CN105556353B - 光纤及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的光纤具有纤芯和包围上述纤芯的外周的包层，在上述纤芯的半径用r1表示、上述纤芯的中心与上述包层的比折射率差用第一比折射率差Δ1a表示、距上述纤芯的上述中心的径向上的距离为r1的位置与上述包层的比折射率差用第二比折射率差Δ1b表示时，上述第一比折射率差Δ1a大于0，上述第二比折射率差Δ1b大于0，上述第一比折射率差Δ1a大于上述第二比折射率差Δ1b，上述第一比折射率差Δ1a与上述第二比折射率差Δ1b满足用下式表示的关系：0.20≤(Δ1a－Δ1b)/Δ1a≤0.88，并且，上述纤芯的折射率分布Δ作为距上述纤芯的上述中心的径向上的距离r的函数Δ(r)，在0≤r≤r1的整个区间，用下式表示：Δ(r)＝Δ1a－(Δ1a－Δ1b)r/r1。

Description

光纤及其制造方法
技术领域
本发明涉及光纤及其制造方法，特别涉及一种具有在减少对光纤施加弯曲时产生的过大损耗、所谓的弯曲损耗(宏弯损耗)方面有效的纤芯的折射率分布形状的光纤。
本申请基于2014年8月1日申请的日本特愿2014-157571号、2014年9月26日申请的日本特愿2014-195937号以及2014年9月26日申请的日本特愿2014-195938号来主张优先权，并将它们的内容引用于此。
背景技术
伴随着FTTH(Fiber To The Home：光纤入户)的普及，光纤铺设至大厦、住宅等的室内。伴随与此，减少施加弯曲时产生的过大损耗、所谓的弯曲损耗(宏弯损耗)的光纤受到瞩目。
通过使用低弯曲损耗光纤，能够期待因对光纤施加弯曲时产生的损耗而引起的信号的瞬断的防止、因操作的简易化而带来的铺设成本的减少等。
作为依照标准单模光纤(SSMF)的规格即ITU-T Recommendation G.652，并且弯曲损耗比标准单模光纤少的光纤的规格，有ITU-T Recommendation G.657。
作为改善(减少)标准单模光纤(SSMF)的弯曲损耗的方法，例如提出如下手法。
(1)提高纤芯的折射率(例如参照专利文献1)。
通过提高纤芯的折射率、比SSMF缩小模场直径(MFD)来增强光向纤芯的困入、减少光纤的弯曲损耗。在该情况下，为了使分散与G.652一致，优选采用降低纤芯附近的包层的折射率的、所谓的凹陷型折射率分布(例如，参照非专利文献1)。
作为该类型的光纤，存在对应至弯曲半径15mm的依据G.657.A1的产品。
(2)在包层中离开纤芯的位置设置低折射率部(例如，参照专利文献2、3)。
通过在设置于纤芯的外周的包层中离开纤芯的位置设置低折射率部，即设置所谓的凹槽部，来在施加弯曲的情况下增强光向纤芯的困入、减少光纤的弯曲损耗(例如，参照专利文献4)。
作为该类型的光纤，存在对应至弯曲半径10mm的依据G.657.A2或G.657.B2的产品、对应至更小的弯曲半径7.5mm的依据G.657.B3的产品。另外，还存在对应至弯曲半径7.5mm的依据G.657.B3且其他光学特性依据G.657.A系列的规格的产品。
(3)在包层追加空孔(例如，参照专利文献5、6)。
通过在设置于纤芯的外周的包层中离开纤芯的位置设置在光纤的长度方向上连通的物理空孔(hole)、即设为所谓的空孔辅助光纤(HAF)，或者，通过使用形成有由独立的多个空隙构成的微小构造的光纤(例如，康宁公司制的Clear Curve(注册商标))，来增强光向纤芯的困入，减少光纤的弯曲损耗(例如，参照专利文献7、8)。
作为该类型的光纤，存在对应至弯曲半径7.5mm的依据G.657.B3的产品。
(4)将纤芯的折射率分布形状设为α次方(例如，参照专利文献3、9)。
通过将纤芯的折射率分布形状设为α次方(渐变折射率型)来增强光向纤芯的困入，减少弯曲损耗。例如在专利文献3中记述了，与单纯的台阶式折射率分布形状相比，在将纤芯的折射率分布形状设为α次方的情况下，能够改善30％的弯曲损耗。
专利文献1：日本专利第4268115号公报
专利文献2：日本特开2013-88818号公报
专利文献3：美国专利第8428411号说明书
专利文献4：日本特开昭63-43107号公报
专利文献5：日本专利第4417286号公报
专利文献6：日本特开2006-293166号公报
专利文献7：国际公开第2004/092793号小册
专利文献8：日本特表2009-543126号公报
专利文献9：美国专利第8588569号说明书
非专利文献1：K.Okamoto and T.Okoshi,“Computer-aided synthesis of theoptimum refractive index profile for a multimode fiber,”IEEE Trans.MicrowaveTheory Tech.,vol.MTT-25,pp.213-221,1976
针对各现有技术，举出以下课题。
(1)提高纤芯的折射率。
MFD比SSMF小的光纤在与SSMF连接时产生连接阶梯差。图1表示产生连接阶梯差的情况下观测的OTDR不良波形的示意图。
图1所示那样的形状的OTDR不良波形，本来在断线产生时被观测到(例如，参照日本特开2000-205999号公报的图5(a))，但在连结MFD不同的光纤的位置也产生。这是因为OTDR的信号强度与MFD的负二次方呈正比(与MFD的二次方成反比)。例如，在MFD小的光纤与MFD大的光纤连接的传输路中，若从MFD小的光纤侧进行OTDR测定，则尽管断线未产生，也会获得图1那样的波形。
另外，提高纤芯的折射率的光纤能够缩小弯曲损耗。然而，伴随于此，模场直径变小，与SSMF的连接损耗增大。因此，弯曲损耗的减少存在极限。
(2)在包层中离开纤芯的位置设置有低折射率部。
作为光纤母材的制作方法，公知有VAD(Vapor phase axial deposition：气相轴向沉积)法、OVD(Outside vapor deposition：轴外汽相沉积)法、CVD(Chemical vapordeposition：化学气相沉积)等。为了利用VAD法、OVD法之类的在起始部件的外表面沉积材料的方法(所谓的外部沉积法)来形成低折射率部，需要形成多个折射率不同的层，因此母材制造所需要的工序增加。另一方面，为了利用像CVD法那样在作为起始部件的石英管(起始石英管)的内表面沉积材料的方法(所谓的内部沉积法)来形成低折射率部，在起始石英管的内侧不仅需要形成纤芯，还需要形成凹槽部，因此从(内径)尺寸相同的起始石英管能够制造的母材的尺寸变小。另外，在外部沉积法以及内部沉积法中的任一情况下，为了赋予低折射率部，需要用于比石英降低折射率的掺杂剂。
另外，具有凹槽型的折射率分布的光纤，需要形成有折射率不同的多个层，因此母材的制造工序复杂化。
(3)在包层追加空孔。
在光纤母材的阶段，需要在包层形成空孔的工序，因此母材制造所需要的工序增加。带空孔的光纤与实心构造的光纤相比，制造工序复杂。另外，在从光纤母材对光纤进行纺丝的阶段保持空孔，因此需要特殊的纺丝工序。带空孔的光纤要求高超的纺丝技术，因此不能说制造容易。
(4)将纤芯的折射率分布形状设为α次方。
为了将纤芯的折射率分布形状设为α次方，需要折射率分布的控制性。即，为了使纤芯材料的折射率变化，需要高度控制掺杂剂的量。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供一种能够实现与SSMF相同程度的MFD且能够实现弯曲损耗的改善而不追加凹槽部、空孔的光纤。
另外，虽已知接近纤芯的部分的包层的折射率对光纤的光学特性造成大的影响，但本发明人详细研究的结果发现，不缩小模场直径就能够减少弯曲损耗的折射率分布。
本发明的其他课题在于，通过采用基于该见解的折射率分布来兼得连接光纤和其他光纤时的连接损耗的抑制与弯曲损耗的减少。
为了解决上述课题，本发明的第一实施方式所涉及的光纤具有纤芯和包围上述纤芯的外周的包层，在将上述纤芯的半径用r1表示、将上述纤芯的中心与上述包层的比折射率差用第一比折射率差Δ1a表示、将距上述纤芯的上述中心的径向上的距离为r1的位置与上述包层的比折射率差用第二比折射率差Δ1b表示时，上述第一比折射率差Δ1a大于0，上述第二比折射率差Δ1b大于0，上述第一比折射率差Δ1a大于上述第二比折射率差Δ1b，上述第一比折射率差Δ1a与上述第二比折射率差Δ1b满足用下式表示的关系：0.20≤(Δ1a－Δ1b)/Δ1a≤0.88，并且，上述纤芯的折射率分布Δ，作为距上述纤芯的上述中心的径向上的距离r的函数Δ(r)，在0≤r≤r1的整个区间，用下式表示：Δ(r)＝Δ1a－(Δ1a－Δ1b)r/r1。
也可以构成为上述第一比折射率差Δ1a满足0.35％＜Δ1a≤0.50％的关系。
也可以构成为上述第二比折射率差Δ1b满足0.06％≤Δ1b＜0.35％的关系。
也可以构成为上述半径r1满足4.50μm＜r1≤6.25μm的关系。
也可以构成为波长1550nm、弯曲半径15mm下的弯曲损耗的值在0.102dB/10个弯以下。
也可以构成为上述第一比折射率差Δ1a与上述第二比折射率差Δ1b满足用下式表示的关系：
0.42≤(Δ1a－Δ1b)/Δ1a≤0.88。
也可以构成为波长1550nm、弯曲半径15mm下的弯曲损耗的值在0.055dB/10个弯以下。
也可以构成为缆线截止波长在1260nm以下。
也可以构成为波长1310nm下的模场直径MFD在8.2μm≤MFD≤9.9μm的范围内。
另外，本发明的第二实施方式所涉及的光纤的制造方法是上述第一实施方式所涉及的光纤的制造方法，在制作上述光纤的母材时，将构成上述纤芯的玻璃，或者将构成上述纤芯的玻璃与构成上述包层的玻璃的一部分，用OVD法或CVD法制作。
本发明的第三实施方式所涉及的光纤具备纤芯和形成于上述纤芯的外周的包层，上述包层至少具有与上述纤芯邻接的内包层部和形成于上述内包层部的外周的外包层部，上述纤芯的折射率为Δ1，最大折射率为Δ1max，上述内包层部的折射率为Δ2，最小折射率为Δ2min，上述外包层部的折射率为Δ3，上述纤芯、上述内包层部以及上述外包层部的折射率具有式[4]以及式[5]所示的关系。Δ1max＞Δ2min且Δ1max＞Δ3…[4]，0.01％＜|Δ2min－Δ3|＜0.03％…[5]。上述纤芯的外周半径r1、上述内包层部的外周半径r2以及上述外包层部的外周半径r3具有式[6]以及式[7]所示的关系。r1＜r2＜r3…[6]，0.2≤r1/r2≤0.5…[7]。22m的截止波长λc22m满足式[8]。λc22m≤1260nm…[8]。波长1310nm下的模场直径满足式[9]。8.6μm≤模场直径≤9.5μm…[9]。
也可以构成为上述纤芯、上述内包层部以及上述外包层部的折射率为式[1A]以及式[2A]所示的关系。Δ1max＞Δ3＞Δ2min…[1A]，0.01％＜(Δ3－Δ2min)＜0.03％…[2A]。
在上述第三实施方式所涉及的光纤中，也可以构成为在直径15mm的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的损耗增加在0.25dB以下，在上述心轴卷绕10周时的波长1625nm下的损耗增加在1.0dB以下。
也可以构成为上述外包层部由纯二氧化硅玻璃构成，上述内包层部由添加了氟的二氧化硅玻璃构成。
也可以构成为上述外包层部由纯二氧化硅玻璃构成，上述内包层部由添加了氯的二氧化硅玻璃构成。
也可以构成为上述内包层部在Δ2＜Δ3的情况下，例如由添加了氟(F)的二氧化硅玻璃构成，在Δ2＞Δ3的情况下，例如由添加了氯(Cl)的二氧化硅玻璃构成。
本发明的第四实施方式所涉及的光纤具备纤芯和形成于上述纤芯的外周的包层，上述包层至少具有与上述纤芯邻接的内包层部、与上述内包层部的外周邻接的凹槽部、以及形成于上述凹槽部的外周的外包层部，上述纤芯的折射率为Δ1，最大折射率为Δ1max，上述内包层部的折射率为Δ2，最小折射率为Δ2min，上述凹槽部的折射率为Δ3，最小折射率为Δ3min，上述外包层部的折射率为Δ4，上述纤芯、上述内包层部、上述凹槽部以及上述外包层部的折射率具有式[14]～式[16]所示的关系。Δ1max＞Δ2＞Δ3min…[14]，Δ1max＞Δ4＞Δ3min…[15]，0.01％＜(Δ4－Δ3min)＜0.03％…[16]。上述纤芯的外周半径r1、上述内包层部的外周半径r2、上述凹槽部的外周半径r3以及上述外包层部的外周半径r4具有式[17]～式[19]所示的关系。r1≤r2＜r3＜r4…[17]，1≤r2/r1≤5…[18]，1＜r3/r2≤2…[19]。22m的截止波长λc22m满足式[20]。λc22m≤1260nm…[20]。波长1310nm下的模场直径满足式[21]。8.6μm≤模场直径≤9.5μm…[21]。
上述第四实施方式所涉及的光纤也可以构成为在直径15mm的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的损耗增加在0.25dB以下，在上述心轴卷绕10周时的波长1625nm下的损耗增加在1.0dB以下。
也可以构成为上述外包层部由纯二氧化硅玻璃构成，上述凹槽部由添加了氟的二氧化硅玻璃构成。
根据本发明的上述第一实施方式以及第二实施方式，能够提供一种纤芯的折射率分布为线性、比α次方分布简单且实现弯曲损耗的改善的光纤。根据上述第一实施方式以及第二实施方式所涉及的光纤，由于能够使MFD与SSMF为相同程度，因此即便连接该光纤与SSMF，连接阶梯差也不成为问题。另外，包层不需要凹槽部、空孔。
根据本发明的第三实施方式，通过对内包层部与外包层部的折射率之差以及纤芯与内包层部的外周半径之比等进行调整，能够将与其他光纤(例如通常的单模光纤(SSMF))连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
在本发明的第三实施方式中，能够不大幅变更地利用现有的制造方法，因此制造容易，能够将制造成本抑制得低。
根据本发明的第四实施方式，通过对凹槽部与外包层部的折射率之差以及纤芯、内包层部、凹槽部的外周半径之比等进行调整，能够将与其他光纤(例如通常的单模光纤(SSMF))连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
在本发明的第四实施方式中，能够不大幅变更地利用现有的制造方法，因此制造容易，能够将制造成本抑制得低。
附图说明
图1是在连接MFD不同的光纤彼此时观测的OTDR波形的示意图。
图2是本发明的第一实施方式所涉及的光纤的折射率分布的示意图。
图3是改变锐角度的情况的折射率分布的示意图。
图4是改变α值的情况的折射率分布的示意图。
图5A是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5B是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5C是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5D是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5E是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5F是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5G是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5H是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图5I是改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。
图6A是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6B是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6C是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6D是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6E是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6F是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6G是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6H是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图6I是改变α值的情况的折射率分布的具体例。
图7是表示α值对弯曲损耗的依存性的例子的图。
图8是表示锐角度对弯曲损耗的依存性的例子的图。
图9是示意性地示出第二实施方式所涉及的光纤的剖视图。
图10是示意性地示出图9所示的光纤的折射率分布的图。
图11是示意性地示出第三实施方式所涉及的光纤的剖视图。
图12是示意性地示出图11所示的光纤的折射率分布的图。
图13是示意性地示出第四实施方式所涉及的光纤的剖视图。
图14是示意性地示出图13所示的光纤的折射率分布的图。
图15是示意性地示出第五实施方式所涉及的光纤的折射率分布的图。
具体实施方式
以下，根据优选的实施方式对本发明进行说明。
图2表示本发明的第一实施方式所涉及的光纤的折射率分布的示意图。本实施方式所涉及的光纤具有设置于光纤的中心部的纤芯、和包围该纤芯的外周的包层。包层一般与纤芯呈同心状，但在允许范围内，包层与纤芯可以偏心。
在图2中，r1表示纤芯的半径。r1的范围的左端指纤芯的中心位置，r1的范围的右端指纤芯的外周位置。Δ1a(第一比折射率差)表示纤芯的中心的比折射率差，Δ1b(第二比折射率差)表示纤芯的外周的比折射率差。Δ1a以及Δ1b比折射率差是指以包层的折射率为基准的比折射率差。距纤芯的中心的距离为r1以下的范围表示纤芯，r1的范围的外侧(在图2中，距纤芯的中心的距离比r1大的位置)表示包层。在包层中，比折射率差为0。
本实施方式所涉及的光纤的纤芯的折射率分布Δ，作为在距纤芯的中心的径向上的距离r的函数Δ(r)，在0≤r≤r1的整个区间内用下式[1]表示。
[式1]
但是，在式[1]中，比折射率差(第一比折射率差)Δ1a大于比折射率差(第二比折射率差)Δ1b。即，纤芯的中心的折射率高于纤芯的外周的折射率。另外，一般在借助纤芯与包层的折射率的差异来对光进行导波的光纤中，比折射率差Δ1a需要大于0。这意味着纤芯中心的折射率高于包层的折射率。
在本说明书中，引入“锐角度”这一参数。本实施方式所涉及的光纤的“锐角度”用符号A来表示，如下式[2]那样进行定义。
[式2]
图3表示本实施方式所涉及的光纤的锐角度从0％至100％以20％刻度变化的情况的折射率分布。在Δ1a等于Δ1b的情况下，锐角度A为0％，回归到台阶式的折射率分布。另外，在Δ1b等于0的情况下，锐角度A为100％。在锐角度为0％的情况下，折射率分布为“四边形形状”，在锐角度为100％的情况下，折射率分布为“三角形形状”。与此相对，对图2所示的“五边形形状”的折射率分布而言，不仅折射率分布用式[1]表示，还满足Δ1a＞Δ1b＞0的关系。该情况的锐角度大于0％且小于100％。
接下来，为了与“五边形形状”的折射率分布进行比较，对α次方分布进行描述。本实施方式所涉及的光纤的α次方分布的折射率分布，一般用下式[3]表示。
[式3]
在式[3]中，n1是纤芯中心的折射率，n0是包层的折射率，Δ是以包层为基准的纤芯中心的比折射率差，r是距纤芯中心的径向上的距离，a表示纤芯半径。比折射率差Δ由Δ＝(n1 2－n0 2)/2n1 2来定义。因此，n0、n1以及Δ具有n0＝n1(1－2Δ)1/2的关系。
另外，图4表示α次方分布中α值从1变化至∞的情况的折射率分布。α＝1时，相当于式[1]中锐角度为100％的情况，α＝∞时，相当于式[1]中锐角度为0％的情况。
对本实施方式所涉及的光纤的效果进行说明。因在对光纤施加弯曲时引发的折射率分布的变化导致光无法在光纤的纤芯中进行导波，从而光向包层辐射，光纤的弯曲损耗由此而产生。为了减少弯曲损耗，重要的是抑制光向包层泄漏。因此，可以想到在光纤进行导波的光的分布预先集中在纤芯的中央部以及光难以向包层泄漏是有效的。
为了使光的分布集中在纤芯的中央部，(a)优选为折射率从纤芯的中央部向包层平缓地降低的折射率分布。然而，若纤芯与包层的比折射率差小，则光容易向包层泄漏。因此，为了抑制光向包层泄漏，(b)优选以包层为基准的纤芯外周部的比折射率差大。为了减少弯曲损耗，优选同时具有(a)以及(b)两个特征。五边形形状的折射率分布由于同时具有(a)以及(b)两个特征，所以可以想到对弯曲损耗的减少有效。
为了起到减少弯曲损耗的效果，优选还具有如下特征。
由上述式[2]定义的锐角度A的范围，优选0.20≤A≤0.88，更优选0.42≤A≤0.88。
纤芯中心的比折射率差Δ1a的范围，优选0.35％＜Δ1a≤0.50％。
纤芯外周的比折射率差Δ1b的范围，优选0.06％≤Δ1b＜0.35％。
纤芯半径r1的范围，优选4.50μm＜r1≤6.25μm。
波长为1550nm、弯曲半径为15mm的弯曲损耗的值的范围，优选0.102dB/10个弯以下(每10个弯为0.102dB以下)，更优选0.055dB/10个弯以下(每10个弯为0.055dB以下)。
缆线截止波长的范围优选1260nm以下。
波长1310nm的模场直径MFD的范围优选8.2μm≤MFD≤9.9μm。
本实施方式所涉及的光纤，能够在由VAD法、OVD法、CVD法等公知的母材制作方法制作光纤母材之后通过从光纤母材对光纤进行纺丝来制造。作为光纤母材的制作方法的一个例子，能够举出至少将构成纤芯的玻璃由OVD法或CVD法制作，剩余的玻璃部分另由二氧化硅(SiO2)玻璃的沉积、石英管的包覆等制作。此时，由OVD法或CVD法制作的部分，可以仅是构成纤芯的玻璃(一部分或全部)，还可以除构成纤芯的玻璃之外包括构成包层的玻璃的一部分。光纤的尺寸不特别限定，但例如作为包层直径，能够举出125μm、80μm等。在纺丝后的光纤中，在包层的外周可以层叠有一层或两层以上的树脂等的被覆层。
以上，对本发明的第一实施方式进行了说明，但上述实施方式是本发明的例示，在不脱离本发明的范围内，也可以进行追加、省略、置换以及其他变更。在石英系光纤的制造中使用的掺杂剂，能够举出锗(Ge)、磷(P)、氟(F)、硼(B)、铝(Al)等。石英系光纤的制造可以使用2种以上的掺杂剂。作为纤芯以及包层的组成的一个例子，纤芯材料举出Ge添加二氧化硅，包层材料举出纯二氧化硅。
式[1]所示的折射率分布的式表示设计上的分布。实际的光纤制作时，肯定会产生因制造上的原因引起的折射率分布的波动(制造误差)，这是可以预料的。上述第一实施方式所涉及的光纤在制造上的允许误差的范围内满足式[1]等的特征即可。在纤芯外周部的折射率分布的波动大的情况下，例如可以在距纤芯中心的距离为纤芯半径的90％以内(或95％以内等)的范围，满足式[1]等的特征。在将纤芯外周部从基于式[1]的计算的范围除去的情况下，比折射率差Δ1b可以不是实际的纤芯的外周的比折射率差，而是用于记述比纤芯的外周更靠内侧的位置的折射率分布的假想值。
以下，参照附图对本发明的第二实施方式以及第三实施方式进行说明。
图9表示本发明的第二实施方式所涉及的光纤10的简要结构。
该光纤10具有配置于中心部的纤芯1、和与纤芯1呈同心状地设置于纤芯1的外周侧(外周)的包层4。
包层4至少具有与纤芯1的外周侧(外周)邻接的内包层部2、和形成于内包层部2的外周侧(外周)的外包层部3。
图10示意性地示出光纤10的折射率分布。
将纤芯1的折射率定义为Δ1，将最大折射率定义为Δ1max。
将内包层部2的折射率定义为Δ2，将最小折射率定义为Δ2min。
将外包层部3的折射率定义为Δ3。
纤芯1的最大折射率Δ1max是在从纤芯1的中心至外周的径向范围中最大的纤芯1的折射率。在图10所示的折射率分布中，无论径向位置如何，纤芯1的折射率Δ1是恒定的，因此折射率Δ1在全部范围内等于最大折射率Δ1max。
内包层部2的最小折射率Δ2min是从内包层部2的内周至外周的径向范围中最小的内包层部2的折射率。在图10所示的折射率分布中，无论径向位置如何，内包层部2的折射率Δ2是恒定的，因此折射率Δ2在全部范围内等于最小折射率Δ2min。
在光纤10中，下式[4]成立。
Δ1max＞Δ2min且Δ1max＞Δ3 …[4]
如式[4]所示，纤芯1的最大折射率Δ1max设定为大于内包层部2的最小折射率Δ2min以及外包层部3的折射率Δ3。
另外，在光纤10中，内包层部2的最小折射率Δ2min设定为小于外包层部3的折射率Δ3。
在光纤10中，下式[5]也成立。
0.01％＜|Δ2min－Δ3|＜0.03％ …[5]
式[5]意味着内包层部2的最小折射率Δ2min与外包层部3的折射率Δ3之差的绝对值超过0.01％且不足0.03％。
若Δ2min与Δ3之差的绝对值过小，则存在无法充分减少弯曲损耗的担忧。另一方面，若Δ2min与Δ3之差的绝对值过大，则模场直径变小，存在与其他光纤(例如通常的单模光纤(SSMF))连接时的连接损耗变大的担忧。
在光纤10中，通过将Δ2min与Δ3之差的绝对值设定为超过0.01％的范围，能够减少弯曲损耗。另外，通过使Δ2min与Δ3之差的绝对值不足0.03％，能够使模场直径(MFD)合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低。
在第二实施方式的光纤10中，关于Δ1max、Δ2min以及Δ3的大小关系，下式[1A]成立。
Δ1max＞Δ3＞Δ2min …[1A]
如式[1A]所示，纤芯1的最大折射率Δ1max设定得大于外包层部3的折射率Δ3。
外包层部3的折射率Δ3设定得大于内包层部2的最小折射率Δ2min。
由于Δ3大于Δ2min，因此上述式[5]可以按照如下记载。
0.01％＜(Δ3－Δ2min)＜0.03％ …[2A]
式[2A]意味着外包层部3的折射率Δ3与内包层部2的最小折射率Δ2min之差超过0.01％且不足0.03％。
将纤芯1、内包层部2以及外包层部3的外周半径分别定义为r1、r2、r3。
在纤芯1的外周半径r1、内包层部2的外周半径r2以及外包层部3的外周半径r3之间，存在下式[6]所示的关系。
r1＜r2＜r3 …[6]
纤芯1的外周半径r1与内包层部2的外周半径r2之比r1/r2处于下式[7]所示的范围。
0.2≤r1/r2≤0.5 …[7]
若r1/r2过小，则模场直径变小，存在与其他光纤(例如SSMF)连接时的连接损耗变大的担忧。另一方面，若r1/r2过大，则存在弯曲损耗增大的担忧。
在光纤10中，通过将r1/r2调整为0.2以上，能够使模场直径合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低。通过将r1/r2调整为0.5以下，能够减少弯曲损耗。
光纤10以22m的截止波长λc22m为1260nm以下的方式进行调整。
即，下式[8]成立。
λc22m≤1260nm …[8]
由此，能够满足ITU-T Recommendation G.652的规定。
截止波长λc22m例如可以通过ITU-T Recommendation G.650所记载的测定法来进行测定。
光纤10通过上述的折射率以及外周半径的调整而设定为波长1310nm的模场直径(MFD)为8.6μm以上且9.5μm以下。即，下式[9]成立。
8.6μm≤MFD≤9.5μm …[9]
通过将模场直径设置为式[9]的范围，能够将与其他光纤(例如SSMF)连接时的连接损耗抑制得低。
光纤10通过将模场直径设置为式[9]的范围来满足ITU-T G.652的规定。
光纤10优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的损耗增加在0.25dB以下。
另外，优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1625nm下的损耗增加在1.0dB以下。
纤芯1例如可以由通过添加锗(Ge)等掺杂剂提高折射率的二氧化硅玻璃构成。
内包层部2例如可以由通过添加氟(F)等掺杂剂降低折射率的二氧化硅玻璃构成。内包层部2例如也可以由通过添加氯(Cl)等掺杂剂提高折射率的二氧化硅玻璃构成。
外包层部3例如可以由纯二氧化硅玻璃构成。外包层部3也可以通过添加掺杂剂(例如Ge、F等)来调整折射率。
构成光纤10的各层可以通过MCVD法、PCVD法、VAD法、OVD法等公知方法或上述方法的组合来形成。
例如，在采用MCVD法的情况下，可以按照如下方式来制作光纤母材。
在成为外包层部3的二氧化硅玻璃管(例如由纯二氧化硅玻璃构成的玻璃管)的内侧，使用例如包含氟(F)等掺杂剂在内的原材料，形成作为内包层部2的玻璃沉积层。内包层部2的折射率可以通过掺杂剂的添加量来进行调整。
接下来，在上述玻璃沉积层的内侧，使用例如包含锗(Ge)等掺杂剂在内的原材料，形成作为纤芯1的玻璃沉积层。此外，纤芯1也可以使用另外制作的纤芯棒形成。
形成有玻璃沉积层的二氧化硅玻璃管，经由透明化、实心化等工序而成为光纤母材。通过对该光纤母材进行拉丝来获得图9所示的光纤10。
CVD法通过掺杂剂的添加能够高精度地调整折射率分布，这点上优选。
在光纤10的制造中，也可以应用VAD法、OVD法。VAD法、OVD法具有生产率高的优点。
在光纤10中，通过将内包层部2与外包层部3的折射率之差设为上述范围(参照式[5])，且将纤芯1与内包层部2的外周半径之比设为上述范围(参照式[7])，由此能够将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
虽已知接近纤芯的部分的包层的折射率对光纤的光学特性造成大的影响，但本发明人详细研究的结果发现，不缩小模场直径就能够减少弯曲损耗的折射率分布。
光纤10通过采用该折射率分布而兼得与其他光纤连接时的连接损耗的抑制与弯曲损耗的减少，这点上具有技术意义。
光纤10由于内包层部2与外包层部3的折射率之差小，因此能够不大幅变更地利用现有的制造方法(例如通常的SSMF的制造方法)，来容易且高精度地调整内包层部2以及外包层部3的折射率。
另外，由于内包层部2与外包层部3的折射率之差小，因此基于制造方法的制约少。例如，不仅可以采用适于折射率分布的调整的CVD法，也可以采用VAD法、OVD法。
因此，光纤10的制造容易，能够将制造成本抑制得低。
光纤10由于内包层部2与外包层部3的折射率之差小，因此可以减少用于形成内包层部2的氟(F)、氯(Cl)等掺杂剂的添加量。
在氟(F)等的掺杂中所使用的原料气体(例如SiF4)价格高昂，因此通过掺杂剂添加量的减少能够抑制原料成本，将制造成本抑制得低。
如图10所示，光纤10的内包层部2的最小折射率Δ2min小于外包层部3的折射率Δ3，因此光向纤芯1的困入良好，能够减少弯曲损耗。
图11表示本发明的第三实施方式所涉及的光纤20的简要结构。
该光纤20具有配置于中心部的纤芯1、和与纤芯1呈同心状地设置于纤芯1的外周侧(外周)的包层14。
包层14至少具有与纤芯1的外周侧(外周)邻接的内包层部12、和形成于内包层部12的外周侧(外周)的外包层部13。
图12示意性地示出光纤20的折射率分布。
将纤芯1的折射率定义为Δ1，将最大折射率定义为Δ1max。将内包层部12的折射率定义为Δ2，将最小折射率定义为Δ2min。将外包层部13的折射率定义为Δ3。
在光纤20中，与第二实施方式的光纤10同样，下式[10]成立。
Δ1max＞Δ2min且Δ1max＞Δ3 …[10]
在光纤20中，在将内包层部12的最小折射率Δ2min调整为大于外包层部13的折射率Δ3这点上与第二实施方式的光纤10不同。
在光纤20中，与第二实施方式的光纤10同样，下式[11]成立。
0.01％＜|Δ2min－Δ3|＜0.03％ …[11]
通过以Δ2min与Δ3之差的绝对值成为式[11]的范围的方式进行调整，能够使模场直径(MFD)合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
在纤芯1的外周半径r1、内包层部12的外周半径r2以及外包层部13的外周半径r3之间，与第二实施方式的光纤10同样，存在下式[12]、式[13]所示的关系。
r1＜r2＜r3 …[12]
0.2≤r1/r2≤0.5 …[13]
通过以r1/r2成为0.2以上的方式进行调整，能够使模场直径合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
光纤20与第二实施方式的光纤10同样，22m的截止波长λc22m为1260nm以下。
另外，波长1310nm的模场直径(MFD)为8.6μm以上且9.5μm以下。
光纤20优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的损耗增加在0.25dB以下。另外，优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1625nm下的损耗增加在1.0dB以下。
纤芯1例如可以由通过添加锗(Ge)等掺杂剂提高折射率的二氧化硅玻璃构成。
内包层部2例如可以由纯二氧化硅玻璃构成。内包层部2例如也可以通过添加氯(Cl)等掺杂剂来调整折射率。
外包层部3例如可以由纯二氧化硅玻璃构成。外包层部3例如可以由通过添加氟(F)等掺杂剂降低折射率的二氧化硅玻璃构成。
光纤20与第二实施方式的光纤10同样，可以通过MCVD法、PCVD法、VAD法、OVD法等来制造。
例如，在采用MCVD法的情况下，可以按照如下方式制作光纤母材。
在成为外包层部3的二氧化硅玻璃管(例如包含氟(F)等掺杂剂在内的二氧化硅玻璃管)的内侧，使用纯二氧化硅玻璃等原材料形成作为内包层部2的玻璃沉积层。
接下来，在上述玻璃沉积层的内侧，使用例如包含锗(Ge)等掺杂剂在内的原材料，形成作为纤芯1的玻璃沉积层。此外，纤芯1也可以使用另行制作的纤芯棒形成。
形成有玻璃沉积层的二氧化硅玻璃管经由透明化、实心化等工序而成为光纤母材。通过对该光纤母材进行拉丝来获得图11所示的光纤20。
在光纤20中，通过将内包层部12与外包层部13的折射率之差设为上述范围(参照式[11])，且将纤芯1与内包层部12的外周半径之比设为上述范围(参照式[13])，由此能够将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
光纤20可以不大幅变更地利用现有的制造方法，因此制造容易，能够将制造成本抑制得低。
以上，对本发明的第二实施方式以及第三实施方式进行了说明，但上述实施方式是本发明的例示，在不脱离本发明的范围内，能够进行追加、省略、置换以及其他变更。
例如，在图9、图11所示的光纤10、20中，包层4、14由两个包层部(内包层部以及外包层部)构成，但包层也可以具有除内包层部及外包层部以外的层。
以下，参照附图对本发明的第四实施方式以及第五实施方式进行说明。
图13示出本发明的第四实施方式所涉及的光纤110的简要结构。
该光纤110具有配置于中心部的纤芯101、和与纤芯101呈同心状地设置于纤芯101的外周侧(外周)的包层105。
包层105至少具有与纤芯101的外周侧(外周)邻接的内包层部102、与内包层部102的外周侧(外周)邻接地形成的凹槽部103、以及形成于凹槽部103的外周侧(外周)的外包层部104。
图14示意性地示出光纤110的折射率分布。
将纤芯101的折射率定义为Δ1，将最大折射率定义为Δ1max。
将内包层部102的折射率定义为Δ2，将最小折射率定义为Δ2min。
将凹槽部103的折射率定义为Δ3，将最小折射率定义为Δ3min。
将外包层部104的折射率定义为Δ4。
纤芯101的最大折射率Δ1max是在从纤芯101的中心至外周的径向范围中最大的纤芯101的折射率。在图14所示的折射率分布中，无论径向位置如何，纤芯101的折射率Δ1是恒定的，因此折射率Δ1在全部范围内等于最大折射率Δ1max。
内包层部102的最小折射率Δ2min是在从内包层部102的内周至外周的径向范围中最小的内包层部102的折射率。在图14所示的折射率分布中，无论径向位置如何，内包层部102的折射率Δ2是恒定的，因此折射率Δ2在全部范围内等于最小折射率Δ2min。
凹槽部103的最小折射率Δ3min是在从凹槽部103的内周至外周的径向范围中最小的凹槽部103的折射率。在图14所示的折射率分布中，无论径向位置如何，凹槽部103的折射率Δ3是恒定的，因此折射率Δ3在全部范围内等于最小折射率Δ3min。
在光纤110中，下式[14]成立。
Δ1max＞Δ2＞Δ3min …[14]
如式[14]所示，纤芯101的最大折射率Δ1max设定为大于内包层部102的折射率Δ2。
内包层部102的折射率Δ2设定为大于凹槽部103的Δ3min。
在光纤110中，下式[15]也成立。
Δ1max＞Δ4＞Δ3min …[15]
如式[15]所示，纤芯101的最大折射率Δ1max设定为大于外包层部104的折射率Δ4。
外包层部104的折射率Δ4设定为大于凹槽部103的Δ3min。
在光纤110中，下式[16]也成立。
0.01％＜(Δ4－Δ3min)＜0.03％ …[16]
式[16]意味着外包层部104的折射率Δ4与凹槽部103的最小折射率Δ3min之差超过0.01％且不足0.03％。
若Δ4与Δ3min之差过小，则存在无法充分减少弯曲损耗的担忧。另一方面，若Δ4与Δ3min之差过大，则模场直径变小，存在与其他光纤(例如通常的单模光纤(SSMF))连接时的连接损耗变大的担忧。
在光纤110中，通过将Δ4与Δ3min之差设定为超过0.01％的范围，能够减少弯曲损耗。另外，通过将Δ4与Δ3min之差设定为不足0.03％，能够使模场直径(MFD)合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低。
纤芯101、内包层部102、凹槽部103以及外包层部104的外周半径分别为r1、r2、r3以及r4。
在纤芯101的外周半径r1、内包层部102的外周半径r2、凹槽部103的外周半径r3以及外包层部104的外周半径r4之间，存在下式[17]所示的关系。
r1≤r2＜r3＜r4 …[17]
内包层部102的外周半径r2与纤芯101的外周半径r1之比r2/r1处于下式[18]所示的范围。
1≤r2/r1≤5 …[18]
若r2/r1过小，则存在弯曲损耗增大的担忧。另一方面，若r2/r1过大，则模场直径变小，存在与其他光纤(例如SSMF)连接时的连接损耗变大的担忧。
在光纤110中，通过将r2/r1设定为1以上，能够减少弯曲损耗。通过将r2/r1设定为5以下，能够使模场直径合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低。
凹槽部103的外周半径r3与内包层部102的外周半径r2之比r3/r2处于下式[19]所示的范围。
1＜r3/r2≤2 …[19]
若r3/r2过小，则存在弯曲损耗增大的担忧。另一方面，若r3/r2过大，则模场直径变小，存在与其他光纤(例如SSMF)连接时的连接损耗变大的担忧。
在光纤110中，通过将r3/r2设定为大于1，能够减少弯曲损耗。通过将r3/r2设定为2以下，能够使模场直径合理化，将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低。
光纤110的22m的截止波长λc22m为1260nm以下。
即，下式[20]成立。
λc22m≤1260nm …[20]
由此，能够满足ITU-T Recommendation G.652的规定。
截止波长λc22m例如可以通过ITU-T Recommendation G.650所记载的测定法来进行测定。
光纤110通过上述的折射率以及外周半径的调整而设定为波长1310nm下的模场直径(MFD)为8.6μm以上且9.5μm以下。即，下式[21]成立。
8.6μm≤MFD≤9.5μm …[21]
通过将模场直径设定为式[21]的范围，能够将与其他光纤(例如SSMF)连接时的连接损耗抑制得低。
光纤110通过将模场直径设定为式[21]的范围来满足ITU-T G.652的规定。
光纤110优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的损耗增加在0.25dB以下。
另外，优选在直径15mm的圆筒形的心轴卷绕10周时的波长1625nm下的损耗增加在1.0dB以下。
纤芯101例如可以由通过添加锗(Ge)等掺杂剂提高折射率的二氧化硅玻璃构成。
内包层部102以及凹槽部103例如可以由通过添加氟(F)等掺杂剂降低折射率的二氧化硅玻璃构成。
外包层部104例如可以由纯二氧化硅玻璃构成。外包层部104也可以通过添加掺杂剂(例如Ge、F等)来调整折射率。
构成光纤110的各层可以由MCVD法、PCVD法、VAD法、OVD法等公知方法或上述方法的组合来形成。
例如，在采用MCVD法的情况下，可以按照如下方式来制作光纤母材。
在成为外包层部104的二氧化硅玻璃管(例如由纯二氧化硅玻璃构成的玻璃管)的内侧，使用例如包含氟(F)等掺杂剂在内的原材料，形成作为凹槽部103的玻璃沉积层。
在上述玻璃沉积层的内侧，使用例如包含氟(F)等掺杂剂在内的原材料，形成作为内包层部102的玻璃沉积层。
凹槽部103以及内包层部102的折射率可以通过掺杂剂的添加量来进行调整。
接下来，在上述玻璃沉积层的内侧，使用例如包含锗(Ge)等掺杂剂在内的原材料，形成作为纤芯101的玻璃沉积层。此外，纤芯101也可以使用另行制作的纤芯棒形成。
形成有玻璃沉积层的二氧化硅玻璃管经由透明化、实心化等工序而成为光纤母材。通过对该光纤母材进行拉丝来获得图13所示的光纤110。
CVD法通过掺杂剂的添加来高精度地调整折射率分布，这点上优选。
在光纤110的制造中，也可以应用VAD法、OVD法。VAD法、OVD法具有生产率高的优点。
在光纤110中，通过将凹槽部103与外包层部104的折射率之差设为上述范围(参照式[16])，且将纤芯101、内包层部102以及凹槽部103的外周半径之比设为上述范围(参照式[18]～式[20])，由此能够将与其他光纤连接时的连接损耗抑制得低且减少弯曲损耗。
虽已知接近纤芯的部分的包层的折射率对光纤的光学特性造成大的影响，但本发明人详细研究的结果发现，不缩小模场直径就能够减少弯曲损耗的折射率分布。
光纤110因采用该折射率分布而兼得与其他光纤连接时的连接损耗的抑制与弯曲损耗的减少，这点上具有技术意义。
光纤110由于凹槽部103与外包层部104的折射率之差小，因此能够不大幅变更地利用现有的制造方法(例如通常的SSMF的制造方法)来容易且高精度地调整凹槽部103以及外包层部104的折射率。
另外，凹槽部103与外包层部104的折射率之差小，因此基于制造方法的制约少。例如，不仅可以采用适于折射率分布的调整的CVD法，也可以采用VAD法、OVD法。
因此，光纤110的制造容易，能够将制造成本抑制得低。
光纤110由于凹槽部103与外包层部104的折射率之差小，因此能够减少用于形成凹槽部103的氟(F)等掺杂剂的添加量。
在氟(F)等的掺杂中所使用的原料气体(例如SiF4)价格高昂，因此通过掺杂剂添加量的减少能够抑制原料成本，将制造成本抑制得低。
如上述那样，在纤芯101、内包层部102、凹槽部103以及外包层部104的外周半径r1～r4之间存在式[17]所示的关系。
r1≤r2＜r3＜r4 …[17]
在图13以及图14所示的光纤110中，r1、r2以及r3是相互不同的值，但本发明包括r1＝r2且r2≠r3的情况。
图15是本发明的第五实施方式的光纤的折射率分布图，表示r1＝r2且r2≠r3的情况。
在该光纤中，由于r1与r2相等，因此包层105仅由凹槽部103和形成于凹槽部103的外周侧的外包层部104构成。
以上，对本发明的第四实施方式以及第五实施方式进行了说明，但上述实施方式是本发明的例示，在不脱离本发明的范围内，能够进行追加、省略、置换以及其他变更。
例如，在图13所示的光纤110中，包层105由三层(内包层部、凹槽部以及外包层部)构成，包层也可以具有除上述层以外的层。
以上，根据优选实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变。
[实施例]
以下，利用实施例对本发明的实施方式具体地进行说明。
对具有五边形形状的折射率分布的光纤、与具有α次方的折射率分布的光纤的弯曲损耗等特性进行了比较。弯曲损耗是取决于缆线截止波长和MFD的参数，因此在本实施例中，缆线截止波长设为1.21μm(1210nm)，使波长1310nm下的MFD与9.17μm～9.20μm的范围一致。
由于将缆线截止波长与MFD进行一定的调整，因此在具有五边形形状的折射率分布的光纤中，对纤芯中心的比折射率差Δ1a与纤芯半径r1进行了调整。在具有α次方的折射率分布的光纤中也同样，对纤芯中心的折射率n1与纤芯半径a进行了调整。本实施例各自的纤芯的折射率分布如图5A～图5I以及图6A～图6I所示。
图5A～图5I是表示改变锐角度的情况的折射率分布的具体例。图5A是锐角度为0％的情况，图5B是锐角度为20％的情况，图5C是锐角度为30％的情况，图5D是锐角度为40％的情况，图5E是锐角度为50％的情况，图5F是锐角度为70％的情况，图5G是锐角度为80％的情况，图5H是锐角度为90％的情况，图5I是锐角度为100％的情况。
图6A～图6I表示改变α值的情况的折射率分布的具体例。图6A是α＝1的情况，图6B是α＝2的情况，图6C是α＝2.5的情况，图6D是α＝3的情况，图6E是α＝4的情况，图6F是α＝5的情况，图6G是α＝6的情况，图6H是α＝10的情况，图6I是α＝∞的情况。
另外，表1示出具有五边形形状的折射率分布的光纤的参数的值。并且，对具有上述折射率分布的光纤进行基于有限元法的数值计算，计算出将光纤在半径为15mm的心轴卷绕10周时的波长1550nm下的弯曲损耗。其结果如图7、图8以及表1所示。图7示出针对具有α次方的折射率分布的光纤的结果。图8以及表1示出针对具有五边形形状的折射率分布的光纤的结果。
[表1]
根据图7，求出在具有α次方分布的光纤的具体例(1≤α≤10的范围内)中弯曲损耗最小的极小值的情况的弯曲损耗，即求出α＝3的情况的弯曲损耗。而且，根据图8获得，在锐角度为88％以下的范围中，具有五边形形状的折射率分布的光纤的弯曲损耗的值小于α＝3的情况的弯曲损耗的值这一结果。并且获得，在锐角度为42％～88％的范围中，具有五边形形状的折射率分布的光纤的弯曲损耗的值小于理想台阶式折射率分布(相当于锐角度为0％、α＝∞)的情况的弯曲损耗的值这一结果。
此外，理想台阶式折射率分布在设计上可以假想出，但实际制造时，在纤芯外周部等会产生折射率的波动，因此认为制造困难。即便在纤芯中央部获得一定的折射率，若在外周部折射率波动，则α次方分布的α值接近比∞低的状态，认为弯曲损耗增加。因此，认为本实施例的五边形形状的折射率分布对弯曲损耗的减少有效。
附图标记说明：
r1…纤芯的半径；Δ1a…纤芯的中心的比折射率差；Δ1b…纤芯的外周的比折射率差；1、101…纤芯；2、12、102…内包层部；3、13…外包层部；4、14、105…包层；103…凹槽部；104…外包层部。

Claims (10)

1.一种光纤，其特征在于，
具有纤芯和包围所述纤芯的外周的包层，
在将所述纤芯的半径用r1表示、将所述纤芯的中心与所述包层的比折射率差用第一比折射率差Δ1a表示、将距所述纤芯的所述中心的径向上的距离为r1的位置与所述包层的比折射率差用第二比折射率差Δ1b表示时，
所述第一比折射率差Δ1a大于0，
所述第二比折射率差Δ1b大于0，
所述第一比折射率差Δ1a大于所述第二比折射率差Δ1b，
所述第一比折射率差Δ1a与所述第二比折射率差Δ1b满足用下式所表示的关系：
0.20≤(Δ1a－Δ1b)/Δ1a≤0.88
并且，
所述纤芯的折射率分布Δ，作为距所述纤芯的所述中心的径向上的距离r的函数Δ(r)，在0≤r≤r1整个区间，用下式表示：
Δ(r)＝Δ1a－(Δ1a－Δ1b)r/r1，
满足下述条件A、条件B或者条件C，
所述条件A：
所述包层至少具有与所述纤芯的所述外周邻接的内包层部、和形成于所述内包层部的外周的外包层部，
将所述内包层部的最小折射率用Δ2min表示，将所述外包层部的折射率用Δ3表示时，所述内包层部的所述最小折射率Δ2min与所述外包层部的所述折射率Δ3满足0.01％＜|Δ2min－Δ3|＜0.03％这一式子，所述纤芯的所述半径r1与所述内包层部的半径r2之比r1/r2处于0.2≤r1/r2≤0.5这一式子所示的范围；
所述条件B：
所述包层至少具有与所述纤芯的所述外周邻接的内包层部、与所述内包层部的外周邻接的凹槽部、以及形成于所述凹槽部的外周的外包层部，
将所述纤芯的最大折射率用Δ1max表示，将所述内包层部的折射率用Δ2表示，将所述凹槽部的最小折射率用Δ3min表示，将所述外包层部的折射率用Δ4表示时，
所述纤芯的所述最大折射率Δ1max、所述内包层部的所述折射率Δ2、所述凹槽部的所述最小折射率Δ3min、以及所述外包层部的所述折射率Δ4满足Δ1max＞Δ2＞Δ3min这一式子、Δ1max＞Δ4＞Δ3min这一式子以及0.01％＜(Δ4－Δ3min)＜0.03％这一式子，
所述内包层部的半径r2与所述纤芯的所述半径r1之比r2/r1处于1≤r2/r1≤5这一式子所示的范围，
所述凹槽部的半径r3与所述内包层部的所述半径r2之比r3/r2处于1＜r3/r2≤2这一式子所示的范围；
所述条件C：
所述第一比折射率差Δ1a满足0.48％＜Δ1a≤0.50％这一关系,
由这一式子表示的锐角度为70％～88％。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，
所述第一比折射率差Δ1a满足0.35％＜Δ1a≤0.50％的关系。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
所述第二比折射率差Δ1b满足0.06％≤Δ1b＜0.35％的关系。
4.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
所述半径r1满足4.50μm＜r1≤6.25μm的关系。
5.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
波长1550nm、弯曲半径15mm下的弯曲损耗的值在0.102dB/10个弯以下。
6.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
满足所述条件A或所述条件B，所述第一比折射率差Δ1a与所述第二比折射率差Δ1b满足用下式表示的关系：
0.42≤(Δ1a－Δ1b)/Δ1a≤0.88。
7.根据权利要求6所述的光纤，其特征在于，
波长1550nm、弯曲半径15mm下的弯曲损耗的值在0.055dB/10个弯以下。
8.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
缆线截止波长在1260nm以下。
9.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
波长1310nm下的模场直径MFD在8.2μm≤MFD≤9.9μm的范围内。
10.一种光纤的制造方法，其用于制造权利要求1～9中任一项所述的光纤，
所述光纤的制造方法的特征在于，
在制作所述光纤的母材时，将构成所述纤芯的玻璃，或者将构成所述纤芯的玻璃与构成所述包层的玻璃的一部分，用OVD法或CVD法制作，
所述纤芯以及所述包层以满足所述条件A、所述条件B或者所述条件C的方式被制成。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019017324A1 (ja) * 2017-07-18 2019-01-24 株式会社フジクラ 光ファイバ、及び、その製造方法
CN111615499B (zh) * 2018-01-19 2023-04-04 古河电气工业株式会社 光纤母材的制造方法、光纤母材以及光纤的制造方法、光纤
US11714227B2 (en) * 2019-06-17 2023-08-01 Sterlite Technologies Limited Universal optical fiber
JP7326906B2 (ja) * 2019-06-18 2023-08-16 住友電気工業株式会社 光ファイバ
CN110398802B (zh) * 2019-08-01 2021-01-29 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光纤制作方法
CN112099133B (zh) * 2020-09-25 2021-06-29 东北大学 一种具有斜坡型折射率分布的弱耦合少模光纤
WO2023032999A1 (ja) * 2021-08-31 2023-03-09 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2024150692A1 (ja) * 2023-01-11 2024-07-18 住友電気工業株式会社 光ファイバ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1400478A (zh) * 2001-07-26 2003-03-05 株式会社藤仓 光纤、光纤预制棒及制造光纤预制棒的方法
EP1397718B1 (en) * 2001-06-20 2004-10-20 Draka Fibre Technology B.V. Optical fibre
WO2006118362A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Ls Cable Ltd. Optical fiber with low stimulated brillouin scattering, and optical transmission line and optical transmission system using the same
CN102043195A (zh) * 2005-12-27 2011-05-04 美国飞泰尔有限公司 可以抵抗弯曲的影响的光纤
CN103380389A (zh) * 2010-12-23 2013-10-30 普睿司曼股份公司 低宏弯曲损耗单模光纤

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4852968A (en) 1986-08-08 1989-08-01 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical fiber comprising a refractive index trench
US5504829A (en) 1993-12-27 1996-04-02 Corning Incorporated Optical fiber for soliton transmission and method of making
RU2183027C2 (ru) * 1997-12-30 2002-05-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Одномодовое оптическое волокно
JP3437484B2 (ja) * 1999-03-19 2003-08-18 信越化学工業株式会社 光ファイバプリフォームの製造方法及び装置
EP1364919B1 (en) 1998-11-05 2008-02-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for manufacturing a preform and optical fibre from the preform
JP2000205999A (ja) 1999-01-08 2000-07-28 Fujikura Ltd 光ファイバ測定装置
KR100419418B1 (ko) * 2002-04-03 2004-02-21 삼성전자주식회사 분산 제어 광섬유
KR100506311B1 (ko) * 2003-01-20 2005-08-05 삼성전자주식회사 광대역 분산 제어 광섬유
WO2004092793A1 (ja) 2003-04-17 2004-10-28 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 空孔付き単一モード光ファイバ
CN100476469C (zh) * 2004-04-28 2009-04-08 Ls电线有限公司 具有改进的弯曲性能的光纤
JPWO2006016572A1 (ja) 2004-08-10 2008-05-01 株式会社フジクラ シングルモード光ファイバ
JP4268115B2 (ja) 2004-10-28 2009-05-27 古河電気工業株式会社 シングルモード光ファイバ
WO2006049279A1 (ja) 2004-11-05 2006-05-11 Fujikura Ltd. 光ファイバ及び伝送システム並びに波長多重伝送システム
JP4101227B2 (ja) 2004-11-05 2008-06-18 古河電気工業株式会社 光ファイバおよびそれに用いる光ファイバの製造方法
KR100668284B1 (ko) * 2004-12-14 2007-01-16 한국전자통신연구원 Ｓ밴드 분리형 라만 증폭기를 위한 분산보상광섬유
JP4417286B2 (ja) 2005-04-13 2010-02-17 日本電信電話株式会社 ホーリーファイバおよび光ファイバモジュール
WO2007053198A2 (en) 2005-06-15 2007-05-10 Corning Incorporated High sbs threshold optical fiber with aluminium dopant
US7406237B2 (en) * 2006-02-21 2008-07-29 Corning Incorporated Multiband optical fiber
US7505660B2 (en) 2006-06-30 2009-03-17 Corning Incorporated Microstructured transmission optical fiber
US20080050086A1 (en) 2006-08-24 2008-02-28 Scott Robertson Bickham Optical fiber containing alkali metal oxide
US7689085B1 (en) 2009-01-30 2010-03-30 Corning Incorporated Large effective area fiber with GE-free core
US7876990B1 (en) 2009-11-25 2011-01-25 Corning Incorporated Low loss optical fiber
US8542969B2 (en) 2010-02-26 2013-09-24 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
DK2369379T3 (en) 2010-03-17 2015-06-08 Draka Comteq Bv Single-mode optical fiber having reduced bending losses
US8891925B2 (en) 2011-08-19 2014-11-18 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
KR101273801B1 (ko) 2011-10-17 2013-06-11 에쓰이에이치에프코리아 (주) 구부림 손실 강화 광섬유
US8588569B2 (en) 2011-11-30 2013-11-19 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
WO2014038512A1 (ja) 2012-09-04 2014-03-13 住友電気工業株式会社 光ファイバ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1397718B1 (en) * 2001-06-20 2004-10-20 Draka Fibre Technology B.V. Optical fibre
CN1400478A (zh) * 2001-07-26 2003-03-05 株式会社藤仓 光纤、光纤预制棒及制造光纤预制棒的方法
WO2006118362A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Ls Cable Ltd. Optical fiber with low stimulated brillouin scattering, and optical transmission line and optical transmission system using the same
CN102043195A (zh) * 2005-12-27 2011-05-04 美国飞泰尔有限公司 可以抵抗弯曲的影响的光纤
CN103380389A (zh) * 2010-12-23 2013-10-30 普睿司曼股份公司 低宏弯曲损耗单模光纤

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Publication number Publication date
RU2635839C2 (ru) 2017-11-16
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CN105556353A (zh) 2016-05-04
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