CN202433554U

CN202433554U - 多芯光纤

Info

Publication number: CN202433554U
Application number: CN2012200416973U
Authority: CN
Inventors: 日下真二; 桧山智一
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: JP2013020207A

Abstract

本实用新型提供一种多芯光纤，该多芯光纤能够抑制由外部应力引起的特性的降低及串扰的发生。在本实用新型的一个方案中，提供一种多芯光纤(1)，该多芯光纤(1)包括：包层(16)；位于包层(16)的中心以外的多个第二纤芯(12)；以及位于第二纤芯(12)的周围的气孔层(14)。

Description

多芯光纤

技术领域

本实用新型涉及一种多芯光纤。

背景技术

近几年，提出了将具有多个纤芯的光纤即多芯光纤用作传输用光纤的技术方案。通过使用多芯光纤，能够使传输容量比使用具有一个纤芯的光纤的情况还大。

另外，公知的有如下单芯光纤：在包层内的纤芯的周围，具有气孔的集合体(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所述的单芯光纤与多孔光纤(HF：Holey Fiber)等的光纤不同，不存在起因于制造方法的光纤内的残留应力，该多孔光纤在包层内具有在光纤的长度方向上无间歇地连续的空孔。由此，不存在向纤芯的各向异性应力的集中，具有优异的PMD(偏振模色散)特性。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-20836号公报

在现有的多芯光纤中，位于包层的中心以外的纤芯比位于包层的中心的纤芯更容易受外力的影响，由于纤芯的光轴由于外部应力而容易变位，因此光损耗(微弯曲损耗)变大。

另外，作用于位于包层的中心以外的纤芯的外部应力是各向异性应力，因此在其纤芯上容易发生各向异性歪斜。由此，其纤芯的折射率分布并不轴对称，PMD特性降低。

另外，在纤芯的外周的包层具有一定的折射率的现有的多芯光纤中，从纤芯漏出的光电磁波一样地传输而发生泄漏光电磁场，容易对邻近的纤芯泄漏信号，即容易发生纤芯之间的串扰。

实用新型内容

从而，本实用新型的目的之一在于提供一种多芯光纤，能够抑制由外部应力引起的特性的降低及串扰的发生。

在本实用新型的一个方案中，提供一种多芯光纤，该多芯光纤包括：包层；位于上述包层的中心以外的多个纤芯；以及以包围上述纤芯的方式形成且由多个气孔构成的气孔层。

在上述多芯光纤中，在位于上述纤芯的周围的上述气孔层之中，位于一部分的上述纤芯的周围的上述气孔层具有与位于其他的上述纤芯的周围的上述气孔层不同的厚度，从而用作识别用标识。

另外，在上述多芯光纤中，上述气孔层还可以具有气孔的密度不同的多个层在其厚度方向上层叠的结构。

另外，在上述多芯光纤中，在位于上述纤芯的周围的上述气孔层之中，位于一部分的上述纤芯的周围的上述气孔层与位于其他的上述纤芯的周围的上述气孔层相比，气孔的密度不同，用作识别用标识。

本实用新型的效果如下。

根据本实用新型，能够提供如下多芯光纤：能够抑制由外部应力引起的特性的降低及串扰的发生。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式的多芯光纤的剖视图。

图2是本实用新型的第二实施方式的多芯光纤的剖视图。

图3(a)是本实用新型的第三实施方式的多芯光纤的剖视图。图3(b)包含气孔层的放大图及表示气孔层的折射率分布的图表。

图4是比较例的多芯光纤的剖视图。

图5是表示多芯光纤的测定结果的图表。

图6是表示多芯光纤的测定结果的图表。

图中：

1、2、3-多芯光纤，11-第一纤芯，12-第二纤芯，13、14、24、33、34-气孔层，15-气孔，16-包层。

具体实施方式

本实用新型的一个实施方式提供一种多芯光纤，该多芯光纤具有多个纤芯，且包括：包层；位于上述包层的中心以外的多个纤芯；以包围上述纤芯的方式形成的由多个气孔构成的气孔层。以下，详细说明该多芯光纤的例子。

第一实施方式

多芯光纤的结构

图1是本实用新型的第一实施方式的多芯光纤1的剖视图。多芯光纤1包括：包层16；位于包层16的中心的第一纤芯11；位于包层16的中心以外的第二纤芯12；位于第一纤芯11的周围的气孔层13；以及位于第二纤芯12的周围的气孔层14。

第一纤芯11、第二纤芯12、气孔层13、14及包层16由石英玻璃等构成。第一纤芯11及第二纤芯12还可以包含Ge等的用于提高折射率的杂质。包层16还可以包含F等的用于降低折射率的杂质。

气孔层13、14由于包含多个气孔15，因此折射率比第一纤芯11及第二纤芯12还低。第一纤芯11和气孔层13的折射率差、以及第二纤芯12和气孔层14的折射率差例如是0.86％。

第一纤芯11及第二纤芯12在由单模光纤(SMF)构成的情况下，例如直径为9μm，具有与包层16的折射率差为0.3～0.8％的阶梯折射率分布。在该情况下，例如包层16的外径为125μm，第一纤芯11的中心与第二纤芯12的中心的距离为33μm。

另外，第一纤芯11及第二纤芯12在由多模光纤(MMF)构成的情况下，例如直径为50μm，具有与包层16的最大折射率差为1％的渐变折射率分布。在该情况下，例如包层16的外径为300μm，第一纤芯11的中心与第二纤芯12的中心的距离为100μm。

图1作为一个例子而表示在第一纤芯11的周围以等间隔配置的六个第二纤芯12。但是，第二纤芯12的数量及配置不限于图1所示。另外，多芯光纤1也可以不包括第一纤芯11、即位于包层16的中心的纤芯。

气孔层13、14的厚度根据想要得到的光纤的折射率分布、色散特性等，例如设定在5～30μm的范围内。

包含于气孔层13、14的气孔15的形状是向第一纤芯11及第二纤芯12的长度方向延伸的椭圆体。气孔15的直径(与第一纤芯11及第二纤芯12的长度方向垂直的剖面的直径)例如是4μm以下。另外，气孔层13、14的空隙率(气孔15所占的体积的比例)例如是30％。

气孔层13、14能够分别缓和作用于第一纤芯11及第二纤芯12上的外部应力，抑制第一纤芯11及第二纤芯12的光轴的变位，能够使耐微弯曲性能提高。尤其，由于在位于包层16的中心以外的第二纤芯12上容易发生外部应力，光轴容易变位，因此由气孔层14引起的效果非常重要。

另外，通过由气孔层14缓和作用于第二纤芯12上的各向异性的外部应力，能够抑制第二纤芯12的各向异性歪斜。由此，第二纤芯12的折射率分布成为大致轴对称，改善PMD性能。

并且，由于气孔层13、14具有非常低的折射率，因此使从第一纤芯11及第二纤芯12漏出的光电磁波衰减，防止向包层16传输。由此，能够抑制纤芯之间的串扰。

此外，位于包层16的中心的第一纤芯11，比位于中心以外的第二纤芯12还难以受到外力的影响，因此第一纤芯11的周围的气孔层13也可以不形成。

多芯光纤的制造方法

以下，表示利用套管法(Rod in tube)的本实施方式的多芯光纤1的制造方法的一个例子。

首先，在成为第一纤芯11或第二纤芯12的透明玻璃母材的外周，利用CVD(化学汽相沉积)法沉积成为气孔层13或气孔层14的烟灰(soot)层，得到纤芯母材。然后，通过在扩散系数小的惰性气体、例如氩气或氮气的氛围中，对纤芯母材以1600℃进行加热处理，使气孔15包含于纤芯母材的外侧的层。然后，将得到的直径50mm的纤芯母材延伸至直径成为30mm为止。形成七个该纤芯母材。

其次，根据另外工序的VAD(Vapor phase axial deposition method，轴向汽相沉积)法，制造成为包层16的不含掺杂剂的直径120mm的实心的玻璃母材，在该玻璃母材的中心和外周6个部位通过磨削而开设直径33mm的孔。然后，在这些孔中插入(棒插入)七个纤芯母材之后，使用电炉延伸装置将玻璃母材和纤芯母材延伸并一体化，得到预制件。

然后，利用一般的拉丝法，将预制件拉拔至包层的外径成为125μm为止，得到多芯光纤1。此外，气孔15的形状在拉丝前是大致球形，但是通过拉丝变形成椭圆形。得到的多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12的直径为8μm，气孔层13、14的厚度为11μm，气孔15的直径为1～3μm。

第二实施方式

第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，为了具有作为识别用标识的功能，使一部分的第二纤芯的周围的气孔层的厚度或密度不同。对于与第一实施方式相同的内容，省略或简化说明。

多芯光纤的结构

图2是本实用新型的第二实施方式的多芯光纤2的剖视图。多芯光纤2包含：包层16；位于包层16的中心的第一纤芯11；位于包层16的中心以外的第二纤芯12；位于第一纤芯11的周围的气孔层13；以及位于第二纤芯12的周围的气孔层14、24。

气孔层24比气孔层14还厚。由此，通过目视能够从气孔层14识别气孔层24，能够将气孔层24作为识别用标识而使用。此外，气孔层24的数量不特别限定，例如也可以是一个。在形成多个气孔层24的情况下，为了发挥作为识别用标识的功能而邻接配置。气孔层14、24的厚度例如分别是6μm、13μm。

另外，也可以通过使气孔层24中的气孔15的密度与气孔层14中的气孔15的密度不同，将气孔层24作为识别用标识而使用。并且，气孔层24也可以在厚度和气孔15的密度两方面与气孔层14不同。

第三实施方式

第三实施方式与第一实施方式的不同点在于，气孔层具有气孔的密度不同的多个层。对于与第一实施方式相同的内容，省略或简化说明。

多芯光纤的结构

图3(a)是本实用新型的第三实施方式的多芯光纤3的剖视图。多芯光纤3包含：包层16；位于包层16的中心的第一纤芯11；位于包层16的中心以外的第二纤芯12；位于第一纤芯11的周围的气孔层33；以及位于第二纤芯12的周围的气孔层34。

图3(b)包含气孔层34的放大图及表示气孔层34的折射率分布的图表。气孔层34包括：第一纤芯11或第二纤芯12的周围的高密度层34a；高密度层34a的外侧的低密度层34b；以及低密度层34b的外侧的中密度层34c。高密度层34a、低密度层34b以及中密度层34c层叠于气孔层34的厚度方向(第一纤芯11或第二纤芯12的径向)。

中密度层34c与低密度层34b相比，气孔15的密度高，且折射率低。高密度层34a与中密度层34c相比，气孔15的密度高，且折射率低。另外，第一纤芯11及第二纤芯12的折射率比低密度层34b高。

此外，包含于气孔层34的、气孔15的密度不同的多个层的数量不限定，而且，这些层的层叠的顺序也不限定。另外，气孔层33具有与气孔层34相同的结构。

由于气孔层34在其厚度方向具有多阶段的等效折射率，因此能够细微地控制多芯光纤1的结构分散。

在此，气孔15的外径能够用以下的两个方法控制。一个是使沉积在纤芯母材的周围的石英玻璃烟灰层的假密度变化的方法。当通过加热(烧结)使烟灰玻璃化时，烟灰的假密度越高，气体逃脱的间隙越小，因此大的气孔15残留的比例变高，烟灰层的假密度越低，小的气孔15残留的比例越高。

另一个是改变烧结时的炉内气体气氛中的氦气和惰性气体的比例的方法。氦气的比例越高，气孔15越容易变小，氦气的比例越低，气孔15越容易变大。

此外，存在如下倾向：气孔15越大气孔15的密度越高，气孔15越小气孔15的密度越低。由此，通过调整石英玻璃烟灰层的假密度、和烧结时的炉内气体气氛中的氦气与惰性气体的比例，能够控制气孔15的直径及气孔15的密度这双方。

另外，若控制气孔15的大小及形成位置，而将气孔15的间隔调整为传输的信号光的波长的二分之一，则在本实施方式的多芯光纤3中，能够实现光子带隙结构。

实施方式的效果

根据上述实施方式，能够由气孔层缓和作用于纤芯的外部应力，抑制纤芯的光轴的变位，能够使耐微弯曲性能提高。尤其，由于位于包层的中心以外的纤芯容易受外力的影响，光轴容易变位，因此由气孔层引起的效果非常重要。

另外，通过由气孔层缓和作用于位于包层的中心以外的纤芯上的各向异性的外部应力，能够抑制发生于该纤芯的各向异性歪斜。由此，该纤芯的折射率分布成为大致轴对称，改善PMD性能。

并且，由于气孔层具有非常低的折射率，因此使从纤芯漏出的光电磁波衰减，防止向包层传输。由此，能够抑制纤芯之间的串扰。

此外，本实用新型不限定于上述实施方式，在不脱离实用新型的主旨的范围内能够进行各种变形实施。另外，在不脱离实用新型的主旨的范围内，能够任意组合上述实施方式的结构要素。

实施例

对第一实施方式的多芯光纤1和作为比较例的不包含气孔层的多芯光纤4进行试验，验证了耐微弯曲损耗性能、耐宏观弯曲损耗性能、PMD性能以及串扰性能。

图4是比较例的多芯光纤4的剖视图。多芯光纤4包含：包层46；位于包层46内的中心的第一纤芯41；及位于包层46内的中心以外的第二纤芯42。

第一纤芯41、第二纤芯42以及包层46分别由与第一实施方式的多芯光纤1的第一纤芯11、第二纤芯12以及包层16相同的材料构成。多芯光纤4的结构不包含气孔层，除了这一点以外与多芯光纤1的结构相同。

在本实施方式中，多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12、以及多芯光纤4的第一纤芯41及第二纤芯42是单模光纤。另外，六个第二纤芯12、42分别包含于多芯光纤1、4。

以下说明本实施例的多芯光纤1、4的具体的规格。第一纤芯11、41及第二纤芯12、42的直径为9μm，第一纤芯11与包层16的折射率差、第二纤芯12与包层16的折射率差、第一纤芯41与包层46的折射率差、以及第二纤芯42与包层46的折射率差为0.36％，包层16、45的外径为125μm、第一纤芯11的中心与第二纤芯12的中心的距离、以及第一纤芯41的中心与第二纤芯42的中心的距离为33μm。

另外，在多芯光纤中，第一纤芯11与气孔层13的折射率差、第二纤芯12与气孔层14的折射率差为0.86％，气孔层13、14的空隙率为30％，气孔层13、14的厚度为6μm。

耐微弯曲损耗性能的验证

本实施例的微弯曲损耗如下定义：在将JIS#150的砂纸铺于表面的圆筒直径300mm的绕线筒上，以张力150g卷绕长度400m的光纤时的每1km的损耗增加量。

图5是表示多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12、以及多芯光纤4的第一纤芯41及第二纤芯42的微弯曲损耗的测定结果的图表。

在第一实施方式的多芯光纤1中，气孔层13、14作为缓冲层而起作用，从而抑制外力对第一纤芯11及第二纤芯12的影响。由此，如图5所示，第一纤芯11和第二纤芯12具有优越的耐微弯曲性能。另外，第一纤芯11和第二纤芯12具有大致相同的耐微弯曲性能。这表示能够有效地抑制容易受外力影响的第二纤芯12的光轴的变化。

另一方面，在比较例的多芯光纤4中，由于不存在缓和外力影响的气孔层，因此第一纤芯41及第二纤芯42的耐微弯曲性能比第一纤芯11及第二纤芯12的微弯曲性能还低。另外，位于包层46的中心以外的第二纤芯42尤其容易受外力的影响，因此第二纤芯42的耐微弯曲性能比第一纤芯41的微弯曲性能低。

耐宏观弯曲损耗性能的验证

本实施例的宏观弯曲损耗定义成在一定直径的心轴上卷绕光纤时的损耗增加量。在本实施例中，对第二纤芯12之中在卷绕于心轴上的状态下位于最内周侧的纤芯(与心轴最近的纤芯)进行了验证。对第二纤芯42也相同。但是，实际上，在卷绕于心轴上的状态下位于最内周侧的第二纤芯12(第二纤芯42)和位于最外周侧的第二纤芯12(第二纤芯42)，在耐宏观弯曲损耗性能上无太大的差异。这是因为，位于最内周侧的第二纤芯12(第二纤芯42)与位于最外周侧的第二纤芯12(第二纤芯42)的卷绕直径的差为100μm左右，若与心轴的直径比较则非常小。

图6是表示多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12、以及多芯光纤4的第一纤芯41及第二纤芯42的宏观弯曲损耗的测定结果的图表。

如图6所示，第一纤芯11及第二纤芯12的宏观弯曲损耗是第一纤芯41及第二纤芯42的宏观弯曲损耗的1/10左右，第一纤芯11及第二纤芯12具有优越的耐宏观弯曲损耗性能。这是因为，由于气孔层13、14的折射率非常低，因此第一纤芯11及第二纤芯12的折射率差变大，光模式的关入性能提高。

PMD性能的验证

PMD性能利用测定法规格ITU-T Rec.G650.3(07/2007)、5.1.2项中任何一个方法来测定，并以表示距离依存性的PMD系数测定值来进行评价。

以下的表1表示多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12、以及多芯光纤4的第一纤芯41及第二纤芯42的PMD系数测定值的测定结果。

表1

光纤种类	PMD系数[ps/km^1/2]
		第一纤芯11(SMF)	0.03
第二纤芯12(SMF)	0.04
		第一纤芯41(SMF)	0.03
第二纤芯42(SMF)	0.2

由于在位于包层的中心的纤芯上产生的应力的各向异性低，因此多芯光纤1的第一纤芯11和多芯光纤4的第一纤芯41均显示优越的PMD性能。

另一方面，由于在位于包层的中心以外的纤芯上产生的应力的各向异性高，因此多芯光纤4的第二纤芯42的PMD性能低。但是，多芯光纤1的第二纤芯12通过气孔层14而缓和应力，因此折射率分布接近轴对称而改善PMD性能。

串扰性能的验证

纤芯之间的串扰是在将光纤卷绕于绕线筒上的状态下进行测定。测定使用测定损耗的测定系统，在引导纤芯上连接光源，该引导纤芯的远端作为虚设终端，在非引导纤芯的远端上连接受光功率计，非引导纤芯的近端作为虚设终端，将波长1550nm的光的损耗值作为串扰值而测定。

以下的表2表示多芯光纤1的第一纤芯11及第二纤芯12、以及多芯光纤4的第一纤芯41及第二纤芯42的串扰值的测定结果。

表2

测定部位	串扰值[dB]
		邻接的第二纤芯42之间	20-28
第一纤芯41-第二纤芯42之间	20-28
		邻接的第二纤芯12之间	50-60
第一纤芯11-第二纤芯12之间	50-60

由于第一纤芯11及第二纤芯12分别由具有非常低的折射率的气孔层13、14覆盖，因此从第一纤芯11及第二纤芯12漏出的光电磁波衰减，能够抑制向包层16传输。由此，邻接的第二纤芯42之间、以及第一纤芯41-第二纤芯42之间的串扰值能够抑制得很低。

另一方面，从在周围不存在气孔层的第一纤芯41及第二纤芯42漏出的光电磁波，向包层46一样地传输而产生泄漏光电磁场。由此，邻接的第二纤芯12之间、以及第一纤芯11-第二纤芯12之间的串扰值大。

以上说明了本实用新型的实施方式及实施例，但是上述的实施方式及实施例并不限定本实用新型所要求保护的范围。另外，应该注意，在实施方式及实施例中说明的特征的所有组合并不是用于解决实用新型课题的必要机构。

Claims

1.一种多芯光纤，其特征在于，包括：

包层；

位于上述包层的中心以外的多个纤芯；以及

以包围上述纤芯的方式形成且由多个气孔构成的气孔层。

2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，

在位于上述纤芯的周围的上述气孔层之中，位于一部分的上述纤芯的周围的上述气孔层具有与位于其他的上述纤芯的周围的上述气孔层不同的厚度，从而用作识别用标识。

3.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其特征在于，

上述气孔层具有气孔的密度不同的多个层在其厚度方向上层叠的结构。

4.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，

在位于上述纤芯的周围的上述气孔层之中，位于一部分的上述纤芯的周围的上述气孔层与位于其他的上述纤芯的周围的上述气孔层相比，气孔的密度不同，从而用作识别用标识。