CN103376501B - 多芯光纤 - Google Patents

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CN103376501B CN201310143412.6A CN201310143412A CN103376501B CN 103376501 B CN103376501 B CN 103376501B CN 201310143412 A CN201310143412 A CN 201310143412A CN 103376501 B CN103376501 B CN 103376501B
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Abstract

本发明提供一种多芯光纤，该多芯光纤可以减小芯部之间的时滞和串扰二者。该多芯光纤包括：多个芯部，其沿着光纤轴线延伸；以及光学包层，其围绕多个芯部。经由多个芯部传播的光信号之间的时滞为1ps/m以下，并且多个芯部中的两个相邻芯部之间的传播常数差大于0。

Description

多芯光纤
技术领域
本发明涉及多芯光纤。
背景技术
对于包括沿着光纤轴线延伸的多个高折射率部分(芯部)的多芯光纤而言，要求经由芯部传播的光信号之间的时滞(由于通过多条路径而导致的时间差)是小的。芯部之间的时滞有时是由芯部之间的长度差异引起的，有时是由芯部之间的结构差异引起的。如果芯部之间的时滞大，则在使用多个芯部进行并行光传输时会产生问题。另外，有时还需要用光纤带(optical fiber ribbon)来降低光纤之间的时滞。日本未审查的专利申请公开No.10-39185和No.2003-21763公开了有关减小该时滞的发明。然而，需要能更容易地减小时滞的方法。此外，由于光纤带具有大的横截面面积，所以优选是将其改进成具有较高的密度。
多芯光纤优于光纤带之处在于：由芯部长度差异导致的时滞是小的。另外，多芯光纤在密度方面较优。然而，在多芯光纤中，不仅要求芯部之间的时滞减小，而且要求芯部之间的串扰减小。日本未审查的专利申请公开No.2011-209702和IEICE ElectronicsExpress,Vol.6,No.2,pp.98-103(NPL 1)描述了意图减小多芯光纤中的芯部之间的串扰的技术。这些参考文献描述了：为了减小多芯光纤中的芯部之间的串扰，有效的是在芯部之间形成传播常数差。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可以减小芯部之间的时滞和串扰二者的多芯光纤。
为了实现目的，根据本发明的一个方面的多芯光纤包括：多个芯部，其沿着光纤轴线延伸；以及光学包层，其围绕所述多个芯部。经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为1ps/m以下，并且所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的传播常数差大于0。传播常数差优选的是大于1×10-5，更优选的是大于1×10-4。
优选地，所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差Δn和直径均不同，并且对于相同的传播常数差，经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞可以小于在所述芯部之间的直径相等而仅折射率差不同的情况下获得的时滞且小于在所述芯部之间的折射率差相等而仅直径不同的情况下获得的时滞。这里，折射率差Δn由给出。可选地，所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差和直径均不同，并且当Δ(Δn)表示所述芯部之间的折射率差的变化量并且Δ(2a)表示所述芯部之间的直径的变化量时，芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)可以为负值，其中，Δ(Δn)以百分比表示，并且Δ(2a)以微米表示。
在这些情况下，优选地，所述多个芯部的两个相邻芯部之间的传播常数差为0.0003/μm以上，并且经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为0.1ps/m以下。优选地，所述多个芯部由纯石英玻璃形成，并且所述光学包层由含有氟的石英玻璃形成。此外，所述多个芯部可以由含有GeO2的石英玻璃形成，并且所述芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)可以处于-1.5×10-2至-0.55×10-2的范围内。可选地，所述多个芯部可以由纯石英玻璃形成，所述光学包层可以由含有氟的石英玻璃形成，并且所述芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)可以处于-7.3×10-2至-3.8×10-2的范围内。
所述多个芯部可以由纯石英玻璃形成，所述光学包层可以由含有氟的石英玻璃形成，并且经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞可以为0.5ps/m以下。所述多个芯部中的两个相邻芯部之间可以设置有折射率降低区，所述折射率降低区的折射率低于所述光学包层的折射率。
根据本发明的另一方面的一种用于并行光传输的光缆包括：多芯光纤，其包括沿着光纤轴线延伸的多个芯部以及围绕所述多个芯部的光学包层；以及多根抽头光纤，其与所述多芯光纤的芯部光连接。所述多根抽头光纤的一端与所述多芯光纤的芯部光连接，另一端分成单独的芯部。所述多芯光纤的时滞由以下方式得到补偿：将所述多根抽头光纤中的另一端处的分开部分相对较短的抽头光纤连接至所述多个芯部中的产生相对较大的延迟的芯部。所述光缆的总时滞为0.1ps/m以下。
根据本发明，可以减小芯部之间的时滞和串扰二者。
附图说明
图1是多芯光纤的实例的横截面图。
图2是多芯光纤的另一个实例的横截面图。
图3是示出第一实施例中群延迟(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图4是示出第一实施例中群延迟(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图5是示出第一实施例中群延迟(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图6是示出第一实施例中时滞(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图7是示出第一实施例中时滞(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图8是示出第一实施例中时滞(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图9是示出第一实施例中传播常数差(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图10是示出第一实施例中传播常数差(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图11是示出第一实施例中传播常数差(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图12是示出第二实施例中群延迟(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图13是示出第二实施例中群延迟(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图14是示出第二实施例中群延迟(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图15是示出第二实施例中时滞(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图16是示出第二实施例中时滞(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图17是示出第二实施例中时滞(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图18是示出第二实施例中传播常数差(在波长为1.31μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图19是示出第二实施例中传播常数差(在波长为1.55μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图20是示出第二实施例中传播常数差(在波长为1.625μm的情况下)关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。
图21是根据第三实施例的用于并行光传输的光缆的概念图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的实施例。在描述附图时，以相同的附图标记表示相同的部件，并省略重复的描述。
在用于减小芯部之间的串扰的NPL 1的设计中，特意使得芯部之间的折射率结构不同，这导致芯部之间产生时滞。在NPL 1的图3(a)和图3(b)所示的实例中，全部芯部的直径均固定为9μm，芯部的折射率差是三个值(0.38％、0.39％和0.40％)中的任意一者。在这种情况下，芯部之间的时滞在波长为1.31μm的情况下估计为1.1ps/m，在波长为1.55μm的情况下估计为1.1ps/m，并且在波长为1.625μm的情况下估计为1.2ps/m。
在NPL 1的图3(c)和图3(d)所示的实例中，全部芯部的直径均固定为5μm，芯部的折射率差是三个值(1.15％、1.20％和1.25％)中的任意一者。在这种情况下，芯部之间的时滞在波长为1.31μm的情况下估计为5.7ps/m，在波长为1.55μm的情况下估计为5.9ps/m，并且在波长为1.625μm的情况下估计为6.0ps/m。
图1是多芯光纤的实例的横截面图。在多芯光纤1中，沿着光纤轴线延伸的七个芯部101至107分别被光学包层111至117覆盖。七对芯部10m和光学包层11m被护套20覆盖。这里，m表示整数1至7。光学包层11m和护套20具有相同的折射率。在多芯光纤1的垂直于光纤轴线的横截面中，芯部101位于中心，其它六个芯部102至107以规则的间距设置在以芯部101为中心的圆周上。各个芯部101至107的折射率均比覆盖芯部的光学包层的折射率高，并且各个芯部101至107可以引导光波。
图2是多芯光纤的另一个实例的横截面图。在多芯光纤2中，沿着光纤轴线延伸的七个芯部101至107对应地被光学包层111至117和折射率降低区121至127覆盖。芯部10m、光学包层11m和折射率降低区12m的七个组合被护套20覆盖。在多芯光纤2中，m同样表示整数1至7。在多芯光纤2的垂直于光纤轴线的横截面中，芯部101位于中心，其它六个芯部102至107以规则的间距设置在以芯部101为中心的圆周上。各个芯部10m的折射率均比围绕芯部的光学包层11m的折射率高，并且各个芯部10m可以引导光波。
围绕对应的光学包层11m的各个折射率降低区12m的折射率均比光学包层11m和护套20的折射率低。由于折射率降低区设置在两个相邻的芯部之间，所以减小了芯部之间的串扰。另外，可以缩短芯部至芯部的距离，这样可以获得较高的密度。此外，减小了弯曲损耗，并增强了可处置性。
在下文中，描述芯部由含有GeO2的石英玻璃形成且光学包层由纯石英玻璃形成的情况作为第一实施例，并且描述芯部由纯石英玻璃形成且光学包层由含有氟的石英玻璃形成的情况作为第二实施例。在这些实施例中的任意一个实施例中，各个芯部均是具有简单阶跃型折射率分布的单模芯部。此外，2a表示芯部直径(单位：μm)，Δn表示折射率差(单位：％)，S表示芯部之间的时滞(单位：ps/m)，Δβ表示传播常数差(单位：1/μm)。
第一实施例
在根据第一实施例的多芯光纤中，芯部由含有GeO2的石英玻璃形成，光学包层由纯石英玻璃形成，并且两个相邻的芯部之间的传播常数不同，以抑制串扰。多芯光纤中的时滞是经由不同的芯部传播的信号之间的群延迟差，并被定义为每单位长度的延迟时间差。多芯光纤中的时滞是由例如芯部直径2a和折射率差Δn等折射率结构的差异引起的。在下文中，将芯部直径2a为8.5μm且折射率差Δn为0.35％的条件设置为基准条件，将计算出的与基准条件下的群延迟和传播常数的差异作为时滞和传播常数差。
图3至图5均是示出群延迟关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图3、图4和图5分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出群延迟的等值线(level line)。等值线的间隔为1ps/m。
图6至图8均是示出时滞关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图6、图7和图8分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出时滞的等值线。等值线的间隔为1ps/m。图6至图8是从图3至图5获得的。以标准条件下的群延迟为基准，获得各种条件下的时滞。如这些曲线图所示，无论在任意一种波长的情况下，时滞的产生均取决于芯部直径2a和折射率差Δn(时滞不为零)。
图9至图11均是示出传播常数差关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图9、图10和图11分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出传播常数差的等值线。等值线的间隔为0.001/μm。以标准条件下的传播常数为基准，获得各种条件下的传播常数差。
在第一实施例中，多芯光纤设计并制造成：在芯部之间的传播常数不同的假设下，可以抑制芯部之间的时滞。为此，在多芯光纤中，使得由芯部引导的光的群折射率尽量相等。
可以利用已知的制造方法来制造第一实施例的多芯光纤。例如，制备具有不同传播常数的多个芯棒。每个芯棒均包括：芯部，其设置在中心并含有GeO2；以及光学包层，其围绕芯部且不含GeO2。可以从不同的棒材中选择多个芯棒。可选地，可以通过在纵向上分割同一棒材来制备多个芯棒，并且可以对芯棒进行拉伸或外周研磨，来形成传播常数的差异。
为了制造如图2所示的包括折射率降低区的多芯光纤，制备具有不同传播常数的多个芯棒。每个芯棒均包括：芯部，其设置在中心并含有GeO2；光学包层，其围绕芯部且不含GeO2；以及折射率降低区，其围绕光学包层并含有氟。折射率降低区与光学包层的折射率差优选的是-0.3％以下。
制备围绕这些芯棒的护套。例如，制造如下护套材料：其是具有沿纵向延伸的多个孔的柱状玻璃体。芯棒插入护套材料的孔中并与护套材料结合，从而制造出光纤预制件。然后，拉伸光纤预制件，以制造多芯光纤。
由于时滞是由多芯光纤的总长度决定的参数，所以它取决于通过对制造出的多芯光纤的纵向上的变动取平均值而获得的特性。沿纵向对芯部的芯部直径2a和折射率差Δn取平均值，由此计算出芯部直径2a和折射率差Δn；将计算出的芯部直径2a和折射率差Δn应用于图6至图8，由此可以估计芯部的时滞。图6至图8示出：只要芯部结构(芯部直径2a和折射率差Δn)存在特定变化，时滞就不变(或者时滞变化是小的)。经由多个芯部传播的光信号之间的时滞小于在芯部之间的直径相等而折射率差不同的情况下获得的时滞且小于在芯部之间的折射率差相等而直径不同的情况下获得的时滞。
为了在图6至图8的实例中实现1ps/m以下的时滞，芯部直径2a和折射率差Δn需要处于时滞为+1ps/m的等值线与时滞为-1ps/m的等值线之间的区域内。尽管在光纤带中只可以通过非常精细地控制光纤的长度来实现1ps/m以下的时滞，但在多芯光纤中可以例如利用上述制造方法来容易地实现1ps/m以下的时滞。在时滞处于可接受的范围内的同时，还可以减小串扰。
为了抑制串扰，优选的是积极地使用不等同的芯部。在这种情况下，尽管可以使全部芯部都是不等同的，但只要满足任意两个相邻的芯部是不等同的即可。抑制串扰所需的条件是：不等同的芯部之间的传播常数不同。此外，串扰可以随着传播常数差增大而减小。
通过将示出芯部结构和时滞之间的关系的图6至图8与示出芯部结构和传播常数之间的关系的图9至图11进行比较可以清楚地看出，作为对芯部结构的变化的响应，时滞和传播常数以不同的方式变化。因此，通过改变芯部直径2a和折射率差Δn两者，可以做出如下设计：在将时滞保持在预定范围内的同时，形成传播常数的差异。为了实现串扰的减小和时滞的减小这两者，以下述方式限制不等同的芯部的参数。
在第一实施例中，将位于中心的芯部101指定为类型A，将位于圆周上的三个芯部102、104和106指定为类型B，并且将位于圆周上的其余三个芯部103、105和107指定为类型C。类型A、B和C的芯部具有不同的芯部结构。在这种情况下，任意两个相邻的芯部成为不等同的芯部。具体地说，将类型A的芯部设置成具有8.5μm的直径2a和0.35％的折射率差Δn。将类型B的芯部设置成具有8.1μm的直径2a和0.355％的折射率差Δn。将类型C的芯部设置成具有8.9μm的直径2a和0.345％的折射率差Δn。
类型A至C的芯部的位置如图7所示，图7示出波长为1.55μm的情况下的时滞。类型A至C的芯部的位置还如图10所示，图10示出波长为1.55μm的情况下的传播常数差。如图7所示，在波长为1.55μm的情况下，类型A至C位于同一条时滞等值线上，并且芯部之间的时滞为0.1ps/m以下。相比之下，如图10所示，在波长为1.55μm的情况下，相邻的芯部之间的传播常数差为0.0003/μm以上。因此，可以在保持芯部之间的时滞低的同时，获得不能利用制造偏差来获得的芯部之间的传播常数差的水平。这样减小了串扰。
可以从作为对芯部结构(芯部直径2a和折射率差Δn)的变化的响应的图6至图8所示的时滞变化和图9至图11所示的传播常数差变化中定量地找出用于实现低时滞和低串扰的最好芯部结构条件。首先，根据图6(其示出波长为1.31μm的情况下的时滞)，波长为1.31μm的情况下的时滞S近似为
S＝0.3916×(2a)+57.22×(Δn)-22.77 (1a)，
并且，根据图9(其示出波长为1.31μm的情况下的传播常数差)，波长为1.31μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.620×10-3×(2a)+5.740×10-2×(Δn)-3.386×10-2 (1b)。
根据这些等式来设计芯部直径2a和折射率差Δn，使时滞S的绝对值变小并且传播常数差Δβ的绝对值变大，从而可以定量地估计和实现波长为1.31μm的情况下的目标特性。这里，使用芯部直径变化量(Δ(2a)，单位：μm)和折射率差变化量(Δ(Δn)，单位：％)来定义芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)。因此，根据等式1a和1b，在波长为1.31μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-0.55×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝-2.8×10-2。
根据图7(其示出波长为1.55μm的情况下的时滞)，波长为1.55μm的情况下的时滞S近似为
S＝0.7402×(2a)+59.69×(Δn)-27.22 (2a)，
并且，根据图10(其示出波长为1.55μm的情况下的传播常数差)，波长为1.55μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.505×10-3×(2a)+4.448×10-2×(Δn)-2.385×10-2 (2b)。
根据等式2a和2b，在波长为1.55μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-1.2×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝-3.4×10-2。
根据图8(其示出波长为1.625μm的情况下的时滞)，波长为1.625μm的情况下的时滞S近似为
S＝0.8865×(2a)+60.41×(Δn)-26.86 (3a)，
并且，根据图11(其示出波长为1.625μm的情况下的传播常数差)，波长为1.625μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.467×10-3×(2a)+4.117×10-2×(Δn)-3.386×10-2 (3b)。
根据这些等式，在波长为1.625μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-1.5×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝-3.6×10-2。
如上所述，在改变芯部直径2a和折射率差Δn二者的同时，适当地设置芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)，由此可以减小时滞和串扰二者。从减小时滞的观点来看，芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)优选地取负值。此外，从减小串扰的观点来看，优选的是根据所使用的波长来将芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)设置为下限值，以避开-3.6×10-2至-2.8×10-2的范围。此外，通过将芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)设置在-1.5×10-2至-0.55×10-2的范围内，可以在通信波长范围内获得低时滞特性。
第二实施例
在根据第二实施例的多芯光纤中，芯部由纯石英玻璃形成，光学包层由含有氟的石英玻璃形成，并且两个相邻芯部之间的传播常数不同，以抑制串扰。对于第二实施例而言，同样将与基准条件下的群延迟及传播常数的差异作为时滞及传播常数差，其中，基准条件下的芯部直径2a为8.5μm并且折射率差Δn为0.35％。
图12至图14均是示出群延迟关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图12、图13和图14分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出群延迟的等值线。等值线的间隔为1ps/m。
图15至图17均是示出时滞关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图15、图16和图17分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出时滞的等值线。等值线的间隔为1ps/m。图15至图17是从图12至图14获得的。以基准条件下的群延迟为基准，获得各种条件下的时滞。如这些曲线图所示，在任意一种波长的情况下，时滞的产生均取决于芯部直径2a和折射率差Δn。
图18至图20均是示出传播常数差关于芯部直径2a和折射率差Δn的曲线图。图18、图19和图20分别示出波长为1.31μm、1.55μm和1.625μm的情况。在这些曲线图中，示出传播常数差的等值线。等值线的间隔为0.001/μm。以基准条件下的传播常数为基准，获得各种条件下的传播常数差。
与第一实施例相比，在第二实施例中，作为对相同范围内的芯部结构变化的响应的时滞和传播常数差的变化均减小，并且在芯部结构和传播常数差之间的关系中与折射率差Δn(曲线图中的纵轴)的相关性是相反的。因此，在芯部由纯石英玻璃形成的第二实施例中，当芯部结构沿着时滞等值线变化以保持恒定的时滞时，传播常数差趋于变化。
在第二实施例中，将位于中心的芯部101指定为类型A，将位于圆周上的三个芯部102、104和106指定为类型B，并且将位于圆周上的其余三个芯部103、105和107指定为类型C。类型A、B和C的芯部具有不同的芯部结构。这使得任意两个相邻的芯部不等同。具体地说，类型A的芯部具有8.5μm的直径2a和0.35％的折射率差Δn。类型B的芯部具有8.35μm的直径2a和0.36％的折射率差Δn。类型C的芯部具有8.65μm的直径2a和0.34％的折射率差Δn。
图16示出波长为1.55μm的情况下的时滞，在图16中，绘出类型A至C的芯部的位置。图19示出波长为1.55μm的情况下的传播常数差，在图19中，同样绘出类型A至C的芯部的位置。如图16所示，在波长为1.55μm的情况下，类型A至C的芯部位于同一条时滞等值线上，并且芯部之间的时滞为0.1ps/m以下。相比之下，如图19所示，在波长为1.55μm的情况下，相邻的芯部之间的传播常数差为0.0003/μm以上。因此，可以在保持芯部之间的时滞低的同时，获得不能利用制造偏差来获得的芯部之间的传播常数差的水平。这样减小了串扰。
在第二实施例中，同样可以从作为对芯部结构(芯部直径2a和折射率差Δn)的变化的响应的图15至图17所示的时滞变化和图18至图20所示的传播常数差变化中定量地找出用于实现低时滞和低串扰二者的最好的芯部结构条件。根据图15(其示出波长为1.31μm的情况下的时滞)，波长为1.31μm的情况下的时滞S近似为
S＝0.3195×(2a)+10.29×(Δn)-6.964 (4a)，
并且，根据图18(其示出波长为1.31μm的情况下的传播常数差)，波长为1.31μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.595×10-3×(2a)-1.145×10-2×(Δn)-0.954×10-2 (4b)。
根据这些等式，在波长为1.31μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-3.8×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝+0.14。
根据图16(其示出波长为1.55μm的情况下的时滞)，波长为1.55μm的情况下的时滞S近似为
S＝0.8818×(2a)+13.52×(Δn)-12.27 (5a)，
并且，根据图19(其示出波长为1.55μm的情况下的传播常数差)，波长为1.55μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.458×10-3×(2a)-1.408×10-2×(Δn)-0.745×10-2 (5b)。
根据这些等式，在波长为1.55μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-6.5×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝+0.10。
根据图17(其示出波长为1.625μm的情况下的时滞)，波长为1.625μm的情况下的时滞S近似为
S＝1.054×(2a)+14.41×(Δn)-14.05 (6a)，
并且，根据图20(其示出波长为1.625μm的情况下的传播常数差)，波长为1.625μm的情况下的传播常数差Δβ近似为
Δβ＝1.404×10-3×(2a)-1.485×10-2×(Δn)-0.672×10-2 (6b)。
根据这些等式，在波长为1.625μm的情况下，从减小时滞的观点来看，优选的是Δ(Δn)/Δ(2a)＝-7.3×10-2；并且从减小串扰的观点来看，应该避免Δ(Δn)/Δ(2a)＝+0.095。
在第二实施例中，在改变芯部直径2a和折射率差Δn二者的同时，适当地设置芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)，由此可以减小时滞和串扰二者。从减小时滞和减小串扰的观点来看，芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)优选地取负值。此外，通过将芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)设置在-7.3×10-2至-3.8×10-2的范围内，可以在通信波长范围内获得低时滞特性。
第二实施例优于第一实施例之处还在于低延迟(latency)。参考第一实施例(含有GeO2的芯部结构)中的图3至图5所示的群延迟变化，在示出的芯部结构范围内，波长为1.31μm的情况下的群延迟处于4891ps/m至4897ps/m的范围内，波长为1.55μm的情况下的群延迟处于4893ps/m至4900ps/m的范围内，波长为1.625μm的情况下的群延迟处于4894ps/m至4901ps/m的范围内。然而，参考第二实施例(芯部由纯石英形成)中的图12至图14所示的群延迟变化，在示出的芯部结构范围内，波长为1.31μm的情况下的群延迟处于4877ps/m至4878ps/m的范围内，波长为1.55μm的情况下的群延迟处于4878ps/m至4881ps/m的范围内，波长为1.625μm的情况下的群延迟处于4880ps/m至4882ps/m的范围内。在第二实施例中，群延迟降低了大约14ps/m至19ps/m。因此，第二实施例有利于构造以低延迟为特征的传输系统。
第三实施例
第一实施例或第二实施例的方法可以减小多芯光纤本身的时滞。然而，特别是当多芯光纤的长度较长时，假定可以积累并保持有限的时滞值。此外，假定：可能基于光缆形成工艺和铺设状态，出现借助光纤状态没有预测到的时滞。在第三实施例中，利用附接至多芯光纤的抽头(pigtail)光纤来减小时滞。
图21是示出根据第三实施例的用于并行光传输的光缆5的结构的概念图。用于并行光传输的光缆5包括：多芯光纤3，其包括沿着光纤轴线延伸的多个芯部；以及抽头光纤41至43，其与多芯光纤3的芯部光连接。抽头光纤41至43的一端与多芯光纤3的芯部光连接，另一端分成单独的芯部。通过调节抽头光纤41至43的分开部分的长度，补偿多芯光纤3的时滞，并且使光缆5的总时滞为0.1ps/m以下。
抽头光纤41至43还用于将光信号导入多芯光纤3中的特定芯部中，并从中获取光信号。在多芯光纤3侧，抽头光纤41至43设置成与多芯光纤3中的芯部相对应的布置型式。在相反侧，抽头光纤41至43分成单独的光纤。利用连接器或利用熔接法使多芯光纤3和抽头光纤41至43彼此相连。
抽头光纤41至43具有芯部和包层与通用光纤的芯部和包层类似的波导结构，并且在每米长度上产生大约4.9ns的延迟。因此，通过调节抽头光纤41至43的分开部分的长度，可以减小光缆5的总时滞。
例如，当时滞为大约0.2ps/m的多芯光纤3的长度为10km时，多芯光纤3中出现大约2ns的时滞。在这种情况下，可以将抽头光纤41至43的分开部分的长度改变为0.41m(为产生大延迟的芯部使用较短的抽头光纤长度)，由此可以基本消除时滞。此外，在第三实施例中，可以通过在检查实际的时滞的同时调节抽头光纤的长度，来调节光缆5的时滞，而且调节传输系统的总时滞。

Claims (9)

1.一种多芯光纤，包括：
多个芯部，其沿着光纤轴线延伸；以及
光学包层，其由石英玻璃形成并围绕所述多个芯部，
其中，所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差和直径均不同，
芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)为负值，Δ(Δn)表示所述芯部之间的折射率差变化量并且以百分比表示，Δ(2a)表示所述芯部之间的直径变化量并且以微米表示，
经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为1ps/m以下，并且
所述多个芯部中的所述两个相邻芯部之间的传播常数差大于0。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差和直径均不同，并且
经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞小于在所述芯部之间的直径相等而折射率差不同的情况下获得的时滞且小于在所述芯部之间的折射率差相等而直径不同的情况下获得的时滞。
3.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的传播常数差为0.0003/μm以上，并且
经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为0.1ps/m以下。
4.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部由纯石英玻璃形成，并且
所述光学包层由含有氟的石英玻璃形成。
5.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部由含有GeO2的石英玻璃形成，并且
所述芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)在-1.5×10-2至-0.55×10-2的范围内。
6.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部由纯石英玻璃形成，
所述光学包层由含有氟的石英玻璃形成，并且
所述芯部结构变化参数Δ(Δn)/Δ(2a)在-7.3×10-2至-3.8×10-2的范围内。
7.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部由纯石英玻璃形成，
所述光学包层由含有氟的石英玻璃形成，并且
经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为0.5ps/m以下。
8.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，
所述多个芯部中的两个相邻芯部之间设置有折射率降低区，所述折射率降低区的折射率低于所述光学包层的折射率。
9.一种用于并行光传输的光缆，包括：
多芯光纤，其包括沿着光纤轴线延伸的多个芯部以及由石英玻璃形成且围绕所述多个芯部的光学包层；以及
多根抽头光纤，其与所述多芯光纤的芯部光连接，
其中，所述多根抽头光纤的一端与所述多芯光纤的芯部光连接，另一端分成单独的芯部，
所述多芯光纤的时滞由以下方式得到补偿：将所述多根抽头光纤中的另一端处的分开部分相对较短的抽头光纤连接至所述多个芯部中的产生相对较大的延迟的芯部，并且
所述光缆的总时滞为0.1ps/m以下。
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