CN1828347A - 光纤及光学互连系统 - Google Patents

Abstract

在1300纳米下，光纤的模场直径等于或大于5.4微米。通过光纤以单模传播波长1250纳米的光。在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

Description

光纤及光学互连系统

技术领域

本发明涉及一种具有小弯曲损耗的光纤。

背景技术

电学传输和光学互连是用于在设备中传输信号的两种典型方法。

随着近来中央处理器(CPU)时钟频率的加速，电学传输具有由于高密度互连导致的噪声发生的问题，迫使波形整形技术应用到电学传输。结果，发现若电学传输用作设备中的信号传输，传输限于1米的传输距离和约每秒10吉比特(Gbps)的传输速度。

同时，光学互连能够在比电学传输宽得多的带宽上传输信号，以及使用小尺寸、低功耗光学部件构造信号传输系统。因此，已经将注意力投向了作为设备间信号传输技术的光学互连。

另外，作为用于光学互连的光学传输装置，已将注意力投向了使用光纤的技术。期望节省用来储存所用所有光学部件的空间从而使设备地尺寸紧凑。对于用于光学互连的光纤，弹性的引线容量和低的接合损失是非常期望的。

作为一种用于存取系统、Ethernet、或者光纤通道的未冷却光源，已经注意力投向了在2.5Gbps至10Gbps的直接调制速度下工作的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。与诸如分布式反馈(DFB)激光器的边缘发射激光器相比，VCSEL具有从基板表面垂直发射激光束、易于形成多通道阵列、在低阈值下工作和低能耗、发射表面的高反射率和强的抵御返回光特性(无隔离器激光器)、以及便于以高耦合效率与光纤耦合的圆形光束形状(无透镜激光器)的特征。

由于可以减少诸如隔离器和透镜的部件的数量，VCSEL成为了一种可以实现模块成本降低的器件。使用GaAs/AlGaAs量子阱层作为有源层并在850nm波段工作的VCSEL已经广泛作为短途通讯激光器的实际标准。用于此目的的典型光纤的示例包括作为多模光纤(MMF)的一种类型的二氧化硅基渐变折射率光纤。

MMF的特征在于具有约为大数值孔径的单模光纤(SMF)的10倍大小的芯直径。因此，MMF不需要很高的精度来接合光学部件，例如，将光纤彼此接合或将光纤接合于光源，这确保了接合比较容易。

近年来，着眼于实现更高速度的传输，已经考虑使用与MMF相比具有较低损耗和较宽带宽的SMF。作为光源，已将注意力投向了一VCSEL其具有在1.3μm(1300±50nm)波段的振荡波长，在该带宽中二氧化硅基光纤表现出低损耗的，并对该VCSEL进行积极地研究和开发。

然而，若使用国际电信同盟电信标准化局(ITU-T)G652规定的标准SMF，在其储存在具有预定曲率半径的设备中时将发生较大的弯曲损失。因此，标准SMF难以用于光学互连系统。

由于SMF具有提高的弯曲损失，具有沟槽型折射率分布并具有比在标准SMF的覆层中提供的覆层更低衍射率部分的光纤被报道作为适用于光纤到户(FTTH)系统的光纤，如Fujikura Ltd.，Optics and Electronics Laboratory，Optical Process Research Section，M.IKEDA，S.MATSUO，和K.HIMENO在“Low Bending Loss Optical Fiber with Reduced Splice Loss”，Technicalreport of the Institute of Electronics Information and Communications Engineer(IECIE)，0CS2003-43，OFT2003-25(2003-8)中所描述的。然而，该SMF在用于光学互连系统仍无法令人满意。

如上所述，随着光纤用于光学互连系统，产生了对实现能够降低弯曲损失和接合损失两者、确保高速光学传输、以及便于光学互连系统构造的光纤的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决至少传统技术中的上述问题。

根据本发明的一个方面的一种光纤，由石英玻璃构成并且包括芯和围绕芯的覆层。在1300纳米波长上，光纤的模场直径等于或大于5.4微米。通过光纤以单模传播波长1250纳米波长的光。在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

根据本发明另一方面的一种光纤带，其中包括平行排列的多根光纤。每根光纤由石英玻璃制成，并且包括芯和围绕芯的覆层。在1300纳米波长下，光纤的模场直径等于或大于5.4微米。通过光纤以单模传播波长1250纳米波长的光。在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

根据本发明的又一方面的一种光学互连系统，具有1.3微米的通讯波段，该光学互连系统包括其中平行排列多根光纤的光纤带和发射1.3微米波段的光学信号以向光线输入的垂直腔面发射激光器。每根光纤由石英玻璃制成，并且包括芯和围绕芯的覆层。在1300纳米波长下，光纤的模场直径等于或大于5.4微米。通过光纤以单模传播1250纳米波长的光。在1300纳米波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

结合附图考虑，通过阅读以下对本发明的目前的优选实施例的具体介绍，将使本发明的上述和其它目的、特征、优点和技术及工业上的意义得到更好的理解。

附图说明

图1为阶跃折射率分布光纤(弯曲半径和截止波长分别设置为1mm和1300nm)中弯曲损失与MFD之间关系的曲线图；

图2为接合具有不同MFD值的相同类型的光纤时偏移量与接合损失之间关系的曲线图；

图3为在弯曲半径5mm、一圈、且寿命为五年时，故障率与覆层直径之间关系的曲线图；

图4为根据本发明第一示例的W形折射率分布的示意图；

图5为在具有根据第一示例的W形折射率分布的光纤的各个参数改变时，特性参数的表格(用于MFD、弯曲损失、以及弥散的值的参考波长为1300nm)；

图6为根据本发明第二示例的W嵌段型折射率分布的示意图；

图7为在具有根据第二示例的W嵌段型折射率分布的光纤的各个参数改变时，特性参数的表格(用于MFD、弯曲损失、以及弥散的值的参考波长为1300nm)；

图8为根据本发明第三示例的准W嵌段型折射率分布的示意图；

图9为在具有根据第三示例的准W嵌段型折射率分布的光纤的各个参数改变时，特性参数的表格(用于MFD、弯曲损失、以及弥散的值的参考波长为1300nm)；

图10为根据本发明的光学互连系统的构造的示例的透视图；

图11为在具有根据对比示例的阶跃折射率分布的光纤的各个参数改变时特性参数的表格(用于MFD、弯曲损失、以及弥散的值的参考波长为1300nm，而弯曲半径为1mm)；

图12为根据本发明第四示例的小直径光纤的截面；以及

图13为根据第四示例的包括十二根光纤的小直径光纤带的截面。

具体实施方式

下面将参照附图详细介绍本发明的示例性实施例。

若将二氧化硅基光纤用于设备中的光学引线，要求光纤能够提供弹性引线以用于存储的紧凑。假定构造高速互连系统，则期望光纤的传输损失接近于零。即，即使是以非常小的曲率半径对用于光学引线的光纤进行弯曲，仍要求用于光学互连的光纤无弯曲损失。若在设备中实际采用了光学引线，则假定最终对光纤的几个部分进行约1mm曲率半径的弯曲。因此，必要的弯曲损失容许量是，要考虑在设置引线时及最坏的情况设计时进行局部弯曲的情况。若以一圈(注意，在此说明书中，为计算其中进行弯曲的部分(弯曲部分)，使用术语“圈”，而其中光纤弯曲360度的状态表示为“一圈”，例如，具有四个90度的弯曲部分的光纤表述为“光纤弯曲一圈”，而具有两个90度弯曲部分的光纤表述为“光纤弯1/2圈”)对光纤进行曲率半径1mm的弯曲，且弯曲损失为1dB或更小，则光纤表现出足够良好的弯曲损失特性，且可以提供可弯曲的光学引线。

通常，为降低传统SMF的弯曲损失，需要增大基模的有效折射率。一般而言，若要增大基模的有效折射率，则使用增加光纤折射率分布中的芯与覆层之间的相对折射率差Δ的方法。相对折射率差Δ定义为：

Δ＝{(n_芯-n_覆层)/n_芯}×100[％]                (1)

其中，n_芯和n_覆层分别为芯和覆层的折射率。

图1为改变相对折射率差Δ、芯直径、以及作为用于表示芯的折射率分布的参数的α值时，1300nm波长下的模场直径(MFD)[μm]与1300nm波长下的1mm弯曲直径每圈的弯曲损失[dB/圈]之间关系的模拟结果的曲线图。截止波长定为1300nm。表示芯的折射率分布的α值定义为：

n²(r)＝n_芯 ²×(1-2×(Δ/100)×(2r/a)^α)，(0＜r＜a/2)           (2)

其中，r为沿半径方向距离光纤中心的位置，n(r)为位置r处的折射率，而“a”为芯的直径。由图1显见，通过增大相对折射率差Δ，可以降低弯曲损失。另外，即使α值改变，弯曲损失与MFD之间的关系也不会改变。即，在阶跃折射率分布中，弯曲损失与MFD之间的关系是固定的，无论第一芯的折射率分布如何。

另一方面，若弯曲损失更小，MFD更小。在例如Δ＝1.3％而α＝2.0的阶跃折射率分布中，弯曲损失为0.7dB/圈，而MFD降低至约5.0μm。

为了用光学互连构造设备中的通讯系统，考虑通过空间耦合来建立诸如光纤与VCSEL之间接合的光学部件间接合。通常，若光波导通过空间耦合接合于光纤等，会发生接合损失。此接合损失T根据耦合效率η来确定，且可以理论地计算为：

T＝-10×log(η)                                     (3)

η＝κ×exp{-κ×[(1/w₁ ²+1/w₂ ²)×x₀ ²/2]}            (4)

κ＝4/{(w₁/w₂+w₂/w₁)²+((λ×z/(π×w₁×w₂)²}        (5)

其中，w₁和w₂为各根光纤的MFD，x₀为接合在一起的光纤之间的光轴偏移量(以下称作“偏移量”)，λ表示所用的波长，而z表示两根光纤的端面之间的距离。在这些等式中，假定两根光纤的光轴是平行的。

图2为由上述等式表示获得的，相同类型的光纤之间的空间接合时，在1300nm波长下偏移量与接合损失之间关系的曲线图。图2中，水平轴表示相同类型的光纤彼此接合时的偏移量[μm]，而垂直轴表示相同类型的光纤彼此接合时的接合损失[dB]。假定接合在一起的光纤的端面之间的距离为零。由图2显见，若偏移量越大，接合损失就越大。另外，若接合的光纤的MFD越小，接合损失相对于偏移量的增加则趋向于更大。偏移量和MFD是光纤与诸如VCSEL的光源之间、光纤与诸如PD的光接收器之间、以及光纤之间的接合期间的重要参数。由于目前的制造误差造成偏移量的最大值为约1.0μm。因此，从最差设计情况的角度出发，必须设计该损失以能够允许1.0μm的偏移。

例如，假定构造具有通过光纤彼此接合的VCSEL和PD的高速光学互连系统。VCSEL的光输出设置为约-10dB，而PD的最低光接收灵敏度设置为-16dB，考虑到输出在高温工作期间易于降低。在此情况下，仅保证了约6dB的光连接损失预算。现在将在此考虑具体的光学引线形式。假定，在光纤与VCSEL之间存在一个接合点，在光纤之间存在五个接合点，而在光纤与PD之间存在一个接合点。从最差设计情况的角度出发，还假定每个接合点处存在1.0μm的偏移。若在这些接合点中在VCSEL与光纤之间存在4μm至6μm的MFD和3度的角度偏移量，总共产生了约3.0dB的接合损失。因此，必须设置光纤与光纤之间的允许的接合损失为等于或低于3dB，即每个接合点的接合损失等于或低于0.6dB。为了满足此条件，必须设置MFD最小为5.4μm。在具有降低的弯曲损失且具有1.3％的Δ、0.2的α、约5.0μm的MFD的阶跃折射率分布的情况下，由此在每个接合点产生最高为0.7dB的接合损失。因此，总接合损失约3.5dB，以致难以构造高速光学互连系统。

在如上所述的光纤折射率分布的设计中，若相对折射率差Δ设定为足够大以降低弯曲损失，则MFD降低且接合损失增大。即，在弯曲损失与接合损失之间存在权衡关系。另外，如图1所示，在阶跃折射率分布中，即使改变第一芯的折射率分布，权衡关系也根本不会改善。

根据本实施例的光纤的芯的折射率分布为两层结构的W形折射率分布、三层结构的W嵌段型折射率分布、或准W形折射率分布。另外，优化分布的结构参数。由此改善弯曲损失与接合损失之间的权衡关系。

即，对于阶跃折射率分布SMF，若改变芯直径并确定截止波长，具有类似MFD的光纤表现出相似的弯曲损失，几乎不依赖于芯的形状。对于具有设置在第一芯外周上的下陷层从而作为第二芯的W形分布光纤，MFD可以在与阶跃折射率分布光纤相同的弯曲损失和相同的截止波长下改变。通过提供下陷层，截止波长不会向长波长方向移动且不必降低芯的直径，即使改变中心芯的相对折射率差(Δ)。若设置下陷层作为第二芯，第一芯的形状极大地影响了MFD。若表现第一芯的折射率分布的α值越小，光限制效果就越小而MFD就越大。MFD不会被下陷层的相对折射率差Δ的大小和宽度敏感地影响。

若在设备中采用光学引线，要求紧凑地存储光纤。另外，要考虑，由于引线的弯曲导致的具有小曲率半径的弯曲和5mm的弯曲半径的弯曲作用在设备内的弯曲半径1mm的弯曲以外的各个部分。对其进行具有1mm弯曲半径的弯曲的部分要经历热处理等从而释放应力。然而，对其进行具有约5mm的弯曲半径的弯曲的各个部分未经历这样的处理。结果，若对光纤中的已进行具有约5mm弯曲半径的弯曲的部分，进行小曲率半径的弯曲，光纤可能由于在弯折区域中产生的压应力而破裂。因此，必须降低弯曲导致的故障率。

弯曲损失根据弯曲半径而不同。因此，若弯曲半径从1mm增加至5mm，弯曲损失以约两位数的值减小。即使对于1mm弯曲半径下具有10dB/圈的弯曲损失的光纤，其弯曲损失在5mm弯曲半径下改善为约0.1dB/圈。只要光纤满足在1mm弯曲半径下弯曲损失为1dB/圈的条件，即使在将引线设置在光纤上时进行约5mm的弯曲半径的弯曲，损失改变也落在误差的范围内。

一般而言，若覆层直径越大，在光纤弯曲时产生的应力就越大，而故障率就越高。若光学互连系统使用光纤来构造，例如，尖顶对光纤进行具有约5mm的弯曲半径r及对应一圈的弯曲。覆层直径与通过模拟获得的光纤故障率之间的关系如图3所示。

图3为弯曲半径5mm、一圈、以及五年寿命下，故障率与覆层直径之间的关系的曲线图。图像的垂直轴表示故障率[％]，而其水平轴表示覆层直径[μm]。在此模拟中，耐力水平为1.5％，光纤的疲劳系数为18，而产品寿命在五年内。若光纤具有125μm的覆层直径，其故障率在五年内达到100％，使得难以构造系统。然而，在90μm的覆层直径下，光纤的故障率为0.9％，因此其可以降低到在125μm的覆层直径下的光纤的约0.3％。在系统设计时故障率优选在1.0％以内。对于普通光纤而言，降低由于弯曲导致的故障的故障率的要求不那么严格，因为其最小弯曲半径主要是由其大弯曲损失值来确定。然而，对于可以以小直径弯曲的光学互连，减小由小直径缠绕导致的故障的故障率的效果却很大。

同时，要考虑大小达到MFD的约十倍的SMF的覆层会影响传输损失。因此，认为根据本实施例的具有5.4μm或更大的MFD的光纤需要具有至少55μm的覆层直径。

即，根据此实施例的光纤具有减小为55μm至90μm的覆层直径，由此可以降低施加弯曲应力时的故障率并且可以改善引线的弹性。

通过模拟来计算如图4所示的具有W形折射率分布、由石英玻璃构成、并具有80μm覆层直径的光纤的特性。此示例中的光纤包括位于光纤中心并掺锗的第一芯11(直径为a)、以及围绕第一芯11并掺氟的第二芯12(直径为b)。另外，该光纤包括围绕第二芯12并由纯二氧化硅构成的覆层15。在本说明书中，“纯二氧化硅”定义为没有掺杂控制折射率的掺杂剂的纯石英玻璃。

图5为改变作为光纤A1至A12的具有图4所示的W形折射率分布的光纤的各个参数的模拟结果的表格。

相对折射率差Δ1和Δ2为第一芯11和第二芯12相对于覆层15的相对折射率差，并表示为：

Δ1＝{(n_c1-n_c)/n_c}×100[％]                 (6)

Δ2＝{(n_c2-n_c)/n_c}×100[％]                 (7)

其中，n_c1为第一芯11(第一层)的最大折射率，n_c2为第二芯12的最小折射率，n_c为覆层15的折射率。

在W形折射率分布中，假定第一芯11的直径a为在某处的直径其中在该处第一芯11的折射率等于第一芯11与第二芯12之间的边界上的覆层15的直径。另外，第二芯12的直径b为在某处的直径其中该处第二芯12的相对折射率差等于第二芯12与覆层15之间的边界上的相对折射率差Δ2的一半。

在光纤A和图5所示的A1至A12中，那些在1300nm的波长下具有5.4μm或更大的MDF、以单模在1250nm的波长下传播光、并且在1mm的弯曲半径下具有1dB/圈或更小的弯曲损失的是光纤A2、A3、A5和A7至A12。因此，由这些模拟计算结果显见，若构造具有图4所示的W形分布的光纤使得第一芯11的相对折射率差(Δ1)为0.8％或更大，α值等于或大于1.5，而第二芯12的相对折射率差(Δ2)为-0.2％或更小，可以获得具有期望特性的根据本发明的光纤。

在本说明书中，截止波长假定为ITU-T G. 650.1中指定的光纤截止波长λ_c。另外，在本说明书中未特殊定义的术语对应于ITU-T G. 650.1中指定的定义和测量方法。

通过模拟来计算如图6所示具有W嵌段型分布、由石英玻璃构成、具有80μm覆层直径的光纤的特性。本示例中的光纤包括位于光纤中心并掺锗的第一芯21(直径为a)、以及围绕第一芯21并掺氟的第二芯22(直径为b)。另外，该光纤包括围绕第二芯22并掺锗的第三芯23(直径为c)、以及围绕第三芯23并由纯二氧化硅构成的覆层15。相对折射率差Δ3为第三芯23相对于覆层15的相对折射率差并表示为：

Δ3＝{(n_c3-n_c)/n_c}×100[％]                    (8)

其中，n_c3为W嵌段型分布中第三芯23的最大折射率。在W嵌段型分布中，假定第一芯21的直径a为某处的直径其中在该处第一芯21的折射率等于在第一芯21与第二芯22之间的边界上的覆层15。另外，第二芯22的直径b为某处的直径其中在该处第二芯22的相对折射率差等于在第二芯22与第三芯23之间的边界上的相对折射率差Δ2的一半。第三芯23的直径c为某处的直径其中在该处第三芯23的相对折射率差等于在第三芯23与覆层15之间的边界上的相对折射率差Δ3的十分之一。

图7为改变作为光纤B1至B11的具有图6所示的W嵌段型折射率分布的光纤的各个参数的模拟结果的表格。

在图7所示的光纤B1至B11中，那些在1300nm的波长下具有5.4μm或更大的MDF、以单模在1250nm的波长下传播光、并且在1mm的弯曲半径下具有1dB/圈或更小的弯曲损失的是光纤B2、B4、和B6至B10。因此，由这些模拟结果显见，若构造具有图6所示的W嵌段型分布的光纤使得第一芯21的相对折射率差(Δ1)为0.8％或更大，α值等于或大于1.5，第二芯22的相对折射率差(Δ2)为-0.2％或更小，而第三芯23的相对折射率差(Δ3)为0.4％或更小，可以获得具有期望特性的光纤。

通过模拟来计算图8所示的具有准W形分布、由石英玻璃构成、具有80μm覆层直径的光纤的特性。本示例中的光纤包括位于光纤中心并掺锗的第一芯31(直径为a)、以及围绕第一芯31并由纯石英玻璃构成的第二芯32(直径为b)。另外，该光纤包括围绕第二芯32并掺锗的第三芯33(直径为c)、以及围绕第三芯33的覆层15。注意，nc3表示准W形分布中第三芯33的最小折射率。相对折射率差Δ3为第三芯33相对于覆层15的相对折射率差并表示为：

Δ3＝{(n_c3-n_c)/n_c}×100[％]                  (8)

其中，n_c3为准W形分布中第三芯33的最小折射率。在准W形分布中，设想第一芯21的直径a为某处的直径其中在该处第一芯31的相对折射率差等于第一芯31与第二芯32之间边界上的相对折射率差Δ1的十分之一。第二芯32的直径b为某处直径其中在该处第二芯32的相对折射率差等于在第二芯32与第三芯33之间的边界上的相对折射率差Δ3的一半。第三芯33的直径c为某处直径其中在该处第三芯33的相对折射率差等于在第三芯33与覆层15之间的边界上的相对折射率差Δ3的一半。

图9为改变作为光纤C1至C9的具有图9所示的准W形折射率分布的光纤的各个参数的模拟结果的表格。在图9所示的光纤C1至C9中，那些在1300nm的波长下具有5.4μm或更大的MDF、以单模在1250nm的波长下传播光、并且在1mm的弯曲半径下具有1dB/圈或更小的弯曲损失的是光纤C2、C4、C5和C7至C9。因此，由这些模拟结果显见，若构造具有图9所示的准W形分布的光纤使得第一芯31的相对折射率差(Δ1)为0.8％或更大，α值等于或大于1.5，第二芯32的相对折射率差(Δ2)基本为0.0％，而第三芯33的相对折射率差(Δ3)为-0.2％或更小，可以获得具有期望特性的根据本发明的光纤。

尽管由于因用于调整折射率目的以外而掺杂的掺杂剂例如氯的原因，第二芯32的相对折射率差(Δ2)可以在-0.05％与0.05％之间的范围内，其对光线特性不会导致较大改变。

为将具有阶跃折射率分布的光纤与第一至第三示例中的那些光纤的光学特性相比较，进行单峰折射率分布与弯曲损失的降低的光学特性的模拟。模拟的结果在图11中示出。

光纤D1具有充分降低的0.7dB/圈的弯曲损失，然而其MFD小至5.0μm。光纤D2的MDF为5.5μm，然而其弯曲损失退化为2.3dB/圈。这些结果与根据第一示例的W形折射率分布光纤A12(MDF为5.5μm，弯曲损失为0.3dB/圈)的特性相比较。结果，根据第一示例的光纤表现出具有阶跃折射率分布的光纤无法实现的光学特性。

若该光纤用于光学互连，考虑光学传输介质形成为多通道型，并通过由光纤形成带来建立高速光学通讯。通常，二氧化硅基光纤具有以下特征。相对于覆层直径125μm，涂覆后外直径为250μm。通过平行排列多根光纤并将光纤彼此结合而获得的光纤带的间距通常为250μm。对于具有减小的外直径的小直径光纤，涂层直径也减小。因此，可以制造出具有比传统光纤带更窄的间距的光纤带。因此，优选采用每个具有覆层直径为55至90μm的小直径光纤。使用小直径光纤并具有较窄间距的光纤带具有较高的引线弹性并且可以节省空间地存储。因此，光纤带是适用于光学互连的光学部件。

如根据第一至第三示例的计算结果中所示，根据本发明的光纤可以在1.3μm波段以单模传输光，并且具有出色的弯曲损失特性和接合损失特性。图10示出了使用根据本发明的光纤作为传输介质，并使用振荡波长在1.3μm波段构造的VCSEL作为光源构造光学互连系统的示例。

构造如图10所示的光学互连系统50。参照图10，设置两块印刷电路板48a和48b从而竖在背板47的一个表面上，每块板的一个侧边由该一个平面支撑。两块印刷电路板48a和48b设置成彼此面对，并其间保持预定距离。安装在驱动器43上的VCSEL 44和LSI 41设置在一块印刷电路板48a面对另一块印刷电路板48b的表面上。LSI 41和VCSEL 44通过电引线42彼此电性接合。PD 49设置在另一块印刷电路板48b面对一块印刷电路板48a的表面上。VCSEL 44通过利用集成多根第一至第三示例中所示的光纤到平带上获得的光纤带40电性接合到PD49。光纤带40构造为首先沿着一印刷电路板48a的主表面延伸，通过第一连接器46a基本成直角地弯曲，伸展到背板47上，通过第二连接器46b基本成直角地弯曲，沿着另一印刷电路板48b的主表面延伸，并到达PD 49。

通过这样布置光纤，光纤带40具有四个弯曲部分A，每个具有约1mm的曲率半径和四分之一圈。由于光纤的弯曲等，为光纤带40给出具有约5mm的弯曲半径且总计约一圈的弯曲部分(未示出)。作为光纤10，如图12所示，使用光纤A3，其构造为使得覆层15的直径为80μm，主涂覆树脂52的外直径为105μm，而次涂覆树脂53的外直径为125μm。如图13所示，光纤带40通过以125μm的间距平行排列十二根光纤10，利用涂覆树脂54涂覆光纤10，以及由此彼此结合光纤10而形成。

由于两个因素，即涂覆树脂52和53导致损失量增大而将其制得更薄和节省空间，涂覆的直径H(厚度H)设置为170μm。125μm的间距P的光纤带40的尺寸为传统光纤带的一半，弹性高，可以节省空间地存储在设备中。使用紫外固化树脂作为涂覆树脂52和53。

若构造小直径光纤10使得覆层15的直径为55μm并使得涂层的外直径与覆层15的外直径之间的差为20μm，则间距P可以降低至75μm。

光纤带40的完成尺寸为宽度W1.55mm，厚度H0.17mm。通过设置作为接合的一方并且起到光源作用的VCSEL从而具有125μm的间距并形成为十二通道的阵列，可以实现使用制得的光纤带20的集合光学接合。在此构造中，通过对VCSEL进行直接调制，实现了速度超过100Gbps的非常高速度的光通讯。

另外，由于覆层的直径设置为80μm，可以降低弯曲导致的故障率。由此，即使是在五年的寿命以后，光纤带40也几乎不会折断。

在第五示例中，使用阻燃UV固化聚氨脂丙烯酸脂树脂作为用于根据第四示例的涂覆树脂52和53的材料的UV固化树脂，来制造阻燃带。例如，如下所述，制造阻燃UV固化聚氨脂丙烯酸脂树脂。诸如溴或氯的卤素基添加剂，诸如三氧化锑或三苯锑的锑化物，诸如氢氧化铝或氢氧化镁的金属氢氧化物，或诸如磷酸盐的磷化合物被添加到树脂。或者，利用溴或氯来卤化构成UV固化树脂的预聚物或丙烯酸单体，并添加磷到所得的UV固化树脂。通过这样做，将UV固化树脂转化为阻燃UV固化树脂。在这些方法之中，用于添加溴基阻燃的方法对于提供阻燃UV固化树脂特别有效。

通过由此改变成分而提供阻燃UV固化树脂的原因如下：树脂的表面覆盖有分解反应产生的产物；在燃烧期间产生的分解气体形成了与空气的屏蔽层；来自卤素基化合物的原子团阻止了燃烧继续；或者树脂通过交叉连接形成为三维树脂。

通过根据JIS C3005标准的60度梯度燃烧测试来评价，通过使用包括氢氧化铝作为阻燃剂的UV固化聚氨脂丙烯酸脂树脂作为用于将光纤形成为带的UV固化树脂，而获得的光纤带。结果，在光纤上点燃的火焰自然地在平均约3.2秒熄灭，由此光纤带满足标准。在此示例中，虽然使用阻燃UV固化树脂，也可以使用阻燃塑料树脂取代阻燃UV固化树脂。

在第六示例中，期望获得涂覆树脂52和53全部或部分的高度阻燃性，而根据第四示例的带涂覆树脂54形成为阻燃UV固化树脂。结果，在JISC3005标准的60度梯度燃烧测试中，在通过使用至少光纤次树脂和含阻燃的UV固化聚氨脂丙烯酸脂树脂形成的光纤的光纤束上点燃的火焰，在平均约2.6秒自行熄灭。由此，光纤带满足标准。

另外，在光纤带上进行根据UL1581标准的垂直燃烧测试，且火焰在平均5.7秒自行熄灭，没有发现燃烧的液滴，光纤带满足UL标准。另外，在线状槽的状态下对光纤带进行垂直燃烧测试。火焰在平均7.6秒自行熄灭，且在线状槽状态和带状状态下两种情况中，光纤带都表现出充分的阻燃性，尽管在该示例中使用的是阻燃UV固化树脂，也可以使用阻燃塑料树脂取代阻燃UV固化树脂。

根据本发明，可以获得能够实现弯曲损失和接合损失两者都降低而确保高速光通讯的光纤，从而使用该光纤能容易地构造光学互连系统。

尽管对于具体实施例已经完全和清楚地公开了本发明，所附的权利要求并不限于此，而应被理解为包括，对本领域技术人员而言的，所有的完全落入此处阐述的基础教导内容内的改变和替代。

Claims (10)

1.一种由石英玻璃构成的光纤，包括：

芯，包括

沿纵向方向位于光纤中心的第一芯；以及

围绕第一芯的第二芯；以及

覆层，围绕芯，其中

在1300纳米下的光纤模场直径等于或大于5.4微米，

通过光纤以单模传播波长1250纳米的光，以及

在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

2.根据权利要求1所述的光纤，其中

覆层的直径在55微米与90微米之间的范围内。

3.根据权利要求1所述的光纤，其中

第一芯对于覆层的相对折射率差等于或大于0.8％，

第一芯的α值等于或大于1.5，以及

第二芯对于覆层的相对折射率差等于或小于-0.2％。

4.根据权利要求1所述的光纤，其中

芯还包括围绕第二芯的第三芯，

第一芯对于覆层的相对折射率差等于或大于0.8％，

第一芯的α值等于或大于1.5，

第二芯对于覆层的相对折射率差等于或小于-0.2％，以及

第三芯对于覆层的相对折射率差等于或小于0.4％。

5.根据权利要求1所述的光纤，其中

芯还包括围绕第二芯的第三芯，

第一芯对于覆层的相对折射率差等于或大于0.8％，

第一芯的α值等于或大于1.5，

第二芯对于覆层的相对折射率差等于或大于-0.05％且等于或小于0.05％，以及

第三芯对于覆层的相对折射率差等于或小于-0.2％。

6.根据权利要求1所述的光纤，其中

光纤涂覆有紫外固化树脂和热塑树脂中的至少一种制成的涂层，以及

紫外固化树脂和热塑树脂的至少一部分为阻燃的。

7.一种光纤带，其中平行排列了多根光纤，其中

每根光纤由石英玻璃制成，并且包括

芯，包括

沿纵向方向位于光纤中心的第一芯；以及

围绕第一芯的第二芯；以及

覆层，围绕芯，其中

在1300纳米下的光纤模场直径等于或大于5.4微米，

通过光纤以单模传播波长1250纳米的光，以及

在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

8.根据权利要求7的光纤带，其中

光纤带包括由阻燃紫外固化树脂和阻燃热塑树脂中的至少一种制成的带涂层。

9.一种光学互连系统，具有1.3微米的通讯波段，该光学互连系统包括：

光纤；以及

垂直腔面发射激光器，其发射1.3微米波段的光学信号以输入到光纤中，其中

光纤光纤由石英玻璃制成，并且包括

芯，包括

沿纵向方向位于光纤中心的第一芯；以及

围绕第一芯的第二芯；以及

覆层，围绕芯，其中

在1300纳米下的光纤模场直径等于或大于5.4微米，

通过光纤以单模传播波长1250纳米的光，以及

在1300纳米的波长下，弯曲半径1毫米时，光纤的弯曲损失等于或低于1dB/圈。

10.根据权利要求9的光学互连系统，其中

光纤形成其中多根光纤平行排列的光纤带。

Images