CN102099711B - 抗微弯光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的单模光纤，其具有新颖的涂层系统。当与弯曲不敏感玻璃纤维相结合时，根据本发明的该新颖的涂层系统产生具有特别低损耗的光纤。该涂层系统的特征在于：(i)较柔软的主涂层，其具有良好的低温特性以在任何环境和最恶劣的物理状况下防止微弯；以及，可选地，(U)彩色的副涂层，其具有增强的色彩浓度和鲜艳度。该副涂层提供结构坚固且易接入(即，分离和玻璃)的改进的带特性。该可选的双涂层被特别平衡以用于光纤带中良好的热剥离，且基本上在该玻璃上无残留。这方便了快速接续和终止。该改进的涂层系统提供在大多数，即使不是所有的光纤到驻地(FTTx)系统配置中提供显著优势的光纤。

Description

抗微弯光纤
在先申请的交叉引用
本国际申请在此要求标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.60/986,737(提交于2007年11月9日)、标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.61/041,484(提交于2008年4月1日)、以及标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.61/112,595(提交于2008年11月7日)，其中每一个的全部内容通过引用并入本文。 
发明领域
本发明包含具有改进的涂层系统的光纤，其减少了应力导致的微弯。 
发明背景 
光纤到驻地/商家/家庭(即，FTTx)提供给个人终端用户宽带数据传输技术。逐渐地应用于全世界的FTTx安装，正使用创新的成本缩减的系统设计来推动该技术的扩展。例如，光纤可在最后连接中经由微缆传输。吹气式光纤提供另一种有效的模式用于输送连接至用户终端。业界持续关注克服了妨碍用于将数据传输至商家或者住户的基于光纤的宽度方案的经济障碍的应用模式。 
当然，成本效益对于实现成功的FTTx系统是重要的。用于吹气的电缆、点滴和结构的减小的尺寸常常也很关键。适于传统电缆设计的管的安装在现有的基础设施中常常令人望而却步。因而，现有的小管或者紧密通道必须用于新光纤安装。低成本和减小尺寸的需求正趋向于减少用于光纤的保护(即，远离传统上坚固的、更大体积的电缆设计)。 
如今，已有玻璃设计可对小的弯曲半径提供减少的灵敏度(减小由于称为微弯的现象所增加的衰减)。这些包括辅槽纤芯设计或者辅空光纤。具有低模场直径的玻璃设计对于微弯效应较不敏感，但不兼 容G.652SMF标准。符合ITU-T G.652.D要求的单模光纤是商业上可获得的，例如，从Draka Comteq(克莱尔蒙特，北卡罗莱纳州)。 
微弯是导致光纤信号强度增加损耗的另一现象。当小应力沿着光纤长度施加时，产生微弯，经由纤芯中微观上的小偏转干扰光路。 
在这点上，美国专利No.7,272,289(Bickham等)，其全部内容通过引用并入本文，提出了一种具有低宏弯和微弯损耗的光纤。美国专利No.7,272,289主要公开了这样一种光纤，其具有(i)杨氏模量小于1.0MPa且玻璃化转变温度小于-25℃的主涂层，以及(ii)杨氏模量大于1,200MPa的副涂层。 
不过，仍然需要更好的微弯防护以便确保在更多FTTx应用中的成功应用。为此，需要发现并实现新的涂层系统，其以商业上实用(即，具有成本效益)的方式更好地应对FTTx安装对光纤和电缆的需求。 
发明概述 
因此，本发明的目的是提供一种光纤，其具有提供改进的抵抗应力导致的微弯的改进的涂层系统。 
另一个目的是提供一种改进的涂层系统，其可容易地与弯曲不敏感的光纤以及符合G.652的光纤匹配。 
再一个目的是提供一种改进的光纤涂层系统，其包括具有低模量的主涂层，以便对外力导致的横向和轴向应力提供增强的缓冲。 
再一个目的是提供一种改进的光纤涂层系统，其包括具有特别低的玻璃化转变温度(Tg)的主涂层，减少了在特别冷的环境中温度导致的应力。 
再一个目的是提供一种改进的光纤涂层系统，其包括具有改进的固化速率的主涂层。 
再一个目的是提供一种改进的光纤涂层系统，其包括具有改进的亮度和可见度的免涂墨的副涂层。 
再一个目的是提供一种改进的光纤涂层系统，可以以商用加工速度(例如，以至少大约20米每秒的速率形成主涂层)对其进行应用。 
再一个目的是提供一种具有容易被剥离的涂层的光纤。 
再一个目的是提供一种光纤，其用在FTTx安装中具有增强的性能特征，而传统的、坚固的电缆设计并不实用。 
再一个目的是提供一种光纤，其将根据本发明的涂层(例如，Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统)与弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 的单模玻璃纤维)协同组合。 
再一个目的是提供一种光纤，其可有利地应用在缓冲管和/或光纤电缆中。 
再一个目的是提供一种光纤，其要求较少的外部保护(例如，封入较薄的缓冲管和/或电缆外套内)。 
再一个目的是提供一种弯曲不敏感的光纤，其具有减小的直径(例如，具有较薄的涂层)。 
再一个目的是提供一种光纤，其可以以采用小半径弯曲的方式被安装。 
再一个目的是提供一种光纤，其方便于直接安装至建筑物或者其他结构(例如，用钉固定或者以其他方式固定至结构表面)。 
本发明的前述以及其他目的和优点、以及其实现方法，进一步详细说明于随后的说明书及其附图中。 
附图简述 
图1示出了微弯测试结果，其图示出根据本发明，通过将弯曲不敏感的玻璃纤维与低模量的主涂层配合来实现的特别低的微弯损耗。 
图2示意性地示出了主涂层的原位模量(in situ modulus)和用于多模光纤时增加的损耗之间的关系。 
图3示出了典型的商用主涂层(即，传统的主涂层)的动态力学性质。 
图4示出了根据本发明的在生产光纤中所用的示例性主涂层的动态力学性质。 
图5示出了包括传统主涂层的光纤和包括根据本发明的示例性主涂层的光纤的微弯测试结果。 
图6示出了包括传统主涂层的光纤和包括根据本发明的示例性主 涂层的光纤的微弯测试结果(处于严格的温度-周期测试条件下)。 
图7示出了包括传统主涂层的光纤和包括根据本发明的示例性主涂层的光纤的微弯测试结果(处于修正的温度-周期测试条件下)。 
图8示出了微弯测试结果，其图示出根据本发明，通过将弯曲不敏感的玻璃纤维与低模量的主涂层配合来实现的特别低的微弯损耗。 
图9示出了传统光纤和根据本发明的将弯曲不敏感的玻璃纤维与低模量的主涂层相组合的光纤的微弯测试结果(处于严格的温度-周期测试条件下)。 
图10示出了传统光纤和根据本发明的将弯曲不敏感的玻璃纤维与低模量的主涂层相组合的光纤的微弯测试结果(处于修正的温度-周期测试条件下)。 
图11示出了各示例性光纤中，衰减(增加的损耗)为MAC数(即，模场直径除以截止波长)的函数。 
图12以对数标度示出了各示例性光纤中，微弯灵敏度为MAC数(即，模场直径除以截止波长)的函数。 
图13示出了标准单模光纤(SSMF)中波长1625纳米且弯曲半径15毫米时的弯曲损耗与波长1550纳米时的MAC值的关系。 
图14示出了示例性单模光纤的标定折射率曲线。 
图15a、15b和15c是示出了不同标准单模光纤(SSMF)和不同光纤中，不同弯曲半径、波长为1625纳米时的弯曲损耗相对于波长1550纳米时的MAC值的图表。 
图16a和16b是示出微弯导致的损耗的图表。 
图17示出了示例性光纤的横截面(不按比例)。 
图18示出了阶跃光纤的设定曲线。 
图19示出了光纤中波长1625纳米时的弯曲损耗与弯曲半径的关系。 
图20示意性示出了示例性光纤的横截面(不按比例)。 
图21a示出了示例性光纤的参考折射率曲线。 
图21b示出了图21a的示例性光纤中的锗掺杂浓度。 
图21c示出了图21a的示例性光纤中的氟掺杂浓度。 
图22示出了四种不同光纤的色散特征。 
图23示出了具有从中心延伸相应半径的包层的单模光纤的横截面。 
图24示出了图23的示例性单模光纤的标定折射率曲线。 
详细说明 
一方面，本发明包含具有改进的涂层系统的光纤，其减少了应力导致的微弯，即使是在FTTx应用所要求的异常寒冷的环境中。根据本发明的涂层系统包括主涂层，其将低原位模量(例如，在光纤上测量，小于大约0.5MPa)和低玻璃化转变温度(Tg)(例如，小于大约-50℃)相组合，以便减小由外力引起的应力和温度。另外，该涂层系统可以较高的生产速度(例如，15-20m/sec或者更高)加工。 
本发明通过采用UV固化聚氨酯丙烯酸酯组合物作为主涂层，实现了抗微弯的光纤，特别是单模光纤。在这点上，该主涂层包括大约40至80重量百分比的聚醚-聚氨酯丙烯酸酯低聚物和光引发剂，例如LUCERIN TPO，其在商业上可从BASF获得。另外，该主涂层可包括一个或者多个低聚物和一个或者多个单体稀释剂(例如，丙烯酸异冰片酯)，例如用以减少粘度，从而促进加工。用于根据本发明的该主涂层的适合的组合物是由DSM Desotech(埃尔金，伊利诺斯州)提供的商标为 
Figure BPA00001168058900051
DP 1011的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品。在这点上如上所述，标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.60/986,737(Overton)、标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.61/041,484(Overton)、以及标题为“抗微弯光纤”的美国专利申请No.61/112,595(Overton)，其全部内部通过引用并入本文。 
用于本发明的适合的玻璃纤维包括：例如标题为“用于光纤制导应用的单模弯曲不敏感光纤”的美国专利No.4,838,643(Hodges等)、标题为“单模光纤”的美国专利申请公开No.US2007/0127878A1及其相关美国专利申请No.11/556,895(德国Montmorillon等)、标题为“单模光纤”的美国专利申请公开No.US2007/0280615A1及其相关美国专利申请No.11/697,994(德国Montmorillon等)、标题为“色散补偿光纤”的美国专利No.7,356,234及其相关美国专利申请No.11/743,365(德国Montmorillon等)、标题为“光纤”的美国专利申请公开No.US2008/0152288A1及其相关美国专利申请No.11/999,333(Flammer等)、标题为“单模光纤”的美国专利申请No.61/101,337(德国Montmorillon等)、标题为“弯曲不敏感的单模光纤”的美国专利申请No.61/112,006(德国Montmorillon等)、以及标题为“弯曲不敏感的单模光纤”的美国专利申请No.61/112,374(德国Montmorillon等)中公开的那些玻璃纤维。这些共同转让的专利文献的每一个的全部内容均通过引用并入本文。例如，一种示例性的玻璃纤维，具有折射率约为0.003至0.006、低于其相邻硅包层的折射率的阶跃纤芯。 
用于本发明的示例性单模玻璃纤维，商业上可从Draka Comteq(克莱尔蒙特，北卡罗莱纳州)的与IUT-T G.652.D的要求兼容的商标 以及与IUT-T G.657.A/B和IUT-T G.652.D的要求兼容的商标获得。 
特别提出于此，已意外发现，弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为
Figure DEST_PATH_GSB0000114499560000013
的单模玻璃纤维)与具有很低模量的主涂层(例如，DSM Desotech的商标
Figure DEST_PATH_GSB0000114499560000014
DP101所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品)的组合实现了具有异常低损耗(例如，与采用传统涂层系统的单模光纤相比，至少10X(例如，40X至100X或者更多)的微弯灵敏度的减少)的光纤。Draka Comteq的商标为 
Figure DEST_PATH_GSB0000114499560000015
的抗弯曲单模玻璃纤维，采用减少微弯损耗的辅槽设计。 
图1示出了将根据本发明的前述示例性单模光纤与采用传统涂层系统的各单模光纤相比的这一显著结果。在这点上，图1展示了光谱衰减数据，通过测量运输卷轴上的光纤的初始光谱衰减，从而获得所示界限之间全光谱波长范围的典型衰减峰谷。然后如IEC固定直径的砂纸鼓测试(即，IEC TR62221，方法B)所述，该光纤缠绕至砂纸覆盖的固定直径的鼓(即，测量卷轴)上，从而获得另一个光谱衰减曲线。 
IEC固定直径的砂纸鼓测试(即，IEC TR62221，方法B)提供影响单模光纤的微弯应力状况，即使是在室温下。当然，砂纸提供使光纤承受没有数百万个也有数千个的应力点的粗糙表面。至于图1所展示的测试数据，用粘贴式40微米级的砂纸(即，大致相当于300砂砾的砂纸)缠绕直径为300mm的光纤卷轴以产生粗糙表面。然后，400米的光纤样本缠绕至大约2,940mN(即，直径为300mm的圆筒上300gf的张力)，并在23℃下测量光谱衰减。 
图1所展示的曲线代表了初始光谱曲线和当光纤缠绕在砂纸鼓上时的曲线之间的差，从而提供由微弯应力导致的增加的损耗。 
本领域技术人员将认识到，目前电缆设计采用较小直径的缓冲管和较廉价的材料，以努力减少成本。因此，当以这种电缆设计配置时，单模光纤的保护较少，从而更易受应力导致的微弯的影响。如上所述，本发明提供一种改进的涂层系统，其更好地保护光纤免受由外部力学变形和温度导致的涂层力学性质的变化所引起的应力。 
如上所述，用于保护光纤的传统方案包括使用大直径的缓冲管、抵抗光纤上变形和应力的高模量材料制成的缓冲管、以及更坚固更厚的电缆外套以抵抗可能收缩或者其他方式挤压光纤的变形。然而，这些方案不仅成本高，而且无法解决保护涂层变化所引起的温度导致的应力。换句话说，传统主涂层在低于它们相应的玻璃化转变温度的温度下具有高模量。 
如这里所公开的，根据本发明的光纤包括主涂层，其具有与传统单模光纤主涂层所具有的相比更低的模量和更低的玻璃化转变温度。即使如此，改进的主涂层配方仍然方便了本光纤以极好的加工速度(例如，1,000m/min或者更多)商业生产。在这点上，本发明的光纤所采用的主涂层具有快速的固化速率——在20℃和大气压力(即，760托)(即，标准温度和压力——STP)下在标准75毫米薄膜上测得，UV剂量约0.3J/cm2达到50％完全固化，UV剂量约0.5J/cm2达到80％完全固化，以及UV剂量约1.0J/cm2达到90％完全固化。 
图2示意性示出了主涂层的原位模量和光纤的衰减(增加的损耗)之间的观测关系，这里光纤为50微米渐变型多模光纤。主涂层模量随着在玻璃纤维上固化而测得，而且，所增加的损耗根据IEC TR62221微弯灵敏度技术报告和标准测试程序(例如，IEC TR62221，方法B， Ed.1)，使用固定直径的砂纸鼓程序来测量，所述IEC TR62221微弯灵敏度技术报告和标准测试程序的全部内容通过引用并入本文。 
本领域技术人员将意识到，现有的商业上可获得的单模光纤典型地包括就地(即，在光纤上)测量的100-150psi的杨氏模量。根据本发明的光纤具有主涂层，其具有与这种商业上可获得的主涂层相比减小的模量。采用低模量的主涂层提供绕玻璃纤维更好的缓冲。 
尽管低模量的原位主涂层可通过选择性地不完全固化来实现，本发明仍然通过达到完全固化(即，接近完全固化)来实现具有低模量的原位主涂层。在这点上，根据本发明的原位主涂层的模量小于约0.65MPa(例如，小于约95psi)，典型地小于约0.5MPa，更典型地小于0.4MPa(例如，约0.3MPa至0.4MPa或者约40psi至60psi)。已确定，具有小于约0.5MPa模量的原位主涂层可显著减小玻璃纤维的弯曲灵敏度。另一方面，根据本发明的原位主涂层的模量典型地大于约0.2MPa(例如，0.25MPa或者更多)。 
为了实现与传统光纤涂层相比减小的模量，该主涂层具有更低的交联密度、特别是减少浓度的活性丙烯酸酯基。本领域技术人员将意识到，丙烯酸酯基在光引发期间(例如，拉丝作业中UV导致的固化)经由自由基聚合交联。反应动力学指示加工期间减小的固化速率。当然，这在商业上是不期望的，因此，本发明实施工艺修正以提供满意的固化速率给低模量的主涂层。 
固化过程中至少有两种成分减慢了主涂层的聚合速率。首先，(i)暴露至高强度UV环境所导致的高固化温度和(ii)放热聚合反应的组合减慢了主涂层的观测固化速率。其次，密切相邻的堆叠的UV灯，实际上产生快速重叠的、重复的光引发周期。在这一构成下丙烯酸酯基的反应速率同样被减慢——有些违反直觉的结果。至于后者，布置(即，放置)UV灯以增加连续UV暴露之间的周期，与采用相同拉丝速度和UV剂量的其他传统工艺相比，增加了涂层固化程度。这样，有可能以快速拉纤速度实现接近完全固化方式，来加工根据本发明的减小模量的主涂层，这是商业上可行的工艺所要求的。用于固化涂覆光纤的示例性方法和装置公开于共同转让的美国专利No.7,322,122， 其全部内容通过引用并入本文。 
与模量相关的温度是一重要的考虑因素，以确保主涂层在FTTx应用中提供增强的微弯保护。仅仅在室温下具有低模量的主涂层是不够的，因为本领域中的应用将光纤暴露于极端环境温度(例如，-40℃或者更低)下微弯导致的应力。因此，根据本发明的适合的主涂层具有异常低的玻璃化转变温度，以便主涂层在极冷的环境条件下保持柔软和保护性。 
实施例1(力学性质的比较)
图3和图4分别示出了典型商用主涂层(即，传统主涂层)和根据本发明在制作光纤中所用的示例性主涂层的动态力学性质。传统主涂层是由DSM Desotech(埃尔金，伊利诺斯州)的商标 
Figure BPA00001168058900091
DP1007所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯。根据本发明的示例性主涂层(即，应用来形成本发明的光纤)是由DSM Desotech(埃尔金，伊利诺斯州)所提供的商标为 
Figure BPA00001168058900092
DP 1011的UV固化聚氨酯丙烯酸酯。 
传统主涂层的数据由动态力学分析仪(DMA)在1Hz的振动应力速率下获得。这样做，应变维持在应力-应变特性的线性区域。传统主涂层的样本固化在聚酯上以形成标准75微米薄膜。使用输出为300W/in的汞-卤素灯泡来施加1J/cm2的UV剂量。暴露在UV下足以确保该涂层位于剂量-模量曲线的稳定水平。 
参照图3，该数据显示了测量于75微米薄膜时，大致1.5MPa的平衡模量。在玻璃纤维(即，原位)上，该传统主涂层典型地固化于约0.8MPa的模量，即指示了工业上很多单模光纤主涂层的水平。本领域技术人员将意识到，与75微米薄膜上时相比，在玻璃纤维(即，原位)上，较软主涂层的模量测量往往更低。 
传统主涂层的玻璃化转变温度估计在tanδ的峰值大致-30℃处。因而，传统主涂层(以及类似配方)在极低温度(例如，小于-40℃，特别是小于-50℃)下类似玻璃态聚合物。(尽管应变导致的应力在低温下取决于时间，所估计的玻璃化转变温度仍是有用的比较特性。) 
根据本发明的示例性主涂层的样本同样固化至聚酯以形成可比较 的75微米薄膜。如前所述，使用输出为300W/in的汞-卤素灯泡来施加1J/cm2的UV剂量至该主涂层。如上所述，图4示出了根据本发明的示例性主涂层的动态力学性质。 
根据本发明的示例性主涂层显示了所固化薄膜中仅仅低于1MPa的平衡模量。原位模量(即，在玻璃纤维上测量的)为大约0.3MPa至0.4MPa。这明显低于传统主涂层相应的模量测量值。 
根据本发明的示例性主涂层的玻璃化转变温度估计在tanδ的峰值小于约-50℃(例如，约-60℃)处。这至少低于相比较的传统主涂层的玻璃化转变温度约20℃。因此，根据本发明的主涂层在温度漂移期间提供更快的应力松弛。 
如实施例2和3(如下)中所述，两种不同的方法用于估计涂覆有(i)典型商用主涂层(即，传统主涂层)和(ii)根据本发明的示例性主涂层的玻璃纤维的各自的微弯灵敏度。如同实施例1(如上)，传统主涂层是由DSM Desotech(埃尔金，伊利诺斯州)的商标 
Figure BPA00001168058900101
DP1007所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯，而根据本发明的示例性主涂层(即，应用来形成本发明的光纤)是由DSM Desotech(埃尔金，伊利诺斯州)的商标 
Figure BPA00001168058900102
DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯。 
所提供的每种测试方法加剧了横向应力状况。此外，在室温下测量对衰减的影响后，测试结构经历温度循环以确定这种温度漂移导致的附加损耗。 
实施例2(微弯灵敏度的比较)
所采用的第一种测试方法是本领域技术人员公知的编织篮、温度循环程序。根据该测试程序，光纤缠绕至大约490mN(即，具有9mm“层面”的直径300mm的石英圆筒上50gf的张力)。五十层缠绕至该石英鼓以产生无数个光纤对光纤交叉。用于实施例2的该测试程序是修改的IEC TR62221方法D，如上所述其全部内容通过引用并入本文。 
本领域技术人员将意识到，在室温下，这种光纤交叉有时会引起增加的损耗(即，如果该光纤很敏感)，但是典型地很少或者没有增 加的损耗被观测到。因此，该鼓(没有缠绕光纤)从大约室温到(i)-40℃、(ii)-60℃、(iii)+70℃和(iv)+23℃(即，接近室温)经历温度循环两次，同时在1550纳米做损耗测量。在这两个温度循环中，在每个测试温度下，一小时后测量光纤衰减。 
图5示出了分别涂覆有传统主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900111
DP1007)和根据本发明的示例性主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900112
DP1011)的单模光纤的示例性结果。选择相应的光纤样本以匹配涂层几何形状、模场直径和截止波长。因此，各光纤采用不同配方的彩色副涂层。 
总的来说，传统主涂层和根据本发明的示例性主涂层均在23℃对微弯应力提供良好的保护。此外，在-40℃，具有传统主涂层的光纤仅仅显示小量增加的损耗。(显然，在-40℃，传统主涂层通过应力松弛对微弯在合理的期限内提供足够的保护，即使这接近它的玻璃化转变温度。)通过比较，根据本发明的光纤在-40℃基本上没有显示出增加的损耗(即，性能更好)。 
然而，在-60℃，具有传统主涂层的光纤显示出明显增加的损耗。(该温度极限远远低于传统主涂层的玻璃化转变温度。)通过比较，根据本发明的光纤在-60℃基本上没有显示出增加的损耗，其接近于根据本发明的主涂层的该实施例的玻璃化转变温度。 
实施例3(微弯灵敏度的比较)
第二种测试方法采用更为严苛的环境(即，条件)，以便估计(i)具有典型商用主涂层(即，传统主涂层)光纤和(ii)具有根据本发明的示例性主涂层的光纤的各自的微弯灵敏度。 
具体地，第二种方法修改IEC固定直径的砂纸鼓测试(即，IECTR62221，方法B)，如上所述其全部内容通过引用并入本文，以便即使在室温下也提供足够严苛的微弯应力状况来影响单模光纤(即，与测量图1中所显示数据时所用的相比，更为粗糙的鼓表面)。这样做，直径300mm的石英鼓用粘贴式220砂砾的砂纸(即，大致相当于66微米级的砂纸)来缠绕以产生粗糙的表面。 
在初始测试条件下，每一个相应的光纤样本以单层缠绕至大约980mN(即，直径300mm的石英圆筒上100gf的张力)。在修改的测 试条件下，三个(3)相应光纤样本中的每一个以单层缠绕至大约1,470mN(即，直径300mm的石英圆筒上150gf的张力)。这样，与第一种测试条件相比，第二种测试条件增加了50％的缠绕张力。 
通过使用匹配的光纤样本(如同实施例2的编织篮/温度循环测试)，对于每个测试条件在室温(即，23℃)下缠绕之后测量光纤衰减。然后，该鼓(具有400米的缠绕光纤)从大约室温到(i)-40℃、(ii)-60℃和(iii)+23℃(即，接近室温)经历温度循环，同时使用光时域反射仪(OTDR)在1550纳米做损耗测量。 
每种光纤的这几个样本于初始卷轴(即，在缠绕至粗糙的鼓表面之前以建立基线光谱衰减)上在23℃进行初始测量，然后，对于每个温度承受前述严苛的测试条件。在每个测试温度下，一小时后(如同实施例2中)测量光纤衰减。 
图6的曲线图和图7的箱形图显示了包括传统主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900121
DP1007UV固化聚氨酯丙烯酸酯)的单模光纤和包括根据本发明的示例性主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900122
DP1011UV固化聚氨酯丙烯酸酯)的单模光纤在这些更为严苛的测试条件下的示例性结果。 
例如，图6显示了，与传统光纤相比，根据本发明的示例性光纤具有减少的微弯灵敏度(即，减少大约40-60％)。 
同样地，图7显示了，与传统光纤相比，根据本发明的示例性光纤在更高缠绕张力(即，直径300mm的石英圆筒上150gf)下具有显著减少的微弯灵敏度。因而，图7显示出，根据本发明的示例性主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900123
DP1011UV固化聚氨酯丙烯酸酯)促进了明显减少和明显更为均衡的微弯性能。 
如前所述，已发现，与传统涂层系统相比，该涂层系统在与传统单模玻璃纤维组合使用时提供明显的微弯改进。 
进一步发现，将弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 的单模玻璃纤维)与具有很低模量的主涂层(例如，DSM Desotech的商标 
Figure BPA00001168058900125
DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯)配合，实现了具有特别低损耗的光纤。因此，进行另外的测试来证明根据本发明所提供的微弯灵敏度显著和意外的减少。 
实施例4(微弯灵敏度的比较)
对于示例性光纤测量各自的微弯灵敏度，包括(i)具有传统商用涂层的传统单模玻璃纤维，(ii)具有传统商用涂层的弯曲不敏感的玻璃纤维，以及(iii)具有根据本发明的涂层(例如，Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统)的弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，DrakaComteq的商标为 的单模玻璃纤维)。 
图8显示，与其他光纤相比，根据本发明的光纤，即，包括弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 的单模玻璃纤维)和具有很低模量的主涂层(例如，DSM Desotech的商标 DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品)的光纤，提供特别低的衰减损耗。此外，该抗弯光纤在1400纳米至1700纳米的传输窗口内显示出较小的波长相关性，并且在测试光谱内基本不受导致微弯的测试条件的影响。 
图8显示了根据IEC TR62221的方法B(固定直径的鼓)获得的示例性光谱衰减数据。根据IEC TR62221的方法B，在缠绕在运输卷轴上的440米的光纤样本上测量初始光谱衰减(即，获得所示界限之间全光谱波长范围的典型衰减峰谷)。然后，该光纤在缠绕有粘贴式40微米级的砂纸(即，大致相当于300砂砾的砂纸)的直径300mm的测量卷轴上缠绕至大约3N，从而获得另一个光谱衰减曲线。 
如同图1中所示曲线，图8中所显示的曲线显示出，在23℃，初始光谱曲线和当光纤缠绕在固定直径的砂纸鼓上时的曲线之间的差，从而提供由微弯应力导致的增加的损耗(即，光谱范围上的delta-衰减)。 
实施例5(微弯灵敏度的比较)
对于示例性光纤在严苛的测试条件下测量各自的微弯灵敏度，包括(i)具有传统商用涂层的传统单模玻璃纤维，以及(ii)具有根据本发明的涂层(例如，Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统)的弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900134
的单模玻璃纤维)。 
图9显示，即使在极为严苛的测试条件下，与其他光纤相比，根 据本发明的光纤，即，包括弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900141
的单模玻璃纤维)和具有很低模量的主涂层(例如，DSM Desotech的商标 
Figure BPA00001168058900142
DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品)的光纤，提供意外低的衰减损耗。 
用于实施例5的测试程序是IEC TR62221的方法B的修改，如上所述，其全部内容通过引用并入本文。至于该修改的IEC固定直径的砂纸鼓测试，用粘贴式180砂砾的砂纸(即，大致相当于78微米级的砂纸)缠绕直径300mm的石英鼓，以产生比实施例3(如上)中所述的更为粗糙的表面。然后，以大约1470mN(即，使用Delachaux光纤缠绕装置在直径300mm的石英圆筒上以150gf的受控的后张力)，以单层缠绕440米的光纤样本，并且测量光谱衰减。 
图9显示了对于标准单模光纤(即，具有传统商用涂层的传统单模玻璃纤维)的三个样本和根据本发明的光纤(即，具有根据本发明的改进的涂层的弯曲不敏感的玻璃纤维)的三个样本的示例性温度-循环数据。如上所述，440米光纤缠绕至前述砂纸覆盖的固定直径的鼓上。缠绕之后一小时，用光时域反射仪(OTDR)在室温(即，23℃)下测量光纤衰减。然后，该鼓(带440米缠绕的光纤)在温度控制室内经历从大约室温到(i)-40℃和(ii)-60℃的温度循环。通过OTDR在-40℃和-60℃平衡一小时后测量1550纳米处的光纤衰减。 
微弯灵敏度(Sm)可表述为αR/T，其中，α是鼓上的衰减增量(dB/km)，R是固定鼓的半径(mm)，以及T是施加到光纤上的缠绕张力(N)。例如，参见IEC TR62221技术报告(微弯灵敏度)。然而，除了参数α、R和T，从固定直径的砂纸鼓测试获得的微弯灵敏度度量与测试鼓上所采用的砂纸的粗糙度有关。 
表1(如下)显示了从图9(即，采用180砂砾的砂纸)中所示衰减数据(波长为1550纳米)获得的微弯灵敏度度量。表1显示出，与传统标准单模光纤相比，根据本发明的光纤提供在23℃下约低2X-10X以及在-40℃下约低2X-5X的微弯灵敏度。 
表1(微弯灵敏度)
Figure BPA00001168058900151
实施例6(微弯灵敏度的比较)
进一步测量关于示例性光纤各自的微弯灵敏度，包括(i)具有传统商用涂层的传统单模玻璃纤维，以及(ii)具有根据本发明的涂层(例如，Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统)的弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900152
的单模玻璃纤维)。 
用于实施例6的测试程序是IEC TR62221的方法B的修改，如上所述，其全部内容通过引用并入本文。至于该修改的IEC固定直径的砂纸鼓测试，用粘贴式220砂砾的砂纸(即，大致相当于66微米级的砂纸)缠绕直径300mm的石英鼓，以产生如同例3中所述的粗糙表面。以大约1470mN(即，直径300mm的石英圆筒上150gf的张力)，以单层缠绕每一个光纤样本。与实施例5的测试条件相比，实施例6的测试条件采用更为精细的砂纸(即，220砂砾而不是180砂砾)。 
如同实施例3中那样，使用匹配的光纤样本，在室温(即，23℃)下，缠绕之后测量光纤衰减。然后，该鼓(带400米缠绕光纤)从大约室温到(i)-40℃、(ii)-60℃和(iii)+23℃(即，接近室温)经 历温度循环，同时使用光时域反射仪(OTDR)在1550纳米做损耗测量。 
在初始卷轴(即，在缠绕至粗糙的鼓表面之前以建立基线光谱衰减)上，在23℃下对每种光纤的三(3)个样本进行初始测量，然后，每种光纤的三(3)个样本对于每个温度承受前述严苛的测试条件一小时。在每个温度下，一小时之后测量光纤衰减。 
图10显示了包括传统主涂层(即， 
Figure BPA00001168058900161
DP1007UV固化聚氨酯丙烯酸酯)的单模光纤和包括具有很低模量的主涂层(即，DSMDesotech的商标 
Figure BPA00001168058900162
DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品)的弯曲不敏感的玻璃纤维(例如，Draka Comteq的商标为 的单模玻璃纤维)的示例性结果。 
图10显示，与标准单模光纤(SSMF)相比，根据本发明的光纤，即，带有具有很低模量的主涂层(例如，DSM Desotech的商标 
Figure BPA00001168058900164
DP1011所提供的UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品)的Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900165
的单模玻璃纤维，提供特别低的衰减损耗。 
另外，图11和12分别显示了，根据标准IEC固定直径的砂纸鼓测试(即，IEC TR62221，方法B)，各示例性光纤在波长1550纳米时作为MAC数(即，模场直径除以截止波长)函数的衰减和微弯灵敏度。图11(增加的损耗)和图12(微弯灵敏度)中所显示的相应衰减数据，在先前参照图1所述的测试条件(即，在缠绕有粘贴式40微米级的砂纸的直径为300mm的光纤卷轴上，以大约2,940mN(即300gf的张力)缠绕400米光纤样本)下，在23℃下获得。 
图11显示，与Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统组合的Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900166
的抗弯单模玻璃纤维，关于增加的损耗提供杰出的性能。 
图12显示，与Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统组合的Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900167
的抗弯单模玻璃纤维，提供优良的微弯灵敏度(即，0.01至0.03(dB/km)/(gf/mm)的微弯灵敏度)。 
根据本发明的光纤，典型地进一步包括坚韧的副涂层以在操作和安装期间保护主涂层和玻璃纤维免于受损。例如，在标准75微米薄膜 上测量时，副涂层可具有大约800至1,000MPa(例如，大约900MPa)的模量。如这里所公开的，该副涂层可涂墨为颜色代码，或者，优选地，可以是包含色彩(color-inclusive)的，以提供识别而不需要单独的涂墨加工。 
在根据本发明的一个实施例中，副涂层，其围绕主涂层从而保护光纤结构，特征是包含色彩系统(即，不需要为了颜色编码增加额外的墨层)。符合Munsell标准的用于光纤颜色编码的这些色彩，为了暗光(例如，阴暗中或者狭窄的空间中，例如，探孔)下的亮度和可见度而被增强，且对于亮和暗背景都容易被识别出。 
此外，副涂层的特征是给优良界面提供带状矩阵材料的表面，以便该矩阵以不牺牲坚固性的方式与彩色光纤容易地分离。彩色副涂层的力学性质与主涂层的那些性质平衡，以便热剥离时涂层/矩阵复合物与玻璃纤维分离干净。 
已发现，采用带有其中包括低模量主涂层的该双涂层系统的Draka Comteq的商标为 的抗弯单模玻璃纤维，相对于标准单模光纤(SSMF)，在关键传输频率1550纳米和1625纳米将弯曲灵敏度减少了大约一至二个数量级。如上所述，这种光纤不仅提供杰出的抗微弯和宏弯，而且与ITU-T G.657.A/B和ITU-T G.652.D的要求兼容。 
特别是，Draka Comteq的商标为 
Figure BPA00001168058900172
的抗弯单模玻璃纤维(例如，用Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统来增强)，给半径低至5毫米的持续弯曲提供所需的宏弯抵抗，在合适的保护环境中30多年每百万全圆弯曲(即，360°)中小于两(2)次断裂的估计失效概率。这些抗弯光纤，依靠光纤经由小半径弯曲来维持无损耗传输的能力，方便了用于光纤到驻地/商家/家庭(即，FTTx)的传输的小巧、柔软的电缆的快速应用。采用这种抗弯光纤的电缆可绕锐利的弯曲布线，钉至建筑物结构，盘绕，和以其他方式应用在需要的环境中，而保持清晰的强信号传输。 
根据本发明的弯曲不敏感的光纤方便了总光纤直径的减小。本领域技术人员将意识到，减小直径的光纤是有成本效益的，需要较少的原料。此外，减小直径的光纤需要较小的配置空间(例如，缓冲管内 和/或光纤电缆)，从而促进了增大的光纤总数和/或减小的电缆尺寸。 
本领域技术人员将认识到，带有主涂层(和可选的副涂层和/或涂墨层)的光纤典型地具有大约235微米至大约265微米(μm)的外径。玻璃纤维组件本身(即，玻璃芯和围绕的包层)典型地具有大约125微米的直径，以便总涂层厚度典型地为大约55微米至70微米。 
关于根据本发明的光纤，玻璃纤维组件典型地具有大约125微米的外径。关于光纤围绕的包层，主涂层典型地具有大约175微米至大约195微米的外径(即，主涂层厚度大约25微米至35微米)，而副涂层典型地具有大约235微米至265微米的外径(即，副涂层厚度大约20微米至45微米)。可选地，根据本发明的光纤可包括最外面的涂墨层，其典型地为二至十微米。 
在一可选实施方式中，根据本发明的光纤可具有减小的直径(例如，最外面的直径大约150微米至230微米)。在该可选的光纤构成中，主涂层和/或副涂层的厚度减小，而玻璃纤维组件的直径维持在大约125微米。例如，在这种实施方式中，主涂层可具有大约135微米至大约175微米(例如，大约160微米)的外径，而副涂层可具有大约150微米至大约230微米(例如，大约大于165微米，例如，大约190-210微米)的外径。换句话说，光纤的总直径减小至大约小于230微米(例如，大约200微米)。 
如前所述，已发现，将(i)根据本发明的涂层系统与(ii)具有自身提供抗弯(例如，低宏弯灵敏度)的折射率曲线的玻璃纤维相组合，可对微弯灵敏度提供意外多的减少。的确，弯曲不敏感的玻璃纤维特别适合于与本发明的涂层系统(例如，Draka Comteq的ColorLockXS牌涂层系统)一起使用。示例性弯曲不敏感的玻璃纤维(即，示例性弯曲不敏感的玻璃设计)的相应折射率曲线进一步讨论如下。 
本领域技术人员将会理解，光纤的折射率曲线是折射率的值作为光纤的半径的函数的图形表示。通常，到光纤中心的距离r沿横轴示出，而折射率和光纤包层的折射率之差沿纵轴示出。光纤折射率曲线称为“阶跃”曲线、“梯形”曲线、“抛物线”曲线或者“三角形” 曲线，其图形具有阶跃、梯形、抛物线或者三角形的相应形状。这些曲线通常代表光纤的理论或者参考折射率曲线(即，设定曲线)。光纤制作的限制和应力会导致曲线稍微不同。 
光纤通常包括：纤芯，其功能是传输或者放大光学信号，以及光学包层，其功能是将光学信号限制在纤芯中。为了这个目的，纤芯的折射率nc和外面包层的折射率ng为nc＞ng。众所周知，单模光纤中光学信号的传播分为纤芯中传导的基模(即，主模，称为LP01)和纤芯-包层组件中一定距离上传导的二次模(即，包覆模)。 
通常，阶跃光纤用作光纤传输系统的线列光纤。这些光纤显示了根据特定的电讯建议标准的色散和色散斜率。如上所述，为了兼容不同制造商的光学系统，国际电讯联盟(ITU)已建立称为ITU-T G.652的建议标准，其必须由标准单模光纤(SSMF)来满足。 
用于传输光纤的该G.652标准特别建议：波长为1310纳米时的模场直径(MFD)的标定范围为8.6微米至9.5微米，由于制造公差其可变动+/-0.4微米；电缆截止波长最大为1260纳米；色散消除波长(标记为λ0)的范围为1300纳米至1324微米；最大色散斜率为0.092ps/(nm2·km)(即，ps/nm2/km)。 
电缆截止波长通常测量为其中光信号在传播超过22米光纤之后不再为单模时的波长，这是由国际电工委员会的附属委员会86A在标准IEC 60793-1-44下定义的。 
在大多数情况下，最为抵抗弯曲损耗的二次模是LP11模。因此，电缆截止波长是，超过该波长，LP11模在传播超过22米光纤之后变得足够弱。该标准所提议的方法包括，认为当LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时光信号为单模。 
另外，如上所述，期望减小用作终端光纤的光纤的弯曲灵敏度。减小弯曲损耗的典型方案是改变MAC值。对于给定的光纤，所谓的MAC值定义为该光纤在1550纳米处的模场直径与有效截止波长λceff的比率。有效截止波长通常测量为，其中光信号在传播超过两米光纤之后不再是单模时的波长，这是由国际电工委员会的附属委员会86A在标准IEC 60793-1-44下定义的。MAC值用于评估光纤性能，特别是实现模场直径、有效截止波长和弯曲损耗之间的折衷。 
在这点上，图13显示了实验结果，其示出了SSMF光纤中弯曲半径为15毫米、波长为1625纳米时的弯曲损耗与波长为1550纳米时的MAC值的关系。图13显示出，MAC值影响光纤弯曲且这些弯曲损耗可通过降低MAC值来减小。 
用于本发明的示例性弯曲不敏感的玻璃纤维公开于标题为“单模光纤”的美国专利申请公开No.US2007/0127878A1及其相关美国专利申请No.11/556,895(德国Montmorillon等)。将(i)美国专利申请公开No.US2007/0127878A1所公开的具有折射率曲线的弯曲不敏感的玻璃纤维与根据本发明的涂层相组合，可实现微弯灵敏度特别减少的光纤。 
美国专利申请公开No.US2007/0127878A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(即，“所公开的光纤”)包括：中央纤芯、第一内包层、包含锗的深埋的第二内包层、以及外包层。尽管锗用作增加硅指数的掺杂剂，但是深埋包层中锗的出现使得可以增加深埋包层的光弹性系数。因此，当应力施加到光纤上时，特别是当光纤承受弯曲或者微弯时，包含锗的深埋包层的出现限制了应力对光纤中折射率变化的影响。所以，当应力施加到具有包含锗的第二深埋内包层的光纤上时，光纤损耗得以减小。 
更具体地，传输光纤具有：(i)具有与外包层的折射率差为Δn1的中央纤芯；(ii)具有与外包层的折射率差为Δn2的第一内包层；(iii)具有与外包层的折射率差Δn3小于-3·10-3，以及(iv)包含重量浓度为0.5％至7％的锗的第二深埋内包层。 
根据一个实施方式的光纤，第二内包层与外包层的折射率差Δn3大于-15·10-3。中央纤芯与第一内包层的折射率差(Δn1-Δn2)可位于3.9×10-3至5.9×10-3之间。根据另一个实施方式，第二深埋包层具有12微米至25微米的半径。 
中央纤芯可具有3.5微米至4.5微米的半径，并且与外包层的折射率差显示为4.2×10-3至6.1×10-3之间。 
在又一个实施方式中，第一内包层具有7.5微米至14.5微米的半径，并且与外包层的折射率差显示为-1.2×10-3至1.2×10-3之间。 
这里所公开的光纤可用中央纤芯的积分I1来表示，其定义为：  I 1 = ∫ 0 r 1 Dn ( r ) · dr ≈ r 1 × Dn 1
并且，在优选实施例中，位于17×10-3微米至24×10-3微米之间。 
根据又一个特征，在波长1310纳米处，本光纤显示出0.093ps/nm2/km或者更小的色散斜率。本光纤还显示出：(i)在波长1300纳米至1324纳米之间色散消除；和/或(ii)电缆截止波长为1260纳米或者更短。 
所公开的光纤可进一步用各种操作条件下的弯曲损耗来表示。在波长1625纳米处，绕15毫米的弯曲半径缠绕100圈的弯曲损耗为1dB或者更小。在波长1625纳米处，本光纤显示出，绕11毫米的弯曲半径缠绕1圈的弯曲损耗为0.5dB或者更小。在这些线中，还是在波长1625纳米处，本光纤显示出，绕5毫米的弯曲半径缠绕1圈的弯曲损耗为2dB或者更小。最后，为表述该光纤的另一特征，由所谓的固定直径的鼓方法测量，波长上达到1625纳米，所公开的光纤显示出0.8dB/km或者更小的微弯损耗。 
更具体地，美国专利申请公开No.US007/0127878A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维具有中央纤芯、第一内包层和第二埋入内包层。埋入包层意味着光纤的半径的一部分具有低于外包层折射率的折射率。第二埋入内包层与外包层的折射率差小于-3×10-3且可能达到-15×10-3。而且，埋入包层包含重量浓度为0.5％至7％的锗。 
实际上已知，光纤通过对预制棒拉丝来获得。例如，预制棒可以是很高质量的玻璃管(纯硅)，其形成外包层的一部分并且围绕光纤的中央纤芯和内包层；然后，在拉丝塔上进行拉丝作业之前，该管被装上套筒或者再装填以增加它的直径。为了制造该预制棒，该管通常被水平安装并在其两端通过车床上玻璃杆保持在适当位置；然后，该管被旋转并局部加热以沉淀确定该预制棒组成的组分。该组成决定将来的光纤的光学特征。 
管中组分的沉淀通常叫做“掺杂”，即“杂质”被加入硅中以改变它的折射率。因此，锗(Ge)或者磷(P)增加硅的折射率；它们 常用于掺杂光纤的中央纤芯。而且，氟(F)或者硼(B)降低硅的折射率；它们常用于形成埋入包层，或者当期望补偿感光包层中的折射率增加时作为锗的共同掺杂剂。 
带有埋入包层的预制棒很难制造。当加热超过某一温度时，氟不容易混合进硅，而高温是制造玻璃所要求的。制造玻璃所要求的高温与促进氟的适当混合的低温之间的折衷，使得几乎不可能获得远低于硅折射率的折射率。 
这里提议使用PCVD技术(等离子体化学气相沉积)来制造本光纤的预制棒，因为其通过使反应组分离子化而允许在低于传统技术(CVD、VAD、OVD)的温度下反应。该制造技术在美国专利No.RE30,635和No.4,314,833中有所说明；该技术允许在硅中大部分掺入氟以形成深埋包层。 
这里所公开的使用PCVD技术来制造光纤，还使得将锗加入埋入包层中成为可能。如前所述，锗增加硅的折射率；因此，同样混合在光纤段中通常很不得当，因为其寻求的是获得低于硅的折射率。然而，PCVD使得产生大量高反应氟离子成为可能；于是将锗加入反应中并且仍然获得埋入内包层成为可能。 
因此，本光纤在内包层组件中包含锗，该包层的折射率小于-3×10-3。埋入包层中锗的出现改变了硅的粘性和该包层的弹光系数。 
图14示出了该传输光纤的折射率曲线。所示曲线是设定的曲线，即，它代表了该光纤的理论曲线。从预制棒拉丝之后实际获得的光纤可能具有实质上不同的曲线。 
单模传输光纤包括：(i)具有与作为光学包层的外包层的折射率差为Δn1的中央纤芯；(ii)具有与外包层的折射率差为Δn2的第一内包层；以及(iii)深埋且具有与外包层的折射率差为Δn3的第二内包层。中央纤芯、第一包层和第二内包层的折射率在整个宽度上基本恒定；因此，该设定曲线实际上是单模光纤。纤芯的宽度由其半径r1定义，包层的宽度由它们相应的外半径r2和r3定义。 
为了定义光纤的设定折射率曲线，通常取外包层的折射率作为参考。然后，中央纤芯、埋入包层和环(即，第一内包层)的折射率值 假设为折射率差Δn1，2，3。通常，外包层由硅形成，但是，该外包层可掺杂以增大或者减小其折射率，例如，以改变信号传播特征。 
因此，光纤曲线的每个段可用积分来定义，其将折射率的变化与每个光纤段的半径相关联。 
对于本光纤可定义三个积分。积分值代表了纤芯表面I1、第一内包层的表面I2和第二埋入内包层的表面I3。术语“表面”不作几何解释，而是相当于考虑两维的值。这三个积分可表示如下： 
I 1 = ∫ 0 r 1 Dn ( r ) · dr ≈ r 1 × Dn 1
I 2 = ∫ r 1 r 2 Dn ( r ) · dr ≈ ( r 2 - r 1 ) × Dn 2
I 3 = ∫ r 2 r 3 Dn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Dn 3
下面的表2给出了半径和折射率差的极限值，以及所要求的积分I1的极限值，以便光纤显示出减小的弯曲损耗和微弯损耗同时满足用于传输光纤的G.652标准的光学传播标准。表中所给出的值与光纤的设定曲线相应。 
表2
  r1   (μm)   r2   (μm)   r3   (μm)   r1/r2   Δn1   (×103)   Δn2   (×103)  Δn3  (×103)  Δn1-Δn2   I1   (μm ×103)
  3.5   7.5   12.0   0.27   4.2   -1.2  -15  3.9   17
  4.5   14.5   25.0   0.5   6.2   1.2  -3  5.9   24
中央纤芯的积分I1的值影响光纤中信号的基本传播模式的形状和尺寸。对于中央纤芯，17×103微米至24×103微米的积分值，尤其可以维持与G.652标准兼容的模场直径。 
下面的表3给出了所公开的传输光纤的可能的折射率曲线的例子。第一栏分配给每个曲线一参考符号。随后的栏给出每个段的半径值(r1至r3)；再随后的栏给出每个段与外包层的折射率差的值(Δn1至Δn3)。折射率值测量于波长633纳米处。 
表3
  例   r1(μm)   r2(μm)   r3(μm)   Δn1   (×103)   Δn2   (×103)   Δn3   (×103)
  1   2.86   6.90   13.24   5.41   2.00   -3.70
  2   3.86   9.50   15   5.16   0.69   -5.0
  3   4.02   9.55   15   5.31   0.45   -5.0
  4   3.86   8.66   15   5.41   0.85   -5.0
具有如前所述的折射率曲线的本传输光纤，在有用波长处显示出减小的弯曲损耗和微弯损耗。另外，本光纤满足G.652标准的条件。下面的表III和IV示出了对应于表3中折射率曲线的传输光纤的模拟光学特征。 
表4中，栏一重复表3的参考符号。对于每个光纤曲线，随后的栏给出了有效截止波长λceff、电缆截止波长λCC、对于波长1310纳米和1550纳米的模场直径2W02、色散的消除波长λ0、λ0处的色散斜率P0以及对于波长1550纳米和1625纳米的色散C的值。 
表5中，栏一重复表4的参考符号。随后的栏给出了波长1550纳米处的MAC值。随后的三栏给出了对应于弯曲半径5、11和15毫米的波长1625纳米处的弯曲损耗BL的值。随后一栏给出了对于15毫米半径的关于具有相同MAC值的SSMF光纤在波长1550纳米处的标准弯曲损耗的规格化的相对弯曲损耗。倒数第二栏给出了在波长1550纳米处以针阵列测试(1.5毫米10针)获得的微弯损耗。 
针阵列测试使用直径1.5毫米且间隔1cm的十个抛光针的阵列。光纤与针的轴正交地穿过阵列来编织。在涂覆有大约3毫米的高密度聚乙烯泡沫层的两个刚性板之间挤压该光纤和该阵列。该组件的各层(板、阵列、光纤)水平定位，并且该组件覆盖有250克的重量。最后一栏表示在波长1625纳米处使用固定直径的鼓方法测量的微弯损耗。该方法在国际电工委员会的附属委员会86A参照IEC TR-62221的技术建议标准中有所描述。所用鼓的直径为60cm；该鼓覆盖有极精细的砂纸。弯曲损耗(BL)的值指示为波长1625纳米处。 
表4
  N   λceff   (μm)   λCC   (μm)   2W02   1310nm   (μm2)   2W02   1550nm   (μm2)   λ0   (nm)   P0   (ps/nm2/km)   C   1550nm   (ps/nm/km)   C   1625nm   (ps/nm/km)
  1   1.13   ＜1.26   9.10   10.18   1308   0.097   19.2   23.9
  2   1.23   ＜1.26   9.16   10.36   1312   0.091   18.1   22.9
  3   1.25   ＜1.26   9.01   10.13   1318   0.089   17.3   22.0
  4   1.25   ＜1.26   9.00   10.08   1318   0.091   17.8   22.5
表5
 No   MAC   1550nm   BL   R＝5mm   1625nm  (dB/圈)   BL   R＝11mm   1625nm  (dB/圈)   BL   R＝15mm   1625nm   (dB/100   圈)   BLrel   R＝15mm   1625nm   BLμ   针阵列   测试   1550nm   (dB)   BLμ   鼓方法   1625nm   (dB/km)
 1   9.0   ≤5   ≤2     1/5    
 2   8.4   2   ≤0.5   ≤1   1/5   0.025   ≤0.8
 3   8.1   1   ≤0.1   ≤0.4   1/5   ≤0.025   ≤0.8
 4   8.1   1   ≤0.1   ≤0.4   1/5   ≤0.025   ≤0.8
从表4中可以看出，例2-4确实符合G.652标准；例1显示出稍微偏出G.652标准的色散斜率P0。 
特别是，例2-4的光纤显示出，对于波长1300纳米至1324纳米的色散消除；这符合G.652标准。例2-4的光纤还显示出，对于波长1310纳米，0.093ps/nm2km或者更小的色散斜率，其符合G.652标准。而且，例2-4的光纤显示出，1260纳米或者更小的电缆截止波长，符合G.652标准的标准，其要求电缆截止波长为1260纳米或者更小。 
另外，从表5中可看出，例2至4清楚地显示了相对于标准SSMF传输光纤的损耗的改进的弯曲损耗。微弯损耗也得到改进。 
图15a、15b和15c中的图表显示出，利用所公开的光纤获得的弯曲损耗测量值以及对于标准光纤的弯曲损耗测量值。这些测量值对应于波长1625纳米处的弯曲半径R＝5mm、R＝11mm和R＝15mm。这里 的弯曲损耗在一圈的端部(对于R＝5mm和R＝11mm)或者在100圈的端部(对于R＝15mm)给出。 
图16a显示出对于所公开的光纤、在波长1550纳米处测量的特征为针阵列测试的微弯损耗。微弯损耗值显示为与不同SSMF光纤和美国专利申请公开No.US2007/0127878A1中所公开的玻璃纤维在波长1550纳米处的MAC值相关。 
图16b显示出，使用固定直径的鼓测试的微弯损耗与分别在波长1550纳米处具有8.11和8.31的MAC值的SSMF光纤和所公开的光纤的波长相关。 
而且，图16a和16b的图表清楚地显示出，本光纤对微弯的灵敏度相对于SSMF光纤显著减小。从图16a中可看出，对于美国专利申请公开No.US2007/0127878A1中所公开的在波长1550纳米处具有8.44的MAC值的光纤所测量的微弯损耗(针阵列测试)等于0.025dB，而对于具有相同MAC值的SSMF光纤的微弯损耗则高出十倍。从图16b中还可看出，与在波长1550纳米处具有更大MAC值的SSMF光纤相比，所公开的光纤的微弯损耗(固定鼓方法)随波长增加得更为缓慢。在该图表中，可看出，本光纤保证上至大于1650纳米的长波的微弯灵敏度，其相当于波长达到1550纳米时SSMF光纤可保证的灵敏度。 
本传输光纤可通过对具有上述折射率曲线之一的预制棒进行拉丝来制得。例如，可从沉积有掺杂硅层的硅套筒制得预制棒曲线。可通过前述等离子体化学气相沉积(PCVD)型沉积方法进行沉积。该等离子体激活的气相化学沉积(PCVD)特别适合于获得用于本光纤的埋入内包层。在优选实施例中，该埋入包层包括重量浓度为0.5％至7％的锗。锗的重量浓度优选为0.5％至1.5％，因为这允许在更低成本和更容易制造且优良的光纤特征之间达到最佳平衡。 
本发明中所用的另一示例性的弯曲不敏感的玻璃纤维公开于标题为“单模光纤”的美国专利申请公开No.US2007/0280615A1及其相关美国专利申请No.11/697,994(德国Montmorillon等)中。将(i)美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的具有折射率曲线的 弯曲不敏感的玻璃纤维与根据本发明的涂层相组合，可实现微弯灵敏度异常减小的光纤。 
美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(即，“所公开的光纤”)包含带有第一高凹陷段和第二弱凹陷段的特别的阶跃曲线。通过这一结构，可以有效减小恒定MAC处的弯曲损耗而强有力地最小化较高阶的泄露模。因此，不同于现有技术中具有带凹陷段的阶跃结构的光纤，所公开的光纤具有保持小于1260纳米的电缆截止波长。因此，所公开的光纤符合G.652标准。 
更具体地在图17中示意性示出，所公开的光传输光纤10包括：具有与外光学包层16的折射率差(Dn1)的中央纤芯11；具有与外光学包层16的折射率差(Dn2)的第一中间内包层12；具有小于或者等于-5×10-3的与外光学包层16的折射率差(Dn3)的第一凹陷内包层13；具有与外光学包层16的折射率差(Dn4)的第二中间内包层14；具有绝对值次于第一凹陷内包层13与外光学包层16的折射率差Dn3的与外光学包层16的折射率差(Dn5)的第二凹陷内包层15；而且其中，对于波长1625纳米，光纤10具有弯曲半径为15毫米时小于或者等于0.1dB/10圈的弯曲损耗，以及弯曲半径为7.5毫米时小于或者等于0.5dB/圈的弯曲损耗。 
美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的玻璃纤维可包括一个或者多个下述特征：第二凹陷内包层与外光学包层的折射率差为-0.3×10-3至-3×10-3；中央纤芯与第一中间内包层的折射率差为4.5×10-3至6.0×10-3；中央纤芯具有3.5微米至4.5微米的半径，与外光学包层的折射率差为5.0×10-3至5.6×10-3；第一中间内包层具有9微米至12μm的半径；第一凹陷内包层具有14微米至16μm的半径；第二中间内包层具有基本上为零的与外光学包层的折射率差；第二中间内包层具有18微米至20μm的半径；第二凹陷内包层具有25微米至40μm的半径；对于弯曲半径为20毫米波长为1625纳米处的弯曲损耗小于或者等于0.1dB/100圈；对于弯曲半径为5毫米波长为1625纳米处的弯曲损耗小于或者等于1dB/圈；根据所谓的固定直径的鼓(“touretàdiamètre fixe”)的方法，波长达到1625纳米时微弯损耗 小于或者等于0.8dB/km；电缆截止波长小于或者等于1260纳米；对于波长1310纳米模场直径为8.6微米至9.5微米；超过有效截止波长(λceff)的1550纳米处光纤的模场直径的比率(MAC)小于8.2；零色散波长(λ0)为1300纳米至1324纳米，该波长处的色散斜率次于或者等于0.092ps/nm2/km。 
考虑美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维并参照图17，光纤10具有中央纤芯11、第一中间内包层12和第一凹陷内包层13。该光纤还具有第二中间内包层14和第二凹陷内包层15。凹陷包层，意味着光纤10的半径的一部分具有小于外光学包层16的折射率的折射率。第一凹陷内包层13与外光学包层16的折射率差典型地小于-5×10-3但可达到-15×10-3。第二凹陷内包层15与外包层16的折射率差小于与第一凹陷内包层13的折射率差；该折射率差典型地为-0.3×10-3至-3×10-3。 
本领域技术人员将意识到，图17是示例性光纤的示意性表示。图17旨在显示光纤10中的中央纤芯11和各包层11-16的相对位置。因此，中央纤芯11和各包层11-16并不需要按比例进行拉丝(例如，外包层16)。 
图18示出了用于美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的传输光纤的折射率曲线。所示曲线是设定的曲线(即，表示光纤的理论曲线)。在预制棒拉丝之后实际获得的光纤可具有稍微不同的曲线。 
所公开的阶跃传输光纤包括：具有与作为光学包层的外光学包层的折射率差(Dn1)的中央纤芯；具有与外光学包层的折射率差(Dn2)的第一中间内包层；具有与外光学包层的折射率差(Dn3)的第一凹陷内包层；具有与外光学包层的折射率差(Dn4)的第二中间内包层；以及，具有与外光学包层的折射率差(Dn5)的第二凹陷内包层。折射率差(Dn5)的绝对值小于折射率差(Dn3)。中央纤芯、第一和第二凹陷内包层、以及第一和第二中间内包层的折射率在它们的整个宽度上基本上恒定。设定曲线是阶跃光纤。纤芯的宽度由它的半径(r1)定义，而包层的宽度由它们各自的外半径(即r2-r5)定义。 
为了定义光纤的设定折射率曲线，通常将外包层的折射率值作为参考。图18仅仅示出了外光学包层的一小部分，并旨在示意性地示出纤芯中的折射率差。折射率基本上恒定的外光学包层延伸直至光纤的外部。换句话说，外光学包层的外部没有更多的具有不同折射率的光学包层。然后，中央纤芯、凹陷内包层和中间包层的折射率以折射率差(Dn1，2，3，4，5)示出。通常，外光学包层由硅构成，但是该包层可以掺杂以增加或者减小它的折射率(例如，以改变信号的传播特征)。 
下表提供了半径和折射率差的典型极限值，其允许光纤曲线被实现以便该光纤具有减小的弯曲损耗同时满足用于传输光纤的G.652标准对于光学传播的标准。r值对应于设定光纤曲线： 
表6
    r1  (μm)   r2  (μm)   r3  (μm)   r4  (μm)   r5  (μm)   Dn1  (10-3)   Dn1-Dn2  (10-3)   Dn3  (10-3)   Dn5  (10-3)
  最小   35   9.0   14.0   18.0   25.0   5.0   4.5   -5   -0.3
  最大   4.5   12.0   16.0   20.0   40.0   5.6   6.0   -15   -3
比第一凹陷内包层较少凹陷的第二凹陷内包层(r5、Dn5)的出现，提供了对沿光纤传播的泄露模式出现的限制并导致有效截止波长的增加。第一中间内包层(r2、Dn2)的出现，使得可以确保对中央纤芯中的单模信号的适当限制以及保持与G.652标准兼容的模场直径。第一深凹陷的内包层(r3、Dn3)的出现，使得弯曲损耗可进一步减小。 
具有如前所述的折射率曲线的美国专利申请公开No.US2007/0280615A1所公开的传输光纤，减少了使用波长处的弯曲损耗。 
具体地，对于1625纳米的波长，所公开的光纤以20毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕100圈时，具有小于或者等于0.1dB的弯曲损耗；以15毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕10圈时，弯曲损耗小于或者等于0.1dB；以10毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕一圈时，弯曲损耗小于或者等于0.2dB；以7.5毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕一圈时，弯曲损耗小于或者等于0.5dB；以5毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕一圈时，弯曲损耗小于或者等于1dB。 
所公开的光纤在波长1550纳米处具有更小的弯曲损耗。具体地，对于波长1550纳米，该光纤以15毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕10圈时具有小于或者等于0.02dB的弯曲损耗；以10毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕一圈时，弯曲损耗小于或者等于0.05dB；以7.5毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕一圈时，弯曲损耗小于或者等于0.2dB 
进一步，所公开的光纤还具有与SSMF相比减小的微弯损耗。可用所谓的网格测试(1.5毫米10针)在波长1550纳米处评估微弯损耗。该测试使用由直径1.5毫米的十个抛光针形成且间隔1cm的网格。该光纤与针的轴正交地穿过网格两个通道。在涂覆有大约3毫米的高密度聚乙烯泡沫层的两个刚性板之间挤压光纤和网格。该组件的各层(即，板、网格、光纤)水平定位，并且整体覆盖有250克的质量。根据该测试，该光纤在1550纳米处具有小于或者等于0.025dB的微弯损耗。 
还可用所谓的固定直径的鼓方法在波长1625纳米处评估微弯损耗。该方法在国际电工委员会的附属委员会86A参照IEC TR-62221的技术建议标准中有所描述。所用鼓的直径为60cm；该鼓覆盖有极精细的砂纸。根据该方法，所公开的光纤在1625纳米处具有小于或者等于0.8dB/km的微弯损耗。 
进一步，所公开的光纤满足G.652标准的规定。 
具体地，依照G.652标准，它具有小于1330纳米的有效截止波长(λceff)，以便电缆截止波长(λCC)小于1260纳米。所公开的光纤对于波长1310纳米还具有8.6微米至9.5微米的MFD。 
所公开的光纤还可具有高达约8.2的MAC比率。因此，制造该光纤的产量更好，因为不再需要专门选择MAC小于7.9的光纤。 
图19通过图表显示了1625纳米处的弯曲损耗相对于SSMF、与美国专利申请公开No.US2007/0280615A1所公开的光纤类似但没有第二凹陷段的光纤、以及美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中所公开的两种光纤的弯曲半径的关系。 
第一曲线(3A)示出了阶跃SSMF的弯曲损耗。该光纤具有8.1的MAC。已注意到，对于小于7.5毫米的小弯曲半径，弯曲损耗显著 增加，并且缠绕一圈时超过1dB的值。因此，目前用于长距离传输的这种传统光纤，不是很适于FFTH或者FTTC应用，因为它既不能在不引起强烈的光损耗的情况下缠绕在光学模块的小型箱中，也不能在不引起强烈的光损耗的情况下经受与安装相关的可能的突然弯曲。 
第二曲线(3B)示出了没有任何第二凹陷段的光纤的弯曲损耗。该光纤具有8.2的MAC并且满足G.652标准的标准。已注意到，对于小于7.5毫米的小弯曲半径，弯曲损耗小于1dB/圈。另一方面，更大弯曲半径时弯曲损耗仍相对显著。因而，该光纤具有以20毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕十圈时0.5dB量级和以20毫米的弯曲半径绕卷轴缠绕100圈时0.4dB量级的弯曲损耗。弯曲半径为15毫米和20毫米的这些弯曲损耗值，并不允许该光纤以这些缠绕半径用于存储箱中。 
第三曲线(3C)示出了所公开的光纤的弯曲损耗。对应于该曲线的光纤具有8.2的MAC并且满足G.652标准的规定。已注意到，对于小于7.5毫米的小弯曲半径，弯曲损耗为0.4dB/圈的量级，小于优选的最大值0.5dB/圈；并且，对于10毫米的弯曲半径，所公开的光纤具有0.2dB/圈量级的弯曲损耗(即目标上限值)。而且，对于更大的弯曲半径，弯曲损耗保持有限；因而，对于15毫米的弯曲半径，该光纤具有0.04dB/10圈量级的弯曲损耗，小于优选的最大值0.1dB/10圈；并且，对于20毫米的弯曲半径，所公开的光纤具有0.03dB/100圈的量级的弯曲损耗，小于优选的最大值0.1dB/100圈。 
第四曲线(3D)示出了根据美国专利申请公开No.US2007/0280615A1中的另一光纤的弯曲损耗。对应于该曲线的光纤具有8.1的MAC并且满足G.652标准的规定。已注意到，对于小于7.5毫米的小弯曲半径，弯曲损耗为0.1dB/圈的量级，小于优选的最大值0.5dB/圈；并且，对于10毫米的弯曲半径，所公开的光纤具有0.07dB/圈的量级的弯曲损耗，小于优选的最大值0.2dB/圈。而且，对于更大的弯曲半径，弯曲损耗保持有限；因而，对于15毫米的弯曲半径，所公开的光纤具有0.04dB/10圈的量级的弯曲损耗，小于优选的最大值0.1dB/10圈；并且，对于20毫米的弯曲半径，所公开的光纤具有0.01dB/100圈的量级的弯曲损耗，小于优选的最大值0.01dB/100圈。 
本发明中所用的又一示例性弯曲不敏感的玻璃纤维公开于标题为“光纤”的美国专利申请公开No.US2008/0152288A1及其相关美国专利申请No.11/999,333(Flammer等)中。将(i)美国专利申请公开No.US2008/0152288A1中所公开的具有折射率曲线的弯曲不敏感的玻璃纤维与根据本发明的涂层相组合，可实现微弯灵敏度特别减小的光纤。 
美国专利申请公开No.US2008/0152288A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(即“所公开的光纤”)具有：(i)包括至少两种纤芯掺杂剂的具有半径r1的纤芯，其中，纤芯与外光学包层(例如，外部光学包层)的折射率差为Δn1；(ii)第一内包层(即，中间包层)，其具有半径r2以及与外包层的折射率差为Δn2；以及(iii)凹陷的第二内包层(即，凹陷槽)，其具有半径r3以及与外包层的折射率差Δn3小于-3×10-3；而且其中，至少一种纤芯掺杂剂的径向浓度在整个纤芯区域基本上连续变化。 
根据示例性实施方式，所公开的光纤可包括一个或者多个下述的附加特征： 
·至少一种纤芯掺杂剂的径向浓度在整个纤芯区域连续变化； 
·至少两种纤芯掺杂剂中的每一个的径向浓度在整个纤芯区域连续变化； 
·至少一种纤芯掺杂剂浓度的径向变化是这样的：它的一阶导数与光纤中传输的光信号的径向功率部分P(r)成比例； 
·该光纤在波长1550纳米处具有大于或者等于100MHz的自发布里渊光谱宽度； 
·至少一种纤芯掺杂剂浓度的变化对应于大于或者等于1×10-3的折射率变化； 
·纤芯掺杂剂选自锗(Ge)、氟(F)、磷(P)、铝(Al)、氯(Cl)、硼(B)、氮(N)和/或碱金属； 
·纤芯掺杂剂之一是锗(Ge)，锗浓度在纤芯中径向变化，基于纤芯的总组成(即，质量)大约1至20重量百分比。换句话说，在纤芯中的任何位置，锗浓度的范围为1至20重量百 分比(即，径向浓度大约1-20重量百分比的锗)。 
·纤芯掺杂剂之一是氟(F)，氟浓度在纤芯中径向变化，基于纤芯的总组成(即，质量)大约0.3至8重量百分比。换句话说，在纤芯中的任何位置，氟浓度的范围为0.3至8重量百分比(即，径向浓度大约0.3-8重量百分比的氟)。 
·纤芯掺杂剂之一是磷(P)，磷浓度在纤芯中径向变化，基于纤芯的总组成(即，质量)大约1至10重量百分比。换句话说，纤芯中的任何位置，磷浓度的范围为1至10重量百分比(即，径向浓度大约1-10重量百分比的磷)。 
·凹陷的第二内包层包括锗，基于第二内包层的总组成(即，质量)，径向浓度大约0.5至7重量百分比。换句话说，在第二内包层中的任何位置，锗浓度大约为0.5至7重量百分比。 
·第二内包层与外包层的折射率差Δn3大于约-15×10-3； 
·该光纤在波长1550纳米处具有大于或者等于50μm2的有效面积； 
·该光纤在波长1550纳米处具有小于或者等于0.3dB/km的衰减； 
·该光纤在波长1625纳米处以15毫米的弯曲半径缠绕十圈时具有小于约0.1dB的弯曲损耗；以10毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.2dB；并且，以7.5毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.5dB； 
·该光纤在波长1550纳米处以15毫米的弯曲半径缠绕十圈时具有小于约0.02dB的弯曲损耗；以10毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.05dB；并且，以7.5毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.2dB； 
·通过所谓的固定直径的鼓方法测量，该光纤上至波长1625纳米具有0.8dB/km或者更小的微弯损耗。 
一方面(参照图20)，美国专利申请公开No.US2008/0152288A1所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维，包括纤芯11(即，中央纤芯区域，在其中引导待传输的光信号)和用于将光信号限制在纤芯11中的包层 区域。包层区域包括：第一内包层12、凹陷槽13(或者凹陷的第二内包层)和外包层14(即外光学包层)。凹陷槽13与外包层14的折射率差典型地小于-3×10-3(例如，小于约-15×10-3)。 
所公开的光纤的纤芯区域包括至少两种掺杂剂，实际上，其浓度在纤芯区域的整个半径上连续变化。典型地，径向掺杂剂浓度基本上连续的变化是递进的(例如，在径向上连续增加)或者递减的(例如，在径向上连续减少)。也就是说，径向掺杂剂浓度在径向上既可以增加又可以减少。 
第一种掺杂剂(例如，锗)的变化通过第二种掺杂剂(例如，氟)的变化来补偿以获得纤芯区域的预定折射率曲线。纤芯区域沿光纤保持纵向上均匀(即，纤芯掺杂剂的浓度沿光纤的长度恒定)。 
本领域技术人员将意识到，根据应用的不同，光纤具有根据各种参数定义的目标折射率曲线(即，模场直径、色散参数、有效截止波长和有效面积)。 
掺杂剂浓度在光纤径向上的变化，特别是它的纤芯中，扩宽了布里渊光谱，从而增大了布里渊阈值。平滑的掺杂剂变化确保对于不同掺杂剂浓度均衡的模式功率分布，并且限制光纤的损耗。光纤中至少两种掺杂剂的使用方便了目标折射率曲线的实现，并且降低了SBS的减少对其他光学参数，特别是模场直径和色散参数的影响。所公开的光纤具有满足前述G.652标准的折射率曲线。 
图14示出了示例性单模传输光纤的标定折射率曲线。如图20中示意性地示出的，示例性光纤10包括：(i)与外包层14的折射率差为Δn1的中央纤芯11；(ii)与外包层14的折射率差为Δn2的第一内包层12211(即，中间包层)；以及(iii)与外包层14的折射率差为Δn3的凹陷槽13。纤芯11的宽度由它的半径r1定义，而各包层的宽度由它们各自的外半径r2和r3定义。 
为了定义光纤的标定折射率曲线，通常取外包层的折射率作为参考。然后，中央纤芯和各包层的折射率值由与外包层的折射率差(即，Δn1，2，3)得到。通常，外包层由硅形成，但是，可以掺杂以增加或者减小它的折射率，例如，以改变信号传播特征。 
因此，光纤的折射率曲线的每一段可用将折射率的变化与每个光纤段的半径相关联的积分来定义。参见图20。 
因而，对于该光纤可定义三个积分，分别表示纤芯表面I1、第一内包层的表面I2和凹陷的第二内包层的表面I3。在这点上，术语“表面”不作几何解释(即，结构上)，而是应当理解为表述如图14中所示的曲线下的面积(即，r·Δn)。 
这三个积分可表示如下： 
I 1 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δ n 1
I 2 = ∫ r 1 r 2 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 2 - r 1 ) × Δ n 2
I 3 = ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δ n 3
表7(如下)给出了半径和折射率差的极限值，以及所要求的积分I1的极限值，以便光纤显示出减小的弯曲损耗和微弯损耗，同时满足用于传输光纤的G.652标准的光学传播标准。表7中所给出的值是示例性光纤的标定曲线。 
表7
    r1   (μm)   r2   (μm)   r3   (μm)   r1/r2   Δn1   (10-3)   Δn2   (10-3)   Δn3   (10-3)   Δn1-Δn2   (10-3)   I1   (μm·10-3)
  最小   3.5   7.5   12.0   0.27   4.2   -1.2   -15   3.9   17
  最大   4.5   14.5   25.0   0.5   6.2   1.2   -3   5.9   24
中央纤芯的积分I1影响光纤中信号的基本传播模式的形状和尺寸。对于中央纤芯，17×10-3微米至24×10-3微米的积分值，尤其可以维持与G.652标准兼容的模场直径。另外，凹陷槽Δn3使得改进SSMF中的弯曲损耗和微弯损耗成为可能。 
所公开的光纤的纤芯区域包括至少两种掺杂剂，其各自的浓度实质上在整个纤芯区域上基本上连续地变化，同时维持纤芯区域的预定折射率曲线。本领域技术人员将意识到，径向掺杂剂浓度可以在小增量(即，径向段)上不变。也就是说，实际上，径向掺杂剂浓度典型地在纤芯半径上连续变化。参见图21b-21c。 
如上所述，这允许扩宽布里渊光谱，从而增大了布里渊阈值。因为掺杂剂浓度的变化被补偿以保持预定折射率曲线，特别是在纤芯区域，G.652标准的光学传播标准并不会因纤芯中至少两种掺杂剂的出现而受到危及。此外，第一内包层(Δn2，r2)确保，没有凹陷槽(Δn3，r3)的纤芯区域的光功率保持逆向影响光功率吞吐量。 
对于波长1550纳米处的信号传播，所公开的光纤具有至少约100MHz的自发布里渊光谱宽度。与标准单模光纤(SSMF)相比，这一扩宽的布里渊光谱有效地增大了布里渊阈值至少两倍(或者对数标度上大约3dB)。所公开的光纤以有限的光纤损耗(例如，波长1550纳米处小于0.3dB/km)且光学传输参数没有显著变化地实现了与标准传输光纤相比更高的布里渊阈值。 
第一种纤芯掺杂剂(例如，锗)选择用于实现光纤材料的密度和弹性的剧烈和连续的变化。根据一个实施例，第一种纤芯掺杂剂浓度的径向分布Cd(r)是这样的：根据下面的公式(其中，α是常数)，它的一阶导数与光纤中所传输的光信号的径向功率部分P(r)成比例： 
d C d ( r ) dr = α · P ( r )
径向功率部分P(r)用瓦每米表示，根据下面的关系式，其积分等于总传输功率P： 
∫P(r)dr＝P 
根据另一个实施例，凹陷槽(即第二内包层)可包括锗，其浓度大约0.5至7重量百分比，典型地，浓度小于大约1.5重量百分比(例如，大约0.5至1.5重量百分比)，即使折射率需要小于-3×10-3。凹陷槽中锗的出现改变了硅的粘度和凹陷槽的弹光系数，从而改进了微弯灵敏度。 
图21a、21b和21c涉及所公开的示例性光纤。图21a-21c的光纤具有阶跃纤芯曲线。该纤芯具有给定常数的折射率值；凹陷槽通过中间内包层(即，第一内包层)与纤芯分离。图21a示出了使用任意单位的示例性光纤的折射率曲线。 
转至图21b和图21c，光纤的纤芯区域包括第一种掺杂剂，锗(Ge)，其已知为增加硅的折射率值，以及第二种掺杂剂，氟(F)，其已知为 减小硅的折射率值。图21b和图21c以重量百分比示出了掺杂剂的浓度。至少一种纤芯掺杂剂的浓度在整个纤芯区域实质上连续地变化。 
关于图21a、21b和21c中所示的示例性光纤，两种掺杂剂在整个纤芯区域均连续地(且递进地)变化。至少两种掺杂剂的使用确保纤芯折射率曲线保持为标定曲线以实现期望的光学传输特征。确实，因为第二种掺杂剂可补偿由第一种掺杂剂的浓度变化所引起的折射率变化，目标折射率曲线得以实现。 
至少一种纤芯掺杂剂浓度的变化引起光纤段中密度和弹性的变化，其扩宽了布里渊光谱，从而增大了布里渊阈值。纤芯掺杂剂浓度的变化应当足够大以引起足够的密度和弹性变化以减小SBS。 
如果至少一种纤芯掺杂剂在整个纤芯区域具有对应于至少约1×10-3的折射率变化的浓度变化，则发明人已获得满意的结果(即，纤芯掺杂剂浓度的变化足够实现该折射率变化，如果不被另一种纤芯掺杂剂补偿的话)。换句话说，第一种掺杂剂浓度的变化(即，最大和最小径向掺杂剂浓度之间)应当这样：没有第二种掺杂剂的补偿，纤芯中至少约1×10-3的折射率变化将得以实现。 
如图21b-21c中示意性地示出的，锗浓度从5.8重量百分比至12重量百分比递进地变化，而氟浓度从0.1重量百分比至1.7重量百分比递进地变化。 
掺杂剂浓度平滑且规律的变化确保对于不同掺杂剂浓度的均衡模式功率分布，并且限制光纤的损耗。图21a、21b和21c中示例的在光纤上实施的模拟示出，在信号波长1550纳米处，大于100MHz的自发布里渊光谱宽度和增加的SBS阈值功率(即，与标准单模光纤相比增加至少两倍)，以及约0.013dB/km的有限瑞利损耗增加。尽管瑞利损耗增加了，所公开的光纤保持符合G.652标准，在1550纳米处具有小于约0.3dB/km的衰减损耗。 
如上所述，图21a、21b和21c表示所公开光纤的一个例子。除了锗(Ge)和氟(F)之外的掺杂剂也可用于实现带有减小的SBS的光纤。在这点上，纤芯区域包括可选自锗(Ge)、氟(F)、磷(P)、铝(Al)、氯(Cl)、硼(B)、氮(N)和/或碱金属的至少两种掺 杂剂。就纤芯掺杂剂之一是锗(Ge)来说，其浓度典型地落至大约一至20重量百分比；就纤芯掺杂剂之一是氟(F)来说，其浓度典型地小于十重量百分比(例如，大约0.3至八重量百分比)；就纤芯掺杂剂之一是磷(P)来说，其浓度典型地落至大约一至十重量百分比。 
图21a-21c中示出的示例性光纤具有凹陷槽，以减小它对弯曲损耗的灵敏度。因此，所公开的光纤兼有低弯曲损耗和高布里渊阈值。 
通常，基于J.Botineau等的“单模光纤中的有效模拟布里渊增益”，Electronics Letters，第31卷，第23期(1995)的教导，本领域技术人员将选择三角形形状或者抛物线形状的折射率曲线来增加布里渊阈值，并且将采用外部槽来减小弯曲损耗。然而，该传统方法使得符合G.652规范较为困难。 
图22比较了四种不同的折射率曲线形状：不带槽的典型阶跃折射率曲线(即，SSMF)；包层中带槽的阶跃纤芯折射率曲线(例如，图21a-21c的光纤)；包层中带槽的三角形纤芯折射率曲线；以及包层中带槽的抛物线纤芯曲线。对于每一个，模拟具有不同纤芯直径和最大掺杂剂水平的许多折射率曲线。 
图22示出了零色散波长λ0和零色散波长处的色散斜率。矩形区域表示G.652规范用于那些光学特征的参数。具有太高截止波长和不符合1310纳米处的标定模场直径以致不符合G.652规范的光纤被忽略。 
图22显示，对SSMF曲线增加凹陷槽限制用于生产的曲线灵活性，从而增加光纤返工率。使用包层中带槽的三角形纤芯折射率曲线导致光纤不满足G.652的要求。包层中带槽的抛物线纤芯折射率曲线确实产生一些G.652规范内的光纤，但是公差带狭窄，预期会有很多不合格品。 
美国专利申请公开No.US2008/0152288A1中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维，与标准传输光纤相比，实现了减小的弯曲和微弯损耗，以及更高的布里渊阈值。所公开的光纤具有减小的光学损耗，可用在FTTH系统的接收模块或者将高功率信号输入电信系统的发送模块，或者高比特率远程光学传输电缆。此外，所公开的光纤与市场上的系 统兼容，因为它满足标准G.652。 
在一个实施方式中，所公开的光纤显示出：在波长1310纳米处，0.092ps/(nm2·km)或者更小的色散斜率；在波长1300至1324纳米的色散消除；以及1260纳米或者更小的电缆截止波长。 
在另一个实施方式中，所公开的光纤具有：在波长1550纳米处，大于或者等于50μm2的有效面积，典型地为80μm2，而且，在1550纳米处衰减小于或者等于0.3dB/km。根据该实施方式的这种光纤适于用在电信系统中的数据传输中。 
在这点上，示例性光学传输系统可包括：发射预定波长范围的光信号的光学发射器、传输光纤以及接收由于减小的SBS和光纤损耗的有限增加(例如，衰减)而具有改进的信噪比(SNR)的光信号的光学接收器。与传统系统相比，光学发射器可将具有高功率、与传统SMF相比至少增加两倍的传输光纤的布里渊阈值功率的光信号输入光纤。 
在又一个实施方式中，所公开的光纤在波长1625纳米处具有如下改进的弯曲损耗：以15毫米的弯曲半径缠绕十圈时小于约0.1dB；以十毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.2dB；以及以7.5毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.5dB。 
同样地，所公开的光纤在波长1550纳米处具有如下改进的弯曲损耗：以15毫米的弯曲半径缠绕十圈时小于约0.02dB；以十毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.05dB；以及以7.5毫米的弯曲半径缠绕一圈时小于约0.2dB。 
此外，对于上至1625纳米的波长，通过所谓的固定直径的鼓方法测量，所公开的光纤显示出小于0.8dB/km的微弯损耗。因此，这种光纤适于用在FTTH或者FTTC系统中的光学模块或者存储箱的实施。 
用在本发明中的又一个示例性弯曲不敏感的玻璃纤维公开于标题为“弯曲不敏感的单模光纤”的美国专利申请No.61/112,006(德国Montmorillon等)。将(i)美国专利申请No.61/112,006中所公开的具有折射率曲线的弯曲不敏感的玻璃纤维与根据本发明的涂层相组合，可实现对微弯导致的应力具有实质上可以忽略的灵敏度的光纤。 
美国专利申请No.61/112,006中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维 (即，“所公开的光纤”)包括：中央纤芯、中间包层和凹陷槽。折射率曲线被最优化以相对于G.657B标准所指定的限制改进弯曲损耗十倍，同时保持与G.652标准兼容的模场直径并确保LP11模足够的衰减。 
具体地，纤芯的表面、以及凹陷槽的表面和体积，被优化以显著改进弯曲损耗。纤芯的表面或者凹陷槽的表面不应当几何延伸，而应当相当于作二维考虑时的值——半径和折射率差的乘积。类似地，凹陷槽的体积相当于作三维考虑时的值——半径的平方和折射率差的乘积。 
从它的中央至它的外围，所公开的光纤包括：中央纤芯、中间包层、凹陷槽和外光学包层。中央纤芯具有半径r1和与外光学包层的正折射率差Δn1。中间包层具有半径r2和与外光学包层的正折射率差Δn2。差Δn2小于纤芯的折射率差Δn1。凹陷槽具有半径r3和与外光学包层的负折射率差Δn3。所公开的光纤进一步的特征在于：它具有(i)波长1310纳米处8.6微米至9.5微米的模场直径(MFD)和(ii)对于15毫米的弯曲半径和1550纳米的波长的小于0.25×10-3dB/圈的弯曲损耗。波长1260纳米处达到19.3dB的LP11模衰减所要求的光纤长度小于90米。 
根据一个光纤实施方式，中央纤芯的面积分(V01)定义为 V 01 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δ n 1 ,
为20.0×10-3微米至23.0×10-3微米。凹陷槽的面积分(V03)定义为  V 03 = ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δ n 3 ,
为-55.0×10-3微米至-30.0×10-3微米。凹陷槽的体积积分(V13)定义为  V 13 = 2 · ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 3 2 - r 2 2 ) × Δ n 3 ,
为-1200×10-3μm2至-750×10-3μm2。 
在优选实施方式中，光纤具有对弯曲损耗抵抗改进的物理性质和操作参数。例如，光纤具有大于1350纳米的有效截止波长λceff，该有效截止波长测量为光信号在传播超过两米光纤之后变成单模时的波 长。对于波长1550纳米，该光纤在弯曲半径为10毫米时具有小于或者等于7.5×10-3dB/圈的弯曲损耗，在弯曲半径为7.5毫米时弯曲损耗小于或者等于0.05dB/圈，以及在弯曲半径为5毫米时弯曲损耗小于0.15dB/圈。 
这里所公开的光纤在较高波长处还显示出减小的弯曲损耗。例如，在波长1625纳米处，该光纤对于15毫米的弯曲半径具有小于1.5×10-3dB/圈的弯曲损耗，对于10毫米的弯曲半径弯曲损耗小于或者等于25×10-3dB/圈，对于7.5毫米的弯曲半径弯曲损耗小于或者等于0.08dB/圈，以及对于5毫米的弯曲半径弯曲损耗小于0.25dB/圈。因此，在优选实施方式中，该光纤具有1300纳米至1400纳米的截止波长，该截止波长测量为光信号在传播超过5米光纤之后不再是单模时的波长。该截止波长区别于电缆截止波长，其测量为在传播超过22米光纤之后LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时的波长。该光纤具有1250纳米至1300纳米的电缆截止波长。 
这里待解决的第三个测量值是理论截止波长，其测量为LP11模开始以泄露模传播时的波长。在一个实施方式中，该光纤具有小于或者等于1250纳米的理论截止波长。该光纤在波长1260纳米处传播超过22米光纤之后具有大于5dB的LP11模衰减。 
上述操作参数产生于该光纤的优选物理性质。在一个实施方式中，光纤的中央纤芯具有3.8微米至4.35微米的半径；中间包层具有8.5微米至9.7微米的半径；凹陷槽具有13.5微米至16微米的半径，其可以小于或者等于15微米；并且，中央纤芯与外光学包层的折射率差为5.3×10-3至5.7×10-3。 
如上所述，光纤的折射率曲线根据光纤和外光学包层的各半径处的折射率值之间的差来绘制。中间包层与光学包层的折射率差为0.1×10-3至0.6×10-3。凹陷槽与光学包层的折射率差为-10.0×10-3至-5.0×10-3。该光纤具有1300纳米至1324纳米的零色散波长；该光纤在零色散波长处具有小于0.092ps/(nm2·km)的色散斜率。 
如图23所示，美国专利申请No.61/112,006中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(10)具有中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷包 层(13)。为了这里的目的，凹陷包层是指光纤(10)径向的一部分具有小于外光学包层(14)的折射率的折射率。典型地，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷包层(13)是通过在硅管上化学气相沉积来获得的。外光学包层(14)包括硅管和管上的过包层。在优选实施方式中，过包层通常为天然或者掺杂硅，但是还可以通过任何其他沉积技术(气相轴向沉积(“VAD”)或者外部气相沉积(“OVD”))来获得。 
图24示出用于图23的传输光纤(10)的折射率曲线。图24的曲线是设定曲线，即，表示光纤的理论曲线，但是对预制棒进行光纤拉丝之后实际获得的光纤可具有稍微不同的曲线。 
实质上以本领域中已知的方式，光纤(10)通过预制棒拉丝来获得。例如，预制棒可以是很高质量的玻璃管(纯硅)，其最终形成外光学包层(14)的一部分。外光学包层14围绕光纤(10)的中央纤芯(11)和内包层(12、13)。接着，该管被过包覆以在光纤拉丝塔上经历光纤拉丝加工之前增加它的直径。对于预制棒的生产，该管通常被水平安装，并且在车床上通过玻璃杆的两端被保持；然后，为了决定预制棒组成的沉积工艺，该管被旋转并且局部加热。该组成决定未来光纤的光学特征。 
该光纤包括中央纤芯(11)，其具有与用作光学包层的外包层(14)的折射率差Δn1。该光纤(10)进一步包括具有与外光学包层(14)的折射率差Δn2的中间包层(12)，和具有与外光学包层(14)的折射率差Δn3的凹陷槽包层(13)。如图24中所示，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)中的折射率在它们各自的宽度内基本上恒定。图23示出，纤芯(11)的宽度由它的半径r1定义，而各包层的宽度由它们各自的外半径r2和r3定义。外光学包层表示为r4。 
为了定义光纤的设定折射率曲线，通常取外光学包层的折射率作为参考(ng)。然后，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽包层(13)的折射率值在图24中由折射率差Δn1，2，3给出。通常，外光学包层(14)由硅形成，但是，该包层可掺杂以增加或者减小它的折射率——例如，来改变信号的传播特征。 
图24(21-24)中所示每个光纤曲线段，还可基于将折射率变化和光纤(10)每段的半径相联系的积分来定义。因而，对于所公开的光纤(10)，有可能定义三个面积分，以表示纤芯的表面V01、中间包层的表面V02和凹陷槽的表面V03。术语“表面”并不作几何理解，而是相当于作二维考虑时的值。 
这三个面积分可表示如下： 
V 01 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δ n 1
V 02 = ∫ r 1 r 2 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 2 - r 1 ) × Δ n 2
V 03 = ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δ n 3 .
类似地，对于所公开的光纤(10)，有可能定义三个体积积分，以表示纤芯的体积V11、中间包层的体积V12和凹陷槽的体积V13。术语“体积”并不作几何理解，而是相当于作三维考虑时的值。这三个体积积分可表示如下： 
V 11 = 2 · ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · r · dr ≈ r 1 2 × Δ n 1
V 12 = 2 · ∫ r 1 r 2 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 2 2 - r 1 2 ) × Δ n 2
V 13 = 2 · ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 3 2 - r 2 2 ) × Δ n 3 .
表8(如下)示出根据优选实施方式的光纤曲线的30个例子，与三个SSMF光纤曲线和一个符合G.657A和G.657B标准的光纤曲线(将弯曲不敏感的光纤表示为“BIF”)相比较。如上所述，Draka Comteq出售商标为 
Figure BPA00001168058900437
的对弯曲损耗具有良好抵抗的弯曲不敏感的光纤。表中的各值对应于每个光纤的设定曲线。 
表8的第一栏分配给每个例子一参考符号；接着的三栏分别给出纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)的半径。再接着的三栏给出与外光学包层(14)的折射率差的相应值。折射率值测量于波长633纳米处。表8还示出如上定义的纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)的面积分和体积积分值。 
表8
Figure BPA00001168058900441
Figure BPA00001168058900451
所公开的光纤(10)是阶跃光纤，其包含中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)。从表8中注意到，中央纤芯(11)具有3.8微米至4.35微米的半径r1，并且优选为3.8微米至4.05微米，即，比SSMF光纤的纤芯狭窄。该光纤(10)与外光学包层(14)的折射率差Δn1(21)为5.3×10-3至5.7×10-3，即，大于SSMF光纤与外光学包层(14)的折射率差。纤芯的面积分V01为20.0×10-3微米至23.0×10-3μm，而纤芯的体积积分V11为81×10-3μm2至91×10-3μm2。 
从表8中还注意到，所公开的光纤具有凹陷槽(13)。凹陷槽(13)具有大体积并使得大大限制弯曲损耗成为可能。因而，表8显示出，凹陷槽(13)具有13.5微米至16微米的半径r3和-10.0×10-3至-5.0×10-3的与外光学包层(14)的折射率差Δn3(23)。表8还显示出，凹陷槽的面积分V03，如上所定义，为-55.0×10-3微米至-30.0×10-3μm，而凹陷槽的体积积分V13，如上所定义，为-1200×10-3μm2至-750×10-3μm2。 
根据一优选实施方式，凹陷包层的半径r3可限制到15微米，以进一步减小光纤生产的成本(只有例24和30具有半径大于15μm的凹陷包层)。事实上，凹陷槽(13)可通过等离子体化学气相沉积(PCVD)来生产，其使得可以将大量的氟混合进硅中以形成深凹陷包层。然而，对应于该管和PCVD沉积的光纤(10)的部分是最昂贵的；因此，应当尽可能地限制该部分。设想通过微孔或者微泡的混合而不是氟掺杂 来生产凹陷槽(13)，也是可能的。然而，对于工业生产，氟掺杂比微泡的混合更容易控制。 
对应于如上所定义的面和体积标准的凹陷槽(13)使得有可能实现相对于现有光纤大大减小的弯曲损耗和在波长1260纳米处LP11模足够稳定的泄露状态之间的良好折衷。 
从随后将详细讨论的表11中可清楚地得知，所公开的光纤具有比G.657B标准所推行的极限小10倍(10×)的弯曲损耗。另一方面，所公开的光纤在截止波长方面并不严格符合G.657标准。从随后也将详细讨论的表10中可清楚地得知，所公开的光纤具有大于1350纳米的有效截止波长λceff和1250纳米至1300纳米的电缆截止波长λcc。不过，这里所公开的光纤确保更高阶的LP11模以1260纳米泄露模式状态传播。 
从表8中还注意到，光纤的优选实施方式在中央纤芯(11)和凹陷槽(13)之间具有中间包层(12)。该中间包层(12)使得有可能限制凹陷槽(13)对纤芯中光信号的传播的影响。表8显示出，中间包层(12)具有8.5微米至9.7微米的半径r2和0.1×10-3至0.6×10-3的与光学包层的折射率差Δn2(22)。表8显示出，中间包层的面积分V02，如上所定义，为0.5×10-3微米至3.0×10-3微米。中间包层的体积积分V12，如上所定义，为6×10-3μm2至40×10-3μm2。 
所公开的光纤(10)的中央纤芯(11)，与中间包层(12)相结合被最优化，以确保光纤中光学传输的参数符合G.652和G.657A标准，特别是在模场直径和色散方面。这还有助于确保与其他光学系统的光纤兼容。 
表9(如下)示出示例性光纤的光学传输特征。第一栏重复表8的参考符号。对于每个光纤曲线，随后的各栏提供对于波长1310纳米和1550纳米的模场直径(MFD)值、零色散波长(ZDW)和零色散斜率(ZDS)。 
表9
  BIF  SSMF1  SSMF2  SSMF3   MFD1310  (μm)  8.80  9.14  9.27  9.18   MFD1550  (μm)  9.90  10.31  10.39  10.25   ZDW  (nm)  1320  1314  1309  1306   ZDS  ps/(nm2·km)  0.0878  0.0855  0.0871  0.088
  Ex1   8.63   9.62   1314   0.0899
  Ex2   8.64   9.56   1308   0.0924
  Ex3   8.76   9.71   1310   0.0918
  Ex4   8.69   9.63   1309   0.0921
  Ex5   8.68   9.66   1313   0.0914
  Ex6   8.76   9.73   1310   0.0913
  Ex7   8.66   9.58   1307   0.0916
  Ex8   8.64   9.65   1317   0.0904
  Ex9   8.86   9.84   1311   0.0918
  Ex10   8.76   9.81   1319   0.0901
  Ex11   8.67   9.68   1317   0.0908
  Ex12   8.75   9.69   1308   0.0923
  Ex13   8.65   9.59   1310   0.0917
  Ex14   8.66   9.62   1312   0.0914
  Ex15   8.64   9.65   1317   0.0897
  Ex16   8.79   9.81   1314   0.0898
  Ex17   8.89   9.90   1312   0.0913
  Ex18   8.95   10.01   1317   0.0905
  Ex19   8.91   9.94   1315   0.0913
  Ex20   8.92   9.95   1315   0.0914
  Ex21   8.96   10.02   1317   0.0905
  Ex22   8.80   9.81   1314   0.0906
  Ex23   8.89   9.91   1315   0.0913
    MFD1310  (μm)   MFD1550  (μm)   ZDW  (nm)   ZDS  ps/(nm2·km)
  Ex24   8.88   9.91   1314   0.0909
  Ex25   8.94   9.97   1315   0.0914
  Ex26   8.83   9.84   1313   0.0908
  Ex27   8.97   10.00   1314   0.0917
  Ex28   8.93   9.95   1314   0.0915
  Ex29   8.95   9.99   1315   0.0911
  Ex30   8.92   9.95   1314   0.0911
从表9中注意到，所公开的光纤(10)与符合G.652标准的规定的光纤兼容。具体地，这里所公开的光纤具有在1310纳米处从8.6微米至9.5微米的标准值范围的模场直径MFD，1300纳米至1324纳米的零色散波长，以及小于0.092ps/(nm2·km)的零色散斜率。这些值的每一个均符合G.652标准。 
另一方面，如表10(如下)所示，该光纤具有大于1350纳米的有效截止波长λceff。如上所讨论的，截止波长被测量为光信号在传播超过两米光纤之后不再是单模时的波长，如国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-44标准下所定义的。该增加的有效截止波长值导致1250纳米至1300纳米的电缆截止波长值λcc。电缆截止波长被测量为光信号在传播超过22米光纤之后不再是单模时的波长，如国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的。当LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时，光信号为单模。G.652和G.657标准对于电缆截止波长均推行1260纳米的最大值。 
这里所公开的研发成果的一个目的是生产可用在光学系统所使用的所有传输带宽的光纤，即，从自1260纳米延伸至1360纳米的固有带宽(OB)直到超过1625纳米的超长(UL)带宽，均可用在单模传播中的光纤。低截止波长使得可以确保在所有的现有带宽上使用光纤的可能性。 
然而，表10(如下)的模拟显示出，高阶LP11模自波长1260纳米起根据泄露模式传播。因此，这里所公开的光纤可用于超过固有带 宽(OB：1260纳米至1360纳米)的单模传输。 
表10(如下)示出所公开的光纤的几个截止波长值。表10的第一栏重复表8的参考符号。 
“理论光纤截止”栏给出理论截止波长值，其对应于LP11模的引导传播和该LP11模的泄露模式的传播之间的转变波长。对于超过该有效截止波长的工作波长，LP11模以泄露模式传播。 
“标准光纤截止”栏对应于国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的有效截止波长λceff。 
“5m光纤截止”对应于被测量为光信号在传播超过5米光纤之后不再是单模时的波长的截止波长。因此，该值对应于在传播超过5米光纤而不是2米光纤之后测量的有效截止波长。 
“标准电缆截止”栏对应于国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的电缆截止波长λcc。根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准中的建议标准，电缆截止波长λcc是通过将光纤布置入两个40毫米半径的圈中并且光纤的剩余部分(即，21.5米光纤)布置于140毫米半径的心轴上来确定的。 
“笔直电缆截止”栏对应于通过将光纤布置成两圈，每个具有40毫米的半径，并且将光纤的剩余部分(即，21.5米光纤)几乎笔直地布置而得到的电缆截止波长。 
“LP11LL126022米之后”栏表示LP11模在传播超过22米几乎笔直的光纤之后的泄露损耗。 
“长度-19.3dB LP11 LL1260纳米”表示在光纤实质上保持笔直时实现等于19.3dB的LP11模的泄露损耗所要求的光纤长度。这表示，在G.652和G.657标准的意义下，几乎笔直地布置的光纤在这一距离处是单模的。 
表10
    光纤   截止   (理论)   标准   光纤   截止   5-m   光纤   截止   标准   电缆   截止   笔直   电缆   截止   LP11LL   1260nm   22米之后   长度-   19.3dB   LP11LL   1260nm
    (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (dB)   (m)
  BIF   1197   1270   1234   1196   1208   180   2
  SSMF1   1287   1226   1226   1151   1151   2   212
  SSMF2   1334   1267   1267   1188   1188   0   ＞1000
  SSMF3   1381   1311   1311   1231   1231   0   ＞1000
  Ex1   1235   1437   1366   1290   1284   9   48
  Ex2   1231   1438   1368   1287   1284   9   45
  Ex3   1228   1466   1392   1297   1301   7   61
  Ex4   1250   1420   1354   1290   1283   6   69
  Ex5   1243   1419   1353   1287   1280   10   44
  Ex6   1246   1430   1361   1292   1285   8   56
  Ex7   1248   1403   1343   1284   1278   8   52
  Ex8   1249   1386   1326   1274   1270   11   40
  Ex9   1250   1436   1367   1297   1291   5   89
  Ex10   1233   1435   1362   1287   1280   10   42
  Ex11   1250   1379   1321   1271   1268   10   41
  Ex12   1213   1467   1393   1300   1298   9   48
  Ex13   1243   1383   1323   1271   1266   16   27
  Ex14   1232   1397   1333   1271   1265   16   26
  Ex15   1239   1392   1331   1272   1267   15   28
  Ex16   1234   1424   1354   1283   1277   11   39
  Ex17   1244   1429   1360   1291   1284   9   49
  Ex18   1242   1382   1322   1268   1264   18   24
  Ex19   1243   1360   1304   1257   1258   26   16
  Ex20   1238   1362   1305   1256   1255   24   17
    光纤   截止   (理论)   标准   光纤   截止   5-m   光纤   截止   标准   电缆   截止   笔直   电缆   截止   LP11LL   1260nm   22米之后   长度-   19.3dB   LP11LL   1260nm
    (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (dB)   (m)
  Ex21   1247   1376   1319   1267   1266   15   28
  Ex22   1249   1351   1302   1259   1262   18   23
  Ex23   1246   1378   1319   1268   1264   17   25
  Ex24   1235   1373   1317   1264   1260   18   24
  Ex25   1243   1371   1313   1263   1260   22   20
  Ex26   1247   1350   1300   1257   1260   22   19
  Ex27   1248   1367   1310   1263   1263   17   25
  Ex28   1245   1362   1306   1259   1259   24   18
  Ex29   1244   1371   1314   1264   1260   20   21
  Ex30   1240   1375   1319   1267   1263   17   24
从表10中注意到，标准有效截止波长λceff，即，根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准中的建议标准所测量的，大于1350纳米。类似地，从表10中注意到，标准电缆截止波长λcc，即，根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-44标准中的建议标准所测量的，为1250纳米至1300纳米，即，常常大于G.652和G.657标准所推行的1260纳米的极限值。 
然而，从表10中注意到，LP11模自波长1260纳米起仍然大大地衰减。事实上，“理论”截止波长小于或者等于1250纳米。因此，从波长1260纳米起，高阶LP11模在固有带宽中以泄露模式状态传播，而仅有基模在所公开的光纤中保持传导。 
类似地，从表10中注意到，在光纤中传播仅仅5米之后，光纤截止波长显著减小。因而，该截止波长，被测量为光信号在传播超过5米光纤之后不再是单模时的波长，对于所公开的光纤为1300纳米至1400纳米。 
此外，表10清楚地显示出，在传播22米之后LP11模已经大为 衰减。特别是，注意到，当光纤几乎笔直地布置时，示例性公开的光纤(10)中LP11模的衰减大于SSMF光纤中LP11模的衰减。事实上，在SSMF光纤中，是弯曲使得有可能大大衰减LP11模。因而，该光纤在波长1260纳米处在笔直的光纤中传播超过22米之后具有大于5dB的LP11模衰减。 
此外，表10还显示出，LP11模的至少19.3dB的衰减，在小于90米而不是所述标准所推行的22米之后相对快地实现。 
因而，由于高阶LP11模从波长1260纳米起被充分衰减免得削弱基模传播的质量的事实，无法在截止波长方面在最严格的意义上符合G.652和G.657标准的失误被最小化。 
此外，有效截止波长的增加使得有可能增加如上所定义的MAC的值，从而减小弯曲损耗。 
表11(如下)列出这里所公开的光纤的优选实施方式的弯曲损耗值。表11的第一栏重复表8的参考符号。接着的四栏示出在波长1550纳米处对于15毫米、10毫米、7.5毫米和5毫米的弯曲半径的弯曲损耗值PPC。再接着的四栏给出在波长1625纳米处对于15毫米、10毫米、7.5毫米和5毫米的弯曲半径的弯曲损耗值PPC。 
最后一栏有一个指标FOM，其表示相对于G.657B标准所推行的极限值，所公开的光纤在弯曲损耗上改进的幅度的量级。因而，表11的FOM被定义为G.657B标准所推行的上限值与所公开的光纤中对于所测量的每个弯曲半径的弯曲损耗的比率的平均值。 
表11在第一行列出，对于每个弯曲半径以及对于波长1550纳米和1625纳米，G.657B标准所推行的弯曲损耗极限值。 
表11
Figure BPA00001168058900531
从表11注意到，所公开的光纤的弯曲损耗明显小于G.657B标准所推行的极限值。 
因而，对于波长1550纳米，与G.657B标准所推行的3×10-3dB/圈的极限值相比，上述所公开的光纤在弯曲半径为15毫米时具有小于0.25×10-3dB/圈的弯曲损耗。对于10毫米的弯曲半径，与G.657B标准所推行的0.1dB/圈的极限值相比，该光纤进一步具有小于或者等于7.5×10-3dB/圈的弯曲损耗。对于7.5毫米的弯曲半径，与G.657B标准所推行的0.5dB/圈的极限值相比，弯曲损耗小于或者等于0.05dB/圈；而且，对于5毫米的弯曲半径，弯曲损耗小于0.15dB/圈。 
所公开的光纤在波长1550纳米处的弯曲损耗，相对于G.657B标准的极限值，改进大于10X。 
类似地，对于波长1625纳米，与G.657B标准所推行的10×10-3dB/圈的极限值相比，所公开的光纤在弯曲半径为15毫米时显示出小于1.5×10-3dB/圈的弯曲损耗。对于10毫米的弯曲半径，与G.657B标准所推行的0.2dB/圈的极限值相比，弯曲损耗小于或者等于25×10-3dB/圈。对于7.5毫米的弯曲半径，与G.657B标准所推行的1dB/圈的极限值相比，该光纤显示出小于或者等于0.08dB/圈的弯曲损耗；而且，对于5毫米的弯曲半径，弯曲损耗小于0.25dB/圈。 
所公开的光纤在波长1625纳米处的弯曲损耗，相对于G.657B标准的极限值，改进了10倍。应当注意到，在光纤预制棒的工业生产的 框架内，与各标准相比较，合格测试仅仅考虑标准中指出的主要指标来实施。因而，当G.657B标准在波长1625纳米处对于15毫米的弯曲半径推行0.01dB/圈的极限值时，制造商在该波长处对于该弯曲半径将容忍上至0.014dB/圈范围的弯曲损耗。因此，在波长1625纳米处对于15毫米的弯曲半径的小于1.5×10-3dB/圈的弯曲损耗，比该标准所推行的极限值好出至少十倍。 
表11的FOM栏显示出，相当于符合G.657B标准的要求的现有BIF光纤，所公开的光纤具有明显改进的弯曲损耗。 
这里所公开的光纤特别适于用在用户家中安装的FTTH类型的光学系统中，其中该光纤承受由于光学箱的最小化或者用钉将光纤保持在位而引起的显著弯曲应力。该光纤尤其可布置在紧凑的光学箱中。事实上，该光纤可以以小于15毫米的弯曲半径来布置，例如，大约5毫米的弯曲半径。该光学与现有系统的光纤保持兼容，特别是在模场直径方面，有利于良好的光纤间耦合。由于从波长1260纳米起LP11模显著衰减，所以截止波长的增加并不是不利的。 
本发明中所用的又一示例性弯曲不敏感的玻璃纤维，公开于标题为“弯曲不敏感的单模光纤”的美国专利申请No.61/112,374(德国Montmorillon等)。将(i)美国专利申请No.61/112,374中所公开的具有折射率曲线的弯曲不敏感的玻璃纤维与根据本发明的涂层相组合，可实现对微弯导致的应力具有实质上可以忽略的灵敏度的光纤。 
美国专利申请No.61/112,374中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(即，“所公开的光纤”)包括：中央纤芯、中间包层和由外光学包层围绕的凹陷槽。折射率曲线被最优化，以相对于G.657B建议标准所推行的限制改进弯曲损耗十倍，同时保持与G.652建议标准兼容的模场直径并确保LP11模充分衰减。 
具体地，纤芯的表面以及凹陷槽的表面和体积被最优化，以显著改进弯曲损耗。纤芯的表面或者凹陷槽的表面不应当几何延伸，而应当相当于作二维考虑时的值——半径和折射率差的乘积。类似地，凹陷槽的体积相当于作三维考虑时的值——半径的平方和折射率差的乘积。 
从它的中央到它的外围，所公开的光纤包括：中央纤芯、中间包层、凹陷槽和外光学包层。中央纤芯具有半径r1和与外光学包层的正折射率差Δn1。中间包层具有半径r2和与外光学包层的折射率差Δn2。差Δn2小于纤芯的折射率差Δn1。凹陷槽具有半径r3和与外光学包层的负折射率差Δn3。所公开的光纤进一步的特征在于：它具有(i)波长1310纳米处8.6微米至9.5微米的标定模场直径(MFD)以及(ii)波长1550纳米处对于5毫米的弯曲半径的小于0.15dB/圈的弯曲损耗和小于或等于1260纳米的电缆截止波长，被测量为在传播超过22米光纤之后LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时的波长，该光纤或者为笔直的情形，或者为绕140毫米弯曲半径的心轴的情形。 
根据一个光纤实施方式，中央纤芯的面积分(V01)，定义为  V 01 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δ n 1 ,
为19.0×10-3微米至23.0×10-3微米，优选为20.0×10-3微米至23.0×10-3微米。在进一步优选的实施方式中，中央纤芯的面积分(V01)为20.0×10-3微米至21.5×10-3μm，其带来卓越的光学性质。 
根据一个光纤实施方式，凹陷槽的面积分(V03)，定义为  V 03 ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δ n 3 ,
为-55.0×10-3微米至-30.0×10-3微米。在进一步优选的实施方式中，凹陷槽的面积分(V03)为-42.5×10-3微米至-32.5×10-3μm，其带来卓越的光学性质。 
根据一个光纤实施方式，凹陷槽的体积积分(V13)，定义为  V 13 = 2 · ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 3 2 - r 2 2 ) × Δ n 3 ,
为-1200×10-3μm2至-750×10-3μm2。在进一步优选的实施方式中，凹陷槽的体积积分(V13)为-1000×10-3μm2至-750×10-3μm2，其带来本光纤卓越的光学性质。 
在优选实施方式中，该光纤具有改进对弯曲损耗抵抗的物体性质和操作参数。例如，该光纤具有大于1300纳米的有效截止波长λceff，该有效截止波长被测量为光信号在传播超过两米光纤之后变成单模时的波长。对于波长1550纳米，该光纤在弯曲半径为15毫米时具有小于或者等于0.003dB/圈的弯曲损耗，在弯曲半径为10毫米时弯曲损耗小于或者等于3×10-2dB/圈，优选为7.5×10-3dB/圈，在弯曲半径为7.5毫米时弯曲损耗小于或者等于0.05dB/圈，以及在弯曲半径为5毫米时弯曲损耗小于0.15dB/圈，优选为小于0.10dB/圈。 
这里所公开的光纤在更大波长处还显示出减小的弯曲损耗。例如，在波长1625纳米处，该光纤在弯曲半径为15毫米时具有小于10-2dB/圈，优选小于1.5×10-3dB/圈的弯曲损耗，在弯曲半径为10毫米时弯曲损耗小于或者等于0.1dB/圈，优选小于或者等于25×10-3dB/圈，在弯曲半径为7.5毫米时弯曲损耗小于或者等于0.15dB/圈，优选小于或者等于0.08dB/圈，以及在弯曲半径为5毫米时弯曲损耗小于或者等于0.25dB/圈。 
因此，在优选实施方式中，该光纤具有1240纳米至1310纳米的截止波长，该截止波长被测量为光信号在传播超过五米光纤之后不再是单模时的波长。该截止波长区别于电缆截止波长，其测量为在传播超过22米光纤之后LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时的波长。该光纤具有小于或者等于1260纳米的电缆截止波长。 
这里第四个待解决的截止定义为理论截止波长，其定义为LP11模开始以泄露模式传播时的波长。在一个实施方式中，该光学具有小于或者等于1250纳米的理论截止波长。该光纤在波长1260纳米处在传播超过22米光纤之后具有大于5dB的LP11模衰减。 
上述操作参数产生于光纤的优选物理性质。在一个实施方式中，光纤的中央纤芯具有3.8微米至4.5μm的半径；中间包层具有8.5微米至9.7μm的半径；凹陷槽具有13.5微米至16μm的半径，其可以小于或者等于15微米。中央纤芯典型地具有4.9×10-3至5.7×10-3的与外光学包层的折射率差(Δn1)。 
如上所述，光纤的折射率曲线根据光纤和外光学包层的半径上的点处的折射率值之间的差来绘制。中间包层与光学包层的折射率差为-0.1×10-3至0.6×10-3。凹陷槽与光学包层的折射率差为-10.0×10-3至-5.0×10-3。该光纤具有1300纳米至1324纳米的零色散波长；该光纤 在零色散波长处具有小于0.092ps/(nm2·km)的色散斜率。 
如图23所示，美国专利申请No.61/112,374中所公开的弯曲不敏感的玻璃纤维(10)具有中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷包层(13)。为了这里的目的，凹陷包层意味着光纤(10)径向的一部分具有小于外光学包层(14)的折射率的折射率。典型地，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷包层(13)通过在硅管中进行化学气相沉积来获得。外光学包层(14)包括硅管和该管上的外包层。在优选实施方式中，外包层通常为纯或者掺杂硅，但是也可通过任何其他沉积技术(气相轴向沉积(“VAD”)或者外部气相沉积(“OVD”))来获得。 
图24示出了图23的传输光纤(10)的折射率曲线。图24的曲线是设定曲线，即，表示该光纤的理论曲线，但是对预制棒进行光纤拉丝之后实际获得的光纤可具有稍微不同的曲线。 
本领域中实质上已知，光纤(10)通过预制棒拉丝来获得。例如，预制棒可以是很高质量的玻璃管(纯硅)，其最终形成外光学包层(14)的一部分。外光学包层(14)围绕光纤(10)的中央纤芯(11)和内包层(12、13)。然后，在光纤拉丝塔上进行拉丝作业之前，该管被装上套筒以增加它的直径。为了制造该预制棒，该管通常被水平安装并在其两端通过车床上玻璃杆保持在位；然后，该管被旋转并局部加热以用于决定该预制棒组成的沉积加工。该组成决定将来的光纤的光学特征。 
该光纤包括与用作光学包层的外包层(14)的折射率差为Δn1的中央纤芯(11)。该光纤(10)进一步包括与外光学包层(14)的折射率差为Δn2的中间包层(12)，和与外光学包层(14)的折射率差为Δn3的凹陷槽包层(13)。如图24中所示，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)中的折射率在它们各自的宽度内基本上恒定。图23示出，纤芯(11)的宽度由它的半径r1定义，而各包层的宽度由它们各自的外半径r2和r3定义。外光学包层表示为r4。 
为了定义光纤的设定折射率曲线，通常取外光学包层的折射率值作为参考(ng)。然后，中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽 包层(13)的折射率值在图24中由折射率差Δn1，2，3给出。通常，外光学包层(14)由硅形成，但是，该包层可掺杂以增加或者减小它的折射率——例如，来改变信号的传播特征。 
图24(21-24)中所示的每个光纤曲线段，还可基于将折射率变化和光纤(10)每段的半径相联系的积分来定义。因而，对于所公开的光纤(10)，可以定义三个面积分，以表示纤芯的表面V01、中间包层的表面V02和凹陷槽的表面V03。术语“表面”并不作几何理解，而是相当于作二维考虑时的值。这三个表面积分可表示如下： 
V 01 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δ n 1
V 02 = ∫ r 1 r 2 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 2 - r 1 ) × Δ n 2
V 03 = ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δ n 3 .
类似地，对于所公开的光纤(10)，可以定义三个体积积分，以表示纤芯的体积V11、中间包层的体积V12和凹陷槽的体积V13。术语“体积”并不作几何理解，而是相当于作三维考虑时的值。这三个体积积分可表示如下： 
V 11 = 2 · ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · r · dr ≈ r 1 2 × Δ n 1
V 12 = 2 · ∫ r 1 r 2 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 2 2 - r 1 2 ) × Δ n 2
V 13 = 2 · ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 3 2 - r 2 2 ) × Δ n 3 .
表12(如下)示出根据优选实施方式的光纤曲线的九个例子，与三个SSMF光纤曲线和一个符合G.657A和G.657B建议标准的光纤曲线(将弯曲不敏感的光纤表示为“BIF”)以及13个比较例相比较。Draka Comteq出售商标为 的对弯曲损耗具有良好抵抗的弯曲不敏感的光纤。表中的各值对应于每个光纤的设定曲线。 
所有的曲线还设计为确保级别低于-30dB的多径干扰(MPI)，其确保与包括接入网络和光纤到家庭的任何适当安装的系统网络全兼容。MPI在W.Zheng等的“色散补偿光纤模块中多径干扰的测量和系 统影响”，IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement(2004，53，15-23页)中有所定义，其具体测量事项在S.Ramachandran等的“相干串扰状态中多径干扰的测量”，IEEE Photonics TechnologyLetters(2003，15，1171-1173页)中有所详述。 
表12的第一栏分配给每个例子一参考符号(即，“Ex”为根据所公开内容的例子，而“C.Ex”为比较例)；接着的三栏分别给出纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)的半径。再接着的三栏给出与外光学包层(14)的折射率差的相应值。折射率值测量于波长633纳米处。表12还示出如上定义的纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)的表面积分和体积积分值。 
根据图23和24中所示实施方式的所公开的光纤(10)是阶跃光纤，其包含中央纤芯(11)、中间包层(12)和凹陷槽(13)。从表12中注意到，中央纤芯(11)具有3.8微米至4.35微米的半径r1，并且优选为3.8微米至4.05微米，即，比SSMF光纤的纤芯狭窄。该光纤(10)具有4.9×10-3至5.7×10-3(即，等于或者大于SSMF光纤的量级)与外光学包层(14)的折射率差Δn1(21)。纤芯的表面积分V01为19.0×10-3微米至23.0×10-3μm，而纤芯的体积积分V11为75×10-3μm2至91×10-3μm2。 
从表12中还注意到，所公开的光纤具有凹陷槽(13)。凹陷槽(13)具有大体积并使得大大限制弯曲损耗成为可能。因而，表12显示出，凹陷槽(13)具有13.5微米至16微米的半径r3，并且与外光学包层(14)的折射率差Δn3(23)为-10.0×10-3至-5.0×10-3。表12还显示出，凹陷槽的表面积分V03，如上所定义，为-55.0×10-3微米至-30.0×10-3μm，而凹陷槽的体积积分V13，如上所定义，为-1200×10-3μm2至-750×10-3μm2。 
表12
根据优选实施方式，凹陷包层的半径r3可限制到15微米，以进一步减小光纤生产的成本，并且根据各例子的所有光纤均符合。事实上，凹陷槽(13)可通过等离子体化学气相沉积(PCVD)来生产，其使得可将大量的氟混合进硅中以形成深凹陷包层。然而，对应于该管和PCVD沉积的光纤(10)的部分是最昂贵的；因此，应当尽可能地限 制该部分。设想通过微孔或者微泡的混合而不是氟掺杂来生产凹陷槽(13)，也是可能的。然而，对于工业生产，氟掺杂比微泡的混合更容易控制。 
对应于如上所定义的表面和体积标准的凹陷槽(13)使得可以实现相对于现有光纤大大减小的弯曲损耗和在波长1260纳米处LP11模足够稳定的泄露状态之间的良好折衷。 
从表12中还注意到，光纤的优选实施方式在中央纤芯(11)和凹陷槽(13)之间具有中间包层(12)。该中间包层(12)使得可以限制凹陷槽(13)对纤芯中光信号的传播的影响。表12显示出，中间包层(12)具有8.5微米至9.7微米的半径r2和-0.1×10-3至0.6×10-3的与光学包层的折射率差Δn2(22)。表12显示出，中间包层的表面积分V02，如上所定义，为-0.5×10-3微米至3.0×10-3微米。中间包层的体积积分V12，如上所定义，为-6×10-3μm2至40×10-3μm2。 
所公开的光纤(10)的中央纤芯(11)，与中间包层(12)相结合被最优化，以确保光纤中光学传输的参数符合G.652和G.657A建议标准，特别是在模场直径和色散方表面。这还有助于确保与其他光学系统的光纤兼容。 
表13(如下)示出示例性光纤的光学传输特征。第一栏重复表12的参考符号。对于每个光纤曲线，随后的各栏提供对于波长1310纳米和1550纳米的模场直径(MFD)值、零色散波长(ZDW)和零色散斜率(ZDS)。 
从表13中注意到，所公开的光纤(10)与符合G.652建议的标准的光纤兼容。具体地，这里所公开的光纤具有在1310纳米处从8.6微米至9.5微米的标准范围的值的模场直径MFD，1300纳米至1324纳米的零色散波长，以及小于0.092ps/(nm2·km)的零色散斜率。这些值的每一个均符合G.652建议标准 
表13
    MFD1310   MFD1550   ZDW   ZDS
    (μm)   (μm)   (nm)   ps/(mm2·km)
  BIF   8.80   9.90   1320   0.0878
  SSMF1   9.14   10.31   1314   0.0855
  SSMF2   9.27   10.39   1309   0.0871
  SSMF3   9.18   10.25   1306   0.088
  C.Ex1   8.67   9.68   1317   0.0908
  C.Ex2   8.65   9.59   1310   0.0917
  C.Ex3   8.66   9.62   1312   0.0914
  C.Ex4   8.64   9.65   1317   0.0897
  C.Ex5   8.95   10.01   1317   0.0905
  C.Ex6   8.96   10.02   1317   0.0905
  C.Ex7   8.80   9.81   1314   0.0906
  C.Ex8   8.89   9.91   1315   0.0913
  C.Ex9   8.88   9.91   1314   0.0909
  C.Ex10   8.94   9.97   1315   0.0914
  C.Ex11   8.97   10.00   1314   0.0917
  C.Ex12   8.95   9.99   1315   0.0911
  C.Ex13   8.92   9.95   1314   0.0911
  Ex1   9.00   10.10   1318   0.0906
  Ex2   8.75   9.81   1318   0.0895
  Ex3   8.75   9.81   1318   0.0895
  Ex4   8.60   9.64   1318   0.0888
  Ex5   8.60   9.64   1318   0.0888
  Ex6   8.91   9.94   1315   0.0913
  Ex7   8.92   9.95   1315   0.0914
  Ex8   8.83   9.84   1313   0.0908
  Ex9   8.93   9.95   1314   0.0915
另一方表面，如表14(如下)所示，该光纤具有大于1300纳米，或者甚至大于1350纳米的有效截止波长λceff(或者标准光纤截止，表14的第三栏)。如上所讨论的，该有效截止波长被测量为光信号在传播超过两米光纤之后不再是单模时的波长，如国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-44标准下所定义的。该增加的有效截止波长值导致1200纳米至1260纳米的电缆截止波长值λcc(或者标准电缆截 止，表14的第五栏)。电缆截止波长被测量为光信号在传播超过22米光纤之后不再是单模时的波长，如国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的。当LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时，光信号为单模。G.652和G.657建议标准对于电缆截止波长均推行1260纳米的最大值。 
这里所公开的研发成果的一个目的是生产可用在光学系统所使用的所有传输带宽的光纤，即，从自1260纳米延伸至1360纳米的固有带宽(OB)直到超过1625纳米的超长(UL)带宽，均可用在单模传播中的光纤。低截止波长使得可以确保在所有的现有带宽上使用光纤的可能性。 
然而，表14(如下)的模拟显示出，高阶LP11模自波长1260纳米起根据泄露模式传播。因此，这里所公开的光纤可用在超过固有带宽(OB：1260纳米至1360纳米)的单模传输中。 
表14(如下)示出所公开的光纤的几个截止波长值。表14的第一栏重复表12的参考符号。 
“理论光纤截止”栏给出理论截止波长值，其对应于LP11模的引导传播和该LP11模的泄露模式的传播之间的转变波长。对于超过该有效截止波长的工作波长，LP11模以泄露模式传播。 
“标准光纤截止”栏对应于国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的有效截止波长λceff。 
“5-m光纤截止”对应于被测量为光信号在传播超过五米光纤之后不再是多模时的波长的截止波长。因此，该值对应于在传播超过五米光纤而不是两米光纤之后测量的有效截止波长。 
“标准电缆截止”栏对应于国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准下所定义的电缆截止波长λcc。根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准中的建议标准，电缆截止波长λcc是通过将光纤安置入两个40毫米半径的圈中并且光纤的剩余部分(即，21.5米光纤)安置于140毫米半径的心轴上来确定的。该截止应当为1260纳米或者更小。 
“笔直电缆截止”栏对应于通过将光纤安置成两圈，每圈具有40 毫米的半径，并且将光纤的剩余部分(即，21.5米光纤)几乎笔直地安置而获得的电缆截止波长。关于标准电缆截止，比较例9、10和12符合该要求但是稍微过高。 
“LP11LL126022米之后”栏表示LP11模在传播超过22米几乎笔直的光纤之后的泄露损耗。 
“长度-19.3dB LP11LL1260纳米”表示用实质上保持笔直的光纤实现等于19.3dB的LP11模的泄露损耗所要求的光纤长度。这表示，在G.652和G.657建议标准的意义下，几乎笔直地安置的光纤在这一距离处是单模的。 
表14
    光纤截止  (理论)   标准光纤  截止   5-m光纤  截止   标准电缆  截止   笔直  电缆   截止   LP11LL  1260nm   22米之后   长度-  19.3dB  LP11LL   1260nm
    (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (nm)   (dB)   (m)
  BIF   1197   1270   1234   1196   1208   180   2
  SSMF1   1287   1226   1226   1151   1151   2   212
  SSMF2   1334   1267   1267   1188   1188   0   ＞1000
  SSMF3   1381   1311   1311   1231   1231   0   ＞1000
  C.Ex1   1250   1379   1321   1271   1268   10   41
  C.Ex2   1243   1383   1323   1271   1266   16   27
  C.Ex3   1232   1397   1333   1271   1265   16   26
  C.Ex4   1239   1392   1331   1272   1267   15   28
  C.Ex5   1242   1382   1322   1268   1264   18   24
  C.Ex6   1247   1376   1319   1267   1266   15   28
  C.Ex7   1249   1351   1302   1259   1262   18   23
  C.Ex8   1246   1378   1319   1268   1264   17   25
  C.Ex9   1235   1373   1317   1264   1260   18   24
  C.Ex10   1243   1371   1313   1263   1260   22   20
  C.Ex11   1248   1367   1310   1263   1263   17   25
  C.Ex12   1244   1371   1314   1264   1260   20   21
  C.Ex13   1240   1375   1319   1267   1263   17   24
  Ex1   1175   1316   1255   1204   1201   88   5
  Ex2   1171   1316   1246   1205   1198   83   5
  Ex3   1171   1366   1271   1225   1205   44   10
  Ex4   1171   1316   1244   1207   1195   75   6
  Ex5   1171   1366   1269   1226   1200   40   11
  Ex9   1243   1360   1304   1257   1258   26   16
  Ex7   1238   1362   1305   1256   1255   24   17
  Ex8   1247   1350   1300   1257   1260   22   19
  Ex9   1245   1362   1306   1259   1259   24   18
从表14中注意到，标准有效截止波长λceff，即，根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-1-44标准中的建议标准所测量，大于1300纳米。类似地，从表14中注意到，标准电缆截止波长λcc，即，根据国际电工委员会的附属委员会86A在IEC 60793-44标准中的建议标准所测量，为1200纳米至1260纳米(即，符合G.652和G.657建议标准所推行的1260纳米的极限值)。 
从表14中注意到，LP11模自波长1260纳米起大大衰减。事实上，“理论”光纤截止波长小于或者等于1250纳米。因此，从波长1260纳米起，高阶LP11模在固有带宽中以泄露模式状态传播，而仅有基模在所公开的光纤中保持传导。 
类似地，从表14中注意到，在光纤中传播仅仅5米之后，光纤截止波长显著减小。因而，该截止波长，被测量为光信号在传播超过五米光纤之后不再是单模时的波长，对于所公开的光纤为1240纳米至1310纳米。 
此外，表14清楚地显示出，在传播22米之后LP11模已经大为衰减。特别是，注意到，当光纤几乎笔直地安置时，所公开的光纤(10)中LP11模的衰减大于SSMF光纤中LP11模的衰减。事实上，在SSMF光纤中，是弯曲使得可以大大衰减LP11模。因而，该光纤在波长1260纳米处在笔直的光纤中传播超过22米之后具有大于5dB的LP11模衰减。 
此外，表14还显示出，LP11模的至少19.3dB的衰减在小于22米之后相对快地实现，与该建议标准所推行的电缆截止相一致。此外，有效截止波长的增加使得可以增加如上所定义的MAC的值，从而减少弯曲损耗。 
表15(如下)列出这里所公开的光纤的优选实施方式的弯曲损耗值。表15的第一栏重复表12的参考符号。接着的四栏示出在波长1550纳米处对于15毫米、10毫米、7.5毫米和5毫米的弯曲半径的弯曲损耗值PPC。再接着的四栏给出在波长1625纳米处对于15毫米、10毫米、7.5毫米和5毫米的弯曲半径的弯曲损耗值PPC。 
最后一栏有一个指标(FOM)，其表示相对于G.657B建议标准 所推行的极限值，所公开的光纤在弯曲损耗上改进的幅度的量级。因而，表15的FOM被定义为G.657B标准所推行的上限值与所公开的光纤中对于所测量的每个弯曲半径的弯曲损耗的比率的平均值。所有的例子显示出小于或者等于1的FOM，从而意味着它们均符合G.657B弯曲损耗建议标准。 
表15在第一行列出，对于每个弯曲半径以及波长1550纳米和1625纳米，G.657B建议标准所推行的弯曲损耗极限值。 
表15
Figure BPA00001168058900671
从表15中注意到，所公开的光纤的弯曲损耗明显小于G.657B标准所推行的极限值，尽管实施例1在1625纳米处15毫米弯曲半径处的弯曲损耗与该建议标准相同。 
因而，对于波长1550纳米，与G.657B建议标准所推行的3×10-3dB/圈的极限值相比，所公开的光纤(如上)在弯曲半径为15毫米时具有小于3×10-3dB/圈，优选小于0.25×10-3dB/圈的弯曲损耗。对于10毫米的弯曲半径，与G.657B建议标准所推行的0.1dB/圈的极限值相比，该光纤进一步具有小于或者等于3×10-2，优选小于或者等于7.5×10-3dB/圈的弯曲损耗。与G.657B建议标准所推行的0.5dB/圈的极限值相比，对于7.5毫米的弯曲半径，弯曲损耗小于或者等于0.05dB/圈；而且，对于5毫米的弯曲半径，弯曲损耗小于0.15dB/圈，优选小于或者等于0.10dB/圈。 
类似地，对于波长1625纳米，与G.657B建议标准所推行的10-2dB/圈的极限值相比，所公开的光纤在弯曲半径为15毫米时显示出小于10-2dB/圈，优选小于1.5×10-3dB/圈的弯曲损耗。对于10毫米的弯曲半径，与G.657B建议标准所推行的0.2dB/圈的极限值相比，弯曲损耗小于或者等于0.1dB/圈，优选小于或者等于25×10-3dB/圈。对于7.5毫米的弯曲半径，与G.657B建议标准所推行的1dB/圈的极限值相比，该光纤显示出小于或者等于0.15dB/圈，优选小于或者等于0.08dB/圈的弯曲损耗；而且，对于5毫米的弯曲半径，弯曲损耗小于0.25dB/圈。 
这里所公开的光纤特别适于用在用户家中安装的FTTH类型的光学系统中，其中该光纤承受由于光学箱的最小化或者用钉将光纤保持在位而引起的显著弯曲应力。该光纤尤其可安置在紧凑的光学箱中。事实上，该光纤可以以小于15毫米的弯曲半径来布置，例如，大约5毫米的弯曲半径。该光纤与现有系统的光纤保持兼容，特别是在模场直径方表面，有利于良好的光纤间耦合。由于从波长1260纳米起LP11模的显著衰减，截止波长的增加并不是不利的。 
如上所述，根据本发明的光纤包括一个或者多个涂层系统(例如，主涂层和副涂层)。至少一个涂层系统——典型地为副涂层——可以 是彩色的和/或具有其他标记以帮助识别光纤个体。可选地，第三涂墨层可围绕主和副涂层。 
根据本发明的光纤可应用在各种结构中，例如，如下公开的那些示例性结构。 
例如，一个或者多个本光纤可装入缓冲管中。例如，光纤可应用在单光纤松缓冲管或者多光纤松缓冲管中。关于后者，多个光纤可在缓冲管或者其他结构中捆成束或者捻成股。在这点上，多光纤松缓冲管内，光纤子束可用捆扎机分离(例如，每个光纤子束在捆扎机中封装)。此外，扇形管可安装在这种松缓冲管的末端，以通过现场安装连接器直接收尾松缓冲光纤。 
在其他实施方式中，缓冲管可紧紧地围绕最外表面的光纤涂层(即，紧缓冲光纤)或者以其他方式围绕最外表面的光纤涂层或者涂墨层，以提供大约50至100微米的示例性径向间隙(即，半紧缓冲光纤)。 
关于前面的紧缓冲光纤，该缓冲可通过用可固化组合物(例如，UV固化材料)或者热塑材料涂敷光纤来形成。紧缓冲管的外径，无论该缓冲管是否形成自可固化或者非可固化材料，典型地小于1,000微米(例如，大约500微米或者大约900微米)。 
关于后面的半紧缓冲光纤，润滑剂可包括在光纤和缓冲管之间(例如，以提供滑动层)。 
本领域技术人员将会知道，这里所公开的示例性缓冲管围绕光纤可由聚烯烃(例如，聚乙烯或者聚丙烯)形成，其包括氟化聚烯烃、聚酯(例如，聚丁烯对苯二甲酸酯)、聚酰胺(例如，尼龙)以及其他聚合材料和混合物。通常，缓冲管可形成为一层或者多层。各层可以是同质的或者在每层内包括各种材料的混合物。 
就此而论，缓冲管可以被挤压(例如，挤压聚合材料)或者拉挤(例如，拉挤光纤强化塑料)。例如，缓冲管可包括用于提供高温和化学抗性的材料(例如，芳香材料或者聚砜材料)。 
尽管缓冲管典型地具有圆形截面，可选地缓冲管可具有不规则或者非圆形形状(例如，椭圆形或者梯形截面)。 
可选地，一个或者多个本光纤可被外保护套简单围绕或者封装在密封金属管中。在任一结构中，均不需要中间缓冲管。 
这里所公开的多个光纤可以层叠、封装和/或边缘粘结以形成光纤带。光纤带可分为子单元(例如，可分为六光纤子单元的十二光纤带)。此外，可集成很多这种光纤带以形成带束，其可具有各种尺寸和形状。 
例如，可以形成矩形带束或者其中最上面和最下面的光纤带比朝向该束中央的那些具有更少的光纤的带束。该结构可有助于在缓冲管和/或电缆中增加光纤元件(例如，光纤)的密度。 
通常，期望在缓冲管或者电缆中增加传输元件的填充，承受其他限制(例如，电缆或者中间跨接衰减)。光学元件本身可设计为增加封装密度。例如，光纤可具有改变的性质，例如，改进的折射率曲线、纤芯或者包层尺寸，或者主涂层厚度和/或模量，以改进微弯和宏弯特征。 
例如，矩形带束可形成有或者无中央扭曲(即，“主扭曲”)。本领域技术人员将意识到，典型地通过旋转扭曲制造带束以允许该管或者电缆在缠绕、安装和使用期间不对光纤施加额外的机械应力地弯曲。在一个结构变化中，扭曲(或者不扭曲)的矩形带束可进一步形成为盘绕状构成(例如，螺旋状)或者波形构成(例如，正弦波)。换句话说，带束可具有矩形“次”变形。 
本领域技术人员将知道，这种光纤带可安置在缓冲管或者其他围绕结构中，例如，无缓冲管的电缆。承受某些限制(例如，衰减)，期望在缓冲管和/或光纤电缆中增加元件的密度，例如光纤或者光纤带。 
包含光纤的很多缓冲管(例如，松或者带状光纤)可安置为外邻接并且绕中央强化元件捻成股。该捻股可在一个方向成螺旋地实现，称为“S”或者“Z”捻股，或者反向摆动捻股，称为“S-Z”捻股。当在安装和使用期间电缆应变出现时，绕中央强化元件的捻股减少光纤应变。 
本领域技术人员将理解，对于安装或者操作条件下伸长的电缆应变和纵向压缩的电缆应变的最小化光纤应变的益处。 
关于伸长的电缆应变，其可发生在安装期间，该电缆将变长同时光纤可向电缆中轴迁移得近些以减少正传向光纤的应变，如果不能消除的话。关于纵向压缩的应变，由于电缆组件的收缩其可发生在低操作温度下，光纤将远离电缆中轴迁移得更远以减少正传向光纤的压缩应变，如果不能消除的话。 
在一种变化中，两个或者多个基本上同心的缓冲管层可绕中央强化元件安置。在进一步的变化中，多个捻股元件(例如，绕强化元件捻股的多个缓冲管)本身可绕彼此或者绕主中央强化元件捻成股。 
可选地，包含光纤的很多缓冲管(例如，松或者带状光纤)可简单安置为外邻接中央强化元件(即，缓冲管不是以特定的方式绕中央强化元件有意地捻成股或者布置，而是基本上平行于中央强化元件)。 
更可选地，本光纤可布置在中央缓冲管内(即，中央缓冲管电缆具有中央缓冲管而不是中央强化元件)。这种中央缓冲管电缆可在别处布置强化元件。例如，金属或者非金属(例如，GRP)强化元件可布置在电缆套本身内，和/或一个或者多个高强度纱线(例如，芳纶或者非芳纶纱线)层可布置为平行于或者绕中央缓冲管(例如，反螺旋地)缠绕(即，在电缆内部空间内)。同样地，强化元件可包括在缓冲管的壳体内。 
在其他实施方式中，光纤可布置在开槽纤芯电缆内。在开槽纤芯电缆中，光纤个体或者光纤带，可布置在中央强化元件表表面上的预成形螺旋槽内，从而形成开槽纤芯单元。开槽纤芯单元可被缓冲管围绕。一个或者多个这种开槽纤芯单元可布置在开槽电缆内。例如，很多开槽纤芯单元可绕中央强化元件螺旋地捻成股。 
可选地，光纤还可以长管电缆设计捻成股，由此光纤在大的多光纤松缓冲管内绕它们本身而不是绕中央强化元件捻成股。换句话说，大的多光纤松缓冲管布置在长管电缆中央。例如，这种长管电缆可应用在光纤复合架空地线(OPGW)中。 
在另一个电缆实施方式中，多个缓冲管可绕它们本身捻成股，而没有中央元件的出现。这些捻成股的缓冲管可被保护管围绕。保护管可用作光纤电缆的外壳体或者可进一步被外套围绕。保护管可紧紧地或者松散地围绕捻成股的缓冲管。 
本领域技术人员将会知道，另外的元件可包括在电缆纤芯内。例如，铜电缆或者其他有源传输元件可在电缆套内捻成股或者以其他方式捆成束。无源元件也可布置在电缆纤芯内，例如，缓冲管的内壁和被围绕的光纤之间。可选地并且举例来说，无源元件可布置在缓冲管的相应外壁和电缆套的内壁之间缓冲管的外部，或者，在无缓冲管的电缆的内部空间内。 
例如，纱线，无纺布、织物(例如，带子)、泡沫或者包含吸水膨胀材料和/或涂敷有吸水膨胀材料(例如，包括高吸水性聚合物(SAPs)，例如，SAP粉末)的其他材料，可应用于提供防水和/或将光纤耦合至围绕的缓冲管和/或电缆套(例如，通过粘结、摩擦和/或压缩)。示例性吸水膨胀元件公开于标题为“吸水膨胀的带子，当用在缓冲管内时用作背粘式耦合”的美国专利申请公开No.US2007/0019915A1及其相关美国专利申请No.11/424,112(Overton等)，其中的每一个均通过引用并入本文。 
此外，粘合剂(例如，热熔粘合剂或者可固化粘合剂，例如，通过暴露于光化辐射来交联的有机硅丙烯酸酯)可提供于一个或者多个无源元件(例如，吸水膨胀材料)上，以将这些元件粘结至缓冲管。粘合剂材料也可用于将吸水膨胀元件粘结至缓冲管内的光纤。这种元件的示例性布置公开于标题为“具有粘结耦合的光学元件的无凝胶缓冲管”的美国专利申请公开No.US2008/0145010A1(Overton等)，其全部参照合并于此。 
缓冲管(或者无缓冲管的电缆)还可在光纤和缓冲管的内壁之间包含触变合成物(例如，油脂或者类油脂的凝胶)。例如，用防水的石油基填充油脂来填充缓冲管内部的自由空间，有助于防止水的侵入。此外，触变填充油脂将光纤机械(即，粘结)耦合至围绕的缓冲管。 
这种触变填充油脂相对重且凌乱，从而阻碍连接和粘结操作。因而，本光纤可应用在干燥的电缆结构(即，无油脂的缓冲管)中。 
示例性缓冲管结构公开于美国专利申请No.12/146,588，其全部参照合并与此。这种缓冲管采用由高分子量弹性聚合物(例如，大约35 重量百分比或者更少)和在低温下流动的油(例如，大约65重量百分比或者更多)的混合物形成的耦合合成物。不同于触变填充油脂，耦合合成物(例如，用作粘性凝胶或者泡沫)典型地干燥，从而在粘结期间较少凌乱。 
本领域技术人员将理解，这里所公开的电缆围绕的光纤可具有由各种材料以各种设计形成的套。电缆套可由聚合材料形成，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(例如，尼龙)、聚酯(例如，PBT)、氟化塑料(例如，全氟乙烯基丙烯、聚氟乙烯或者聚偏氟乙烯)和乙烯醋酸乙烯酯。该套和/或缓冲管材料还可包含其他添加剂，例如，孕育剂、阻燃剂、阻烟剂、抗氧化剂、UV吸收剂和/或可塑剂。 
电缆套可以是由电介质材料(例如，非传导聚合物)形成的单套，具有或者没有可用于改进该电缆套所提供的保护(例如，防侵蚀)和强度的补充性结构组件。例如，一个或者多个金属(例如，钢)带层连同一个或者多个电介质套，可形成电缆套。金属或者玻璃纤维强化杆(例如，GRP)也可结合至套中。另外，芳纶、玻璃纤维或者聚酯纱线可应用在各种套材料(例如，电缆套和电缆纤芯之间)下，和/或拉索可布置，例如，在电缆套内。 
类似于缓冲管，光纤电缆套典型地具有圆形截面，但是电缆套可选地可具有不规则或者非圆形形状(例如，椭圆形、梯形或者平坦的截面)。 
例如，根据本发明的光纤可结合至单光纤下线电缆，例如，应用于多住户单元(MDU)应用的那些。在这种应用中，电缆套必须显示出建筑规范所要求的抗挤压、抗磨损、抗穿刺、热稳定和防火。用于这种电缆套的示例性材料是热稳定的阻燃聚亚安酯(PUR)，其机械保护光纤，更足够柔软以方便简易的MDU安装。可选地，可使用阻燃的聚烯烃或者聚氯乙烯套。 
通常并且本领域技术人员将知道，强化元件典型地为杆或者编织/螺旋缠绕的线或者光纤的形式，尽管其他构成将在本领域技术人员所知范围内。 
所公开的包含光纤的光缆可有各种各样的应用，包括下线电缆、配线电缆、供电电缆、中继电缆和短电缆，其中的每一个可具有不同的操作要求(例如，温度范围、抗挤压、防UV和最小弯曲半径)。 
这种光缆可安装在管、微管、高压间或者上升管内。例如，光纤电缆可通过拉或者吹气(例如，使用压缩空气)安装在现有的管或者微管中。示例性电缆安装方法公开于标题为“通信电缆组件和安装方法”的美国专利申请公开No.2007/0263960(Lock等)，以及标题为“改良的预套圈通信电缆组件和安装方法”、提交于2008年8月28日的美国专利申请No.12/200,095(Griffioen等)，其中的每一个均通过引用并入本文。 
如上所述，包含光纤(例如，松或者带状光纤)的缓冲管可捻成股(例如，绕中央强化元件)。在这种构成中，光纤电缆的保护外套可具有带纹理的外表面，其以复制下面的缓冲管的捻成股的形状的方式沿电缆纵向周期性变化。保护外套的纹理曲线可改进光纤电缆的吹气性能。纹理表面减少电缆和管或者微管之间的接触表面，并且增加吹气媒介(例如，空气)和电缆之间的摩擦。保护外套可由低摩擦系数的材料制成，其可方便吹气安装。此外，保护外套可用润滑剂保护以进一步方便吹气安装。 
通常，为了实现满意的长距离吹气性能(例如，大约3,000至5,000英尺或者更多)，光纤电缆的电缆外径应当只是管或者微管内径的大约百分之七十至百分之八十。 
压缩空气也可用于安装吹气光纤系统中的根据本发明的光纤。在吹气光纤系统中，未填充的电缆或者微管网络在光纤安装之前安装。随后光纤可被吹进所安装的电缆内以在需要时支撑网络的不同要求。 
此外，光纤电缆可直接埋入土地中，或者，作为高空电缆悬挂在杆或者铁塔上。高空电缆可以是自承重或者固定或者捆绑至支撑物(例如，悬缆线或者另外的电缆)。示例性高空光纤电缆包括光纤复合架空地线(OPGW)、全电介质自承重电缆(ADSS)、全电介质捆绑电缆(AD-Lash)和八字形电缆，其中的每一个均可被本领域技术人员很好地理解。八字形电缆和其他设计可直接埋入或者安装进管中，并 且可选地包括调色元件，例如，金属线，以便它们可通过金属探测器发现。 
另外，尽管光纤可进一步被外电缆套保护，光纤本身可进一步被强化以便光纤可包括在分支电缆内，其允许光纤个体的独立布线。 
为了在系统中有效应用本光纤，在网络中各点处需要连接。光纤连接典型地通过熔化粘结、机械粘结或者机械连接器来实现。 
连接器的匹配末端可在现场(例如，在网络所在地)或者在安装进网络之前在工厂中安装至光纤末端。连接器的末端被现场匹配以将光纤连接起来或者将光纤连接至无源或者有源组件。例如，某些光纤电缆组件(例如，分支组件)可以保护的方式将光纤个体从多光纤电缆中分离并且传送至连接器。 
这种光纤电缆的应用可包括补充性设备。例如，放大器可被包括以改进光信号。色散补偿模块可被安装以减少色散和偏振模色散的影响。分支套管、基架和配线架，其可通过外套保护，同样可被包括。另外的元件包括，例如，远程终端开关、光学网络单元、光学分束器和中心局开关。 
包含根据本发明的光纤的电缆可应用于通信系统(例如，网络或者电信)中。通信系统可包括光纤电缆体系，例如，光纤到节点(FTTN)、光纤到电信机箱(FTTE)、光纤到路边(FTTC)、光纤到建筑(FTTB)和光纤到家庭(FTTC)，以及长途或者地下铁道体系。此外，光学模块或者包括壳体的存储箱，可接收这里所公开的光纤的缠绕部分。例如，光纤可在光学模块或者存储箱中以小于大约15毫米(例如，10毫米或者更小，例如，大约5毫米)的弯曲半径来缠绕。 
此外，根据本发明的光纤可用在其他应用中，包括但不限于，光纤传感器或者照明应用(例如，照明)。 
在另一方面，根据本发明的光纤可被由硬聚合材料(例如，聚砜)形成的缓冲管围绕。 
本领域技术人员将意识到，硬缓冲管使传统光纤承受微弯的过多风险。反之如上所述，弯曲不敏感的本光纤提供优越的抗微弯，因而可满足应用在硬缓冲管中。 
例如，硬缓冲管可具有大约一至二毫米的外径。示例性硬缓冲管可具有大约300微米的内径，因而形成单光纤半紧缓冲管(例如，具有1.0毫米的外径和大约300微米的内径的硬缓冲管)。 
在具体的实施方式中，根据本发明的弯曲不敏感的光纤可被硬缓冲管围绕，硬缓冲管由聚砜，例如，通过挤压或者拉挤来形成。这种硬缓冲管对可能导致所围绕的光纤的微弯或者宏弯的横向应力提供优越的抵抗。硬缓冲管能够经受高温(例如，200℃)和暴露于腐蚀性化学物(例如，汽油)。类似的更加复杂的结构，本硬缓冲管对横向应力、高温和腐蚀性化学物提供保护，且更不昂贵和易于制造。 
本申请全部参照合并下面的专利、专利申请公开和专利申请：标题为“用于光纤电缆的聚丙烯-聚乙烯共聚物缓冲管及其制造方法”的美国专利No.5,574,816及其相关专利申请Ser.No.08/377,366；标题为“光纤带中应力的集中以方便带矩阵材料的分离”的美国专利No.5,717,805；标题为“用于光纤电缆的聚丙烯-聚乙烯共聚物缓冲管及其制造方法”的美国专利No.5,761,362；标题为“适于光纤电缆组件的聚烯烃材料”的美国专利No.5,911,023；标题为“光纤带中应力的集中以方便带矩阵材料的分离”的美国专利No.5,982,968；标题为“用于光纤电缆的光学单元”的美国专利No.6,035,087；标题为“用于光纤传输电缆的聚丙烯填充杆”的美国专利No.6,066,397；标题为“光纤多带及其制造方法”的美国专利No.6,175,677；标题为“与聚烯烃光纤电缆缓冲管兼容的防水凝胶及随其制造的电缆”的美国专利No.6,085,009；标题为“用于在电信电缆中缓冲传输元件的柔软热塑聚烯烃弹性体”的美国专利No.6,215,931；标题为“将光纤接入光纤电缆的中跨区域的方法”的美国专利No.6,134,363；标题为“编有色码的光纤带及其制造模具”的美国专利No.6,381,390；标题为“将套中光纤接入的方法”的美国专利No.6,181,857；标题为“具有非圆形腔截面的厚壁电缆套”的美国专利No.6,314,224；标题为“具有最优操作特征的光纤带矩阵材料”的美国专利No.6,334,016；标题为“具有用于识别光纤组的分组的吸水膨胀材料的光纤”的美国专利No.6,321,012；标题为“制造光纤带的方法”的美国专利No.6,321,014； 标题为“用于光纤通信电缆的聚丙烯填充杆”的美国专利No.6,210,802；标题为“用于高空安装的光纤下线电缆”的美国专利No.6,493,491；标题为“用于具有减少的收缩的光纤电缆的涂敷中央强化元件”的美国专利No.7,346,244；标题为“用于光纤的保护外皮”的美国专利No.6,658,184；标题为“导致缓冲管内布置的光纤容易接入和低衰减的缓冲管”的美国专利No.6,603,908；标题为“用于弯管光纤束的高速凝胶缓冲的涂敷器”的美国专利No.7,045,010；标题为“具有保护光纤带束的缓冲元件的光纤电缆”的美国专利No.6,749,446；标题为“减少光纤电缆的缓冲管中剩余光纤长度的变化的方法和装置”的美国专利No.6,922,515；标题为“减少光纤电缆的缓冲管中剩余光纤长度的变化的方法和装置”的美国专利No.6,618,538；标题为“用于固化具有至少两个光纤涂层固化阶段的光纤的方法和装置”的美国专利No.7,322,122；标题为“适于微管吹气安装的最优化光纤电缆”的美国专利No.6,912,347；标题为“没有硬强化元件而具有减少的热膨胀系数的光纤电缆”的美国专利No.6,941,049；标题为“耦合线圈以防止光纤内缩的缓冲管的使用”的美国专利No.7,162,128；标题为“吸水膨胀的带子，当用在缓冲管内时用作背粘式耦合”的美国专利申请公开No.US2007/0019915A1(Overton等)；标题为“使用吸水膨胀的有纹理的纱线的无油脂缓冲的光纤缓冲管结构”的国际专利申请公开No.2007/013923(Overton等)；标题为“电信光纤电缆”的欧洲专利申请公开No.1,921,478A1(Tatat等)；标题为“适于在小直径的微管中吹气安装或者推进安装的光纤电缆”的美国专利申请公开No.US2007/0183726A1(Nothofer等)；标题为“光纤电信电缆”的美国专利申请公开No.US2008/0037942A1(Tatat)；标题为“具有粘结耦合的光学元件的无凝胶缓冲管”的美国专利申请公开No.US2008/0145010A1(Overton等)；标题为“具有吸水膨胀元件的光纤电缆”的美国专利申请公开No.US2008/0181564A1(Overton等)；标题为“将光纤接入电信电缆的方法”、提交于2008年4月11日的美国专利申请No.12/101/528(Lavenne等)；标题为“具有可变形耦合元件的光纤 电缆”、提交于2008年6月26日的美国专利申请No.12/146,526(Parris等)；标题为“用于光纤电缆的耦合组件”、提交于2008年6月26日的美国专利申请No.12/146,588(Parris等)；标题为“光纤电缆组件”、提交于2008年9月12日的美国专利申请No.61/096,545(Barker等)；标题为“高光纤密度的光纤电缆”、提交于2008年9月12日的美国专利申请No.61/096,750(Lovie等)。 
在说明书和附图中，已经公开了本发明的典型实施方式。本发明不限于这些示例性实施方式。具体术语仅仅用作通用性和说明性意义，并不是为了限制。本发明的范围由下面的权利要求来设定。 

Claims (38)

1.一种光纤，其具有减少应力导致的微弯的改进的涂层系统，所述光纤是弯曲不敏感的光纤，根据IEC TR62221的方法B采用40微米级的砂纸进行测量，在波长1200纳米至1700纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于0.1dB/km的光谱衰减增加的损耗，所述光纤包括：
单模玻璃纤维；以及
围绕所述玻璃纤维的充分固化的主涂层，所述充分固化的主涂层具有（i）小于0.5MPa的原位模量和（ii）小于－50℃的玻璃化转变温度。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，所述充分固化的主涂层具有大于0.2MPa的原位模量。
3.如权利要求1所述的光纤，其中，所述充分固化的主涂层具有0.3MPa至0.4MPa的原位模量。
4.如权利要求1所述的光纤，其中，所述充分固化的主涂层具有小于－55℃的玻璃化转变温度。
5.如权利要求1所述的光纤，其中，在标准温度和压力下，在标准75微米薄膜上测量时，所述主涂层达到了约0.3J/cm2的UV剂量时的50%的完全固化。
6.如权利要求1所述的光纤，其中，在标准温度和压力下，在标准75微米薄膜上测量时，所述主涂层达到了约0.5J/cm2的UV剂量时的80%的完全固化。
7.如权利要求1所述的光纤，其中，在标准温度和压力下，在标准75微米薄膜上测量时，所述主涂层达到了约1.0J/cm2的UV剂量时的90%的完全固化。
8.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤满足ITU-T G.657.A标准和/或ITU-T G.657.B标准。
9.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤具有150微米至230微米的外径，可选地包括副涂层和/或涂墨层。
10.如权利要求9所述的光纤，进一步包括具有190微米至210微米的外径的副涂层，其中，所述单模玻璃纤维具有约125微米的直径，所述充分固化的主涂层具有135微米至175微米的外径。
11.如权利要求1所述的光纤，其中，所述主涂层包括UV固化的聚氨酯丙烯酸酯组合物。
12.如权利要求1所述的光纤，进一步包括被着色以对所述光纤进行色彩编码的副涂层。
13.如权利要求1所述的光纤，其中，根据IEC TR62221的方法B采用40微米级的砂纸进行测量，在波长1550纳米或者1625纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于0.05dB/km的衰减增加的损耗。
14.如权利要求1所述的光纤，其中，根据修改的IEC TR62221固定直径的砂纸鼓测试法，其中，在缠绕有180砂砾的砂纸以产生粗糙表面的直径为300mm的石英鼓上，以约1470mN，以单层缠绕440米的光纤样本，在测量于23℃时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于1.0dB/km的衰减增加的损耗。
15.如权利要求14所述的光纤，其中，当测量于－40℃时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于1.5dB/km的衰减增加的损耗。
16.如权利要求14所述的光纤，其中，当测量于－60℃时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于2.0dB/km的衰减增加的损耗。
17.如权利要求14所述的光纤，其中，在23℃下一小时之后测量时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于25(dB/km)/(N/mm)的微弯灵敏度。
18.如权利要求14所述的光纤，其中，在－40℃下一小时之后测量时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有小于75(dB/km)/(N/mm)的微弯灵敏度。
19.如权利要求1所述的光纤，其中，根据IEC TR62221的方法B的固定直径的砂纸鼓测试，其中，在缠绕有40微米级的砂纸以产生粗糙表面的直径为300mm的石英鼓上，以约2940mN，以单层缠绕400米的光纤样本，在测量于23℃时，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有（i）小于8.6的MAC数，其中，对于给定的光纤，所谓的MAC数定义为该光纤在1550纳米处的模场直径与有效截止波长的比率，和（ii）小于0.05(dB/km)/(N/mm)的微弯灵敏度。
20.如权利要求19所述的光纤，其中，在波长1550纳米处，所述弯曲不敏感的光纤具有7.2至8.0的MAC数。
21.如权利要求1所述的光纤，其中，所述单模玻璃纤维包括：
光学包层；
中央纤芯，其具有半径r1和与所述光学包层的折射率差Δn1；
中间包层，其具有半径r2和与所述光学包层的正折射率差Δn2，所述正折射率差Δn2小于所述纤芯的所述折射率差Δn1；
凹陷槽，其具有半径r3和与所述光学包层的负折射率差Δn3；
其中，所述光纤在波长1310纳米处具有8.6微米至9.5微米的标定模场直径MFD，并且，对于波长1550纳米，当弯曲半径为5毫米时弯曲损耗小于0.15dB/圈；以及
小于或者等于1260纳米的电缆截止波长，被测量为在传播超过22米光纤之后，LP11模的衰减大于或者等于19.3dB时的波长。
22.如权利要求21所述的光纤，其中：
所述中央纤芯的面积分V01定义为
V 01 = ∫ 0 r 1 Δn ( r ) · dr ≈ r 1 × Δn 1 ,
为19.0×10-3微米至23.0×10-3微米。
23.如权利要求22所述的光纤，其中，所述中央纤芯的面积分V01为20.0×10-3微米至21.5×10-3微米。
24.如权利要求21所述的光纤，其中：
所述凹陷槽的面积分V03定义为
V 03 = ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · dr ≈ ( r 3 - r 2 ) × Δn 3 ,
为-55.0×10-3微米至-30.0×10-3微米。
25.如权利要求24所述的光纤，其中，所述凹陷槽的面积分V03为-42.5×10-3微米至-32.5×10-3微米。
26.如权利要求21所述的光纤，其中：
所述凹陷槽的体积积分V13定义为
V 13 = 2 · ∫ r 2 r 3 Δn ( r ) · r · dr ≈ ( r 3 2 - r 2 2 ) × Δn 3 ,
为-1200×10-3μm2至-750×10-3μm2。
27.如权利要求26所述的光纤，其中，所述凹陷槽的体积积分V13为-1000×10-3μm2至-750×10-3μm2。
28.如权利要求21所述的光纤，进一步包括大于1300纳米的有效截止波长λceff。
29.如权利要求21所述的光纤，进一步包括1240纳米至1310纳米的截止波长。
30.如权利要求21所述的光纤，进一步包括小于或者等于1250纳米的理论截止波长。
31.如权利要求21所述的光纤，其中，所述中央纤芯具有3.8微米至4.35微米的半径r1。
32.如权利要求21所述的光纤，其中，所述中间包层具有8.5微米至9.7微米的半径r2。
33.如权利要求21所述的光纤，其中，所述凹陷槽具有13.5微米至16微米的半径r3。
34.如权利要求21所述的光纤，其中，所述中央纤芯与所述光学包层的折射率差Δn1为4.9×10-3至5.7×10-3。
35.如权利要求21所述的光纤，其中，所述中间包层与所述光学包层的折射率差Δn2为-0.1×10-3至0.6×10-3。
36.如权利要求21所述的光纤，其中，所述凹陷槽与所述光学包层的折射率差Δn3为-10.0×10-3至-5.0×10-3。
37.如权利要求21所述的光纤，进一步包括1300纳米至1324纳米的零色散波长ZDW。
38.如权利要求21所述的光纤，进一步包括小于0.092ps/(nm2·km)的零色散波长处的零色散斜率值ZDS。
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