CN103217735B - 光纤和光纤预制件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光纤和光纤预制件，其中该光纤含有碱金属元素并且显示低衰减以及优异的耐辐射性的光纤。本发明的光纤具有芯区域和包围该芯区域的包层区域。该芯区域含有平均浓度为0.2原子ppm以上的碱金属元素。与辐射暴露之前所显示的衰减相比，在暴露在累积吸收剂量为0.10Gy的辐射后，所述光纤在1550nm波长处的衰减增量为0.02dB/km以下。

Description

光纤和光纤预制件
技术领域
本发明涉及光纤和光纤预制件。
背景技术
在芯区域中含有碱金属元素的石英玻璃纤维在专利文献JP2005-537210A、US2006/0130530A、JP2007-504080A、JP2008-536190A、JP2010-501894A、JP2009-541796A、JP2010-526749A、WO98/002389和US5,146,534中有所描述。据称如果光纤预制件的芯部分含有碱金属元素，则在将光纤预制件拉伸为光纤时，芯部分的粘度可降低，并且石英玻璃的网状结构的松弛得到增强，因此所得光纤的衰减会降低。
专利文献JP2005-537210A和US2006/0130530A描述了一种作为扩散方法的向石英玻璃中添加碱金属元素的方法。该扩散方法为这样的方法：在将含有碱金属元素或碱金属盐的材料蒸气导入玻璃管的同时，通过用外部热源加热玻璃管或通过在玻璃管内部产生等离子体，从而向玻璃管的内表面中进行碱金属元素的扩散掺杂。
在按照上述方式在玻璃管的内表面附近用碱金属元素掺杂玻璃管后，对玻璃管进行加热以减小其直径。在所述直径减小后，对玻璃管的内表面进行一定厚度的蚀刻，以除去包括水和过渡金属元素（例如Ni和Fe）的污染，所述过渡金属元素在添加碱金属元素的同时不可避免地被加入进来。由于碱金属元素的扩散比过渡金属元素的扩散更快，所以即使通过蚀刻一定厚度的玻璃表面来去除过渡金属元素时，也可保留碱金属元素。在这种蚀刻后，通过加热使玻璃管塌缩，从而制备含有碱金属元素的芯棒。在含有碱金属的芯棒的外部上形成包层，从而制造光纤预制件。可以通过将光纤预制件拉伸成纤维而制造光纤。
发明内容
本发明的目的是提供一种光纤，并提供一种适于通过拉伸来制造这种光纤的光纤预制件，其中所述光纤的芯区域中含有碱金属元素，并且该光纤的衰减低且具有优异的耐辐射性。
为实现上述目的，本发明的光纤具有芯区域和包围芯区域的包层区域，从而使芯区域含有平均浓度为0.2原子ppm以上的碱金属。与辐射暴露之前的衰减相比，在暴露在累积吸收剂量为0.10Gy的辐射后，光纤在1550nm波长处的衰减增量显示为0.02dB/km以下。此处所用的“原子ppm”是在1百万单位的SiO2中的掺杂原子的个数，此处所用的“吸收剂量”是用于液态水的值，其为用于石英玻璃的值的1.1倍。
在本发明的光纤中，芯区域中碱金属的平均浓度可以为25原子ppm以下。芯区域中的碱金属可以为钾。在1550nm波长处的衰减可以为0.180dB/km以下。芯区域在径向坐标r1中具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯区域中具有最大折射率N2的径向坐标r2，并且在芯区域的中心轴处的折射率N3可以满足N1<N3<N2。此处，光纤中的位置通过圆柱坐标表示。
本发明的光纤的芯区域可进一步含有最小浓度为300原子ppm以上的氯。在这种情况下，氯的平均浓度可以为13,000原子ppm以下且2,000原子ppm以上。在芯区域中，氯的最小浓度可以为2,000原子ppm以上，并且氯的平均浓度可以为4,000原子ppm以上且13,000原子ppm以下；碱金属的平均浓度可以为0.2原子ppm以上且10原子ppm以下；除碱金属和卤素之外的其他掺杂剂的浓度可以小于卤素的平均浓度；并且在1550nm波长处的衰减可以为0.180dB/km以下。
本发明的另一个实施方案为一种光纤预制件，其具有将成为光纤的芯区域的芯部分和将成为光纤的包层区域的包层部分，其中芯部分包括第一芯部分，该第一芯部分包括中心轴；与第一芯部分外接的第二芯部分；以及与第二芯部分外接的第三芯部分，并且其中在第一芯部分中，碱金属的最小浓度为10原子ppm以上，并且氯的最大浓度为10原子ppm至600原子ppm；在第二芯部分中，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的最大浓度为10原子ppm至600原子ppm；并且在第三芯部分中，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的平均浓度为2,000原子ppm以上。
在本发明的光纤预制件中，芯部分中的碱金属的平均浓度可以为1,000原子ppm以下，并且第三芯部分中的氟的最大浓度可以为200原子ppm以下。芯部分可以在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯区域中具有最大折射率N2的径向坐标r2，并且在芯部分的中心轴处的折射率N3可以满足N1<N3<N2。
本发明的效果
本发明的光纤在芯区域中具有碱金属元素，并且显示出低衰减和优异的耐辐射性。
附图简要说明
图1为示出伽玛射线的累积吸收剂量和1550nm波长处的衰减增加之间的关系的图。
图2为示出在1550nm波长处的衰减增加和芯区域中的平均钾浓度之间的关系的图。
图3（a）部分为示出在光纤预制件中芯部分附近的钾浓度和氯浓度的径向分布的图，并且图3（b）部分为示出在光纤的芯部分的附近氯浓度的径向分布的图。
图4为示出光纤预制件的折射率曲线的图。
图5示出了光纤预制件的示例性折射率曲线的概念图。
图6为光纤预制件的折射率曲线的概念图。
具体实施方式
下文将参考附图详述本发明的优选实施方案。在图中，相同的符号表示相同的要素，从而可省略重复说明。
如果照射伽玛射线等高能辐射，则石英玻璃中的碱金属元素将在玻璃中移动，由此会在玻璃网状结构中形成缺陷。因此，当由石英系玻璃构成的光纤的芯中含有碱金属元素时，存在因伽马照射而使在用于光通信的波段处的衰减增加的情况。
例如，日本专利文献JP2007-504080A描述了一种光纤，其中芯中碱金属氧化物的峰浓度为20重量ppm至1,000重量ppm。另外，日本专利文献JP2009-541796A描述了一种光纤，其中芯中碱金属氧化物的平均浓度为50ppm至500ppm。在使用芯中含有碱金属元素的这样的光纤制造海底电缆的情况中，存在以下担忧：与其安装时的衰减相比，通信波段处的衰减可能增加。
根据本发明实施方案的光纤是一种石英系光纤，该光纤的芯区域中含有碱金属，并且当用0.10Gy的累积吸收剂量照射时，在1550nm波长处的衰减为0.020dB/km以下，优选为0.015dB/km以下。如果采用该光纤来制造海底电缆，则在海底电缆的使用中可抑制其衰减的增加。
通常认为海底电缆经受约0.01Gy的累积吸收剂量。因为光纤受到由铜等金属制成的护套的保护，因此海底电缆的光纤实际被暴露的辐射剂量更小。在吸收剂量为0.01Gy的情况下，衰减增加非常小，以至于它在测量限度范围内被隐藏。然而，如果累积吸收剂量为约0.10Gy，则衰减增加将相对较大，从而能够正确测量光纤的耐辐射性。所希望的是使用这样的光纤：在光纤暴露于0.1Gy的辐射时，在1550nm波长处，光纤显示出0.02dB/km以下（优选0.015dB/km以下）的衰减增加。
尤其是，光纤的芯区域中碱金属的平均浓度优选为25原子ppm以下，并且更优选为10原子ppm以下。在光纤具有这种芯区域的情况下，当辐射暴露时，可以抑制衰减增加。另外，光纤的芯中的氯的最小浓度优选为300原子ppm以上。这能够减小衰减。尤其是，光纤的芯中的氯的最小浓度更优选为1,000原子ppm以上。
以下是对光纤的芯区域中碱金属浓度和因辐射暴露所致的衰减增加之间的关系的研究结果进行的说明。图1为示出伽玛射线的累积吸收剂量和1550nm波长处的衰减增加之间的关系的图。实线显示的是光纤的芯区域中平均包含5原子ppm的钾作为碱金属元素的情况中的这种关系，并且虚线显示的是在非零色散位移光纤（NZ-DSF）情况下的这种关系，其中该非零色散位移光纤的芯中包含约7摩尔%的GeO2并且其通常用于海底电缆。此处，通过SIMS测量光纤中的碱金属元素的浓度。用由钴60产生的伽玛射线以0.04Gy/h的吸收剂量速率照射光纤，并且采用吸收剂量速率和照射时间的乘积作为累积吸收剂量。对于衰减增加，在伽玛照射期间，通过公知的OTDR方法在1550nm波长处测量衰减的增加，该增加为自这种伽玛照射之前所获得的值的增加量。
由图1看出，累积吸收剂量越大，衰减增加变得越大。当累积吸收剂量为0.10Gy时，光纤的衰减增加在0.020dB/km以下的范围内，则该光纤可以用于海底电缆。如果衰减增加为0.015dB/km以下，则更为有利，所述衰减增加与已经被用于海底电缆用途的NZ-DSF所显示的衰减增加相当。
图2为示出1550nm波长处的衰减增加和芯区域中的平均钾浓度之间的关系的图。在用0.04Gy/h的伽玛射线照射光纤直至伽玛射线的累积吸收剂量为0.10Gy后，测量1550nm波长处的衰减增加。将芯区域中钾原子的平均浓度设定为2原子ppm、5原子ppm、18原子ppm、32原子ppm和45原子ppm。由这些钾原子的平均浓度值换算出来的K2O的以重量计的浓度值分别为4重量ppm、14重量ppm、25重量ppm和35重量ppm。
如图2中所示，可以看出，钾（即，碱金属）的浓度越高，因辐射暴露所致的衰减增加越多。优选的是，芯中的碱金属的平均浓度为25原子ppm以下（当换算为K2O的以重量计的浓度时，为20重量ppm以下）；在这种情况下，当累积吸收剂量为0.10Gy时，在1550nm波长处的衰减增加为0.020dB/km以下。更优选的是，芯中的碱金属的平均浓度为10原子ppm以下（当换算为K2O的以重量计的浓度时，为8重量ppm以下）；在这种情况下，衰减增加变为0.015dB/km以下。
下文中将对光纤中所含的氯元素的作用进行解释。根据现有技术文献，因为在碱金属袁术和氯元素共存于石英玻璃中时，可能会发生结晶并因碱金属氯化物的生成而导致气泡形成，因此建议应当避免碱金属元素和氯元素在石英玻璃中共存。然而，本申请的发明人发现如果芯区域中含有300原子ppm以上的氯（尽管在光纤预制件中应当防止形成碱金属氯化物），则光纤的衰减会减小。即，发明人发现在使用于制造光纤的预制件中的氯浓度较低的同时，使光纤中的氯浓度较高是可取的。
在制备光纤后，研究这些光纤在1550nm波长处的衰减，所述光纤的芯区域中具有平均浓度为5原子ppm的钾，并且具有基本上由包层区域中所含有的氟元素形成的相对折射率差。芯中氯的浓度被设定为多个值。
在光纤的芯区域中的氯的最小浓度为3,000原子ppm，并且整个芯区域中的氯的平均浓度为7,000原子ppm的情况中，在1550nm波长处的衰减为0.157dB/km。在光纤的芯区域中的氯的最小浓度为1,000原子ppm，并且整个芯区域中的氯的平均浓度为2,200原子ppm的情况中，在1550nm波长处的衰减为0.158dB/km。在光纤的芯区域中的氯的最小浓度为300原子ppm，并且整个芯区域中的氯的平均浓度为800原子ppm的情况中，在1550nm波长处的衰减为0.158dB/km。这些光纤具有令人满意的低衰减。作为对比例，在光纤的芯区域中的氯的最小浓度为200原子ppm，并且整个芯区域中的氯的平均浓度为500原子ppm的情况中，在1550nm波长处的衰减高达0.185dB/km。
对于其他特征，光纤为截止波长位移型低非线性光纤，并且对长度为22m的光纤进行测量时，电缆截止波长为1300nm以上且1530nm以下。对于1550nm波长处的特征，色散为+19.5ps/nm/km以上且+21.5ps/nm/km以下；色散斜率为+0.055ps/nm2/km以上且+0.065ps/nm2/km以下；有效面积为125μm2以上且145μm2以下；模场直径为12.2μm以上且13.0μm以下；偏振模色散为0.01ps/√km以上且0.10ps/√km以下；并且非线性折射率N2为约2.15x10- 20m2/W。
由于如果氯的最小浓度为300原子ppm以上，则可以减小衰减，因此，优选的是，光纤的芯中的碱金属平均浓度为25原子ppm以下。
如果芯中碱金属的浓度过低，则衰减不会减小。然而，存在即使碱金属元素的浓度过低以至于不能通过现有的SIMS方法测量时，衰减也减小的情况。从光纤预制件中的平均浓度判定，如果芯中碱金属的浓度为0.2原子ppm以上，则衰减将减小。
另外，如果光纤具有如上文提到的这种碱金属浓度，则光纤在诸如耐氢性能和强度性能等环境依赖性和可靠性方面会令人满意。例如，关于耐氢性，在1atm（101kPa）的氢分压下于80℃下处理20小时后，由羟基（OH）在1.38μm波段下的吸收引起的衰减增加为0.0dB/km以上至0.15dB/km以下；在97%的光纤中，衰减的增加为0.10dB/km以下；并且在50%的光纤中，衰减的增加为0.05dB/km以下。所有试样在1,530nm至1,610nm的波长范围内都未发生显著的衰减增加，从而获得了令人满意的结果。另外，在0.1个大气压的氢分压下于40℃的温度下进行3个月的氢处理的过程中，在1420至1610nm的波长范围内未出现异常的衰减峰。关于强度特性，静态疲劳系数（Ns）和动态疲劳系数（Nd）（已知这两个参数通常为表示光纤断裂概率的参数）均在18至27的范围内，从而可获得满意的结果。
在下文中，将对合适的光纤预制件进行阐述，可通过拉伸该光纤预制件从而制造上述这种光纤。如果在光纤预制件中生成了碱金属盐，则易于形成SiO2晶体（方英石）和气泡。因此，为了制造芯中同时含有碱金属和氯元素的光纤，如下设计是有利的：在含有高浓度碱金属的第一芯部分中，所含的氯的浓度较低。为了提高整个芯部分中的氯浓度，可行的方法是使第一芯部分被第三芯部分包围，其中该第三芯部分基本上不含碱金属，并且含有高浓度的氯元素。此外，可取的是，在第一芯部分和第三芯部分之间，设置具有低浓度的碱金属和氯的第二芯部分，从而可以防止碱金属元素和氯元素之间的相互扩散，因此在制造光纤预制件的过程中不会生成碱金属盐。
即，光纤预制件的芯部分从其中心开始依次具有第一芯部分、第二芯部分和第三芯部分。在第一芯部分中，碱金属的浓度高并且氯的浓度低。第三芯部分基本上不含有碱金属元素，但是含有高浓度的氯。在存在于第一芯部分和第三芯部分之间的第二芯部分中，碱金属和氯的浓度均较低。如果在合适的条件下仅拉伸这样的光纤预制件即可获得所希望的光纤。
具体而言，光纤预制件中芯部分内的碱金属的平均浓度优选为5原子ppm以上且150原子ppm以下；在第一芯部分中，碱金属的最小浓度为10原子ppm以上，并且氯的最大浓度为600原子ppm以下；在第二芯部分中，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的最大浓度10原子ppm以上且600原子ppm以下；并且在第三芯部分中，优选的是，碱金属的最大浓度为10原子ppm以下，并且氯的平均浓度为2,000原子ppm以上。氯的平均浓度可以为13,000原子ppm以下。另外，第一芯部分中碱金属的峰浓度可以为500原子ppm以上且5,000原子ppm以下。
更优选的是，第一芯部分中和第二芯部分中氯的最大浓度均为10原子ppm以上且200原子ppm以下。第一芯部分和第二芯部分所含的氟的最大浓度可均在3,000原子ppm至15,000原子ppm的范围内。为了保持芯部分的高折射率，优选的是，第三芯部分基本上不含有氟，第三芯部分中氟的最大浓度为200原子ppm以下。
优选的是，芯部分基本上不含有杂质。例如，有利的是，在整个芯部分中，过渡金属（例如Fe、Ni和Cu）平均浓度为10ppb以下。类似地，芯部分中OH基团的浓度优选为100ppb以下。优选的是，芯部分不含有Ge、P等，并且芯部分中除了碱金属元素和卤族元素之外的其他掺杂剂的浓度小于芯部分中的卤素的平均浓度。优选的是，包层部分由含有氟元素的石英玻璃制成，并且其折射率低于第三芯部分的折射率。
对于拉伸方式，如下条件是可取的：拉伸速度（加工成光纤的速度）为（例如）1,000m/分钟以上且3,000m/分钟以下；拉伸张力（施加至光纤的玻璃部分的张力）被设定为30gf以上且150gf以下（0.3N以上且1.5N以下）；并且以直径为小于或等于200μm的玻璃纤维的形式在高温拉伸炉中停留0.01至0.3秒的时间。光纤预制件的外径可以为70mm以上且180mm以下，并且光纤的玻璃部分的外径可以为100μm以上且150μm以下。
图3（a）部分为示出在光纤预制件中芯部分附近的钾浓度和氯浓度的径向分布的图。图3（b）部分为示出在光纤的芯部分的附近氯浓度的径向分布的图，其中所述光纤通过拉伸图3中（a）部分的光纤预制件而形成。在此情况下，将作为碱金属元素的钾元素添加到光纤预制件的芯部分中，从而使最大浓度可为约800原子ppm，并且芯部分中的平均浓度可为约10原子ppm。用于将光纤预制件拉伸为光纤的条件设定如下：拉伸速度为1,300mm/分钟；拉伸张力为70gf；并且以直径为小于或等于200μm的玻璃纤维的形式在拉伸炉中停留约0.05秒的时间。
在具有这样的氯浓度径向分布和氟浓度径向分布的光纤预制件中，芯部分的中心轴附近的折射率较低，并且在中心轴的外周周围的折射率较高。即，芯部分在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯部分中具有最大折射率N2的径向坐标r2。在碱金属元素的扩散掺杂时，碱金属与氟反应，因而产生碱金属氟化物盐。存在碱金属氟化物盐从玻璃管的内表面脱附的情况，这使玻璃管内表面的折射率增加。在通过使该玻璃管塌缩获得的含有碱金属元素的玻璃棒中，中心部分附近的折射率可高于最小值。即，光纤预制件可以满足N1<N3<N2，其中N3为芯部分的中心轴（r＝0）处的折射率（图4）。
通过加热过程（如拉伸过程）中光纤中的残余应力分布以及氯和氟的热扩散，光纤的径向折射率分布将不同于光纤预制件的折射率分布。然而如同在光纤预制件中的情形一样，关于光纤中的折射率分布，在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于芯区域中具有最大折射率N2的径向坐标r2。芯区域可以满足N1<N3<N2，其中N3为芯区域的中心轴（r＝0）处的折射率。
在下文中，将对光纤预制件的组成以及所得光纤的特征进行解释。当用D1表示光纤预制件的第一芯部分的直径，用D2表示第二芯部分的直径，并用D3表示第三芯部分的直径时，D3/D1的比值优选为2至10，并且D2/D1的比值为1.1至6。第三芯部分相对于包层部分的最小折射率的相对折射率差的最大值优选为0.15%至1.0%。
本发明的光纤预制件可以为光纤预制件的中间产物，并且在该中间产物的外周上进一步设置石英系玻璃。该光纤预制件的芯部分和包层部分均可具有折射率的结构，并且其折射率分布可以具有（例如）图5中所示的多种形式，但不限于这些形式。在图6中所示的光纤预制件的折射率分布中，将径向坐标r处的折射率表示为N（r）。在径向坐标L处的折射率N（L）为最大值Nmax。此处，将其中径向坐标r小于R的区域定义为芯部分，其中|R|>|L|，并且(Nmax-N(R))/Nmax为0.15%。
光纤在1550nm波长处的衰减优选为0.180dB/km以下，更优选为0.170dB/km以下，并且最优选为0.160dB/km以下。波长1,550nm下的有效截面面积可为约70μm2至160μm2。在波长1,550nm下的色散可为+15ps/nm/km至+22ps/nm/km。零色散波长可以为1250nm以上且1350nm以下。在1550nm波长处的色散斜率可以为+0.05ps/nm2/km以上且+0.07ps/nm2/km以下。在1380nm波长处的衰减优选为0.8dB/km以下，更优选为0.4dB/km以下，并且最优选为0.3dB/km以下。
在1550nm波段下的偏振模色散可以为0.2ps/√km以下。光缆截止波长可以为1530nm以下，并且更优选为1450nm以下（该波长为拉曼放大器中使用的泵浦波长）。另外，与标准单模光纤的情况相同，光缆截止波长可以为1260nm以下。芯区域的直径可以为约5μm至15μm，并且芯区域和包层区域之间的相对折射率差值的最大值（芯区域的折射率-包层区域的折射率）/（芯区域的折射率）可以在0.15%以上且1.0%以下范围内。光纤的玻璃部分的外径可以为约110μm至150μm，并且树脂包覆的光纤的外径可以为约200μm至300μm。

Claims (14)

1.一种光纤，具有芯区域和包围所述芯区域的包层区域，所述芯区域含有平均浓度为0.2原子ppm以上10原子ppm以下的碱金属，所述芯区域还包含最小浓度为300原子ppm或更高的氯，其中与辐射暴露之前的衰减相比，在暴露在累积吸收剂量为0.10Gy的辐射后，所述光纤在1550nm波长处的衰减增量为0.02dB/km以下，其中所述原子ppm是在1百万单位的SiO2中的掺杂原子的个数；所述吸收剂量是用于液态水的值，其为用于石英玻璃的值的1.1倍。
2.根据权利要求1所述的光纤，其中
所述氯的平均浓度为13,000原子ppm或更低。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其中
在所述芯区域中，所述碱金属为钾。
4.根据权利要求1或2所述的光纤，其中
所述氯的平均浓度为2,000原子ppm或更高。
5.根据权利要求1所述的光纤，其中
在1550nm波长处的衰减为0.180dB/km或更低。
6.根据权利要求2所述的光纤，其中
在1550nm波长处的衰减为0.180dB/km或更低。
7.根据权利要求3所述的光纤，其中
在1550nm波长处的衰减为0.180dB/km或更低。
8.根据权利要求4所述的光纤，其中
在1550nm波长处的衰减为0.180dB/km或更低。
9.根据权利要求1所述的光纤，其中
在所述芯区域中，所述氯的最小浓度为2,000原子ppm或更高；
在所述芯区域中，所述氯的平均浓度为大于或等于4,000原子ppm且小于或等于13,000原子ppm；
在所述芯区域中，所述碱金属的平均浓度为大于或等于0.2原子ppm且小于或等于10原子ppm；
在所述芯区域中，除了所述碱金属和卤素之外的其他掺杂剂的浓度小于所述芯区域中的所述卤素的平均浓度；并且在1550nm波长处的衰减为0.180dB/km或更低。
10.根据权利要求1、2、以及5至9中任一项所述的光纤，其中
在所述芯区域中，所述芯区域在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于具有最大折射率N2的径向坐标r2。
11.根据权利要求3所述的光纤，其中
在所述芯区域中，所述芯区域在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于具有最大折射率N2的径向坐标r2。
12.根据权利要求4所述的光纤，其中
在所述芯区域中，所述芯区域在径向坐标r1处具有最小折射率N1，所述径向坐标r1小于具有最大折射率N2的径向坐标r2。
13.根据权利要求10所述的光纤，其中
所述芯区域的中心轴处的折射率N3满足N1<N3<N2。
14.根据权利要求11或12所述的光纤，其中
所述芯区域的中心轴处的折射率N3满足N1<N3<N2。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5974488B2 (ja) * 2011-04-15 2016-08-23 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光ファイバ母材
JP6136261B2 (ja) 2012-01-23 2017-05-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2014119559A1 (ja) * 2013-02-04 2014-08-07 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材及び光ファイバ母材製造方法
US9057814B2 (en) * 2013-03-28 2015-06-16 Corning Incorporated Large effective area fiber with low bending losses
JP6268758B2 (ja) * 2013-06-10 2018-01-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP2015105199A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光ファイバ母材
GB2526590A (en) * 2014-05-29 2015-12-02 Fibercore Ltd Optical fiber and method of producing an optical fiber
US9618692B2 (en) 2014-07-10 2017-04-11 Corning Incorporated High chlorine content low attenuation optical fiber
JP6579107B2 (ja) 2014-07-22 2019-09-25 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材製造方法および光ファイバ母材
JP6551109B2 (ja) * 2014-11-20 2019-07-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6536036B2 (ja) * 2015-01-14 2019-07-03 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JPWO2016152507A1 (ja) * 2015-03-25 2018-01-11 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ
JP6613604B2 (ja) * 2015-04-30 2019-12-04 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材
JP6551137B2 (ja) * 2015-10-15 2019-07-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6620633B2 (ja) * 2016-03-25 2019-12-18 住友電気工業株式会社 光ファイバ
CN107721149A (zh) * 2017-11-01 2018-02-23 江苏亨通光导新材料有限公司 轴向气相沉积法制备超低损耗光纤预制棒及光纤
US10571628B2 (en) * 2017-11-20 2020-02-25 Corning Incorporated Low loss optical fiber with core codoped with two or more halogens
US11181686B2 (en) 2018-04-30 2021-11-23 Corning Incorporated Small diameter low attenuation optical fiber
CN112400127B (zh) 2018-04-30 2023-05-23 康宁股份有限公司 小直径低衰减光纤
US11036000B2 (en) 2019-01-16 2021-06-15 Corning Incorporated Optical fiber cable with high fiber count
US11194107B2 (en) 2019-08-20 2021-12-07 Corning Incorporated High-density FAUs and optical interconnection devices employing small diameter low attenuation optical fiber
JP2021107915A (ja) * 2019-12-27 2021-07-29 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2021141721A1 (en) 2020-01-07 2021-07-15 Corning Incorporated Reduced radius optical fiber with high mechanical reliability
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1842499A (zh) * 2003-08-29 2006-10-04 康宁股份有限公司 含碱金属氧化物的光纤及制造该光纤的方法和设备
CN101583891A (zh) * 2005-11-23 2009-11-18 康宁股份有限公司 低衰减非零色散位移光纤
CN101688947A (zh) * 2007-05-07 2010-03-31 康宁股份有限公司 含碱金属氧化物的光纤

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971645A (en) 1975-09-12 1976-07-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method of making compound-glass optical waveguides fabricated by a metal evaporation technique
JPS61191544A (ja) * 1985-02-15 1986-08-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英系光フアイバ
JPS6340744A (ja) * 1986-08-07 1988-02-22 Fujikura Ltd 光フアイバ
JPS6476932A (en) * 1987-09-17 1989-03-23 Sumitomo Electric Industries Production of optical fiber resistant to radiation
JPH0312340A (ja) * 1989-06-09 1991-01-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd 耐放射線性光ファイバ
US5146534A (en) 1991-11-12 1992-09-08 At&T Bell Laboratories SiO2 -based alkali-doped optical fiber
US5509101A (en) * 1994-07-11 1996-04-16 Corning Incorporated Radiation resistant optical waveguide fiber and method of making same
AU715509B2 (en) 1996-07-16 2000-02-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ultralow-loss silica glass and optical fibers using the same
US20040057692A1 (en) 2002-08-28 2004-03-25 Ball Laura J. Low loss optical fiber and method for making same
JP4979179B2 (ja) 2003-08-22 2012-07-18 株式会社豊田中央研究所 固体高分子型燃料電池およびその製造方法
EP1663890B1 (en) * 2003-08-29 2020-09-23 Corning Incorporated Optical fiber containing an alkali metal oxide and methods and apparatus for manufacturing same
JP4870573B2 (ja) 2003-12-12 2012-02-08 コーニング インコーポレイテッド アルカリがドープされた光ファイバ、そのプリフォームおよびその作成方法
US20060130530A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Anderson James G Method of doping silica glass with an alkali metal, and optical fiber precursor formed therefrom
US7088900B1 (en) 2005-04-14 2006-08-08 Corning Incorporated Alkali and fluorine doped optical fiber
JP2007176778A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Mach Technology Co Ltd 耐放射線光学ガラス及びその製造方法
JP4699267B2 (ja) * 2006-04-14 2011-06-08 株式会社フジクラ 耐放射線性光ファイバ及びその製造方法
US7536076B2 (en) 2006-06-21 2009-05-19 Corning Incorporated Optical fiber containing alkali metal oxide
US20080050086A1 (en) 2006-08-24 2008-02-28 Scott Robertson Bickham Optical fiber containing alkali metal oxide
US7805039B2 (en) * 2007-05-04 2010-09-28 Weatherford/Lamb, Inc. Single mode optical fiber with improved bend performance
US7489850B1 (en) 2007-10-30 2009-02-10 Corning Incorporated Phosphorous and alkali doped optical fiber
US7929818B1 (en) 2010-06-30 2011-04-19 Corning Incorporated Large effective area fiber with graded index GE-free core
FR2968092B1 (fr) * 2010-11-25 2012-12-14 Draka Comteq France Fibre optique dopee en terres rares insensible aux irradiations
JP5974488B2 (ja) 2011-04-15 2016-08-23 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光ファイバ母材
JP2013032241A (ja) 2011-08-01 2013-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ母材製造方法
US8666214B2 (en) 2011-11-30 2014-03-04 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
JP6136261B2 (ja) 2012-01-23 2017-05-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
US9586853B2 (en) * 2014-07-09 2017-03-07 Corning Incorporated Method of making optical fibers in a reducing atmosphere
US9650281B2 (en) * 2014-07-09 2017-05-16 Corning Incorporated Optical fiber with reducing hydrogen sensitivity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1842499A (zh) * 2003-08-29 2006-10-04 康宁股份有限公司 含碱金属氧化物的光纤及制造该光纤的方法和设备
CN101583891A (zh) * 2005-11-23 2009-11-18 康宁股份有限公司 低衰减非零色散位移光纤
CN101688947A (zh) * 2007-05-07 2010-03-31 康宁股份有限公司 含碱金属氧化物的光纤

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Publication number Publication date
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EP2618189A1 (en) 2013-07-24

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