JP6495436B2 - 細径偏波保持光ファイバ - Google Patents

細径偏波保持光ファイバ Download PDF

Info

Publication number
JP6495436B2
JP6495436B2 JP2017506819A JP2017506819A JP6495436B2 JP 6495436 B2 JP6495436 B2 JP 6495436B2 JP 2017506819 A JP2017506819 A JP 2017506819A JP 2017506819 A JP2017506819 A JP 2017506819A JP 6495436 B2 JP6495436 B2 JP 6495436B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
coating layer
layer
diameter
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017506819A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017526959A (ja
Inventor
羅文勇
劉志堅
柯一礼
莫▲チー▼
胡福明
雷瓊
康志文
但融
趙磊
Original Assignee
烽火通信科技股▲分▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 烽火通信科技股▲分▼有限公司 filed Critical 烽火通信科技股▲分▼有限公司
Publication of JP2017526959A publication Critical patent/JP2017526959A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6495436B2 publication Critical patent/JP6495436B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/024—Optical fibres with cladding with or without a coating with polarisation maintaining properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3616—Holders, macro size fixtures for mechanically holding or positioning fibres, e.g. on an optical bench
    • G02B6/362—Vacuum holders for optical elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C03B37/01217—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of polarisation-maintaining optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/1065—Multiple coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443—Protective covering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0128—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
    • G02F1/0131—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence
    • G02F1/0134—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence in optical waveguides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
    • C03B2203/31—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres by use of stress-imparting rods, e.g. by insertion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0286—Combination of graded index in the central core segment and a graded index layer external to the central core segment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03688—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 5 or more layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03694—Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Description

本発明は、特殊光ファイバー分野に係り、具体的に言うと、一種の細径偏波保持光ファイバに係る。
PMF (Polarization Maintaining Optical Fiber、偏波保持光ファイバ) は、光のシングルモード伝送特性を実現すると同時に、その直線偏光状態を保持する一種の特殊光ファイバーである。PMFは、応力複屈折効果を有するので、PMFは、偏光を伝送する時に 偏光状態を良く維持できる。PMF直線偏波保持能力は、偏波と関わる多くの応用分野において役に立つ(例えば、多次元多重化コヒーレント通信、光ファイバこま技術、相互感応技術、光ファイバー水中聴音器と偏波センサー等)。
光ファイバーこまに使用する場合、PMFを光ファイバーリングに巻いてから応用する。光ファイバループは、光ファイバーこまの核心部品であり、光ファイバループの性能は、光ファイバーこまの性能パフォーマンスを直接に決定し、光ファイバループの長さは、光ファイバーこまの精度を決定する。光ファイバー自身の性能は、光ファイバループの環境適応性を決定する肝心な要素であるので、光ファイバーこまの環境適応性パフォーマンスを決定する。PMFを採用する光ファイバーこまは、一般通信用光ファイバーと比べて、異なる使用環境とプロセスを有する。PMFを採用する光ファイバーこまは、光ファイバーの力学、偏光と環境適応性等の性能指標（主に常温混信、全温度混信、常温損失、全温度付加損失変化、モードフィールド径、タクト長さ、張力選別、クラッド層直径と被覆直径等を含む)に焦点を当てる。
PMFの分類は、主に幾何複屈折偏波保持光ファイバと応力複屈折偏波保持光ファイバを含む。幾何複屈折偏波保持光ファイバは、主に楕円光ファイバ心線偏波保持ファイバである。幾何複屈折偏波保持光ファイバを使用する時に、光ファイバ心線の幾何学的非対称を利用して複屈折効果制御光の直線偏光状態を実現する。応力複屈折偏波保持光ファイバは、主にネックタイ型偏波保持光ファイバ、楕円クラッド層型偏波保持ファイバ及びパンダ型偏波保持光ファイバを含む；複屈折偏波保持光ファイバを使用する時に、光ファイバーのクラッド層内に、クラッド層材料の膨張係数と大きく相違する材料を導入することによって、応力区を形成し、それに加えて、応力を通じて、光ファイバーコア伝送の光モードフィールドを圧縮することによって、複屈折効果を実現し、これで、光の直線偏光特性を保持する。
パンダ型偏波保持光ファイバのリリースが成功して以来、光ファイバーこまの技術ニーズによる推進の下で、パンダ型偏波保持ファイバーのクラッド層直径/塗装直径の進化プロセスは下記の通り、即ち、200μm/400μm、125μm/245μm、80μm/165μmである。パンダ型偏波保持ファイバのクラッド層直径が80μmである時に、その塗膜層直径は最低165μm位に達する。125μm/245μmの一般光ファイバーと比較すると、80μm/165μmのパンダ型偏波保持光ファイバの塗膜層直径（165μm）が30%以上低減し、体積が50%以上低減した。
以上述べたところを総合すれば、80μm/165μmのパンダ型偏波保持光ファイバは、光ファイバーこまの光ファイバループの外形寸法が小さいので、光ファイバーこまの応用の為に、一連の利益を齎す。その中で、光ファイバループに対する温度性能の改善効果が一番著しい。但し、光ファイバこま技術の更なる発展及びスマート送電網用電流相互感応技術の応用発展要求に伴い、光ファイバループは、より良い温度性能及びより小さい寸法を要求する。
この新しい要求に直面すると、より小さい外形寸法の偏波保持光ファイバを研究開発する必要がある；一般な状況の下で、偏波保持光ファイバの外形寸法を低減する伝統的な方法は、直接に光ファイバーの直径を低減することである。但し、光ファイバーの直径が小さければ小さいほど、塗膜層が薄くなるので、光ファイバーの外界妨害に対する抵抗能力が下がる問題が発生する為、偏波保持光ファイバの外形寸法を低減する伝統的な方法は、高精度要求のある光ファイバーこまに適用し難い。
従って、通常の通信光ファイバー及び偏波保持光ファイバーと良好な溶接性能を有し、且つ、より細かい体積を有すると同時に、優良な幾何学と光学特性を有する偏波保持光ファイバをどのように開発することは、多くのより高い性能を有する光ファイバこまと相互インダクタ等の応用技術における解決が強く望まれる難題になった。
周知のように、光ファイバループのある部分の光ファイバーに、時変温度撹乱がある場合、二束の逆方向で伝播している光波が異なる時点で当該光ファイバーを通す時に、温度撹乱により異なる相移を経過し、当該位相偏移は、環境温度による非相互交換位相偏移（即ち、Shupe効果）である。Shupe効果により齎した光ファイバーこまの測定誤差は、Shupe誤差と称される。
光ファイバーにおけるあるセクションの温度変化率は、通常に、環境温度による光ファイバループ内側と外側の温度勾配の原因で発生する。Shupe誤差を表す温度速度感度は、温度勾配感度とも称される。環境温度による光ファイバこま偏移とドリフトは、温度変化率によるものである。この種類のShupe誤差は、回転によるSagnac効果の位相偏移と区分し難いので、措置を取って光ファイバーこまの温度ドリフトを抑制しなければならない。
現在、光ファイバーこまの温度ドリフトを抑制する一般的な方法は下記の通りである。四極法又は八極法等の対称巻線方法で光ファイバループを巻き、隣の二対の対称な光ファイバ層の順序を逆にすることによって、半径方向の温度場勾配を補正する。当該方法は、光ファイバこまの中のShupe誤差に対して非常に効果的な抑制効果を果たすが、プロセス装置により制限されるので、光ファイバループの巻線状態に依然として非理想性が存在し、中・高精度要求のある光ファイバーこまの応用において、残存温度ドリフトは依然として無視できない。
細径偏波保持光ファイバーは、光ファイバーこまの温度ドリフトを抑制できる。細径偏波保持光ファイバのクラッド層直径が80μm以下であり、塗膜層の直径範囲が90~140μmである。80/165μm（クラッド層直径/塗装直径）の偏波保持光ファイバーと比べて、細径偏波保持光ファイバの耐屈曲性がより良い；同じ長さの光ファイバーでより良い寸法のループを巻くことができると同時に、光ファイバーのこま構造における層数も相応に低減し、光ファイバループの内外側の温度差が低減するので、光ファイバーこまのShupe誤差を効果的に抑制でき、光ファイバーこまの全温度性能を向上できる。これと同時に、幾何学的寸法が確定された光ファイバこまにとって、細径偏波保持光ファイバを使用することによって、より長い光ファイバループを巻くことができ、同等な寸法における光ファイバーこまの極限精度を大幅に向上でき、これにより、中・高精度要求のある光ファイバーこまの小型化の応用要求を満足できる。
ただし、光ファイバーの幾何学的寸法が絶えず縮小するに連れて、どのようにクラッド層直径と塗装直径を低減すると同時に、偏波保持光ファイバの優れた性能を保持することは、光ファイバー設計と製造プロセスにおける大きな難題になった。
現有技術の不足に対して、本発明の狙いとしては、一種の細径偏波保持光ファイバーを提供し、優良な減衰と混信安定性特性を持つと同時に、優良な長期作動安定性を持つので、高精度光ファイバーこまの研究開発の為により良い光ファイバループを提供し、更に光ファイバーこまの小型化と高精度化への発展の為に基礎を築くことである。
前記目的を達成する為に、本発明は、下記のものを提供する。一種の細径偏波保持光ファイバーであり、石英光ファイバーを含み、石英光ファイバーの周辺に内塗膜層と外塗膜層が設置され、石英光ファイバー内に、光ファイバーコア層と石英クラッド層が設置され、石英クラッド層が光ファイバーコア層の周辺にある；光ファイバーコア層と石英クラッド層との間に二つの応力区が設置され、二つの応力区が光ファイバーコア層のセンターに沿って対称に分布する；前記内塗膜層と外塗膜層との間に緩衝塗膜層が設置され、各応力区の周辺に皆応力区の同心緩衝層が設置されている；
前記光ファイバーコア層の屈折率がngであり、前記緩衝層の屈折率がnhであり、前記石英クラッド層の屈折率がnsである；前記応力区の屈折率がnyであり、応力区周辺の屈折率がnywであり、応力区中心の屈折率がnyzである；
ngとnsとの相対屈折率差△ngが0.5%〜1.3%であり、nhとnsとの相対屈折率差△nhが-0.1%〜-0.4%である；nywとnsとの相対屈折率差△nywが-0.1%〜-0.4%であり、nyzとnsとの相対屈折率差△nyzが-1.2%〜-0.8%である；
前記細径偏波保持光ファイバーの動作波長が1310nmである場合、減衰が0.5dB/km以下に達し、混信が−35dB/kmに達する；前記細径偏波保持光ファイバーの動作波長が1550nmである場合、 減衰が0.4dB/km以下に達し、混信が−30dB/kmに達する。
前記技術案の基礎の上に、前記光ファイバコア層の直径がdgであり、前記緩衝層の直径がdhであり、前記石英光ファイバーの直径がdsであり、前記応力区の直径がdyである；dgとdsとの比が0.05〜0.08であり、dhとdyとの比が1.0〜1.2であり、dyとdsとの比が0.2〜0.4である。
前記技術案の基礎の上に、前記内塗膜層の直径がdnであり、前記緩衝塗層の直径がdhtであり、前記外塗膜層の直径がdwであり、dnとdwとの比が0.65〜0.85であり、dhtとdwとの比が0.75〜0.9である。
前記技術案の基礎の上に、前記石英光ファイバーの直径dsが50μm又は80μmであり、前記dwが90μm〜140μmである。
前記技術案の基礎の上に、前記内塗膜層のヤング率が0.05Mpa〜20Mpaであり、前記外塗膜層のヤング率が0.5Gpa〜1.5Gpaである；前記緩衝塗膜層のヤング率が0.1Mpa〜600MPaであり、それに加えて、緩衝塗膜層のヤング率が内塗膜層と外塗膜層との間にある。
前記技術案の基礎の上に、前記内塗膜層、緩衝塗膜層と外塗膜層を製作する時に、前記内塗膜層を単一金型で塗装してから、紫外線で固化した後、二重金型で緩衝塗膜層と外塗膜層を同時に塗装し、最後に緩衝塗膜層と外塗膜層を同時に紫外線で固化する。
前記技術案の基礎の上に、前記相対屈折率差の計算式が下記の通り、即ち、Δ=(nz-ns)/(nz+ns)・100%であり、その中で、Δが相対屈折率差である；光ファイバコア層と石英製クラッド層との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがngである；緩衝層と石英製クラッド層との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnhである；応力区の周辺と石英製クラッド層との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnywである；応力区の中心と石英製クラッド層との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnyzである。
前記技術案の基礎の上に、前記光ファイバーのコア層は、ゲルマニウムドープ方式で製作され、前記緩衝層は、浅い硼素ドープ方式で製作され、前記応力区は、深い硼素ドープ方式で製作される。
既存技術と比較して、本発明の利点は、下記の通りである。
(1) 本発明は、一種の偏波保持光ファイバの導波構造を設計し、偏波保持光ファイバの応力区周辺に一つの緩衝層を設置し、応力区に滑らかな放物線型導波構造を採用し、心線区は、放物線とプラットフォーム型との結合型導波構造である。従って、発明は、光ファイバークラッド層直径が低減する状況の下で、応力区の全体的な石英区における割合過大による減衰過大の問題を解決できる。
これと同時に、本発明は、内塗膜層と外塗膜層との間に、極めて薄い緩衝塗膜層を設置することによって、薄い塗膜層の状況の下で、塗膜層が薄くなり、偏波保持光ファイバの混信が発生し、良く管理できない問題を解決できる。
以上述べたところを総合すれば、本発明は、緩衝層と緩衝塗膜層の二重緩衝設計を通じて、偏波保持光ファイバの直径をさらに薄くする為に基礎を提供する。本発明における二重緩衝設計を有する細径偏波保持ファイバーは、優良な減衰と混信安定性特性を持つと同時に、優良な長期作動安定性を持つので、高精度光ファイバーこまの研究開発の為により良い光ファイバループを提供し、更に光ファイバーこまの小型化と高精度化への発展の為に基礎を築く。
（2）本発明は、内塗膜層、緩衝塗膜層と外塗膜層(直観的にサンドイッチ式塗膜層と理解できる)を良好に実現する為に、乾+湿+湿という真新しい塗装技術を開発した。即ち、内塗膜層を単一金型で塗装し、緩衝塗膜層と外塗膜層を二重金型で同時に塗装することによって、光ファイバーが三層の塗膜層構造を有する状況の下で、相変わらず二層の塗装固定化技術を運用するだけで光ファイバーの良好な固化を実現する。優良な減衰と混信特性を持つ偏波保持光ファイバの研究開発に実行可能な技術案を提供した。
本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの石英端面の構造見取り図である。 本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの塗膜層端面の構造見取り図である。 本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの応力区のある部分の導波構造見取り図である。 本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの長期的な老化条件における光ファイバー減衰の安定性特性曲線の趨勢図である。 本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの長期的な老化条件における光ファイバー混信の安定性特性曲線の趨勢図である。
次に、添付図及び具体的な実施形態と結びづいて、本発明をさらに詳細に説明する。
図1と図2で示すように、本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバは、石英光ファイバー5を含み、石英光ファイバー5内に、光ファイバーコア層1と石英クラッド層2が設置され、石英クラッド層2が光ファイバーコア層1の周辺にある。光ファイバーコア層1と石英クラッド層2との間に二つの応力区4が設置され、二つの応力区4が光ファイバーコア層1のセンターに沿って対称に分布し、各応力区4の周辺に皆応力区4の同心緩衝層3が設置されている；石英光ファイバー5の周辺に内塗膜層6と外塗膜層8が設置され、前記内塗膜層6と外塗膜層8との間に緩衝塗膜層7が設置されている。
光ファイバーコア層1の屈折率がngであり、緩衝層3の屈折率がnhであり、石英クラッド層2の屈折率がnsである；応力区4の屈折率がnyであり、応力区4周辺の屈折率がnywであり、応力区4中心の屈折率がnyzである。
本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの相対屈折率差の計算式が下記の通り、即ち、Δ=(nz-ns)/(nz+ns)・100%であり、その中で、Δが相対屈折率差である；光ファイバコア層1と石英製クラッド層2との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがngである；緩衝層3と石英製クラッド層2との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnhである；応力区4の周辺と石英製クラッド層2との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnywである；応力区4の中心と石英製クラッド層2との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnyzである。
図3で示すように、光ファイバーのコア層1の導波構造がステップ式導波構造であり、光ファイバーのコア層1は、ゲルマニウムドープ方式で製作され、ngとnsとの相対屈折率差△ngが0.5%〜1.3%である。緩衝層3は、浅い硼素ドープ方式で製作され、nhとnsとの相対屈折率差△nhが-0.1%〜-0.4%である。応力区4は、深い硼素ドープ方式で製作され、nywとnsとの相対屈折率差△nywが-0.1%〜-0.4%であり、nyzとnsとの相対屈折率差△nyzが-1.2%〜-0.8%である。
光ファイバコア層1の直径がdgであり、緩衝層3の直径がdhであり、石英光ファイバー5（即ち、石英クラッド層）の直径がdsであり、応力区4の直径がdyである；dgとdsとの比が0.05〜0.08であり、dhとdyとの比が1.0〜1.2であり、dyとdsとの比が0.2〜0.4である。
本発明実施形態の中の石英光ファイバー5の直径dsが50μm又は80μmであり、内塗膜層6の直径がdnであり、緩衝塗層7の直径がdhtであり、外塗膜層8の直径dwが90um〜140umである。dnとdwとの比が0.65〜0.85であり、dhtとdwとの比が0.75〜0.9である。
緩衝塗膜層7のヤング率が内塗膜層6と外塗膜層8との間にある。内塗膜層6のヤング率が0.05Mpa〜20Mpaであり、外塗膜層8のヤング率が0.5Gpa〜1.5Gpaであり、緩衝塗膜層7のヤング率が0.1Mpa〜600MPaである。
内塗膜層6、緩衝塗膜層7と外塗膜層8は、皆紫外線で固化された。具体的な状況は下記の通りである。内塗膜層6について、単一金型で塗装してから、紫外線で固化した後、二重金型で緩衝塗膜層7と外塗膜層8を同時に塗装し、最後に緩衝塗膜層7と外塗膜層8を同時に紫外線で固化する。これにより、乾+湿+湿塗装固化を実現する。
本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの動作波長が1310nmである場合、 減衰が0.5dB/km以下に達し、混信が−35dB/kmに達する；細径偏波保持光ファイバーの動作波長が1550nmである場合、 減衰が0.4dB/km以下に達し、混信が−30dB/kmに達する。
本発明実施形態における細径偏波保持光ファイバの製作原理は下記の通りである。
△ngが比較に大きい場合、モードフィールド径を小さめに制御しても良い。これで、偏波保持光ファイバの耐屈曲性がより良くなる。△ngが比較に小さい場合、偏波保持光ファイバーの減衰は、より良くなる。これと同時に、モードフィールド径が大きくなり、偏波保持光ファイバの耐屈曲性がより弱い。
nh、ngとnyzは組み合わせ、ngが比較に高く、且つ、nyzが比較に大きい場合、nhの値が比較に大きくなっても良い。この場合、偏波保持光ファイバーに対する低い緩衝能力だけ要求する；ngが比較に低く、且つ、n4の最小値が小さい場合、n3の値が比較に小さくなっても良い。この場合、偏波保持光ファイバーに対する高い緩衝能力を要求する。
△nywと△nyzは、屈折率の範囲を制御できるので、細径偏波保持光ファイバーの条件の下で、混信とタクト長さ性能を良好に制御できる。
本発明の特定の直径比は、偏波保持光ファイバーの良好なモードフィールド直径、遮断波長及び光ファイバーの混信とタクト長さ等の性能を良好に制御できる。
次に、二つの実施形態を通じて、本発明の細径偏波保持光ファイバを具体に説明する。
実施形態1：石英光ファイバ5の直径dsが80μmである4種の細径偏波保持光ファイバ：光ファイバ1、光ファイバ2、光ファイバ3と光ファイバ4。光ファイバ1、光ファイバ2、光ファイバ3と光ファイバ4の具体的なパラメータは、表1を参照されたい。
実施形態2：石英光ファイバ5の直径dsが50μmである4種の細径偏波保持光ファイバ：光ファイバ5、光ファイバ6、光ファイバ7と光ファイバ8。光ファイバ5、光ファイバ6、光ファイバ7と光ファイバ8の具体的なパラメータは、表2を参照されたい。
本発明の実施形態1と2に得た光ファイバに対して、85度高温と85%湿度の長期老化試験を行った。一ヶ月位の複数のサンプルの反復試験を行い、大量なデータを分析した後、光ファイバーの5年作動の条件における光ファイバー減衰と混信の安定作動特性の理論値を得た。図4で示すように、光ファイバーに対して、5年内に温度85度と湿度85%の条件の下で試験を行った結果、減衰係数の増加量は、その固有付加減衰値の1.6%を超えない。出荷時に、付加損失が0.05dBを下回る偏波保持光ファイバーにとって、偏波保持光ファイバの5年間における減衰係数の増加量が0.0008dB位である。図5で示すように、光ファイバーにおいて、温度85度と湿度85%の条件の下で、5年後、出荷前と比べて、同等な外部応力の下で、複屈折が2.6%位低減し、それに加えて、バランスを保つ。
本発明は、前記の実施方式に限らない。本技術分野における普通技術者にとって、本発明原理から外れない前提の下で、若干の改善と潤色を実施できる。これらの改善と潤色も、本発明の保護範囲に属すると見なす。本説明書に、詳細に説明されていない内容は、本技術分野における専門技術者の公知の現有技術に属する。
1-光ファイバーのコア層、2-石英製クラッド層、3-緩衝層、4-応力区、5-石英光ファイバー、6-内塗膜層、7-緩衝塗膜層、8-外塗膜層。

Claims (8)

  1. 細径偏波保持光ファイバであって、
    石英光ファイバー（5）を含み、石英光ファイバー（5）の周辺に内塗膜層（6）と外塗膜層（8）とが設置され、石英光ファイバー（5）内に、光ファイバーコア層（1）と石英クラッド層（2）とが設置され、石英クラッド層（2）が光ファイバーコア層（1）の周辺にあり、光ファイバーコア層（1）と石英クラッド層（2）との間に二つの応力区（4）が設置され、二つの応力区（4）が光ファイバーコア層（1）のセンターに沿って対称に分布し、前記内塗膜層（6）と外塗膜層（8）との間に緩衝塗膜層（7）が設置され、各応力区（4）の周辺に各応力区（4）と同心の緩衝層（3）があり、
    前記光ファイバーコア層（1）の屈折率がngであり、前記緩衝層（3）の屈折率がnhであり、前記石英クラッド層（2）の屈折率がnsであり、前記応力区（4）の屈折率がnyであり、応力区（4）内の周縁の屈折率がnywであり、応力区（4）中心の屈折率がnyzであり、
    ngとnsとの相対屈折率差△ngが0.5%〜1.3%であり、nhとnsとの相対屈折率差△nhが-0.1%〜-0.4%であり、nywとnsとの相対屈折率差△nywが-0.1%〜-0.4%であり、nyzとnsとの相対屈折率差△nyzが-1.2%〜-0.8%であり、
    前記細径偏波保持光ファイバの動作波長が1310nmである場合、減衰が0.5dB/km以下に達し、混信が−35dB/kmに達し、
    前記細径偏波保持光ファイバの動作波長が1550nmである場合、減衰が0.4dB/km以下に達し、混信が−30dB/kmに達する
    ことを特徴とする細径偏波保持光ファイバ。
  2. 前記光ファイバーコア層（1）の直径がdgであり、前記緩衝層（3）の直径がdhであり、前記石英光ファイバー（5）の直径がdsであり、前記応力区（4）の直径がdyであり、dgとdsとの比が0.05〜0.08であり、dhとdyとの比が1.0〜1.2であり、dyとdsとの比が0.2〜0.4であることを特徴とする請求項１に記載の細径偏波保持光ファイバ。
  3. 前記内塗膜層（6）の直径がdnであり、前記緩衝塗膜層（7）の直径がdhtであり、前記外塗膜層（8）の直径がdwであり、dnとdwとの比が0.65〜0.85であり、dhtとdwとの比が0.75〜0.9であることを特徴とする請求項１に記載の細径偏波保持光ファイバ。
  4. 前記石英光ファイバー（5）の直径dsが50μm又は80μmであり、前記dwが90μm〜140μmであることを特徴とする請求項３に記載の細径偏波保持光ファイバ。
  5. 前記内塗膜層（6）のヤング率が0.05Mpa〜20Mpaであり、前記外塗膜層（8）のヤング率が0.5Gpa〜1.5Gpaであり、前記緩衝塗膜層（7）のヤング率が0.1Mpa〜600MPaであり、それに加えて、緩衝塗膜層（7）のヤング率が内塗膜層（6）と外塗膜層（8）との間にあることを特徴とする請求項３に記載の細径偏波保持光ファイバ。
  6. 前記内塗膜層（6）、緩衝塗膜層（7）と外塗膜層（8）を製作する時に、前記内塗膜層（6）を単一金型で塗装してから、紫外線で固化した後、二重金型で緩衝塗膜層（7）と外塗膜層（8）とを同時に塗装し、最後に緩衝塗膜層（7）と外塗膜層（8）とを同時に紫外線で固化することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の細径偏波保持光ファイバ。
  7. 前記相対屈折率差の計算式が下記の通り、即ち、Δ=(nz- ns)/(nz + ns)・100%であり、その中で、Δが相対屈折率差であり、光ファイバーコア層（1）と石英製クラッド層（2）との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがngであり、緩衝層（3）と石英製クラッド層（2）との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnhであり、応力区（4）内の周縁と石英製クラッド層（2）との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnywであり、応力区（4）の中心と石英製クラッド層（2）との相対屈折率差を計算する時に、前記計算式でのnzがnyzであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の細径偏波保持光ファイバ。
  8. 前記光ファイバーコア層（1）は、ゲルマニウムドープ方式で製作され、前記緩衝層（3）は、浅い硼素ドープ方式で製作され、前記応力区（4）は、深い硼素ドープ方式で製作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の細径偏波保持光ファイバ。
JP2017506819A 2015-01-07 2015-11-03 細径偏波保持光ファイバ Active JP6495436B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510005831.2 2015-01-07
CN201510005831.2A CN104536085B (zh) 2015-01-07 2015-01-07 一种细径保偏光纤
PCT/CN2015/093683 WO2016110153A1 (zh) 2015-01-07 2015-11-03 一种细径保偏光纤

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017526959A JP2017526959A (ja) 2017-09-14
JP6495436B2 true JP6495436B2 (ja) 2019-04-03

Family

ID=52851645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017506819A Active JP6495436B2 (ja) 2015-01-07 2015-11-03 細径偏波保持光ファイバ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9726817B2 (ja)
EP (1) EP3141937B1 (ja)
JP (1) JP6495436B2 (ja)
CN (1) CN104536085B (ja)
ES (1) ES2851394T3 (ja)
RU (1) RU2678205C1 (ja)
WO (1) WO2016110153A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104536085B (zh) * 2015-01-07 2017-06-20 烽火通信科技股份有限公司 一种细径保偏光纤
CN106007358B (zh) * 2016-05-17 2019-03-01 烽火通信科技股份有限公司 一种用于光纤陀螺的超细径保偏光纤及其制造方法
CN106291807A (zh) * 2016-09-19 2017-01-04 长飞光纤光缆股份有限公司 一种防开裂熊猫型保偏光纤
US11385431B2 (en) * 2016-12-27 2022-07-12 Mitshishi Cable Industries, Ltd. Optical fiber core wire
JP6646621B2 (ja) 2017-06-06 2020-02-14 タツタ電線株式会社 光ファイバカプラ
JP7308120B2 (ja) * 2017-06-06 2023-07-13 タツタ電線株式会社 光ファイバカプラ
CN108845389B (zh) * 2018-05-22 2020-05-05 烽火通信科技股份有限公司 一种保偏光纤
CN108873158B (zh) * 2018-06-27 2024-06-07 深圳金信诺高新技术股份有限公司 一种小直径光纤及其制备方法
CN110221382B (zh) * 2019-06-12 2020-07-07 烽火通信科技股份有限公司 一种超低衰减大有效面积的单模光纤
CN110346866B (zh) * 2019-06-12 2020-08-25 烽火通信科技股份有限公司 一种熊猫型保偏光纤
CN110346865B (zh) * 2019-06-12 2020-09-15 烽火通信科技股份有限公司 一种多波段使用的保偏光纤
CN110845133B (zh) * 2019-12-10 2021-10-01 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种制备具有渐变隔离层的掺硼应力棒的方法
CN111505762B (zh) * 2020-05-24 2022-06-21 武汉库克光电技术有限公司 一种高精度保偏光纤及其制备方法
CN112456789B (zh) * 2020-11-24 2023-07-25 江苏法尔胜光电科技有限公司 一种葫芦型保偏光纤及其制备方法
CN114384653B (zh) * 2022-01-12 2024-03-19 中天宽带技术有限公司 一种基于异构多芯光纤的硅光模块
CN114924346B (zh) * 2022-05-31 2024-01-05 长飞光纤光缆股份有限公司 保偏三层涂敷光纤、涂敷方法、光纤环制备方法及应用
CN116026302B (zh) * 2023-03-27 2023-06-16 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 光纤陀螺的光纤环圈组件的尾纤处理方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63296012A (ja) * 1987-05-28 1988-12-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ及びその製造方法
JPH01148724A (ja) * 1987-12-03 1989-06-12 Nikon Corp 偏光保持ファイバの製造方法
JPH05297255A (ja) * 1991-09-12 1993-11-12 Hitachi Cable Ltd 耐熱光ファイバ
JPH0930824A (ja) * 1995-07-21 1997-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 偏波保持光ファイバの製造方法及び偏波保持光ファイバ
JP3823341B2 (ja) * 1995-07-21 2006-09-20 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材、光ファイバ及びこれらの製造方法
JP2002158384A (ja) * 2000-09-07 2002-05-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 増幅用光ファイバ、光ファイバ増幅器、光送信器及び光通信システム
JP2002296438A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Fujikura Ltd 偏波保持光ファイバおよびその母材の製造方法
JP2002357797A (ja) * 2001-03-30 2002-12-13 Ngk Insulators Ltd 光導波路デバイス、その製造方法および進行波形光変調器
JP4578733B2 (ja) * 2001-08-21 2010-11-10 株式会社フジクラ 偏波保持光ファイバを用いた長周期光ファイバグレーティング
US20090190890A1 (en) * 2002-12-19 2009-07-30 Freeland Riley S Fiber optic cable having a dry insert and methods of making the same
US7110647B2 (en) * 2003-01-17 2006-09-19 Nufern Multimode polarization maintaining double clad fiber
US6931188B2 (en) * 2003-02-21 2005-08-16 Weatherford/Lamb, Inc. Side-hole cane waveguide sensor
US7200309B2 (en) * 2003-06-19 2007-04-03 Corning Incorporated Single polarization and polarization maintaining optical fibers and system utilizing same
US7502530B2 (en) * 2003-08-21 2009-03-10 Ngk Insulators, Ltd. Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators
US7539381B2 (en) * 2007-05-11 2009-05-26 Corning Incorporated Low bend loss coated optical fiber
JP2010102276A (ja) * 2008-09-26 2010-05-06 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバ及びその製造方法
CN101833127A (zh) * 2009-12-31 2010-09-15 上海亨通光电科技有限公司 熊猫型保偏光纤预制棒的模块合成制备法
US20130071082A1 (en) * 2010-05-13 2013-03-21 Coractive High-Tech Inc. High birefringence polarization-maintaining optical fiber based on multi component silica glass
CN102096144B (zh) * 2010-12-31 2012-11-07 北京交通大学 一种螺旋结构的偏振保持双包层光纤及其制作方法
CN103018821B (zh) * 2012-12-14 2014-06-04 武汉烽火锐光科技有限公司 一种小弯曲半径保偏光纤及其制造方法
CA2841579C (en) * 2013-01-31 2017-01-03 Institut National D'optique Optical fiber for coherent anti-stokes raman scattering endoscopes
DE102013204815A1 (de) * 2013-03-19 2014-09-25 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Fluorierung von dotiertem Quarzglas
CN104252018A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 北京自动化控制设备研究所 一种可减小光纤陀螺温度漂移量的保偏光纤
CN104536085B (zh) * 2015-01-07 2017-06-20 烽火通信科技股份有限公司 一种细径保偏光纤

Also Published As

Publication number Publication date
US9726817B2 (en) 2017-08-08
EP3141937A1 (en) 2017-03-15
JP2017526959A (ja) 2017-09-14
EP3141937B1 (en) 2020-12-16
WO2016110153A1 (zh) 2016-07-14
CN104536085A (zh) 2015-04-22
RU2678205C1 (ru) 2019-01-24
CN104536085B (zh) 2017-06-20
US20170139129A1 (en) 2017-05-18
EP3141937A4 (en) 2018-08-01
ES2851394T3 (es) 2021-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6495436B2 (ja) 細径偏波保持光ファイバ
TW460718B (en) Ring photonic crystal fibers
WO2017121160A1 (zh) 一种低损耗抗辐照的双折射光子晶体光纤
JP7342319B2 (ja) パンダ型偏波保持光ファイバ
JP2011503636A (ja) 偏波維持光ファイバおよび単一偏波光ファイバ
JP2007010896A (ja) 偏波保持光ファイバ及び光ファイバジャイロ
JP5808767B2 (ja) マルチコアファイバ
CN107315221B (zh) 一种两层结构的细径实芯保偏光子晶体光纤
CN105444750A (zh) 一种保偏光子晶体光纤陀螺及其制造方法
Chung et al. A 1× 4 polarization and wavelength independent optical power splitter based on a novel wide-angle low-loss Y-junction
US10684411B2 (en) Cabling configurations for hollow core optical fibers
US5870194A (en) Gyro sensor coil with filled optical fiber
CN101825742B (zh) 一种使光子晶体光纤实现起偏的方法
US9158065B2 (en) Hollow core fiber with polarization dependent loss
WO2015001990A1 (ja) マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバケーブル
CN104714272B (zh) 一种应力渐变型细径熊猫保偏光纤
WO2019223160A1 (zh) 一种保偏光纤
CN110346865B (zh) 一种多波段使用的保偏光纤
CN204575890U (zh) 一种应力渐变型细径熊猫保偏光纤
CN110244405B (zh) 一种多波段领结型保偏光纤
CN113900172A (zh) 一种基于谐振耦合效应增强的高双折射空芯反谐振光纤
JPS6053285B2 (ja) 定偏波型光フアイバ
CN206209150U (zh) 应力通道优化、应力施加增强型细径熊猫保偏光纤
CN106094102B (zh) 一种环境不敏感保偏光纤
KR102022301B1 (ko) 광섬유 편광기, 광섬유 편광기 제조장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6495436

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250