?容于設(shè)備內(nèi)時(shí)產(chǎn)生大的彎折損失而無(wú)法應(yīng)對(duì)。
此外，作為改善了彎折損失的SMF，作為適于FTTH (Fiber to the Home)使用的光纖，報(bào)告了在標(biāo)準(zhǔn)SMF的包層部分具有比包層低的低折 射率部分的具有開(kāi)槽型折射率分布的光纖(例如，非專(zhuān)利文獻(xiàn)l)，但用于 光互連系統(tǒng)不充分。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)h池田真舉、松尾昌一郎、姬野邦治"連接損失降低型 低彎折損失光纖"電子信息通信學(xué)會(huì)信學(xué)技報(bào)OCS2003-43， OFT2003-25(2003-8)
然而，如前所述，作為用于光互連系統(tǒng)的光纖，要求實(shí)現(xiàn)彎折損失及 連接損失都降低，且可高速光傳送，且適于容易地構(gòu)筑光互連系統(tǒng)的光纖。
此外，由于標(biāo)準(zhǔn)SMF產(chǎn)生巨大的彎折損失，不能解決。因此，需要 降低光纖的彎折損失，但即使是以上述的非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的光纖為首 的合適用于FTTH的改善了彎折損失的SMF，用于光互連系統(tǒng)也不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的在于實(shí)現(xiàn)彎折損失及連接損失的兩損失 的降低，得到能夠進(jìn)行高速光傳送的光纖及光纖帶，由此容易地構(gòu)筑光互 連系統(tǒng)。
為解決上述的問(wèn)題，達(dá)到目的，本發(fā)明涉及的光纖具有芯和包層且由
石英系玻璃構(gòu)成，其特征在于，波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑在6.5 u m以上， 單模傳輸波長(zhǎng)1250nm的光，且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng)1300nm 下的彎折損失在ldB/圈以下。
此外，本發(fā)明涉及的光纖在上述發(fā)明中特征在于，包層的直徑為65|im 至90,。
進(jìn)而本發(fā)明涉及的光纖在上述的發(fā)明中特征在于，位于中心部的第一 芯的相對(duì)于包層的比折射率差(Al)為0.6%以上且0.8%以下，a值為1.5 以上，包圍第一芯的第二芯相對(duì)于包層的比折射率差(A2)為一0.05%以下。
進(jìn)而本發(fā)明涉及的光纖在上述的發(fā)明中特征在于，光纖具有由紫外線 固化樹(shù)脂及熱可塑性樹(shù)脂以及熱固化樹(shù)脂的至少一種構(gòu)成的覆蓋物，且該 覆蓋物具有難燃性。
進(jìn)而，此外，本發(fā)明涉及的光纖帶的特征在于，上述任一項(xiàng)發(fā)明中的 光纖平行地排列而被一體化成平帶狀。
此外，本發(fā)明涉及的光纖帶在上述的發(fā)明中的特征在于，被平帶狀地 一體化后多個(gè)光纖具有由難燃紫外線固化樹(shù)脂及難燃熱可塑性樹(shù)脂以及 難燃熱固化樹(shù)脂的至少一種構(gòu)成的帶覆蓋物。
進(jìn)而本發(fā)明涉及的光互連系統(tǒng)是通信波長(zhǎng)1.3pm帶的光互連系統(tǒng)，其 特征在于，具備光纖，其具有芯和包層且由石英系玻璃構(gòu)成，該光纖傳 送光信號(hào)，且具有如下特性，即波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑在6.5pm以 上，單模傳輸波長(zhǎng)1250nm的光，且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng) 1300nm下的彎折損失在ldB/圈以下；面發(fā)光激光器，其向光纖入射波長(zhǎng) 1.3pm帶的光信號(hào)。
此外，本發(fā)明涉及的光互連系統(tǒng)在上述的發(fā)明中，光纖平行地排列而 被一體化成平帶狀。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)彎折損失及連接損失的兩損失的降低，得到能夠進(jìn) 行高速光傳送的光纖及光纖帶，由此能夠容易地構(gòu)筑光互連系統(tǒng)。


圖1是表示單峰型折射率分布中的彎折損失與MFD的關(guān)系(彎折半 徑1.5mm、截止波長(zhǎng)設(shè)定為1300nm)的圖表。
圖2是表示各MFD中的同種光纖連接時(shí)的軸偏移量和連接損失的關(guān) 系的圖表。
圖3是表示彎折半徑5mm、 1圈、壽命為五年的情況的斷裂概率和包 層徑的關(guān)系的圖表。
圖4是表示模擬中使用的W型折射率分布的圖。
圖5是表示具有圖4、圖6、圖7所示的折射率分布的光纖中的各參 數(shù)的設(shè)定時(shí)的特性一覽的圖表(MFD、彎折損失、分散值是波長(zhǎng)1300nm 下的值)。
圖6是表示模擬中使用的W分段型折射率分布的圖。 圖7是表示模擬中使用的擬似W型折射率分布的圖。 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的通信波長(zhǎng)1.3wm帶的光互連系 統(tǒng)的構(gòu)筑例的立體圖。
圖9是表示光8的光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑例中使用的細(xì)徑光纖的橫剖面圖。
圖10是表示光8的光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑例中使用的12心細(xì)徑光纖帶的 橫剖面圖。
圖中，IO —光纖；ll一第一芯；12 —第二芯；15 —包層；21—第一芯； 22 —第二芯；23 —第三芯；31—第一芯；32 —第二芯；33 —第三芯；40 — 光纖帶；41一LSI; 42—電配線;43 —驅(qū)動(dòng)器IC; 44—VCSEL (面發(fā)光激 光器)；46a、 46b—連接器連接部；47 —背板；48a、 48b—印刷基板；49 一PD; 52 — 一次覆蓋樹(shù)脂；53 — 二次覆蓋樹(shù)脂；54 —帶用覆蓋樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式
以下，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明涉及的光纖的實(shí)施方式。而且，該實(shí)施方式
并非限定本發(fā)明。
本發(fā)明涉及的光纖通過(guò)單模傳輸波長(zhǎng)1250nm的光，在1.3 u m帶域內(nèi)， 低損失的高速光傳送變?yōu)榭赡埽ㄩL(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑為6.5 w m以上， 由此，能夠降低光纖之間的連接損失，且光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑變得容易，并 且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng)1300nm下的彎折損失為ldB/圈以下， 由此光纖的柔性的配線和緊湊的收納變?yōu)榭赡?。以下具體地說(shuō)明。
首先，設(shè)備內(nèi)光配線使用石英系光纖的情況下，對(duì)于該光纖需要柔性 的配線且可緊湊地收容。另一方面，在設(shè)想高速光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑的情況 下，期望光纖的傳送損失無(wú)限接近零。即，對(duì)于光互連用光纖，要求即使 在配線時(shí)光纖帶有曲率半徑非常小的彎折，也不會(huì)產(chǎn)生彎折損失。在實(shí)際 的設(shè)備內(nèi)光配線方式中，有時(shí)設(shè)想配線后的光纖最終帶有數(shù)處曲率半徑 1.5mm左右的彎折。在該情況下，帶有配線處理時(shí)的局部的彎折的情況或 從最差值設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)考慮必要的彎折損失容許值的情況下，在以曲率 半徑1.5mm彎折一圈(在本說(shuō)明書(shū)中，形成有彎折的部分(彎曲部)的計(jì) 數(shù)方法使用"圈"，在光纖彎折360度的情況下，計(jì)數(shù)為一圈。例如在有4 個(gè)卯度的彎曲部的情況下稱(chēng)為一圈，在有2個(gè)90度的彎曲部的情況下為 1/2圈)的情況下，只要彎折損失在lbB以下，則為足夠良好的彎折損失 特性，可稱(chēng)為能夠柔性配線。
通常，在標(biāo)準(zhǔn)SMF中，為降低彎折損失，需要提高基本模式的有效 折射率。通常，在提高基本模式的有效折射率的情況下，在光纖的折射率 分布中，使用增大芯-包層間的比折射率差A(yù)的方法。比折射率差A(yù)由下 式(1)定義。ne。re、 n^d分別為芯區(qū)域及包層區(qū)域的折射率。
厶-Kn —n )/n }X100 〔％] (1)
cors chd cora
圖l表示在單峰型折射率分布的光纖中，使芯的比折射率差A(yù)、芯徑 及作為表示芯的折射率分布形狀的參數(shù)的oc值各種變化的情況下的、利用 模擬求出的波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑(以下，稱(chēng)為MFD) [y m]與波長(zhǎng) 1300nm下的彎折半徑1.5mm的每一圈的彎折損失[dB/圈]的關(guān)系的結(jié)果。 截止波長(zhǎng)固定在B00nm。而且，如果將表示芯的折射率分布形狀的a值 設(shè)為a，則a如式(2)定義。
n(r)-n -X《1一2X (厶/100) X (2r/a)、)
core
(其中、CKr〈a/2) (2) 在此，r表示自光纖的中心的半徑方向的位置，n (r)表示位置r中的 折射率、a表示芯的直徑。此外，符號(hào)"^ "是表示冪乘的符號(hào)。通常， 在單峰型折射率分布的光纖中，如果提高比折射率差A(yù)則MFD變小，但 由圖1可知，通過(guò)提高比折射率差A(yù)減小MFD，則能夠降低彎折損失。 此外可知，即使使(x值變化，彎折損失與MFD的關(guān)系也不變化。g卩，在 單峰型折射率分布中，彎折損失與MFD的關(guān)系不依賴(lài)于第一芯的折射率 分布形狀而固定。此外，由圖1可知，為實(shí)現(xiàn)彎折損失1.0dB/圈以下，需 要約6.2pm以下的MFD，但實(shí)現(xiàn)該MFD的值需要約0.9%以上的比折射 率差A(yù)。
此外，彎折損失越小，MFD越小。例如，A=0.9%、 a-2.0的單峰型折 射率分布的情況下，彎折損失變?yōu)?.8dB/圈，但MFD減小到6.1nm左右。 此處，在構(gòu)筑利用光互連的設(shè)備內(nèi)通信系統(tǒng)的情況下，設(shè)想光纖或 VCSEL等光部件間的連接通過(guò)空間耦合來(lái)連接。通常，在通過(guò)空間耦合 連接光波導(dǎo)路的情況下，產(chǎn)生連接損失。該連接損失T由耦合效率n確定， 并可使用下式(3)至(5)進(jìn)行理論性計(jì)算。
r=—ioxiog" (3〉
xexp{—k X[(l/w2+l/w2)Xx2/2]} (4)
1 2 0
k=4/{(w/w+、v/w〉2+(UXz/UXw Xw)2) (5)
122) 12
w,、 W2表示連接的各光纖的MFD、 xo表示連接光纖間的光軸偏移量 (以下，稱(chēng)為軸偏移量)、人表示使用波長(zhǎng)、z表示光纖端面間距離。在上 式的情況下，假定兩光纖的光軸為平行。
在由式(3)至(5)求得的同種光纖之間的空間連接中，軸偏移量與 波長(zhǎng)1300中的連接損失的關(guān)系在圖2表示。圖2是表示范例所示的 3.0~7.(Him的各MFD中的同種光纖連接時(shí)的軸偏移量與連接損失的關(guān)系 的圖表。橫軸表示同種光纖連接時(shí)的軸偏移量[pm]、縱軸表示同種光纖連 接時(shí)的連接損失[dB]。
圖2所示的關(guān)系以連接光纖端面間距離z為零進(jìn)行計(jì)算。從圖2可知， 伴隨軸偏移量增大，連接損失增大。此外可知，連接的光纖的MFD越小，
相對(duì)于軸偏移量的連接損失增加傾向越大。軸偏移量及MFD是光纖與 VCSE1等光源、光纖與PD等受光部、或光纖之間的連接時(shí)重要的參數(shù)。 在現(xiàn)實(shí)狀況下，由制造誤差導(dǎo)致的軸偏移的最大值在有些情況下達(dá)到 1.5)am左右，因此從最差值設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)需要考慮到能夠容許1.5pm的 軸偏移的損失設(shè)計(jì)。
例如，設(shè)想以光纖連接VCSEL-PD間的高速光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑。作為 光連接損失預(yù)算只能確保6dB左右。在此，考慮具體的光配線方式。假定 光纖-VCSEL間連接存在1處、光纖之間的連接存在5處、光纖-PD間連 接存在1處，在各連接點(diǎn)中，從最差值設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，存在1.5pm的軸 偏移。在所述連接部位中，在VCSEL-光纖間及光纖-PD間，將兩部件的 MFD設(shè)為5至7pm，角度偏移量存在3°的情況下，共計(jì)產(chǎn)生1.5dB左右 的連接損失。因此，作為光纖-光纖間的容許總連接損失需要為4.5dB以下， 即每一連接處的連接損失為0.9dB以下。為滿(mǎn)足該條件，如圖2所示，MFD 需要最低6.5pm。在降低了上述的彎折損失的厶=0.9%、 a-2.0的單峰型折 射率分布的情況下，MFD為6.1nm左右，因此在每個(gè)連接部位產(chǎn)生最大 l.ldB的連接損失。從而，在該情況下，總連接損失變?yōu)?.5dB左右，難 以構(gòu)筑高速光互連系統(tǒng)。
如上所述，在光纖折射率分布的設(shè)計(jì)中，在為降低彎折損失而提高比 折射率差A(yù)的情況下，MFD降低，連接損失增加。即，在彎折損失與連 接損失之間存在折中的關(guān)系。此外，如圖1所示，在單峰型折射率分布中， 即使變化第一芯的折射率分布形狀，所述折中的關(guān)系也完全不被改善。
本實(shí)施方式的光纖將芯的折射率分布設(shè)為兩層構(gòu)造的W型折射率分 布或三層構(gòu)造的W分段型折射率分布、擬似W型折射率分布，進(jìn)而通過(guò) 將這些構(gòu)造參數(shù)最佳化，改善彎折損失一連接損失的折中關(guān)系。
艮P，在具有單峰型分布的SMF中，如果使芯徑變化而確定截至波長(zhǎng)， 則幾乎不依賴(lài)于芯形狀，MFD相同程度的光纖表示相同程度的彎折損失。 但是，在第一芯的外周設(shè)置有作為第二芯的比包層折射率低的凹陷 (depressed)層的W型分布等中，能夠維持與單峰型分布同等的彎折損 失、截止波長(zhǎng)且使MFD變化。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)設(shè)置凹陷層，即使增大中央 芯的比折射率差(A)，截止波長(zhǎng)也不向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)，因此不需要為調(diào)整截
止波長(zhǎng)而減小芯徑。此外，在設(shè)置凹陷層作為第二芯的情況下，第一芯的
形狀對(duì)MFD較大影響。表示第一芯的折射率分布的形狀的oi值越小，光 的閉光效果越小，MFD變大。另一方面，MFD不被凹陷層的比折射率差 A的大小、層寬度敏感地影響。
另一方面，在設(shè)想設(shè)備內(nèi)光配線方式的情況下，要求緊湊地收容，在 設(shè)備內(nèi)的各個(gè)部位，除所述的彎折半徑1.5mm左右的彎折以外，考慮帶有 由于配線的撓曲等形成的彎折半徑5mm左右的曲率半徑的小的彎折。關(guān) 于帶有彎折半徑1.5mm左右的彎折的部位，實(shí)施熱處理,釋放變形的處置， 但對(duì)于在設(shè)備內(nèi)的各個(gè)部位產(chǎn)生的彎折半徑5mm左右的彎折不進(jìn)行此種 處置。從而，在光纖帶有彎折半徑5mm左右的彎折的部位施加曲率半徑 小的彎折的情況下，由于在彎折部位產(chǎn)生的應(yīng)力變形，有光纖斷裂的危險(xiǎn)。 從而，需要降低由于彎折導(dǎo)致的斷裂概率。
而且，彎折損失根據(jù)彎折半徑而不同，如果彎折半徑從1.5mm擴(kuò)大至 5mm，則彎折損失降低兩位左右，在彎折半徑1.5mm時(shí)，10dB/圈的光纖， 在彎折半徑5mm下，改善到0.1dB/圈。從而，只要在彎折半徑lmm下滿(mǎn) 足ldB/圈，則在光纖配線時(shí)，即使帶有半徑5mm左右的彎折，損失變化 也在誤差的范圍內(nèi)。
通常，包層徑越大，彎折光纖時(shí)的變形變大，斷裂概率變大。例如， 在構(gòu)筑使用了光纖的光互連系統(tǒng)的情況下，設(shè)想光纖存在彎折半徑r=5mm 左右相當(dāng)于一圈的彎折。圖3表示利用該情況下的光纖的包層徑與光纖斷 裂概略的模擬求得的關(guān)系。
圖3是表示彎折半徑5mm、 一圈、壽命5年的情況的斷裂概率與包層 徑的關(guān)系的圖表。縱軸表示斷裂概率[%]，橫軸表示包層徑[)im]。在該模 擬中，屏蔽等級(jí)設(shè)為1.5%，與覆蓋材料間的疲勞系數(shù)設(shè)為18，產(chǎn)品壽命 設(shè)為5%。光纖的包層徑125pm的情況下的光纖的斷裂概率在五年以?xún)?nèi)達(dá) 到100%，不可構(gòu)筑系統(tǒng)。但是，在將包層徑縮小到9(Him的情況下的光 纖斷裂概率變?yōu)?.9。/。，能夠降低到125pm情況的0.3。/。左右。在系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上，優(yōu)選斷裂概率在1.0%以下。在通常的光纖產(chǎn)生彎折損失的觀點(diǎn)中，提 高由彎折導(dǎo)致的斷裂率的要求沒(méi)有那么高，但如光互連的小徑地彎折的情 況下，降低由如上述的小徑巻繞產(chǎn)生的斷裂率而形成的效果大。另一方面，在SMF中，可以說(shuō)相對(duì)于MFD，至約10倍左右的包層 區(qū)域?qū)魉蛽p失造成影響。因此，在有6.5pm以上的MFD的本用途的光 纖中，只要為65pm以上的包層徑，不會(huì)引起由于包層徑的縮小導(dǎo)致傳送 損失的增大。
艮口，本實(shí)施方式的光纖通過(guò)縮小包層徑，從65jim至90^im，帶有彎 折應(yīng)力時(shí)的斷裂概率降低，且配線的柔性提高。
以下，關(guān)于本實(shí)施方式的光纖，使用模擬結(jié)果，進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。 通過(guò)模擬求得如圖4所示的由具有W型折射率分布的石英系玻璃構(gòu)成的 包層徑S(Him的光纖的特性。在如圖4所示的具有W型折射率分布的光纖 中，設(shè)有位于中心部，且摻雜有鍺的第一芯11 (直徑a)，并設(shè)有包圍該 第一芯11的摻雜有氟的第二芯12 (直徑b)。并且，設(shè)置有包圍第二芯12 的由純粹的石英構(gòu)成的包層15。在如圖4所示的具有W型折射率分布的 光纖中，使各參數(shù)值變化后的編號(hào)Al至A7的光纖的特性的模擬結(jié)果在 圖5中表示。而且，上述的純粹的石英是指不含有折射率調(diào)節(jié)用摻雜劑的 石英，可以含有不對(duì)折射率造成影響的C1元素等。
比折射率差八l及比折射率差A(yù)2分別是相對(duì)于包層15的第一芯11 的比折射率差，及相對(duì)于包層15的第二芯12的比折射率差，由下述式(6) 及(7)表示。
—n)/n)X100 [%] (6) 厶2={(1\- )/ )><100 [%] (7)
在此，"2是糴一:& 11的最大折射率，n。2是第二芯12的最小折射率， nc是包層15的折射率。此外，將第一芯ll的a值設(shè)為al。
此外，在W型折射率分布中，第一芯ll的直徑a是在第一芯ll與第 二芯12的邊界上具有與包層15相同的折射率的位置處的直徑，第二芯12 的直徑b是在第二芯12與包層15的邊界上具有后述的比折射率差A(yù)2的 1/2的比折射率差的位置處的直徑。
對(duì)于編號(hào)Al和A7的光纖，第一芯U的a值足夠大，第一芯11的 形狀看成為臺(tái)階型，在圖5中，將al標(biāo)記為臺(tái)階。在圖5的編號(hào)Al至 A7的光纖中，波長(zhǎng)1300nm下的MFD為6.5pm以上，單模傳送波長(zhǎng)1250nm 的光，且以半徑1.5mm彎折時(shí)的彎折損失在1 dB/圈以下的是編號(hào)Al至A4的光纖。從而，由這些模擬結(jié)果可知，關(guān)于如圖4所示的具有W型折
射率分布的光纖，將第一芯11的比折射率差(Al)設(shè)為0.6%以上且0.8%
以下，將oc值設(shè)為1.5以上，將第二芯12的比折射率差(A2)設(shè)為一0.05%
以下，由此得到具有期望的特性的本發(fā)明的光纖。尤其是只要將第二芯12
的比折射率差(A2)形成為一0.05%以下即可，即，第二芯12的折射率相
對(duì)于包層15的折射率稍微降低即可，因此折射率分布的設(shè)計(jì)的自由度變
高，制造性也變高。
而且，本說(shuō)明書(shū)中的截止波長(zhǎng)是指ITU-T G.650.1中規(guī)定的光纖截止
波長(zhǎng)k。除此以外，對(duì)于本說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有特別定義的用語(yǔ)按照ITU-T
G.65CU中的定義、測(cè)定方法。
接下來(lái)，利用模擬求出如圖6所示的具有W分段型折射率分布的包層
徑8(Him的由石英系玻璃構(gòu)成的光纖的特性。在如圖6所示的具有W分段
型分布的光纖中，設(shè)有位于中心部，且摻雜有鍺的第一芯21 (直徑a)。
并設(shè)有包圍該第一芯21且摻雜有氟的第二芯22 (直徑b)。并且，進(jìn)一步
設(shè)置有包圍第二芯22且摻雜有鍺的第三芯23 (直徑c)。并且，設(shè)有包圍
該第三芯23且由純粹的石英構(gòu)成的包層15。比折射率差A(yù)3是相對(duì)于包
層15的第三芯23的比折射率差，由下式(8)表示。 厶3-Un —n)/n}X100 [%] (8)
此處，n。是W分段型分布中的第三芯23的最大折射率。而且，在W 分段型折射率分布中，第一芯21的直徑a為第一芯21與第二芯22的邊 界中具有與包層15相同的折射率的位置處的直徑。第二芯22的直徑b為 在第二芯22與第三芯23的邊界中，具有比折射率差A(yù)2的1/2的比折射 率差的位置處的直徑。第三芯23的直徑c為在第三芯23與包層15的邊 界中，具有比折射率差A(yù)3的1/10的比折射率差的位置處的直徑。
將在具有圖6所示的W分段型分布的光纖中，適意地設(shè)定各參數(shù)值 的情況下的光纖的特性的模擬結(jié)果表示在圖5的編號(hào)B。其結(jié)果可知，在
具有W分段型分布的光纖中，利用各參數(shù)的設(shè)定得到帶有期望的特性的 光纖。
接下來(lái)，利用模擬求得如圖7所示的包層徑80nm的擬似W型分布的 由石英系玻璃構(gòu)成的光纖的特性。在如圖7所示的具有擬似W型分布的
光纖中，設(shè)有位于中心部，且摻雜有鍺的第一芯31 (直徑a)。并設(shè)有包 圍該第一芯31且由純粹的二氧化硅構(gòu)成的第二芯32 (直徑b)。并且，進(jìn) 一步設(shè)置有包圍該第二芯32且摻雜有鍺的第三芯33 (直徑c)。并且，設(shè) 有包圍第三芯33的包層15。比折射率差A(yù)3是相對(duì)于包層15的第三芯33 的比折射率差，由下述式(9)表示。 A3={(nc3—nc)/nc) XIOO 〔％] (9)
此處，njk^似^V型分布中的第三芯33的最小折射率。而且，在擬 似W型折射率分布中，第一芯31的直徑a為在第一芯31與第二芯32的 邊界中具有比折射率差A(yù)的1/10的比折射率差的位置處的直徑。第二芯 32的直徑b為在第二芯32與第三芯33的邊界中具有比折射率差A(yù)3的1/2 的比折射率差的位置處的直徑。第三芯3J的直徑c為在第三芯33與包層 15的邊界中，具有比折射率差A(yù)3的1/2的比折射率差的位置處的直徑。
在圖7所示的具有擬似W型折射率分布的光纖中，將適宜地設(shè)定了 各參數(shù)的情況下的光纖的特性的模擬結(jié)果表示在圖5的編號(hào)C中。其結(jié)果 可知，在具有擬似W型折射率分布的光纖中，通過(guò)設(shè)定各參數(shù)，得到具 有期望的特性的光纖。
接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的光互連系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。在光互連 中使用光纖的情況下，設(shè)想通過(guò)將光纖帶化而將光傳送體多通道化，并進(jìn) 行高速光通信。通常石英系光纖的規(guī)格為相對(duì)于包層徑125pm，覆蓋后外 徑為250pm，作為將光纖多根平行地排列而相互接合的光纖帶的間距，通 常為250pm。在將光纖的外徑變細(xì)后的細(xì)徑光纖中，覆蓋后外徑也細(xì)徑化， 因此可制作比以往的光纖帶更窄間距的光纖帶。從而，優(yōu)選使用所述包層 徑65~90pm的細(xì)徑光纖。使用細(xì)徑光纖后的窄間距的光纖帶的配線的柔 性變高，且可節(jié)約空間地收容，并構(gòu)成適于光互連的光部件。
如上述的模擬結(jié)果所示，本發(fā)明的光纖可進(jìn)行1.3pm帶中的單模光傳 輸，且1.3^im帶中的彎折損失特性及連接損失特性?xún)?yōu)良。將此種本發(fā)明的 光纖作為輸送介質(zhì)適用，圖8表示使用振蕩波長(zhǎng)1.3pm帶的VCSEL的光 互連系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。
圖8中，在背板(back plain) 47的一面上支撐一邊地豎立設(shè)置兩片 印刷基板48a、 48b。兩片印刷基板48a、 48b隔有規(guī)定的間隔地對(duì)置。在
一方的印刷基板48a的相對(duì)面上設(shè)有在驅(qū)動(dòng)器IC43上安裝的VCSEL44和 LSI41。 LSI41和VCSEL44由電配線42電連接。此外，在另一方的印刷 基板48b的相對(duì)面上設(shè)有PD49。并且，VCSEL44和PD49由本發(fā)明涉及 的多個(gè)光纖平帶狀地一體化而成的光纖帶40光學(xué)連接。光纖帶40首先沿 一方的印刷基板48a的主面延伸，利用第一連接器46a大致直角地彎折， 在背板47上越過(guò)后，經(jīng)由第二連接器46b大致直角地彎折，并沿另一方 的印刷基板48b的主面延伸，直至PD49。
通過(guò)此種光纖的回繞，光纖帶40每1/4圈帶有四處曲率半徑1.5mm 左右的彎曲部A。此外，由于未圖示的光纖的撓曲等，存在彎折半徑5mm 左右的彎折一圈左右，但可無(wú)問(wèn)題地工作。而且，作為用于光纖帶40的 光纖IO，如圖9所示，使用如下光纖，即具有圖4所示的W型折射率 分布，包層15的直徑80^im， 一次覆蓋樹(shù)脂52的外徑105pm、 二次覆蓋 樹(shù)脂53的外徑125pm，且具有圖5的編號(hào)A3的參數(shù)值。進(jìn)而，光纖帶 40如圖10所示，以間距P125^mi平行地排列12根光纖10，并由帶用覆 蓋樹(shù)脂54覆蓋其，由此接合這些光纖10而形成。
在光纖帶40中，考慮覆蓋樹(shù)脂52、 53薄壁化造成的損失增加量、和 節(jié)約空間化的兩要素，將覆蓋物徑H (厚度H)設(shè)為17(Him。間距P形成 為125pm的光纖帶40是以往一半的尺寸，柔性非常高，此外，在設(shè)備內(nèi) 也可節(jié)約空間地收容。作為覆蓋樹(shù)脂52、 53的材料使用紫外線固化樹(shù)脂。
而且，作為光纖10，如果使用包層15的直徑65pm、覆蓋物直徑與包 層外徑的差為2(Vm的細(xì)徑光纖，則間距P能夠減小到85pm。
光纖帶40的制作尺寸的寬度W為1.55mm，厚度H為0.17mm。通過(guò) 將作為連接對(duì)象的光源VCSEL陣列化為間距125|im、 12通道，可利用制 作的光纖帶40—并光連接。在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)直接調(diào)制VCSEL，實(shí)現(xiàn)超 過(guò)100Gbps的超高速光通信。
此外，因?yàn)閷鼘訌皆O(shè)為80pm，能夠降低由于彎折導(dǎo)致的斷裂概率， 即使經(jīng)過(guò)產(chǎn)品壽命即5年，也幾乎不斷裂。
接下來(lái)，在光纖帶40中，作為構(gòu)成覆蓋樹(shù)脂52、 53的材料的紫外線 固化樹(shù)脂，使用難燃性紫外線固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯樹(shù)脂來(lái)制作難燃 帶心線。而且，此處使用的難燃性紫外線固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯樹(shù)脂
的制造時(shí)，在樹(shù)脂中添加溴、氯等鹵系添加劑、進(jìn)而三氧化銻、三苯基銻 等銻化合物、氫氧化鋁或氫氧化鎂等金屬水合物、磷酸酯等磷化合物，或 以溴或氯將構(gòu)成紫外線固化樹(shù)脂的預(yù)聚物或乙烯酸單體自身卣化，進(jìn)而使 其包含磷等而探討紫外線固化樹(shù)脂的難燃化。在這些方法中，添加溴系難 燃劑的方法對(duì)難燃化特別有效。
通過(guò)如此地組成變更，作為實(shí)現(xiàn)難燃化的理由，考慮是由分解反應(yīng)形 成的生成物覆蓋樹(shù)脂的表面，或在燃燒時(shí)產(chǎn)生的分解氣體在與空氣之間形 成阻斷層的緣故。此外，考慮來(lái)自含鹵化合物的游離基阻止燃燒的繼續(xù)， 或進(jìn)而由于交聯(lián)導(dǎo)致樹(shù)脂三維化。
并且，利用JIS C3005規(guī)格60度傾斜燃燒試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)作為帶用覆蓋樹(shù)
脂使用了包含氫氧化鋁作為難燃劑的紫外線固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯
樹(shù)脂得到的光纖帶。其結(jié)果，光纖燃燒后的火焰平均在3.2秒左右自然滅 火，可以滿(mǎn)足規(guī)格。此處，使用了難燃紫外線固化樹(shù)脂，但代替難燃紫外 線固化樹(shù)脂，也可使用難燃熱可塑性樹(shù)脂或難燃熱固化樹(shù)脂。
接下來(lái)，討論通過(guò)將光纖帶40的覆蓋樹(shù)脂52、 53的全部或一部分、 及帶用覆蓋樹(shù)脂54形成為難燃紫外線固化樹(shù)脂而得到高的難燃性。其結(jié) 果，通過(guò)至少在光纖的二次覆蓋樹(shù)脂53和帶用樹(shù)脂中包含燃料劑的紫外 線固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯樹(shù)脂而得到的光纖帶，在JIS C3005規(guī)格60 度傾斜燃燒試驗(yàn)中，燃燒的火焰平均2.6秒左右自然滅火，能夠滿(mǎn)足規(guī)格。
此外，對(duì)上述光纖帶進(jìn)行UL1581規(guī)格垂直燃燒試驗(yàn)的結(jié)果，火焰平 均5.7秒自然滅火。此外，也沒(méi)有燃燒的滴下物，能夠滿(mǎn)足所述UL規(guī)格。 此外，對(duì)實(shí)施至二次覆蓋的線材的狀態(tài)的光纖進(jìn)行同樣的垂直燃燒試驗(yàn)的 結(jié)果，火焰平均7.6秒自然滅火，在線材、帶心線兩者的狀態(tài)下具有充分 的難燃性。而且，此處使用難燃紫外線固化樹(shù)脂，但代替難燃紫外線固化 樹(shù)脂，也可使用難燃熱可塑性樹(shù)脂或難燃熱固化樹(shù)脂。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明涉及的光纖及光纖帶以及光互連系統(tǒng)可適意地利用于設(shè)備內(nèi) 的信號(hào)傳送。
權(quán)利要求
1.一種光纖，其具有芯和包層且由石英系玻璃構(gòu)成，其特征在于，波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑在6.5μm以上，單模傳輸波長(zhǎng)1250nm的光，且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng)1300nm下的彎折損失在1dB/圈以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于， 所述包層的直徑為65pm至9(Hmi。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖，其特征在于， 位于中心部的第一芯的相對(duì)于所述包層的比折射率差(Al)為0.6%以上且0.8%以下，tx值為1.5以上，包圍所述第一芯的第二芯相對(duì)于所述 包層的比折射率差(A2)為一0.05%以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的光纖，其特征在于， 所述光纖具有由紫外線固化樹(shù)脂及熱可塑性樹(shù)脂以及熱固化樹(shù)脂的至少一種構(gòu)成的覆蓋物，且該覆蓋物具有難燃性。
5. —種光纖帶，其特征在于，權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的光纖平行地排列而被一體化成平帶狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖帶，其特征在于， 所述被平帶狀地一體化后多個(gè)光纖具有由難燃紫外線固化樹(shù)脂及難燃熱可塑性樹(shù)脂以及難燃熱固化樹(shù)脂的至少一種構(gòu)成的帶覆蓋物。
7. —種光互連系統(tǒng)，其是通信波長(zhǎng)1.3pm帶的光互連系統(tǒng)，其特征在于，具備光纖，其具有芯和包層且由石英系玻璃構(gòu)成，該光纖傳送光信號(hào)，且 具有如下特性，即波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑在6.5pm以上，單模傳輸 波長(zhǎng)1250nm的光，且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng)1300nm下的彎折 損失在ldB/圈以下；面發(fā)光激光器，其向所述光纖入射波長(zhǎng)1.3pm帶的光信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光互連系統(tǒng)，其特征在于， 所述光纖平行地排列而被一體化成平帶狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光纖，其具有芯和包層且由石英系玻璃構(gòu)成，在波長(zhǎng)1300nm下的模區(qū)直徑在6.5μm以上，單模傳輸波長(zhǎng)1250nm的光，且以曲率半徑1.5mm彎折時(shí)的波長(zhǎng)1300nm下的彎折損失在1dB/圈以下。由此，實(shí)現(xiàn)彎折損失及連接損失的兩損失的降低，得到能夠進(jìn)行高速光傳送的光纖及光纖帶，由此容易地構(gòu)筑光互連系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B6/036GK101371174SQ20078000284
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者下高原巖, 八木健, 杉崎隆一, 稻葉治己 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社