CN112180498A - 多芯光纤 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例的MCF在短距离光传输中同时实现了优异的经济合理性和高兼容性。MCF包括多个芯部部分、共同包层和树脂涂层。每个芯部部分包括芯部、内包层和沟槽层。布置在直线上的至少四个芯部部分在芯部和内包层之间具有基本上相同的相对折射率差。四个芯部部分之中的彼此相邻的第一芯部部分和第二芯部部分的折射率分布具有这样的形状，其中，内包层的折射率相对于共同包层的折射率而言偏移，使得内包层和共同包层之间的折射率的大小关系相反。

Description

多芯光纤
技术领域
本发明的公开涉及多芯光纤。
背景技术
近年来，作为用于长距离通信的光传输介质，对包括多个芯部以及包围多个芯部中的每一个芯部的共同包层在内的多芯光纤(以下称为“MCF”)的研究得到了大力推进。
例如，非专利文献1(T.Matsui et al.,“Design of 125μm cladding multi-corefiber with full-band compatibility to conventional single-mode fiber(与传统的单模光纤具有全波带兼容性的125μm包层多芯光纤的设计),”in Eur.Conf.Opt.Commun.(ECOC),Valencia,2015,p.We.1.4.5)公开了一种MCF，其中，布置成在光纤横截面中形成正方格子的四个沟槽辅助型结构芯部(能与ITU-T G.652标准中规定的芯部兼容的芯部：以下称为“G.652兼容芯部”)被包含在外径为125μm的包层中。非专利文献1公开了：该MCF实现了在从O波带到L波带的波长范围(1260nm以上且1625nm以下)内与ITU-T G.652标准中所定义的光纤(以下称为“G.652光纤”)兼容的光学特性。
非专利文献2(T.Hayashi et al.,“125-μm-Cladding 8-Core Multi-Core FiberRealizing Ultra-High-Density Cable Suitable for O-Band Short-Reach OpticalInterconnects(实现适于O波带短距离光学互连的超高密度光缆的125μm包层8芯多芯光纤),”in Opt.Fiber Commun.Conf.(OFC),Los Angeles,2015,p.Th5C.6)公开了一种MCF，其中，八个G.652兼容芯部(具有沟槽辅助型结构)以环形布置，从而被包含在外径为125μm的包层中。非专利文献2公开了：该MCF实现了只在O波带(1260nm以上且1360nm以下)内与G.652光纤兼容的光学特性。在从C波带到L波带的波长范围(1530nm以上且1625nm以下)中，芯部中的光可能耦合到涂层或泄漏到涂层，从而造成传输损耗增加。因此，在从C波带到L波带的波长范围中，非专利文献2中公开的MCF与G.652光纤不兼容。
非专利文献3(D.L.Butler et al.,"Multicore optical fiber and connectorsfor short reach,high density links(用于短距离高密度链路的多芯光纤和连接器),"in IEEE Photon.Conf.(IPC),Burlingame,CA,USA,2012,pp.878-879)公开了一种四芯光纤(MCF)，其在环形包层中包含被布置在一条线上的四个芯部。非专利文献3没有公开包层外径、各个芯部的结构或特性，而是提出四芯光纤的包层外径大于125μm标准外径。从非专利文献3中的图1和图3之间的比较可以看出，图1中的光纤的芯部间距估计为50μm，并且包层的外径也估计为200μm左右。
非专利文献4(Y.Geng et al.,"High-speed,bi-directional dual-core fibertransmission system for high-density,short-reach optical interconnects(用于高密度短距离光学互连的高速双向双芯光纤传输***),"in Proc.SPIE,San Francisco,2015,vol.9390,Next-Generation Optical Networks for Data Centers and Short-Reach Links II,p.939009)公开了一种两芯光纤(MCF)，其具有被包含在125μm外径包层中的两个阶梯型折射率芯部。在该两芯光纤中，在光纤横截面中，两个芯部被布置成与包层中心的距离相同。此外，每个芯部在1310nm的波长处具有8.1μm的模场直径(以下称为“MFD”)以及1160nm的截止波长。非专利文献4公开了：这种芯部布置可以充分地抑制在1310nm、1490nm和1550nm的每个波长处的传输损耗和串扰(以下称为“XT”)。非专利文献4进一步公开了：通过将两芯光纤安装在LC单工连接器上，可以通过LC单工连接器实现与LC双工连接器等效的芯部数量。
非专利文献5(Y.Kokubun,T.Komo,K.Takenaga,S.Tanigawa,and S.Matsuo,“Selective mode excitation and discrimination of four-core homogeneouscoupled multi-core fiber(四芯同质耦合多芯光纤的选择性模式激发和判别),”Opticsexpress,vol.19,no.26,pp.B905-B914,2011)公开了一种四芯光纤(MCF)，其中，四个阶梯型折射率芯部被包含在外径为125μm的包层中。该四芯光纤是四个芯部彼此紧密地被布置在一条线上的强耦合型MCF。也就是说，根据非专利文献5的光纤是一种将所有四个芯部用作一个波导在传播模式下进行导波的光纤，因此不能抑制芯部间的串扰。
非专利文献6(Y.Amma et al.,"High-density Multicore Fiber withHeterogeneous Core Arrangement(具有异构芯部布置的高密度多芯光纤)"in Opt.FiberCommun.Conf.(OFC),Los Angeles,2015,p.Th4C.4)、非专利文献7(T.Gonda,K.Imamura,R.Sugizaki,Y.Kawaguchi,and T.Tsuritani,"125μm 5-core fibre with heterogeneousdesign suitable for migration from single-core system to multi-core system(具有适于从单芯***迁移到多芯***的异构设计的125μm五芯光纤)"inEur.Conf.Opt.Commun.(ECOC),Dusseldorf,2016,pp.547-549)和非专利文献8(Y.Sasakiet al.,"Crosstalk-managed heterogeneous single-mode 32-core fibre(串扰被管理的异构单模32芯光纤)"in Eur.Conf.Opt.Commun.(ECOC),2016,pp.550-552)中的每一个公开了异构芯部MCF。设计(或原型生产)是在如下条件下进行的：使有效横截面积(有效面积)或MFD在异构芯部之间是均等的，并且对于所有芯部，将截止波长设定为一定值以下。然而，色散被无视。然而，不幸的是，利用非专利文献6至8中公开的芯部结构，难以使色散特性在异构芯部之间是均等的。
发明内容
作为对传统MCF进行的调查结果，本发明的发明人发现以下问题。也就是说，如在以上非专利文献1至8中所公开的，即使近年来进行了大力研究，但是MCF仍未被商业化为通信传输介质。这可能是因为传统的MCF无法同时实现经济合理性和广泛兼容性二者。具体地，传统的MCF难以同时满足以下条件(1)至(3)。另外，当假设短距离互连作为连接在电子电路之间或连接在半导体芯片与电子电路之间的传输线能实现数据通信时，期望开发一种满足ITU-T G.652标准中包括的以下条件(4)以及满足以下条件(1)至(3)的MCF。
(1)包层外径为125μm，或涂层直径为250μm以下。
(2)存在有中心在光纤横截面中位于一条直线上的四个或更多个芯部。
(3)存在有至少在O波带(短距离光传输中通常使用的1310nm波长带，特别是1260nm以上且1360nm以下的波长带)内与符合ITU-T G.652标准的标准单模光纤(以下称为“SMF”)兼容的MFD和截止波长。
(4)零色散波长落在24nm宽的波长带内(优选地为1300nm以上且1324nm以下)。
关于上述条件(1)，为了实现抑制芯部间XT的MCF，通常需要抑制芯部之间的模式的电场分布的重叠。出于这一目的，需要(a)使彼此之间具有充分的芯部间隔，(b)将光充分地约束在芯部内，或者(c)满足这两个条件。为了使彼此之间具有充分的芯部间隔，在有很多芯部的情况下，需要增加包层外径，或者在包层外径是预先确定的情况下，需要将包层中所包含的芯部的数量限制为一定数量以下。为了增强芯部内的光约束性，必须将每个芯部的MFD降低(至低于ITU-T G.652标准)。由于这个原因，为了在抑制最外侧芯部上的泄漏损耗的同时，在具有受限的标准125μm外径的包层中布置具有与G.652光纤兼容的MFD的多个芯部，将减少可能包含的芯部的数量。
上述条件(2)是基于如下要求：在抑制光学特性的劣化的同时，使用能够廉价地实现MCF上的光进/出的一维阵列的芯部布置，在标准外径125μm的包层中包含大量芯部。另外，为了抑制光学特性的劣化，需要将相邻芯部之间的间隔以及从最外侧芯部到涂层的距离维持在一定水平以上。
条件(3)是适于短距离传输的光学特性。在长距离传输中，需要在实现C波带(1530nm以上且1565以下)内的低损耗、高色散和大Aeff的同时，以尽可能最短的芯部间隔抑制串扰。因此，光缆截止波长被设定为显著地大于1260nm(例如，为1300nm以上，1400nm以上，或略小于1530nm)。然而，这样的光纤不适于使用能够在典型石英玻璃光纤中实现低色散的O波带(1260nm以上且1360以下)进行短距离传输。另外，如上所述的光纤与色散位移光纤不同，不一定在C波带中具有低的色散，因此在单模中在操作波带中具有大的色散。
关于上述条件(4)，已知：在相邻芯部之间存在足够大的有效折射率差的情况下，可以有效地抑制XT。然而，为了在相邻芯部之间具有足够大的有效折射率差，需要在芯部之间具有大的折射率分布差。因此，认为难以实现一种在MFD、截止波长和色散方面全部维持与标准SMF兼容的光学特性的同时，在芯部之间获得足够大的有效折射率差的MCF。
已经做出本发明公开以解决如上所述的问题，并且本发明旨在提供一种具有用于在短距离光传输中同时实现优异的经济合理性和高兼容性的结构的MCF。
本发明的公开的多芯光纤(MCF)包括沿MCF的中心轴线延伸的多个芯部部分、共同包层以及树脂涂层。多个芯部部分中的每个芯部部分包括：沿中心轴线延伸的芯部；包围芯部的外周的内包层；以及包围内包层的外周面的沟槽层。共同包层包围多个芯部部分中的每个芯部部分的沟槽层的外周面并具有124μm以上且181μm以下的外径。树脂涂层包围共同包层的外周面并具有195μm以上且250μm以下的外径。此外，本发明的公开的多芯光纤包括由至少四个芯部部分构成的线性阵列组，所述四个芯部部分中的每个芯部部分具有位于在MCF的横截面上限定的直线上的芯部中心，横截面正交于中心轴线。构成线性阵列组的四个芯部部分中的每个芯部部分具有如下折射率分布：在该折射率分布中，至少芯部和内包层之间的相对折射率差等于其它芯部部分的芯部和内包层之间的相对折射率差。此外，四个芯部部分包括彼此相邻的且各个芯部中心之间具有以μm为单位的间隔Λ的第一芯部部分和第二芯部部分，第一芯部部分和第二芯部部分的相对于共同包层的折射率而言的相对折射率差相差以％为单位的0.001Λ以上。
附图说明
图1是示出根据本发明的公开的第一实施例的MCF的横截面结构的图；
图2是示出彼此相邻的第一芯部部分和第二芯部部分之间的横截面结构和布置关系的图；
图3是MCF的沿着图1中所示直线的折射率分布；
图4是示出根据本发明的公开的第二实施例的MCF的横截面结构的图；
图5是示出根据本发明的公开的第三实施例的MCF的横截面结构的图；
图6是示出多个制备好的样品的结构参数的表格；
图7是示出图6中所示的每个样品的测量结果的表格；以及
图8是示出对于具有不同光纤直径(共同包层的外径)的多个样品，光纤弯曲半径[μm]与累积断裂概率(假设以1匝弯曲经过10年而计算出的断裂概率)之间的关系的曲线图。
具体实施方式
首先，为了确认本发明的公开的多芯光纤(MCF)所需的结构条件，将进一步详细地调查上述非专利文献1至8中所述的MCF。如上所述，近年来已经对MCF进行了积极的研究，但是由于难以同时满足经济合理性和广泛兼容性，因此尚未将MCF商业化为用于通信的传输介质。为了提高MCF的经济合理性，期望MCF的包层的外径为125μm，这等于传统标准化光纤的包层外径，并且期望芯部的数量为至少四个或更多个。
上述非专利文献1和2中的每一个提出了一种MCF，其中，为了在维持适于通信的光学特性的同时实现包含更多个芯部的MCF，将多个芯部以在光纤横截面中二维布置的状态包含在外径为125μm的包层中。然而，包括如上所述地二维布置的芯部的MCF在连接至SMF时需要用于扇入/扇出的三维芯部阵列转换装置。“三维芯部阵列转换装置”是芯部被三维地布线的装置，并且是将MCF芯部布置转换成诸如相应的SMF阵列或SMF束等芯部阵列的装置。光收发器利用硅光子器件(silicon photonics)中的光集成电路的半导体基板等。作为实例，在多个通道中从半导体基板的平行于基板平面的边缘执行光进/出(边缘耦合)的情况下，需要从在基板边缘处一维布置的芯部到MCF的二维布置的芯部执行这些通道的光进/出，并且在这种情况下，还需要三维芯部阵列转换装置。另外，还需要三维芯部阵列转换装置来连接具有不同芯部阵列的MCF。然而，不幸的是，这样的三维芯部阵列转换装置难以批量生产并且目前非常昂贵，从而成为实际使用MCF的障碍。
上述非专利文献3公开了一种MCF，其中所有四个芯部被布置在一条线。该MCF的使用将便于边缘与硅光子基板的耦合。具体地，该MCF具有比125μm大得多的包层外径，由此实现了在各个芯部中的芯部间XT的抑制和良好的光学特性两者。然而，不幸的是，包层外径大大超过标准外径(125μm)的光纤会增加光纤自身的制造成本。另外，将难以使用具有标准尺寸的产品作为连接部件(连接器插芯或用于阵列的V形槽基板)。这也会增加这些连接部件的成本，从而导致MCF的经济合理性受损。
上述非专利文献4公开了一种MCF，其中包层外径是标准的125μm并且所有芯部被布置在一条线。然而，不幸的是，芯部的数量仅为两个，从而导致使用MCF带来的每根光纤空间通道数量增加的好处较低(低经济合理性)。
上述非专利文献5公开了一种MCF，其中包层外径是标准的125μm并且所有四个芯部被布置在一条线。然而，不幸的是，在该MCF中，芯部之间彼此强烈耦合，从而造成极高的芯部间XT。也就是说，该MCF无法允许每个芯部用作独立的空间通道。当四个芯部被视为一个波导时，被称为超模的三个空间模式被独立地用作波导，在其中创建向每个超模单独地输入和输出信号的装置将是不容易的。因此，非专利文献5的MCF也损害了使用MCF的光纤传输***的经济合理性。
非专利文献6至8中的每一个公开了在每个芯部中折射率分布是不同的异构芯部MCF。通过采用异构芯部结构，芯部之间会出现大的传播常数(或有效折射率)差，从而抑制芯部之间的相位匹配(抑制XT)。另一方面，使芯部之间的有效折射率差大到足够抑制XT是不容易的。也就是说，各种光学特性将在芯部之间具有差异，从而造成芯部之间在信号光的传输质量上也存在差异。注意，非专利文献6至8中的每一个的MCF主要关注于长距离光传输的应用上，因此，使作为长距离光传输中的重要参数的有效横截面积(由传播光的电场分布确定)均等，并且对于所有芯部，将截止波长设定为固定值以下，由此确保在所使用的波长带中的单模操作。另一方面，在长距离光传输中不考虑色散(因为它可以通过数字信号处理来补偿)。所公开的芯部结构被认为难以使异构芯部之间的色散特性均等。
不仅使由传播光的电场分布确定的有效横截面积和MFD在异构芯部之间均等，而且使色散在异构芯部之间均等，在目前这是极其困难的。另外，在充分增强芯部内的光约束以抑制芯部间XT的同时，在芯部之间获得不同的传播常数是不切实际的。
可以如下地获得每光纤长度的芯部间(或模式间)功率耦合系数。作为前提，MCF具有两个芯部(模式)并且MCF中的传输损耗可忽略不计。一个芯部(模式)m与另一芯部(模式)n之间的功率耦合系数为h，一个芯部(模式)m中的光强度为Im，另一芯部(模式)n中的光强度为In，并且在光纤长度方向上的位置为z。在这些条件下，由以下公式(1)表示的关系成立：
Figure BDA0002566913290000081
当在两个芯部之间的串扰或功率耦合充分小的情况下光仅入射到位于MCF一端的一个芯部(模式)m上时，并且当在MCF的另一端处的来自一个芯部(模式)m的输出光强度为I1、来自另一芯部(模式)n的输出光强度为I2、并且MCF长度为LZ时，一个芯部(模式)m与另一芯部(模式)n之间的功率耦合系数h可以通过以下公式(2)获得：
Figure BDA0002566913290000091
特别地，假设应用于短距离互连，期望通过使对信号处理所引起的信号波形失真进行的补偿最小化来以低功耗执行光传输。此时，期望在使用的波长带中充分地抑制色散(绝对值)并且芯部之间的变化很小。ITU-T G.652标准规定，零色散波长应在1300nm以上且1324nm以下的范围内，以减小在1310nm波带(1260nm以上且1360nm以下)中色散的绝对值，这通常用于短距离光传输。这导致结构条件：
(1)是具有能够充分地抑制芯部间XT的传播常数差的异构芯部MCF；和
(2)在用于短距离光传输的1310nm波长处，所有芯部的MFD落在8.6±0.6μm至9.5±0.6μm的范围内，光缆截止波长为1260nm以下，并且零色散波长落在24nm宽的波长带内(更优选地，在1300nm以上且1324nm以下的范围内)。
然而，不幸的是，至今为止尚未公开满足上述规格的MCF，并且如作为本领域技术人员公知的背景技术的文献中那样，实现这一点显然是困难的。
[本发明的公开的实施例的描述]
基于以上详细调查结果，本发明的公开提出一种适于短距离光传输的MCF，其中，在外径为124μm以上且181μm以下的包层中包含许多芯部，即，四个或更多个芯部(包括在光纤横截面中被布置在一条线上的至少四个芯部)。注意，本发明的公开的MFC关注于使用O波带(1260nm以上且1360nm以下)的短距离光传输，因此容许仅在使用C波带等的长距离光传输中发生的光学特性劣化。另外，本发明的公开的MCF允许相邻芯部具有不同的折射率分布，由此实现了充分适于使用O波带的短距离光传输进行信号传输的光学特性。
更具体地，本发明的公开的MCF的实例实现了上述MFD、截止波长和色散的期望特性。此外，根据一个实例的MCF具有如下构造：具有125±1μm的标准包层外径并且四个或更多个芯部在光纤横截面中被布置在一条线上，从而使得MCF适于在1310nm波带的波长内进行短距离光传输。
此外，根据本发明的公开的MCF的另一实例也实现了上述MFD、截止波长和色散的期望特性。此外，根据另一实例的MCF具有180μm以下的标准包层外径，并且12个或更多个芯部在光纤横截面中被布置成正方格子状，从而使得MCF适于在1260nm以上且1625nm以下的波长处进行短距离光传输。
在下文中，将单独地列出并描述本发明的公开的实施例的详情。
(1)根据本发明的公开的一方面的多芯光纤(MCF)包括沿MCF的中心轴线延伸的多个芯部部分、共同包层以及树脂涂层。多个芯部部分中的每个芯部部分包括：沿中心轴线延伸的芯部；包围芯部的外周的内包层；以及包围内包层的外周面的沟槽层。以该方式，多个芯部部分中的每个芯部部分具有光约束效果好的沟槽辅助型结构。考虑到与标准SMF的包层外径的匹配，共同包层包围多个芯部部分中的每个芯部部分的沟槽层的外周面并具有124μm以上且181μm以下的外径。树脂涂层包围共同包层的外周面并具有195μm以上且250μm以下的外径。此外，本发明的公开的多芯光纤包括由至少四个芯部部分构成的线性阵列组，所述四个芯部部分中的每个芯部部分具有位于在MCF的横截面上限定的直线上的芯部中心，横截面正交于中心轴线。构成线性阵列组的四个芯部部分中的每个芯部部分具有如下折射率分布：在该折射率分布中，至少芯部和内包层之间的相对折射率差等于其它芯部部分的芯部和内包层之间的相对折射率差。此外，四个芯部部分包括彼此相邻的且各个芯部中心之间具有间隔Λ[μm]的第一芯部部分和第二芯部部分，第一芯部部分和第二芯部部分的相对于共同包层的折射率而言的相对折射率差相差0.001Λ[％]以上。也就是说，彼此相邻的第一芯部部分和第二芯部部分具有相互不同的结构。此外，作为实例，在线性阵列组包括四个芯部部分的情况下，与上述第一芯部部分对应的芯部部分和与上述第二芯部部分对应的芯部部分沿直线交替地布置。在这里，“芯部和内包层之间相对折射率差相等的折射率分布”是指芯部和内包层的相对折射率差的差异为0.02％以下的折射率分布。
(2)作为本发明的公开的一方面，优选的是，MCF具有在1310nm波长带(1260nm至1360nm)内对于所有芯部部分来说均等的光学特性。具体地，优选的是，具有如下构造：其中，至少四个芯部部分中的每个芯部部分在1310nm的波长处具有8.0μm以上且10.1μm以下的MFD，具有1260nm以下的光缆截止波长，并且在1310nm的波长带中具有0.5dB/km以下的传输损耗。1310nm波长带中的传输损耗更优选地为0.4dB/km以下。在这种情况下，向树脂涂层的泄漏损耗LL在1310nm的波长附近充分地低。关于四个芯部部分的零色散波长上的变化，最大零色散波长与最小零色散波长之间的差优选为24nm以下。此外，在MCF以7cm以上且14cm以下的半径或以14cm以上且20cm以下的半径弯曲的状态下，第一芯部部分的芯部与第二芯部部分的芯部之间的串扰(芯部间XT)优选地为0.01/km以下。作为在短距离光传输中的相邻芯部之间的XT，这样的XT值充分地低。
(3)作为本发明的公开的一方面，作为第一芯部部分的结构参数，芯部、内包层和沟槽层相对于共同包层的折射率而言的相对折射率差分别设定为Δco,1[％]、Δic,1[％]和Δt,1[％]。相比之下，作为第二芯部部分的结构参数，芯部、内包层和沟槽层相对于共同包层的折射率而言的相对折射率差分别设定为Δco,2[％]、Δic,2[％]和Δt,2[％]。此时，优选的是，第一芯部部分和第二芯部部分满足以下关系：
Δco,1>Δic,1>Δt,1
Δco,2>Δic,2>Δt,2
0.32％≤Δco,1-Δic,1≤0.40％
0.32％≤Δco,2-Δic,2≤0.40％
Δt,1≤0％
Δt,2<0％
Δic,1≤0.10％
-0.10％≤Δic,2。
更优选的是，满足以下关系：
Δic,2<0％<Δic,1。
另外，以下是用于第一芯部部分和第二芯部部分的布置条件，以确保抑制芯部间XT和抑制向树脂涂层侧的泄漏损耗LL。即，在将Λ[μm]定义为第一芯部部分的芯部中心与第二芯部部分的芯部中心之间的间隔的条件下，优选的是，第一芯部部分和第二芯部部分满足以下关系：
0.001Λ≤Δco,1-Δco,2
0.001Λ≤Δic,1-Δic,2。
另外，作为本发明的公开的一方面，第一芯部部分和第二芯部部分可以满足以下关系：
0.002Λ≤Δco,1-Δco,2
0.002Λ≤Δic,1-Δic,2。
在相邻的第一和第二芯部部分之间，它们的各个沟槽层可以彼此接触(或可以连接)。
(4)作为本发明的公开的一方面，第一芯部部分和第二芯部部分可以满足以下关系：
Δt,1≤-0.5％
Δt,2≤-0.5％
0.34≤a1/b1≤0.42
0.34≤a2/b2≤0.42。
其中，作为第一芯部部分的结构参数，芯部、内包层和沟槽层的外径分别设定为2a1[μm]、2b1[μm]和2c1[μm]，并且
作为第二芯部部分的结构参数，芯部、内包层和沟槽层的外径分别设定为2a2[μm]、2b2[μm]和2c2[μm]。
(5)作为本发明的公开的一方面，优选的是，MCF具有1300nm以上且1324nm以下的零色散波长。作为本发明的公开的一方面，优选的是，在零色散波长处，MFC具有0.092ps/(nm2·km)以下的色散斜率。作为本发明的公开的一方面，优选的是，在具有5mm以上的曲率半径的弯曲下，或者在具有3mm以上的弯曲半径的弯曲下，MCF在1310nm的波长处具有0.25dB/匝以下的弯曲损耗。此外，作为本发明的公开的一方面，优选的是，共同包层具有124μm以上且126μm以下的外径。此时，优选的是，第一芯部部分的芯部中心与第二芯部部分的芯部中心之间的间隔Λ[μm]满足条件：
22.5μm≤Λ≤27.8μm。
此外，间隔Λ[μm]可以满足条件：
23μm≤Λ≤25μm。
(6)作为本发明的公开的一方面，第一芯部部分的沟槽层的外周面与第二芯部部分的沟槽层的外周面之间的最短距离被设定为间隔w[μm]，或者将由表达式“Λ-(c1+c2)”给出的值定义为间隔w[μm]。此时，优选的是，间隔w[μm]和间隔Λ[μm]满足以下关系：
0μm≤w≤2.49μm
0.0133w3-0.129w2+0.885w+22.5≤Λ≤-1.46w+27.8。
此外，在将第一和第二芯部部分的沟槽层的外周面以最短距离连接起来的第一线段的中点与将第一和第二芯部部分的芯部中心连接起来的第二线段的中点之间的偏差d[μm]将由以下公式(3)给出：
Figure BDA0002566913290000131
此时，优选的是，偏差d[μm]满足以下关系：
d≤-(0.104w+0.324)Λ2+(5.721w+19.220)Λ-(79.360w+271.139)
d≤-0.246Λ-0.501w+6.471
d≥0.439Λ+0.501w-12.539。
注意，在第一芯部部分和第二芯部部分的位置关系中，在第一线段的中点比第二线段的中点更靠近第一芯部部分的情况下，偏差d[μm]将为负值。
(7)作为本发明的公开的一方面，优选的是，在MCF的横截面上，包括上述线性阵列组的多个芯部部分被布置成，使得相对于从中心轴线(MCF的中心轴线)与横截面之间的交叉点穿过的作为对称轴线的基准直线，芯部中心的位置呈线对称。作为本发明的公开的一方面，允许的是，在MCF的横截面上，包括上述线性阵列组的多个芯部部分被布置成，使得相对于中心轴线(MCF的中心轴线)与横截面之间的作为旋转中心的交叉点，各个芯部中心的位置具有二重或更多重的旋转对称性。作为本发明的公开的一方面，MCF可以包括具有与共同包层的折射率不同的折射率的标记。在这种情况下，标记布置在消除多个芯部部分中的芯部中心位置的对称性(线对称性、旋转对称性等)的位置处。这种标记的存在使得能够在第一和第二芯部部分之间进行区分。此外，作为本发明的公开的一方面，第一芯部部分中的沟槽层的外半径(c1)可以不同于第二芯部部分中的沟槽层的外半径(c2)。同样在这种情况下，MCF的沿着四个芯部部分的阵列方向的折射率分布在MCF的横截面上失去了折射率分布的对称性(线对称性、旋转对称性等)，这使得能够在第一和第二芯部部分之间进行区分。
如上所述，在[本发明的公开的实施例的细节]中列出的每个方面适用于所有的剩余方面或者适用于这些剩余方面的所有组合。
[本发明的公开的实施例的细节]
下面将参考附图来详细描述根据本发明的公开的多芯光纤(MCF)的具体实例。需要理解的是，本发明的公开不限于这些实例，而是由权利要求的范围指示，并且意图包括与权利要求等同的含义以及该范围内的所有修改。相同的附图标记被赋予相同的部件，并且将省略重复的描述。
(第一实施例)
图1是示出根据本发明的公开的第一实施例的MCF的横截面结构的图。图2是示出作为图1所示的四个芯部部分(线性阵列组G0)的一部分且彼此相邻的第一芯部部分100A和第二芯部部分100B的横截面结构和布置关系的图。图3是MCF的沿着图1中的直线L0的折射率分布。注意，图3示出共同包层200的折射率水平LVclad。
在图1所示的实例中，第一实施例的MCF 10A包括：均沿MCF10A的中心轴线AX延伸的四个芯部部分；包围四个芯部部分中的每个芯部部分的共同包层200；以及包围共同包层200的外周面的树脂涂层300。四个芯部部分具有如下构造：包括具有不同结构的两种类型的芯部部分(第一芯部部分100A和第二芯部部分100B)，其中这些第一芯部部分100A和第二芯部部分100B沿着直线L0交替地布置。也就是说，第一芯部部分100A的芯部中心AX1和第二芯部部分100B的芯部中心AX2都位于直线L0上。以该方式，包括布置在直线L0上的芯部中心AX1和AX2的至少四个芯部部分(第一芯部部分100A和第二芯部部分100B)构成线性阵列组G0。
共同包层200具有124μm以上且181μm以下的外径。另外，为了抑制从各个芯部部分到树脂涂层300的泄漏损耗LL增加，设定外包层厚度(OCT)，以便确定线性阵列组G0在共同包层200的横截面中的适当位置。在本说明书中，“OCT”是从距离中心轴线AX最远的芯部部分的芯部中心到共同包层200的外周面的最短距离。设置在共同包层200的外周上的树脂涂层具有195μm以上且250μm以下的外径。注意，树脂涂层300不必由单个层构成。在图1的实例中，树脂涂层300包括：包围共同包层200的外周面的内涂层310；以及包围内涂层310的外周面的外涂层320。考虑到与标准SMF的包层外径的匹配，期望共同包层200的外径为124μm至126μm。此时，可能期望将树脂涂层300的外径减小至195μm的最小值，因为该范围可以在不损害光学特性和生产率的情况下实现。同样，考虑到与标准SMF的树脂涂层外径的匹配，进一步期望树脂涂层300的外径近似为250μm。此时，期望共同包层200的外径被设定为179μm至181μm的最大值，因为该范围可以在不损害光学特性和生产率的情况下实现。
图2示出作为图1中所示的四个芯部部分的一部分且彼此相邻的第一芯部部分100A与第二芯部部分100B之间的横截面结构和布置关系的实例。如图2所示，第一芯部部分100A具有沟槽辅助型结构。该沟槽辅助型结构包括：芯部110A，其具有外径2a1并包括芯部中心AX1；内包层120A，其具有外径2b1并具有比芯部110A的折射率低的折射率；以及沟槽层130A，其具有外径2c1并具有比内包层120A的折射率低的折射率。相比之下，第二芯部部分100B具有沟槽辅助型结构。该沟槽辅助型结构包括：芯部110B，其具有外径2a2并包括芯部中心AX2；内包层120B，其具有外径2b2并具有比芯部110B的折射率低的折射率；以及沟槽层130B，其具有外径2c2并具有比内包层120B的折射率低的折射率。第一芯部部分100A中的沟槽层130A的外半径(c1)可以不同于第二芯部部分100B中的沟槽层130B的外半径(c2)。此外，这些相邻的沟槽层130A和130B可以彼此重叠。
此外，如图2所示，彼此相邻的第一芯部部分100A和第二芯部部分100B之间的位置关系由沟槽层130A和130B之间的最短距离w[μm]以及间隔Λ[μm]来确定，间隔Λ[μm]是芯部中心AX1与芯部中心AX2之间的中心到中心距离。具体地，在共同包层200具有124μm以上且126μm以下的外径的情况下，间隔Λ[μm]满足以下条件之一：
22.5μm≤Λ≤27.8μm
或
23μm≤Λ≤25μm。
此外，在间隔w[μm]被定义为第一芯部部分100A的沟槽层130A的外周面与第二芯部部分100B的沟槽层130B的外周面之间的最短距离或者被定义为由表达式“Λ-(c1+c2)”给出的值的情况下，间隔w[μm]和间隔Λ[μm]满足以下关系：
0μm≤w≤2.49μm
0.0133w3-0.129w2+0.885w+22.5≤Λ≤-1.46w+27.8。
另外，第一线段是将第一和第二芯部部分100A和100B的沟槽层130A和130B的外周面以最短距离连接起来的线段，并且第二线段是将第一和第二芯部部分100A和100B的芯部中心AX1和AX2连接起来的线段，第一线段的中点与第二线段的中点之间的偏差d[μm]由上述公式(3)给出，并且偏差d[μm]满足以下关系：
d≤-(0.104w+0.324)Λ2+(5.721w+19.220)Λ-(79.360w+271.139)
d≤-0.246Λ-0.501w+6.471
d≥0.439Λ+0.501w-12.539。
注意，在第一芯部部分和第二芯部部分之间的位置关系中，在第一线段的中点比第二线段的中点更靠近第一芯部部分的情况下，偏差d[μm]将为负值。
图3示出：在根据第一实施例的MCF 10A的横截面中，沿着MCF 10A的直线L0(参见图1和图2)的折射率分布，特别是交替地布置有第一芯部部分100A(包括芯部中心AX1)和第二芯部部分100B(包括芯部中心AX2)的线性阵列组G0的折射率分布。如图3所示，构成第一芯部部分100A的芯部110A、内包层120A和沟槽层130A的外径分别为2a1[μm]、2b1[μm]和2c1[μm]。此外，构成第一芯部部分100A的芯部110A、内包层120A和沟槽层130A的相对折射率差(相对于共同包层200的折射率而言的相对折射率差Δ，在图3中示出了共同包层200的折射率水平LVclad)分别为Δco,1[％]、Δic,1[％]和Δt,1[％]。构成第二芯部部分100B的芯部110B、内包层120B和沟槽层130B的外径分别为2a2[μm]、2b2[μm]和2c2[μm]。此外，构成第二芯部部分100B的芯部110B、内包层120B和沟槽层130B的相对折射率差(相对于共同包层200的折射率而言的相对折射率差Δ)分别为Δco,2[％]、Δic,2[％]和Δt,2[％]。
在本说明书中，具有折射率n1的某一玻璃区域(例如，芯部110A、110B等)的相对于共同包层200的折射率n0而言的相对折射率差Δ％由以下表达式给出：
Δ＝100(n1 2-n0 2)/2n0 2。
因此，具有比共同包层200的折射率高的折射率的玻璃区域的相对折射率差将为正值，而具有比共同包层200的折射率低的折射率的玻璃区域的相对折射率差将为负值。此外，除共同包层200以外的任何玻璃区域之间的相对折射率差应通过一个玻璃区域相对于共同包层200的折射率而言的相对折射率差与另一玻璃区域相对于共同包层200的折射率而言的相对折射率差之间的差异的绝对值来给出。
如图3所示，构成线性阵列组G0的四个芯部部分中的每个芯部部分的折射率分布被设计成，使得至少在对应于第一芯部部分100A的芯部部分中的相对折射率差(Δco,1-Δic,1)基本上匹配在对应于第二芯部部分100B的芯部部分中的相对折射率差(Δco,2-Δic,2)。特别地，包括芯部中心AX1的第一芯部部分100A的折射率分布被设计成，使得内包层120A的折射率高于共同包层200的折射率。相比之下，包括芯部中心AX2的第二芯部部分100B的折射率分布被设计成，使得内包层120B的折射率低于共同包层200的折射率(大小关系与第一芯部部分100A的情况相反)。沿直线L0交替地布置具有这样不同折射率分布的第一芯部部分100A和第二芯部部分100B，实现了折射率分布的偏移结构。
更具体地，将第一芯部部分100A的折射率分布的结构与第二芯部部分100B的折射率分布的结构进行比较，本实施例中的第一芯部部分100A和第二芯部部分100B满足以下关系：
Δco,1>Δic,1>Δt,1
Δco,2>Δic,2>Δt,2
0.32％≤Δco,1-Δic,1≤0.40％
0.32％≤Δco,2-Δic,2≤0.40％
Δt,1≤0％
Δt,2<0％
Δic,1≤0.10％
-0.10％≤Δic,2。
更优选的是，满足以下关系：
Δic,2<0％<Δic,1。
此外，第一芯部部分100A和第二芯部部分100B满足以下关系：
0.001Λ≤Δco,1-Δco,2
0.001Λ≤Δic,1-Δic,2
或
0.002Λ≤Δco,1-Δco,2
0.002Λ≤Δic,1-Δic,2。
此外，优选的是，第一芯部部分100A和第二芯部部分100B满足以下关系：
Δt,1≤-0.5％
Δt,2≤-0.5％
0.34≤a1/b1≤0.42
0.34≤a2/b2≤0.42。
(第二实施例)
图4是示出根据本发明的公开的第二实施例的MCF的横截面结构的图。尽管图4所示的根据第二实施例的MCF 10B在设置于共同包层200中的芯部部分的数量和阵列结构方面不同于根据上述第一实施例的MCF 10A，但可以获得与根据第一实施例的MCF 10A的情况类似的技术效果。
图4中所示的第二实施例的MCF 10B包括：12个芯部部分；包围12个芯部部分中的每个芯部部分的共同包层200；以及包围共同包层200的外周面的树脂涂层300。树脂涂层300包括：包围共同包层200的外周面的内涂层310；以及包围内涂层310的外周面的外涂层320。注意，树脂涂层300可以由单个层构成。12个芯部部分包括对应于上述第一芯部部分100A的组以及对应于上述第二芯部部分100B的组，并且被布置成形成正方格子状。在第二实施例中，在MCF 10B的横截面(正交于中心轴线AX的平面)上，12个芯部部分沿着四条直线L1、L2、L3和L4布置。直线L1和直线L2彼此平行，而直线L3和直线L4也彼此平行。两条直线L3和L4正交于两条直线L1和L2。
在直线L1上，构成线性阵列组G1的四个芯部部分被布置成第一芯部部分100A和第二芯部部分100B交替地布置。在直线L2上，构成线性阵列组G2的四个芯部部分被布置成第一芯部部分100A和第二芯部部分100B交替地布置。在直线L3上，构成线性阵列组G3的四个芯部部分被布置成第一芯部部分100A和第二芯部部分100B交替地布置。在直线L4上，构成线性阵列组G4的四个芯部部分被布置成第一芯部部分100A和第二芯部部分100B交替地布置。
在图4中所示的实例中，包括四个线性阵列组G1至G4的12个芯部部分被布置成，使得相对于与MCF 10B的中心轴线AX交叉的作为对称轴线的基准直线，各个芯部中心AX1和AX2的位置呈线对称。此外，12个芯部部分被布置成，使得围绕MCF 10B的中心轴线AX作为旋转中心，各个芯部中心AX1和AX2的位置具有二重或更多重的旋转对称性。在具有线对称性或旋转对称性的这种芯部部分布置中，难以在第一芯部100A和第二芯部100B之间进行区分。为了解决这个问题，在第二实施例中，提供了具有与共同包层200的折射率不同的折射率的标记400。标记400布置在消除12个芯部部分中的芯部中心AX1和AX2的布置的对称性的位置处。标记400使得能够在第一芯部部分100A和第二芯部部分100B之间进行区分。
(第三实施例)
图5是示出根据本发明的公开的第三实施例的MCF的横截面结构的图。尽管图5所示的根据第三实施例的MCF 10C在设置于共同包层200中的芯部部分的数量和阵列结构方面不同于根据上述第一实施例的MCF 10A，但可以获得与根据第一实施例的MCF 10A的情况类似的技术效果。
图5中所示的第三实施例的MCF 10C包括：八个芯部部分；包围八个芯部部分中的每个芯部部分的共同包层200；以及包围共同包层200的外周面的树脂涂层300。树脂涂层300包括：包围共同包层200的外周面的内涂层310；以及包围内涂层310的外周面的外涂层320。注意，树脂涂层300可以由单个层构成。八个芯部部分包括对应于上述第一芯部部分100A的组以及对应于上述第二芯部部分100B的组。在第三实施例中，在MCF 10C的横截面(正交于中心轴线AX的平面)上，四个芯部部分沿着直线L0(与MCF 10C的中心轴线AX交叉的直线)布置。直线L0上的芯部部分的阵列类似于上述第一实施例中的阵列。也就是说，在直线L0上，构成线性阵列组G0的四个芯部部分被布置成第一芯部部分100A和第二芯部部分100B交替地布置。
此外，在图5中所示的实例中，包括线性阵列组G0的八个芯部部分被布置成，相对于与MCF 10B的中心轴线AX交叉的作为对称轴线的基准轴线，各个芯部中心AX1和AX2的位置呈线对称。此外，八个芯部部分被布置成，围绕MCF 10C的中心轴线AX作为旋转中心，各个芯部中心AX1和AX2的位置具有二重或更多重的旋转对称性。注意，在第三实施例中可以与上述第二实施例的情况类似地布置标记400。
(测量结果)
图6是示出制备好用于测量的多个样品的结构参数的表格。图7是示出图6中所示的每个样品的测量结果的表格。
制备好的样品#1是类似于第一实施例(图1)的包括线性阵列组G0(四个芯部部分被布置在一条线(一列)上的阵列部件)的样品，其中共同包层200的外径(以下简称为“包层外径”)为125μm。类似于第一实施例(图1)，样品#2是包括线性阵列组G0的样品，并具有125μm的包层外径。类似于第一实施例(图1)，样品#3是包括线性阵列组G0的样品，并具有125μm的包层外径。样品#4是类似于第二实施例(图4)的包括四个线性阵列组G1至G4(12个芯部部分被布置成形成正方格子状的阵列部件)的样品，其中包层外径为180μm。
图6示出了样品#1至#4中的每个样品的第一芯部部分100A的结构参数，即，相对于作为基准的共同包层200的折射率(在图3中示出了共同包层200的折射率水平LVclad)，芯部110A的相对折射率差Δco,1[％]、内包层120A的相对折射率差Δic,1[％]、沟槽层130A的相对折射率差Δt,1[％]、芯部110A的半径a1[μm]、内包层120A的外半径b1[μm]、以及沟槽层130A的外半径c1[μm]。图6进一步示出了样品#1至#4中的每个样品的第二芯部部分100B的结构参数，即，基于作为基准的共同包层200的折射率，芯部110B的相对折射率差Δco,2[％]、内包层120B的相对折射率差Δic,2[％]、沟槽层130B的相对折射率差Δt,2[％]、芯部110B的半径a2[μm]、内包层120B的外半径b2[μm]、以及沟槽层130B的外半径c2[μm]。在图6中的表格中，“OCT”是从距离MCF的中心轴线AX最远的芯部部分的芯部中心到共同包层200的外周面的最短距离。
图7是示出图6中所示的样品#1至#4中的每个样品的测量结果的表格。图7的表格列出了第一芯部部分100A和第二芯部部分100B中的每一个的光缆截止波长λcc[μm]、零色散波长λ0[μm]、在波长λ0处的色散斜率(零色散斜率)S0[ps/(nm2·km)]以及泄漏损耗LL[dB/km]。此外，表格中的“芯部间XT”表示彼此相邻的第一芯部部分100A和第二芯部部分100B之间的串扰。MFD是在1310nm的波长处的值。在泄漏损耗LL和芯部间XT中，对于样品#1至#3示出了在1310nm的波长处的值，并且对于样品#4示出了在1625nm的波长处的值。芯部间XT表示在0.14m的光纤弯曲半径处的值。
在近年来引入的具有低传输损耗的标准SMF中，在1310nm的波长处获得约0.3dB/km的传输损耗。基于这个事实，为了在MCF中在1310nm的波长处获得0.4dB/km以下的传输损耗，优选的是，在1310nm的波长处的向涂层的泄漏损耗LL为0.1dB/km以下。标准SMF的在1310nm的波长处的传输损耗为0.32dB/km以上且0.35dB/km以下。因此，为了在MCF中在1310nm的波长处获得0.4dB/km以下的传输损耗，在1310nm的波长处的向涂层的泄漏损耗LL优选地为0.08dB/km以下，并且更优选地为0.05dB/km以下。从图7可以看出，本实施例满足这种要求规格。
从图7中所示的测量结果可以看出，当第一芯部部分100A和第二芯部部分100B满足上述结构条件时，根据上述第一至第三实施例的MCF 10A至10C可以获得如下优选的光学特性：在1310nm的波长处的8.0μm以上且10.1μm以下的MFD，1260nm以下的光缆截止波长，以及在1260nm以上且1360nm以下的波长带中的0.5dB/km以下(优选地为0.4dB/km以下)的传输损耗。此外，在构成线性阵列组G0的四个芯部部分(或者构成线性阵列组G1至G4的12个芯部部分)的零色散波长中，最大零色散波长与最小零色散波长之间的差(波长宽度)可以被调整为24nm以下。在MCF 10A至10C以7cm以上且14cm以下的弯曲半径或以14cm以上且20cm以下的弯曲半径弯曲的状态下，第一芯部部分100A中的芯部110A与第二芯部部分100B中的芯部110B之间的XT将为0.01/km以下。MCF 10A至10C的零色散波长可以被设定为1300nm以上且1324nm以下的范围。此外，在这样的零色散波长处的MCF 10A至10C的色散斜率为0.092ps/(nm2·km)以下。此外，在具有5mm以上(优选地为3mm以上)的曲率半径的弯曲下，MCF 10A至10C的在1310nm的波长处的弯曲损耗可以被调整为0.25dB/匝以下。
接下来，将描述本发明的公开的MCF 10A至10C中的光学特性的适当范围的依据。图8是示出对于具有不同光纤直径(共同包层的外径)的多个样品，光纤弯曲半径[μm]与累积断裂概率(假设以1匝弯曲经过10年而计算出的断裂概率)之间的关系的曲线图。在图8中，曲线G810示出具有250μm的包层外径(对应于光纤直径的共同包层200的外径)的样品的测得值，曲线G820示出具有225μm的包层外径的样品的测得值，曲线G830示出具有200μm的包层外径的样品的测得值，曲线G840示出具有175μm的包层外径的样品的测得值，曲线G850示出具有150μm的包层外径的样品的测得值，并且曲线G860示出具有125μm的包层外径的样品的测得值。
将包层外径设定为125±1μm，使得可以使用与标准SMF中所用的***部件相同的***部件，诸如传统的连接器插芯。将包层外径设定为125±1μm以上且180±1μm以下，使得能够使用与传统标准SMF具有相同外径(约250μm)的树脂涂层进行涂覆，从而使得可以使用传统的光缆技术。就降低传输***的成本而言，这是优选的。此外，如图8所示，虽然光纤弯曲时的断裂概率随着光纤弯曲的曲率半径的减小而增加，但是断裂概率急剧上升时的阈值曲率半径也将随着包层外径的增大而增大。优选的是，包层的外径为125±1μm以下，因为该设定可以将阈值曲率半径抑制为小于5mm。
当在1310nm的波长处的传输损耗为0.5dB/km、优选地为0.4dB/km时，对于符合当前广泛使用的ITU-T G.652和G.657标准的单芯SMF，传输损耗不会有显著增加。
此外，假设不受泄漏损耗LL影响的芯部的传输损耗是芯部固有传输损耗，则利用纯石英芯部将可以获得在1310nm的波长处的约0.3dB/km的芯部固有传输损耗。利用掺杂GeO2的芯部，将可以获得0.32dB/km以上且0.35dB/km以下的芯部固有传输损耗。因此，在本发明的公开的MCF中，通过在1310nm的波长处将“泄漏损耗LL”添加到“芯部固有传输损耗”而获得的“传输损耗”优选地为0.5dB/km，更优选地为0.4dB/km或更小。再更优选的是，在O波带的整个范围内，该“传输损耗”为0.4dB/km以下。
将在1310nm的波长处的MFD设定为8.0μm以上或10.1μm以下，可以减少与基于传统标准SMF的***或部件的连接损耗。此外，即使发生一定程度的轴线偏移，连接损耗也可以被抑制到小的值。
在1310nm的波长处，曲率半径R为5mm以上或3mm以上时的弯曲损耗优选地为0.25dB/匝以下。在这种情况下，即使当在用于高性能计算或数据中心的光学互连布线的使用中采用具有小曲率半径的光纤时，也可以抑制传输损耗的大幅增加。将在1310nm的波长处的在3mm的曲率半径R下的弯曲损耗设定为0.10dB/匝以下，使得即使在更恶劣的条件下也可以抑制传输损耗。
将零色散波长设定为1300nm以上且1324nm以下，使得可以抑制在用于短距离光传输的O波带中的色散。这是使得能够抑制收发器中的色散补偿的成本(价格和功耗成本)。
将光缆截止波长设定为1260nm以下，可以确保在用于短距离光传输的O波带中进行单模操作。更优选的是，将2m截止波长设定为1260nm以下。
将在1310nm的波长处的相邻芯部之间的XT设定为0.001/km以下，使得在信号光在相邻芯部之间沿反向传播方向传输的情况下，可以充分地抑制由芯部间XT引起的噪声。此外，将相邻芯部之间的XT设定为0.001/km以下，使得即使在信号光在所有芯部中沿相同传播方向传输的情况下，也可以充分地抑制由芯部间XT引起的噪声。
如上所述，在四个或更多个芯部之中的从芯部中心到树脂涂层距离最短的芯部中，在1550nm或1625nm的波长处的传输损耗大于0.4dB/km。有意将其设定为不符合ITU-TG.652或G.657标准的大值，使得可以实现较小的OCT。在这种情况下，由于可以使最外侧芯部靠近涂层，因此可以在外径约为125μm的包层中以布置成一列的状态包裹更多芯部。这还使得可以将具有较大MFD的芯部包裹在外径约为125μm的包层内。此外，这扩大了芯部间XT和间隔Λ(相邻芯部之间的中心到中心距离)的制造设计余量。
将在零色散波长处的色散斜率设定为0.092ps/(nm2·km)以下，使得在高速光传输期间可以抑制因高阶色散引起的信号波形失真。此外，在使用O波带中的宽波长范围进行波分复用传输的情况下，还可以抑制在所使用的波带中的色散的最大值(抑制信号波形失真)。
本发明的公开的MCF优选地是在包层中没有孔的全固态光纤。在具有孔的MCF的情况下，诸如水之类的异物可能会进入孔并影响芯部的传输特性。为了抑制这种影响，有必要进行封闭光纤端面上的孔的处理，此外，该孔的存在会增加光纤连接和将连接器附接至光纤的成本。此外，孔的存在还会增加制造成本，因为在光纤拉伸过程中需要精细地控制孔中的气压(需要控制孔直径以使芯部的光学特性达到期望值)。
如上所述，根据本发明的公开的MCF，可以在短距离光传输中同时实现优异的经济合理性和高兼容性。

Claims (13)

1.一种多芯光纤，包括：
多个芯部部分，其沿中心轴线延伸，所述多个芯部部分中的每个芯部部分包括沿所述中心轴线延伸的芯部、包围所述芯部的外周的内包层、以及包围所述内包层的外周面的沟槽层；
共同包层，其包围所述多个芯部部分中的每个芯部部分的所述沟槽层的外周面并具有124μm以上且181μm以下的外径；以及
树脂涂层，其在包围所述共同包层的外周面的同时具有195μm以上且250μm以下的外径；
其中，所述多芯光纤包括由至少四个芯部部分构成的线性阵列组，所述四个芯部部分中的每个芯部部分具有位于在所述多芯光纤的横截面上限定的直线上的芯部中心，所述横截面正交于所述中心轴线，
构成所述线性阵列组的所述四个芯部部分中的每个芯部部分具有如下折射率分布：在所述折射率分布中，至少所述芯部和所述内包层之间的相对折射率差等于其它芯部部分的所述芯部和所述内包层之间的相对折射率差，并且
所述四个芯部部分包括彼此相邻的且各个芯部中心之间具有以μm为单位的间隔Λ的第一芯部部分和第二芯部部分，所述第一芯部部分和所述第二芯部部分的相对于所述共同包层的折射率而言的相对折射率差相差以％为单位的0.001Λ以上。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤，
其中，所述四个芯部部分中的每个芯部部分在1310nm的波长处具有8.0μm以上且10.1μm以下的模场直径，具有1260nm以下的光缆截止波长，并且在1260nm以上且1360nm以下的波长带中具有0.5dB/km以下的传输损耗，
所述四个芯部部分的零色散波长之中的最大零色散波长与最小零色散波长之间的差为24nm以下，并且
在所述多芯光纤以7cm以上且14cm以下的弯曲半径或14cm以上且20cm以下的弯曲半径弯曲的状态下，所述第一芯部部分的所述芯部与所述第二芯部部分的所述芯部之间的串扰为0.01/km以下。
3.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，
其中，所述第一芯部部分和所述第二芯部部分满足以下关系：
Δco,1>Δic,1>Δt,1
Δco,2>Δic,2>Δt,2
0.32％≤Δco,1-Δic,1≤0.40％
0.32％≤Δco,2-Δic,2≤0.40％
Δt,1≤0％
Δt,2<0％
Δic,1≤0.10％
-0.10％≤Δic,2，
作为所述第一芯部部分的结构参数，以％为单位的Δco,1被定义为所述芯部相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差，以％为单位的Δic,1被定义为所述内包层相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差，并且以％为单位的Δt,1被定义为所述沟槽层相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差，并且
作为所述第二芯部部分的结构参数，以％为单位的Δco,2被定义为所述芯部相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差，以％为单位的Δic,2被定义为所述内包层相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差，并且以％为单位的Δt,2被定义为所述沟槽层相对于所述共同包层的所述折射率而言的相对折射率差。
4.根据权利要求3所述的多芯光纤，
其中，所述第一芯部部分和所述第二芯部部分满足以下关系：
Δt,1≤-0.5％
Δt,2≤-0.5％
0.34≤a1/b1≤0.42
0.34≤a2/b2≤0.42，
作为所述第一芯部部分的结构参数，以μm为单位的2a1被定义为所述芯部的外径，以μm为单位的2b1被定义为所述内包层的外径，并且以μm为单位的2c1被定义为所述沟槽层的外径，并且
作为所述第二芯部部分的结构参数，以μm为单位的2a2被定义为所述芯部的外径，以μm为单位的2b2被定义为所述内包层的外径，并且以μm为单位的2c2被定义为所述沟槽层的外径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多芯光纤，
其中，所述多芯光纤具有1300nm以上且1324nm以下的零色散波长。
6.根据权利要求5所述的多芯光纤，
其中，在所述零色散波长处，所述多芯光纤具有0.092ps/(nm2·km)以下的色散斜率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多芯光纤，
其中，在具有5mm以上的曲率半径的弯曲下，所述多芯光纤在1310nm的波长处具有0.25dB/匝以下的弯曲损耗。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的多芯光纤，
其中，所述共同包层具有124μm以上且126μm以下的外径，并且
以μm为单位的所述间隔Λ满足以下条件：
22.5μm≤Λ≤27.8μm。
9.根据权利要求8所述的多芯光纤，
其中，以μm为单位的间隔w被定义为所述第一芯部部分的所述沟槽层的所述外周面与所述第二芯部部分的所述沟槽层的所述外周面之间的最短距离，或者被定义为由以下表达式给出的值：
Λ-(c1+c2)，
以μm为单位的所述间隔w和以μm为单位的所述间隔Λ满足以下关系：
0μm≤w≤2.49μm
0.0133w3-0.129w2+0.885w+22.5≤Λ≤-1.46w+27.8，并且
通过以下公式(1)给出第一线段的中点与第二线段的中点之间的以μm为单位的偏差d：
Figure FDA0002566913280000041
所述第一线段是将所述第一芯部部分的所述沟槽层的所述外周面和所述第二芯部部分的所述沟槽层的所述外周面以所述最短距离连接起来的线段，
所述第二线段是将所述第一芯部部分的所述芯部中心和所述第二芯部部分的所述芯部中心连接起来的线段，并且
以μm为单位的所述偏差d满足以下关系：
d≤-(0.104w+0.324)Λ2+(5.721w+19.220)Λ-(79.360w+271.139)
d≤-0.246Λ-0.501w+6.471
d≥0.439Λ+0.501w-12.539。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的多芯光纤，
其中，在所述多芯光纤的横截面上，包括所述线性阵列组的所述多个芯部部分被布置成，使得相对于从所述中心轴线与所述横截面之间的交叉点穿过的作为对称轴线的基准直线，各个所述芯部中心的位置呈线对称。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的多芯光纤，
其中，在所述多芯光纤的所述横截面上，包括所述线性阵列组的所述多个芯部部分被布置成，使得相对于所述中心轴线与所述横截面之间的作为旋转中心的交叉点，各个所述芯部中心的位置具有二重或更多重的旋转对称性。
12.根据权利要求10或11所述的多芯光纤，
其中，所述多芯光纤包括具有与所述共同包层的所述折射率不同的折射率的标记，并且所述标记布置在消除所述多个芯部部分中的所述芯部中心的所述布置的对称性的位置处。
13.根据权利要求10或11所述的多芯光纤，
其中，所述第一芯部部分中的所述沟槽层的外半径不同于所述第二芯部部分中的所述沟槽层的外半径。
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