光纖以及光纖母材的製作方法

2023-12-07 07:37:31

專利名稱：光纖以及光纖母材的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖以及光纖母材。在使用光纖長距離傳送光模擬信號、光基帶信號時，由於受激布裡淵散射(以下稱為SBS)的影響，發生即使要向光纖中射入某功率的光，也只能射入某一定的光量(SBS閾值功率)，餘下變為反向散射光返回入射側的現象，因此存在可射入的信號光功率受到限制的問題。本發明涉及可抑制該SBS的產生，能夠傳送更高功率的信號光的光纖。
本申請主張基於2006年9月14日在日本提出的專利申請特願2006-249360號的優先權，並在此引用其內容。

背景技術：
近年，光纖鋪設到了各家庭，利用其進行各種信息的交換，光纖到戶(FTTH)的服務不斷地擴大。在傳送各種信息的FTTH中，具有將廣播信號和其他的通信信號分別以不同的方式使用一根光纖進行同時傳送的系統。一般在該系統中，廣播信號多是模擬信號、基帶信號、或光SCM信號。從傳送介質即光纖的角度來看，系統的特點如下 (1)FTTH通常是雙星型的PON(Passive Optical Network)，分配損失增大。
(2)由於傳送模擬信號、基帶信號，或光SCM信號，所以需要增大接收機中的CNR(Carrier Noise Ratio)，或需要使光接收部中的最低信號光的功率比通信中所使用的數字傳送的功率大。
這樣，在視頻傳送中進行基於強度調製的模擬傳送時，為了補償分配損失，確保高CNR，需要進行高功率傳送。但是，由於發生即使向光纖中射入某高功率的光，也只能射入到某一定光量(SBS閾值功率)，餘下的部分變成反向散射光返回到入射側的現象，所以存在可射入的信號光的功率受到限制的問題。
作為用於抑制該SBS的方法，有使摻雜物濃度、殘餘應力在長度方向上變化的方法(例如，參照專利文獻1)。這樣，通過在長度方向上使摻雜物濃度、殘餘應力變化，使布裡淵頻譜變寬，能夠抑制SBS的產生。而且，還提出了在光纖中保持具有SBS抑制效果的某折射率分布的方法。(例如，參照專利文獻2～5、7)。
專利文獻1日本專利第2584151號公開文本 專利文獻2WO2004/100406號說明書 專利文獻3美國專利第7082243號說明書 專利文獻4日本特開2006-154707號公報 專利文獻5日本特開2006-184534號公報 專利文獻6日本特開2006-133314號公報 專利文獻7日本特開2006-154713號公報 非專利文獻1「Design concept for optical fibers with enhancedSBS threshold」Optics Express，Vol.13 Issue 14 Page 5338(July 2005)Andrey kobyakov 非專利文獻2「Noonlinear Optical Fibers with Increased SBSThresholds」OFC/NFOEC 2006，OTuA3，Scott Bickham，AndreyKobyakov，Shenping Li 作為抑制SBS的技術，如前所述，記載了在長度方向上使摻雜物濃度、殘餘應力變化的方法(專利文獻1)。但是，由於該方法使長度方向上的光學特性發生變化，因此實用上不被優選。
而且，還記載了通過在光纖中保持折射率分布來抑制SBS的方法(專利文獻2～5、7)。該方法，雖沒有使長度方向上的光學特性發生變化，但需要將折射率分布與作為目標的特性相一致的構造。
專利文獻2、3以及5記載了在具有三層構造的折射率分布的光纖中，通過將折射率分布設定為適當的條件抑制SBS，並能得到與ITU-TRecommendation G.652(以下稱為G652)相同的光學特性。但是，在專利文獻2、3以及5所記載的構造中，並不能在所有構造中都滿足與G652相同的光學特性，實際上以該條件為基礎進行製造時，在各種條件中需要適當的設計值。
在專利文獻4中，根據該構造同樣存在彎曲損失惡化的趨勢，考慮到光纖的處理則不是優選的形狀。
關於專利文獻6，由於需要在預計的位置中添加氟，因此存在使用VAD法製造母材困難的問題。
關於專利文獻7，僅記載了該折射率分布的形狀，並沒有涉及詳細的參數等。


發明內容
本發明是鑑於上述情況而做出的，目的在於提供一種光纖以及光纖母材，其通過提供適當的折射率分布的構造設計值，從而在長度方向上具有穩定的特性，並具有和G652的互換性，進而具有優良的製造性，並抑制SBS。
本發明的第一方面(aspect)的光纖具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的關係是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，光纜截止波長小於1260nm，波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，零色散波長是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
本發明第二方面的光纖具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有最小相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，光纜截止波長小於1260nm，波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，零色散波長是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
本發明第三方面的光纖母材具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的關係是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，所述光纖母材特徵在於在對該光纖母材進行拉絲使其光纖化時，光纜截止波長小於1260nm，波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，零色散波長是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
本發明第四方面的光纖母材，具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有最小相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，所述光纖母材特徵在於在對該光纖母材進行拉絲使其光纖化時，光纜截止波長小於1260nm，波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，零色散波長是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。



圖1是表示光纖中SBS的產生、表示入射光功率和透射、反向散射光功率之間的關係的圖。
圖2是表示SBS閾值測量系統的構成圖。
圖3是表示具有圖4所示的階躍折射率型的折射率分布的SMF中SBS閾值的MFD依賴性的圖。
圖4是表示階躍折射率型的折射率分布的圖。
圖5是表示本發明所涉及的光纖的折射率分布的第一個例子的圖。
圖6是表示本發明所涉及的光纖的折射率分布的第二個例子的圖。
圖7是表示Δ1-Δ2＝X，Δ3-Δ2＝Y時，X+Y的值和針對具有相同MFD的SMF的SBS抑制效果(SBSeff)的關係的圖。
圖8是表示零色散波長1300nm～1324nm、且滿足SBSeff≥+3dB(X，Y)的關係的圖。
圖9是表示滿足MFD＝7.9μm～10.2μm的Δ2+Δ3和R2/R1的關係的圖。
圖10是表示Δ3-Δ1和SBSeff的關係的圖。
圖11是表示Δ1-Δ2和SBSeff的關係的圖。
圖12是表示Δ1-Δ2和SBSeff的關係的圖。
圖13是表示實施例1和實施例1a～1g的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖14是表示實施例1和實施例1a～1t的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖15是表示實施例2a～2f的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖16是表示實施例2g～2m的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖17是表示實施例3的光纖的折射率分布的圖。
圖18是表示實施例5的光纖母材的折射率分布的圖。
圖19是表示實施例5的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖20是表示實施例6的光纖母材的折射率分布的圖。
圖21是表示實施例6的SBS閾值和MFD之間的關係的圖。
圖22是表示實施例7的光纖母材的折射率分布的圖。
符號說明 1—波長1.32μm的光源；2—波長1.55μm的光源；3—EDPA；4—反向散射光功率測量用的功率計；5—91耦合器；6—入射光功率測量用的功率計；7—透射光功率測量用的功率計；8—待測量光纖
具體實施例方式 本發明的光纖，具有折射率分布，所述折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸地設置的、並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍所述第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍所述第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3； 或者具有這樣的折射率分布，所述折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸地設置的、並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍所述第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有最小相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍所述第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ3。
所述Δ2是0.4％以下， 所述Δ1、Δ2、Δ3的關係是Δ1>Δ2，且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1， 將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％，且0.1％≤Y≤0.6％，且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％， 所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係 (Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45，且Δ2+Δ3≤1.15， 光纜截止波長小於1260nm， 波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm， 零色散波長是1300nm～1324nm， 零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下， 直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下， 波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，且與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上的SBS閾值。
另外，本發明的光纖典型的可以是通過對VAD法製造的母材進行拉絲而製造的，關於該母材的製造方法並不限定於VAD法，使用一般眾所周知的OVD法、CVD法也是沒有任何問題的。
圖1是表示在光纖中產生SBS的曲線。如圖1所示，若逐漸地增加入射光對光纖的功率，則以某個值為界反向散射光的功率急速增大，入射光的功率的大半變成反向散射光而返回到入射側。因此，如圖1所示，將反向散射光的斜率的變化率相對入射光功率的變化(反向散射光的二階微分)為最大的入射光功率定義為產生SBS的閾值(SBS閾值)。
圖2是表示SBS閾值的測量系統的構成圖，在圖2中，符號1是波長為1.32μm的光源，2是波長為1.55μm的光源，3是EDPA，4是反向散射光功率測量用的功率計，5是91耦合器，6是入射光功率測量用的功率計，7是透射光功率測量用的功率計，8是待測量光纖。該測量系統中，經由91耦合器5連接三臺功率計4、6、7，測量待測量光纖8的入射光、反向散射光以及透射光的功率。並且，將反向散射光的相對入射光的二階微分為最大的入射光功率作為SBS閾值。
在專利文獻2、3中也使用了同樣的測量系統和定義來評價SBS閾值。並且，該SBS閾值的定義在下述文獻中作為定義4被研究。
清水「単—モ—ド光フアイバにおけるSBS閾値に関する考察」電子情報通信學會2005年総合大會B-10-66 SBS閾值具有模場直徑(以下稱為MFD)的依賴性。如圖4所示，計算具有通常的階躍折射率型的折射率分布、滿足G652規格的單模光纖(以下稱為SMF)中的SBS閾值的MFD依賴性，將繪圖的結果表示在圖3中。如圖3所示，在G652規格即波長1.31μm的MFD是在7.9～10.2μm的範圍內，SMF的SBS閾值在7.4dBm～9.7dBm的範圍內變化。因此，比較SBS閾值時，有必要對具有相同的MFD的光纖進行對比。
本發明的光纖具有G652規格所記載的光學特性，即、光纜截止波長為小於1260nm，波長1.31μm的MFD為7.9μm～10.2μm，零色散波長為1300nm～1324nm，零色散斜率為0.093ps/nm2·km以下，彎曲直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失為2dB/m以下，並且與具有相同的MFD的SMF相比，具有2倍(+3dB)以上的SBS閾值。
圖5是表示本發明的光纖的折射率分布的第一個例子的圖。該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍上述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸地設置的、且具有大致一定的折射率的包層構成，其中，上述三層構造的芯部由以下三個芯部構成第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；第二芯部，以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；以及第三芯部，以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3，並且，Δ1>Δ2，Δ3>Δ2。
另外，如圖6所示，本發明的光纖的折射率分布，相對摺射率差也可不取一定的值。圖6是表示本發明的光纖的折射率分布的第二個例子的圖。該折射率分布也可由三層構造的芯部、和以包圍上述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸地設置的、且具有大致一定的折射率的包層構成。其中，上述三層構造的芯部由以下三個芯部構成第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，具有最大相對摺射率差Δ1；第二芯部，以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，具有最小相對摺射率差Δ2；以及第三芯部，以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於在半徑R2μm～R3μm的區域中，具有最大相對摺射率差Δ3，而且此處，Δ1>Δ2，Δ3>Δ2。
在具有上述三層構造的芯部和包圍其的一層包層構造的折射率分布的光纖中，具有前面所述的光學特性、即與G652兼容的特性的同時，相比具有與本發明的光纖相同的MFD的SMF，還可以得到提高2倍(+3dB)以上的SBS閾值的光纖，所以重複進行細緻的研究的結果，發現了Δ1、Δ2、Δ3以及R1、R2、R3的關係是有限制的。
圖7是表示在假設Δ1-Δ2＝X，Δ3-Δ2＝Y時，SBS對於SMF的抑制效果SBSeff的關係的圖。這裡，SBSeff用下式定義。
SBSeff＝本發明的光纖的SBS閾值-具有和本發明的光纖相同的MFD的SMF的SBS閾值 如圖7所示，當X+Y大於0.4％時，SBSeff能被提高+3dB以上，並能夠使SBS閾值提高。但是，僅有上述條件還會發生不能得到具有和G652兼容的光學特性的光纖的情況。
即、為了得到零色散波長為1300nm～1324nm的光纖，優選上述X、Y是X<0.6％、並且0.1％≤Y≤0.6％，且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％。滿足這樣條件的X、Y的關係如圖8所示。
滿足上述條件的同時，為了使波長1.31μm的MFD為G652規格的下限即7.9μm以上，優選Δ2為0.4％以下。並且，為了使波長1.31μm的MFD為7.9μm～10.2μm，由R2/R1所表示的第三芯部的半徑方向的位置有必要根據Δ2和Δ3之和即Δ2+Δ3進行適當地配置。
為了得到滿足波長1.31μm的MFD為7.9μm～10.2μm的光纖，優選(Δ2+Δ3)和R2/R1滿足以下關係，即、 (Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45，且，Δ2+Δ3≤1.15。
滿足上述條件的(Δ2+Δ3)和R2/R1的關係如圖9所示。
從光纖製造方面的觀點來看，優選Δ3≥Δ1。
圖10是表示Δ3-Δ1和SBSeff的關係的圖。如圖10所示，在Δ3-Δ1為負值時，相對摺射率差的一點點的變動就會導致SBSeff大的變化。另一方面，在Δ3-Δ1為正值時，SBSeff的變化相對於相對摺射率差的變化的比例小。而且可知，若將SBSeff作為Δ3-Δ1的二次式近似時，則該近似曲線是向上凸起的拋物線，而且拐點為Δ3-Δ1>0，Δ3-Δ1為正值時SBSeff基於相對摺射率差的變動的影響小。
在製造光纖的母材時，根據摻雜物濃度的波動，相對摺射率差會相對目標有±0.05％左右的變化。此時，SBSeff會有比目標低的可能性。Δ3-Δ1為正時，由於由相對摺射率差的變動所引起的SBSeff的變化量小，因此相對於摻雜物濃度的波動所引起的相對摺射率差的變化，SBSeff的變化不大，通常能夠獲得穩定的SBSeff特性。
另外，若Δ1是0.5％刻度，Δ2是0.22％刻度，Δ3是0.025％刻度，則圖10的折射率分布為0.40～0.65％，R2/R1是2.2，如表1所示可知，即使組合不同的Δ1、Δ2、Δ3、R1、R2、R3，拐點同樣也都是在Δ3-Δ1>0，Δ3-Δ1為正值時，通常能夠得到穩定的SBS特性這一點是明確的。
而且，優選Δ1-Δ2是0.25％以上。圖11是表示Δ1-Δ2和SBSeff的關係的圖。如圖11所示，Δ1比Δ2大0.25％以上時，與Δ1和Δ2的差為0.25％以下相比，能夠大幅增加SBSeff，能夠得到更大的SBS抑制效果。而且，Δ1-Δ2為0.25％以上時，製造光纖母材時產生的基於摻雜物濃度的波動所引起的相對摺射率差的影響被緩和，即使Δ1-Δ2變化SBSeff也不會發生大的變化，能夠防止成品率的下降。
此外，若Δ1是0.03％刻度，則圖11的折射率分布為0.44％～0.56％，Δ2是0.24％，Δ3是0.55％，R2/R1為2.2。但是，如圖12所示，組合不同的Δ1、Δ2、Δ3、R1、R2、R3，即作為Δ1是0.44％～0.56％，Δ2是0.18％～0.26％，Δ3是0.45％～0.65％，R2/R1是1.8～2.6的範圍的折射率分布中也能夠得到同樣的傾向，在Δ1-Δ2為0.25％以上的折射率分布中，能夠得到更大的SBS抑制效果，而且，相對於Δ1-Δ2的變化的SBSeff的依賴性變小。
表1 並且，通過如上述那樣配置第三芯部，得到SBS閾值比現有技術的光纖+3dB以上的SBS閾值，並且能夠得到和G652兼容的特性。
實施例 實施例1，比較例1 表2表示具有圖5的折射率分布的、實施例1的光纖的構造參數以及光學特性。而且，一併表示比較例1的光纖的構造參數以及光學特性。比較例1的光纖是具有如圖4所示的階躍折射率型的折射率分布的SMF。
表2 如表2所示，具有本發明所涉及的實施例1的構造參數的光纖，在20km光纖中的SBS閾值是12.2dBm，與具有相同MFD的比較例1的光纖相比，得到+3.5dB的抑制效果。而且，實施例1的光纖具有和比較例1的SMF相同的光學特性，滿足G652規格。
實施例1a～1g 表3表示實施例1的構造參數分布在上述X、Y和R2/R1的範圍內的結果。
表3
具有表3所示的實施例1a～1g的構造參數的光纖，如圖13所示，在20km的光纖中的SBS閾值是12.4～13.3dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.7～+4.6dB的抑制效果。而且，實施例1a～1g的光纖的光學特性都滿足G652規格。
實施例1h～1t 表4、表5表示實施例1的構造參數分布在上述的X、Y、R2/R1的範圍內的結果。具有如表3所示的實施例1a～1g以及表4、表5所示的實施例1h～1t的構造參數的光纖，如圖14所示，在20km的光纖中SBS閾值為10.9～13.8dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.1～+4.5dB的抑制效果。而且，實施例1h～1t的光纖的光學特性都滿足G652規格。
表4
表5
實施例2a～2f 表6表示在具有圖6的折射率分布的光纖中，折射率分布的構造參數分布在上述X、Y以及R2/R1的範圍內時的光學特性。
表6
具有如表6所示實施例2a～2f的構造參數的光纖，如圖15所示，在20km的光纖中SBS閾值為12.0～13.7dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.3～+5.0dB的抑制效果。而且，實施例2a～2f的光纖的光學特性都滿足G652規格。
並且，如圖6所示通過使第三芯部的折射率變化，能夠減少芯部中的GeO2摻雜量，能夠使光纖中的損失減少。
實施例2g～2m 表7表示在具有圖6的折射率分布的光纖中，折射率分布的構造參數分布在前面記述的X、Y以及R2/R1的範圍時的光學特性。具有如表6所示的實施例2a～2f以及表7所示的實施例2g～2m的構造參數的光纖，如圖16所示，在20km的光纖中SBS閾值為10.8～14.3dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.2～+4.7dB的抑制效果。而且，實施例2g～2m的光纖的光學特性都滿足G652規格。
表7
實施例3、實施例4 圖17表示本發明所涉及的實施例3的光纖的折射率分布。如圖17所示，實施例3的折射率分布，由三層構造的芯部、以及以包圍上述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸地設置並具有大致一定的折射率的包層構成。其中，上述三層構造的芯部由設置於芯部的中央部的、位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中的第一芯部、以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置的、位於半徑R1μm～R2μm的區域中的第二芯部、以及以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置的、位於半徑R2μm～R3μm的區域中的第三芯部構成。但是，與實施例1、實施例2不同，該芯部的折射率分布是緩慢地變化，其界限不明顯。因此，使用相對摺射率差的直徑方向的變化率(dΔ/dr)確定各層的直徑。而且，第一芯部的相對摺射率差Δ1如下式(1)所示，用在距離芯部中心半徑R1的範圍內等價地用均一的Δ來定義，第二芯部的折射率差Δ2在半徑R1μm～R2μm的區域中用成為最小值的相對摺射率差來定義，第三芯部的相對摺射率差Δ3在半徑R2μm～R3μm的範圍中用成為最大值的相對摺射率差來定義。
式1 表8表示這樣定義的實施例3的光纖的構造參數和其光學特性。而且，在表8中一起表示與實施例3具有相同折射率分布的實施例4的光纖的構造參數以及其光學特性。
表8 如表8所示，實施例3、實施例4的光纖，在20km的光纖中SBS閾值為12.2～12.7dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.5～+4.0dB的抑制效果。而且，實施例3、實施例4的光纖，都滿足G652規格。
實施例5 圖18是實施例5的光纖母材的折射率分布。如圖18所示，本實施例的光纖母材由三層構造的芯部構成，具有和實施例1、實施例2相同的三層構造的芯部。其中該三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部和第三芯部構成，其中，第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心半徑為R1μm的區域中，且具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；第二芯部，以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；以及第三芯部，以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3。
表9、表10表示將實施例5的光纖母材的構造參數分布在上述的X、Y以及R2/R1的範圍內，對該母材進行拉絲並進行光纖化時的光學特性。對實施例5的光纖母材進行拉絲得到的光纖如圖19所示，在20km的光纖中SBS閾值是10.9～13.8dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.1～+4.5dB的抑制效果，並滿足G652規格。
表9
表10
實施例6 圖20是實施例6的光纖母材的折射率分布。如圖20所示，本實施例的光纖母材由三層構造的芯部構成，具有和實施例1、實施例2相同的三層構造的芯部。該三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部、第三芯部構成。其中，第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心半徑為R1μm的區域中，且具有最大相對摺射率差Δ1；第二芯部，以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，具有最小相對摺射率差Δ2；以及第三芯部，以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，具有最大相對摺射率差Δ3。
表11、表12中表示將實施例6的光纖母材的構造參數分布在上述的X、Y以及R2/R1的範圍內，對該母材進行拉絲並進行光纖化時的光學特性。對實施例6的光纖母材進行拉絲而得到的光纖如圖21所示，在20km的光纖中SBS閾值是10.8～14.3dBm，與具有相同的MFD的SMF相比得到+3.2～+4.7dB的抑制效果，並滿足G652規格。
表11
表12
實施例7 圖22是實施例7的光纖母材的折射率分布。如圖22所示，本實施例的光纖母材具有和實施例1、實施例2、實施例5、實施例6相同的三層構造的芯部，該三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部、第三芯部構成。第一芯部，設置於芯部的中央部，位於離芯部中心半徑為R1μm的區域；第二芯部，以包圍該第一芯部的方式與該第一芯部接觸地設置、位於半徑R1μm～R2μm的區域中；第三芯部以包圍該第二芯部的方式與該第二芯部接觸地設置、位於半徑R2μm～R3μm的區域中。但是與實施例1、2、5、6不同，折射率分布是緩慢地變化，其界限的定義與實施例3、實施例4相同。
表13表示實施例7的光纖母材的構造參數、和對該母材進行拉絲並進行光纖化時的光學特性。從實施例7的光纖母材中拉絲而得到的光纖，在20km的光纖中SBS閾值是12.6dBm，與具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.8dB的抑制效果，並滿足G652規格。
表13 產業上的應用可能性 本發明，在具有分層芯型的折射率分布的光纖中，通過適當地設計各層的相對摺射率差Δ1、Δ2、Δ3的關係，並適當地配置第三芯部的位置，能夠維持G652所記載的光學特性的同時，與具有相同的MFD的SMF相比能夠使SBS閾值提高+3dB以上。
並且，通過使第三芯部的相對摺射率差大於第一芯部的相對摺射率差，能夠提高光纖母材製造性。
權利要求
1.一種光纖，其特徵在於
具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3，
所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的關係是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，
將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，
所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係
(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，
光纜截止波長小於1260nm，
波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，
零色散波長是1300nm～1324nm，
零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，
直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，
波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
2.一種光纖，其特徵在於
具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有最小相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ3，
所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，
將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，
所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係
(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，
光纜截止波長小於1260nm，
波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，
零色散波長是1300nm～1324nm，
零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，
直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，
波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
3.一種光纖母材，具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有大致一定的正的相對摺射率差Δ3，
所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的關係是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，
將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，
所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係
(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，
所述光纖母材特徵在於
在對該光纖母材進行拉絲使其光纖化時，
光纜截止波長小於1260nm，
波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，
零色散波長是1300nm～1324nm，
零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，
直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，
波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
4.一種光纖母材，具有折射率分布，該折射率分布由三層構造的芯部、以及以包圍所述三層構造的芯部的方式與該芯部接觸並具有大致一定的折射率的包層構成，其中，所述三層構造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部構成，所述第一芯部，設置於芯部的中央部，位於距離芯部中心的半徑為R1μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ1；所述第二芯部，以包圍第一芯部的方式與該第一芯部接觸，位於半徑R1μm～R2μm的區域中，並具有最小相對摺射率差Δ2；所述第三芯部，以包圍第二芯部的方式與該第二芯部接觸，位於半徑R2μm～R3μm的區域中，並具有最大相對摺射率差Δ3，
所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，
將所述Δ1、Δ2、Δ3設為Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)>0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，
所述Δ2、Δ3、R1、R2滿足以下關係
(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，
所述光纖母材特徵在於
在對該光纖母材進行拉絲使其光纖化時，
光纜截止波長小於1260nm，
波長1.31μm的模場直徑是7.9μm～10.2μm，
零色散波長是1300nm～1324nm，
零色散斜率是0.093ps/(nm2·km)以下，
直徑20mm、波長1.31μm的均勻彎曲損失是2dB/m以下，
波長1.55μm的SBS閾值具有通常的階躍折射率型的折射率分布，與具有同一模場直徑的單模光纖相比為+3dB以上。
全文摘要
本發明提供一種光纖以及光纖母材。本發明所涉及的光纖具有三層芯部，包括位於半徑為R1區域中的具有折射率差Δ1的第一芯部；位於半徑R1～R2區域中的具有折射率差Δ2的第二芯部；以及位於半徑R2～R3區域中的具有折射率差Δ3的第三芯部；其中，滿足Δ1＞Δ2、Δ3＞Δ2、且Δ3＞Δ1的關係，在Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y時，(X+Y)＞0.4％，所述X、Y滿足以下關係0.25％＜X＜0.6％、0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％＜Y＜(X/2+0.4)％，該光纖滿足G652規格，與具有相同的MFD的光纖相比具有+3dB以上的SBS閾值。
文檔編號G02B6/036GK101535851SQ200780042279
公開日2009年9月16日 申請日期2007年9月13日 優先權日2006年9月14日
發明者吉田健, 布目智宏 申請人:株式會社藤倉