CN1643418A - 偏振保持光纤 - Google Patents

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Abstract

即使将包层径径向纤细化到大约80μm，也能在具有优良的偏振保持特性的同时，在与包层径125μm的光纤连接的时候，有连接损失非常小的偏振保持光纤，该偏振保持光纤是备有纤芯、设置在纤芯的半径方向的外方的一对应力附加部、包围纤芯以及应力附加部的包层，通过使各个应力附加部的直径(D)为21～32μm、应力附加部(2、2)之间的间隔(R)为6～17μm、纤芯和包层之间的折射率差(Δ)为0.3～0.5％，能够使得模场径(MFD)足够的大，并且能够降低连接损失。

Description

偏振保持光纤
技术领域
本发明涉及包层直径大约为80μm的径向纤细化的偏振保持光纤，特别涉及能够大幅度减小与包层直径为125μm的通常的偏振保持光纤之间的连接损失的光纤。
背景技术
在先技术中，偏振保持光纤，除了作为具有偏波依赖性的光部件等的连接用光纤来使用之外，还作为光纤光栅和光纤耦合器等的传输用光部件进行加工，在光纤陀螺仪等，各种光传输装置，计量器等中利用。
作为这种偏振保持光纤，例如，美国申请第4478489号说明书，以及日本申请第2750345号公报启示的那样，广泛的应用了在纤芯的两侧的包层内形成应力附加部并给予前述纤芯双折射性的方案。这种构造的偏振保持光纤，称为PANDA型偏振保持光纤(极化保持和吸收减少光纤)，具有偏振保持特性良好以及能够高精度的制造的特征。
偏振保持光纤，需要考虑到制造性、品质的稳定性、与通常的传输用光纤之间的连接性等，一般是包层直径为125μm的方案。然后，过去，在制造偏振保持光纤的时候，一般的，在该偏振保持光纤上施加预定的张力去进行校验测试，在该校验测试中没有破开断裂的才能使用。
根据光通信的大容量化和高密度化，以及光计量器的精密化，造成了在光传输用光部件和各种计量器的小型化方面的非常大的需要。另外，在光传输用光部件和各种计量器中，大多在内部具有发热体，还期望通过小型化能够改善冷却效率。
然而，在先的包层直径为125μm的偏振保持光纤中，以小于20～30mm的曲面半径进行弯曲，造成了微弯损失和破断概率的增大，特性和可靠性降低的问题。由此，通过光纤进行光部件间等的连接的场合，需要与光纤的弯曲半径相当的空间，其成为阻碍光部件的小型化的主要原因。
作为能够弯曲以比半径20mm还要小的弯曲半径的偏振保持光纤，例如，藤仓(フヅクラ)技报第85号(1993年10月发行)中，『偏振保持光纤』中所报告的那样，已知的将包层直径以80μm的进行径向纤细化的陀螺仪用偏振保持光纤。
该陀螺仪用偏振保持光纤，为了抑制微弯损失，具有纤芯和包层之间的折射率的差Δ(以下，仅用折射率差表示)比通常的偏振保持光纤要大(例如0.8～1.2％)，而模场径小(例如，对于波长0.85μm的为3～5μm，对于波长1.55μm的为5.5～7.5μm)的构造。
然而，模场径小，则存在有在进行融化连接的场合中容易增大通过偏离轴而产生的连接损失的缺点。另外，传输用光纤等，在和包层直径125μm的一般的通信用光纤连接的场合中，也导致由模场径的不适当产生非常大的连接损失。
前述陀螺仪用偏振保持光纤，由于不必与其他的光纤连接，能够采用如上述那样的构造参数，而作为上述连接用等的偏振保持光纤，连接损失成了很大的问题。由此，使用了上述陀螺仪用偏振保持光纤的构造参数，不能采用连接用等的偏振保持光纤。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况所提出的，是提供即使包层直径经过径向纤细化达到80μm的程度，也能在具有良好的偏振保持特性的同时，使得在与包层直径125μm的偏振保持光纤之间的连接的时候的连接损失非常小的偏振保持光纤的技术方案。
本发明人，对前述技术问题进行研究的结果，发现通过对偏振保持光纤的折射率差、应力附加部的直径和间隔等的构造参数进行最优化，能够同时降低串扰和连接损失，同时保存连接性和偏波特性，完成了本发明。
换句话说，前述技术问题是通过备有纤芯、设置在纤芯的半径方向外方向上的一对应力附加部、包围纤芯以及应力附加部的包层的偏振保持光纤来解决的，该偏振保持光纤的包层直径为70～90μm，应力附加部的直径为21～32μm，应力附加部之间的间隔为6～17μm，纤芯和包层之间的折射率差为0.3～0.5％。
进而，为了得到良好的特性，在0.98μm带用偏振保持光纤的场合，优选是应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为8.5～11μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长0.98μm的模场径为5.3～6.5μm。
另外，在1.30带用偏振保持光纤的场合，优选是应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为9～13μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长1.30μm的模场径为7.1～9.0μm。
另外在1.40～1.63μm带用偏振保持光纤的场合中，优选应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为13～16μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长1.55μm的模场径为8.5～10.5μm。
上述偏振保持光纤适于作为光纤放大器、半导体激光器、调谐器中使用的偏振保持光纤使用。由此，能够制造与在先的相比小型化的光纤放大器、半导体激光器、调谐器。
附图说明
图1是示出本发明的偏振保持光纤的一个例子的简略截面图。
图2是示出模式双折射率B一定的场合应力附加部2的直径D，和应力附加部2之间的间隔R之间的关系的一个例子的图。
图3是示出W1＝W2的时候，模场半径、通过1μm的轴偏差产生的连接损失之间的关系的一个例子的图。
图4是示出在0.98μm带用偏振保持光纤中，MFD不同的光纤随着与轴偏离1μm的连接的时候的连接损失的一个例子的图。
图5是示出在1.40～1.63μm带用偏振保持光纤中，MFD不同的光纤随着与轴偏离1μm的连接的时候的连接损失的一个例子的图。
图6是示出在1.30μm带用偏振保持光纤中，MFD不同的光纤随着与轴偏离1μm的连接的时候的连接损失的一个例子的图。
图7是说明由于粘合剂的涂布导致的偏振保持特性的劣化的评价方法的图。
图8是示出偏振保持型光纤放大器的构成的一个例子的简略图。
具体实施方式
下面，基于实施形式，对本发明进行详细的说明。
图1是示出本发明的偏振保持光纤的一个例子的简略截面图。本发明的偏振保持光纤的构造，如图1所示那样，与在先的PANDA型偏振保持光纤相同的，形成在纤芯1的两侧的对称位置上设置一对应力附加部2、2，并将这些纤芯1以及应力附加部2、2用包层3包围的构造。在纤芯1，使用比包层3的折射率高的材料，在应力附加部2，使用比纤芯1以及包层3的热膨胀系数大的材料。
作为这些材料，对于在先的PANDA型偏振保持光纤中使用的材料来说的话，使用任何材料都可以，例如，示出纤芯1使用添加了锗的石英，作为各个应力附加部2使用将硼元素用B2O3的截面重量浓度换算的进行17～21重量％程度的掺杂的B2O3-SiO2玻璃，作为包层3使用纯石英的构成。
本发明的偏振保持光纤的包层径为70～90μm，更好的为77～83μm。另外，各个应力附加部的直径D为21～32μm，应力附加部2、2之间的间隔R为6～17μm，折射率差Δ为0.3～0.5％。
这样，因为径向纤细化了包层径，光纤的弯曲半径可以缩小直到13mm左右，而且，偏波串扰抑制的很小，在具有优秀的偏振保持特性的同时，还减小了与一般的通信用光纤(包层径125μm)连接的时候的连接损失。
进而，为了得到良好的纤维特性，在0.98μm带用偏振保持光纤的场合，优选各个应力附加部2的直径为22～28μm，应力附加部2、2之间的间隔为8.5～11μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长0.98μm的模场径为5.3～6.5μm。
另外，在1.30带用偏振保持光纤的场合，优选各个应力附加部2的直径为22～28μm，应力附加部2、2之间的间隔为9～13μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长1.30μm的模场径为7.1～9.0μm。
另外，在1.40～1.63μm带(1.55μm)用偏振保持光纤的场合中，优选各个应力附加部2的直径为22～28μm，应力附加部2、2之间的间隔为13～16μm，模式双折射率为3×10-4以上，波长1.55μm的模场径为8.5～10.5μm。
下面，说明将本发明的偏振保持光纤的上述构造参数限定在上述范围内的理由。
已知的，偏振保持光纤的偏振保持特性，依赖于与正交于该偏振保持光纤的2个偏波模(x偏波，y偏波)对应的等价折射率nx、ny的差(nx-ny)的模式双折射率B。该模式双折射率B越大，2个偏波模之间的传播常数差增大，该偏振保持光纤的偏振保持特性提高。
如图1所示的PANDA型偏振保持光纤的场合，模式双折射率B，用下述式(1)表示(P.L.Chu et.al：“Analytical Method for Calculationof Stress and Material Birefringence in Polarization-maintainingOptical Fiber，”J.of Lightwave Technol.Vol.LT-2，No.5，Oct，1984)。
B ≅ 2 EC 1 - v ( α 2 - α 3 ) T ( d 1 d 2 ) 2 · { 1 - 3 [ 1 - 2 ( r b ) 2 ] ( d 2 b ) 4 + 3 ( r d 2 ) 2 cos 2 θ } · · · · · · ( 1 )
对于上述式(1)，B是模式双折射率，E是石英的杨式模量率，C是光弹性系数，υ是泊松比，α2是包层3的热膨胀系数，α3是应力附加部2的热膨胀系数，T是应力附加部2的融点和实际使用环境温度之间的差，d1是应力附加部2的半径，d2是纤芯1的中心和应力附加部2的中心之间的距离，b是包层3的半径。
另外，r以及θ是表示以纤芯1的中心作为原点的在该偏振保持光纤内部的任意的点的坐标，作为r＝0能够代表偏振保持光纤的模式双折射率。
该式(1)中，用下述式(2)
2 EC 1 - v ( α 2 - α 2 ) T · · · · · · ( 2 )
表示的因素，能够通过应力附加部2的材料来决定。应力附加部2的材料，一般用添加了B2O3的石英，而且硼元素的添加量，期望在用B2O3的截面重量换算的21重量％比以下(例如，参照日本专利2002-214465号公开公报)。
这样的应力附加部2的材料，作为根据经验得知的值，通过使用E为7830kg/mm2，υ为0.186，(α2-α3)T为1.69×10-3的值，能够表现一般的应力附加部2的材料。
另外，用下述式(3)
( d 1 d 2 ) 2 { 1 - 3 [ 1 - 2 ( r b ) 2 ] ( d 2 b ) 4 + 3 ( r d 2 ) 2 cos 2 θ } · · · · · · ( 3 )
表示的因素，通过偏振保持光纤的构造参数决定，为了使得模式双折射率B大，应该知道，增大各个应力附加部2的直径D，并且减小应力附加部2、2之间的间隔R。
其中，对于包层径为80μm的偏振保持光纤，模式双折射率B一定的场合的应力附加部2的直径D，和应力附加部2、2之间的间隔R之间的关系的一个例子，用式(1)计算。该结果用图2表示。
根据图2，由于应力附加部2、2之间的间隔R狭小，已知能够增大模式双折射率B。但是，实际上，如图1所示那样，应力附加部2、2之间的间隔R，不能比纤芯的直径还狭小。
另外，一般来说，对于偏振保持光纤，光的传播领域是如图1中用虚线表示的那样，比纤芯1要宽，该部分称为模场4。模场4的直径即模场径(MFD)，一般的，由于光的传播导致的电场强度，是与纤芯1的中心相比成1/e倍(e是自然对数的底)的部分的直径。
应力附加部2、2之间的间隔R狭小，由于应力附加部2受比包层3更低的折射率的影响，模场4非圆化，存在增大连接损失的忧虑。模场4的非圆率是如日本申请2001-210648号所记载的那样，为了使得连接损失在0.3dB以下，期望最好在3.2％以下。由此，优选的应力附加部2、2之间的间隔R尽可能的大，从如图2所示的结果，优选应力附加部2的直径D为21～32μm。
但是，由于应力附加部2的直径D变大，位于应力附加部2的外侧的包层3的厚度变薄，造成制造困难，特别是最好在22～28μm的范围内。
另外，已知的，模式双折射率B，在包层径125μm的偏振保持光纤的场合，优选在3×10-4以上。包层径成80μm左右，推测容易受到一层侧压，考虑到至少要在3×10-4以上的话才能得到良好的偏振保持特性。所以，从图2的结果，能够知道应力附加部2、2之间的间隔R必须在17μm以下。
接下来，对应力附加部2、2之间的间隔R的下限值进行考察。已知的，连接第1以及第2偏振保持光纤时的结合效率η，一般的，用下述式(4)表示。
η = ( 2 W 1 W 2 W 1 2 + W 2 2 ) 2 exp ( - 2 d 2 W 1 2 + W 2 2 ) · · · · · · ( 4 )
对于式(4)，W1是第1偏振保持光纤的模场4的半径，W2是第2偏振保持光纤的模场4的半径，d是第1以及第2偏振保持光纤之间的纤芯中心的偏差(轴偏差)。
从式(4)中，对轴偏差d为0的场合进行考察。d＝0的时候，式(4)能够变形成为下述式(5)。
η = ( 2 W 1 W 2 W 1 2 + W 2 2 ) 2 · · · · · · ( 5 )
从该式(5)中清楚的示出，第1以及第2偏振保持光纤的MFD差越大，接合效率降低，连接损失增大。
另外，W1和W2相等的场合，式(4)变形成为下述式(6)
η = exp ( - d 2 W 1 2 ) · · · · · · ( 6 )
从该式(6)中清楚的示出，即使模场径小，轴偏差也小的场合，连接损失变大。
使用式(4)，W1＝W2的时候，根据通常引起的1μm的轴偏差产生的连接损失的大小在图3中示出。
作为连接2条偏振保持光纤的时候产生的连接损失，一般的，期望在0.5dB以下。从图3中可以得知，为了使得由1μm的轴偏差引起的连接损失在0.5dB以下，优选模场径(直径)在6μm以上。从而，应力附加部2、2之间的间隔R也、最低限度的必须在6μm以上。
然后，相应于偏振保持光纤的传输带波长，对上述构造参数的特别合适的范围进行考察。
光通信中使用的光部件间的连接用的偏振保持光纤，大多用于波长0.98μm带、1.30μm带、或者1.55μm带。0.98μm带用的偏振保持光纤，例如，使用有作为添加了铒的光纤放大器(EDFA)的激励激光器的连接用引出线。另外，1.30μm带以及1.55μm带用的偏振保持光纤，例如，使用有作为半导体激光器和调谐器的连接用引出线。
一般的，对于偏振保持光纤来说，通过传输带波长决定截断波长，进而，还大致上决定MFD的大小。
首先，在对相应于0.98μm带用的偏振保持光纤的合适的构造参数的范围进行考察。
在包层径125μm的在先的偏振保持光纤的场合中，0.98μm带用的偏振保持光纤的MFD的代表值为6.3μm。与该在先的偏振保持光纤对应的，随着MFD不同的光纤轴偏差1μm的连接时的连接损失根据前述式(4)求出的结果在图4中示出。
轴偏差为1μm，已经与同一MFD的偏振保持光纤连接的场合中也产生0.44dB的连接损失。允许从0.44dB到最坏的0.2dB的连接损失的劣化的情况下，可以知道本实施例的0.98μm带用的偏振保持光纤的MFD必须在5.3μm以上。另外，MFD过大，因为由模场4的不适合引起的连接损失的增大也变得显著，所以优选的波长0.98μm的MFD在5.3～6.5μm的范围。
波长0.98μm的MFD限定在上述的范围内的场合，应力附加部2、2之间的间隔R，优选在8.5～11μm的范围内。前述间隔R在不到8.5μm的情况，应力附加部2和纤芯1的间隔过小，担心模场4的非圆化且连接损失增大，所以并不期望。另外，前述间隔R超过11μm的情况，由于偏振保持特性降低的原因同样也是不期望的。
同样的，对相应于1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤合适的构造参数的范围进行考察。
1. 40～1.63μm用偏振保持光纤的场合，MFD的代表值为10.5μm。连接损失根据前述式(4)求出，结果如在图5中示出的那样。从该结果中，为了使得连接损失在0.5dB以下，本实施例的1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤的MFD，对于波长为1.55μm的情况，可以知道必须在8.0μm以上。
另外，MFD过大，因为由模场4的不适合引起的连接损失的增大也变得显著，所以优选的MFD在8.5～10.5μm的范围内。
波长1.55μm的MFD限定在上述范围内的场合，应力附加部2之间的间隔R，优选的在13～16μm的范围内。前述间隔R不到13μm的情况，应力附加部2和纤芯1的间隔变得过小，由于模场4的非圆率变高，所以并不期望。另外，前述间隔R超过16μm的情况，由于偏振保持特性降低的原因同样也是不期望的。
同样的，对相应于1.30μm带用的偏振保持光纤合适的构造参数的范围进行考察。
1.30μm用的偏振保持光纤的场合，MFD的代表值为9.0μm。连接损失根据前述式(4)求出，结果如在图6中示出的那样。从该结果中，为了使得连接损失在0.5dB以下，本实施例的1.40-1.63μm带用的偏振保持光纤的MFD，对于波长为1.30μm的情况，可以知道必须在7.1μm以上。
另外，MFD过大，因为由模场4的不适合引起的连接损失的增大也变得显著，所以优选的MFD在7.1～9.0μm的范围内。
波长1.30μm的MFD限定在上述范围内的场合，应力附加部2之间的间隔R，优选的在9～13μm的范围内。前述间隔R不到9μm的情况，应力附加部2和纤芯1的间隔变得过小，由于模场4的非圆率变高，所以并不期望。另外，前述间隔R超过13μm的情况，由于偏振保持特性降低的原因同样也是不期望的。
通过上述说明，对于本发明的偏振保持光纤来说，即使包层径大约径向纤细化到80μm，也可以在具有优良的偏振保持特性的同时，使得与包层径125μm的光线之间的连接时的连接损失非常小。
从而，该偏振保持光纤是通过使用在光纤放大器、半导体激光器、调谐器等的光传输用光部件、光计量机器中作为连接用光纤来使用，能够使得该连接用光纤的弯曲半径减小，与在先的相比能够显著的小型化。
[具体实施例]
下面基于具体的例子对本发明进行进一步的详细的说明，这些具体的例子不对本发明做任何限定。
将0.98μm带用、1.30μm带用、以及1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤，变换该光纤的构造参数并进行多个制造。
偏振保持光纤的制造中，首先，准备具有折射率差Δ如0.25％、0.35％、0.4％、0.45％、0.6％、1.0％那样，由添加锗(Ge)的石英构成的纤芯部和由纯石英构成的包层部的VAD的主要材料。接下来，如同得到预定的遮断波长那样在外周堆积并烧结石英玻璃，得到PANDA型的偏振保持光纤的纤芯包层的主要材料。在该纤芯包层主要材料的纤芯部的两侧，用超声波穿孔器在预定的位置以及直径处开孔，通过在该孔的内表面进行研削和研磨并使之镜面化，制造开孔的主要材料。
另外的方法，使用MCVD的方法在石英管的内侧堆积以将硼元素(B)换算为B2O3的截面重量浓度的添加了21重量％程度的石英的应力附加部的形成一起得到主要材料。然后，通过将该原始主要材料的外周的石英管用研削除去，将外表面进行研磨直到成为镜面，得到构成偏振保持光纤的应力附加部的应力附加部件。该应力附加部件的直径，比前述开孔的主要材料的孔的直径细0.5mm左右。
该应力附加部件，插入前述开孔的主要材料，在线引炉中进行加热，形成包层径如80μm那样的线引。对于线引之后的光纤，绝缘2层的紫外线硬化型丙烯酸树脂，得到光纤原线。此时，1层绝缘径约为122μm，2层绝缘径约为165μm。
对于这样得到的偏振保持光纤，进行传输损失和货物运出用绕线管中卷绕时的偏波串扰的评价。另外，进行包层径125μm的偏振保持光纤之间的融化粘着连接损失评价。
进而，为了评价通过构成光部件时的粘合剂的涂布导致的偏振保持特性的劣化，如图7那样所示，将被检验光纤原线10的绝缘11除去30～40mm左右的露出光纤裸线12之后，使用环氧类粘合剂13固定在底座14上，测定硬化后的光线原线10的偏波串扰。
其结果与各个偏振保持光纤的构造参数一并用表1～6示出。
    表1   例1-1   例1-2   例1-3   例1-4   例1-5   例1-6
    构造参数
    折射率差Δ(％)   0.25   0.35   0.4   0.45   0.6   1.0
    应力附加部的直径D(μm)   23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.5
    应力附加部之间的间隔R(μm)   16.8   16.0   14.8   14.2   11.9   8.9
    波长1.55μm的模场径MFD(μm)   10.5   10.0   9.2   8.8   7.4   6.0
    特性测定结果
    连接损失(dB)(与MFD10.5μm的光纤的连接)   0.01   0.03   0.12   0.18   0.52   1.25
    模折射率(×10-4)   2.6   3.0   3.2   3.4   3.7   4.9
    粘合剂导致的串扰劣化(dB)   -5.9   -14.2   -15.8   -16.2   -17.0   -18.2
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m)   -13.0   -22.1   -23.9   -25.0   -27.5   -28.9
    表2   例1-7   例1-8   例1-3   例1-9   例1-10   例1-11
    构造参数
    折射率差Δ(％)   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4
    应力附加部的直径D(μm)   23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率   1.8   1.7   1.6   1.5   1.4   1.1
    应力附加部之间的间隔R(μm)   16.2   15.5   14.8   13.5   12.9   10.0
    波长1.55μm的模场径MFD(μm)   9.2   9.2   9.2   9.2   9.2   9.2
    特性测定结果
    波长损失(μm)   0.40   0.45   0.50   0.62   0.93   2.09
    模场非圆率(％)   1.8   2.0   2.9   3.1   7.0   9.9
    模折射率B(×10-4)   2.8   3.0   3.2   3.6   3.9   4.8
    粘合剂导致的串扰劣化(dB)   -6.0   -14.9   -15.8   -17.2   -17.6   -18.5
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m)   -12.8   -23.8   -23.9   -27.4   -27.8   -29.5
    表3 例2-1   例2-2   例2-3   例2-4   例2-5   例2-6
    构造参数
    折射率差Δ(％) 0.25   0.35   0.4   0.45   0.6   1.0
    应力附加部的直径D(μm) 23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率 1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.8
    应力附加部之间的间隔R(μm) 11.8   9.9   9.2   8.8   7.6   6.9
    波长0.98μm的模场径MFD(μm) 7.4   6.2   5.7   5.5   4.7   3.8
    特性测定结果
    连接损失(dB)(与MFD6.3μm的光纤的连接) 0.30   0.29   0.29   0.33   0.49   1.18
    模折射率(×10-4) 4.2   4.8   4.9   5.9   5.7   6.1
    粘合剂导致的串扰劣化(dB) -8.2   -15.1   -18.1   -19.5   -20.7   -20.8
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m) -28.0   -29.5   -29.6   -30.1   -33.7   -34.2
    表4 例2-7   例2-8   例2-3   例2-9   例2-10   例2-11
    构造参数
    折射率差Δ(％) 0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4
    应力附加部的直径D(μm) 23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率 2.0   1.9   1.6   1.5   1.4   1.1
    应力附加部之间的间隔R(μm) 11.3   10.8   9.2   8.6   8.0   6.3
    波长0.98μm的模场径MFD(μm) 5.7   5.7   5.7   5.7   5.7   5.7
    特性测定结果
    波长损失(μm) 0.47   0.48   0.50   0.50   0.51   0.73
    模场非圆率(％) 0.8   0.9   2.5   3.1   6.8   9.8
    模折射率B(×10-4) 4.2   4.3   4.9   5.1   5.6   6.1
    粘合剂导致的串扰劣化(dB) -8.0   -15.9   -18.1   -20.3   -20.5   -20.9
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m) -27.3   -30.   -29.6   -31.0   -33.3   -35.2
    表5   例3-1   例3-2   例3-3   例3-4   例3-5   例3-6
    构造参数
    折射率差Δ(％)   0.25   0.3   0.4   0.45   0.6   1.0
    应力附加部的直径D(μm)   23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6
    应力附加部之间的间隔R(μm)   15.4   12.5   11.5   11.1   8.9   8.5
    波长1.30μm的模场径MFD(μm)   9.6   7.8   7.2   7.1   5.7   5.2
    特性测定结果
    连接损失(dB)(与MFD10.5μm的光纤的连接)   0.03   0.05   0.20   0.25   0.35   1.28
    模折射率(×10-4)   3.0   3.4   4.2   4.4   4.9   5.2
    粘合剂导致的串扰劣化(dB)   -7.0   -15.0   -16.8   -17.3   -18.9   -19.2
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m)   -20.1   -26.9   -28.0   -28.1   -29.0   -30.0
    表6   例3-7   例3-8   例3-3   例3-9   例3-10   例3-11
    构造参数
    折射率差Δ(％)   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4
    应力附加部的直径D(μm)   23   23   23   23   23   23
    应力附加部之间的间隔和模场径MFD之间的比率   1.9   1.7   1.6   1.5   1.2   1.1
    应力附加部之间的间隔R(μm)   13.5   12.5   11.5   10.5   8.9   7.9
    波长1.30μm的模场径MFD(μm)   7.2   7.2   7.2   7.2   7.2   7.2
    特性测定结果
    波长损失(μm)   0.80   0.88   0.92   0.95   1.20   1.50
    模场非圆率(％)   0.8   0.9   2.7   2.9   7.1   9.9
    模折射率B(×10-4)   3.2   3.9   4.2   4.5   4.9   5.5
    粘合剂导致的串扰劣化(dB)   -8.2   -16.3   -16.8   -18.1   -19.3   -23.0
    绕线管卷绕导致的串扰(dB/100m)   -20.3   -27.1   -28.0   -29.9   -29.9   -33.0
表1示出的是，对于1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤，为了使应力附加部2对该光纤的模场4给与的影响平等的进行评价，使应力附加部间隔R和MFD之间的比一定，变换折射率差Δ的比较。
例1-1，例1-2，例1-3，例1-4的偏振保持光纤，与包层径125μm的偏振保持光纤融化粘着的连接时的连接损失，与例1-5，例1-6相比变得非常的低。进而，例1-2，例1-3，例1-4的方案，与例1-1比较，涂布粘合剂以及绕线管卷时的偏波串扰抑制的很小，可以看出是同时具有连接性能和偏振保持特性的方案。
另外，表2中示出的是，对于1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤，使折射率差Δ和MFD一定，变换应力附加部2、2之间的间隔R的比较。
表3示出的是，对于0.98μm带用偏振保持光纤，为了使应力附加部2对该光纤的模场4给与的影响平等的进行评价，使应力附加部间隔R和MFD之间的比一定，变换折射率Δ的比较。
例2-1、例2-2、例2-3、例2-4的偏振保持光纤，与包层径125μm的偏振保持光纤融化粘着的连接时的连接损失，与例2-5、例2-6相比变得非常的低。进而，例2-2、例2-3、例2-4的方案，与例2-1相比较，涂布粘合剂以及绕线管卷时的偏波串扰抑制的很小，可以看出是同时具有连接性能和偏振保持特性的方案。
另外，表4中示出的是，对于0.98μm带用的偏振保持光纤，使折射率差Δ和MFD一定，变换应力附加部2、2之间的间隔R的比较。
表5示出的是，对于1.30μm带用偏振保持光纤，为了使应力附加部2对该光纤的模场4给与的影响平等的进行评价，使应力附加部间隔R和MFD之间的比一定，变换折射率Δ的比较。
例3-1、例3-2、例3-3、例3-4的偏振保持光纤，与包层径125μm的偏振保持光纤融化粘着的连接时的连接损失，与例3-5、例3-6相比变得非常的低。进而，例3-2、例3-3、例3-4的方案，与例3-1相比较，涂布粘合剂以及绕线管卷时的偏波串扰抑制的很小，可以看出是同时具有连接性能和偏振保持特性的方案。
另外，表6中示出的是，对于1.30μm带用的偏振保持光纤，使折射率差Δ和MFD一定，变换应力附加部2、2之间的间隔R的比较。
然后，为了实际证明通过使用本发明的偏振保持光纤，能够使得光纤放大器的尺寸尽可能的小型化，依照以下的顺序，制作光纤放大器。
首先，作为前述纤芯包层的主要材料，制造添加铒的光纤(EDF)用的主要材料，通过与上述制法同样的制法，制作包层径80μm的偏振保持型EDF。该EDF的特性在表7中示出。
表7
    构造参数
    折射率Δ(％)     1.3
    应力附加部的直径D(μm)     23
    应力附加部之间的间隔R和模场径MFD之间的比率     1.6
    应力附加部之间的间隔R(μm)     8.5
    波长0.98μm的模场径MFD(μm)     5.3
    特性测定结果
    模式双折射率B(×10-4)     4.8
    绕线管卷绕的串扰(dB/100m)     -30.5
接下来，使用该偏振保持型EDF，制作如图8所示那样的偏振保持型光纤放大器。该光纤放大器是有一般的构成，具有信号光输入端口101，激励光输入端口102，980nm～1550nm偏振保持光耦合器103，偏振保持型EDF104，和信号光输出端口105，2个偏振保持光纤去耦装置106、106。这些各个部件之间，用连接光纤107连接。
作为连接用光纤107，使用在先的125μm外径的偏振保持光纤的时候，连接用光纤107的弯曲半径不能在20mm以下，外形尺寸大约为140mm×90mm×15mm。
与此相对，作为连接用光纤107，使用前述例1-3的1.40～1.63μm带用的偏振保持光纤以及前述例2-3的0.98μm带用的偏振保持光纤的场合，连接用光纤107的弯曲半径达到13mm左右，能够使得光纤放大器的外形尺寸达到90mm×70mm×15mm。能够制造体积大约为一半的小型的偏振保持型光纤放大器。
工业上的利用可能性
根据上述说明，根据本发明的偏振保持光纤，包层径径向纤细化为70～90μm，更优选的是77～83μm，也能在具有优良的偏振保持特性的同时，在与包层径125μm的光线连接的时候具有非常小的连接损失。
从而，通过将该偏振保持光纤作为光纤放大器、半导体激光器、调谐器等的光传输用光部件、光计量机器中使用的连接用光纤来使用，能够减小该连接用光纤的弯曲半径，与在先的技术相比能够进行显著的小型化。

Claims (7)

1.一种偏振保持光纤，包括：
纤芯；
设置在纤芯的半径方向的外方的一对应力附加部；
包围纤芯以及应力附加部的包层；
其特征是包层直径为70～90μm，应力附加部的直径为21～32μm，应力附加部之间的间隔为6～17μm，纤芯和包层之间的折射率差为0.3～0.5％。
2.如权利要求1所述的偏振保持光纤，使用在0.98μm带，其特征是应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为8.5～11μm，模式双折射率在3×10-4以上，波长0.98μm的模场径为5.3～6.5μm。
3.如权利要求1所述的偏振保持光纤，使用在1.30μm带，其特征在于应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为9～13μm，模式双折射率在3×10-4以上，波长1.30μm的模场径为7.1～9.0μm。
4.如权利要求1所述的偏振保持光纤，使用在1.40～1.63μm带，其特征在于应力附加部的直径为22～28μm，应力附加部之间的间隔为13～16μm，模式双折射率在3×10-4以上，波长1.55μm的模场径为8.5～10.5μm。
5.一种具有如权利要求1到4的任何一个所述的偏振保持光纤的光纤放大器。
6.一种具有如权利要求1到4的任何一个所述的偏振保持光纤的半导体激光器。
7.一种具有如权利要求1到4的任何一个所述的偏振保持光纤的调谐器。
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