CN102165345A - 光纤及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光纤(10)，其包括：纤芯(11)、覆盖该纤芯(11)设置且折射率比该纤芯(11)低的第一包层(12)、以及覆盖第一包层(12)设置且折射率比该第一包层(12)低的第二包层(13)。在第一包层(12)中掺杂有光衰减掺杂剂，该光衰减掺杂剂的浓度从内周侧朝着外周侧增加。在第一包层(12)中掺杂有光衰减掺杂剂，该光衰减掺杂剂的浓度从内周侧朝着外周侧增加。

Description

光纤及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备纤芯、第一包层和第二包层的光纤及其制造方法。
背景技术
除了具有纤芯和包层两层结构的光纤以外，具有多层包层、使弯曲损耗减少的光纤也正在实用化。
在专利文献1中公开了一种单模光纤，其包括：采用溶液掺杂法掺杂有钴氧化物的石英玻璃的高吸收型外部包层玻璃、非吸收型内部包层玻璃和非吸收型纤芯玻璃。
专利文献1：日本公开特许公报特表2002-528757号公报
发明内容
本发明的光纤包括：纤芯、覆盖该纤芯设置且折射率比该纤芯低的第一包层、以及覆盖该第一包层设置且折射率比该第一包层低的第二包层，其中：
在所述第一包层中掺杂有光衰减掺杂剂，该光衰减掺杂剂的浓度从内周侧朝着外周侧增加。
本发明的光纤的制造方法是通过对具备纤芯形成部、覆盖该纤芯形成部的第一包层形成部、以及覆盖该第一包层设置的第二包层形成部的预制件(perform)进行拉丝来制造本发明的光纤的方法，其中：
该方法包括在形成第一包层形成部后，从该第一包层形成部的外周引入光衰减掺杂剂的工序。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的光纤的结构的立体图。
图2是表示本实施方式所涉及的光纤在纤维剖面的直径方向上的折射率分布图。
图3是表示本实施方式所涉及的光纤的信号光传输的说明图。
图4(a)和图4(b)是表示(a)基模和(b)高次模的信号光的光强分布图。
图5(a)～图5(c)是表示预制件的制作方法的说明图。
图6是表示现有技术中光纤的信号光传输的说明图。
图7是表示基模信号光的光强变化的说明图。
-符号说明-
10  光纤
11  纤芯
12  第一包层
13  第二包层
20  预制件
21  纤芯形成部
22  第一包层形成部
23  第二包层形成部
具体实施方式
以下根据附图对本实施方式进行详细说明。
图1表示本实施方式所涉及的光纤10。该光纤10是通信用光纤，例如连接在从光缆分支出的单模光纤上，特别是设置在受到弯曲而变形的部分上的光纤。
本实施方式所涉及的光纤10具有以下结构：从光纤中心依次呈同心圆状一体有纤芯11、第一包层12、第二包层13和支持层14。
纤芯11例如由掺杂有掺杂高折射率掺杂剂的石英形成，外径为8～10.2μm，优选8.2～10μm，折射率为1.460～1.462。应予说明，在本发明中，折射率是指在常温下、相对于标准空气的折射率。
作为高折射率掺杂剂，例如典型地可列举出锗(Ge)，此外还可列举出磷(P)等。可以掺杂一种高折射率掺杂剂，也可以掺杂多种高折射率掺杂剂。优选高折射率掺杂剂的浓度为2.9～4.0质量％。
第一包层12例如由已掺杂有光衰减掺杂剂的石英形成，外径为30～45μm，优选30～40μm，折射率为1.450～1.454。优选第一包层12的外径与纤芯11的外径之比为2.9～5.5。
作为光衰减掺杂剂，例如可列举出羟基(OH)、氢(H2)等。其中从易于控制光的吸收的观点出发优选OH。可以掺杂一种光衰减掺杂剂，也可以掺杂多种光衰减掺杂剂。
光衰减掺杂剂掺入第一包层12中，浓度从第一包层12的内周侧朝着外周侧连续变高。另外，优选的，光衰减掺杂剂在第一包层12中的平均浓度为100～10000质量ppm。
第二包层13例如由已掺杂有低折射率掺杂剂的石英形成，外径为44～75μm、折射率为1.430～1.444。
作为低折射率掺杂剂，例如可列举出硼(B)、氟(F)等。可以掺杂一种低折射率掺杂剂，也可以掺杂多种低折射率掺杂剂。优选低折射率掺杂剂的浓度为2.0～25质量％。
支持层14例如由纯石英形成，外径为123～127μm(典型的为125μm)、折射率为1.450～1.454。
另外，以上结构的光纤10由未图示的树脂制被覆层所被覆，作为光纤芯线使用。
图2表示本实施方式所涉及的光纤10在纤维剖面的直径方向上的折射率分布。
在本实施方式所涉及的光纤10中，如果以第一包层12和支持层14的折射率(优选折射率相同)为基准，则折射率分布具有纤芯11成为突出的高折射率部分、第二包层13成为大幅陷入的低折射率部分的沟槽型结构。这样一来，在该光纤10中，即使受到曲率半径小的弯曲而变形，也会有效地抑制光泄露到第二包层13的外部。
但是，如果在已将具有多层包层的光纤连接到普通的通信用单模光纤上时纤芯发生轴偏离，则如图6所示，基模信号光主要在纤芯11’内传输、并且高次模信号光主要在纤芯11’外周侧的包层12’中产生并传输，如图7所示，例如若温度变化，则会有基模和高次模的位相差变化而发生模间干涉，基模信号光的光强在出射端发生变化的问题。另外，该模间干涉的问题也会因纤维长度或信号光波长而发生。
然而，根据本实施方式所涉及的光纤10，如图3所示，即使在与其它单模光纤连接时纤芯11发生轴偏离，基模信号光主要在纤芯11内传输、并且高次模信号光主要在第一包层12内产生并传输，也会因为在第一包层12中掺杂有光衰减掺杂剂，而且该光衰减掺杂剂的浓度从第一包层12的内周侧朝着外周侧增加，而如图4(a)和图4(b)所示，由于靠近基模信号光主要在其中传输的纤芯11一侧的光衰减掺杂剂的浓度相对较低，所以能够将基模信号光的衰减抑制得很低；由于传输高次模信号光的第一包层12与第二包层13的界面一侧的光衰减掺杂剂浓度相对较高，所以能够在该界面的反射前后使高次模信号光有效地衰减。因此，就能够抑制基模与高次模的模间干涉。
掺杂在第一包层12中的光衰减掺杂剂如果像羟基(OH)那样由于羟基(OH)吸收而使之衰减的光的波段狭窄，则能够对例如波长1300nm波段的信号光进行有效吸收从而使该信号光衰减，而在进行芯线对照时，由对在第一包层12中传输的波长1650nm波段和650nm波段的芯线识别光的吸收所造成的衰减较小，所以在进行芯线对照时不会有障碍。另外，优选信号光的损耗与芯线识别光的损耗之差为10dB以上。
接着，对本实施方式所涉及的光纤10的制造方法进行说明。
本实施方式所涉及的光纤10能够通过对具备纤芯形成部21、覆盖该纤芯形成部21的第一包层形成部22、覆盖该第一包层形成部22的第二包层形成部23、覆盖第二包层形成部23的支持层形成部24(第3包层形成部)的预制件20进行拉丝来制造。
预制件20能够采用化学汽相沉积(CVD)法、汽相轴向沉积(VAD)法、外部气相沉积(OVD)法制作。为了得到上述光纤10，在该预制件20的制作工序中，只要包含在形成第一包层形成部22后，从第一包层形成部22的外周引入光衰减掺杂剂的工序即可。这样一来，如果从第一包层形成部22的外周引入光衰减掺杂剂，则光衰减掺杂剂的掺杂浓度在第一包层形成部22的外周侧较大，在内周侧较小。具体而言，例如可列举出在掺杂羟基(OH)作为光衰减掺杂剂时，在形成第一包层形成部22后，使第一包层形成部22的外周火焰氧化的方法。
如图5所示，预制件20能够采用管棒法(rod in tube method)制造。
具体而言，如图5(a)所示，采用改进汽相沉积(MCVD)法在由石英玻璃管构成的支持层形成部24内安装第二包层形成部23，然后，如图5(b)所示，采用CVD法或VAD法制作纤芯形成部21和第一包层形成部22的叠层体，并从第一包层形成部22的外周引入光衰减掺杂剂，将已引入光衰减掺杂剂的叠层体插入第二包层形成部23内，最后，如图5(c)所示，使它们塌缩(collapse)即可。
优选对制成的预制件20进行拉丝时炉内温度为例如1800～2200℃，优选拉丝速度为例如100～1000m/分。
另外，在本实施方式中，具有向纤芯11中掺入高折射率掺杂剂、向第一包层12中掺入光衰减掺杂剂、以及向第二包层13中掺入低折射率掺杂剂，并由纯石英形成支持层14的结构，但并不限于此，只要是第一包层12的折射率比纤芯11低、第二包层13的折射率比第一包层12低的结构，其他结构亦可。另外，各部中还可以根据需要掺杂其它掺杂剂。
-产业实用性-
本发明对具备纤芯、第一包层和第二包层的光纤有用。

Claims (10)

1.一种光纤，其包括：纤芯、覆盖该纤芯设置且折射率比该纤芯低的第一包层、以及覆盖该第一包层设置且折射率比该第一包层低的第二包层，其中：
在所述第一包层中掺杂有光衰减掺杂剂，该光衰减掺杂剂的浓度从内周侧朝着外周侧增加。
2.根据权利要求1所述的光纤，其中：
所述纤芯由掺杂有高折射率掺杂剂的石英形成。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其中：
所述第一包层由掺杂有光衰减掺杂剂的石英形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤，其中：
所述光衰减掺杂剂为羟基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，其中：
所述第一包层的外径与所述纤芯的外径之比为2.9～5.5。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤，其中：
所述第二包层由掺杂有低折射率掺杂剂的石英形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光纤，其中：
还包括支持层，该支持层覆盖所述第二包层设置且折射率比该第二包层高。
8.根据权利要求7所述的光纤，其中：
所述支持层由纯石英形成。
9.根据权利要求7或8所述的光纤，其中：
所述第一包层和所述支持层的折射率相同，以所述第一包层和所述支持层为基准，纤维剖面的直径方向的折射率分布具有所述纤芯的折射率突出、所述第二包层的折射率凹陷的沟槽型结构。
10.一种光纤的制造方法，该方法通过对具备纤芯形成部、覆盖该纤芯形成部设置的第一包层形成部、以及覆盖该第一包层设置的第二包层形成部的预制件进行拉丝来制造权利要求1至9中任一项所述的光纤，其中：
该方法包括在形成第一包层形成部后，从该第一包层形成部的外周引入光衰减掺杂剂的工序。
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