CN101061403B - 光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤，其特征在于包含大致由纯石英组成的批覆层部，与由该批覆层部包围且具有高于批覆层部折射率的纤芯部，该纤芯部中心的相对折射率差为0.15至0.30[％]，且纤芯部最大相对折射率差为0.4至0.6[％]。较好的是纤芯部的相对折射率平均为0.30至0.40[％]。又，可使于1310nm的模场直径为8.6至9.5μm，光纤截止波长为1260nm以下。进而，较好的是使实施氢老化处理后的于1383nm的损失为0.4[dB/km]以下。

Description

光纤
技术领域
本发明是关于用于输入具有较高光能的讯号光的光通讯应用的光纤。
背景技术
进一步来说，对于认可专利文献所参照的内附的指定国，通过参照而将下述申请案中所揭示的内容内附在本申请案中，作为本申请案揭示内容的一部分。
日本专利特愿2004-316796号申请日：2004年10月29日
日本专利特愿2005-048792号申请日：2005年2月24日
于PON(passive optical network，被动式光纤网路)系统等的实际应用中，藉由一根光纤将讯号传送至用户附近，并于此根据用户数量进行分配。由此，分配点距离基地局越远，且分配点越多，则必须于基地局侧输入较高光能。
近年来，伴随EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifiers，掺铒光纤放大器)等放大器的开发，输入如此高的光能成为可能，但通常若将如此高能的讯号光输入至光纤，则会引起受激布里恩散射(以下称为“SBS”，Stimulated Brillouin Scattering)现象，因此实际中可传送的光能受到限制。SBS所引起的临限值[mW]，例如与如非专利文献1中所揭示的光纤有效剖面积(Ae)成正比，而与布里恩增益系数gB以及有效的相互作用长度(Le)成反比。
SBS藉由以下情形而产生：藉由声学声子形成周期性密度分布于光纤中，并将此作为光栅而起作用进而使讯号光散射。由于声学声子亦会移动，故而散射光受到多普勒效应而具有略微低于讯号光的频率。藉由散射光与讯号光的干扰进而激起声学声子，则散射强度将会变强。
SBS中存在有临限值，若讯号光强度于该临限值以下则其几乎不会受到散射的影响，然而若超过临限值则散射强度将会急剧增加，即使将输入的讯号光强度提高到某种程度以上，亦因仅增加有散射的光，而导致所传送的讯号强度并未增加。若仅此则会产生杂讯增加且讯号劣化的不良影响。
由此，众所周知提议有各种各样的方法用于提高SBS临限值。
众所周知散射光的光谱形状，将会藉由光纤的材料组成或张力而产生变化，且该光谱越宽则SBS临限值将会越大，例如专利文献1中，揭示有以下方法：藉由于光纤的长度方向改变纤芯直径、折射率、张力而提高SBS临限值。专利文献2揭示有以下方法：使用2步骤法制造光纤用预型体时，于制造纤芯部及批覆层部的一部分的步骤中，于长度方向上改变例如氟等掺杂剂浓度而提高SBS临限值。专利文献3亦同样地揭示有于长度方向改变掺杂剂浓度的方法。进而，专利文献4揭示有于长度方向同时改变纤芯直径以及相对折射率差的方法。以上方法均为于光纤的长度方向实施变化的方法。
此外，专利文献5揭示有藉由以下方式而抑制SBS的方法：于掺杂有热膨胀率以及粘度不同的掺杂剂的长度方向上设置多个均匀且较薄的环状区域，籍此于光纤内的直径方向形成张力分布，其中上述掺杂剂得以调整，以不影响由纤芯部与批覆层部的边界附近的折射率分布所决定的传送特性。
【非专利文献1】‘Optical Fiber Telecommunications IIIA’，Academic Press，p.200
【专利文献1】日本专利第2584151号
【专利文献2】日本专利第2753426号
【专利文献3】日本专利特开平9-301738号公报
【专利文献4】日本专利特开平10-96828号公报
【专利文献5】美国专利第6,542,683号
发明内容
使光纤特性参数于其长度方向变化的情形时，可藉由于1km程度以下的较短间距中的变化而获得显著效果。然而，若光纤的抽拉速度为每分钟1km或更高速度，则大型预型体中光纤用预型体的长度为1.5至5mm左右即可抽拉出1km光纤，故于光纤制造中使用大型预型体的低成本制造方法，难以实现如此短的间距上的变化。
又，对于光纤的直径方向以多数掺杂剂而制作薄环状区域的方法，由于进行制造时将会产生掺杂剂向直径方向的扩散，故而制造极度困难。进而，如此的光纤的损失大于通常的光纤，且由于Le变小，故难以达到所期望的效果。此外，还存在有必须进一步提高将要输入的光能的问题。
本发明的目的在于提供一种光纤，其可以低成本提高SBS临限值，且可输入高能的讯号光。
本发明的一种光纤，其特征在于：含有大致由纯石英组成的批覆层部，与该批覆层部所包围的具有高于批覆层部折射率的纤芯部，且该纤芯部中心的相对折射率差为0.15至0.30[％]，纤芯部的最大折射率差为0.4至0.6[％]，折射率自纤芯棒中心附近朝向外侧以大致连续的方式上升，且折射率的峰值形成在大致相当于纤芯部的外周的位置上。藉由如此独特的折射率分布，则该光纤将具有较高SBS临限值。
再者，至于相对折射率差，当纤芯部中心的相对折射率差低于0.15[％]的情形时，或当纤芯部最大折射率差高于0.6[％]的情形时，制造将会变得困难。又，纤芯部中心的相对折射率高于0.30[％]的情形时，或者纤芯部最大折射率低于0.4[％]的情形时，SBS临限值的上升较少，故不具有意义的效果。
又，较好的是最大与最小纤芯部相对折射率差的平均为0.30至0.40[％]的情形时，具有较高SBS临限值，并且能满足ITU-T G.652所规定的特性。
进而，较好的是于上述光纤纤芯部，使折射率较高部位与折射率较低部位充分隔离。藉此，可获得较高SBS临限值。
又，可使于1310nm的模场直径(mode field diameter)为8.6至9.5μm，光缆截止波长为1260nm以下。进而较好的是使经过氢老化后的于1383nm的损失为0.4[dB/km]以下。藉此，可提供适合于ITU-TG.652标准的SBS临限值较高的光。
根据本发明，可以低成本制造SBS临限值较高的光纤。此外，由于MFD与通常的单模光纤基本相同，故而其与通常单模光纤的连接损失较小，进而该损失光谱，即使于经过氢老化测试后，亦大致同等于符合ITU-T G.652C的通常的低水分单模光纤。
附图说明
图1是表示用于本发明(实施例1)光纤制造的纤芯棒直径方向的折射率分布的图表。
图2是表示实施例1中所获得的光纤经过氢老化后的损失的图表。
图3是表示用于先前光纤制造中的纤芯棒直径方向折射率分布的图表。
图4是表示可用于本发明(实施例1)光纤制造的纤芯棒直径方向的其他折射率分布的图表。
具体实施方式
如上所述般，SBS临限值[mW]与Ae成比例。若单纯增大Ae，则相应可提高SBS临限值，然而该情形时，例如若折射率分布藉由通常为矩形轮廓的单模光纤而增大Ae，则模场直径(MFD)将会变大，故而将会于与其他光纤的连接点上，因MFD的失配(mismatch)而导致损失变大。例如，即使提高SBS临限值，仅损失的增加量就必须输入更多光能，其结果，无法满足讯号传送时所必须的条件。
由此，经过反复研究，知悉有：若使折射率分布形状(折射率轮廓)如下，则可保持使MFD或截止波长等符合通常的单模光纤国际标准即ITU-T G.652的状态，而仅增大Ae。
即，亦可使光纤为：纤芯部中心的相对折射率为0.15至0.30[％]，纤芯部最大相对折射率差为0.4至0.6[％]，且具有自纤芯部中心朝向外侧折射率逐渐变高的折射率轮廓。尤其，知悉：若以使最大与最小的纤芯部相对折射率差平均为0.30至0.40[％]的方式，而调整纤芯部折射率分布，则易于符合ITU-T G.652标准。
考虑到将如此的光纤用于根据WDM(Wavelength DivisionMultiplexing，分波多工)而使用有较多讯号波长带的实施应用中，亦可将其用于该等讯号波长带中因于1383nm的OH基的吸收损失峰附近。又，若该OH基的吸收损失峰较大，则吸收损失底边将会提高1550nm带等的损失，其结果将会导致必须输入更多光能。因此，至于用于如此用途的光纤，较好的是即使进行光纤寿命内的作为模拟损失增加的氢老化测试之后，亦可于1383nm，维持0.40[dB/km]以下所谓较低损失值。
为使光纤不会受到氢老化的影响，存在有例如将抽拉后的光纤以特定时间暴露于含有氘的环境中的方法。其原因为：藉由暴露于氘中，可预先使活性缺陷非活性化，该活性缺陷起因于由氢所造成的损失增加。
以下，列举实施例、比较例对本发明更加详细地加以说明，但本发明并不限定于此等，其可存在各种各样的态样。
实施例1
藉由VDA法，制造具有图1所示的折射率轮廓，且含有纤芯部与批覆层部的一部分的纤芯棒。如同图所示般，描绘有：该纤芯棒上的折射率分布为自中心附近朝向外侧以大致连续的方式上升，大概于相当于纤芯的外周的位置形成有对称峰的独特轮廓。又，于峰的外侧折射率急剧下降，则可判断自此开始外侧为批覆层部。再者，由该纤芯棒所制作的直径125μm光纤中的纤芯的有效直径为8.3μm。
在纤芯棒的制造中，使用一只纤芯用燃烧器、与2只批覆层部用燃烧器进行沉积。具有本发明特征性的轮廓，可藉由调整各燃烧器的气体条件以及燃烧器的设定条件而获得。使作为原料气体的SiCL4以及掺杂剂GeCL4流入纤芯用燃烧器，并使SiCL4与各个火焰形成用的氧以及氢一并流入批覆层部用燃烧器。进而，于其外侧根据OVD法追加必需的批覆层部，由此制造光纤用预型体。
该预型体的纤芯部中心的相对折射率差为0.23[％]，且纤芯部相对折射率差的最大值为0.5[％]。
经过抽拉而获得的光纤MFD为9.3μm，且光缆截止波长为1220nm。将该光纤暴露于含有1％氘的环境中3天后，实施氢老化测试。其损失光谱特性如图2所示，即使于氢老化测试之后，亦大致同等于符合ITU-T G.652C的通常的低水分单模光纤。
该光纤的Ae为90μm2，大大超过具有矩形轮廓且相同特性的单模光纤的82μm2，由此波长1550nm的SBS临限值增大3[dB]左右。可认为该情形是因以下附带效果而产生者：为符合Ae增加的部分，形成纤芯部折射率分布的掺杂剂的锗浓度将于直径方向产生较大变化，故而其结果为散射光的光谱扩散。
由于该光纤同等于MFD为通常的单模光纤，故而亦可与通常单模光纤彼此的连接同样，较低地抑制因与通常单模光纤的连接所造成的损失。
再者，如图4所示，即使纤芯部中具有最大折射率的部位并不位于纤芯部最外部的情形时，亦可实现提高SBS临限值的效果。又，比较图1及图4而可判断出，即使形成如峰为多数的折射率分布的情形时，亦可获得提高SBS临限值的效果。其中，折射率较高部位与较低部位充分隔离，将会有利于提高SBS临限值。
本发明可以较低成本制造SBS临限值较高的光纤，且可进而延伸传输中继距离。

Claims (5)

1.一种光纤，其特征在于其包含大致由纯石英组成的批覆层部与由该批覆层部包围且具有高于批覆层部折射率的纤芯部，该纤芯部中心的相对折射率差为0.15％至0.30％，且纤芯部最大相对折射率差为0.4％至0.6％，折射率自纤芯棒中心附近朝向外侧以大致连续的方式上升，且折射率的峰值形成在大致相当于纤芯部的外周的位置上。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于其中纤芯部中具有较高折射率的部位，与具有较低折射率的部位充分隔离。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于其中纤芯部的相对折射率差平均为0.30％至0.40％。
4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于其中于1310nm的模场直径为8.6μm至9.5μm，且光缆截止波长为1260nm以下。
5.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于其中实施氢老化处理后的于1383nm的损失为0.4dB/km以下。
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