CN111656234A - 光纤、经涂覆的光纤以及光学传输系统 - Google Patents

光纤、经涂覆的光纤以及光学传输系统 Download PDF

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Abstract

光纤具有在1550nm的波长处的在110μm2以上且180μm2以下的有效面积，以及1530nm以下的光缆截止波长。玻璃外径沿纵向的平均值为125±0.5μm。当σ为玻璃外径沿纵向的标准偏差时，3σ为0.1μm以上且0.5μm以下。

Description

光纤、经涂覆的光纤以及光学传输系统
技术领域
本申请要求2016年1月11日提交的日本专利申请No.2018-002523的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本发明公开涉及光纤、经涂覆的光纤以及光学传输系统。
背景技术
在光学传输系统中用作传输信号光的光传输线的光纤期望具有低损耗和低非线性，以增加信噪(SN)比。通过增大光纤的有效面积，可以有效地降低光纤的非线性。通过增大光纤的芯部直径，可以有效地增大光纤的有效面积。然而，当光纤的芯部直径增大时，光纤将高阶模光与基模光一起传播，并且由于基模光与高阶模光之间的模式干涉而导致发生信号的劣化。为了防止由于模式干涉导致的信号劣化，在国际电信联盟(ITU-T)电信标准化部门G.650.1建议书中描述的光缆截止波长需要短于或等于信号光的波长。例如，当信号光在C波段(1530nm至1565nm)中传播时，要求光缆截止波长为1530nm以下。
在1530nm以上的波长有效地用作单模光纤并且具有增大的有效面积的光纤的已知径向折射率分布的实例包括W型和沟槽型折射率分布。与简单阶梯型折射率分布不同，这些折射率分布仅对于高阶模光而言增加弯曲损耗，使得可以在将截止波长维持在期望的波长处时增大有效面积。根据现有技术，通过适当地设计和调节光纤的折射率分布，也改善了光纤的弯曲损耗特性。例如，参见T.Kato等人的Electron.Lett.,vol.35.pp.1615-1617,1999、M.Bigot-Astruc等人的ECOC 2008,paper Mo.4.B.1或者T.Hasegawa等人的inTech.Dig.Optical Fiber Communication(OFC),Anaheim,CA,2001,pp.PD5-1-PD5-3。
发明内容
解决问题的方案
根据本发明的公开的光纤具有在1550nm的波长处的在110μm2以上且180μm2以下的有效面积，以及1530nm以下的光缆截止波长。玻璃外径沿纵向的平均值为125±0.5μm。当σ为玻璃外径沿纵向的标准偏差时，3σ为0.1μm以上且0.5μm以下。根据本发明的公开的光纤在1550nm的波长处的传输损耗可以例如为0.174dB/km以下。
根据本发明的公开的经涂覆的光纤包括：根据本发明的公开的上述光纤；涂层，其包围光纤并且包括两层保护性涂层；以及颜色层，其包围涂层，颜色层的外径为180μm以上且210μm以下。根据本发明的公开的光学传输系统包括：根据本发明的公开的上述光纤，该光纤用作传输信号光的光传输线。
附图说明
图1是光纤预制件的径向折射率分布的概念图。
图2是通过拉伸图1所示的光纤预制件而获得的光纤的径向折射率分布的概念图。
图3是示出图2所示的光纤的玻璃外径沿径向的变化的范围与光纤的光缆截止波长之间的关系的图。
图4是示出图2所示的光纤的玻璃外径沿径向的变化的范围与光纤在1550nm的波长处的传输损耗之间的关系的图。
图5是示出根据本发明的公开的光纤的径向折射率分布的另一实例的概念图。
图6是根据本发明的公开的经涂覆的光纤的实例的横截面图。
图7是示出根据本发明的公开的光学传输系统的实例的结构的概念图。
具体实施方式
现在将参考附图详细地描述实施例。在参考附图的描述中，相同的元件用相同的附图标记来表示，并因此省略了多余的描述。本发明不限于下述实例。本发明由权利要求的范围限定，并且意图包括与权利要求的范围等同的范围以及该范围内的所有修改。
根据现有技术，通过改善光纤的折射率分布，增大了光纤的有效面积并且改善了光纤的弯曲损耗特性。然而，在这种情况下，难以在不使折射率分布复杂化并且不降低批量生产性(制造公差)的情况下改善这些特性。
在拉伸光纤预制件的步骤中，通过调节条件，例如拉伸速度，可以容易地调节光纤的玻璃外径沿纵向的变化。芯部直径与外径的变化量成比例地变化。随着芯部直径的变化量增加，传播通过芯部的光波更容易耦合到包层模，并且泄漏损耗增加。
随着传播的光与包层模之间的有效折射率差减小，传播的光更容易耦合到包层模。在传播的光之中，高阶模的有效面积大于基模的有效面积。因此，由于包层具有低折射率，所以高阶模的有效折射率较低，并且高阶模与包层模之间的有效折射率差较小。因此，高阶模容易响应于玻璃直径的变化而引起泄漏损耗。因此，通过适当地控制光纤的玻璃外径沿纵向的变化的范围，可以在将基模的散射损耗维持为低的同时，仅增加高阶模的散射损耗。结果，可以在将截止波长维持在期望的范围内的同时增大有效面积。
通过拉伸具有图1所示的径向折射率分布的光纤预制件，获得了具有图2所示的径向折射率分布的光纤。在拉伸过程中，利用激光外径监测器来监测玻璃外径，并且调节条件，以将光纤的玻璃外径沿径向的变化的范围设定为各种值，其中，利用通过激光外径监测器以10ms的间隔获得的玻璃外径的标准偏差σ的三倍，来评价变化的范围。针对玻璃外径的每个变化范围，测量光缆截止波长和传输损耗。
图2所示的光纤包括：具有折射率n1的芯部、包围芯部并具有折射率n2的内包层、以及包围内包层并具有折射率n3的外包层。芯部由不含GeO2的石英玻璃制成，并且内包层和外包层由含氟的石英玻璃制成。折射率满足关系n1＞n3＞n2。芯部相对于内包层的相对折射率差Δn1为0.32％，并且外包层相对于内包层的相对折射率差Δn3为0.06％。光纤的芯部直径2a沿纵向的平均值为12μm。光纤的内包层的外径沿纵向的平均值为36μm。光纤的外包层的外径(玻璃直径)沿纵向的平均值为125±0.5μm。
图3是示出图2所示的光纤的玻璃外径沿纵向的变化的范围与光缆截止波长之间的关系的图。随着玻璃外径的变化增加，光缆截止波长减小。图4是示出图2所示的光纤的玻璃外径沿纵向的变化的范围与在1550nm的波长处的传输损耗之间的关系的图。当玻璃外径的变化超过约0.5μm时，在1550nm的波长处的传输损耗增加。
图3和图4示出了当光纤的玻璃外径沿纵向的变化的范围为0.1μm以上且0.5μm以下时，可以在不显著地增加传输损耗的情况下增加有效面积。光纤的光缆截止波长为1530nm以下。光纤在1550nm的波长处的传输损耗为0.147dB/km以下。光纤在1550nm的波长处的有效面积为110μm2以上且180μm2以下。
根据本发明的光纤的径向折射率分布不限于图2所示的径向折射率分布。折射率分布可以代替地例如为简单阶梯型、沟槽型或孔辅助型折射率分布。作为替代方案，根据本发明的光纤可以具有图5所示的折射率分布。图5所示的折射率分布类似于图2所示的折射率分布，除了芯部包括中心芯部和包围中心芯部的环芯部。中心芯部的折射率n0低于环芯部的折射率n1。同样，当光纤具有上述折射率分布中的任一种时，当光纤的玻璃外径沿纵向的变化的范围为0.1μm以上且0.5μm以下时，可以在不显著地增加传输损耗的情况下增大有效面积。
特别地，当光纤具有图5所示的折射率分布时，可以在不改变模场直径的情况下增大有效面积。换言之，具有降低的非线性的光纤可以连接到普通的单模光纤，而不会由于模场直径的不匹配而引起大的熔接损耗。
本发明的公开提供一种光纤，其具有增大的有效面积和改善的弯曲损耗特性，而不会使光纤的折射率分布的形状过于复杂。通过调节拉伸条件可以容易地控制玻璃外径的变化，因此不必设计复杂的折射率分布。因此，光纤有望适合批量生产。
如图6所示，通常，经涂覆的光纤1包括玻璃光纤10、包围玻璃光纤10并且包括两层保护性涂层21和22的涂层20、以及包围涂层20的颜色层30。涂层20的内保护性涂层21由具有低杨氏模量的树脂制成，并且涂层20的外保护性涂层22由具有高杨氏模量的树脂制成。颜色层30是用于将经涂覆的光纤1与其它经涂覆的光纤进行区分的树脂层，并且通常具有约250μm的外径。近年来，已尝试通过将每个经涂覆的光纤的外径(颜色层的外径)减小到约200μm来增加光缆中的经涂覆的光纤的密度。要求具有小直径的经涂覆的光纤具有改善的弯曲损耗特性。
经涂覆的光纤1的玻璃光纤10是根据本发明的公开的包括芯部11、内包层12和外包层13的光纤。颜色层30的外径为180μm以上且210μm以下。具有这样的小直径的经涂覆的光纤1可以具有改善的弯曲损耗特性。
图7示出光学传输系统100的结构。光学传输系统100包括：在光发射器110与光接收器120之间延伸的光传输线130。在光学传输系统100中包括的并且将信号光从光发射器110传输至光接收器120的光传输线130包括根据本发明的公开的光纤。由于光传输线130包括根据本发明的公开的具有增大的有效面积和改善的弯曲损耗特性的光纤，所以可以实现具有低信号劣化的长距离信号光传输。
附图标记列表
1：经涂覆的光纤，10：玻璃光纤，20：涂层，21、22：保护性涂层，30：颜色层，100：光学传输系统，110：光发射器，120：光接收器，130：光传输线

Claims (6)

1.一种光纤，包括玻璃部分，
所述玻璃部分包括芯部和包层，所述包层包围所述芯部，并且所述包层的折射率低于所述芯部的折射率，
其中，所述玻璃部分的外径沿纵向具有平均值和标准偏差，所述平均值为125±0.5μm，并且所述标准偏差的三倍值为0.1μm以上且0.5μm以下，并且
所述光纤具有：
在1550nm的波长处的在110μm2以上且180μm2以下的有效面积，以及
1530nm以下的光缆截止波长。
2.根据权利要求1所述的光纤，
其中，所述光纤在1550nm的波长处具有在0.174dB/km以下的传输损耗。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，
其中，所述包层包括：
内包层，其包围所述芯部；以及
外包层，其包围所述内包层，并且所述外包层的折射率高于所述内包层的折射率。
4.根据权利要求3所述的光纤，
其中，所述芯部包括：
中心芯部，以及
环芯部，其包围所述中心芯部，并且所述环芯部的折射率高于所述中心芯部的折射率。
5.一种经涂覆的光纤，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的光纤；
涂层，其包围所述光纤并且包括两层保护性涂层；以及
颜色层，其包围所述涂层，所述颜色层的外径为180μm以上且210μm以下。
6.一种光学传输系统，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，所述光纤用作传输信号光的光传输线。
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