CN103176246A - 包含连接器的多芯光纤 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高光传输空间密度和优异弯曲性能的包含连接器的多芯光纤。包含连接器的多芯光纤的光纤本体的中间区域是位于束部之间的区域，在束部中，多根光纤由耦合材料结合在一起，并且从该中间区域局部移除耦合材料，从而露出各光纤中位于中间区域内的部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含连接器的多芯光纤。
背景技术
近年来，在诸如刀片式服务器等与数据通信相关的设备中，为减少功率消耗和实现大容量信号处理，利用光信号进行的数据传输变得必要。需要装置以高空间密度连接。为提高光传输空间密度，例如，B.G.Lee等人在IEEE光子学会夏季专题会议2010，TuD4.4（2010）的名称为“120-Gb/s100-m Transmission in a Single MulticoreMultimode Fiber Containing Six Cores Interfaced with a MatchingVCEL Amy,”（非专利文献1）中描述了通过使用在共同包层中具有多个芯部的多模式多芯光纤来传输光信号的尝试。
发明内容
发明人对上述常规技术进行研究并发现下述问题。
也就是，当使用多芯光纤传输光信号时，必须考虑诸如芯部之间的串扰等问题。具体地，有必要进行各芯部传播常数的调整并且确保芯部之间有足够的距离。Arakawa等人在2011年11月“TECHNICAL REPORT OF IEICE”第111卷第297期OCS2011-104第65页至第69页（非专利文献2）中提出芯部之间的距离需不小于40μm。由于还关注由带有涂层的最外层芯部中传播波型的光耦合穿过包层引起的漏泄损耗，所以最外层芯部需要位于与包层外周有一定距离的位置。因此，与直径为125μm的标准光纤相比，多芯光纤的包层直径（光纤外径）变得更大。由于以小的弯曲半径来弯曲具有大包层直径的光纤而不断裂是很困难的，所以这种光纤不适合模块中的光信号传输。
已完成本发明来解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种包含连接器的多芯光纤，该光纤具有高光传输空间密度和优异弯曲性能，同时避免了在其弯曲时的断裂。
根据本发明的包含连接器的多芯光纤，作为第一方面，其包括沿预定轴延伸的光纤本体、以及固定至光纤本体一端的连接器。光纤本体由组装的多根光纤和耦合材料组成，该耦合材料将这些光纤结合在一起，使每根光纤处于被包围在其中的状态。特别地，在光纤本体的中间区域中局部移除耦合材料，由此露出各光纤的一部分。光纤本体的中间区域（即露出各光纤的一部分的区域）是位于与连接器距离为第一距离的位置和与连接器距离为大于第一距离的第二距离的位置之间的区域。当光纤本体在该中间区域弯曲时，不同于由耦合材料结合在一起的光纤部分（束部），每根光纤上由增加弯曲而引起的侧向压力大幅度降低，从而实现优异的弯曲性能和较低的断裂可能。
作为适用于第一方面的第二方面，优选地，位于包含连接器的多芯光纤一端（固定有连接器的端部）的各光纤端部插入到连接器的套管中，使各端部的光纤外径处于被调整的状态，通过应用诸如化学蚀刻等能够调整光纤外径的技术，以所设计的芯部之间的芯部间距来设置各端部的芯部。作为适用于第一和第二方面中至少一方面的第三方面，位于包含连接器的多芯光纤一端（固定有连接器的端部）的各光纤端部可与一个或多个光纤布置构件一起插入到连接器的套管中。
作为适用于第一至第三方面中至少任一方面的第四方面，各光纤的光纤外径偏差优选不超过1μm。作为适用于第一至第四方面中至少任一方面的第五方面，各光纤的光纤外径偏差优选不超过0.5μm。
此外，作为适用于第一至第五方面中至少任一方面的第六方面，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为10mm时的弯曲损耗优选不超过0.75dB/圈。作为适用于第一至第六方面中至少任一方面的第七方面，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为5mm时的弯曲损耗优选不超过0.15dB/圈。作为适用于第一至第七方面中至少任一方面的第八方面，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为3mm时的弯曲损耗优选不超过0.3dB/圈。
附图说明
图1示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤的示意结构图；
图2示出了根据第一实施例和第二实施例的适用于包含连接器的多芯光纤的光纤典型结构图；
图3示出了根据第一实施例和第二实施例的适用于包含连接器的多芯光纤的光纤示例表；
图4示出了根据第一实施例（弯曲部形成之前）的包含连接器的多芯光纤的配置图；
图5A和图5B示出了根据第一实施例（弯曲部形成之后）的包含连接器的多芯光纤的结构图；
图6示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤一端处的剖面结构（对应图1中沿线I-I的剖面）示例图；
图7示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤一端处的剖面结构（对应图1中沿线I-I的剖面）的另一个示例图；
图8A至图8E是说明用于提高根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤的光纤封装密度的方法的图示；以及
图9A和图9B示出了根据第二实施例的包含连接器的多芯光纤的示意结构图；
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的实施例。在附图的描述中，相同的元件将用相同的附图标记表示，省略重复的描述。
（第一实施例）
图1示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤的示意结构图。图2示出了根据第一实施例和第二实施例的适用于包含连接器的多芯光纤的光纤典型结构图。
如图1所示，根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤1A设置有沿预定轴延伸的光纤本体、以及固定至光纤本体一端的连接器20A。光纤本体包括多根光纤11，并且由束部10和位于束部10之间的中间区域10A（弯曲部）组成，在束部10中，耦合材料13包围每根光纤11，由此这些光纤11由耦合材料13结合在一起。从弯曲部10A局部移除耦合材料13，从而露出每根光纤11。
连接器20A的套管21固定至光纤本体一端。也就是，位于光纤本体一端的各光纤11端部插入到连接器20A的套管21中，使各光纤的光纤外径处于被调整的状态。各光纤11的光纤外径偏差不超过1μm，并且优选地不超过0.5μm，以实现各芯部位置的精确配置。
设置在光纤本体中的弯曲部10A位于与固定在光纤本体一端的连接器20A（精确地，连接器20A的套管21）距离为D1的位置和与连接器20A距离为D2（＞D1）的位置之间的区域中。
如图2所示，适用于具有上述结构的包含连接器的多芯光纤1A的光纤11设置有裸露光纤，该裸露光纤主要由硅玻璃和设置在裸露光纤外周上的树脂涂层113（如果需要）组成。裸露光纤设置有芯部111和包层112，芯部111沿预定轴延伸并且具有预定的折射率，包层112设置在芯部111的外周上并且具有比芯部111低的折射率。在本说明书中，裸露光纤的外径将称为“光纤外径”，以及树脂涂层113的外径将称为“光纤涂层外径”。具有图2中所示结构的光纤11还适用于根据下述第二实施例的包含连接器的多芯光纤1B。图3示出了适用于根据第一实施例和第二实施例的包含连接器的多芯光纤1A、1B的光纤示例。
图4示出了根据第一实施例（弯曲部形成之前）的包含连接器的多芯光纤1A的配置图。图5A和图5B示出了根据第一实施例（弯曲部形成之后）的包含连接器的多芯光纤1A的结构图。图5B是图5A中由虚线包围的区域A的放大图。此外，图6示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤的一端处的剖面结构（对应图1中沿线I-I的剖面）的示例图，以及图7示出了根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤的一端处的剖面结构（对应图1中沿线I-I的剖面）的另一个示例图。
包含连接器的多芯光纤1A在弯曲部形成之前设置有这样的光纤本体和连接器20A（包括套管21），在该光纤本体中形成有穿过弯曲部10A的束部10，连接器20A固定在束部10一端。
如上所述，束部10是由耦合材料13将组装的多根光纤11（在图6中为七根光纤）结合在一起的部分。每根光纤11设置有硅玻璃的芯部111和包层112，并且包层的外周进一步由树脂涂层113覆盖。每根光纤11在一端侧上的预定长度范围内由耦合材料13结合在一起以构成束部10。此结构是实现高光传输空间密度的多芯光纤的大致配置。耦合材料13是能够很容易地用刷子等移除的树脂涂层。束部10的一端插入形成连接器20A的单孔套管21中，由此将连接器20A固定至束部10的一端。
对于套管21内光纤11芯部的精确配置，彼此相邻的光纤11彼此接触并且最外侧位置的光纤11与套管21的内壁接触。为将多根光纤11以接触的方式封装起来，如图7所示，也可采用这样的配置，其中，类似在例如微型结构的光纤生产的堆叠和拉拔操作中使用的隔离棒12，可作为光纤布置构件插入到光纤间隙中。隔离棒12优选地由具有与光纤11的芯部111和包层112材料相同硬度的材料组成，并且优选地由与光纤11的芯部111和包层112相同的硅玻璃组成。
如图5A和图5B所示，从光纤本体部分长度范围内的束部10（束部10之间的弯曲部10A）移除耦合材料13，由此每根光纤11由单芯光纤构成。没有耦合材料13的这部分（弯曲部10A）具有更低的刚度和改善的挠性，因此，更容易以小的曲率半径来弯曲光纤11。例如，在光纤用在设备内部的情况下，包含连接器的多芯光纤1A能够安装有在连接器20A附近弯曲90°的弯曲部10A。
各光纤11优选地在弯曲状态下具有小的弯曲损耗，并且例如优选使用符合ITU-T G.657.B（在波长为1550nm、弯曲半径为5mm时的弯曲损耗不超过0.15dB/圈）或ITU-T G.657.A1（在波长为1550nm、弯曲半径为10mm时的弯曲损耗不超过0.75dB/圈）的“弯曲损耗不敏感光纤”。
图8A至图8E是说明用于提高根据第一实施例的包含连接器的多芯光纤1A的光纤封装密度的方法的图示。
首先，在包含连接器的多芯光纤1A的末端处，从束部10中的各光纤11端部移除树脂涂层113，此后，将端部浸入在氢氟酸（HF）水溶液中（图8A）。这个过程使得各光纤11的端部外径（光纤外径）调整到45μm。然后，用纯水漂洗这些端部（图8B）。将束部10中的各光纤11端部固定至套管21，使它们处于插入套管21的状态（图8C）。用刷子100将耦合材料13从光纤本体的部分长度范围移除，由此每根光纤11变成单芯光纤（图8D）。然后，将耦合材料13被移除的部分弯曲（图8E）。以此方式，能够提高套管21中的光纤封装密度。
光纤本体（包括束部10）可按如下方式生产：在光纤11的生产中，通过拉拔光纤预制坯，形成具有几十微米小的玻璃直径（光纤外径）的覆层光纤，并且由耦合材料13将它们组装和结合为一体以形成光纤本体。因为小的玻璃直径和由于包含涂层而减少的串扰，光纤11具有低刚度和改善的挠性。
束部10中各光纤11的光纤外径优选地是相同的。在图8A至图8E所示的方法中，由于将光纤11扎成一捆，光纤11能够被蚀刻成具有相同的光纤外径。为实现标准光纤连接器要求的芯部偏心误差（＜1μm），光纤11之间的光纤外径偏差也优选地不超过1μm。因此，优选地从光纤外径偏差不超过0.5μm的这种光纤中预先选择待扎成一捆的光纤。还能够采用以下配置：在通过蚀刻完成外径调整后，使用具有可选外径的隔离棒12，以便将套管21定位在预定位置，使得在最外侧位置的光纤11能够大致与套管21的内壁保持接触。
由于刚度降低与光纤截面面积成反比，散开后的光纤通过耦合材料13一定程度的刚度而提高其挠性。当进一步减小玻璃直径时，提高了玻璃部分的挠性，以便能够进行更好的低型面封装。
根据单芯光纤11的弯曲半径和/或包层直径（光纤外径）来适当地选择从其局部移除耦合材料13的弯曲部10A长度，但长度优选地尽可能长，因为挠性随着移除长度（D2-D1）的增加而提高。
连接器20A的形状可以是固定至单孔套管的类型或固定至多孔套管的类型。
(第二实施例)
图9A和图9B示出了根据第二实施例的包含连接器的多芯光纤1B的示意结构图。图2示出了根据第二实施例的适用于包含连接器的多芯光纤1B的光纤典型结构。图9B是沿图9A中线Ⅱ-Ⅱ的包含连接器的多芯光纤1B的剖面图。
根据第二实施例的包含连接器的多芯光纤1B呈带状，其中多根光纤11由耦合材料13结合在一起，使光纤11处于布置在共同平面上的状态。包含连接器的多芯光纤1B还设置有沿预定轴延伸的（带状）光纤本体、以及固定至光纤本体一端的连接器20B。带状光纤本体还包括多根光纤11，并且由束部10和在束部10之间的中间区域10B（弯曲部）组成，在束部10中，这些光纤11由耦合材料13结合在一起。从弯曲部10B局部移除耦合材料13，由此露出每根光纤11。
带有用于将各光纤11单独定位的V形槽的连接器20B被固定至光纤本体一端。具体地，位于光纤本体一端的各光纤11端部被设置在连接器20B的V形槽中，使之处于树脂涂层从各端部被移除以及各端部的光纤外径被调整的状态，并且各光纤11端部被按压构件212固定在V形槽中。用粘合剂211将束部10的末端（耦合材料13的末端）固定至连接器20B。在第二实施例中，各光纤11的光纤外径偏差也不超过1μm，并且优选地不超过0.5μm。
光纤本体中的弯曲部10B位于与固定至光纤本体一端的连接器20B距离为D1的位置和与连接器20B距离为D2（＞D1）的位置之间的区域中。
如上所述，本发明提供了具有高光传输空间密度和优异弯曲性能的包含连接器的多芯光纤。
Claims (8)
1.一种包含连接器的多芯光纤，包括：
光纤本体，其沿预定轴延伸，所述光纤本体由组装的多根光纤和耦合材料组成，该耦合材料将所述多根光纤结合在一起，使每根光纤处于被包围在其中的状态；以及
连接器，其固定至所述光纤本体的一端，
其中，在所述包含连接器的多芯光纤的光纤本体的中间区域，即位于与所述连接器距离为第一距离的位置和与所述连接器距离为长于第一距离的第二距离的位置之间，局部移除所述中间区域中的耦合材料，以露出各光纤的位于所述中间区域的部分。
2.根据权利要求1所述的包含连接器的多芯光纤，其中，在所述包含连接器的多芯光纤的一端的各光纤端部插入到所述连接器的套管中，使各端部的光纤外径处于被调整的状态。
3.根据权利要求1或2所述的包含连接器的多芯光纤，其中，在所述包含连接器的多芯光纤的一端的各光纤端部与一个或多个光纤布置构件一起插入到所述连接器的套管中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的包含连接器的多芯光纤，其中，各光纤的光纤外径偏差不超过1μm。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的包含连接器的多芯光纤，其中，各光纤的光纤外径偏差不超过0.5μm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的包含连接器的多芯光纤，其中，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为10mm时的弯曲损耗不超过0.75dB/圈。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的包含连接器的多芯光纤，其中，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为5mm时的弯曲损耗不超过0.15dB/圈。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的包含连接器的多芯光纤，其中，各光纤在波长为1550nm且弯曲半径为3mm时的弯曲损耗不超过0.3dB/圈。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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