CN101435894A - 单模光纤 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单模光纤，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的模场直径MFD₁(μm)，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，弯曲圈数为t_b，与在第一波长λ₁(μm)下具有上述规定的模场直径MFD_2i(μm)的光纤的连接损耗，在上述第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_si(dB)，连接部位为n_si处，使用下式(B)计算出的总损耗系数L的模场直径依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值，

，式中，n表示与上述单模光纤连接的光纤的数量，n_si表示上述单模光纤与第i个光纤的连接次数，L_si表示上述单模光纤与第i个光纤的连接损耗(dB)。

Description

单模光纤

本申请是申请日为2005年8月9日、申请号为200580026637.7、发明名称为“单模光纤”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种单模光纤(以下称为SMF)，该单模光纤可适于用作光纤接入及小型部件等用途、特别是要求具有较低弯曲损耗的光纤，具有良好的弯曲特性和连接特性。

本申请对2004年8月10日提出的日本国专利申请第2004-233111号申请以及2005年4月19日提出的日本国专利申请第2005-120996号申请主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

目前，为了扩大干线、长距离类的传输容量而使用了WDM(波分复用：Wavelength Division Multiplexing)的传输系统及光纤的开发日益活跃。WDM传输用光纤要求具有抑制非线性效应、和色散控制等特性。近年来，人们提出了面向被称作城域网的具有数百公里左右跨度的系统的、降低了色散斜率的光纤及几乎没有因OH而导致的损耗增加的光纤等。

在考虑将光纤接入办公室及家庭内(FTTH：Fiber To The Home)时，要求具有不同于这些传输用光纤的特性。当在办公楼或住宅内铺设光纤时，有可能产生30mm、20mm这样非常小的弯曲。并且，在整理多余光纤时，很重要的是即便以较小的弯曲直径卷绕，也能避免发生损耗增加。即，作为面向FTTH的光纤，能够承受较小的弯曲直径为其非常重要的特性。并且，其与在基站到办公楼或住宅之间所使用的光纤(多为普通的波长1.3μm的SMF)的连接性也是很重要的一个方面。

专利文献1：美国专利申请公开第2004/0213531号说明书

专利文献2：国际公开第WO 01/27667号小册子

非专利文献1：I.Sakabe，et al.，“Enhanced Bending Loss InsensitiveFiber and New Cables for CWDM Access Network，”Proceedings of the53rd IWCS，pp.112-118(2004)

非专利文献2：S.Matsuo et al，“Bend-insensitive and low-splice-lossoptical fiber for indoor wiring in FTTH”，OFC2004，ThI3

非专利文献3：佐藤ら、“光アクセス用小曲げ対応型光フアイバ”、2003年電子情報通信学会ソサイエテイ大会、B-10-30

非专利文献4：池田ら，“接

損失減型曲げ損失光フアイバ”、電子情報通信学会研報告、OCS2003-43

非专利文献5：周ら，“フオトニツク

晶フアイバの内、ビル内配

への適用に関する検討”、電子情報通信学会研報告、OFT2002-81

非专利文献6：姚ら，“ホ—リ—フアイバの実用に関する—検討”、電子情報通信学会研報告、OFT2002-82

以往，在办公室或家庭内，一般使用普通的波长为1.3μm的SMF或多模光纤。然而，这些以往的光纤一般只允许达到60mm左右的弯曲直径，因此在其铺设时需要多加小心，以使其不产生过度的弯曲。

另外，最近在以作为波长1.3μm用SMF的国际标准的ITU-T G.652为基准的范围内，通过减小模场直径(以下称为MFD)而容许允许弯曲直径达到30mm的SMF已实现了商品化，但是，在用于办公楼及住宅内布线时，希望是对应更小弯曲直径的SMF。

然而，一般来讲，强化了弯曲特性的SMF的MFD较小而存在使连接特性劣化的问题。

即，在假定小直径弯曲的环境下，成为决定最佳光纤参数的指标的参数还不为人所知。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种在假定小直径弯曲的线路中损耗特性达到最佳的SMF。

为了达成上述目的，本发明提供如下一种SMF，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈(turn)L_b(dB)，与在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD₂(μm)的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_s(dB)，使用下式(1)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值，

L＝w_s·L_s+w_b·L_b     ...(1)

w_s+w_b＝1            ...(2)

w_s>0，w_b>0          ...(3)

式(1)中，w_s和w_b是无量纲的权重系数，是在满足上式(2)和(3)的范围内设定的。

另外，本发明提供一种SMF，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，且弯曲圈数为t_b，与在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₂(μm))的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_s(dB)、且连接部位为n_s处，使用下式(4)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值，

L＝n_s·L_s+t_b·L_b   ...(4)

其中，n_s>0，t_b>0。

在本发明的SMF中，优选连接损耗L_s在0.5dB以下。

在本发明的SMF中，优选MFD₁变化±0.3μm时的总损耗系数L的变化量在0.4dB以下。进一步优选变化量在0.2dB以下。

在本发明的SMF中，优选弯曲半径r小于15mm。

在本发明的SMF中，优选弯曲半径r＝10mm、第二波长λ₂＝1550nm时，弯曲损耗L_b在0.05dB以下。

在本发明的SMF中，优选弯曲半径r＝7.5mm、第二波长λ₂＝1550nm时，弯曲损耗L_b在0.05dB以下。

优选的是，在本发明的SMF中，包括：具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯；和包围该中心纤芯且具有大致恒定的折射率n_c的包层；并且n₁>n_c。

优选的是，在本发明的SMF中，包括：具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯；设置于该中心纤芯的外周、且具有半径r₂、折射率n₂的内侧包层；设置于该内侧包层的外周、且具有半径r₃、折射率n₃的凹槽；以及设置于该凹槽的外周、且具有半径r_c、折射率n_c的外侧包层；并且n₁>n_c>n₃，n₁>n₂>n₃。

优选的是，在本发明的SMF中，第一波长λ₁＝1310nm，MFD₂在满足国际标准ITU-T G.652的规格的范围内。

优选的是，在本发明的SMF中，连接损耗为对各光纤进行机械连接而测定的连接损耗。

优选的是，在本发明的SMF中，连接损耗为对各光纤进行熔接连接而测定的连接损耗。

优选的是，在本发明的SMF中，连接损耗为对各光纤进行连接器连接而测定的连接损耗。

优选的是，在本发明的SMF中，包层的直径在125μm±1μm以内。

优选的是，在本发明的SMF中，包层的直径的中心值在60μm～100μm的范围内。

另外，本发明提供一种SMF，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，与在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD_2i(μm))的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_si(dB)，使用下式(A)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值。

【算式1】

$L=\underset{i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{si}}\·L_{\mathrm{si}}+w_b\·L_b$

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{si}}+w_b=1\·\·\·\left(A\right)$

w_si>0，w_b>0

式中，n表示与本发明的SMF连接的光纤的数量，w_si表示无量纲的权重系数，L_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接损耗(dB)。

另外，本发明提供一种SMF，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，且弯曲圈数为t_b，与第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD_2i(μm))的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_si(dB)、且连接部位为n_si处，使用下式(B)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值。

【算式2】

$L=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{\mathrm{si}}\·L_{\mathrm{si}}+t_b\·L_b\·\·\·\left(B\right)$

式中，n表示与本发明的SMF连接的光纤的数量，n_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接次数，L_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接损耗(dB)。

优选的是，在上述SMF中，连接损耗L_si在0.1dB以下。

优选的是，在上述SMF中，MFD₁变化±0.3μm时的总损耗系数L的变化量在0.4dB以下。

优选的是，在上述SMF中，MFD₁变化±0.3μm时的总损耗系数L的变化量在0.2dB以下。

在必须考虑小直径弯曲和与普通SMF连接而引起的损耗发生的使用条件下，本发明的SMF可以实现相对于状态变化的损耗变化量较小、且稳定的光传输。

由于本发明的SMF在假定为小直径弯曲的线路中，其损耗特性可以达到最佳，因此可以适于用作光纤接入及小型部件等用途、特别是要求小直径弯曲损耗低的SMF。

附图说明

图1是表示本发明的SMF的单峰型折射率分布的曲线图。

图2是表示实施例1的结果的弯曲损耗的MFD依赖性(单峰型，r＝10mm)的曲线图。

图3A是表示住宅内布线时假定的连接构造的概略结构图。

图3B是表示住宅内布线时假定的连接构造的概略结构图。

图4是表示实施例1的结果的连接损耗的MFD依赖性的曲线图。

图5是表示实施例1的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图6是表示实施例1的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图7是表示实施例2的结果的弯曲损耗的MFD依赖性(单峰型，r＝7.5mm)的曲线图。

图8是表示实施例2的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图9是表示实施例2的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图10是表示本发明的SMF的凹槽型折射率分布的曲线图。

图11是表示实施例3的结果的弯曲损耗的MFD依赖性(r＝10mm)的曲线图。

图12是表示实施例3的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图13是表示实施例3的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图14是表示实施例4的结果的弯曲损耗的MFD依赖性(r＝7.5mm)的曲线图。

图15是表示实施例4的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图16是表示实施例4的结果的总损耗系数的MFD依赖性的曲线图。

图17A是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

图17B是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

图17C是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

图17D是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

图17E是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

图17F是举例表示本发明的SMF的其它折射率分布的曲线图。

符号说明：1...纤芯；2...包层；3...内侧包层；4...凹槽；5...外侧包层；6...内侧包层；7、8...外侧纤芯；9...第一凹槽；10...低折射区域；11...架线杆；12...接续盒；13...支线光缆；14...引入光缆；15...ONU；16...交换箱；17...室内光缆；18...墙壁；19...带连接器的线缆；20...光纤连接器；100、200、300A、300B、300C、300D、300E、300F...SMF。

具体实施方式

下面将对本发明的SMF的实施方式进行说明。

本发明的SMF的第一实施方式的特征在于，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，与在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD₂(μm)的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_s(dB)，此时，使用下式(1)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值。

L＝w_s·L_s+w_b·L_b    ...(1)

在上式(1)中，w_s和w_b是无量纲的权重系数，是根据假定的使用环境，在满足下式(2)和(3)的范围内设定的。

w_s+w_b＝1    ...(2)

w_s>0，w_b>0    ...(3)

本发明的SMF的第二实施方式的特征在于，在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₁(μm))，利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，弯曲圈数为t_b，与在第一波长λ₁(μm)下具有规定的MFD(MFD₂(μm))的光纤的连接损耗，在第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_s(dB)、且连接部位为n_s处，此时，使用下式(4)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值。

L＝n_s·L_s+t_b·L_b   ...(4)

其中，n_s>0，t_b>0。

在必须考虑由小直径弯曲和与普通SMF连接而引起的损耗发生的使用条件下，使用通过上述式(1)或式(4)计算出的总损耗系数L的参数而设计出的本发明的SMF，可以实现相对于状态变化的损耗变化量较小且稳定的光纤传输。

在第一、第二实施方式中，有时与本发明SMF连接的光纤的MFD₂是由多个数值组成的。例如，在光纤的通常制造工序中，可以将某个制造中心值(所制造的光纤的MFD的平均值)作为MFD₂(μ)来评价MFD。另外，有时会连接采用制造中心值不同于本发明SMF的MFD的光纤。例如，在图3A中，在将本发明的SMF应用于引入光缆14的场合下，可以考虑以下两种情况。第一种情况是支线光缆13、ONU(光纤网络单元：optical network unit)15均使用相同的MFD的光纤的情况，该情况相当于第一、第二实施方式。另一方面，在ONU的连接部，有时也使用与上述例示的普通SMF相比MFD更小的弯曲强化型SMF。普通SMF的MFD的制造中心值在1310nm下为9.2μm左右，而弯曲强化型SMF的MFD的制造中心值为8.6μm左右。在此种场合下，通过将式(1)、式(4)进行如下变化，可以进行应对。

式(1)可以像下述式(A)这样进行变化。

【算式3】

$L=\underset{i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{si}}\·L_{\mathrm{si}}+w_b\·L_b$

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{si}}+w_b=1\·\·\·\left(A\right)$

w_si>0，w_b>0

式中，n表示与本发明的SMF连接的光纤的数量，w_si表示无量纲的权重系数，L_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接损耗(dB)。

另外，式(4)可以像下述式(B)这样进行变化。

【算式4】

$L=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{\mathrm{si}}\·L_{\mathrm{si}}+t_b\·L_b\·\·\·\left(B\right)$

式中，n表示与本发明的SMF连接的光纤的数量，n_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接次数，L_si表示本发明的SMF与第i个光纤的连接损耗(dB)。

上述第一波长λ₁及第二波长λ₂可以从使用了SMF的光纤传输波长区域中选择，例如可以从波长为1260nm～1650nm的范围内选择。波长为1260nm～1625nm的范围被用作SMF的传输用波长。另外，1625nm～1650nm的范围被用作线路监视用的波长。

上述弯曲半径r可以设定为实际应用本发明的SMF时所假定的小直径弯曲半径，优选该弯曲半径r小于15mm。

在本发明的SMF中，使用弯曲半径r＝7.5mm或10mm，利用作为弯曲损耗的评价波长的第二波长λ₂＝1550nm所测定的每圈的弯曲损耗L_b优选在0.05dB以下。如果该弯曲损耗L_b超过0.05dB，则损耗会因多圈的小直径弯曲而增加，因此不是所希望的。

上述连接损耗是对本发明的SMF和用作普通光传输路的SMF(以下称为普通SMF)进行机械连接、熔接连接、或连接器连接而测定的连接损耗。在本发明的SMF中，利用第二波长λ₂(μm)测定的每个连接部位的连接损耗L_s优选在0.5dB以下。如果该连接损耗L_s超过0.5dB，则在存在多个连接部时损耗会增大，因此不是所希望的。另外，与本发明的SMF连接的普通SMF多为基于国际标准ITU-T G.652的波长1.3μm用SMF。

对于本发明的SMF而言，为了使通过上述式(1)或(4)计算出的总损耗系数L的MFD依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值，只要设定纤芯直径、MFD、纤芯-包层的比折射率差、径向的折射率分布等各种参数即可，其材质、折射率分布的形状等可适当设定。作为SMF的材质可以与普通SMF相同，使用石英玻璃等。另外，本发明的SMF可以与普通SMF的制造方法相同，可以利用以往公知的各种制造方法制造。

图1是作为本发明的SMF的一个例子，表示单峰型(阶跃型)的折射率分布的曲线图。

具有该单峰型的折射率分布的本发明的SMF100包括：具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯1；包围该中心纤芯1且具有大致恒定的折射率n_c的包层2，并且n₁>n_c。包层2的直径优选在125μm±1μm以内。另外，包层直径的中心值不局限于125μm。例如，在需要r＝5mm这样的极小弯曲半径的光纤中，为了降低断裂概率，有效的方法是将包层直径形成得较细。因此，包层直径的中心值可以根据光纤的使用条件，在60μm～100μm的范围内适时设定。

另外，图10是作为本发明的SMF的其它例子，表示凹槽型的折射率分布的曲线图。

具有该凹槽型的折射率分布的本发明的SMF200包括：具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯1；设置于该中心纤芯1的外周、且具有半径r₂、折射率n₂的内侧包层3；设置于该内侧包层3的外周、且具有半径r₃、折射率n₃的凹槽4；以及设置于该凹槽4的外周、且具有半径r_c、折射率n_c的外侧包层5；并且n₁>n_c>n₃，n₁>n₂>n₃。外侧包层5的直径优选在125μm±1μm以内。另外，包层直径的中心值不局限于125μm，也可以在60μm～100μm的范围内适时设定。

而且，本发明可以应用于具有图17A～F所示的各种折射率分布的SMF。

具有图17A所示的折射率分布的SMF300A包括：单峰型的中心纤芯1和双层的包层，且内侧包层6的折射率高于外侧包层5。

具有图17B所示的折射率分布的SMF300B，在具有梯形折射率分布的中心纤芯1的外侧设有外侧包层5，且具有与中心纤芯1具有间隔、折射率高的外侧纤芯7。

具有图17C所示的折射率分布的SMF300C，在具有三角形折射率分布的中心纤芯1的外侧，依次设置有低折射率的内侧包层6、高折射率的外侧纤芯8、折射率最低的凹槽4、低折射率的外侧包层5。

具有图17D所示的折射率分布的SMF300D，在具有倒U字形状折射率分布的中心纤芯1的外侧，依次设置有低折射率的凹槽4、外侧包层5。

具有图17E所示的折射率分布的SMF300E，在具有梯形或三角形折射率分布的中心纤芯1的外侧，依次设置有折射率最低的第一凹槽9、折射率较高的外侧纤芯8、低折射率的第二凹槽4、外侧包层5。

具有图17F所示的折射率分布的SMF300F，除了使中心纤芯1的中央部为低折射率区域10、并在其外侧设置高折射率区域而形成中心纤芯1以外，与图17E的结构相同，在中心纤芯1的外侧，依次设置有折射率最低的第一凹槽9、折射率较高的外侧纤芯8、低折射率的第二凹槽4、外侧包层5。

实施例

(实施例1)

本实施例是利用图1所示的单峰型的折射率分布，对假定对SMF100施加了半径达10mm的弯曲时的最佳特性进行设计的例子。

图2表示利用单峰型的折射率分布，使光缆截止波长为1260nm时的波长1310nm的MFD，与在波长为1550nm、半径为10mm的情况下施加十圈弯曲时的弯曲损耗的关系。

如图2所示，随着MFD的增大，弯曲损耗减小。从该图2可知，作为在要求弯曲强的环境中所使用的SMF，优选进行使MFD尽可能小的设计。

然而，在实际使用环境中，除了弯曲损耗之外，还必须考虑连接损耗。图3A、B是举例表示住宅内布线时所假定的连接构造的图，在3A、B中，符号11表示架线杆，12表示接续盒，13表示支线光缆，14表示引入光缆，15表示ONU(Optical Network Unit)，16表示交换箱，17表示室内光缆，18表示墙壁，19表示带连接器的线缆，20表示光纤连接器。

例如，如图3A所示，在接续盒12内与支线光缆13连接的引入光缆14直接连接于ONU15的方式中，在接续盒12内有可能引入与其它光纤的连接。并且，在与ONU15的连接中，也有可能引入与其它光纤的连接。另外，如果假定图3B所示的布线方式，则假定使用两端具有连接器20的带连接器的线缆19。此种情况下，可能要至少在两个部位引入与其它光纤的连接。

支线光缆13等广泛地使用ITU-T.G.652规定的普通SMF，关于连接特性，优选考虑与该普通SMF的连接。

图4是对单峰型(图1)的光纤100与普通SMF(波长1310nm时的MFD为9.2μm)的连接损耗进行评价的结果。对光纤彼此之间的连接损耗而言，如D.Marcuse，“Loss analysis of single-mode fibersplicess”，Bell syst.Tech.J.vol.56，no5，pp703，May，1977所示，可以利用下述式(5)，通过根据两种光纤的MFD计算出的连接效率来评价。

T_g＝(2·w₁·w₂/(w₁ ²+w₂ ²))²·exp(-2d²/(w₁ ²+w₂ ²))   ...(5)

式中，T_g表示耦合效率，2w₁、2w₂表示光纤的MFD，d表示轴偏移量。

连接损耗是因所连接的两种光纤的MFD不同或场的轴偏移等而产生的。由此，随着MFD的偏移的增大(图4中随着偏离9.2μm的偏移的增加)，连接损耗也增大。由此可知，MFD低于6.5μm的设计，虽然会使弯曲损耗非常稳定，但从连接的观点来看，是非常不稳定的设计。

图5表示基于式(1)的本发明的方法评价的总损耗系数的MFD依赖性。设λ₁＝1310nm、λ₂＝1550nm、r＝10mm、MFD₂＝9.2μm、w_s＝w_b＝0.5。由图5可知，总损耗系数L在MFD₁＝7.0μm时达到最小。

因此，对以往的将弯曲损耗作为指标的设计所优选的MFD＝6.5μm的SMF(样品2)、以及根据本发明的方法所优选的MFD＝7.0μm的SMF(样品1)，评价了各种情况下的损耗变化。评价结果如表1所示。另外，在表1～表4中，评价条件是指连接部位与弯曲圈数的组合。

【表1】

样品1是图1所示的Δ＝0.58％、r₁＝3.26μm，样品2是Δ＝0.65％、r₁＝3.07μm。包层直径均为125μm，光缆截止波长均为1260nm。

使用本发明的方法制作的样品1的损耗最大值，被抑制在依据以往方法的样品2的约73％。另外，在假定的使用条件下的损耗变化量也被抑制在大致83％。

图6表示假定两点连接、且r＝10mm、十圈弯曲时的总损耗的MFD依赖性。由图可知，在通过本发明的方法所确定的7.0μm的MFD附近，可以获得大致最低的总损耗。

另外，如果使用由本发明的方法确定的区域，也可以将由MFD的波动引起的总损耗的变化抑制得较小。例如，在通过本发明的方法所确定的MFD＝7.0μm的MFD附近，相对于±0.3μm左右的MFD的变化，总损耗的变化量在0.2dB左右。然而，在以往方法的例子中，在欲将总损耗变化量抑制在同一程度的场合下，几乎不允许MFD的波动。相反，在容许同一程度的MFD变化的场合下，总损耗变化量为0.8dB左右，是使用本发明的方法时的四倍左右。

根据上述例子可知，通过本发明的方法设计的SMF，由弯曲及连接引起的综合性损耗较小，并且，即使假定制造中不可避免发生光纤MFD的变化，其综合损耗变化也非常小。这意味着通过应用本光纤，在线路设计中可以无需附加过多的裕量，可以进行高效的设计。

(实施例2)

本实施例与上述实施例1相同，是利用图1所示的所谓单峰型的折射率分布，对假定对SMF100施加了半径达7.5mm的弯曲时的最佳特性进行设计的例子。

图7表示利用单峰型的折射率分布，使光缆截止波长为1260nm时的波长1310nm的MFD、与在波长为1550nm、半径为7.5mm的情况下施加十圈弯曲时的弯曲损耗的关系。随着MFD的增大，弯曲损耗减小。与r＝10mm的场合相同，作为在要求弯曲强的环境中使用的SMF，优选进行使MFD尽可能小的设计。然而，如实施例1所示，在这样的区域中，存在与普通SMF的连接损耗增大的问题。

图8表示基于式(1)的本发明的方法评价的总损耗系数的MFD依赖性。设λ₁＝1310nm、λ₂＝1550nm、弯曲半径r＝7.5mm、MFD₂＝9.2μm、w_s＝w_b＝0.5。由图8可知，总损耗系数L在MFD₁＝6.8μm时达到最小。

因此，对将以往的将弯曲损耗作为指标的设计所优选的MFD＝6.3μm的SMF(样品4)、以及根据本发明的方法所优选的MFD＝6.8μm的SMF(样品3)，评价了各种情况下的损耗变化。评价结果如表2所示。

【表2】

样品3是图1所示的Δ＝0.61％、r₁＝3.17μm，样品4是Δ＝0.71％、r₁＝2.92μm。包层直径均为125μm，光缆截止波长均为1260nm。

使用本发明的方法制作的样品3的损耗最大值，被抑制在依据以往方法的样品4的约66％。并且，在假定的使用条件下的损耗变化量也被抑制在大致80％。

图9表示假定两点连接、且弯曲半径r＝7.5mm、十圈弯曲时的总损耗的MFD依赖性。由图可知，在通过本发明的方法所确定的6.8μm的MFD附近，可以获得大致最低的总损耗。

另外，如果使用由本发明的方法确定的区域，也可以将由MFD的波动引起的总损耗的变化抑制得较小。例如，在通过本发明的方法所确定的MFD＝6.8μm的附近，如果将MFD抑制在6.60～6.95μm的范围内，则可以将总损耗的变化量抑制在0.2dB左右。然而，在以往方法的例子中，在欲将总损耗变化量抑制在同一程度的场合下，几乎不允许MFD的波动。相反，在容许同一程度的MFD变化的场合下，总损耗变化量为0.8dB左右，是使用本发明的方法时的两倍左右。

根据上述例子可知，通过本发明的方法设计的SMF，由弯曲及连接引起的综合性损耗较小，并且，即使假定制造上不可避免发生光纤MFD的变化，其综合损耗变化也非常小。这意味着通过应用本光纤，在线路设计中可以无需附加过多的裕量，可以进行高效的设计。

(实施例3)

本实施例是利用图10所示的折射率分布，对假定对SMF200施加了半径达10mm的弯曲时的最佳特性进行设计的例子。

图11表示利用图1、图10所示的折射率分布，使光缆截止波长为1260nm时的波长1310nm的MFD、与在波长为1550nm、半径为10mm的情况下施加十圈弯曲时的弯曲损耗的关系。将图10的折射率分布与图1的折射率分布相比可知，可以减小在同一MFD下的弯曲损耗。然而，随着MFD的增大，弯曲损耗减小的趋势不变。根据仅着眼于以往的弯曲损耗的设计方法，优选MFD为7.0μm。

图12表示基于式(1)的本发明的方法评价的总损耗系数的MFD依赖性。设λ₁＝1310nm、λ₂＝1550nm、弯曲半径r＝10mm、MFD₂＝9.2μm、w_s＝w_b＝0.5。由图12可知，总损耗系数L在MFD₁＝8.2μm时达到最小。

因此，对以往的将弯曲损耗作为指标的设计所优选的MFD＝7.0μm的SMF(样品6)、以及根据本发明的方法所优选的MFD＝8.2μm的SMF(样品5)，评价了各种情况下的损耗变化。将评价结果与实施例1所示的图1的折射率分布下的样品1、2的评价结果一同表示于表3。

【表3】

样品5是图10所示的Δ₁＝0.40％、Δ₂＝0.0％、Δ₃＝-0.25％、r₁＝3.56μm、r₂＝11.75μm、r₃＝17.80μm，样品6是Δ₁＝0.54％、Δ₂＝0.0％、Δ₃＝-0.25％、r₁＝3.03μm、r₂＝10.00μm、r₃＝15.15μm。包层直径均为125μm，光缆截止波长均为1260nm。

样品5的损耗最大值、损耗变化量，呈现出低于对单峰折射率分布应用了本发明的方法的实施例1(样品1)的值。这是从图12的总损耗系数MFD依赖性也能够预想到的结果，是折射率分布的改善带来的效果。然而，对凹槽型的折射率分布应用本发明的方法而制作出的样品5的损耗最大值，抑制在依据以往方法的样品6的约55％左右。而且，在假定的使用条件下，损耗变化量改善了10％以上。与单峰型的以往设计方法(样品2)相比，改善了33～65％左右。

图13表示假定两点连接、且弯曲半径r＝10mm、十圈弯曲时的总损耗的MFD依赖性。由图可知，在通过本发明的方法所确定的8.2μm的MFD附近，可以获得大致最低的总损耗。

另外，如果在本实施例中也使用由本发明的方法确定的区域，则也可以将由MFD的波动引起的总损耗的变化抑制得较小。例如，即使假定有±0.3μm左右的MFD变化，总损耗的变化量也会在0.05dB以下，非常小。在以往的设计方法的样品6中，在假定了同一程度的MFD变化的场合下，可以预计到有0.5dB左右的损耗变化。

根据上述例子可知，通过本发明的方法设计的SMF，由弯曲及连接引起的综合性损耗较小，并且，即使假定制造上不可避免发生光纤MFD的变化，其综合损耗变化也非常小。这意味着通过适用本光纤，在线路设计中可以无需附加过多的裕量，可以进行高效的设计。

(实施例4)

本实施例是利用图10所示的折射率分布，对假定对SMF200施加了半径达7.5mm的弯曲时的最佳特性而设计的例子。

图14表示利用图1、图10所示的折射率分布，使光缆截止波长为1260nm时的波长1310nm的MFD、与在波长为1550nm、半径为7.5mm的情况下施加十圈弯曲时的弯曲损耗的关系。将图10的折射率分布与图1的折射率分布比较可知，可以减小在同一MFD下的弯曲损耗。然而，随着MFD的增大，弯曲损耗减小的趋势不变。根据仅着眼于以往的弯曲损耗的设计方法，优选MFD为6.8μm。

图15表示基于式(1)的本发明的方法评价的总损耗系数的MFD依赖性。设λ₁＝1310nm、λ₂＝1550nm、弯曲半径r＝7.5mm、MFD₂＝9.2μm、w_s＝w_b＝0.5。由图15可知，总损耗系数L在MFD₁＝8.2μm时达到最小。

因此，对以往的将弯曲损耗作为指标的设计所优选的MFD＝6.8μm的SMF(样品8)、以及根据本发明的方法所优选的MFD＝7.2μm的SMF(样品7)，评价了各种情况下的损耗变化。将评价结果与实施例2所示的图1的折射率分布下的样品3、4的评价结果一同表示于表4。

【表4】

样品7是图10所示的Δ₁＝0.52％、Δ₂＝0.0％、Δ₃＝-0.25％、r₁＝3.10μm、r₂＝10.23μm、r₃＝15.50μm，样品8是Δ₁＝0.57％、Δ₂＝0.0％、Δ₃＝-0.25％、r₁＝2.94μm、r₂＝9.70μm、r₃＝14.70μm。包层直径均为125μm，光缆截止波长均为1260nm。

样品7的损耗最大值、损耗变化量，呈现出低于对单峰折射率分布应用了本发明的方法的实施例2(样品3)的值。这是折射率分布的改善带来的效果。对图10所示的凹槽型的折射率分布应用本发明的方法制作出的样品7，所假定的使用条件下的损耗变化量与依据以往方法的样品8等同，但损耗最大值抑制在大致82％左右。与图1的单峰型的以往设计方法(样品4)相比，损耗最大值、变化量抑制在一半左右。

图16表示假定两点连接、且弯曲半径r＝7.5mm、十圈弯曲时的总损耗的MFD依赖性。由图可知，在通过本发明的方法所确定的7.2μm的MFD附近，可以获得大致最低的总损耗。

另外，如果在本实施例中也使用由本发明的方法确定的区域，则也可以将由MFD的波动引起的总损耗的变化抑制得较小。当假定±0.2μm左右的MFD变化时，总损耗的变化量为0.13dB左右。在以往的设计区域中，为了控制为同一程度的损耗变化，MFD的变化仅允许在±0.05μm左右。在假定了±0.2μm的MFD变化的场合下，可以预计到有0.6dB左右的损耗变化。

由上述例子可知，通过本发明的方法设计的SMF，由弯曲及连接引起的综合性损耗较小，并且即使假定制造上不可避免发生光纤MFD的变化，其综合损耗变化也非常小。这意味着通过适用本光纤，在线路设计中可以无需附加过多的裕量，可以进行高效的设计。

另外，在上述各实施例中，作为MFD的评价波长使用了1310nm，作为弯曲损耗的评价波长使用了1550nm，但对于该波长而言，也并不特别限于实施例。在上述的各实施例中，为了进行与ITU-T G.652的比较，而使用了波长1310nm的MFD。另外，在现在一般用于光通信的波长中，波长1550nm属于长波长侧。由于光纤的弯曲损耗有越接近长波长侧越加劣化的倾向，因此作为弯曲损耗的评价波长使用1550nm。

此外，在上述各实施例中，作为连接损耗的评价，使用由式(1)计算出的值。通过使用由熔接连接、机械连接、连接器连接等引起的连接损耗的测定值，可以进一步高精度地进行SMF的最优化。

另外，在上述各实施例中，使包层直径为125μm，但本发明并不限于此。例如，为了允许5mm以下的弯曲，从确保可靠性的观点出发，优选细化包层直径。根据需要，最好选择60～100μm的包层直径。

Claims (17)

1.一种单模光纤，其特征在于，

在第一波长λ₁(μm)下具有规定的模场直径MFD₁(μm)，

利用第二波长λ₂(μm)测定的、以弯曲半径r(mm)卷绕时的弯曲损耗为每圈L_b(dB)，弯曲圈数为t_b，

与在第一波长λ₁(μm)下具有上述规定的模场直径MFD_2i(μm)的光纤的连接损耗，在上述第二波长λ₂(μm)下为每个连接部位L_si(dB)，连接部位为n_si处，

使用下式(B)计算出的总损耗系数L的模场直径依赖性，在MFD₁±0.5μm的范围内达到极小值，

【算式2】

$L=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{\mathrm{si}}\·L_{\mathrm{si}}+t_b\·L_b\·\·\·\left(B\right)$

式中，n表示与上述单模光纤连接的光纤的数量，n_si表示上述单模光纤与第i个光纤的连接次数，L_si表示上述单模光纤与第i个光纤的连接损耗(dB)。

2.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述连接损耗L_si在0.1dB以下。

3.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

弯曲半径r小于15mm。

4.根据权利要求3所述的单模光纤，其特征在于，

在上述弯曲半径r＝10mm、上述第二波长λ₂＝1550nm时，上述弯曲损耗L_b在0.05dB以下。

5.根据权利要求3所述的单模光纤，其特征在于，

在上述弯曲半径r＝7.5mm、上述第二波长λ₂＝1550nm时，上述弯曲损耗L_b在0.05dB以下。

6.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，包括：

具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯；和

包围该中心纤芯且具有大致恒定的折射率n_c的包层；

并且n₁>n_c。

7.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，包括：

具有半径r₁、折射率n₁的中心纤芯；

设置于该中心纤芯的外周、且具有半径r₂、折射率n₂的内侧包层；

设置于该内侧包层的外周、且具有半径r₃、折射率n₃的凹槽；以及

设置于该凹槽的外周、且具有半径r_c、折射率n_c的外侧包层；

并且n₁>n_c>n₃，n₁>n₂>n₃。

8.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述第一波长λ₁＝1310nm，上述模场直径MFD₂在满足国际标准ITU-T G.652的规格的范围内。

9.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述连接损耗是对各光纤进行机械连接而测定的连接损耗。

10.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述连接损耗是对各光纤进行熔接连接而测定的连接损耗。

11.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述连接损耗是对各光纤进行连接器连接而测定的连接损耗。

12.根据权利要求6所述的单模光纤，其特征在于，

上述包层的直径在125μm±1μm以内。

13.根据权利要求6所述的单模光纤，其特征在于，

上述包层的直径的中心值在60μm～100μm的范围内。

14.根据权利要求7所述的单模光纤，其特征在于，

上述包层的直径在125μm±1μm以内。

15.根据权利要求7所述的单模光纤，其特征在于，

上述包层的直径的中心值在60μm～100μm的范围内。

根据权利要求17或18所述的单模光纤，其特征在于，

上述MFD₁变化±0.3μm时的上述总损耗系数L的变化量在0.4dB以下。

16.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，

上述MFD₁变化±0.3μm时的上述总损耗系数L的变化量在0.4dB以下。

17.根据权利要求16所述的单模光纤，其特征在于，

上述MFD₁变化±0.3μm时的上述总损耗系数L的变化量在0.2dB以下。

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