CN107250856A - 多芯光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MCF，其具有低的传输损耗并且具有用于减小传输损耗以及有效抑制芯间XT的结构。非耦合MCF包括具有预定浓度的碱金属，其中所述多个芯部中的每个芯部有助于传输损耗的减小，并且芯部节距设定为使得所述多个芯部中的特定芯部与剩余全部芯部之间的功率耦合系数的总和h_total是2.3×10‑4/km以下。

Description

多芯光纤
技术领域
本发明涉及一种非耦合类型的多芯光纤(下面称为MCF)。
背景技术
专利文献1公开了一种用于减少MCF的传输损耗的技术，该MCF的多个芯部由纯二氧化硅玻璃制成，专利文献2公开了一种通过向芯部添加碱金属来减少传输损耗的技术。另外，在专利文献3中公开了一种结构：通过应用玻璃覆盖构成束光纤的多个单芯光纤的最外周面来容易地分离各个单芯光纤，在玻璃中掺杂有容易被酸等溶解的碱金属。在非专利文献1中描述了通过堆叠拉伸法制造的MCF的传输损耗，在非专利文献2中描述了通过棒内熔缩法制造的MCF的传输损耗。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2011-209702
专利文献2：日本专利No.5545236
专利文献3：日本专利申请公开No.S60-176004
非专利文献
非专利文献1：I.Ishida等人,"Possibility of Stack and Draw process asFabrication Technology for Multi-Core Fiber(堆叠拉伸法用作多芯光纤的制造技术的可能性)",OFC2013,OTu2G.1
非专利文献2：Katsunori Imamura等人,"Trench Assisted Multi-Core Fiberwith Large Aeff over 100μm2and Low Attitude Loss (具有超过100μm2的大Aeff和低衰减损耗的沟槽辅助型多芯光纤)",ECOC2011,Mo.1.LeCervin.1
非专利文献3：Tetsuya Hayashi等人,"Multi-Core Fibers and TheirCrosstalk Characteristics(多芯光纤及其串扰特性)",OFC2012,TuC4.1
发明内容
技术问题
通过研究现有的MCF，本发明人已经发现如下问题。
也就是说，公知的是，向芯部添加碱金属元素对于减少损耗而言是有效的。然而，碱金属元素趋于比其它元素更容易扩散，并且在从预制件拉伸为光纤的拉伸过程中，光纤中的芯部中的碱金属浓度与预制件阶段的浓度相比会减少。因此，拉伸过程中有助于芯部玻璃的结构缓和(structural relaxation)的碱金属浓度方面存在一定限制。特别地，在碱金属掺杂于仅仅一个芯部中的现有技术的情况下，为了防止与芯部对应的玻璃区域的结晶，不能掺杂高浓度的碱金属。另外，在具有多个芯部的MCF的情况下，因为芯部彼此靠近地布置，需要抑制相邻芯部之间的串扰(下文中称为XT)所导致的传输损耗。
已经做出本发明来解决上述问题。本发明的一个目的是提供具有减少传输损耗并有效抑制芯间XT的结构的非耦合MCF。
解决问题的技术方案
根据本实施例的MCF是在各个芯部中允许单模传输的非耦合型MCF，并且包括各自沿着预定方向延伸的多个芯部以及覆盖所述多个芯部的包层。特别地，所述多个芯部中的每个芯部包含具有足以减小损耗的浓度的碱金属。在与预定方向正交的所述MCF的横截面中，所述多个芯部中的相邻芯部的中心之间的最短距离限定的芯部节距设定为使得所述多个芯部中的特定芯部与剩余全部芯部之间的功率耦合系数的总和h_total是2.3×10-4/km以下。
本发明的有益效果
根据本实施例，可以实现减少每个芯部中的传输损耗以及减小相邻芯部之间的XT。
附图说明
图1的(a)至(c)是根据第一实施例的MCF和预制件的截面结构、折射率分布和碱金属浓度分布的示意图。
图2是作为功率耦合系数的总和的h_total(/km)与芯间XT所导致的传输损耗增量(dB/km)之间的关系的示意图。
图3的(a)至(g)是适用于包括芯部与围绕芯部的包层一部分在内的区域R1的各种折射率分布的示意图。
图4的(a)至(c)是在根据第一实施例的MCF的两个样品1和2(MCF 1和MCF 2)以及比较例(SCF)中，包括芯部与围绕芯部的包层一部分在内的区域R1的折射率分布和截面结构的示意图。
图5的(a)至(c)是根据第一实施例的MCF的两个样品1和2(MCF 1和MCF 2)以及比较例(SCF)的光学特性的示意图。
图6是对于根据第一实施例的两个样品1和2(MCF 1和MCF 2)而言，芯部节距Λcore与传输损耗减小量(dB/km)之间的关系的示意图。
图7的(a)至(c)是根据第二实施例的MCF和预制件的截面结构、折射率分布和碱金属浓度分布的示意图。
具体实施方式
[本发明的实施例的描述]
首先，单独列举并描述本发明的实施例的内容。
(1)根据本实施例的多芯光纤(MCF)是非耦合MCF，并且包括：多个非耦合芯部，其沿着预定方向延伸并且允许各个芯部中的单模传输；以及包层，其覆盖所述多个芯部中的每个芯部。特别地，作为第一方面，所述多个芯部中的每个芯部包含具有足以减小传输损耗的浓度的碱金属。在与预定方向正交的所述MCF的横截面中，所述多个芯部中的相邻芯部的中心之间的最短距离限定的芯部节距设定为使得所述多个芯部中的特定芯部与剩余全部芯部之间的功率耦合系数的总和h_total是2.3×10-4/km以下。这里的特定芯部是使功率耦合系数的总和h_total最大化的芯部。每个芯部包含从锂、钠、钾和铷的组中选择的一种、两种或更多种碱金属。
因为发现即使芯部彼此靠近地布置向芯部添加碱金属也能够有效地减小传输损耗而做出本发明。也就是说，因为根据本实施例的MCF具有多个芯部，利用与所述芯部对应的预制件的芯部作为碱金属掺杂区的主来源，因为拉伸期间的碱金属扩散而将碱金属供应至相邻芯部。因此，容易将拉伸期间光纤中的芯部中的碱金属浓度设定在等于或大于足以减小传输损耗的值，并且通过促进拉伸期间光纤中的玻璃结构的缓和可以获得具有低传输损耗的MCF。
在本实施例中，为了允许具有足以减小传输损耗的浓度的碱金属留在MCF中的多个芯部中的每个芯部中，在具有与MCF类似的横截面的拉伸之前的预制件中设置有多个碱金属掺杂区，并且抑制了拉伸期间芯部中的碱金属浓度的降低。也就是说，通过沿着预定方向拉伸预制件而获得MCF，并且预制件包括：多个芯部，其分别与所述多个芯部对应；包层，其与所述包层对应；以及多个碱金属掺杂区，其中掺杂有碱金属并且其沿着纵向延伸。决定于所述多个碱金属掺杂区的布置，不需要对全部芯部设定碱金属掺杂区。
(2)作为可以应用于第一方面的第二方面，优选地，所述芯部节距是45μm以下。
(3)作为可以应用于第一方面或第二方面的第三方面，可以在用于拉伸之前的MCF的预制件中与所述包层对应的区域中设置至少一个碱金属掺杂区。在该情况下，在拉伸之后的MCF中，优选地，扩散中心位置和所述多个芯部中与所述扩散中心位置相邻的芯部的中心位置之间的距离Λcore-cladding是45μm以下，所述扩散中心位置与所述预制件中的所述碱金属掺杂区的中心位置对应。
(4)作为可以应用于第一方面至第三方面中至少一方面的第四方面，所述多个芯部中的每个芯部由具有掺杂量为1wt％以下的GeO2分子的SiO2玻璃形成，并且所述包层掺杂有氟。在该结构中，优选地，所述多个芯部中的每个芯部在1550nm波长处的传输损耗是0.17dB/km以下。
(5)作为可以应用于第一方面至第四方面中至少一方面的第五方面，在所述多个芯部中的至少一个芯部掺杂有预定浓度的锗的结构中，优选地，掺杂有锗的所述芯部在1550nm波长处的传输损耗是0.18dB/km以下。
(6)作为可以应用于第一方面至第五方面中至少一方面的第六方面，优选地，所述多个芯部中的每个芯部中的碱金属的平均浓度是0.2原子ppm以上以及50原子ppm以下。
(7)作为可以应用于第一方面至第六方面中至少一方面的第七方面，在用于拉伸之前的MCF的预制件中，优选地，与所述多个芯部中的每个芯部对应的每个区域中的卤素元素的平均浓度是1000原子ppm以上以及30000原子ppm以下。
(8)作为可以应用于第一方面至第七方面中至少一方面的第八方面，优选地，所述包层的表面上的碱金属的浓度是1原子ppm以下。
(9)作为可以应用于第一方面至第八方面中至少一方面的第九方面，优选地，当具有预定波长的光传播某一长度时所述多个芯部中的相邻芯部之间的串扰是-16dB以下。
[本发明的实施例的细节]
在下文中，将参考附图对根据本发明的MCF的具体实例进行详细描述。在附图的描述中，相同的元件用相同的附图标记表示，并省略重复描述。本发明不限于这些实例。本发明意图包括落入所附权利要求书及其等同内容的范围内的所有改变。
(第一实施例)
图1的(a)是在拉伸以制造根据第一实施例的MCF 200A之前预制件100A的截面结构的示意图。图1的(a)中所示的横截面是与预制件100A的中心轴线AX(与预制件100A的纵向重合)正交的横截面，预制件100A包括沿着中心轴线AX延伸的芯部110和覆盖各芯部110的包层部分120。MCF 200A是通过拉伸预制件100A而获得，MCF200A的横截面结构与预制件100A的横截面结构相似。也就是说，通过拉伸预制件100A获得的MCF 200A的芯部210与预制件100A的芯部110对应，MCF 200A的包层220与预制件100A的包层部分120对应。
图1的(b)是沿着图1的(a)中的直线L(与中心轴线AX正交的直线)预制件100A的折射率分布150A和碱金属浓度分布160A的示意图。从图1的(b)可以看出，在本实施例中，预制件100A的每个芯部110是掺杂有碱金属的碱金属掺杂区。
图1的(c)是通过拉伸预制件100A而得到的根据本实施例的MCF 200A的折射率分布250A和碱金属浓度分布260A的示意图，与图1的(b)类似，图1的(c)是沿着图1的(a)中的直线L的分布。
通常，在包括掺杂有碱金属的多个芯部110的预制件100A中，每个芯部110中的碱金属通过在拉伸过程中被加热而相互扩散。因此，如图1的(c)所示，拉伸之后MCF 200A中的每个芯部210中的碱金属浓度降低。然而，当芯部节距Λcore变短时，从某一芯部扩散的碱金属流入相邻芯部，使得碱金属浓度的降低得到缓解，并且可以促进玻璃结构的缓和。因此，在根据本实施例的MCF 200A中，可以减少传输损耗。此时，为了使碱金属有效地在芯部210之间扩散，优选地，芯部之间的距离是短的。另一方面，在芯间XT大的情况下，芯间XT所导致的传输损耗增大。
图2是h_total(/km)与芯间XT所导致的传输损耗增量(dB/km)之间的关系的示意图，h_total是MCF中包含的多个芯部中的特定芯部与全部其它芯部的功率耦合系数的总和。如非专利文献3中所述，用于围绕单位长度从芯部m运动到芯部n的光学功率Pn可以由下式(1)表达：
dPn/dz＝h(Pm-Pn)…(1)
这里，参数h是功率耦合系数。在本实施例中使用的h_total是从全部其它芯部到单个芯部的光学功率耦合效率的总和。
从图2可以看出，通过设定芯部节距使得芯部间的功率耦合系数的总和h_total为2.3×10-4/km，从一个芯部到其它芯部的XT所导致的泄露损耗可以被抑制在0.001dB/km以下的值。也就是说，图2所示的区域R2表示可以有效抑制芯间XT的增大的功率耦合系数的总和h_total的良好范围。更优选地，通过设定芯部节距Λcore使得功率耦合系数的总和h_total为1.2×10-4/km以下，从一个芯部到其它芯部的芯间XT所导致的泄露损耗可以被抑制在0.0005dB/km以下的值。在该情况下，由于添加碱金属而导致的传输损耗的减小量决定于拉伸条件，例如，诸如钾等碱金属的浓度。然而，可以获得大约0.01dB/km以上的传输损耗减小量。
拉伸之前预制件100A中的芯部110中的碱金属的添加浓度设定为使得拉伸之后MCF 200A中的每个芯部210中的碱金属平均浓度为0.2原子ppm以上以及50原子ppm以下。这是因为，由于促进了掺杂有高浓度碱金属的SiO2玻璃的结晶，如果拉伸之后MCF 200A中的每个芯部210中包含的碱金属平均值为0.2原子ppm以上，则可以在拉伸过程中促进芯部210的玻璃结构的缓和。另一方面，当拉伸之后MCF200A中的芯部210中的碱金属平均浓度为50原子ppm以上时，在用累积吸收剂量为0.10Gy以上的放射线照射之后1550nm波长处的传输损耗与用放射线照射之前相比增大0.02dB/km以上，并且这在需要长期传输损耗稳定性的***(例如海底***)的使用中会导致问题。因此，这是不令人期望的。
在预制件100A的芯部110中的卤素元素浓度低的情况下，不能充分地获得在预制件制造过程中通过卤素元素去除杂质的效果，并且传输损耗因为杂质的吸收而增大。另一方面，在卤素元素的量太大的情况下，碱金属的卤素化合物产生并且用作晶核。因此，这是不令人期望的。通过将诸如Cl和F等卤素元素的浓度设定在1000原子ppm至3000原子ppm的范围内，可以获得具有低的传输损耗而不存在上述问题的MCF。
另外，拉伸之后MCF 200A的玻璃表面(包层220的表面)上的碱金属浓度是1原子ppm以下。当碱金属扩散到拉伸之后MCF 200A的玻璃表面时，机械疲劳系数因为碱金属的SiO2玻璃网的切割效应而大大降低。因此，这导致实际问题并且是不令人期望的。为了避免该问题，拉伸之后MCF 200A的玻璃表面的碱金属浓度优选地是1原子ppm以下，更优选地是0.1原子ppm以下。在钾作为碱金属掺杂到预制件100A的芯部110中的情况下，拉伸之后钾在15至50μm的半径范围内扩散。该扩散范围决定于预制件阶段的钾浓度以及拉伸期间的温度历史。因此，期望的是，在检查拉伸之后的钾到达距离之后，预先确定在预制件100A的横截面中相对于芯部110或包层部分120的钾添加位置。
具体地说，将要掺杂在预制件100A的芯部110中以减小传输损耗的碱金属元素(例如钾)的平均浓度是5原子ppm以上，并且合适地是50原子ppm以下。钾浓度越高，因为照射产生的损失增大得越多。因此，优选地，在预制件阶段芯部110中的钾平均浓度的上限是500原子ppm。在从预制件100A到MCF 200A的拉伸过程中，预制件100A的各个位置在拉伸炉中保持在1500℃以上温度的时间为110分钟以下。拉伸速度(拉丝速度)优选地为1200m/min以上，并且更优选地是1500至2300m/min。优选地，预制件100A的直径是70至更优选地是90至
预制件100A的各个位置保持在1500℃以上温度的时间越短，拉伸之后MCF 200A的1.55μm波长处的传输损耗越小。产生这一现象的原因被认为如下。也就是说，在预制件100A的芯部110中包含500原子ppm以下平均浓度的钾的情况下，从预制件100A获得的MCF 200A的假想温度为1400至1550℃，并且钾的扩散在从拉伸炉中的峰值温度(1500℃以上)到1500℃的时间内进行。另一方面，当钾的扩散进行太多时，钾广泛地扩散到通信波长带(1550nm带)中的光学功率分布之外。在该情况下，因为有效的钾浓度降低，玻璃网的结构缓和不进行，并且传输损耗不减小。因此，随着预制件保持在1500℃以上玻璃温度的时间变短，拉伸之后MCF 200A的光学传输损耗减小。
通过在这样的条件下将预制件100A拉伸为MCF 200A，可以在拉伸之后MCF 200A的每个芯部210中适当地实现0.2原子ppm以上的碱金属浓度。在MCF具有为充分纯的二氧化硅玻璃的芯部的情况下，为了使传输损耗落在0.170dB/km以下，需要预制件100A的各个位置保持在1500℃以上温度的时间为110分钟以下，并且更优选地该时间是70分钟以下。
另外，可以通过适当地与退火拉伸相结合来获得本实施例，退火拉伸可以保持拉伸期间MCF的温度等于或大于某一温度并且可以促进玻璃结构的缓和。在本实施例与退火拉伸相结合的情况下，可以获得更低的传输损耗。关于退火拉伸的方法，本领域技术人员可以获得减小传输损耗所需的合适的制造条件。
这里，表示碱浓度和卤素浓度的“原子ppm”是一百万单位的SiO2玻璃中掺杂剂原子的数量。例如，在钾的情况下，表示K原子的数量与SiO2分子的数量的比率，而不管SiO2玻璃中的结合形式。在Li、Na、Rb、Cl和F的情况下，同样适用。
如图3的(a)至(g)所示，各种折射率分布可以应用于具有上述结构的MCF 200A的包括各个芯部210与围绕芯部210的包层220一部分在内的区域R1(参考图1的(a))。
关于各个芯部210的折射率分布以及与其相关的光学特性，可以根据应用来选择合适的结构。然而，各个芯部210的结构可以是一致的，或者可以是彼此不同的。MCF 200A的横截面中芯部的数量不受限制，并且MCF 200A的横截面直径(玻璃直径)以及设置在包层220的外周面上的涂层树脂的外径可以根据所收容芯部的数量来适当地设定。
具体地说，作为包括芯部210在内的区域R1的折射率分布的形状，阶梯型(图3的(a))、环型(图3的(b))、双阶梯型(图3的(c))和梯度型(图3的(d))可以应用于与芯部210对应的区域。凹陷型(图3的(e))、匹配型(图3的(f))和沟槽型(图3的(g))中的任一者可以应用于与包层220对应的区域。另外，每个芯部210可以具有单模操作(芯部中传播的模数为1)的结构和多模操作(以多模方式在芯部中传播)的结构。
在上述折射率分布中，在应用如下结构的情况下：至少一些芯部210由SiO2玻璃制成，SiO2玻璃中GeO2分子的添加量为1wt％以下，并且在包层220中掺杂有氟，则芯部210中在1550nm波长处的传输损耗优选地为0.17dB/km以下。通常，在芯部由SiO2玻璃形成并且SiO2玻璃中没有大量地掺杂用于增大芯部折射率的GeO2分子的情况下，因为可以抑制GeO2分子的浓度波动导致的散射，因此可以将传输损耗抑制为0.17dB/km以下。更优选的传输损耗是0.165dB/km以下。
另外，在上述折射率分布中，可以应用在至少一些芯部210中掺杂锗的结构。在该情况下，在1550nm波长处每个芯部的传输损耗优选地为0.18dB/km以下。与具有纯二氧化硅芯部的光纤相比，已经掺杂有锗的芯部具有更高的传输损耗。然而，可以通过与芯部共掺杂碱金属来减小散射。结果，可以减小传输损耗。然而，当在于预制件阶段已经掺杂有锗的芯部中掺杂碱金属时，在拉伸之后的芯部中可能会产生晶体。因此，生产率变差。因此，令人期望的是，在预制件制造过程中，不在已经掺杂有锗的芯部中直接掺杂碱金属，而是在预制件的包层部分中掺杂碱金属，并且碱金属根据拉伸时的加热时间扩散到芯部中。
接下来，参考图4的(a)至(c)、图5的(a)至(c)和图6详细地描述根据本实施例的MCF 200A的多个实例和比较例的光学特性。
作为根据本实施例的MCF 200A的制造样品，MCF 1(样品1)和MCF 2(样品2)均具有如图4的(c)所示包括两个芯部的横截面结构。每个芯部的外周具有图4的(a)所示的折射率分布(环型芯部+沟槽部分)。另一方面，比较例是具有如图4的(b)所示一个芯部的单芯光纤(下文中称为SCF)，并且芯部的外周具有图4的(a)所示的折射率分布。
在作为样品1的MCF 1、作为样品2的MCF 2以及作为比较例的SCF每一者中，当假定纯二氧化硅作为基准时，相对折射率差Δ1是0.05％、Δ1'是-0.05％、Δ2是-0.5％、Δ3是-0.25％，芯部直径2a是12.51μm，沟槽部分的外径2b是34.61μm。MCF 1的芯部节距Λcore是40.7μm，MCF 2的芯部节距Λcore是36.6μm。关于MCF 1、MCF 2和比较例SCF每一者，光纤外径是125μm，拉伸条件中的拉伸速度是1500m/min并且拉伸张力是80至100g。
关于以上述方式制成的MCF 1(Λcore＝40.7μm)、MCF 2(Λcore＝36.6μm)和SCF每一者，在1550nm波长处每个芯部的平均有效面积Aeff已经是110μm2。拉伸之后每个芯部中的平均钾浓度已经是1原子ppm。
图5的(a)至(c)是MCF 1、MCF 2以及SCF的光学特性的示意图。在图5的(a)中，作为在1550nm波长处MCF 1、MCF 2以及SCF每一者的光学特性，图中示出了100km光纤长度下的芯间XT(dB)、功率耦合系数的总和h_total(/km)以及芯间XT所导致的传输损耗(dB)。在图5的(b)中，作为在1625nm波长处MCF 1、MCF 2以及SCF每一者的光学特性，图中示出了100km光纤长度下的芯间XT(dB)、功率耦合系数的总和h_total(/km)以及芯间XT所导致的传输损耗(dB)。在图5的(c)中，示出了MCF 1、MCF 2以及SCF在1550nm波长处的传输损耗(dB/km)以及在1550nm波长处的传输损耗减小量(dB/km)。这里，100km光纤长度下的芯间XT(dB)是在100km传输之后每个波长处XT量的测量值，总和h_total是利用该测量值来计算的。芯间XT所导致的传输损耗(dB)是利用h_total来计算的。在1550nm波长处的传输损耗减小量(dB/km)表示MCF 1和MCF 2相对于作为比较例的SCF的传输损耗减小量。
从图5的(a)至(c)可以看出，在1550nm波长处SCF的传输损耗已经是0.161dB。另一方面，在相同拉伸条件下制造的MCF 1在1550nm波长处的传输损耗已经是0.158dB。在1500nm波长处MCF 2的传输损耗已经是0.157dB。在1550nm波长处，认为MCF 1和MCF2的芯间XT所导致的传输损耗分别增大6.9×10-5dB/km和9.8×10-4dB/km。然而，在1550nm波长处MCF 1和MCF 2的传输损耗相对于SCF而言如上所述显著减小。可以确认的是，通过彼此相邻地布置多个芯部(其中已经掺杂有碱金属)可以获得减小芯部间传输损耗的效果。
图6是MCF 1(样品1)和MCF 2(样品2)的芯部节距Λcore与传输损耗减小量(dB/km)之间的关系的示意图。具体地说，传输损耗减小量(dB/km)是MCF 1和MCF 2每一者的传输损耗相对于作为比较例的SCF的传输损耗的减小量。通过拉伸具有单个芯部(其中已经掺杂有25原子ppm的钾元素)的预制件可以获得SCF。另一方面，通过拉伸预制件(其中在两个芯部中已经掺杂有平均浓度为25原子ppm的钾元素)可以获得MCF 1和MCF 2每一者。
即使将预制件(如上所述在芯部中已经掺杂有碱金属)拉丝，在获得的MCF中的芯部之间距离长的情况下，在拉伸过程中碱金属也不会在芯部之间相互扩散，并且不能有效地减小传输损耗。如图6所示，可以确认的是，当芯间节距Λcore是45μm以下时，可以比SCF更多地减小传输损耗。为了减小传输损耗，优选地芯间节距Λcore是40μm以下，更优选地是35μm以下。这样，优选地芯间节距Λcore更小。图6所示的区域R3表示可以有效减小传输损耗的芯间节距Λcore的优选范围。另一方面，在原子数等于或少于钾(K)原子数的物质被用作碱金属的情况下，扩散系数大于K的情况。因此，如果芯间节距Λcore仍然是45μm以下，拉伸过程中碱金属可以在芯部之间相互扩散。在使用原子数多个钾原子数的碱金属的情况下，因为扩散速度变低，令人期望的是，芯间节距Λcore更小。然而，在该情况下，需要设计芯部的折射率分布结构使得芯部之间的功率耦合系数的总和h_total变为2.3×10-4/km以下。
在通常的传输***中，令人期望的是芯间XT为-30dB以下以保持信号质量。另一方面，如图6所示，随着已经掺杂有碱金属的芯部之间的节距变小，可以有效地减小传输损耗。与信号沿相同方向传播的情况相比，在信号反向传播的情况下，有效XT变得更低。因此，相邻芯部之间的XT的允许值可以得到缓和。也就是说，为了从空气和玻璃的4％反射率(约-14dB)获得大致-30dB以下的芯间XT，优选地，芯间XT在***使用的波长中和传输距离中是-16dB/km，并且芯部节距可以得到缓和。
MCF 2在1550nm波长处经过100km传输后具有16.5dB的芯间XT，这是相对大的芯间XT。然而，作为在相邻芯部的传输方向彼此相反的状态下传播NRZ 40-Gbps信号的结果，可以得到无错传输。因此，与具有单芯结构的SCF相比，在具有多芯结构的MCF中，已经掺杂在拉伸过程中彼此相邻的芯部中的碱金属扩散到芯部的外部。因此，可以有效减小公共包层部分中的传输损耗。
(第二实施例)
图7的(a)至(c)是根据第二实施例的MCF 200B和预制件100B的截面结构、折射率分布和碱金属浓度分布的示意图。在图7的(a)至(c)所示的第二实施例中，在用于制造MCF200B的预制件100B中，结构与第一实施例的结构(图1的(a)至(c))类似，不同在于如下一点：除了两个芯部110之外还在芯部110之间的包层部分120中设置有碱金属掺杂区500。
也就是说，在图7的(a)中，预制件100B包括各自沿着中心轴线AX延伸的芯部110和覆盖各个芯部110的包层部分120。根据本实施例的MCF 200B通过拉伸预制件100B而获得，MCF 200B的截面结构与预制件100B的截面结构相似。MCF 200B的芯部210与预制件100B的芯部110对应，MCF 200B的包层220与预制件100A的包层部分120对应。图7的(b)是沿着图7的(a)中的直线L预制件100B的折射率分布150B和碱金属浓度分布160B的示意图。从图7的(b)可以看出，在本实施例中，掺杂有碱金属的碱金属掺杂区500形成于预制件100B的包层部分120中。在图7的(b)中，在一个芯部110中没有示出碱金属浓度分布。然而，当然地，在本实施例中碱金属掺杂区可以形成于全部芯部110中。图7的(c)是通过拉伸预制件100B而得到的根据本实施例的MCF 200B的折射率分布250B和碱金属浓度分布260B的示意图，与图7的(b)类似，图7的(c)是沿着图7的(a)中的直线L的分布。图7的(c)所示Λcore-cladding是设置在预制件100B的包层部分120中的碱金属掺杂区500的扩散中心位置与拉伸之后MCF200B的各个芯部210的中心位置之间的距离。
根据本实施例，通过除了在预制件100B的芯部110之外还对包层部分120添加碱金属，可以更有效地减小传输损耗。然而，在已经掺杂有碱金属的区域与芯部110之间的距离长的情况下，在拉伸过程中碱金属不扩散到芯部中，不能获得减小传输损耗的效果。因此，在原子数等于或少于钾(K)原子数的物质被用作碱金属的情况下，芯部210的中心和与拉伸之后MCF 200B的碱金属掺杂区500的中心对应的扩散中心位置之间的距离Λcore-cladding需要为45μm以下。更优选地，该距离Λcore-cladding为40μm以下，更优选地为35μm以下。
另外，当在预制件100B的芯部110中掺杂碱金属时，在拉伸过程中在芯部中可能产生晶体，并且因为在将碱金属添加到芯部110的过程中除碱金属之外的杂质混入芯部110而可能使传输损耗增大。因此，通过在拉伸过程中使得在拉伸过程中掺杂在包层120中的碱金属(碱金属掺杂区500)扩散到芯部，而不直接在预制件阶段将碱金属添加到芯部110中，可以获得低的传输损耗而没有结晶或混入杂质所导致的过大损耗，并且不降低生产率。
关于预制件100B的芯部110和包层120中的碱金属掺杂区的布置，碱金属掺杂区设置在芯部110中及其中间区域中，并且沿着预制件的纵向(中心轴线AX)延伸。采用该结构，即使芯部节距Λcore增大以至于不考虑芯间XT的问题，也可以减小所获得的MCF的传输损耗。然而，在碱金属设置在靠近包层外周的区域中的情况下，纤维外周处的碱金属浓度因为拉伸过程中的扩散而增大，并且获得的MCF200B的机械强度降低。因此，这是不令人期望的。因此，优选地，MCF200B的包层220的表面上的碱金属浓度是1原子ppm以下。
附图标记列表
100A,100B…预制件；110…芯部(包括碱金属掺杂区)；120…包层部分；150A,150B,250A…折射率分布；160A,160B,260A,260B…碱金属浓度分布；200A,200B…MCF；210…芯部；220…包层；以及500…碱金属掺杂区。

Claims (9)

1.一种非耦合类型的多芯光纤，包括：
多个芯部，其沿着预定方向延伸；以及
包层，其覆盖所述多个芯部中的每个芯部，
其中，所述多个芯部中的每个芯部包含具有预定浓度的碱金属，所述碱金属有助于传输损耗的减小，并且
芯部节距设定为使得所述多个芯部中的特定芯部与剩余全部芯部之间的功率耦合系数的总和h_total是2.3×10-4/km以下。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述芯部节距是45μm以下。
3.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
在用于拉伸之前的所述多芯光纤的预制件中，在与所述包层对应的区域中设置有至少一个碱金属掺杂区，并且
在所述多芯光纤中，扩散中心位置和所述多个芯部中与所述扩散中心位置相邻的芯部的中心位置之间的距离Λcore-cladding是45μm以下，所述扩散中心位置与所述预制件中的所述碱金属掺杂区的中心位置对应。
4.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的每个芯部由具有掺杂量为1wt％以下的GeO2分子的SiO2玻璃形成，
所述包层掺杂有氟，并且
所述多个芯部中的每个芯部在1550nm波长处具有0.17dB/km以下的传输损耗。
5.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的至少一个芯部掺杂有预定浓度的锗，并且
掺杂有锗的所述芯部在1550nm波长处具有0.18dB/km以下的传输损耗。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的每个芯部中的碱金属的平均浓度是0.2原子ppm以上以及50原子ppm以下。
7.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
在用于拉伸之前的所述多芯光纤的预制件中，与所述多个芯部中的每个芯部对应的每个区域中的卤素元素的平均浓度是1000原子ppm以上以及30000原子ppm以下。
8.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述包层的表面上的碱金属的浓度是1原子ppm以下。
9.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
当具有预定波长的光传播特定长度时所述多个芯部中的相邻芯部之间的串扰是-16dB以下。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6859796B2 (ja) * 2017-03-28 2021-04-14 住友電気工業株式会社 結合型マルチコア光ファイバの製造方法
CN113424038B (zh) * 2019-02-22 2024-05-03 住友电气工业株式会社 模式依赖损耗测定装置及模式依赖损耗测定方法
US11733449B2 (en) 2020-08-10 2023-08-22 Corning Incorporated Ultra-low-loss coupled-core multicore optical fibers
WO2022065435A1 (ja) * 2020-09-24 2022-03-31 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ及び光伝送システム
CN116324545A (zh) * 2020-11-04 2023-06-23 住友电气工业株式会社 多芯光纤
US11726257B2 (en) 2021-03-05 2023-08-15 Corning Incorporated Multicore optical fiber
JPWO2023054620A1 (zh) * 2021-10-01 2023-04-06
US20240053531A1 (en) * 2022-08-12 2024-02-15 Corning Incorporated Uncoupled multicore optical fiber with alkali doped, off-set trench cores
US20240069271A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 Corning Incorporated Uncoupled-core multicore optical fiber with reduced cross talk
JP7505664B1 (ja) 2023-01-31 2024-06-25 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064579A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-18 Corning Incorporated Multi-core optical fiber ribbons and methods for making the same
EP2511741A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fibre with alkali doped core and optical fiber preform
CN103217735A (zh) * 2012-01-23 2013-07-24 住友电气工业株式会社 光纤和光纤预制件
JP2014067020A (ja) * 2012-09-04 2014-04-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ
US20140168756A1 (en) * 2011-12-13 2014-06-19 Ofs Fitel, Llc Multi-core erbium-doped fiber amplifier

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7603832A (nl) * 1976-04-12 1977-10-14 Philips Nv Glassamenstellingen.
US4452508A (en) * 1977-06-28 1984-06-05 British Telecommunications Graded index optical fibres
US4573762A (en) * 1983-06-27 1986-03-04 U.S. Philips Corporation Germanium-free optical fibers having large numerical apertures
JPS60138503A (ja) 1983-12-27 1985-07-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 多心コア光フアイバ−の製造方法
JPH0810283B2 (ja) 1984-02-23 1996-01-31 住友電気工業株式会社 光伝送用フアイバ
JP2011209702A (ja) 2010-03-10 2011-10-20 Sumitomo Electric Ind Ltd マルチコア光ファイバ
JP5545236B2 (ja) 2011-02-03 2014-07-09 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材製造方法
US9263846B2 (en) * 2011-10-05 2016-02-16 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Systems and methods for amplifying space-multiplexed optical signals
WO2013129234A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ、マルチコア光ファイバケーブル、およびマルチコア光ファイバ伝送システム
CN104145197B (zh) * 2012-02-29 2019-07-19 住友电气工业株式会社 多芯光纤

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064579A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-18 Corning Incorporated Multi-core optical fiber ribbons and methods for making the same
EP2511741A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fibre with alkali doped core and optical fiber preform
US20140168756A1 (en) * 2011-12-13 2014-06-19 Ofs Fitel, Llc Multi-core erbium-doped fiber amplifier
CN103217735A (zh) * 2012-01-23 2013-07-24 住友电气工业株式会社 光纤和光纤预制件
JP2014067020A (ja) * 2012-09-04 2014-04-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAJING TU 等: "Design and analysis of large-effective-area heterogeneous trench-assisted multi-core fiber", 《OPTICS EXPRESS》 *
TETSUYA HAYASHI 等: "Very Low Crosstalk and Low Loss Multi-Core Fiber", 《2011 NEN THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS》 *

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Publication number Publication date
US20170351022A1 (en) 2017-12-07
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US10031285B2 (en) 2018-07-24
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EP3276384A4 (en) 2018-04-18
JPWO2016152507A1 (ja) 2018-01-11
DK3276384T3 (da) 2022-06-13

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