CN110383130A - 光纤 - Google Patents

光纤 Download PDF

Info

Publication number
CN110383130A
CN110383130A CN201880015367.7A CN201880015367A CN110383130A CN 110383130 A CN110383130 A CN 110383130A CN 201880015367 A CN201880015367 A CN 201880015367A CN 110383130 A CN110383130 A CN 110383130A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
coating
core
primary coating
outer diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880015367.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110383130B (zh
Inventor
田村欣章
相马一之
长谷川健美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Corp filed Critical Sumitomo Corp
Publication of CN110383130A publication Critical patent/CN110383130A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110383130B publication Critical patent/CN110383130B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02395Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G02B6/02014Effective area greater than 60 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G02B6/02014Effective area greater than 60 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • G02B6/02019Effective area greater than 90 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02028Small effective area or mode field radius, e.g. for allowing nonlinear effects
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0281Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03605Highest refractive index not on central axis
    • G02B6/03611Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03627Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - +
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03633Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - -
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/0365Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - - +
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/03655Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + +
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

根据本发明的光纤,作为适于长距离且大容量传输的结构,包括如下部分:芯部;外径为80μm至130μm的包层;一次涂层;和二次涂层,其弹性高于一次涂层的弹性并且外径不超过210μm。具有该结构的光纤具有:在1550nm波长下为至少10μm的模场直径;长于1260nm的光缆截止波长;以及在1550nm波长下不超过0.6dB/km的微弯损耗。

Description

光纤
技术领域
本发明涉及光纤。
背景技术
要在光通信网络中传输的信息量正在增加,并且存在对增加光通信网络的容量的需求。在光通信网络中,由于非线性限制,用作传输线的光纤的传输容量受到限制。鉴于此,已经对具有较大有效面积的光纤进行了研究,以便可以抑制非线性度(nonlinearity)的增加。
另外,为了增加每根光缆的传输容量,还考虑了光缆中包括的光纤的芯部数量的增加。通过增加光纤的外径可以简单地增加光纤中的芯部数量。由于诸如现有管道的直径所施加的限制以及安装成本增加等的问题,这是不利的。
通过以下技术可以有效地增加传输容量而不会显著地增加光缆的外径。具体地,可以减小要容纳在光缆中的每根光纤的外径,使得可以在光缆中以更高的空间密度容纳大量光纤。光纤通常具有如下结构:其中具有用于引导光的结构的玻璃涂覆有树脂。树脂涂层的外径通常为250μm。将光纤的树脂涂层的外径设定为200μm是有利的,使得每单位横截面积的光纤密度可以增加约150%。在本说明书中,除非另有说明,“外径”是指光纤的横截面(与光纤轴线垂直的平面)中的目标区域的最外周的直径。
专利文献1中描述的光纤具有小的一次涂层树脂层,该一次涂层树脂层具有210μm以下的细薄外径并且在光纤状态下的弹性模量(以下称为“原位弹性模量”)为0.5MPa以上。因此,专利文献1中描述的光纤可以实现较低的微弯损耗。这种光纤具有在1310nm波长下为8.6μm至9.5μm的模场直径(以下称为“MFD”)。该MFD的范围是ITU-T G.652中建议的范围。许多通用单模光纤(以下称为“SMF”)具有该范围内的MFD。MFD的这种范围产生了折衷,即,较大的MFD导致较大的微弯损耗,而较小的MFD导致因轴线偏移而造成连接损耗的风险较高。
专利文献2中描述的光纤具有一次涂层树脂层以及二次涂层,该一次涂层树脂层具有220μm的细薄外径并且原位弹性模量小于0.5MPa,该二次涂层的杨氏模量大于1500MPa。因此,专利文献2中描述的光纤的特征是具有在1310nm波长下的甚至更小的微弯损耗以及大于9μm的MFD。如专利文献2的段落“0002”中所述,标准SMF的MFD为9.2μm。因此,具有约9μm的MFD的光纤仅与标准SMF的MFD具有小的失配,因此涉及小的连接损耗。
引用列表
专利文献
专利文献1:美国专利No.9,244,220
专利文献2:美国专利申请公开No.2014/0308015
专利文献3:日本专利申请公开No.2001-328851
非专利文献
非专利文献1:J.F.Libert等人,“THE NEW 160 GIGABIT WDM CHALLENGE FORSUBMARINE CABLE SYSTEM(海底缆线系统的160吉比特WDM新挑战)”,Proceedings of IWCS(International Wire&Cable Symposium)1998,pp.375-383。
发明内容
技术问题
由于研究上述现有技术,本发明的发明人发现了以下问题。具体地,由于专利文献1和2中描述的光纤具有在1550nm波长下约10μm的小MFD,因此长距离传输容量低。在使用光放大器的长距离大容量传输中,传输容量受到光放大器中的非线性噪声的限制。
由于该非线性噪声与MFD的四次幂成反比地减小,因此期望增大MFD。期望通过降低非线性噪声来增加每根光纤的传输容量,并且通过增加光缆中的空间密度(减小要容纳的光纤的每者的外径)来增加光缆的传输容量。然而,在上述现有技术中没有公开实现这种光纤的解决方案。
光纤的较小的玻璃外径和涂层外径导致更大的微弯损耗,这是由于玻璃的微小弯曲造成的损耗。此外,较小的玻璃直径导致涂层更难以保持,从而导致在去除涂层的操作中涂层残留的风险较高(去除剂的可操作性劣化)。
做出了本发明以解决上述问题,并且本发明的目的是提供一种具有适合长距离大容量传输的结构的光纤。
问题的解决方案
根据本发明的光纤包括芯部、包层、一次涂层和二次涂层。芯部沿光纤轴线延伸并由石英玻璃构成。包层在包围芯部的同时沿光纤轴线延伸并由石英玻璃构成。此外,包层的折射率低于芯部的折射率,并且在光纤的与光纤轴线垂直的横截面上包层的外径为80μm以上且130μm以下。一次涂层在包围包层的同时沿光纤轴线延伸并由紫外线固化性树脂构成。二次涂层在包围一次涂层的同时沿光纤轴线延伸并由弹性高于一次涂层的弹性的紫外线固化性树脂构成。
此外,在光纤的横截面上二次涂层的外径为210μm以下。在如上所述的结构中,光纤具有在1550nm波长下为10μm的MFD(模场直径)以及长于1260nm的光缆截止波长。此外,通过IEC TR62221中限定的网筒测试测得的微弯损耗在1550nm波长下为0.6dB/km以下。
发明的有益效果
根据本发明,提供了一种适用于长距离大容量传输的光纤。
附图说明
图1是示出光纤1的横截面结构的示意图。
图2是示出光纤1的折射率分布的实例的示意图。
图3是示出微弯损耗与玻璃外径之间的关系的曲线图。
图4是示出微弯损耗与一次涂层厚度之间的关系的曲线图。
图5是示出微弯损耗相对于一次涂层直径和二次涂层直径的趋势的表格。
图6是示出一次涂层的原位弹性模量与微弯损耗为0.6dB/km以下时的上限Aeff之间的关系的表格。
具体实施方式
[本发明的实施例的描述]
首先,将单独列出和描述本发明的实施例的内容。
(1)作为一个方面,根据本实施例的光纤包括芯部、包层、一次涂层和二次涂层。芯部沿光纤轴线延伸并由石英玻璃构成。包层在包围芯部的同时沿光纤轴线延伸并由石英玻璃构成。此外,包层的折射率低于芯部的折射率,并且在光纤的与光纤轴线垂直的横截面上包层的外径为80μm以上且130μm以下。一次涂层在包围包层的同时沿光纤轴线延伸并由紫外线固化性树脂构成。二次涂层在包围一次涂层的同时沿光纤轴线延伸并由弹性高于一次涂层的弹性的紫外线固化性树脂构成。此外,在光纤的横截面上二次涂层的外径为210μm以下。芯部可以包括具有不同折射率的多个区域(例如,内芯部和外芯部)。类似地,包层也可以包括具有不同折射率的多个区域(例如,内包层和外包层)。在如上所述的结构中,光纤具有:在1550nm波长下为10μm以上的MFD;长于1260nm的光缆截止波长;以及在1550nm波长下为0.6dB/km以下的微弯损耗。通过IEC TR62221中限定的网筒测试来测量微弯损耗。优选具有较小的微弯损耗。
(2)作为本实施例的一个方面,在光纤的横截面上,一次涂层的厚度优选地大于二次涂层的厚度。具体地,一次涂层的厚度优选地为15μm以上,并且二次涂层的厚度优选地为10μm以上。
(3)作为本实施例的一个方面,一次涂层的原位弹性模量优选地为0.7MPa以下,并且二次涂层的杨氏模量优选地为700MPa以上。在本实施例的一个方面,一次涂层的原位弹性模量可以为0.3MPa以下,并且二次涂层的杨氏模量可以为900MPa以上。
(4)作为本实施例的一个方面,芯部可以基本上不含GeO2,芯部中含有的过渡金属杂质的浓度可以为1mol ppb以下,并且光纤在1550nm波长下的传输损耗可以低于0.17dB/km。本文中的短语“基本上不含GeO2”是指GeO2的浓度小于0.2wt%(相对折射率差的增加小于0.01%)。
(5)作为本实施方式的一个方面,在光纤的横截面上,包层的外径优选地为124μm以上且126μm以下,一次涂层的外径优选地为156μm以上且180μm以下,并且一次涂层的厚度优选地大于二次涂层的厚度。
(6)作为本实施例的一个方面,包层可以包括:内包层,其在与芯部相邻的同时沿光纤轴线延伸;以及外包层,其在包围内包层的同时沿光纤轴线延伸。在这种情况下,外包层优选地具有比芯部低的折射率,并且内包层优选地具有比外包层低的折射率。
(7)作为本实施例的一个方面,二次涂层的玻璃化转变温度Tg优选地为60℃至90℃。在这种情况下,Tg为-60℃至-40℃的紫外线固化性树脂作为应用该紫外线固化性树脂的构造中的一次涂层是特别有效的。也就是说,对于利用Tg大于90℃的二次涂层覆盖Tg为-60℃至-40℃的一次涂层的涂层结构,涂层之间的Tg差异大,因此,结构中的残余应力大。当具有这种涂层结构的光纤安装在低温环境中时,在涂层结构中可能产生气泡。相比之下,对于利用Tg低于60℃的二次涂层覆盖Tg为-60℃至-40℃的一次涂层的涂层结构,当具有这种涂层结构的光纤安装在高温环境中时,涂层结构的杨氏模量降低。也就是说,光纤的侧向压力特性劣化。
本部分[本发明实施例的描述]中列出的每个方面适用于每个其它方面或其它方面的任何组合。
[本发明实施例的细节]
在下文中,将参考附图详细地描述根据本实施例的光纤的具体结构。本发明不限于这些举例,而是由权利要求限定,并且旨在包括在与权利要求等同的范围和含义内的所有修改。此外,在附图的描述中,相同的元件将由相同的附图标记表示,并且将省略重复的描述。
图1是示出根据本实施例的光纤1的横截面结构的示意图,并且图1中示出的横截面是光纤1的与光纤轴线AX垂直的横截面,光纤轴线AX对应于光纤1的中心轴线。光纤1包括芯部10、包层20、一次涂层30和第二涂层40,每者都沿光纤轴线AX延伸。如稍后所述,芯部10可以由具有不同折射率的多个玻璃区域形成,例如,内芯部10A和外芯部10B。类似地,包层20也可以由具有不同折射率的多个玻璃区域形成,例如,内包层20A和外包层20B。
芯部10和包层20由石英玻璃构成。包层20沿光纤轴线AX包围芯部10的外周面,并且具有比芯部10低的折射率。包层20的外径为80μm以上且130μm以下。一次涂层30和二次涂层40由紫外线固化性树脂构成。一次涂层30沿光纤轴线AX包围包层20的外周面。二次涂层40沿光纤轴线AX包围一次涂层30的外周面,并且弹性高于一次涂层30的弹性。二次涂层40的外径为180μm以上且210μm以下。如果外径小于180μm,则不能获得足以减小微弯损耗的涂层直径。另一方面,如果外径大于210μm,则容纳在具有相同直径的缆线中的这种光纤的数量是直径为250μm的典型光纤的数量的1.5倍以下,因此无法获得减小直径的效果。
光纤1在1550nm波长下的MFD为10μm以上。光纤1的光缆截止波长长于1260nm。光纤1在1550nm波长下的微弯损耗为0.6dB/km以下。
通过IEC TR62221中定义的网筒测试来测量微弯损耗(参见非专利文献1)。在该测量方法中,首先,准备网筒。网筒由主体直径为405mm的金属筒和缠绕在金属筒上的金属网构成。金属网通过以150μm的间隔编织直径为50μm的金属线来获得。通过使用具有这种结构的网筒来测量80g张力下的传输损耗和无张力状态下的传输损耗,并且根据测量结果之间的差异确定微弯损耗。80g张力下的传输损耗是在待测量的光纤以80g的张力缠绕在网筒上的状态下测量的传输损耗。此外,无张力状态下的传输损耗是在待测量的光纤从网筒上移除的无张力状态下测量的传输损耗。该测量方法广泛用作光纤微弯损耗的评价方法。请注意,与上述典型值不同的网筒形状和缠绕张力将被解读并解释为具有上述典型值的微弯损耗。
在根据本实施例的光纤1中,二次涂层40的外径为210μm以下(通常为200±10μm)。结果,与涂层外径为250±10μm的传统典型光纤相比,空间密度可以增加至1.5倍。因此,根据本实施例,可以增加能够在诸如海底缆线或地下导管等的有限空间中传输的信息量。
此外,通过具有在1550nm波长下为10μm以上(更优选地为11μm以上,并且进一步优选地为11.5μm以上)的MFD来减小光纤1的非线性度。因此,根据本实施例,可以增加长距离传输中每根光纤的传输容量。然而,当MFD为13μm以上时,预计因与通用单模光纤的连接中的MFD失配造成的连接损耗是大的。
在光纤1中,由于与现有技术相比二次涂层40的MFD较大且外径较小,因此在使用环境中,例如在光缆中,微弯损耗可能是大的。然而,在光纤1中,通过使光缆截止波长长于1260nm,减小了微弯损耗。
在IEC TR62221中定义的网筒测试中,在1550nm的波长下光纤1的微弯损耗为0.6dB/km以下。这允许安装在许多典型的光缆中。
光纤1可以具有如图2所示的任何折射率分布(A型到J型的折射率分布),但是优选地具有称为W形的折射率分布。利用诸如图2所示的E型、G型、H型、I型和J型等的W形折射率分布,包层20包括:在与芯部10相邻的同时沿光纤轴线延伸的内包层20A,以及在包围内包层20A的外周面的同时沿光纤轴线AX延伸的外包层20B。外包层20B具有比芯部10低的折射率,并且内包层20A具有比外包层20B低的折射率。具有这种W形折射率分布的光纤可以增大MFD、延长光缆截止波长并减小微弯损耗。
图2中所示的A型到J型的折射率分布是图1中的线L(与光纤轴线AX垂直的线)上的玻璃区域(由芯部10和包层20构成的区域)中的每个部分的折射率。包层20可以由单个包层区域组成,如A型到D型以及F型,并且可以由具有不同折射率的内包层20A和外包层20B组成,如E型以及G型到J型。另外,包层20的折射率或构成包层20的多个区域的折射率可以具有从芯部中心(与光纤轴线AX交叉的位置)沿径向变化的任何形状的折射率分布,如H型到J型所示。
内包层20A与外包层20B之间的折射率差为0.04%以上(更优选地为0.08%以上)。与基模下的弯曲损耗相比,这种构造增加了更高阶模下的弯曲损耗,因此能够实现单模操作与低宏弯损耗之间的兼容性。芯部10的外径优选地为10μm至20μm。内包层20A的外径优选地为芯部10的外径的2.5倍至4.0倍。上述范围内的外径是优选的,这是因为随着内包层20A的外径变得过小或过大,减小宏弯损耗的效果会消失。
光纤1的芯部10可以构造为具有单个芯部区域,如A型、E型和I型,并且可以构造为具有折射率不同的内芯部10A(中心芯部)和外芯部10B(环形芯部),如B型、C型、F型、G型、H型和J型。即使芯部10构造为具有单个芯部区域,如D型,芯部10也可以具有α指数折射率分布,该α指数折射率分布具有折射率从芯部中心沿径向急剧减小的形状。例如,在环形折射率分布的情况下,芯部10构造为具有内芯部10A以及在包围内芯部10A的同时具有比内芯部10A的折射率高的折射率的外芯部10B。与此相反,芯部10可以构造为具有内芯部10A以及在包围内芯部10A的同时具有比内芯部10A低的折射率的外芯部10B。如上所述,通过增加包层20的层结构,通过使层中的折射率变化,或者通过提供沟槽结构,可以实现期望的光学特性,例如更低的微弯损耗。这种结构的实例以类型示出在图2中。
根据本实施例的光纤1具有200μm以下的细薄外径和低的微弯损耗,因此可以增加缆线中的芯部的数量。因此,光纤1可以适用于长距离大容量传输。光纤1的更优选的构造如下。
通过将具有相对低的弹性模量的一次涂层30的厚度设定为15μm以上,增强了侧向压力对整个涂层的屏蔽效果。结果,减小了微弯损耗。另一方面,通过将具有相对高的弹性模量的二次涂层40的厚度设定为10μm以上,可以防止在施加侧向压力时涂层过度地变形,从而导致破损。因此,通过将一次涂层30和二次涂层40的厚度的下限设定为上述值,即使将光纤1放置在施加侧向压力的操作环境中,也可以减小微弯损耗并防止光纤1的覆盖物的破损。一次涂层的最大厚度为50μm以下并且二次涂层的最大厚度为40μm以下就足够了。
图3是示出微弯损耗与玻璃外径之间的关系的曲线图。在图3的曲线图中,在光纤的外径(二次涂层40的外径)固定为200μm的状态下改变玻璃外径的情况下,绘制了测量值。二次涂层40的厚度为15μm,一次涂层30的原位弹性模量为0.3MPa,并且二次涂层40的杨氏模量为1000MPa。
在树脂温度为23℃的拉拔模量测试(pullout modulus test)中测量原位弹性模量。具体地,在光纤样品的一端,用剃刀等切割树脂涂层,以切掉树脂涂层的一部分,从而露出裸光纤。在使光纤样品另一端上的树脂涂层固定的情况下,拉动相反侧上的裸光纤的暴露部分,以使构成树脂涂层的一次涂层弹性变形。一次涂层的弹性变形量、裸光纤上的拉力和一次涂层的厚度提供了一次涂层的原位弹性模量。例如,在专利文献3中示出了测试方法。专利文献3的内容通过引用并入本文作为构成本说明书的一部分的公开内容。当通过另一种方法测量原位弹性模量时,可以将其解读并解释为通过上述方法获得的值。
如图3所示,当玻璃外径小于80μm时,发生微弯损耗的急剧增加。另一方面,当玻璃外径为80μm以上时,微弯损耗能够被抑制到0.6dB/km以下。在玻璃外径大于100μm的范围内,微弯损耗为0.1dB/km以下,这太小以至于不能超过测量极限。当玻璃外径大于130μm时,就光纤的弯曲应力而言抗断强度下降。
图4是示出微弯损耗与一次涂层厚度之间的关系的曲线图。玻璃外径设定为80μm,并且二次涂层40的厚度设定为8μm、9μm、10μm、13μm和15μm。在图4中,符号“◇”表示具有8μm厚的二次涂层40的样品的测量值,符号“□”表示具有9μm厚的二次涂层40的样品的测量值,符号“Δ”表示具有10μm厚的二次涂层40的样品的测量值,符号“×”表示具有13μm厚的二次涂层40的样品的测量值,并且符号“○”表示具有15μm厚的二次涂层40的样品的测量值。如图4所示,当二次涂层40薄于10μm时,即使一次涂层30增厚至30μm,也不能获得0.6dB/km以下的微弯损耗。然而,当一次涂层30的厚度为50μm以上时,在外径为200μm的二次涂层40的样品中,不能确保二次涂层40的最小厚度为10μm以上。如果一次涂层30过厚,则会发生容易变形和涂层破损的问题。另一方面,如果二次涂层40厚于10μm,则一次涂层30的一些厚度可以提供良好的微弯性能。当一次涂层30厚于15μm时,可以实现小于0.6dB/km的微弯损耗。在这种情况下,当二次涂层40厚于10μm时,微弯性能不会受到显著影响。然而,当二次涂层40的厚度为45μm以上时,在外径为200μm的二次涂层40的样品中,不能确保一次涂层30的最小厚度为15μm以上。
在光纤1中,包层20的外径优选地为124μm以上且126μm以下,一次涂层30的外径优选地为156μm以上且180μm以下,并且一次涂层30的厚度优选地大于第二涂层40的厚度。
在包层20的外径为125μm并且二次涂层40的外径为200μm的构造中,当一次涂层30的外径小于155μm时,一次涂层30的厚度为15μm以下。在这种情况下,即使调节涂层的杨氏模量,在网筒测试中产生的微弯损耗也不能减小到0.6dB/km以下。较厚的一次涂层30可以更好地减小侧向压力损失,但是当一次涂层30的外径为180μm以上时,二次涂层40的厚度为10μm以下。在这种构造中,涂层的可去除性和拉伸强度降低。
另一方面,更期望一次涂层30的直径大于155μm,这是因为厚度比二次涂层40大的一次涂层30倾向于降低网筒测试中产生的微弯损耗。图5是示出当玻璃直径(不包括涂层的裸光纤的外径)为125μm时就一次涂层和二次涂层的直径而言微弯损耗趋势的表格。一次涂层30的原位弹性模量为0.3MPa,并且二次涂层40的杨氏模量为1000MPa。关于涂层的可去除性,当一次涂层30的外径小于155μm时,涂层的可去除性劣化,并且去除后在玻璃上观察到了涂层的粘附。
此外,在光纤1中,优选的是,芯部10基本上不含GeO2,芯部10中的过渡金属杂质的浓度为零或1mol ppb以下,并且在1550nm波长下的传输损耗的典型值为0.14dB/km至0.17dB/km。
由于芯部10基本上不含GeO2,因此可以减少源自GeO2的散射损耗,从而可以减小在1550nm波长下的传输损耗。由于传输损耗的减小,在使用光放大器的长距离大容量传输中的光放大的增益和次数得到降低。根据本实施例的光纤具有通过增加缆线中的光纤数量来增加缆线的传输容量的效果,但是在这种情况下,光放大的电力消耗成为问题。通过减小传输损耗并降低光放大的增益和次数,可以在抑制电力消耗的增加的同时实现大容量传输。
另外,由基本上不含GeO2的芯部10减少的散射损耗称为瑞利散射损耗(Rayleighscattering loss),并且随着波长变短而损耗增加的成分是其主要成分。因此,在应用基本上不含GeO2的芯部10的光纤中,可以进一步减小短波长的损耗。短波长的传输损耗的减小对于长距离大容量传输中使用的称为拉曼放大(Raman amplification)的放大技术也是有利的。通常,在拉曼放大中,使用作为比通信波长短的波长的在1450nm附近的激发光。因此,减小短波长的损耗对于长距离大容量传输是有利的。在芯部10中基本上不含GeO2的光纤中,1450nm的传输损耗可以降低到0.2dB/km以下。
芯部10可含有浓度为0.1ppm以上且低于300ppm的碱金属或碱土金属元素,例如Na、K、Rb、Cs、Be、Mg或Ca。由此可以减小光纤1的传输损耗。
在光纤1中,一次涂层30的原位弹性模量优选地为0.7MPa以下,并且二次涂层40的杨氏模量优选地为700MPa以上。此外,一次涂层30的原位弹性模量优选地为0.1MPa以上且0.3MPa以下,并且二次涂层40的杨氏模量优选地为900MPa以上。另外,考虑到安装光纤1的环境中的温度变化,在应用玻璃化转变温度Tg为-60℃至-40℃的紫外线固化性树脂作为一次涂层30的树脂结构中,二次涂层40的Tg优选地为60℃至90℃。
一次涂层30的原位弹性模量与微弯损耗之间存在相关性。也就是说,当一次涂层30的原位弹性模量降低时,一次涂层30因施加的侧向压力而变形。这是因为可以有效地抑制由玻璃弯曲产生的微弯损耗的增加。有效面积(Aeff)与微弯损耗之间也存在相关性。图6是示出一次涂层的原位弹性模量与微弯损耗为0.6dB/km以下的上限Aeff之间的关系的表格。这里,玻璃直径为125μm,一次涂层30的直径为165μm,二次涂层40的直径为180μm,并且二次涂层40的杨氏模量为1000MPa。
例如,当一次涂层30的原位弹性模量低于0.7MPa时,Aeff可以扩大到80μm2,这相当于通用单模光纤。由于微弯损耗在较大的涂层直径下趋于变强,因此如果满足上述上限Aeff,则认为微弯损耗为0.6dB/km以下。原位弹性模量优选地为0.05MPa以上。当原位弹性模量低于0.05MPa时,认为当施加外力时涂层破损并且容易产生气泡。
具有较大杨氏模量的二次涂层40可以更好地减小微弯损耗。然而,在二次涂层40的杨氏模量大于1200MPa的状态下,当光纤被侧向压力压破时,由于一次涂层30中产生大的应力而产生空隙。此外,当在一次涂层30中产生的空隙由于热循环而增大时,玻璃可能弯曲从而引起微弯损耗。因此,通过将二次涂层40的杨氏模量抑制到1200MPa以下,可以实现高的可制造性。
为了使一次涂层30具有侧向耐压性,必须降低一次涂层30的杨氏模量。然而,在专利文献1中描述的技术中,需要通过增加低聚物分子量来降低光纤的一次涂层的杨氏模量。然而,在这种情况下,韧性降低并且拉伸力导致树脂中聚合物链的不可逆的断裂。聚合物链中的断裂的累积引起空隙产生的问题。这种空隙会使低温下的传输损耗劣化。
因此,一次涂层30优选地通过使含有低聚物、单体和反应引发剂的固化性树脂组合物固化而形成。另外,利用相对于一次涂层30的树脂原料中低聚物总量而言含有30质量%(质量百分比)以上的单末端非反应性低聚物或双末端非反应性低聚物的方法,可以降低一次涂层30的原位弹性模量。
更优选地,根据本实施例的光纤1具有以下构造。即,光纤1的有效面积(Aeff)优选地为80μm2以上,更优选地为110μm2以上,并且进一步优选地为130μm2以上。在现有技术中,已经铺设了许多使用Aeff为80μm2、110μm2和130μm2的的光纤的长距离传输。因此,通过使Aeff与它们兼容,可以再次使用互连部和系统设计,并降低网络的运营成本。
此外,光纤1的光缆截止波长期望地短于1530nm。这使得当信号光在掺铒光纤放大器(EDFA)的1530nm至1625nm的放大波段中传播到芯部时,可以抑制高阶模噪声。
此外,在根据本实施例的光纤1中,优选的是,芯部基本上不含GeO2并且具有大于10的α次幂参数以减小波导色散的影响,使得可以在1550nm的波长下实现大于+20ps/nm/km的波长色散。小直径光纤比标准光纤更容易产生微弯损耗。因此,尽管有效面积的扩大受到限制(更可能发生非线性噪声),但是可以通过使波长色散大于+20ps/nm/km来减小非线性噪声。
在根据本实施例的光纤1中,芯部优选地基本上不含GeO2并且包含F,使得可以在1550nm的波长下实现小于1.464的群折射率。小直径光纤比标准光纤更具有柔性并且倾向于在光缆中蜿蜒(每光缆单位长度的物理光路长度趋于为长),这可能导致光信号传输延迟(时延)的问题。然而,通过保持群折射率低于1.464,可以减小时延的影响。
此外,期望根据本实施例的光纤1的涂层具有沿着光纤轴线间歇地布置并且具有可通过肉眼视觉识别的颜色的识别部分。小直径光纤比标准光纤更难以观看并且更难以识别赋予光纤涂层的颜色。这可能导致安装光缆的连接工作的可操作性降低。然而,通过沿光纤轴线AX在光纤1中设置间歇识别部分,可以获得高的可视性,并且可以容易地进行连接工作。
附图标记列表
1...光纤;10......芯部;10A......内芯部;10B...外芯部;20...包层;20A...内包层;20B...外包层;30...一次涂层;以及40...二次涂层。

Claims (8)

1.一种光纤,包括:
芯部,其沿光纤轴线延伸并由石英玻璃构成;
包层,其在包围所述芯部的同时沿所述光纤轴线延伸并由石英玻璃构成,所述包层的折射率低于所述芯部的折射率,并且在所述光纤的与所述光纤轴线垂直的横截面上所述包层的外径为80μm以上且130μm以下;
一次涂层,其在包围所述包层的同时沿所述光纤轴线延伸并由紫外线固化性树脂构成;以及
二次涂层,其在包围所述一次涂层的同时沿所述光纤轴线延伸并由弹性高于所述一次涂层的弹性的紫外线固化性树脂构成,在所述横截面上所述二次涂层的外径为180μm以上且210μm以下,
所述光纤具有:
在1550nm波长下为10μm以上且13μm以下的模场直径;
长于1260nm的光缆截止波长;以及
通过IEC TR62221中限定的网筒测试测得的在1550nm波长下为0.6dB/km以下的微弯损耗。
2.根据权利要求1所述的光纤,其中,
在所述横截面上所述一次涂层的厚度为15μm以上且50μm以下,并且
在所述横截面上所述二次涂层的厚度为10μm以上且40μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的光纤,其中,
所述一次涂层的原位弹性模量为0.05MPa以上且0.7MPa以下,并且
所述二次涂层的杨氏模量为700MPa以上且1200MPa以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤,其中,
所述一次涂层的原位弹性模量为0.1MPa以上且0.3MPa以下,并且
所述二次涂层的杨氏模量为900MPa以上且1200MPa以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤,其中,
所述芯部基本上不含GeO2
所述芯部中含有的过渡金属杂质的浓度为零或1molppb以下,并且
所述光纤在1550nm波长下的传输损耗低于0.17dB/km。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤,其中,
在所述横截面上,所述包层的外径为124μm以上且126μm以下,
在所述横截面上,所述一次涂层的外径为156μm以上且180μm以下,并且
在所述横截面上,所述一次涂层的厚度大于所述二次涂层的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光纤,其中,
所述包层包括内包层和外包层,所述内包层在与所述芯部相邻的同时沿所述光纤轴线延伸,所述外包层在包围所述内包层的同时沿所述光纤轴线延伸,
所述外包层的折射率低于所述芯部的折射率,并且
所述内包层的折射率低于所述外包层的折射率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光纤,其中,
所述二次涂层的玻璃化转变温度Tg为60℃至90℃。
CN201880015367.7A 2017-03-03 2018-01-19 光纤 Active CN110383130B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017040540 2017-03-03
JP2017-040540 2017-03-03
PCT/JP2018/001556 WO2018159146A1 (ja) 2017-03-03 2018-01-19 光ファイバ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110383130A true CN110383130A (zh) 2019-10-25
CN110383130B CN110383130B (zh) 2021-06-22

Family

ID=63370284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880015367.7A Active CN110383130B (zh) 2017-03-03 2018-01-19 光纤

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190384000A1 (zh)
EP (1) EP3591450A4 (zh)
JP (1) JPWO2018159146A1 (zh)
CN (1) CN110383130B (zh)
WO (1) WO2018159146A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220179150A1 (en) * 2019-08-30 2022-06-09 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber
CN115047559A (zh) * 2022-06-15 2022-09-13 烽火通信科技股份有限公司 一种多波段衰减平坦光纤
WO2023004664A1 (zh) * 2021-07-29 2023-02-02 江苏亨通光纤科技有限公司 光纤结构及其制备方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7370995B2 (ja) 2018-09-13 2023-10-30 古河電気工業株式会社 光ファイバ心線及び光ファイバケーブル
EP3876010A4 (en) 2018-10-30 2022-07-06 Furukawa Electric Co., Ltd. OPTICAL FIBER
JPWO2020162406A1 (ja) * 2019-02-05 2021-12-16 古河電気工業株式会社 光ファイバ
JP2020140079A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2021187514A1 (ja) 2020-03-18 2021-09-23 古河電気工業株式会社 光ファイバ心線、光ファイバケーブル及び光ファイバテープ心線
JP7422230B2 (ja) * 2020-07-01 2024-01-25 株式会社フジクラ 光ファイバユニット及び光ファイバユニット製造方法
US11782207B2 (en) 2020-07-21 2023-10-10 Corning Incorporated Single-mode optical fiber with thin coating for high density cables and interconnects
EP4276503A1 (en) * 2021-01-05 2023-11-15 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fiber
JP2022153101A (ja) * 2021-03-29 2022-10-12 古河電気工業株式会社 光ファイバ
CN115951445B (zh) * 2023-03-15 2023-05-16 中天科技光纤有限公司 抗弯曲高耐压光纤及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102099711A (zh) * 2007-11-09 2011-06-15 德雷卡通信技术公司 抗微弯光纤
CN102193140A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 住友电气工业株式会社 光纤及包含光纤的光通信系统
CN102272635A (zh) * 2008-11-07 2011-12-07 德拉克通信科技公司 直径缩小的光纤
CN102859405A (zh) * 2010-01-29 2013-01-02 康宁股份有限公司 具有无Ge纤芯的大有效面积光纤
CN102944910A (zh) * 2012-10-30 2013-02-27 长飞光纤光缆有限公司 具有大有效面积的单模光纤
CN103380388A (zh) * 2011-02-15 2013-10-30 Ls电线有限公司 具有小的涂层直径的弯曲不敏感光纤和包括该光纤的光缆
CN104024896A (zh) * 2011-09-21 2014-09-03 Ofs菲特尔有限责任公司 优化的超大面积光纤
CN105393149A (zh) * 2013-04-15 2016-03-09 康宁股份有限公司 低直径光纤
CN105452917A (zh) * 2013-05-02 2016-03-30 康宁股份有限公司 具有大模场直径和低微弯曲损耗的光纤

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4439682B2 (ja) 2000-05-15 2010-03-24 Jsr株式会社 被覆ファイバの力学特性試験方法および引張試験機
US7400808B2 (en) * 2003-01-10 2008-07-15 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber, light amplifier, and light source
FR2930997B1 (fr) * 2008-05-06 2010-08-13 Draka Comteq France Sa Fibre optique monomode
US8655133B2 (en) * 2010-02-26 2014-02-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system including same
JP6035780B2 (ja) * 2011-08-25 2016-11-30 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP5294357B2 (ja) * 2012-02-15 2013-09-18 古河電気工業株式会社 光ファイバ着色心線、光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブル
BR112019001699B1 (pt) * 2016-07-29 2023-02-14 Draka Comteq France Fibra óptica, cabo óptico, e método de fabricação de fibras ópticas

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102099711A (zh) * 2007-11-09 2011-06-15 德雷卡通信技术公司 抗微弯光纤
CN102272635A (zh) * 2008-11-07 2011-12-07 德拉克通信科技公司 直径缩小的光纤
CN102859405A (zh) * 2010-01-29 2013-01-02 康宁股份有限公司 具有无Ge纤芯的大有效面积光纤
CN102193140A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 住友电气工业株式会社 光纤及包含光纤的光通信系统
CN103380388A (zh) * 2011-02-15 2013-10-30 Ls电线有限公司 具有小的涂层直径的弯曲不敏感光纤和包括该光纤的光缆
CN104024896A (zh) * 2011-09-21 2014-09-03 Ofs菲特尔有限责任公司 优化的超大面积光纤
CN102944910A (zh) * 2012-10-30 2013-02-27 长飞光纤光缆有限公司 具有大有效面积的单模光纤
CN105393149A (zh) * 2013-04-15 2016-03-09 康宁股份有限公司 低直径光纤
CN105452917A (zh) * 2013-05-02 2016-03-30 康宁股份有限公司 具有大模场直径和低微弯曲损耗的光纤

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220179150A1 (en) * 2019-08-30 2022-06-09 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber
WO2023004664A1 (zh) * 2021-07-29 2023-02-02 江苏亨通光纤科技有限公司 光纤结构及其制备方法
CN115047559A (zh) * 2022-06-15 2022-09-13 烽火通信科技股份有限公司 一种多波段衰减平坦光纤
CN115047559B (zh) * 2022-06-15 2023-04-21 烽火通信科技股份有限公司 一种多波段衰减平坦光纤

Also Published As

Publication number Publication date
US20190384000A1 (en) 2019-12-19
WO2018159146A1 (ja) 2018-09-07
EP3591450A4 (en) 2020-03-04
JPWO2018159146A1 (ja) 2020-01-09
EP3591450A1 (en) 2020-01-08
CN110383130B (zh) 2021-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110383130A (zh) 光纤
JP5132563B2 (ja) 低曲げ損失光ファイバ
JP5748775B2 (ja) 大有効面積無Geコアファイバ
JP6128496B2 (ja) 低曲げ損失光ファイバ
US9088364B1 (en) Optical transmission system and multi-core optical fiber
JP5855351B2 (ja) マルチコアファイバ
CN102782541A (zh) 低弯折损耗光纤
JP5396468B2 (ja) 空孔付き単一モード光ファイバ及びこれを用いた光伝送システム
JP2014530374A (ja) モード分割多重化用数モード光ファイバ
JP2014526066A5 (zh)
JP2013518312A5 (zh)
JP2013533509A (ja) Geを含まないグレーデッドインデックス・コアを備えた大実効面積ファイバー
EP3173831A1 (en) Optical fiber
CN106415344B (zh) 光纤
JP2020101809A (ja) マルチコア光ファイバ、マルチコア光ファイバケーブルおよび光ファイバ伝送システム
JP4763106B2 (ja) 光ファイバ
EP3627197B1 (en) Optical fiber and optical transmission system
KR100868373B1 (ko) 광화이버 및 광화이버의 편파 모드 분산 측정방법
JP6096268B2 (ja) マルチコアファイバ
Hasegawa et al. Advances in ultra-low loss silica fibers
US20230393359A1 (en) Optical fiber cable
EP4231071A1 (en) Optical fiber cable
Manyam et al. Bend loss in reduced cladding optical fibers
JP2005148116A (ja) 光ファイバ
JP2007293361A (ja) 光ファイバ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant