CN110231676A - 光纤、着色光纤及光传输*** - Google Patents

光纤、着色光纤及光传输*** Download PDF

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Abstract

提供了一种光纤，该光纤的有效面积可以容易地增大并且弯曲损耗特性可以容易地提高。该光纤包括：玻璃纤维，其包括芯部和包层；第一树脂被覆层，其与玻璃纤维相接触并且围绕玻璃纤维；第二树脂被覆层，其围绕第一树脂被覆层，并且第二树脂被覆层的杨氏模量大于第一树脂被覆层的杨氏模量。在1550nm的波长处的有效面积为110μm2以上180μm2以下。光缆截止波长为1530nm以下。第一树脂被覆层的厚度均匀度为60％以上80％以下。

Description

光纤、着色光纤及光传输***
技术领域
本发明涉及光纤、着色光纤及光传输***。
背景技术
用作光传输***中传输信号光的光传输线的光纤需要具有低损耗和低非线性以提高信噪(SN)比。通过增大光纤的有效面积可以有效地降低光纤的非线性。当增大芯部直径以增大光纤的有效面积时，光纤可传播高阶模式光。为防止由于模式干涉而造成的信号劣化，国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)的建议书G.650.1中描述的光缆截止波长需要小于或等于信号光的波长。例如，当信号光在C波段(1530nm至1565nm)中传播时，光缆截止波长需要为1530nm以下。
有效地用作波长为1530nm以上的单模光纤且具有增大的有效面积的光纤的已知折射率分布的实例包括W型和沟槽型折射率分布。与简单阶梯型折射率分布不同，这些折射率分布仅增大高阶模式光的弯曲损耗，从而可以在保持光缆截止波长为所需波长的同时增大有效面积。根据现有技术，通过适当地设计并调节光纤的折射率分布，已经增大有效面积并改善弯曲损耗特性。例如，参见“T.Kato等人,Electron.Lett.,第35卷,第1615-1617页,1999”或“M.Bigot-Astruc等人,ECOC 08,论文Mo.4.B.1”。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供具有增大的有效面积和改善的弯曲损耗特性的光纤和着色光纤。本发明的另一个目的是提供一种光传输***，该光传输***包括作为光信号传输线并且具有增大的SN比的光纤。
根据本发明的光纤包括：玻璃纤维，其包括芯部和包层，包层围绕所述芯部，并且包层的折射率低于芯部的折射率；第一树脂被覆层，其与玻璃纤维相接触并且围绕玻璃纤维；以及第二树脂被覆层，其围绕第一树脂被覆层，并且第二树脂被覆层的杨氏模量大于第一树脂被覆层的杨氏模量。根据本发明的光纤，在1550nm波长处的有效面积为110μm2以上180μm2以下。光缆截止波长为1530nm以下。第一树脂被覆层的厚度均匀度为60％以上80％以下。
根据本发明的光纤在1550nm波长处的传输损耗优选为0.174dB/km以下。包层优选包括：内包层，其围绕所述芯部，并且所述内包层的折射率低于所述芯部的折射率；以及外包层，其围绕所述内包层，并且所述外包层的折射率低于所述芯部的折射率且高于所述内包层的折射率。芯部优选包括：凹陷部分，其设置在中心处，以及环形芯部，其围绕所述凹陷部分，并且所述环形芯部的折射率高于所述凹陷部分的折射率。
根据本发明的着色光纤包括：上述根据本发明的光纤以及着色层，该着色层围绕所述光纤的所述第二树脂被覆层。着色层的外径为180μm以上210μm以下。根据本发明的光传输***包括作为光传输线的根据本发明的光纤。
根据本发明的光纤，可以容易地增大有效面积并且可以容易地提高弯曲损耗特性。
附图说明
图1为示出根据本发明的实施方案的光纤的截面和折射率分布的概念图。
图2为示出第一树脂被覆层的厚度均匀度与光缆截止波长之间的关系的图。
图3为示出第一树脂被覆层的厚度均匀度与1550nm波长处的传输损耗之间的关系的图。
图4为示出根据本发明另一个实施方案的光纤的截面和折射率分布的概念图。
图5为示出根据本发明的实施方案的着色光纤的截面的概念图。
图6为示出根据本发明的实施方案的光传输***的配置的概念图。
1A、1B：光纤，1C：着色光纤，2A、2B：玻璃纤维，
10：芯部，11：凹陷部分，12：环形芯部，20：包层，
21：内包层，22：外包层，31：第一树脂被覆层，
32：第二树脂被覆层，33：着色层，100：光传输***，
110：发射器，120：接收器，130：光传输线
具体实施方式
当设计并调节光纤的折射率分布以增大有效面积并提高弯曲损耗特性时，可能会使光纤结构复杂，并且可能会降低光纤的批量生产率(制造容差)。本发明的发明人进行了深入研究，从而发现通过形成围绕包括芯部和包层的玻璃纤维的树脂被覆层，使得树脂被覆层具有合适的截面，从而能够增大光纤的有效面积并且能够提高光纤的弯曲损耗特性。
现在将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。在参照附图的说明中，相同的元件由相同的附图标记表示，从而省略重复的描述。本发明不限于以下描述的例子。本发明由权利要求的范围限定，并且旨在包括权利要求范围的等同物以及该范围内的所有修改。
图1为示出光纤1A的截面和折射率分布的概念图。光纤1A包括：玻璃纤维2A，其包含作为主要成分的石英玻璃；第一树脂被覆层31，其围绕玻璃纤维2A；以及第二树脂被覆层32，其围绕第一树脂被覆层31。第一树脂被覆层31和第二树脂被覆层32由紫外线固化树脂制成。第二树脂被覆层32的杨氏模量大于第一树脂被覆层31的杨氏模量。
玻璃纤维2A包括芯部10和围绕芯部10的包层20。包层20的折射率低于芯部10的折射率。包层20可包括围绕芯部10的内包层21以及围绕内包层21的外包层22，从而使得玻璃纤维2A具有W型折射率分布。在这种情况下，内包层21的折射率低于芯部10的折射率。外包层22的折射率低于芯部10的折射率且高于内包层21的折射率。
为了形成具有上述折射率分布的玻璃纤维2A，例如，芯部10实质上由纯石英玻璃制成，而包层20由含氟石英玻璃制成。或者，芯部10由含有GeO2的石英玻璃制成，内包层21由含氟石英玻璃制成，而外包层22实质上由纯石英玻璃制成。
当光纤1A受到侧向外力(侧压)时，玻璃纤维2A的折射率略有变化，并且由于穿过芯部10传播的光与包层模式之间的耦合而发生漏泄损耗。通常，在光纤1A周围可设置两层以上的被覆层(第一树脂被覆层31和第二树脂被覆层32)。与玻璃纤维2A相邻的第一树脂被覆层31对于由侧压所引起的玻璃纤维2A的折射率变化影响较大。
随着传播模式和包层模式之间的有效折射率差减小，传播模式更容易耦合到包层模式。在传播模式中，高阶模式的有效面积大于基本模式的有效面积。因此，由于包层20的折射率低，因而高阶模式的有效折射率低，并且高阶模式和包层模式之间的有效折射率差较小。因此，高阶模式响应于第一树脂被覆层31的形状的变化而容易引起漏泄损耗。
因此，通过适当地控制光纤1A的第一树脂被覆层31在纵向方向上的形状，可以在保持基本模式的散射损耗低的同时，仅提高高阶模式的散射损耗。作为结果，可以在将光缆截止波长保持在所需范围内的同时，增大有效面积。可以通过(例如)调节用于使施加至刚刚拉丝之后的玻璃纤维的树脂固化的紫外线照射的时间或功率，或通过调节树脂由紫外线照射固化之后将光纤缠绕在线轴上的条件，从而容易地控制第一树脂被覆层31在纵向方向上的形状。
制造具有图1所示结构的光纤1A，并评价该光纤的光缆截止波长和传输损耗。芯部10的外径2a为12μm，并且内包层21的外径2b为36μm。芯部10相对于内包层21的相对折射率差Δ1为0.32％，并且外包层22相对于内包层21的相对折射率差Δ2为0.06％。将光纤1A的第一树脂被覆层31的厚度均匀度设定为各种值。通过第一树脂被覆层31在垂直于纤维轴的截面的径向上的最小厚度和最大厚度，以(最小厚度/最大厚度)×100来定义第一树脂被覆层31的厚度均匀度[％]。
图2为示出第一树脂被覆层31的厚度均匀度与光缆截止波长之间的关系的图。随着第一树脂被覆层31的厚度均匀度降低，光缆截止波长也减小。图3为示出第一树脂被覆层31的厚度均匀度与在1550nm波长处的传输损耗之间的关系的图。当第一树脂被覆层31的厚度均匀度低于60％时，传输损耗增大。图2和图3表明，当第一树脂被覆层31的厚度均匀度为60％以上80％以下时，可以抑制传输损耗的增大，并且可以使有效面积增大。
具有图1所示结构的光纤1A在1550nm波长处的有效面积为110μm2以上180μm2以下，并且光缆截止波长为1530nm以下。第一树脂被覆层31的厚度均匀度为60％以上80％以下。可以容易地增大光纤1A的有效面积，并且可以容易地提高光纤1A的弯曲损耗特性。优选地，在1550nm波长处的传输损耗为0.174dB/km以下。
虽然以上作为例子而描述了具有W型折射率分布的光纤，但是折射率分布的形状不限于此。上述方法也可以应用于具有(例如)简单阶梯型、沟槽型或孔助型(hole-assisted-type)折射率分布的光纤，或者应用于具有图4所示结构的光纤1B。
图4为示出光纤1B的截面和折射率分布的概念图。光纤1B包括玻璃纤维2B，玻璃纤维2B包括芯部10。芯部10包括凹陷部分11和环形芯部12。环形芯部12围绕设置在中心处的凹陷部分11。凹陷部分11的折射率高于外包层22的折射率。环形芯部12的折射率高于凹陷部分11的折射率。
具有上述结构的光纤1B在1550nm波长处的有效面积也为110μm2以上180μm2以下，并且光缆截止波长为1530nm以下。第一树脂被覆层的厚度均匀度为60％以上80％以下。可以容易地增大光纤1B的有效面积，并且可以容易地提高光纤1B的弯曲损耗特性。优选地，在1550nm波长处的传输损耗为0.174dB/km以下。
可以在不改变模场直径的情况下增大具有上述结构的光纤1B的有效面积。换句话说，可将光纤1B连接至标准单模光纤而不会造成大的接头损耗，并且可以降低其非线性。
图5为示出着色光纤1C的截面的概念图。着色光纤1C包括着色层33，该着色层33围绕图1所示的光纤1A的第二树脂被覆层32。着色层33的外径为180μm以上210μm以下。通常的着色光纤包括外径为约250μm的着色层。近年来，已经尝试通过将着色光纤的外径减小至200μm来提高光缆中的着色光纤的密度。具有这种小直径的着色光纤需要具有提高的弯曲损耗特性。根据本实施方案的着色光纤1C在具有小的直径的同时，具有改善的弯曲损耗特性。
图6为示出光传输***100的配置的概念图。光传输***100包括发射(例如)C波段信号光的光发射器110、传输信号光的光传输线130以及接收信号光的光接收器120。光传输***100包括作为光传输线130的根据本实施方案的光纤。光传输线130具有低损耗和低非线性。因此，光传输***100具有增大的SN比并且能够进行长距离、大容量的信号光传输。

Claims (6)

1.一种光纤，包括：
玻璃纤维，其包括芯部和包层，所述包层围绕所述芯部，并且所述包层的折射率低于所述芯部的折射率；
第一树脂被覆层，其与所述玻璃纤维相接触并且围绕所述玻璃纤维；以及
第二树脂被覆层，其围绕所述第一树脂被覆层，并且所述第二树脂被覆层的杨氏模量大于所述第一树脂被覆层的杨氏模量，
其中在1550nm波长处的有效面积为110μm2以上180μm2以下，
其中光缆截止波长为1530nm以下，并且
其中所述第一树脂被覆层的厚度均匀度为60％以上80％以下。
2.根据权利要求1所述的光纤，
其中，在1550nm波长处的传输损耗为0.174dB/km以下。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，
其中所述包层包括
内包层，其围绕所述芯部，并且所述内包层的折射率低于所述芯部的折射率，以及
外包层，其围绕所述内包层，并且所述外包层的折射率低于所述芯部的折射率且高于所述内包层的折射率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤，
其中所述芯部包括
凹陷部分，其设置在中心处，以及
环形芯部，其围绕所述凹陷部分，并且所述环形芯部的折射率高于所述凹陷部分的折射率。
5.一种着色光纤，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的光纤；以及
着色层，其围绕所述光纤的所述第二树脂被覆层，
其中所述着色层的外径为180μm以上210μm以下。
6.一种光传输***，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，所述光纤用作光传输线。
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