CN110140070B - 低弯曲损耗单模光纤 - Google Patents

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Abstract

光纤包括：(i)纤芯区域(10)，包括外半径r1且3.0≤r1≤7.0微米和相对折射率Δ1最大值且0.32％≤Δ1最大值≤0.5％；(b)凹陷折射率包层区域(30)，其围绕纤芯区域且包括外半径r3和相对折射率Δ3小于‑0.2％，和凹槽体积V3，其中45％Δ‑微米2≤│V3│≤200％Δ‑微米2；(c)第一外包层区域(40)，其围绕凹陷折射率包层区域(30)且包括相对折射率Δ4和外半径r4；和(d)第二外包层区域(60)，其包括5‑20重量％氧化钛，相对折射率Δ5和厚度TM，其中3微米≤TM≤30微米，和外半径r5≤65微米；光纤具有模场直径MFD1550且8微米≤MFD1550≤10.5微米，当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时截止波长<1550nm，和当使用包括2.5mm半径心轴时1550nm处的弯曲损耗≤1.0dB/圈。

Description

低弯曲损耗单模光纤
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2016年10月27日提交的美国临时申请系列第62/413,605号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及具有低弯曲损耗且适用于硅光子器件的光纤。
背景技术
对于更大带宽和更高数据传输速率的需求激发了开发下一代信息储存和传输平台的努力。广泛地相信光信息系统会为如今的基于微电子的系统提供优异的性能。基于硅光子的集成光学系统是微电子系统的领先替代技术。硅光子与标准CMOS技术和WDM(波分复用)接口，将电信号转变为光学信号，传输光学信号，并将光学信号重新转变为电信号。在分解系统中，单元之间的信号传输在提供了高带宽和高数据传输速率的光学连接之间进行。
正在为未来数据中心提出具有分解架构的数据中心，这涉及使用硅光子学和WDM技术。虽然这些系统中许多着眼于使用多模光纤，但是也考虑使用单模光纤的系统架构。
因此，存在对于适用于此类数据中心应用和类似应用的光纤的需求。
发明内容
本文揭示的光波导光纤包含：
纤芯区域，其包括：外半径r1且3.0≤r1≤7.0微米，和相对折射率Δ1最大值且0.32％≤Δ1最大值≤0.5％；
围绕纤芯区域的凹陷折射率包层区域，凹陷折射率包层区域包括：外半径r3和小于-0.2％的相对折射率Δ3，以及凹槽体积V3绝对值，使得45％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2；
围绕凹陷折射率包层区域的第一外包层区域，该外包层区域包括相对折射率Δ4和外半径r4；以及
第二外包层，相对折射率Δ5，所述第二外包层区域包括掺杂了5至20重量％氧化钛的基于二氧化硅的玻璃且具有厚度TM，使得2微米≤TM≤30微米，第二外层具有不超过65微米的外半径r5；
其中，光纤具有：1550nm处的模场直径(MFD1550)且8.3微米≤MFD1550≤10.5微米；当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的单模截止波长；1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
根据本文所揭示的光纤的至少一些示例性实施方式，当光纤绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，单模截止波长是1100nm至1450nm。根据本文所揭示的至少一些示例性实施方式，60％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2。
根据本文所揭示的至少一些示例性实施方式，光纤展现出：采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤0.55dB/圈的弯曲损耗，以及在一些实施方式中≤0.4dB/圈，在一些实施方式中，≤0.2dB/圈，例如，≤0.1dB/圈或者甚至≤0.01dB/圈。
根据本文所揭示的光纤的至少一些示例性实施方式，纤芯区域的外半径r1是3.0≤r1≤6，以及凹槽体积V3使得70％Δ-微米2≤│V3│≤150％Δ-微米2。
根据至少一些示例性实施方式，80％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2，以及在一些实施方式中，100％Δ-微米2≤│V3│≤150％Δ-微米2。根据至少一些示例性实施方式，60％Δ-微米2≤│V3│≤140％Δ-微米2，以及在一些实施方式中，70％Δ-微米2≤│V3│≤140％Δ-微米2。在一些实施方式中，80％Δ-微米2≤│V3│≤140％Δ-微米2。
根据至少一些示例性实施方式，10微米≤r5≤63微米，例如30微米≤r5≤63微米，或者30微米≤r5≤62.5微米，以及在一些实施方式中，30微米≤r5≤50微米。根据至少一些示例性实施方式，40微米≤r5≤62.5微米。例如，在一些示例性实施方式中，第二外包层的外半径r5是62.5、60、55、50、42、41.7、35、31.25或30微米。
根据至少一些示例性实施方式，光纤具有：当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的光纤截止波长；1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
根据至少一些示例性实施方式，光纤具有小于1550nm的22m光缆截止波长。根据至少一些示例性实施方式，光纤具有小于1300nm(例如1000nm至1350nm，例如1000nm至1300nm)的22m光缆截止波长。根据至少一些示例性实施方式，光纤具有1200nm至1350nm(例如1200nm至1350nm)的22m光缆截止波长。
根据光纤的至少一些示例性实施方式，第二外包层包含5至15重量％氧化钛，以及3微米≤TM≤15微米。
在一些示例性实施方式中，2微米≤TM≤20微米。在一些示例性实施方式中，2微米≤TM≤15微米。在一些示例性实施方式中，3微米≤TM≤15微米。在一些示例性实施方式中，2微米≤TM≤10微米。在一些实施方式中，2微米≤TM≤5微米。
在一些实施方式中，在1550nm处的模场直径(MFD1550)是9微米≤MFD1550≤10微米。在一些实施方式中，在1550nm处的模场直径(MFD1550)是9.5微米≤MFD1550≤10.3微米。
在一些实施方式中，凹陷折射率包层区域的相对折射率Δ3是-0.2％≤Δ3≤-0.7％，以及在一些实施方式中，-0.3％≤Δ3≤-0.5％。
根据本文示例性所述，纤芯区域包括α，且10≤α≤100。但是，在一些实施方式中，1≤α≤10。
根据本文所揭示的至少一些实施方式，光纤包含围绕第二外包层的涂层，所述涂层包括：杨氏模量为0.1至1MPa的第一涂层P；以及杨氏模量为1100至2500MPa的第二涂层S，其中，第二涂层的涂层外直径不超过260微米，在一些实施方式中不超过250nm，在一些实施方式中不超过242微米，例如小于210微米。
根据至少一些示例性实施方式，微光学器件包括：
a.硅光子芯片；
b.具有弯曲至弯曲半径≤5mm的区段的光纤，所述光纤包含：
纤芯区域，其包括：范围是3.0至7.0微米的外半径r1，和范围是0.32％至0.5％的相对折射率Δ1最大值；
围绕纤芯区域的凹陷折射率包层区域，凹陷折射率包层区域包括：外半径r3和小于-0.2％的相对折射率Δ3，以及凹槽V3，使得45％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2；
围绕凹陷折射率包层区域的第一外包层区域，该外包层区域包括相对折射率Δ4和外半径r4；以及
第二外包层，相对折射率Δ5，所述第二外包层区域包括掺杂了5至20重量％氧化钛的基于二氧化硅的玻璃且具有厚度TM，使得3微米≤TM≤30微米，第二外层具有不超过65微米的外半径r5；
其中，光纤具有：1550nm处的模场直径(MFD1550)是8.3微米≤MFD1550≤10.5微米；当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的单模截止波长；1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
在一些实施方式中，光纤具有弯曲至弯曲半径rb不超过3mm(例如，0.5mm至2.5mm)的区段。在一些实施方式中，弯曲半径rb是2.5mm≥rb≥1mm，以及在一些实施方式中2.5mm≥rb≥1.5mm。
在一些实施方式中，光纤具有弯曲至弯曲半径≤2.5mm的区段，以及光纤展现出：采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤0.55dB/圈(和在一些实施方式中≤0.1dB/圈或者甚至≤0.01dB/圈)的弯曲损耗。在一些实施方式中，光纤具有弯曲至弯曲半径≤2mm的区段，以及光纤展现出：采用包括2mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1dB/圈(例如，≤0.55dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.1dB/圈或者甚至≤0.01dB/圈)的弯曲损耗。
下面详细参考本文的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。
附图说明
图1显示通过套圈连接器连接到Si光子波导的光纤，具有弯曲孔用于支撑光纤的区段；
图2A是根据本公开的示例性光纤的横截面图；
图2B示意性显示对应图2A的光纤的折射率分布；
图3显示最小弯曲半径(mm)与光纤包层直径(微米)之间的关系；以及
图4显示本文所揭示的另一种光学波导光纤的折射率分布；
优选实施方式的具体描述
在以下的详细描述中提出了附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容就容易理解，或按下面的描述和权利要求书以及附图所述实施而被认识。
定义和术语
“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导光纤内的径向位置之间的关系。折射率分布的每个区段的半径具有缩写r1、r2、r3、r4等，本文中大小写可互换使用(例如，r1等于R1)。
术语“相对折射率百分比”(本文也称作“相对折射率”和“折射率Δ”)定义为Δ％＝100x(ni 2-nc 2)/2ni 2，并且如本文所用，除非另有说明，否则nc是第一外包层区域40(这在一些实施方式中是未掺杂的二氧化硅)的平均折射率。除非另有说明，否则，如本文所用的相对折射率用Δ表示，其数值以“％”为单位。术语：德耳塔、Δ、Δ％、％Δ、德耳塔％、％德耳塔和百分比Δ在本文中可互换使用。也就是说，如本文所用，相对于未掺杂的二氧化硅，测量给定光纤区域的相对折射率百分比(或者相对折射率或折射率Δ)。在区域的折射率小于未掺杂的二氧化硅的平均折射率的情况下，相对折射率百分比是负的，并且可以被称作具有凹陷区域或凹陷折射率。在区域的折射率大于未掺杂的二氧化硅的平均折射率的情况下，相对折射率百分比是正的。在本文中，“正掺杂剂”被视为相对于纯的未掺杂SiO2倾向于提高折射率的掺杂剂。在本文中，“负掺杂剂”视为相对于纯的未掺杂SiO2倾向于降低折射率的掺杂剂。正掺杂剂的例子包括：GeO2(氧化锗)、Al2O3、P2O5、TiO2、Cl、Br。负掺杂剂的例子包括氟和硼。
除非另外说明，否则在本文中，将“色分散”称作“色散”，波导光纤的色散是材料色散、波导色散和模间色散之和。对于单模波导光纤的情况，模间色散为零。零色散波长是色散值等于零的波长。色散斜率表示色散相对于波长的变化率。
“有效面积”定义如下：
Aeff＝2π(∫f2 r dr)2/(∫f4 r dr)，
式中，积分限为0至∞，以及f是与波导中所传播的光相关的电场的横向分量。有效面积Aeff依赖于光学信号的波长，并且在本文中记录的是850nm、980nm、1060nm和1550nm波长的情况。如本文所用，“有效面积”或“Aeff”指的是波长为1550nm的光学有效面积，除非另有说明。
术语“α参数”或者“α-参数”或者“α值”或者简称为“α”指的是用于限定纤芯的相对折射率分布的参数，用Δ(r)表示，单位为“％”，式中，r是半径，其符合如下等式：
Δ(r)＝Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α)，
式中，ro是Δ(r)为最大值(本文也称作Δ1最大值)的点，r1是Δ(r)％为零的点，以及r的范围是ri≤r≤rf，式中，Δ如上文所定义，ri是α-分布的起点，rf是α-分布的终点，并且α是指数，为实数。在本文所述光纤的一些实施方式中(例如，在光纤纤芯中没有中心线下沉的光纤)，Δ(r0)＝Δ(ri)。在一些实施方式中，r1 ＝rf。
在本文中，术语“凹槽”和“凹陷折射率包层区域”可互换使用，指的是这样一种包层区域，其最小相对折射率小于与其接触的相邻区域的情况。在本文中，凹槽体积V3定义为：
V3＝2∫Δ3-2(r)rdr
其中，对于位于径向位置r3与r2之间的给定径向位置r，Δ3-2(r)＝Δ3–Δ2(r)，式中，r2是包层区域30的内半径，以及r3是包层区域30的外半径。因此，V3的积分限是从r2到r3。
在本文中，术语“μm”和“微米”可互换使用。
采用彼得曼II方法测量模场直径(MFD)，其中，2w＝MFD，以及w2＝(2∫f2 r dr/∫[df/dr]2r dr)，积分限是0至∞，并且MFD1550是1550nm波长处的模场直径。
波导光纤的抗弯曲性可以通过规定测试条件下所诱发的衰减进行度量，例如通过将光纤绕着规定直径的心轴配置或缠绕，例如绕着6mm、10mm或20mm或者类似直径的心轴缠绕1圈(例如，“1x 10mm直径宏弯曲损耗”或“1x 20mm直径宏弯曲损耗”)，并测量每圈的衰减增加。
通过标准2m光纤截止测试(FOTP-80(EIA-TIA-455-80))测量光纤截止(本文也称作光纤截止波长)，得到“光纤截止波长”，也被称作“2m光纤截止”或者“测量截止”。通过进行FOTP-80标准测试从而使用受控量的弯曲提取出较高级的模式，或者将光纤的光谱响应标准化至多模光纤的光谱响应。
对于当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时的光纤截止波长，指的是通过标准2m光纤截止测试(FOTP-80(EIA-TIA-455-80))测得的光纤截止波长，其在距离发射光的光纤末端20厘米的距离内，布置有绕着2.5mm半径的心轴另外的单个弯曲。类似地，对于当绕着2mm半径心轴弯曲1圈时的光纤截止波长，指的是通过标准2m光纤截止测试(FOTP-80(EIA-TIA-455-80))测得的光纤截止波长，其在距离发射光的光纤末端20厘米的距离内，布置有绕着2mm半径的心轴另外的单个弯曲。
对于本文所用的光缆截止波长或者“光缆截止”，指的是EIA-445光纤光学测试步骤所述的22m光缆截止测试，其是EIA-TIA光纤光学标准的一部分，即电子工业联盟-电信工业联盟光纤光学标准(Electronics Industry Alliance-Telecommunications IndustryAssociation Fiber Optics Standards)。
对于具有2.5mm半径弯曲的光缆截止，指的是通过EIA-445光纤光学测试步骤所述的22m光缆截止测试测得的单模截止，测量时具有绕着2.5mm半径心轴的额外单个弯曲。类似地，对于具有2mm半径弯曲的光缆截止，指的是通过EIA-445光纤光学测试步骤所述的22m光缆截止测试测得的单模截止，测量时具有绕着2mm半径心轴的额外单个弯曲。
除非本文另有说明，否则记录的是LP01模式的光学性质(例如，色散、色散斜率等)。
一个具有挑战性的问题在于，以低成本将来自硅光子器件的光耦合到单模光纤。一种诱人的方案是使用光栅将离开硅(Si)波导表面的光耦合到光纤，如图1所示。由于Si波导上的紧密空间(约4-5mm或更小)，光纤需要被弯曲成1/4圈处于近似3mm或更小(例如，≤2.5mm)的弯曲半径。弯曲光纤连接器可以是例如具有弯曲孔的玻璃或陶瓷套圈。光纤剥掉涂层直到玻璃包层，并且将经过剥除的光纤部分插入孔中并用环氧化物胶合。在剥除和后续光纤插入穿过耦合装置7(连接器7)的孔的过程中，普通的对照性光纤会容易发生破损，由于光纤破裂而导致光纤的机械失效，这是由于被弯曲至如此小的直径时，处于应力使得应力下的表面流动而导致的。因此，在对照性光纤中，处于应力时，表面缺陷会传播深入玻璃中，导致机械失效(光纤破裂)和/或缩短寿命循环。但是，即使是在弯曲至3mm或更小半径的情况下，本文所述的光纤100仍然可以耦合到硅光子器件而没有由于光纤破裂导致的机械失效。有利的是，可以将光纤100插入穿过弯曲半径rb是2.5mm或更小(例如，1mm≤rb≤2mm，以及在至少一些实施方式中甚至0.5mm≤rb≤2mm)的耦合装置7中的孔，而没有由于光纤破裂导致光纤机械失效，并且因而可以弯曲至如此小的直径而没有明显的强度损失或者明显的寿命损失。有利的是，光纤100具有改善的抗表面破坏性和低弯曲损耗。
本文所揭示的光纤100能够在1550nm处展现出大于约55微米2，优选60至85微米2的有效面积Aeff。在一些优选实施方式中，1550nm处的有效面积是约75至82微米2。
图2A是光纤(100)的一个示例性实施方式的横截面图。光纤(100)包括：以中心轴AC为中心的中心纤芯区域10，任选的内包层区域20，凹槽形式的第三区域30(因而被称作“凹槽区域”30或者“凹陷包层区域”)，以及第四区域40(其构成第一外包层并且因而被称作“外包层区域”40，本文也称作第一外包层区域40)。任选的内包层20、凹槽区域30和第一外包层区域40一起限定了包层区段50(本文也称作“包层”(50))。在本文所述的示例性实施方式中，包层50的包层区域20、30、40优选是玻璃，并且被包含氧化钛(TiO2)掺杂的二氧化硅的机械可靠层ML(最外包层或区域60)所围绕。外包层60(即，机械稳定层ML)可以被涂层70围绕，所述涂层70包含第一涂层P和第二涂层S，其可以被从光纤100剥除，之后光纤100弯曲至硅光子器件。
图2B示意性显示光纤(100)的一个示例性实施方式的相对折射率分布Δ(％)与光纤半径的关系。图线是从中心轴AC径向向外，即，从r＝0开始。纤芯区域10具有外半径r1和相对折射率Δ1。内包层区域20从径向位置r1延伸到径向位置r2，且具有相对折射率Δ2。凹槽区域30(即，凹陷折射率包层区域)从径向位置r2延伸到径向位置r3，且具有相对折射率Δ3。外包层区域40从径向位置r3延伸到径向位置r4，且具有相对折射率Δ4。第二外包层60(即，最外包层区域60)围绕第一外包层区域40。第二外包层区域60从径向位置r4延伸到径向位置r5，且具有相对折射率Δ5>Δ4。在本文所揭示的光纤实施方式中，第二外包层60的外半径d5(d5＝2r5)不超过130微米，例如：不超过126微米、不超过125微米，以及在一些实施方式中不超过100微米或者甚至不超过82微米。例如，在一些实施方式中，d5不超过80微米、不超过75微米、不超过60微米、不超过5微米或者不超过50微米。在一些实施方式中，20微米≤d5≤126微米。在一些实施方式中，20微米≤d5≤110微米或者20微米≤r5≤100微米或者20微米≤r5≤90微米或者甚至20微米≤r5≤80微米。在一些实施方式中20微米≤r5≤70微米，在一些实施方式中20微米≤r5≤50微米，以及在一些实施方式中60微米≤r5≤126微米。在一些实施方式中，30微米≤d5≤126微米。在一些实施方式中，30微米≤d5≤110微米或者30微米≤r5≤100微米，30微米≤r5≤90微米或者甚至30微米≤r5≤80微米。在一些实施方式中，30微米≤d5≤70微米。在一些实施方式中，30微米≤d5≤50微米。在一些实施方式中，40微米≤d5≤126微米。在一些实施方式中，40微米≤d5≤100微米，40微米≤r5≤90微米，或者甚至40微米≤r5≤80微米。在一些实施方式中，40微米≤d5≤70微米，以及在一些实施方式中，40微米≤d5≤60微米。根据一些实施方式，包层60的直径d5是例如50至125微米或者60至125微米；以及在一些实施方式中，是70至100微米。在一些实施方式中，60微米≤d5≤126微米，60微米≤d5≤125微米，在一些实施方式中，60微米≤d5≤110微米，以及在一些实施方式中，80微米≤d5≤125微米。
涂层70围绕包层60。涂层70延伸到外半径r6。
如上文所述，光纤100能够在紧曲率半径下提供低弯曲损耗和对于弯曲的光纤连接器应用的表面破损提供高抗性，例如当使用套圈连接器5将其连接到硅光子芯片7时，如图1所示。在图1中，在连接器5中，光纤以约3mm或更小(例如，0.5mm≤rb≤3mm，1mm≤rb≤2.5mm，1mm≤rb≤2mm，1mm≤rb≤1.5mm或者1mm≤rb≤2mm)的弯曲半径rb被弯曲了约1/4圈，并且连接到位于Si波导7'内的光栅7G。根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，光纤100具有当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的单模截止波长；还具有1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，在1550nm处，绕着弯曲半径rb为2.5mm心轴的弯曲损耗是≤0.8dB/圈，在一些实施方式中≤0.5dB/圈，在一些实施方式中≤0.4dB/圈，在一些实施方式中≤0.2dB/圈，在一些实施方式中≤0.1dB/圈，在一些实施方式中≤0.05dB/圈，以及在一些实施方式中，≤0.01dB/圈。此外，根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，对于2mm的弯曲半径rb，1550nm处的弯曲损耗≤1dB/圈，在一些实施方式中≤0.5dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.4dB/圈。此外，根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，对于2mm的弯曲半径rb，1550nm处的弯曲损耗≤0.2dB/圈，在一些实施方式中≤0.1dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.05dB/圈。此外，根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，对于2mm的弯曲半径rb，1550nm处的弯曲损耗≤0.02dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.01dB/圈。此外，根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，对于1.5mm的弯曲半径rb，1550nm处的弯曲损耗≤1dB/圈，在一些实施方式中≤0.5dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.4dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.2dB/圈。此外，根据本文所揭示的光纤100的至少一些实施方式，对于1mm的弯曲半径rb，1550nm处的弯曲损耗≤075dB/圈，在一些实施方式中≤0.5dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.4dB/圈，以及在一些实施方式中≤0.2dB/圈。
最外包层60(本文也称作层ML或第二外包层)包含TiO2(氧化钛)并且保护了第一外包层40(本文也称作第一外包层区域40)的外玻璃表面在处理期间和在涂层70的剥除过程中免受破损，以及改善了光纤的机械可靠性，特别是在小型玻璃组件的装配过程中可能发生存在玻璃表面磨损的情况下。
在图2B的分布中，包层中的凹槽区域30可以具有恒定的折射率，其小于内包层区域20和第一外包层区域40的折射率。光纤100的纤芯区域10具有比光纤区域20、30或40更高的最高相对折射率。在一些实施方式中，纤芯区域10可以在中心线或者靠近中心线处包括较低折射率区域(现有技术中称作“中心线下沉”)(其在图2B中未示出)。
应注意的是，内包层区域20是任选的，并且如上文所述，可以消除该内包层区域20。当缺失内包层区域20时，凹陷折射率区域30与纤芯区域10直接相邻。相对折射率Δ1、Δ3和Δ4的相对排序满足如下条件：Δ1>Δ4>Δ3。
在本文所揭示的实施方式中，相对折射率Δ1、Δ2、Δ3和Δ4的相对排序满足如下条件：Δ1>Δ4>Δ3且Δ1>Δ2>Δ3。Δ2和Δ4的值可以相等或者一个比另一个大，但是Δ2和Δ4都在Δ1与Δ3之间。
根据本文所述光纤100的实施方式，(相对于外包层区域40的Δ4)纤芯区域10的最大相对折射率Δ1是0.3％至0.6％，更优选是0.32％至0.5％。根据一些实施方式，纤芯10的半径r1是3至6μm，更优选是4μm至5μm。纤芯区域10可以具有步阶式折射率分布，α>10；或者可以展现出分级折射率分布，α≤10(例如，α≤5，例如1≤α≤10或者1≤α≤5)。(相对于外包层区域40的Δ4)内包层区域20的相对折射率Δ2是-0.05至0.05％。内包层区域20可以是纯二氧化硅玻璃，或者是掺杂了正掺杂剂(例如，Cl或GeO2)的二氧化硅玻璃。(相对于外包层区域40的Δ4)凹槽区域30的最小相对折射率Δ3是-0.2至-0.7％，以及在一些实施方式中，是-0.3至-0.5％。在示例性实施方式中，凹槽区域30是掺杂了硼或氟的基于二氧化硅的玻璃。凹槽区域30的宽度w(w＝r3-r2)是3至20微米，在一些实施方式中，是4至15微米。外包层区域40可以是纯二氧化硅玻璃，或者是掺杂了正掺杂剂(例如，Cl或GeO2)的二氧化硅玻璃。包层60(本文也称作“最外包层”、“第二外包层”或者“机械可靠层”)包含5至20重量％TiO2，以及在一些实施方式中，5-15中％TiO2。最外包层60的径向厚度TM是3至30微米，以及在一些实施方式中，是5至15微米。最外包层60改善了光纤100的机械稳定性/可靠性。在至少一些实施方式中，Δ5>Δ1。
光纤100的外包层区域40围绕了较低折射率凹槽区域30。在本文所述的示例性实施方式中，外包层从半径r3开始，具有外半径r4。光纤100的外包层区域40包括相对折射率Δ4，其高于凹槽区域30的相对折射率Δ3，从而形成相对于凹槽区域30是“正掺杂的”区域。凹槽区域30优选相对于纯二氧化硅是负掺杂的(例如，用氟或硼掺杂)。但是，要注意的是，外包层区域40可以是纯二氧化硅或者可以是相对于纯二氧化硅正掺杂的。
凹槽区域30的体积V3的绝对值│V3│可以大于45％Δ微米2，以及在一些实施方式中，可以大于50％Δ微米2。在一些实施方式中，凹槽区域30的体积V3的绝对值至少是60％Δ微米2，以及在一些实施方式中，至少是80％Δ微米2。在一些实施方式中，第一包层区域(2)的体积V3的绝对值小于200％Δ微米2，在一些实施方式中，小于150％Δ微米2，以及在一些其他实施方式中，小于125％Δ微米2。根据一些实施方式，体积V3的绝对值是约45至200Δ微米2，例如60至200Δ微米2，或者例如60至190Δ微米2，或者45至175Δ微米2，或者60至175Δ微米2，例如45至150Δ微米2，或者60至150Δ微米2，80至150Δ微米2，或者60至125Δ微米2，或者80至125Δ微米2。根据一些实施方式，80％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2。根据一些实施方式，70％Δ-微米2≤│V3│≤150％Δ-微米2。根据一些实施方式，100％Δ-微米2≤│V3│≤150％Δ-微米2。
光纤100的纤芯和包层区域可以通过本领域众所周知的方法经由单步工艺或多步工艺生产。合适的方法包括：双坩埚法、管中棒过程和掺杂沉积石英过程，也常称作化学气相沉积(“CVD”)或气相氧化。各种CVD工艺是已知的，并且适用于生产用于本发明的经涂覆的光纤的纤芯和包层。它们包括外部CVD工艺、轴向气相沉积工艺、改性CVD(MCVD)、内部气相沉积和等离子体强化CVD(PECVD)。
经涂覆的光纤的玻璃部分可以从特殊制备的、圆柱形预成形件拉制，该预成形件被局部、对称地加热至足以软化玻璃的温度(例如对于石英玻璃，约为2000℃的温度)。在加热预成形件，例如将预成形件送入并使其通过加热炉的过程中，从熔融材料拉制玻璃光纤。关于光纤制造工艺的其他细节，参见例如，美国专利第7,565,820号、第5,410,567号、第7,832,675号和第6,027,062号，其内容通过引用结合入本文。
图3显示建模和测量得到的最小光纤弯曲半径与光纤直径(包层区域60的外直径)的函数关系图。该图线代表了对于82°弯曲，5年寿命的10-10的失效概率。建模结果表明了较窄包层直径光纤的长期可靠性极限。光纤可靠性的计算是对于可用于数据中心(特别是超大规模数据中心)内的互联的短距离的光纤(光纤长度l<10m，例如，<1m，以及在一些实施方式中是1cm至1m，例如1cm至50cm或者甚至1cm至25cm)而言的。短距离互联应该具有相当短的使用寿命(3-5年)，这与它们将要连接的电子设备的寿命相同。这些非常短距离互联可部署在架中或者甚至在服务器中。(这不同于设计成在更长长度上(>50m，例如100m至1km)运行且应该具有更长使用寿命的用于主干光缆等的光纤。)测量结果(图3所示为圆圈)与建模结果相符。
图3显示，当光纤100具有外直径是125mm的包层60时，光纤100可以弯曲至约2.3mm的弯曲半径，5年寿命具有10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。类似地，图3显示，当光纤100具有外直径是100微米的包层60时，光纤100可以弯曲至约1.9mm的弯曲半径，5年寿命具有10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。此外，图3显示，当光纤100的外直径(即，包层60的直径d5)是62.5微米时，光纤100可以弯曲至约1.2mm的弯曲半径，5年寿命具有10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。图3还显示，当光纤100具有外直径是53微米或更小(例如，40-52微米)的包层60时，光纤100可以弯曲至约1mm或更小的弯曲半径，5年寿命具有约10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。
图3还显示，当光纤100的包层60具有约40至50微米(或者20-50微米)的外直径d5时，光纤100可以弯曲至约0.75mm的弯曲半径，5年寿命具有10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。图3还显示，当光纤100的包层60具有20-30微米的外直径d5时，光纤100可以弯曲至约0.5mm的弯曲半径，5年寿命具有10-10失效概率(即，弯曲的光纤100的预期寿命至少是5年)。因此，外包层60的外直径d5不超过125微米(例如，不超过100微米或者不超过82微米(例如，80、75、65、62.5、50、40、30、25或20微米，或者它们之间的情况))的实施方式可以被弯曲至非常紧的弯曲半径rb，并且在紧弯曲条件下有利地提供改进的机械可靠性。
基本我们的分析，即使玻璃表面存在小磨损(这可能是由于小型玻璃组件的装配过程中发生的，或者是由于从光纤剥除涂层70导致的)，外包层60的外直径d5不超过126微米的光纤100仍然可以被弯曲至非常紧的弯曲半径rb，并且在紧弯曲条件下有利地提供改进的机械可靠性。
根据一些示例性实施方式(例如，表1-4中的那些)，内包层区域20和/或外包层区域40具有基本恒定的相对折射率分布，即，内包层区域内的任意两个半径处的相对折射率之间的差异小于0.02％，以及在一些优选的实施方式中，小于0.01％。因此，根据本文所揭示的至少一些实施方式，外包层区域40的相对折射率分布具有基本平坦形状。此外，根据本文所揭示的至少一些实施方式，内包层区域20的相对折射率分布具有基本平坦形状。
中心纤芯区域(1)可以是步阶式折射率纤芯，或者如图2B所示，其可以包括α形状(还参见例如下图4)。
根据一些实施方式，光纤展现出：
(i)MFD1550>8微米(例如，8.3微米≤MFD1550≤10.5微米，以及在一些实施方式中，MFD1550>9微米，例如9微米至10.3微米)；
(ii)光缆截止波长大于1260nm且小于<1540nm；
(iii)对于2.5mm半径心轴，测得的1550nm波长处的宏弯曲损耗≤1dB/圈；以及
(iv)对于5mm半径心轴，测得的1550nm波长处的宏弯曲损耗<0.5dB/圈。
根据一些实施方式，1200nm<光缆截止波长<1540nm。根据一些实施方式，当部署成绕着2.5mm半径心轴具有额外单个弯曲时，1200nm<光缆截止波长<1540nm。
根据一些实施方式，光纤展现出：
(i)MFD1550>8微米(例如，8.3微米≤MFD1550≤10.5微米或者8.5微米≤MFD1550≤10.5微米，以及在一些实施方式中，MFD1550>9微米，例如9微米至10.3微米)；
(ii)光缆截止波长大于1260nm且小于<1540nm；
(iii)2.5mm半径心轴的弯曲损耗≤1dB/圈；
(iv)5mm半径心轴的弯曲损耗<0.5dB/圈；
其中，弯曲损耗是宏弯曲损耗，并且是在1550nm波长进行测量。
根据一些实施方式，光纤展现出：0.001dB/圈<2.55mm弯曲半径的宏弯曲损耗<0.55dB/圈；以及0.001dB/圈<5mm弯曲半径的宏弯曲损耗<0.5dB/圈；其中，在1550nm波长测量宏弯曲损耗。
根据一些示例性实施方式，光纤展现出：
MFD1550>8微米(例如8.3微米≤MFD1550≤10.5微米，例如8.3微米≤MFD1550≤10.5微米，以及在一些实施方式中，MFD1550>9微米，例如9微米至10.3微米)；
光缆截止<1570nm；
在1550nm波长测得的2.5mm半径的宏弯曲损耗<0.5dB/圈。
可以从采用常规制造技术以及使用已知光纤拉制方法和设备制造的光纤预成形件拉制得到本文所述的光纤，例如，如美国专利第7,565,820号、第5,410,567号、第7,832,675号、第6,027,062号所公开，其说明书通过引用结合入本文。
通过以下实施例进一步阐述本文的各个示例性实施方式。对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。
下表1A、1B和2-5列出了折射率类似于图2B所示那些示意性建模光纤实施例1-12的特性。具体来说，以下对于各个实施例所示的是：中心纤芯10的相对折射率Δ1、纤芯α和外半径r1；第一包层区域20的相对折射率Δ2和外半径r2，和凹槽区域30的分布体积V3(其是在r2和r3之间进行计算)；以及相对折射率Δ3。还显示了：1310nm处的色散和色散斜率；1550nm处的色散和色散斜率；1310nm和1550nm处的模场直径；光纤截止波长；1310nm处的MAC数；以及当弯曲半径rb分别是2.5mm和5mm时，在1550nm波长处计算得到的宏弯曲诱发的损耗(dB/圈)。在表1A-1C和表2-4的示例性实施方式中，外包层区域40是纯二氧化硅，以及Δ4＝0。类似地，在表1A-1C和表2-4的示例性实施方式中，内包层区域20是纯二氧化硅并且Δ2＝0；以及在这些示例性实施方式中，外包层60的Δ(Δ5)是约2％。因此，在这些示例性实施方式中，内包层区域20的折射率与外包层区域40相同。
表1A
Figure GDA0002931935990000161
Figure GDA0002931935990000171
Figure GDA0002931935990000181
表1B
Figure GDA0002931935990000182
Figure GDA0002931935990000191
表2
Figure GDA0002931935990000192
Figure GDA0002931935990000201
表3
Figure GDA0002931935990000202
Figure GDA0002931935990000211
表4
Figure GDA0002931935990000221
Figure GDA0002931935990000231
表5
Figure GDA0002931935990000232
Figure GDA0002931935990000241
根据表1A-5的示例性实施方式，光纤具有：1550nm处的模场直径(MFD1550)是8.3微米≤MFD1550≤10.5微米(例如，8.5微米≤MFD1550≤10.5微米)；当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的单模截止波长；1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
图4的光纤显示出根据一个实施方式制造的光纤100的测量得到的折射率分布。在图4所示的示例性实施方式的分布中，包括Δ1的纤芯区域10被包括Δ2的凹陷包层内包层区域30围绕。内包层区域20位于纤芯区域10之间，并被包括Δ3的凹陷包层区域30围绕。外包层区域40围绕凹槽区域30。Δ4与Δ3之间的绝对值差异是约0.4％，以及Δ5是约2％。在图5所示的实施方式中，第一包层区域(2)是基本上未掺杂的二氧化硅，以及第二包层区域(3)是用氯掺杂的二氧化硅。表2所揭示的光纤具有包层(60)，其具有约125微米的外直径。
如下表6所示是制造的光纤100，其具有图4的折射率分布，具有：在1310和1550nm处分别是8.8微米和9.7微米的MFD；1409nm的22m截止；在1550nm处0.2dB/km的衰减；以及小直径心轴(4mm、5mm或6mm直径[2mm、2.5mm或3mm半径])上的超低弯曲损耗(在1490nm处测量)。表6表明，当光纤100以弯曲半径rb＝2mm弯曲了1/4圈时(参见例如图1)，(在例如1490nm波长测得的)弯曲损耗会小于0.02dB。更具体来说，当光纤以弯曲半径rb＝2mm弯曲了约1/4圈时，预期弯曲损耗是0.01dB或更小。
表6
Figure GDA0002931935990000251
Figure GDA0002931935990000261
本文所揭示的光纤(100)可以被保护涂层70围绕，所述保护涂层70围绕了第二外包层60。保护涂层可以包括接触且围绕了外包层区域60的第一涂层P，所述第一涂层P具有小于1.0MPa的杨氏模量，优选小于0.9MPa，以及在一些实施方式中不超过0.8MPa，以及在一些实施方式中不超过0.5MPa，以及在一些实施方式中不超过0.3MPa，例如0.1至1MPa，以及在一些实施方式中0.1至0.5MPa。保护涂层70还包括接触且围绕了第一涂层P的第二涂层S，所述第二涂层S具有大于1200MPa的杨氏模量，以及在一些实施方式中大于1400MPa，例如，至少1500MPa、至少1600MPa、至少1800MPa，或者1400MPa至2500MPa或1500MPa至2500MPa。第一涂层的较低模量(例如，<0.5MPa，支撑了良好的微弯曲性能)和较高模量的第二涂层(例如，>1500MPa)支撑了第二涂层改善的耐刺破性，甚至当其厚度降低时亦是如此。根据一些实施方式，第二涂层S的外直径不超过250微米，例如，不超过242微米(例如，≤225微米、≤210微米或者≤200微米)，例如，175-242微米、或者175-225微米或者180-200微米。上述光纤设计使得即使当涂层直径小于225微米时仍然实现了良好的宏弯曲和微弯曲性能，这实现了具有优异光学性能的较小直径、较低成本、较高光纤密度的光缆。
如本文所用，第一涂层的固化聚合物材料的杨氏模量、致断伸长和抗张强度是使用张力测试设备(例如Sintech MTS张力测试仪或因斯卓通用材料测试系统(INSTRONUniversal Material Test System))对厚度约为0.003"(76微米)至0.004"(102微米)、宽度约为1.3厘米的膜状材料样品测量的，测量采用的测量长度为5.1cm，测试速度为2.5cm/分钟。
合适的初级和次级涂层的其他描述可参见PCT公开号WO2005/010589，其全文通过引用结合入本文。
本文所揭示的光纤展现出低PMD值，特别是当用OVD工艺制造时。光纤的旋绕还可降低本文所揭示的光纤的PMD值。
要理解的是，前述描述仅是示例性的并且旨在提供权利要求书所限定的光纤的性质和特性的总体理解。包括的附图提供了对优选实施方式的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了各个特征和实施方式，并与其说明书一起用来解释原理和操作。对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离所附权利要求的精神或范围的情况下，对本文所述的优选实施方式进行各种改动。

Claims (14)

1.一种光纤，其包括：
纤芯区域，其包括：外半径r1且3.0≤r1≤7.0微米，和相对折射率Δ1最大值且0.32％≤Δ1最大值≤0.5％；
围绕所述纤芯区域的凹陷折射率包层区域，所述凹陷折射率包层区域包括：外半径r3和小于-0.2％的相对折射率Δ3，以及凹槽体积V3，使得45％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2；
围绕所述凹陷折射率包层区域的第一外包层区域，所述第一外包层区域包括相对折射率Δ4和外半径r4；以及
第二外包层，相对折射率Δ5，所述第二外包层区域包括掺杂了5至20重量％氧化钛的基于二氧化硅的玻璃且具有厚度TM，使得3微米≤TM≤30微米，第二外包层具有不超过65微米的外半径r5；
其中，所述光纤具有：1550nm处的模场直径MFD1550且8.3微米≤MFD1550≤10.5微米；当绕着2.5mm半径心轴弯曲1圈时，<1550nm的光纤截止波长；1550nm处至少65微米2且小于85微米2的有效面积；以及采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤1.0dB/圈的弯曲损耗。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤展现出采用包括2.5mm半径的心轴，通过心轴卷绕测试确定的1550nm处≤0.55dB/圈。
3.如权利要求1或2所述的光纤，其中，纤芯区域的外半径r1是3.0微米≤r1≤6微米，以及70％Δ-微米2≤│V3│≤150％Δ-微米2。
4.如权利要求1或2所述的光纤，其中，80％Δ-微米2≤│V3│≤200％Δ-微米2。
5.如权利要求1或2所述的光纤，其中，10微米≤r5≤63微米。
6.如权利要求1或2所述的光纤，其中，光纤的22m光缆截止波长小于1550nm。
7.如权利要求1或2所述的光纤，其中，所述第二外包层包括5至15重量％氧化钛，且5微米≤TM≤15微米。
8.如权利要求1或2所述的光纤，其中，所述1550nm处的模场直径MFD1550是9微米≤MFD1550≤10微米。
9.如权利要求1或2所述的光纤，其中，凹陷折射率包层区域Δ3是-0.2％≤Δ3≤-0.7％。
10.如权利要求1或2所述的光纤，其中，所述纤芯区域包括α，且10≤α≤100；其中，α指的是用于限定纤芯的相对折射率分布的参数，用Δ(r)表示，单位为“％”，式中，r是半径，其符合如下等式：
Δ(r)＝Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α)，
式中，ro是Δ(r)为最大值的点，r1是Δ(r)％为零的点，以及r的范围是ri≤r≤rf，式中，Δ是相对折射率百分比，ri是α-分布的起点，rf是α-分布的终点，并且α是指数，为实数。
11.如权利要求1所述的光纤，其中，光纤展现出：
(I)1550nm处的MFD1550>9微米；光缆截止波长大于1260nm且小于1540nm；2.5mm半径心轴的弯曲损耗≤1dB/圈；5mm半径心轴的弯曲损耗<0.5dB/圈，其中，所述弯曲损耗是宏弯曲损耗，并且是在1550nm波长进行测量；或者
(II)1200nm<光缆截止波长<1540nm；0.001dB/圈<2.5mm弯曲半径的宏弯曲损耗<0.55dB/圈；以及0.001dB/圈<5mm弯曲半径的宏弯曲损耗<0.5dB/圈；其中，宏弯曲损耗是在1550nm波长进行测量。
12.一种微光学器件，其包括：
a.权利要求1或2所述的光纤，所述光纤具有弯曲至弯曲半径≤5mm的光纤区段；和
b.光学连接到所述光纤的弯曲区段的硅光子芯片。
13.如权利要求12所述的微光学器件，其中，光纤区段弯曲至弯曲半径≤3mm。
14.如权利要求12所述的微光学器件，其中，光纤区段弯曲至弯曲半径rb使得2.5mm≥rb≥1mm。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019159719A1 (ja) * 2018-02-13 2019-08-22 株式会社フジクラ 光ファイバ
EP3869251A4 (en) * 2018-10-19 2022-06-15 Furukawa Electric Co., Ltd. FIBER OPTIC CABLE
JP7407729B2 (ja) * 2018-10-30 2024-01-04 古河電気工業株式会社 光ファイバ
US11243348B2 (en) * 2018-12-12 2022-02-08 Corning Incorporated High-density optical fiber ribbon with cladding-strengthened glass optical fibers in a common protective coating and fiber ribbon interconnects employing same
JPWO2020162406A1 (ja) * 2019-02-05 2021-12-16 古河電気工業株式会社 光ファイバ
JP7145814B2 (ja) * 2019-05-27 2022-10-03 古河電気工業株式会社 光ファイバ
US11714227B2 (en) * 2019-06-17 2023-08-01 Sterlite Technologies Limited Universal optical fiber
CN110488411B (zh) * 2019-08-19 2021-03-23 长飞光纤光缆股份有限公司 一种抗弯曲单模光纤
US11327242B2 (en) 2019-11-27 2022-05-10 Corning Research & Development Corporation Optical fiber connector assembly with ferrule microhole interference fit and related methods
US20230106774A1 (en) * 2020-03-06 2023-04-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical waveguide device and optical communication system including same
WO2021231085A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter multimode optical fibers with high mechanical reliability
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability
WO2021231084A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Single mode optical fibers with low cutoff wavelength and high mechanical reliability
US12085755B2 (en) 2020-06-16 2024-09-10 Corning Research & Development Corporation Laser cleaving and polishing of doped optical fibers
US11675124B2 (en) * 2020-06-26 2023-06-13 Corning Incorporated Optical fiber with increased bend performance
EP3958031A1 (en) * 2020-08-19 2022-02-23 Sterlite Technologies Limited Universal optical fibre with double trench
EP4231071A1 (en) * 2020-10-19 2023-08-23 Fujikura Ltd. Optical fiber cable
CN112711092B (zh) * 2021-01-15 2022-10-11 中天科技精密材料有限公司 多模光纤
JP2024529448A (ja) * 2021-07-26 2024-08-06 オーエフエス ファイテル，エルエルシー 三角形トレンチプロファイルを備える光ファイバ
AU2023201000A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-12 Sterlite Technologies Limited Optical fibers with improved bend performance and manufacturing method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782542A (zh) * 2010-03-02 2012-11-14 康宁股份有限公司 高数值孔径多模光纤
CN102933996A (zh) * 2009-09-11 2013-02-13 康宁股份有限公司 低弯曲损耗光纤

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180411A (en) 1989-12-22 1993-01-19 Corning Incorporated Optical waveguide fiber with titania-silica outer cladding and method of manufacturing
US5140665A (en) 1989-12-22 1992-08-18 Corning Incorporated Optical waveguide fiber with titania-silica outer cladding
US5067975A (en) 1989-12-22 1991-11-26 Corning Incorporated Method of manufacturing optical waveguide fiber with titania-silica outer cladding
ATE143007T1 (de) 1991-07-05 1996-10-15 Duphar Int Res Vitamin-d derivat, verfahren zu dessen herstellung sowie zwischenprodukte dafür
US5410567A (en) 1992-03-05 1995-04-25 Corning Incorporated Optical fiber draw furnace
US5241615A (en) 1992-06-18 1993-08-31 Corning Incorporated Optical waveguide fiber with very thin titania-silica outer cladding layer
CA2231096A1 (en) 1997-03-25 1998-09-25 Duane E. Hoke Optical fiber dual spindle winder with automatic threading and winding
KR100342711B1 (ko) * 1998-12-17 2002-10-25 엘지전선 주식회사 삼중클래드의분산이동광섬유
JP2001021747A (ja) * 1999-07-05 2001-01-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 分散シフト光ファイバおよびその分散シフト光ファイバを用いた光伝送路
AU1585401A (en) 1999-12-28 2001-07-24 Corning Incorporated Method and apparatus for tensile testing and rethreading optical fiber during fiber draw
US6813430B2 (en) * 2000-02-29 2004-11-02 Fujikura, Ltd. Dispersion-compensating optical fiber and hybrid transmission line
US6717721B2 (en) * 2001-12-21 2004-04-06 Corning Incorporated Large effective area erbium doped fiber optical amplifier
US7565820B2 (en) 2002-04-30 2009-07-28 Corning Incorporated Methods and apparatus for forming heat treated optical fiber
CN100374888C (zh) * 2003-04-11 2008-03-12 株式会社藤仓 光纤
US8732675B2 (en) 2003-06-23 2014-05-20 Broadcom Corporation Operational analysis system for a communication device
US7715675B2 (en) 2003-07-18 2010-05-11 Corning Incorporated Optical fiber coating system and coated optical fiber
US7082243B2 (en) * 2004-04-05 2006-07-25 Corning Incorporated Large effective area high SBS threshold optical fiber
US7130516B2 (en) * 2004-08-31 2006-10-31 3M Innovative Properties Company Triple-band bend tolerant optical waveguide
US7272289B2 (en) * 2005-09-30 2007-09-18 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
CN2927080Y (zh) * 2006-06-13 2007-07-25 杭州富通通信技术股份有限公司 一种低弯曲损耗的超细低水峰光纤
CN100424529C (zh) * 2006-06-13 2008-10-08 富通集团有限公司 一种低弯曲损耗的超细低水峰光纤
US7450807B2 (en) * 2006-08-31 2008-11-11 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber with deep depressed ring
CN101663604A (zh) * 2007-02-28 2010-03-03 康宁股份有限公司 具有大有效面积的光纤
US8107784B2 (en) * 2007-06-15 2012-01-31 Ofs Fitel, Llc Reduced bend sensitivity and catastrophic bend loss in single mode optical fibers and method of making same
WO2009062131A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Draka Comteq, B.V. Microbend- resistant optical fiber
JP5307114B2 (ja) * 2008-02-29 2013-10-02 古河電気工業株式会社 光ファイバ
EP2352047B1 (en) * 2010-02-01 2019-09-25 Draka Comteq B.V. Non-zero dispersion shifted optical fiber having a large effective area
US8655133B2 (en) * 2010-02-26 2014-02-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system including same
WO2013028513A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
KR101273801B1 (ko) * 2011-10-17 2013-06-11 에쓰이에이치에프코리아 (주) 구부림 손실 강화 광섬유
US8666214B2 (en) * 2011-11-30 2014-03-04 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
US8588569B2 (en) * 2011-11-30 2013-11-19 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
DE102012213983A1 (de) * 2012-03-02 2013-09-05 J-Fiber Gmbh Krümmungsunempfindliche Gradientenindex-Multimode-Lichtleitfaser
KR101436723B1 (ko) * 2012-04-26 2014-09-01 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 광섬유
US9188736B2 (en) * 2013-04-08 2015-11-17 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
US9057817B2 (en) * 2013-04-15 2015-06-16 Corning Incorporated Low diameter optical fiber
US9383511B2 (en) * 2013-05-02 2016-07-05 Corning Incorporated Optical fiber with large mode field diameter and low microbending losses
US9975802B2 (en) * 2013-05-31 2018-05-22 Corning Incorporated Method for making low bend loss optical fiber preforms
JP6310378B2 (ja) * 2013-11-28 2018-04-11 信越化学工業株式会社 光ファイバ用シリカガラス母材の製造方法
US20150226916A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Multi mode optical fiber
CN106233173B (zh) * 2014-02-19 2019-12-17 康宁股份有限公司 在扩展的波长范围内工作的多模光纤以及结合其的系统
WO2016114514A1 (ko) * 2015-01-12 2016-07-21 한국과학기술원 소형화된 단일모드 광섬유로 구성된 리본 광섬유
CN107810436B (zh) * 2015-04-15 2021-04-27 康宁股份有限公司 具有氟和氯共掺杂芯区域的低损耗光纤
US9594210B2 (en) * 2015-06-30 2017-03-14 Corning Incorporated Optical fiber with large effective area and low bending loss
JP7049252B2 (ja) * 2015-09-15 2022-04-06 コーニング インコーポレイテッド 塩素でアップドーピングされたクラッドを有する低曲げ損失シングルモード光ファイバ
US9851501B2 (en) * 2016-03-29 2017-12-26 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102933996A (zh) * 2009-09-11 2013-02-13 康宁股份有限公司 低弯曲损耗光纤
CN102782542A (zh) * 2010-03-02 2012-11-14 康宁股份有限公司 高数值孔径多模光纤

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