CN101535851A - 光纤以及光纤母材 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤以及光纤母材。本发明所涉及的光纤具有三层芯部，包括：位于半径为R1区域中的具有折射率差Δ1的第一芯部；位于半径R1～R2区域中的具有折射率差Δ2的第二芯部；以及位于半径R2～R3区域中的具有折射率差Δ3的第三芯部；其中，满足Δ1＞Δ2、Δ3＞Δ2、且Δ3＞Δ1的关系，在Δ1－Δ2＝X、Δ3－Δ2＝Y时，(X+Y)＞0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％＜X＜0.6％、0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X－0.7)％＜Y＜(X/2+0.4)％，该光纤满足G652规格，与具有相同的MFD的光纤相比具有+3dB以上的SBS阈值。

Description

光纤以及光纤母材

技术领域

本发明涉及光纤以及光纤母材。在使用光纤长距离传送光模拟信号、光基带信号时，由于受激布里渊散射(以下称为SBS)的影响，发生即使要向光纤中射入某功率的光，也只能射入某一定的光量(SBS阈值功率)，余下变为反向散射光返回入射侧的现象，因此存在可射入的信号光功率受到限制的问题。本发明涉及可抑制该SBS的产生，能够传送更高功率的信号光的光纤。

本申请主张基于2006年9月14日在日本提出的专利申请特愿2006-249360号的优先权，并在此引用其内容。

背景技术

近年，光纤铺设到了各家庭，利用其进行各种信息的交换，光纤到户(FTTH)的服务不断地扩大。在传送各种信息的FTTH中，具有将广播信号和其他的通信信号分别以不同的方式使用一根光纤进行同时传送的系统。一般在该系统中，广播信号多是模拟信号、基带信号、或光SCM信号。从传送介质即光纤的角度来看，系统的特点如下：

(1)FTTH通常是双星型的PON(Passive Optical Network)，分配损失增大。

(2)由于传送模拟信号、基带信号，或光SCM信号，所以需要增大接收机中的CNR(Carrier Noise Ratio)，或需要使光接收部中的最低信号光的功率比通信中所使用的数字传送的功率大。

这样，在视频传送中进行基于强度调制的模拟传送时，为了补偿分配损失，确保高CNR，需要进行高功率传送。但是，由于发生即使向光纤中射入某高功率的光，也只能射入到某一定光量(SBS阈值功率)，余下的部分变成反向散射光返回到入射侧的现象，所以存在可射入的信号光的功率受到限制的问题。

作为用于抑制该SBS的方法，有使掺杂物浓度、残余应力在长度方向上变化的方法(例如，参照专利文献1)。这样，通过在长度方向上使掺杂物浓度、残余应力变化，使布里渊频谱变宽，能够抑制SBS的产生。而且，还提出了在光纤中保持具有SBS抑制效果的某折射率分布的方法。(例如，参照专利文献2～5、7)。

专利文献1：日本专利第2584151号公开文本

专利文献2：WO2004/100406号说明书

专利文献3：美国专利第7082243号说明书

专利文献4：日本特开2006-154707号公报

专利文献5：日本特开2006-184534号公报

专利文献6：日本特开2006-133314号公报

专利文献7：日本特开2006-154713号公报

非专利文献1：“Design concept for optical fibers with enhancedSBS threshold”Optics Express，Vol.13 Issue 14 Page 5338(July 2005)Andrey kobyakov

非专利文献2：“Noonlinear Optical Fibers with Increased SBSThresholds”OFC/NFOEC 2006，OTuA3，Scott Bickham，AndreyKobyakov，Shenping Li

作为抑制SBS的技术，如前所述，记载了在长度方向上使掺杂物浓度、残余应力变化的方法(专利文献1)。但是，由于该方法使长度方向上的光学特性发生变化，因此实用上不被优选。

而且，还记载了通过在光纤中保持折射率分布来抑制SBS的方法(专利文献2～5、7)。该方法，虽没有使长度方向上的光学特性发生变化，但需要将折射率分布与作为目标的特性相一致的构造。

专利文献2、3以及5记载了在具有三层构造的折射率分布的光纤中，通过将折射率分布设定为适当的条件抑制SBS，并能得到与ITU-TRecommendation G.652(以下称为G652)相同的光学特性。但是，在专利文献2、3以及5所记载的构造中，并不能在所有构造中都满足与G652相同的光学特性，实际上以该条件为基础进行制造时，在各种条件中需要适当的设计值。

在专利文献4中，根据该构造同样存在弯曲损失恶化的趋势，考虑到光纤的处理则不是优选的形状。

关于专利文献6，由于需要在预计的位置中添加氟，因此存在使用VAD法制造母材困难的问题。

关于专利文献7，仅记载了该折射率分布的形状，并没有涉及详细的参数等。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种光纤以及光纤母材，其通过提供适当的折射率分布的构造设计值，从而在长度方向上具有稳定的特性，并具有和G652的互换性，进而具有优良的制造性，并抑制SBS。

本发明的第一方面(aspect)的光纤具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的关系是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，光缆截止波长小于1260nm，波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，零色散波长是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

本发明第二方面的光纤具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有最小相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，光缆截止波长小于1260nm，波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，零色散波长是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

本发明第三方面的光纤母材具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的关系是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，所述光纤母材特征在于：在对该光纤母材进行拉丝使其光纤化时，光缆截止波长小于1260nm，波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，零色散波长是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

本发明第四方面的光纤母材，具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有最小相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ3，所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，所述光纤母材特征在于：在对该光纤母材进行拉丝使其光纤化时，光缆截止波长小于1260nm，波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，零色散波长是1300nm～1324nm，零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

附图说明

图1是表示光纤中SBS的产生、表示入射光功率和透射、反向散射光功率之间的关系的图。

图2是表示SBS阈值测量系统的构成图。

图3是表示具有图4所示的阶跃折射率型的折射率分布的SMF中SBS阈值的MFD依赖性的图。

图4是表示阶跃折射率型的折射率分布的图。

图5是表示本发明所涉及的光纤的折射率分布的第一个例子的图。

图6是表示本发明所涉及的光纤的折射率分布的第二个例子的图。

图7是表示Δ1-Δ2＝X，Δ3-Δ2＝Y时，X+Y的值和针对具有相同MFD的SMF的SBS抑制效果(SBSeff)的关系的图。

图8是表示零色散波长1300nm～1324nm、且满足SBSeff≥+3dB(X，Y)的关系的图。

图9是表示满足MFD＝7.9μm～10.2μm的Δ2+Δ3和R2/R1的关系的图。

图10是表示Δ3-Δ1和SBSeff的关系的图。

图11是表示Δ1-Δ2和SBSeff的关系的图。

图12是表示Δ1-Δ2和SBSeff的关系的图。

图13是表示实施例1和实施例1a～1g的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图14是表示实施例1和实施例1a～1t的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图15是表示实施例2a～2f的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图16是表示实施例2g～2m的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图17是表示实施例3的光纤的折射率分布的图。

图18是表示实施例5的光纤母材的折射率分布的图。

图19是表示实施例5的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图20是表示实施例6的光纤母材的折射率分布的图。

图21是表示实施例6的SBS阈值和MFD之间的关系的图。

图22是表示实施例7的光纤母材的折射率分布的图。

符号说明

1—波长1.32μm的光源；2—波长1.55μm的光源；3—EDPA；4—反向散射光功率测量用的功率计；5—9：1耦合器；6—入射光功率测量用的功率计；7—透射光功率测量用的功率计；8—待测量光纤

具体实施方式

本发明的光纤，具有折射率分布，所述折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触地设置的、并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围所述第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围所述第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ3；

或者具有这样的折射率分布，所述折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触地设置的、并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围所述第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有最小相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围所述第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ3。

所述Δ2是0.4％以下，

所述Δ1、Δ2、Δ3的关系是Δ1>Δ2，且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，

将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％，且0.1％≤Y≤0.6％，且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，

所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45，且Δ2+Δ3≤1.15，

光缆截止波长小于1260nm，

波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，

零色散波长是1300nm～1324nm，

零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，

直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，

波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，且与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上的SBS阈值。

另外，本发明的光纤典型的可以是通过对VAD法制造的母材进行拉丝而制造的，关于该母材的制造方法并不限定于VAD法，使用一般众所周知的OVD法、CVD法也是没有任何问题的。

图1是表示在光纤中产生SBS的曲线。如图1所示，若逐渐地增加入射光对光纤的功率，则以某个值为界反向散射光的功率急速增大，入射光的功率的大半变成反向散射光而返回到入射侧。因此，如图1所示，将反向散射光的斜率的变化率相对入射光功率的变化(反向散射光的二阶微分)为最大的入射光功率定义为产生SBS的阈值(SBS阈值)。

图2是表示SBS阈值的测量系统的构成图，在图2中，符号1是波长为1.32μm的光源，2是波长为1.55μm的光源，3是EDPA，4是反向散射光功率测量用的功率计，5是9：1耦合器，6是入射光功率测量用的功率计，7是透射光功率测量用的功率计，8是待测量光纤。该测量系统中，经由9：1耦合器5连接三台功率计4、6、7，测量待测量光纤8的入射光、反向散射光以及透射光的功率。并且，将反向散射光的相对入射光的二阶微分为最大的入射光功率作为SBS阈值。

在专利文献2、3中也使用了同样的测量系统和定义来评价SBS阈值。并且，该SBS阈值的定义在下述文献中作为定义4被研究。

清水“単—モ—ド光フアイバにおけるSBS閾値に関する考察”電子情報通信学会2005年総合大会B-10-66

SBS阈值具有模场直径(以下称为MFD)的依赖性。如图4所示，计算具有通常的阶跃折射率型的折射率分布、满足G652规格的单模光纤(以下称为SMF)中的SBS阈值的MFD依赖性，将绘图的结果表示在图3中。如图3所示，在G652规格即波长1.31μm的MFD是在7.9～10.2μm的范围内，SMF的SBS阈值在7.4dBm～9.7dBm的范围内变化。因此，比较SBS阈值时，有必要对具有相同的MFD的光纤进行对比。

本发明的光纤具有G652规格所记载的光学特性，即、光缆截止波长为小于1260nm，波长1.31μm的MFD为7.9μm～10.2μm，零色散波长为1300nm～1324nm，零色散斜率为0.093ps/nm²·km以下，弯曲直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失为2dB/m以下，并且与具有相同的MFD的SMF相比，具有2倍(+3dB)以上的SBS阈值。

图5是表示本发明的光纤的折射率分布的第一个例子的图。该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围上述三层构造的芯部的方式与该芯部接触地设置的、且具有大致一定的折射率的包层构成，其中，上述三层构造的芯部由以下三个芯部构成：第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心的半径为R1μm的区域中，具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；第二芯部，以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；以及第三芯部，以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于半径R2μm～R3μm的区域中，具有大致一定的正的相对折射率差Δ3，并且，Δ1>Δ2，Δ3>Δ2。

另外，如图6所示，本发明的光纤的折射率分布，相对折射率差也可不取一定的值。图6是表示本发明的光纤的折射率分布的第二个例子的图。该折射率分布也可由三层构造的芯部、和以包围上述三层构造的芯部的方式与该芯部接触地设置的、且具有大致一定的折射率的包层构成。其中，上述三层构造的芯部由以下三个芯部构成：第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心的半径为R1μm的区域中，具有最大相对折射率差Δ1；第二芯部，以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，具有最小相对折射率差Δ2；以及第三芯部，以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于在半径R2μm～R3μm的区域中，具有最大相对折射率差Δ3，而且此处，Δ1>Δ2，Δ3>Δ2。

在具有上述三层构造的芯部和包围其的一层包层构造的折射率分布的光纤中，具有前面所述的光学特性、即与G652兼容的特性的同时，相比具有与本发明的光纤相同的MFD的SMF，还可以得到提高2倍(+3dB)以上的SBS阈值的光纤，所以重复进行细致的研究的结果，发现了Δ1、Δ2、Δ3以及R1、R2、R3的关系是有限制的。

图7是表示在假设Δ1-Δ2＝X，Δ3-Δ2＝Y时，SBS对于SMF的抑制效果：SBSeff的关系的图。这里，SBSeff用下式定义。

SBSeff＝本发明的光纤的SBS阈值-具有和本发明的光纤相同的MFD的SMF的SBS阈值

如图7所示，当X+Y大于0.4％时，SBSeff能被提高+3dB以上，并能够使SBS阈值提高。但是，仅有上述条件还会发生不能得到具有和G652兼容的光学特性的光纤的情况。

即、为了得到零色散波长为1300nm～1324nm的光纤，优选上述X、Y是X<0.6％、并且0.1％≤Y≤0.6％，且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％。满足这样条件的X、Y的关系如图8所示。

满足上述条件的同时，为了使波长1.31μm的MFD为G652规格的下限即7.9μm以上，优选Δ2为0.4％以下。并且，为了使波长1.31μm的MFD为7.9μm～10.2μm，由R2/R1所表示的第三芯部的半径方向的位置有必要根据Δ2和Δ3之和即Δ2+Δ3进行适当地配置。

为了得到满足波长1.31μm的MFD为7.9μm～10.2μm的光纤，优选(Δ2+Δ3)和R2/R1满足以下关系，即、

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45，且，Δ2+Δ3≤1.15。

满足上述条件的(Δ2+Δ3)和R2/R1的关系如图9所示。

从光纤制造方面的观点来看，优选Δ3≥Δ1。

图10是表示Δ3-Δ1和SBSeff的关系的图。如图10所示，在Δ3-Δ1为负值时，相对折射率差的一点点的变动就会导致SBSeff大的变化。另一方面，在Δ3-Δ1为正值时，SBSeff的变化相对于相对折射率差的变化的比例小。而且可知，若将SBSeff作为Δ3-Δ1的二次式近似时，则该近似曲线是向上凸起的抛物线，而且拐点为Δ3-Δ1>0，Δ3-Δ1为正值时SBSeff基于相对折射率差的变动的影响小。

在制造光纤的母材时，根据掺杂物浓度的波动，相对折射率差会相对目标有±0.05％左右的变化。此时，SBSeff会有比目标低的可能性。Δ3-Δ1为正时，由于由相对折射率差的变动所引起的SBSeff的变化量小，因此相对于掺杂物浓度的波动所引起的相对折射率差的变化，SBSeff的变化不大，通常能够获得稳定的SBSeff特性。

另外，若Δ1是0.5％刻度，Δ2是0.22％刻度，Δ3是0.025％刻度，则图10的折射率分布为0.40～0.65％，R2/R1是2.2，如表1所示可知，即使组合不同的Δ1、Δ2、Δ3、R1、R2、R3，拐点同样也都是在Δ3-Δ1>0，Δ3-Δ1为正值时，通常能够得到稳定的SBS特性这一点是明确的。

而且，优选Δ1-Δ2是0.25％以上。图11是表示Δ1-Δ2和SBSeff的关系的图。如图11所示，Δ1比Δ2大0.25％以上时，与Δ1和Δ2的差为0.25％以下相比，能够大幅增加SBSeff，能够得到更大的SBS抑制效果。而且，Δ1-Δ2为0.25％以上时，制造光纤母材时产生的基于掺杂物浓度的波动所引起的相对折射率差的影响被缓和，即使Δ1-Δ2变化SBSeff也不会发生大的变化，能够防止成品率的下降。

此外，若Δ1是0.03％刻度，则图11的折射率分布为0.44％～0.56％，Δ2是0.24％，Δ3是0.55％，R2/R1为2.2。但是，如图12所示，组合不同的Δ1、Δ2、Δ3、R1、R2、R3，即作为Δ1是0.44％～0.56％，Δ2是0.18％～0.26％，Δ3是0.45％～0.65％，R2/R1是1.8～2.6的范围的折射率分布中也能够得到同样的倾向，在Δ1-Δ2为0.25％以上的折射率分布中，能够得到更大的SBS抑制效果，而且，相对于Δ1-Δ2的变化的SBSeff的依赖性变小。

表1

 

△1	△2	R2/R1	拐点(△3-△1)
				％	％	-	％
0.5	0.22	2.2	0.10
				0.5	0.18	2.2	0.18
0.5	0.26	2.2	0.02
				0.44	0.22	2.2	0.02
0.56	0.22	2.2	0.12
				0.5	0.22	1.6	0.05
0.5	0.22	2	0.10
				0.5	0.22	2.4	0.01

并且，通过如上述那样配置第三芯部，得到SBS阈值比现有技术的光纤+3dB以上的SBS阈值，并且能够得到和G652兼容的特性。

实施例

实施例1，比较例1

表2表示具有图5的折射率分布的、实施例1的光纤的构造参数以及光学特性。而且，一并表示比较例1的光纤的构造参数以及光学特性。比较例1的光纤是具有如图4所示的阶跃折射率型的折射率分布的SMF。

表2

 

	unit	实施例1	比较例1
				R1	μm	1.35	4.39
R2	μm	2.97	-
				R3	μm	4.32	-
R2/R1	-	2.2	-
				Δ1	％	0.50	0.35
△2	％	0.20	-
				△3	％	0.50	-
△1-△2	％	0.30	-
				△3-△2	％	0.30	-
△3+△2	％	0.70	-
				光纤截止波长	μm	1.32	1.28
光缆截止波长	μm	1.24	1.23
				MFD(Petermann II)@1.31μm	μm	9.2	9.2
零色散波长	nm	1312.1	1309.2
				零色散斜率	ps/nm2-km	0.0888	0.0882
φ20mm弯曲损失@1.31μm	dB/m	0.08	0.11
				SBS阈值@1.55μm 20km	dBm	12.2	8.7

如表2所示，具有本发明所涉及的实施例1的构造参数的光纤，在20km光纤中的SBS阈值是12.2dBm，与具有相同MFD的比较例1的光纤相比，得到+3.5dB的抑制效果。而且，实施例1的光纤具有和比较例1的SMF相同的光学特性，满足G652规格。

实施例1a～1g

表3表示实施例1的构造参数分布在上述X、Y和R2/R1的范围内的结果。

表3

具有表3所示的实施例1a～1g的构造参数的光纤，如图13所示，在20km的光纤中的SBS阈值是12.4～13.3dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.7～+4.6dB的抑制效果。而且，实施例1a～1g的光纤的光学特性都满足G652规格。

实施例1h～1t

表4、表5表示实施例1的构造参数分布在上述的X、Y、R2/R1的范围内的结果。具有如表3所示的实施例1a～1g以及表4、表5所示的实施例1h～1t的构造参数的光纤，如图14所示，在20km的光纤中SBS阈值为10.9～13.8dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.1～+4.5dB的抑制效果。而且，实施例1h～1t的光纤的光学特性都满足G652规格。

表4

表5

实施例2a～2f

表6表示在具有图6的折射率分布的光纤中，折射率分布的构造参数分布在上述X、Y以及R2/R1的范围内时的光学特性。

表6

具有如表6所示实施例2a～2f的构造参数的光纤，如图15所示，在20km的光纤中SBS阈值为12.0～13.7dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.3～+5.0dB的抑制效果。而且，实施例2a～2f的光纤的光学特性都满足G652规格。

并且，如图6所示通过使第三芯部的折射率变化，能够减少芯部中的GeO₂掺杂量，能够使光纤中的损失减少。

实施例2g～2m

表7表示在具有图6的折射率分布的光纤中，折射率分布的构造参数分布在前面记述的X、Y以及R2/R1的范围时的光学特性。具有如表6所示的实施例2a～2f以及表7所示的实施例2g～2m的构造参数的光纤，如图16所示，在20km的光纤中SBS阈值为10.8～14.3dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.2～+4.7dB的抑制效果。而且，实施例2g～2m的光纤的光学特性都满足G652规格。

表7

实施例3、实施例4

图17表示本发明所涉及的实施例3的光纤的折射率分布。如图17所示，实施例3的折射率分布，由三层构造的芯部、以及以包围上述三层构造的芯部的方式与该芯部接触地设置并具有大致一定的折射率的包层构成。其中，上述三层构造的芯部由设置于芯部的中央部的、位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中的第一芯部、以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置的、位于半径R1μm～R2μm的区域中的第二芯部、以及以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置的、位于半径R2μm～R3μm的区域中的第三芯部构成。但是，与实施例1、实施例2不同，该芯部的折射率分布是缓慢地变化，其界限不明显。因此，使用相对折射率差的直径方向的变化率(dΔ/dr)确定各层的直径。而且，第一芯部的相对折射率差Δ1如下式(1)所示，用在距离芯部中心半径R1的范围内等价地用均一的Δ来定义，第二芯部的折射率差Δ2在半径R1μm～R2μm的区域中用成为最小值的相对折射率差来定义，第三芯部的相对折射率差Δ3在半径R2μm～R3μm的范围中用成为最大值的相对折射率差来定义。

式1

$\mathrm{\&Delta;}1=\frac{{\&Integral;}_0^{R1}\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\mathrm{rdr}}{{\&Integral;}_0^{R1}\mathrm{rdr}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

表8表示这样定义的实施例3的光纤的构造参数和其光学特性。而且，在表8中一起表示与实施例3具有相同折射率分布的实施例4的光纤的构造参数以及其光学特性。

表8

 

	unit	实施例3	实施例4
				R1	μm	1.36	1.73
R2	μm	3.11	3.16
				R3	μm	4.58	4.67
R2/R1	-	2.29	1.83
				Δ1	％	0.50	0.53
△2	％	0.18	0.18
				△3	％	0.48	0.53
△1-△2	％	0.32	0.35
				△3-△2	％	0.30	0.35
△3+△2	％	0.66	0.71
				光纤截止波长	μm	1.32	1.32
光缆截止波长	μm	1.24	1.23
				MFD(Petermann II)@1.31μm	μm	9.55	9.25
零色散波长	nm	1316.4	1320.4
				零色散斜率	ps/nm2-km	0.089	0.089
φ20mm弯曲损失@ 1.31μm	dB/m	0.23	0.07
				SBS阈值@1.55μm20km	dBm	12.7	12.2
损失@ 1.55μm	dB/km	0.191	0.196

如表8所示，实施例3、实施例4的光纤，在20km的光纤中SBS阈值为12.2～12.7dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.5～+4.0dB的抑制效果。而且，实施例3、实施例4的光纤，都满足G652规格。

实施例5

图18是实施例5的光纤母材的折射率分布。如图18所示，本实施例的光纤母材由三层构造的芯部构成，具有和实施例1、实施例2相同的三层构造的芯部。其中该三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部和第三芯部构成，其中，第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心半径为R1μm的区域中，且具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；第二芯部，以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；以及第三芯部，以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于半径R2μm～R3μm的区域中，具有大致一定的正的相对折射率差Δ3。

表9、表10表示将实施例5的光纤母材的构造参数分布在上述的X、Y以及R2/R1的范围内，对该母材进行拉丝并进行光纤化时的光学特性。对实施例5的光纤母材进行拉丝得到的光纤如图19所示，在20km的光纤中SBS阈值是10.9～13.8dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.1～+4.5dB的抑制效果，并满足G652规格。

表9

表10

实施例6

图20是实施例6的光纤母材的折射率分布。如图20所示，本实施例的光纤母材由三层构造的芯部构成，具有和实施例1、实施例2相同的三层构造的芯部。该三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部、第三芯部构成。其中，第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心半径为R1μm的区域中，且具有最大相对折射率差Δ1；第二芯部，以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置，位于半径R1μm～R2μm的区域中，具有最小相对折射率差Δ2；以及第三芯部，以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置，位于半径R2μm～R3μm的区域中，具有最大相对折射率差Δ3。

表11、表12中表示将实施例6的光纤母材的构造参数分布在上述的X、Y以及R2/R1的范围内，对该母材进行拉丝并进行光纤化时的光学特性。对实施例6的光纤母材进行拉丝而得到的光纤如图21所示，在20km的光纤中SBS阈值是10.8～14.3dBm，与具有相同的MFD的SMF相比得到+3.2～+4.7dB的抑制效果，并满足G652规格。

表11

表12

实施例7

图22是实施例7的光纤母材的折射率分布。如图22所示，本实施例的光纤母材具有和实施例1、实施例2、实施例5、实施例6相同的三层构造的芯部，该三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部、第三芯部构成。第一芯部，设置于芯部的中央部，位于离芯部中心半径为R1μm的区域；第二芯部，以包围该第一芯部的方式与该第一芯部接触地设置、位于半径R1μm～R2μm的区域中；第三芯部以包围该第二芯部的方式与该第二芯部接触地设置、位于半径R2μm～R3μm的区域中。但是与实施例1、2、5、6不同，折射率分布是缓慢地变化，其界限的定义与实施例3、实施例4相同。

表13表示实施例7的光纤母材的构造参数、和对该母材进行拉丝并进行光纤化时的光学特性。从实施例7的光纤母材中拉丝而得到的光纤，在20km的光纤中SBS阈值是12.6dBm，与具有相同的MFD的SMF相比，得到+3.8dB的抑制效果，并满足G652规格。

表13

 

	unit	实施例7
			R1	μm	1.41
R2	μm	3.03
			R3	μm	4.60
R2/R1	-	2.1
			△1	％	0.49
△2	％	0.13
			△3	％	0.64
△1-△2	％	0.36
			△3-△2	％	0.51
△3+△2	％	0.76
			光纤截止波长	μm	1.32
光缆截止波长	μm	1.24
			MFD(Petermann II)@1.31μm	μm	9.39
零色散波长	nm	1319.6
			零色散斜率	ps/nm2-km	0.090
φ20mm弯曲损失@1.31μm	dB/m	0.21
			SBS阈值@ 1.55um 20km	dBm	12.6

产业上的应用可能性

本发明，在具有分层芯型的折射率分布的光纤中，通过适当地设计各层的相对折射率差Δ1、Δ2、Δ3的关系，并适当地配置第三芯部的位置，能够维持G652所记载的光学特性的同时，与具有相同的MFD的SMF相比能够使SBS阈值提高+3dB以上。

并且，通过使第三芯部的相对折射率差大于第一芯部的相对折射率差，能够提高光纤母材制造性。

Claims (4)

1.一种光纤，其特征在于：

具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ3，

所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的关系是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，

将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，

所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，

光缆截止波长小于1260nm，

波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，

零色散波长是1300nm～1324nm，

零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，

直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，

波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

2.一种光纤，其特征在于：

具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有最小相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ3，

所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，

将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，

所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，

光缆截止波长小于1260nm，

波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，

零色散波长是1300nm～1324nm，

零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，

直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，

波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

3.一种光纤母材，具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有大致一定的正的相对折射率差Δ3，

所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3的关系是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，

将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，

所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，

所述光纤母材特征在于：

在对该光纤母材进行拉丝使其光纤化时，

光缆截止波长小于1260nm，

波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，

零色散波长是1300nm～1324nm，

零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，

直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，

波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

4.一种光纤母材，具有折射率分布，该折射率分布由三层构造的芯部、以及以包围所述三层构造的芯部的方式与该芯部接触并具有大致一定的折射率的包层构成，其中，所述三层构造的芯部由第一芯部、第二芯部以及第三芯部构成，所述第一芯部，设置于芯部的中央部，位于距离芯部中心的半径为R1μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ1；所述第二芯部，以包围第一芯部的方式与该第一芯部接触，位于半径R1μm～R2μm的区域中，并具有最小相对折射率差Δ2；所述第三芯部，以包围第二芯部的方式与该第二芯部接触，位于半径R2μm～R3μm的区域中，并具有最大相对折射率差Δ3，

所述Δ2是0.4％以下，所述Δ1、Δ2、Δ3是Δ1>Δ2、且Δ3>Δ2、Δ3>Δ1，

将所述Δ1、Δ2、Δ3设为Δ1-Δ2＝X、Δ3-Δ2＝Y时，(X+Y)>0.4％，所述X、Y满足以下关系：0.25％<X<0.6％、且0.1％≤Y≤0.6％、且(2×X-0.7)％<Y<(X/2+0.4)％，

所述Δ2、Δ3、R1、R2满足以下关系：

(Δ2+Δ3)+1.0≤R2/R1≤7×(Δ2+Δ3)-1.45、且Δ2+Δ3≤1.15，

所述光纤母材特征在于：

在对该光纤母材进行拉丝使其光纤化时，

光缆截止波长小于1260nm，

波长1.31μm的模场直径是7.9μm～10.2μm，

零色散波长是1300nm～1324nm，

零色散斜率是0.093ps/(nm²·km)以下，

直径20mm、波长1.31μm的均匀弯曲损失是2dB/m以下，

波长1.55μm的SBS阈值具有通常的阶跃折射率型的折射率分布，与具有同一模场直径的单模光纤相比为+3dB以上。

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