CN101680993A - 连接器化的纳米工程化光纤及其形成方法 - Google Patents

连接器化的纳米工程化光纤及其形成方法 Download PDF

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特里·L·库克
约翰·B·约翰逊
丹尼斯·M·克内克特
李明俊
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Abstract

公开了连接器化的纳米工程化光纤以及用于形成它们的方法。所述方法包括对纳米工程化光纤的中跨裸光纤部分进行加热以使空气通路陷缩其中以便形成无空气通路部分。然后将光纤插入到套圈通道中，使得光纤端部伸出到套圈端面之外，而无空气通路部分位于套圈端面处。然后在无空气通路部分中的套圈端面处或附近劈开光纤，并且对新光纤端面进行抛光以产生与套圈端面相匹配的实心光纤端面。所述方法最多将给模场直径(MFD)和/或外包层直径带来仅仅极小的变化，这对形成可与类似大小的纳米工程化或非纳米工程化光纤相连的连接器化的纳米工程化光纤是很重要的。

Description

连接器化的纳米工程化光纤及其形成方法
对相关应用的相互参考
本申请要求U.S.母案临时申请的申请日为2007年5月3日、U.S.母案临时申请的序列号为60/927,430的依照35 U.S.C.§119(e)的优先权，通过参考将该临时申请并入本文。
本申请还与2007年11月9日在美国申请的名称为″Method of splicing anoptical fiber with holes in the cladding″的U.S专利申请序列号11/595,365有关，通过参考将该申请并入本文。
发明背景
发明领域
本发明总体涉及连接器化的光纤，更具体地涉及用于在连接器化之前使空气通路陷缩在纳米工程化光纤的包层中的方法，以寻求产生这样一种连接器化的光纤，其最多给光纤的模场直径和/或外包层直径仅仅带来极小的变化。
发明的技术背景
光纤连接器用于端接光纤的两端。与熔接相比，光纤连接器可使光纤快速连接和断开。连接器用来对配接光纤的纤芯进行调准以便光以最小的损耗(衰减)在它们之间传递，并且提供机械耦合以将配接光纤固定在一起。在光纤系统的早期，连接器的使用是有问题的，因为不良连接会引入衰减，并且连接器化处理是耗时的并且需要训练有素的技术人员。然而，制造商已经着手标准化且简单化的光纤连接器，从而有助于提高连接器在光纤系统中的使用率。提高连接器的使用率极大地有助于光纤系统的新用途和应用，包括在建造基础设施中的新的和有创造性的部署。
随着光纤系统中使用率的提高，会带来与部署光纤光缆有关的问题，其中光缆需要弯曲以适应现有结构或基础设施的几何结构。对光纤光缆的不恰当的处理和部署可能会导致宏弯损耗，也称为″外在损耗″。就射线光学而言，光纤的严重弯曲会导致光线在光纤内反射的角度超过反射的临界角。就电磁波而言，弯曲会引起光纤的一个或多个导模变为漏模，其中光从光纤的导引区域逃逸或″漏出″。通过观察特定光纤以及携带该光纤的光缆的最小弯曲半径可防止这种弯曲损耗。
因为光纤光缆的部署典型地涉及在某个位置使一根或多根光缆弯曲，因此已经开发出具有改善的弯曲性能性质的先进光纤。增强的弯曲性能可在原先由于传统光纤光缆的弯曲限制而不可接入的更多位置部署光纤光缆。
一类弯曲性能光纤是利用在光纤中形成的小孔或空隙(″空气通路″)的“纳米工程化”光纤。纳米工程化光纤利用与光经受在纤芯与包层之间的折射率差而在纤芯中导引的普通光纤基本上相同的波导原理进行操作，所不同的是纳米工程化区域增强了即使在严重弯曲情况下的光纤的载光能力。然而，虽然纳米工程化弯曲性能光纤提供了最小弯曲半径的显著增大，但是由于存在于劈开光纤端部的空隙而在连接器化这种光纤时会存在一些缺陷。例如，污染物会充满光纤端面的光纤空隙并且进入到光纤中，从而降低了连接效率。一种污染物是湿气。其他污染物包括在连接器抛光处理期间在连接器端面处所产生的微碎屑，例如在抛光期间移走的锆套圈材料和石英玻璃、来自抛光膜的磨料、以及去离子水的混合物。这些污染物可能会陷入或嵌入连接器端面的空气通路中。由于在抛光处理期间连接器端部所受到的各种力以及随之而来的热，因此一旦污染物落入相应位置则很难清除它们。此外，在光纤的操作和/或处理期间所释放的且移动穿过连接器端面而进入到光纤纤芯区域中的光纤中的污染物还可使信号衰减增大。
虽然在连接器抛光步骤之后可以利用例如诸如超声波清洗之类的方法来清洗光纤，但这通常只能算是一种临时解决方式，因为光纤端面仍具有敞开的空隙由此会使光纤仍存在将来受污染的风险。虽然可利用UV或诸如粘合剂或环氧树脂这样的热固性材料填充光纤空隙来对光纤端面进行处理，但是用于密封光纤的材料可能以与光纤不同的速率进行抛光，这造成了连接器端面凹陷或凸起。这些特点在配接期间可能会潜在地妨碍连接器端面的物理接触，或者在凹陷的情况下可能会提供使碎屑或其他污染物聚集从而不利地影响连接器性能的区域。
用于降低或消除在连接器化处理中纳米工程化光纤的污染风险的一种方法是利用密封剂材料来密封光纤的端部。然而，如果光纤与密封剂材料之间的光折射率不匹配，那么这将引起光纤的模场直径的变化。因为最有效的光耦合与被耦合的光纤的模场直径的匹配有关，因此一根光纤的模场直径相对于另一根的变化会不利地影响接合/耦合效率。
用于降低或消除在连接器化处理中纳米工程化光纤的污染风险的另一方法是利用热量使光纤端部的空气通路陷缩。然而，这会潜在地导致若干问题。第一是熔融光纤的端部易于改变光纤的形状并且难以控制制造环境。通常，熔融端会变成球根状的并且往往不能装配到连接器套圈中。第二是熔融端部然后使端部连接器化会随着在连接器化处理期间将光纤端部插入到套圈中而导致端部的损坏。
发明内容
在各种实施方式中，本发明通过以最多给单模光纤的模场直径(MFD)、或多模光纤的纤芯直径、和/或这些类型的光纤的外包层直径仅仅带来极小的变化的方式在连接器化之前使空气通路陷缩，来消除或防止在纳米工程化光纤的纤芯周围的空气通路中陷入污染物。
在一个实施方式中，本发明包括用于形成连接器化的纳米工程化光纤的方法。该方法包括提供纳米工程化光纤并且通过剥离缓冲层或涂层并且可选地清洗最终裸光纤以除去残留涂层或缓冲层来制备中跨部分的光纤。中跨部分的长度应足以安装到光连接器中，同时可使裸光纤完全延伸贯穿连接器套圈的长度。在移走光纤涂层和/或缓冲层的情况下，在一个实施方式中将光纤放置到熔接机中以便将弧施加到光纤的中跨区域的部分，在完成了安装和抛光处理之后所述光纤的中跨区域的该部分最终将位于连接器套圈的端部。
待处理的光纤的优选区域是中跨部分，其包括位于端部附近但是距离端部至少十个光纤直径的光纤部分，以便空气通路在离开光纤端部的一段距离处陷缩从而避免上述有害的端部后果。电弧可使空气通路陷缩到光纤中以形成无空气通路部分。对于单根光纤而言用于形成电弧的电流优选是在从约12mA至约16mA的范围中。虽然电流需要足够大以使空气通路陷缩，但是还须要足够低以避免诸如熔化和变形这样的对光纤的损坏作用。具体地，本发明的方法是按照下述方式执行的，该方式将使得与光纤的未处理部分相比最多给MFD和/或无空气通路部分中的外包层直径仅仅带来微小的变化。
一旦空气通路已陷缩，则将光纤安装到光纤连接器中，其中一段长度延伸到连接器套圈的端面之外，而无空气通路区域集中位于套圈端面处。作为连接器化处理的一部分，然后在套圈端面处或附近精确地劈开光纤以便新的光纤端部位于无空气通路区域之内。在精确地劈开之后，利用相关领域已知的标准抛光技术来对光连接器进行打磨和抛光以便使当前实心的光纤端面与套圈端面相匹配。
按照包括但不限于在两个电极之间所产生(类似于在大多数熔接机中所使用的)的电弧、加热灯丝、火焰或激光器等等的各种方式产生局部加热。连接器类型包括但不限于基于所谓的SC/APC、SC/UPC、FC/APC、FC/UPC、LC/APC、LC/UPC、以及MT的连接器。本发明的方法所适用的纳米工程化光纤包括但不限于为单根光纤或多根光纤的连接器使用的单独的纳米工程化光纤以及多光纤带。如下文所讨论的，本发明的方法不适用于光子晶体光纤，因为该方法会引起显著地改变这些光纤的MFD和/或外包层直径，这阻碍与包括诸如康宁SMF28eTM光纤这样的标准光纤在内的其他类似光纤的恰当的连接器化。
在下面的详细说明中阐述了本发明的附加特征和优点，并且一部分对于所属领域普通技术人员来说从说明书可显而易见地得知，或者通过实践在这里(包括下述详细说明、权利要求书、以及附图)所描述的的本发明可认识到。应该理解的是在前概述及其后详细说明呈现了本发明的示例性实施方式，并且旨在为理解如所要求保护的本发明的性质和特征提供概述或框架。本申请包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图并入到说明书中并且构成了说明书的一部分。附图说明了本发明的各个实施方式，并且与详细说明一起用来解释本发明的原理和操作。
附图的简要描述
当参照附图阅读本发明的以下详细说明时，可更好地理解本发明的这些及其他特征、方面、以及优点，在附图中：
图1是纳米工程化光纤的一区段的侧视图；
图2是沿着图1的2-2所观察的图1的纳米工程化光纤的横截面视图，其中显示了各个光纤区域的示例性有效折射率分布；
图3是具有变化的折射率纤芯的示例性纳米工程化光纤的示例性有效折射率分布的绘图；
图4是与光源相耦合的纳米结构光纤的端部的特写图，其中光纤的数值孔径(NA)大于光源的数值孔径；
图5A是在中跨(mid-span)位置形成了裸露部分的纳米工程化光纤的侧视图；
图5B与图5A相似并且示出了在中跨位置的一端切割以形成光纤端面的纳米工程化光纤；
图5C与图5B相似并且示出了受到下述电弧的纳米工程化光纤，所述电弧使空气通路陷缩以在光纤内但是距光纤端面距离d形成无空气通路(airline-free)区域；
图5D与图5C相似并且示出了在形成无空气通路区域之后的步骤，在该步骤中将光纤端部区段插入到连接器套圈中，其中光纤端部区段的一部分伸出到套圈端面之外；
图5E是示出了套圈端面以及从套圈通道伸出到套圈端面之外的光纤端部区段的套圈端部区段的特写图，其中无空气通路区域位于光纤端面的平面上；
图5F与图5D相似并且示出了在套圈端面附近、进而在无空气通路区域劈开并进行抛光之后的光纤，其中使抛光的光纤端部与套圈端面相匹配并且是无空气通路的(即实心的)；
图5G和图5H与图5B和图5C相似并且说明了应用于光纤带的本发明的示例性实施方式；
图6是与图5E相似的用于说明空气通路如何端接以形成实心光纤端面的特写横截面视图；
图7A是与图5A相似的用于说明本发明方法的示例性实施方式的侧视图，其中在劈开裸光纤之前通过来自电弧的热量使空气通路在中跨位置陷缩。
图7B与图7A相似但是示出了通过在如图7A所示形成的中跨无空气通路部分劈开裸光纤而形成的两个最终光纤区段；
图7C和图7D与图7A和图7B相似并且说明了应用于光纤带的本发明的示例性实施方式；
图8A是具有约0.42的纤芯/包层(在这里称为″C/C″)比率的纳米工程化光纤的相对功率(dB)vs.光纤半径r(μm)的绘图，其中该绘图表示MFD；
图8B是与图8A相同的图表，除了纳米工程化光纤具有约0.33的C/C比率并且与图8A的绘图相比MFD的变化更小(即较小ΔMFD)；以及
图9绘制了用于将纳米工程化光纤的已处理与未处理区域之间的理论ΔMFD(以μm为单位)表示为C/C比率的函数的模拟数据。
对优选实施方式的详细说明
现在参考本发明的优选实施方式进行说明，在附图中例示了其多个实例。在任何可能的情况下，在整个附图中使用相同的参考数字和符号来指代相同或相似的部分。
定义和术语
在以下描述中，“折射率分布”是指折射率或相对折射率与波导光纤半径之间的关系。“相对折射率百分比”定义为Δi(％)＝[(ni 2-nc 2)/2ni 2]×100，其中如下所讨论的，ni是区域i中的最大折射率，除非另有说明，并且nc是包层区域的平均折射率。在示例性实施方式中，如下所讨论的，nc作为内环形包层区域32的折射率。
如这里所使用的，由Δ(％)或为了简明仅由“Δ”来表示相对折射率百分比，并且其值的单位为“％”，除非另有说明或者通过上下文的讨论可显而易见地得知。
在一区域的折射率小于包层区域的平均折射率的情况下，相对折射率百分比是负的并且将其称为具有″下落区域″或″下落折射率″，并且是在相对折射率大多数为负的点计算的，除非另有说明。在一区域的折射率大于包层区域的平均折射率的情况下，相对折射率百分比是正的并且可以说该区域是上升的或具有正的折射率。
在这里认为“提高掺杂剂(updopant)”是指相对于纯的无掺杂SiO2而言具有提高折射率的倾向的掺杂剂。在这里认为″降低掺杂剂(downdopant)″是指相对于纯的无掺杂SiO2而言具有降低折射率倾向的掺杂剂。当伴有不是提高掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂时，提高掺杂剂可存在于具有负的相对折射率的光纤的区域中。类似地，不是提高掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂可存在于具有正的相对折射率的光纤的区域中。当伴有不是降低掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂时，降低掺杂剂可存在于具有正的相对折射率的光纤的区域中。类似地，不是降低掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂可存在于具有负的相对折射率的光纤的区域中。
在本发明的示例性实施方式中，除了利用降低掺杂剂，还利用诸如通过使用微结构来形成下落折射率区域的其他技术，在下面将进行更详细地描述。微结构例如包括沿着光纤的长度出现的诸如具有大于5nm(纳米)且小于1550nm的光纤截面直径的空气通路(例如大于5nm且平均直径大约为250nm的空气通路)之类的非周期性和周期性的离散微空隙。
“纤芯-包层比率”是“C/C比率”，该″C/C比率″是对纳米工程化光纤的纤芯区域与环形含孔区域之间的间隔的度量，并且是通过如图2中所示意性描述的纤芯的(外)半径R1(纤芯半径R1被定义为其中Δ1＝0.04％并且与光纤的中线相间隔)与环形含孔区域的内半径R2(也即内环形包层区域的外半径)的比率给定的。在这里所使用的“C/C”比率是″R1/R2″的比率。比率R1/R2在制造光纤期间是很明显的，并且在制造之后例如可通过对光纤的端面进行光学观察来确定并度量。C/C比率越高，对于相同量的纤芯而言包层越少，并且环形含孔区域环越靠近纤芯，反之亦然。
术语空隙、孔、空气通路可互换地使用，并且是指包含真空或气体的光纤的一部分。
模场直径(MFD)是对穿过光纤的端面的光的光点大小或波束宽度的度量。MFD是源波长与光纤几何结构的函数，即纤芯半径与光纤折射率分布的函数。在光纤中传播的大多数光功率在纤芯内传送，而少量功率在作为渐逝场的包层中传播。模场直径不匹配会影响接合和连接器损耗。利用彼得曼(Peterman)II方法来对MFD进行度量，其中2w＝MFD，并且w2＝(2∫f2rdr/∫[df/dr]2rdr)，积分限制在0到∞。实验上度量MFD的方法是远场(VAMFF)中的可变孔径法，这在Parton，J.R.，″Improvements in the Variable Aperture Method forMeasuring the Mode-Field Diameter of a Dispersion-Shifted Fiber″，光波技术期刊，1989年8月第8期第7卷(页1158-1161)的文章中进行了描述，通过参考将该文章引入到本文。MFD是按辐照度来度量的，其是每单位面积的光功率(W/cm2)。
对于单模光纤中的高斯功率分布而言，度量在电磁场强度降低为其最大值的1/e的多个点之间的MFD，即它是光功率降低为最大功率的1/e2处的直径，其中功率与场强的平方成正比。如在这里所使用的，MFD假定一给定波长(例如1550纳米)，除非另有说明。
与MFD相关的概念是光纤的″有效面积″，其被定义为：Aeff＝2π(∫f2rdr)2/(∫f4rdr)，其中r是径向坐标，积分限制为0到∞，并且f是与在光纤中传播的光相关的电场的横向分量。
在多模光纤(或者阶跃折射率或渐变折射率类型光纤)中，典型地使用纤芯直径来对离开光纤的光束的分布进行度量。对纤芯大小进行光学度量，并且在优选方法中定义为与纤芯中的确定阈值百分比的功率相对应的直径。由国际电工委员会(IEC)标准IEC 60793-1-2(2001)阐述了标准纤芯直径度量方法。仅供参考，参见IEC 60793-1-2文献，章节C.4.2.2选项2″Measurement methodsand test procedures-Fibre geometry″，通过背景信息的方式将该文献章节引入到这里。在这里使用IEC标准作为对多模纳米工程化光纤10的纤芯直径的定义。
应注意的是MFD和纤芯直径是用于根据功率的阈值量来对离开光纤的光分布进行描述的相关概念。在本发明中，这些参数改变了基本上相同的量。因此，这里的描述以及所附的权利要求使用一般意义上的术语″模场直径″或MFD以描述与单模或多模光纤相关的光分布，其中以如上方式定义单模光纤的MFD，并且其中根据上述IEC标准将多模光纤的MFD定义为纤芯直径。
在加热光纤之后MFD通常增大，虽然在有些情况下MFD也可能降低。因此，MFD的变化(表示为“ΔMFD”)是指变化的绝对值。
纳米工程化光纤
本发明涉及纳米工程化光纤(nano-engineered(optical)fibers)，其中以相对较小的不定期排列的空气通路形式的纳米工程化特征有助于按照下述方式来对玻璃纤芯中的光频电磁波进行导引，所述方式是即使当光纤弯曲到很小的弯曲半径时也使光纤能抵抗光损耗，(即光纤是″抗弯曲的″)。纳米工程化光纤在其他方面按照与标准光纤相同的方式进行操作。与此相对照，对于由在电介质中所形成的较大孔的周期性阵列(或者电介质管阵列)所构成的光子晶体光纤，其通过允许、禁止由孔阵列所定义的光子能带来指示对光频电磁波的导引。纳米工程化光纤具有局限于含相对较小空气通路的区域的空气通路，在所述区域中，空气填充百分比(在预选横截面，空气通路的面积与光纤的面积的比乘以100％)小于约1％并且通常约为0.02％至约0.2％或约0.3％。术语纳米工程化光纤(有时在这里也称为微结构光纤)是指包括这些纳米大小的特征的玻璃光纤。与此相对照，光子晶体光纤中的孔占据了光纤的大部分并且具有5％至50％的空气填充百分比，即，比在此提及的纳米工程化光纤至少大5倍，更典型地，高出约2个数量级。
这两类光纤之间的这些重要物理差异在连接器化处理中具有实际影响。具体地，使光子晶体光纤的孔陷缩必然会使光纤大小显著变化，从而使MFD显著变化，这会不利地影响连接器化处理以及最终的连接器。因此，在这里所描述的系统和方法仅应用于纳米工程化光纤而不应用于光子晶体光纤。
图1是具有相对两端12和14以及中线16的纳米工程化光纤(″纳米工程化光纤″)10的一区段的示例性实施方式的侧视图。图2是沿着图1的方向2-2所观察的纳米工程化光纤10的横截面视图。纳米工程化光纤10包括由具有半径R1和正的最大相对折射率Δ1的单芯部分所组成的纤芯区域(“纤芯”)20以及下述包层区域(″包层″)30，该包层区域30包括：内半径为R1、外半径为R2、环形宽度为W12、并且相对折射率为Δ2的环形内包层区域(″内包层″)32；内半径为R2、外半径为R3、环形宽度为W23、并且相对折射率为Δ3的环形纳米工程化或″含空气通路″区域34；以及内半径为R3、外半径为R4、环形宽度为W34、相对折射率为Δ4的外环形包层区域(″外包层″)36。外环形包层36表示纳米工程化光纤10的基于最外层石英的部分。“裸”光纤10的总直径为D10＝2R4。在D10＝125微米、Δ1＝大约0.34％、R1＝大约4.5微米、R2＝大约10.7微米的示例性实施方式中，区域34是由具有平均直径大约300nm并且最大直径＜700nm、W23＝大约4微米、并且Δ2＝Δ4＝大约0％的100个孔组成。在D10＝125微米、Δ1＝大约0.34％、R1＝大约4.5微米、R2＝大约13.6微米的另一示例性实施方式中，区域34是由具有平均直径大约200nm并且最大直径＜700nm、W23＝大约3微米、Δ2＝Δ4＝大约0％的200个孔组成。在D10＝125微米、Δ1＝大约0.34％、R1＝大约4.5微米、R2＝大约13.6微米的又一示例性实施方式中，区域34是由具有平均直径大约150nm并且最大直径＜700nm、W23＝大约3微米、Δ2＝Δ4＝大约0％的400个孔组成。在D10＝125微米、Δ1＝大约0.34％、R1＝大约4.5微米、R2＝大约12.2微米的又一个示例性实施方式中，区域34是由具有平均直径大约120nm并且最大直径＜700nm、W23＝大约3微米、Δ2＝Δ4＝大约0％的500个孔组成。这些光纤在通过截断光缆度量时示出了它们是1260nm以上的单模。
示出了保护罩50环绕外环形包层36。在示例性实施方式中，保护罩50包括一层或多层聚合物或塑料基层或涂层，例如缓冲涂层或缓冲层。
在示例性实施方式中，环形含孔区域34是由下述周期性或非周期性配置的孔或″空气通路″40组成的，这些孔或″空气通路″40基本上与中线16相平行地分布并且被配置成使得光纤能以一个或多个操作波长范围中的一个或多个波长单模传输。通过″非周期性地配置″或“非周期性地分布”，可理解是指当获取了光纤的一横截面(诸如与纵轴垂直的横截面)时，非周期性配置的空气通路随机或非周期性地分布在光纤的一部分上。在沿着光纤长度的不同点上所获得的多个类似横截面将展示出不同截面的空气通路图案，即各个横截面将具有不同的空气通路图案，其中空气通路的分布与空气通路的大小不匹配。也就是说，空气通路是非周期性的，即它们不是周期性地配置在光纤结构之内。这些空气通路沿着光纤的长度(即通常与纵轴平行的方向)伸展(延长)，但是对于传输光纤的典型长度而言延伸不到整个光纤的整个长度。典型地空气通路延伸小于10米，例如0.2至1米或更小。
如上所述，适于在本发明中使用的纳米工程化光纤10优选地包括小于约1％的空气填充百分比，更优选地小于约0.7％，并且愈加更优选地小于大约0.3％，并且进一步优选地在约0.02％至约0.2％之间。适于在本发明中使用的光纤进一步具有约为0.3微米或更小的平均孔大小，诸如0.15或0.09微米，并且大于0.005微米。与此相对照，可从日本NTT获得的有孔光纤具有约12微米的平均孔大小以及＞1％的空气填充百分比，并且典型的光子晶体光纤具有＞5％的空气填充百分比。因而，如上所述，在这里所考虑的纳米工程化光纤的较小的空气通路大小在空气通路陷缩时可使光纤保持其环状以及其标称原始大小。
此外，由于空气通路40的大小很小，因此利用本发明的气孔陷缩方法所处理的光纤是遵从ITU-T G.652标准：由于空气填充百分比小于1％而使光纤经受气孔陷缩方法之后125μm光纤对于适当连接器化处理而言其直径加/减1μm。与此相对照，光子晶体光纤在气孔陷缩在其中之后具有远大于±1微米的直径变化，并且从而不遵从用于连接器化的ITU-T G.652。因此，本发明的方法可在保持大致相同的横截面直径和环状的同时使空气通路40陷缩，从而本发明的光纤和方法有利于安装在套圈之内。
对于各种应用而言，期望在这里所考虑的纳米工程化光纤10的空气通路40具有大于约95％并且优选地是所有空气通路在光纤包层中呈现出小于1550nm的平均空气通路大小，更优选地是小于775nm，最优选地是小于390nm，并且在一些实施方式中小于250nm且大于5nm。类似地，光纤中的空气通路的最大直径优选小于7000nm，更优选地是小于4000nm，更加优选地是小于1550nm，最优选地是小于775nm，并且在一些实施方式中小于300nm。在一些实施方式中，在这里所公开的光纤具有大于50个空气通路，在一些实施方式中还大于200个空气通路，并且在其他实施方式中，空气通路的总数目大于500个空气通路，而还在其他实施方式中在给定光纤的垂直横截面中空气通路的总数目大于1000个空气通路。当然，最好是光纤呈现出这些特征的组合。因此，例如，光纤的一个具体优选实施方式呈现出在光纤中大于约200个空气通路，这些空气通路具有小于1550nm的最大直径以及小于775nm的平均直径，例如最大直径小于775nm并且平均直径约200纳米，尽管如此，也可利用更大且更多数目的空气通路来实现有用的且抗弯曲的光纤。孔数目、平均直径、最大直径、以及空气通路的总空隙面积百分比都可借助于放大倍数约800X的扫描电子显微镜以及诸如可从美国马里兰州Silver Spring的MediaCybernetics公司获得的ImagePro这样的图像分析软件来计算。
因为在这里所考虑的纳米工程化光纤10依赖于纤芯包层折射率差来导光，因此光纤通常包括氧化锗或氟从而还可对光纤的纤芯和/或包层的折射率进行调节，但是也要避免这些掺杂剂在中间环形区域中。空气通路(与在空气通路之内的任何一种或多种气体相结合)可用于调节(尤其是当光纤是弯曲时)将光向下导引到光纤的纤芯的方式。含孔区域可由无掺杂的(纯)石英组成，从而完全避免在含孔区域中使用任何掺杂剂，以实现降低的折射率；或者含孔区域可包括例如具有多个空气通路的掺杂氟的石英这样的掺杂石英。
在一组实施方式中，纤芯区域包括例如掺杂氧化锗的石英这样的掺杂石英以提供相对于纯石英而言正的折射率。纤芯区域优选地是无空气通路的区域。
可使这种光纤呈现出光缆截断小于1400nm，优选小于1260nm的单模特性；20mm直径的宏弯损耗对于1550nm小于1dB/圈，优选地小于0.5dB/圈，愈加优选地是小于0.1dB/圈，再优选地是小于0.05dB/圈，益发优选地是小于0.03dB/圈，并且最优选地是小于0.02dB/圈；10mm直径的宏弯损耗对于1550nm小于5dB/圈，优选地小于1dB/圈，更优选地是小于0.5dB/圈，愈加优选地是小于0.2dB/圈，再优选地是小于0.01dB/圈，最优选地是小于0.05dB/圈；
在于2006年10月18日申请的悬而未决的U.S.专利申请序列号11/583,098、于2007年12月20日申请的U.S.专利申请序列号12/004,174、于2006年6月30日申请的悬而未决的U.S.临时专利申请序列号60/817,863、于2006年6月30日申请的U.S.临时专利申请序列号60/817,721、于2006年8月31日申请的U.S.临时专利申请序列号60/841,458、于2006年12月21日申请的U.S.临时专利申请序列号60/876266、以及于2007年1月8日申请的U.S.临时专利申请序列号60/879,164中公开了对发明中所使用的微结构光纤的附加描述，上述专利申请全受让给康宁公司并且通过参考分别将每个申请引入到本文。
在这里所考虑的纳米工程化光纤还包括多模纳米工程化光纤，该多模纳米工程化光纤例如包括渐变折射率纤芯区域以及环绕并直接与纤芯区域相邻的包层区域，该包层区域包括下落折射率环形部分，该下落折射率环形部分相对于包层的另一部分(优选地是未掺杂有诸如氧化锗或氟这样的折射率变化掺杂剂的石英)而言下落的相对折射率。优选地是，纤芯的折射率分布具有抛物线状。下落折射率的环形部分可包括含有多个空气通路的玻璃、掺杂氟的玻璃、或者含有多个空气通路的掺杂氟的玻璃。下落折射率区域可与纤芯区域相邻或间隔。
在这里所考虑的多模纳米工程化光纤还呈现出非常低的弯曲感生衰减，尤其是非常低的宏弯。在一些实施方式中，通过纤芯中的较低的最大相对折射率来提供高带宽，并且还提供低的弯曲损耗。在一些实施方式中，纤芯半径较大(例如大于10微米，例如25微米，以及31.25微米)，纤芯折射率大约为2％或更小(例如2.0％、1.0％、0.90％、或者0.50％)，并且宏弯损耗较低。优选地，在这里所公开的多模光纤呈现出对于850nm小于3dB/km的光谱衰减。
在示例性实施方式中，将纤芯20和包层30配置成提供改善的抗弯曲性以及在优选地大于或等于1500nm、在一些实施方式中还大于约1310nm、在其他实施方式中还大于1260nm的波长下的单模操作。光纤提供了波长为1310nm时优选大于8.0微米，更优选在约8.0至10.0微米之间的MFD。
示例性有效折射率参数
在一组实施方式中，单模光纤具有以下参数：0.30％＜Δ1＜0.40％且3.0μm＜R1＜5.0μm。在一些实施方式中，纤芯20具有α形的折射率分布，其中在一些实施方式中α是6或更大，而在其他实施方式中α是8或更大。在多模光纤的示例性实施方式中，具有以下参数：12.5μm≤R1≤40μm。在一些实施方式中，25μm≤R1≤32.5μm，并且在这些实施方式的一部分实施方式中，R1大于或等于约25微米并且小于或等于约31.25微米。在示例性实施方式中，纤芯20优选地是具有0.5％≤Δ1≤2.0％的最大相对折射率(有时称为Δ1MAX)。在又一实施方式中，纤芯20具有0.9％≤Δ1≤1.1％的最大相对折射率。在又一实施方式中，纤芯20具有0.4％≤Δ1≤0.5％的最大相对折射率。这种多模光纤更优选地呈现出一圈10mm直径心轴衰减的增大不大于在波长为1550nm时1圈10mm直径心轴卷曲衰减(mandrel wrap attenuation)的增大(也被称为在1550nm的1×10mm直径弯曲损耗，以dB为单位小于或等于两次的乘积(1/Δ1MAX)2)。因此对于具有纤芯Δ1MAX为2％的多模光纤而言，在1550nm的1×10mm直径弯曲损耗≤2(1/2)2＝1dB；对于具有纤芯Δ1MAX为1％的多模光纤而言，在1550nm的1×10mm直径弯曲损耗≤2(1/1)2＝1dB；并且对于具有纤芯Δ1MAX为0.5％的多模光纤而言，在1550nm的1×10mm直径弯曲损耗≤2(1/.5)2＝4dB。
在示例性实施方式中，含孔区域具有内部半径R2≤20μm。在一些示例性实施方式中，10μm≤R2≤20μm。在其他实施方式中，10μm≤R2≤18μm。在其他实施方式中，10μm≤R2≤14μm。在一些实施方式中，内环形包层径向宽度W12＞1μm。在示例性实施方式中，半径R2＞5μm，并且更优选地是R2＞6μm。
并且，在示例性实施方式中，含孔区域34具有径向宽度0.5μm≤W23，而在其他示例实施方式中0.5μm≤W23≤20μm，但本发明不局限于任何特定宽度。在其他实施方式中，2μm≤W23≤12μm。在其他实施方式中，2μm≤W23≤10μm。在示例性实施方式中，环形含孔区域34具有小于约30％且大于0.5％的区域性空隙面积百分比，并且非周期性配置的空气通路具有小于1550nm的平均直径。在一些实施方式中区域34具有小于约10％且大于约0.5％的区域性空隙面积百分比以及小于约775nm且大于约5nm的平均孔直径。在一些实施方式中区域34具有小于约6％且大于约0.5％的区域性空隙面积百分比以及小于约300nm且大于约5nm的平均孔直径。
图3是与包含在图2之内的有效折射率绘图相似的、对于纳米工程化光纤10的多模版本的折射率分布的示例性实施方式而言有效折射率Δvs.半径r的绘图。在这里，用于有效折射率计算的参考折射率nc是内环形包层32的平均值。波长是850nm。
纤芯区域20具有连续变化的正的有效折射率Δ1，其中在r＝0(即在中线16)Δ1MAX最大。外环形包层36具有基本上恒定的有效折射率Δ4，并且在示例性实施方式中Δ4＝Δ2＝0％。含孔区域34具有下落的折射率Δ3。
在一些实施方式中，内环形包层32具有其最大值Δ2MAX＜0.05％并且-0.5％＜Δ2MAX＜0.05％的相对折射率Δ2。在示例性实施方式中，含孔区域34的有效折射率Δ3与半径R2的Δ2相同(即Δ2(R2)＝Δ3(R2))。
在一些实施方式中，外环形部分有36具有其最大值Δ4MAX＜0.05％的相对折射率Δ4，而在其他示例性实施方式中，-0.05％＜Δ4MAX＜0.05％。在示例性实施方式中，Δ4(R3)＝Δ3(R3)。
在一些实施方式中，内环形包层区域32包括纯石英。在一些实施方式中，外环形包层区域36包括纯石英。在一些实施方式中，下落折射率含孔区域34包括具有多个空气通路40的纯石英。优选地，诸如考虑到任何空气通路的存在，下落折射率环形部分34的最低相对折射率或平均有效相对折射率Δ3最好满足Δ3＜-0.1％。在示例性实施方式中，空气通路40包含诸如氩气、氮气、或氧气这样的一种或多种气体，或者空气通路包含基本上没有气体的真空；不管是否存在任何气体，由于存在空气通路40而使环形部分34中的有效折射率Δ3降低了。
如上所讨论的，空气通路40可随机或非周期性地配置在包层30的环形部分34中，并且在其他实施方式中，也可周期性地配置空气通路。在一些实施方式中，多个空气通路40包括多个非周期性配置的空气通路以及多个周期性配置的空气通路。替代地或附加地，还可通过减少该区域的掺杂(诸如利用氟)或者提高一个或多个包层区域32、36和/或纤芯20中的掺杂来提供环形含孔区域34的下落折射率，其中下落折射率含孔区域34例如是纯石英，或者是不像内环形包层区域32那样重掺杂的硅石。
优选地，半径R1＞4μm。在一些实施方式中，最小相对折射率Δ3MIN＜-0.10％；在其他实施方式中，Δ3MIN＜-0.20％；在仍是其他实施方式中，Δ3MIN＜-0.30％；在还是其他实施方式中，Δ3MIN＜-0.40％。
在示例性实施方式中，Δ1MAX≤2.0％，优选地是Δ1MAX≤1.0％，更优选地是Δ1MAX＜1.0％，并且还优选地是Δ1MAX≤0.8％；在一些实施方式中，0.4％≤Δ1MAX≤1.0％，并且在其他实施方式中0.5％≤Δ1MAX≤0.75％。
在示例性实施方式中，光纤10的数值孔径(NA)是通过NA10＝nsinθ10给定的，并且优选地是大于如图4所示的与纳米工程化光纤10的端部12光学耦合的光学光源LS的数值孔径NALS＝nsinθLS。例如，光纤的NA10优选地大于垂直腔面发射激光器(VCSEL)光源的NA。
在于2007年12月20日申请的名称为″Bend-resistant multimode optical fiber″的U.S.专利申请顺序号12/004,174中对多模纳米工程化光纤10进行了讨论，并且通过参考将其引入到本文。纳米工程化光纤10的多模版本的带宽与Δ1MAX的平方成反比地改变。例如，Δ1MAX＝0.5％的多模光纤10可得到比Δ1MAX＝2.0％但其他方面相同的多模光纤10要大16倍的带宽。例如，利用在这里所公开的设计，可制造出这样的光纤，该光纤在850nm的波长可提供大于750MHz-km的带宽，优选地是大于1.0GHz-km，并且更有选地是大于2.0GHz-km，并且最优选地是大于3.0GHz-km。可实现这些高带宽，同时仍保持在1550nm的波长时1圈10mm直径心轴卷曲衰减的增大小于0.5dB，优选地是小于0.3dB，并且最优选地是小于0.2dB。类似地，在1550nm呈现出这种印象深刻的弯曲性能的这些高带宽还可保持在850nm的波长时1圈10mm直径心轴卷曲衰减的增大小于1.5dB，优选地是小于1.0dB，并且最优选地是小于0.62dB。这种光纤还呈现出以dB为单位的在1550nm的波长时1圈10mm直径心轴卷曲衰减的增大小于或等于两次的乘积(1/Δ1MAX)2。
在一些实施方式中，12.5μm≤R1≤40μm，即纤芯20的直径2R1在约25与80μm之间。在其他实施方式中，R1＞20微米。在仍是其他实施方式中，R1＞22微米。在还是其他实施方式中，R1＞24微米。
纳米工程化光纤的连接器化
本发明提供了用于使空气通路40陷缩在纳米工程化光纤10的包层区域30中的方法，以便按照如下方式执行光纤的连接器化，该方式使对单模光纤的MFD(或在多模光纤的情况下的纤芯直径)和/或外包层直径的影响最小化，并且通过避免直接对光纤端部进行处理而有助于连接器化处理。
连接器化方法
现在对用于连接器化的纳米工程化光纤10进行处理的方法的示例性实施方式进行描述。现在参照图5A和图5B，该方法包括通过在中跨位置102处的区域100上从光纤剥离缓冲层和/或涂层50以暴露出如图5A所示的裸光纤110的长度或区段来制备光纤。此后切割光纤以形成光纤端面112(图5B)。此后例如利用异丙醇溶剂可选地清洗裸光纤110。如下面所进一步讨论的，裸光纤110必须足够长以允许将光纤安装到光连接器中，以允许裸光纤完全延伸穿过连接器套圈的长度。在示例性实施方式中，区域100优选地是约10至40mm长。通过裸光纤110中的双虚线而示意性地示出了空气通路40。
在剥离和清洗之后，此后参照图5C，裸光纤110的局部区域100受到局部加热以便足以靠近含空气通路区域34(图2)中的空气通路40，从而形成与光纤端面112轴向相距距离d(即沿着光纤的距离)的无空气通路部分130，其中在示例性实施方式中d至少是10个光纤直径(即d≥10D10)并且在另一示例性实施方式中至少是20个光纤直径(即d≥20D10)。在示例性实施方式中，10D10≤d≤80D10，同时在另一示例性实施方式中20D10≤d≤80D10。在示例性实施方式中，d至少是5mm(即d≥5mm)并且在另一示例性实施方式中d至少是10mm(即d≥10mm)。
按照包括但不限于在两个电极之间所产生的电弧(如在大多数熔接机中进行的)、灯丝加热、火焰或激光等等这样的各种方式产生局部加热。在本示例性实施方式中，这是通过利用用于生成具有规定电流和预定持续时间的电弧122的熔接机120完成的。供执行本发明的方法之用的适当熔接机例如是可从北卡罗来纳州，Hickory，康宁光缆系统有限责任公司获得的康宁
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熔接机。该部分裸光纤110位于熔接机120中以便可将弧施加到光纤的局部区域100，在安装和抛光处理完成之后最终将位于连接器套圈的端部。
局部区域100经受电弧122，该电弧122对光纤进行加热并且使其中的空气通路40陷缩到包层材料中。对于单根光纤而言电弧122的电流例如在约12mA至约16mA的范围内。更大的电流用于诸如光纤带(即带状形式的光纤)这样的多根光纤。适当的电流设置最好应当确保在不损坏光纤比如熔化和变形的情况下陷缩空气通路。
在示例性实施方式中，至少将区域100的一些轴向长度加热到大约2300与2600°K之间。优选地是，至少对一些轴向长度区域100进行大于500兆秒的加热，使之达到大约2300与2600°K之间。更优选地是，至少对区域100的一些轴向长度进行大于500兆秒且小于10,000兆秒的加热，使之达到大约2300和2600°K之间。较少的时间将导致较小的无空气通路部分130。
一旦空气通路40已陷缩以在裸光纤110中形成无空气通路部分130，则参照图5D，将裸光纤插入到包含在光连接器外壳200之内的连接器套圈204的中心钻孔203(参见图5E)的输入端202中。这样执行该插入，使得裸光纤110的一些长度突出到套圈输出端面206以外。图5E是图5D的套圈端面206的特写图。应注意的是裸光纤110的无空气通路部分130位于套圈端面206上。应注意的是在示例性实施方式中，首先可将光纤插入到套圈中然后执行空气通路陷缩。所属领域普通技术人员应认识到执行该方法的动作顺序可按照与获得最终连接器化光纤组件250相符的方式而改变，并且按照当前顺序执行该方法仅构成了该方法的一个示例性实施方式。
作为连接器化处理的一部分，然后尽可能地靠近套圈输出端面206并且在无空气通路部分130之内精确地劈开裸光纤110，从而使通过精确劈开所形成的新光纤端面112不具有空气通路140(即实心)。在此精确劈开步骤之后，利用为本技术领域熟知的标准抛光技术来对套圈输出端面206和新光纤端面112进行打磨和抛光以便新光纤端面112与套圈端面206共平面。在劈开之前将具有陷缩的空气通路的短截光纤(stub fiber)110插入到连接器中的优点在于，会保护光纤端面112使之免于外力和污染，直至将它安装到套圈内为止。
此后将剩余连接器部分(例如滑脚210)添加到连接器外壳200(或者与连接器外壳200结合)以形成如在图5F的横截面视图中所例示的连接器化的光纤组件250。图6是与图5E相似的套圈端面206的特写横截面视图，用于说明空气通路40如何端接以在光纤端面112形成无空气通路部分130。长度L是在裸光纤110排列在套圈204中时从新的(即劈开)端面112所度量的无空气通路部分130的长度。在示例性实施方式中，约10μm≤L≤约10,000μm。
图5G和图5H与图5B和图5C相似并且说明了本发明的示例性实施方式，其中空气通路40陷缩在光纤带10R的多根裸光纤110的每一根中。在示例性实施方式中，这是利用单个电弧122实现的，相比对于单根光纤，该单个电弧122提供按比例增大的热量。利用具有多个钻孔203的连接器套圈204，如上所述实现形成光纤带的连接器化光纤组件250的连接器化处理。
图7A和图7B说明了在劈开裸光纤110之前在中跨位置100陷缩空气通路40的方法的示例性实施方式。该方法的优点在于创建了两根裸短截光纤110，每一根具有各自的端面112，其中各自无空气通路部分130距其各自端面距离d。如上所述可使这些短截光纤的每一根连接器化。
图7C和图7D与图7A和图7B相似并且说明了在光纤带10R的多根裸光纤110的每一根中的中跨位置100陷缩空气通路40的本发明的示例性实施方式。在示例性实施方式中，这是利用单个电弧122实现的，相比对于单根光纤，该单个电弧122提供按比例增大的热量。利用具有多个钻孔203的连接器套圈204，如上所述实现形成光纤带的连接器化光纤组件250的连接器化处理。
对单模(SM)光纤的MFD考虑
在使纳米工程化光纤连接器化时的重要考虑是通过利用上述方法形成无空气通路部分130如何影响MFD。保持纳米工程化光纤的MFD很重要，因为光纤之间的MFD不匹配会引起在两根光纤例如通过熔接或通过光纤连接器连接时发生衰减。
下面的表1呈现了对受到本发明的电弧方法的康宁SMF-28e光纤形式的示例性非纳米工程化光纤的MFD变化的测量数据。表1中的数据提供了在受到本发明的方法时甚至可以发生在标准(即非纳米工程化)光纤上的MFD的变化量(即″ΔMFD″)的基线。
Figure G2008800185848D00181
表1表示当将弧施加到光纤上时在SMF-28e光纤中出现数量级大约1％至1.4％的非常小的变化的MFD。该变化归因于由于一种或多种掺杂剂在纤芯区域中热扩散而使光纤的折射率分布很小变化。
以下表2与表1类似，并且呈现了对具有C/C比率为0.42的纳米工程化光纤的MFD变化的测量数据。在该示例性实施方式中D10＝125微米，Δ1＝大约0.34％，R1＝大约4.5微米，R2＝大约10.7微米，区域34由具有平均直径大约为230nm并且最大直径＜700nm的大约200个孔组成，W23＝大约4微米且Δ2＝Δ4＝大约0％，并且该光纤的空气填充＝大约0.1％。该光纤具有1260nm的光缆截断(cable cutoff)，这表明该光纤是1260nm以上的单模。
以下表3与表2类似，但用于C/C比率为0.33的纳米工程化光纤。在该示例性实施方式中，D10＝125微米，Δ1＝大约0.34％，R1＝大约4.5微米，R2＝大约13.6微米，区域34由具有平均直径大约为230nm并且最大直径＜700nm的大约200个孔组成，W23＝大约5微米且Δ2＝Δ4＝大约0％，并且该光纤的空气填充＝大约0.1％。该光纤具有1240nm的光缆截断，这表明该光纤是1240nm以上的单模。
Figure G2008800185848D00191
Figure G2008800185848D00192
表2和表3中的数据表明C/C比率对MFD变化具有显著影响，其中与较小C/C比率相比，C/C比率越高则会导致MFD变化越大。MFD还由于波长增大而增大。该数据表明具有大约≤0.42的C/C给出了在一些波长(如果不是所有波长)可接受的大约≤10％的MFD变化。
图8A是相对功率(dB)vs.具有0.42的C/C比率的纳米工程化光纤的光纤半径r(μm)的绘图，并且图8B是相对功率(dB)vs.具有0.33的C/C比率的纳米工程化光纤的光纤半径r(μm)的绘图。在无空气通路部分以及光纤的含空气通路的部分进行功率测量。功率曲线的差异表示ΔMFD。图8A和图8B所示的结果确认需要较低的C/C比率以便保持光纤的含空气通路与无空气通路部分之间的MFD。
在示例性实施方式中，ΔMFD小于或等于约20％，优选地是小于或等于约15％，更优选地是小于或等于约10％，最优选地是小于或等于5％。
图9绘制了对于λ＝1260nm以上的单模的125μm纳米工程化光纤10而言，ΔMFD(μm)vs.C/C比率的模拟(模型)数据，并且其中，ΔMFD是光纤的未处理的纳米工程化部分中的MFD与利用上述方法所形成的已处理的无空气通路部分130中的MFD之间的差。图9的绘图包括波长为1310nm(菱形曲线)、1550nm(方形曲线)、以及1625nm(三角形曲线)的模型数据并且将ΔMFD的理论极限表示为纳米工程化光纤10的C/C比率的函数以及波长函数。该绘图示出了ΔMFD随着C/C比率的增大而增大并且随着波长的增大而增大。
本发明人通过图9的模型确认小于0.5μm(即＜在λ＝1310nm时大约8.4μmMFD的6％)的ΔMFD需要波长高达1625nm的小于0.37的C/C比率(参见该绘图中的虚线)。图9的绘图还表明利用本发明可实现小至0.27nm(即ΔMFD为在λ＝1625μm时约10μm的MFD的约2.7％)、小至0.17μm(即ΔMFD为在λ1550μm时约10μm的MFD的约1.7％)、小至0.03μm(即ΔMFD为在λ＝1310μm时约8.4μm的MFD的约0.4％)
光纤直径考虑
如上所讨论的，本发明的方法所应用的纳米工程化光纤10具有小于1％的相对低的空气填充百分比并且通常约为0.02％至约0.2％，具有空气填充百分比为5％至20％的光子晶体光纤与本发明相比较，至少大5倍，并且通常要高出大约两个数量级。因此，在这里所考虑的纳米工程化光纤的较小空气填充百分比可在空气通路陷缩时使光纤保持其圆形以及其标称原始大小。这使所处理的光纤保持遵从ITU-T G.652标准，其中对于适当的连接器化而言，(裸)光纤具有直径D10＝125μm±1微米。
与此相对照，光子晶体光纤在气孔陷缩在其中之后，具有远大于±1微米的直径变化，并且从而对于连接器化而言不是遵从ITU-T G.652。假定相对空气填充百分比与光纤直径变化量相对应，那么光子晶体光纤受到纳米工程化光纤的至少约5倍(5X)的直径变化，并且进一步典型地约100X。因此，对于125μm光纤而言小于0.6μm的D10总变化(这对于连接器化纳米工程化光纤10是可接受的)在将该方法应用于光子晶体光纤时将转化为至少2.5μm的变化并且更典型地在约5至50μm的变化，该变化对于本发明所提出的连接器化而言被认为是不可接受的。
本发明的方法可使纳米工程化光纤10中的空气通路40陷缩，同时保持基本上相同的横截面直径D10和环形，这使本发明的光纤和方法有利于在形成连接器化光纤的过程中将所处理的纳米工程化光纤安装到套圈之内。
在示例性实施方式中，与光纤的其他未处理(即包括空气通路)区域相比，无空气通路区域130的光纤10的直径D10的变化ΔD10小于或等于1％(0.125μm)，优选地是小于或等于0.50％(0.625μm)，更优选地是小于或等于0.24％(0.30μm)，最优选地是小于或等于0.08％(0.10μm)。括号中的数字是对于125μm直径光纤的实际百分比值。
所属领域普通技术人员可显而易见得知在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖对本发明的这些修改和变化，只要它们落入所附权利要求书及其等效范围之内。

Claims (19)

1、一种用于使光纤连接器化的方法，包括：
提供纳米工程化光纤，该纳米工程化光纤包括纤芯、非周期性地配置有空气通路的包层、以及涂层和缓冲层这两者的至少之一；
剥离所述涂层和缓冲层这两者的所述至少之一的长度，以暴露出所述光纤的中跨部分；
选择性地将预定量的能量施加到所述中跨部分，以便足以使所述空气通路在所述中跨部分陷缩以在此形成无空气通路部分；
将所述光纤安装到具有套圈端面的连接器套圈之内，使得所述无空气通路部分排列在所述套圈端面处并且使所述光纤的一部分伸出到所述套圈端面之外；以及
在所述套圈端面处或附近穿过所述无空气通路部分劈开所述光纤，以提供不具有空气通路的光纤端面。
2、根据权利要求1所述的方法，包括对所述光纤端面进行抛光以使其与所述套圈端面近似共平面。
3、根据权利要求1所述的方法，其中所述光纤具有小于约1％且大于约0.02％的空气填充百分比。
4、根据权利要求1所述的方法，其中所述光纤具有小于约0.7％且大于约0.02％的空气填充百分比。
5、根据权利要求1所述的方法，其中所述光纤具有小于约0.2％且大于约0.02％的空气填充百分比。
6、根据权利要求1所述的方法，其中所述光纤具有横截面直径小于约0.3微米且大于0.005微米的平均空气通路大小。
7、根据权利要求1所述的方法，其中在所述空气通路陷缩之后，剥离后的光纤具有变化不大于约1％的横截面直径。
8、根据权利要求1所述的方法，包括以具有约12mA与约16mA之间的相关电流的电弧的形式提供所述预定量的能量。
9、根据权利要求1所述的方法，包括：
以带状形式提供多根所述纳米工程化光纤；以及
选择性地将所述预定量的能量施加到构成所述带状的所述光纤的多个所述中跨部分，所述预定量的能量足以使所述空气通路在所述多个中跨部分陷缩以在此形成各自的无空气通路部分。
10、根据权利要求1所述的方法，其中所述能量是从熔接机、火焰、灯丝以及激光器中的至少之一提供的。
11、一种连接器化的纳米工程化光纤组件，包括：
连接器套圈，该连接器套圈具有至少一个钻孔和一端面；
至少一根纳米工程化光纤，该纳米工程化光纤具有排列在所述至少一个钻孔中的裸光纤区段，并且该纳米工程化光纤具有纤芯、其中形成有非周期性配置的空气通路的包层、裸光纤直径、以及通过抛光所形成的待与所述套圈端面共平面的端面；并且
其中所述裸光纤区段包括实质上无空气通路的部分，该无空气通路的部分包括裸光纤区段的端面，所述裸光纤区段的端面具有与包括空气通路的裸光纤直径基本上相同的无空气通路裸光纤直径。
12、根据权利要求11所述的组件，其中所述无空气通路裸光纤直径在所述包括空气通路的裸光纤直径的约1％之内。
13、根据权利要求11所述的组件，其中所述包括空气通路的裸光纤直径是125μm，并且其中所述无空气通路裸光纤直径相比所述包括空气通路的裸光纤直径的变化至多为加/减1μm。
14、根据权利要求11所述的组件，其中所述纳米工程化光纤具有预定波长下的相应模场直径(MFD)，并且其中所述MFD在所述连接器套圈之内变化不大于20％。
15、根据权利要求11所述的组件，其中所述纳米工程化光纤具有预定波长下的相应模场直径(MFD)，并且其中所述MFD在所述连接器套圈之内变化不大于5％。
16、根据权利要求11所述的组件，其中所述光纤具有小于约1％的空气填充百分比。
17、根据权利要求11所述的组件，其中所述光纤具有小于约0.7％的空气填充百分比。
18、根据权利要求11所述的组件，其中所述光纤具有小于约0.2％的空气填充百分比。
19、根据权利要求11所述的组件，其中所述无空气通路的部分具有从所述光纤的端面所度量的长度L，其中10μm≤L≤10,000μm。
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