TW201319653A - 光纖 - Google Patents

Abstract

本發明之光纖1包括：纖芯10，其包含玻璃；包層20，其包含具有較纖芯10之折射率低之折射率之樹脂，且覆蓋纖芯10之周圍；及保護層30，其包含紫外線硬化型樹脂，且覆蓋包層20之周圍。光纖1之數值孔徑NA為0.25~0.45。光纖1之彎曲剛度為1.5 N‧mm2以下。於將光纖1之數值孔徑NA設為Y，將光纖1之彎曲剛度設為X[N‧mm2]時，該等X、Y滿足Y＞-1.066X+0.503之關係式。

Description

光纖

本發明係關於一種光纖。

於將光纖用作傳送路徑之光通信系統中，隨著近年來之FTTH(Fiber To The Home，光纖到家)或互連領域(機器間或機器內之零件間之光纖連接)之延伸，光纖彎曲成小徑之情形逐漸變多。如上所述，彎曲成小徑而使用之光纖係要求彎曲損失特性良好(即便彎曲，損耗增加亦較小)，且要求耐破斷特性亦良好(即便彎曲，亦難以折斷)。

作為彎曲損失特性及耐破斷特性之兩者良好之光纖，H-PCF(Hard Plastic Clad Silica Fiber，硬塑膠包層石英光纖)倍受關注，並且進行有以該H-PCF為基礎而諸多特性得到改善之光纖之開發。H-PCF包括：纖芯(core)，其包含玻璃(較佳為石英玻璃)；及包層(clad)，其包含具有較該纖芯之折射率低之折射率之樹脂，且覆蓋纖芯之周圍。

H-PCF之包層包含樹脂，因此可相對於纖芯之折射率而大幅降低包層之折射率(專利文獻1)。因此，與纖芯及包層之兩者包含玻璃之光纖(AGF：All Glass Fiber，全玻璃光纖)相比，H-PCF可增大數值孔徑(NA，Numerical Aperture)，藉此可提高光之封閉效應，從而提高彎曲損失特性。又，若設為包層直徑相同，則與AGF相比，H-PCF可縮小玻璃半徑，因此可提高耐破斷特性。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2011-107217號公報

另外，通常光纖係藉由在包層之周圍設置覆蓋包層之樹脂層而設為芯線。H-PCF中亦可於包層之周圍設置氟樹脂層(例如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE，Ethylene Tetrafluoro Ethylene)等)。此時，多數情況下氟樹脂層係藉由擠出而被覆。

因此，藉由樹脂層之厚度之不均勻，樹脂層蜿蜒而對光纖賦予側壓，從而易於產生光纖之微曲損失。又，ETFE之楊氏模數大至約800 MPa，且因該楊氏模數較大之樹脂直接被覆至包層之周圍，因此藉由低溫時等之樹脂之收縮應力而易於產生微曲損失。

進而，於互連領域中，亦存在光纖以多芯進入電纜內之情形，且藉由電纜內之光纖彼此之接觸或側壓，成為易於產生微曲損失之狀況。

本發明係為了解除上述問題而完成者，其目的在於提供一種除彎曲損失特性及耐破斷特性外，耐微曲特性亦良好之光纖。

本發明之光纖包括：纖芯，其包含玻璃；包層，其包含具有較纖芯之折射率低之折射率之樹脂，且覆蓋纖芯之周圍；及保護層，其包含紫外線硬化型樹脂，且覆蓋包層之 周圍。於該光纖中，數值孔徑NA為0.25至0.45，彎曲剛度為1.5 N‧mm²以下，且於將數值孔徑NA設為Y，將彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y滿足Y>-1.066X+0.503

之關係式。

本發明之光纖較佳為，纖芯之直徑為60~100 μm。又，較佳為保護層為2層構造。

根據本發明，提供一種除彎曲損失特性及耐破斷特性外，耐微曲特性亦良好之光纖。

以下，參照隨附圖式，詳細地對用以實施本發明之形態進行說明。再者，於圖式之說明中，對相同之要素標示相同之符號，並且省略重複之說明。

圖1係本實施形態之光纖1之剖面圖。光纖1為H-PCF，且包括：纖芯10，其包含玻璃；及包層20，其包含具有較纖芯10之折射率低之折射率之樹脂，且覆蓋纖芯10之周圍。纖芯10之玻璃較佳為石英玻璃。纖芯10亦可添加有折射率調整材料(例如GeO₂)。纖芯10之折射率分佈可大致相同，亦可為越接近中心，折射率越高之GI(Graded Index，梯度折射率)型。

本發明者發現，藉由在作為此種H-PCF之光纖1中，設置包含紫外線硬化型樹脂且覆蓋包層20之周圍之保護層30，並且將數值孔徑NA及彎曲剛度設為特定範圍，而可 除彎曲損失特性及耐破斷特性外，亦提高耐微曲特性。

即，本實施形態之光纖1之數值孔徑NA為0.25~0.45。光纖1之彎曲剛度為1.5 N‧mm²以下。又，於將光纖1之數值孔徑NA設為Y，將光纖1之彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y滿足Y>-1.066X+0.503

之關係式。

再者，於將第i層之楊氏模數設為G_i，將第i層之截面二次矩設為I_i時，彎曲剛度D由D=Σ(G_i×I_i)

之式表示。於如光纖般中心層具有圓柱形狀，並且其他各層具有圓筒形狀之情形時，在將第i層之外徑設為R_i時，第i層之截面二次矩I_i由I_i=π(R_i ⁴-R_i-1 ⁴)/64

之式表示。

纖芯10之直徑較佳為60~100 μm。又，較佳為，保護層30為2層構造，且包含內側之第一層31與外側之第二層32。

以下，根據實施例，詳細地對本發明進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。

圖2係匯總實施例1~8及比較例1~4各者之光纖之諸多特性之表。實施例1~8及比較例1~4之光纖之數值孔徑NA、彎曲剛度、纖芯直徑、包層直徑、第一直徑、及第二直徑係如圖2所示。比較例1~3係如下之例，即，於將各光纖之 數值孔徑NA設為Y，將各光纖之彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y不滿足Y>-1.066X+0.503

之關係式，且比較例3、4係各光纖之數值孔徑NA小於0.25之例。

又，圖3係表示實施例及比較例各者之光纖之數值孔徑NA及彎曲剛度與特性良好與否之關係的圖表。於該等圖表中，表示有實施例1~8及比較例1~4。於圖3中，對於所有特性為良好之實施例1~8之光纖，以○印記表示，對於任一特性均不良之比較例1~4之光纖，以×印記表示。

本實施例係判定實施例1~8及比較例1~4之光纖之耐微曲特性、彎曲損失特性、及耐破斷特性各者之良好與否。特性良好與否之判定方法如下。

微曲損失值係作為網狀繞線筒捲取狀態、及捆束後狀態(自網狀繞線筒拆卸捲取至上述網狀繞線筒之光纖之狀態)各者之傳送損失值之差而求出。網狀繞線筒之筒體直徑為405 mm，纏繞張力為80 g，網狀線徑為50 μm，且網狀空間為100 μm。作為光源，使用輸出白色光者。於該白色光源與樣品光纖之間，設置與該樣品光纖大致相同之構造且長度為100 m之激振用光纖。使自白色光源輸出之光輸入至激振用光纖之輸入端，該光於激振用光纖中傳播之期間，充分地衰減高次模式，從而使自激振用光纖輸出之基底模式光輸入至樣品光纖之輸入端。測定自樣品光纖之輸出端輸出之光中之波長為850 nm的光之功率，求出微曲損 失值。於樣品光纖之微曲損失值為0.5 dB/10 m以下之情形時，判定為該樣品光纖之耐微曲特性為良好。

如圖2所示，於實施例1~8之光纖中，耐微曲特性為0.5 dB/10 m以下，耐微曲特性為良好。另一方面，於比較例1~3之光纖中，耐微曲特性大於0.5 dB/10 m，耐微曲特性為不良。

繼而，彎曲損失值係作為於直徑為4 mm之芯軸上纏繞1圈樣品光纖之狀態下之傳送損失值而求出。使自白色光源輸出之光輸入至樣品光纖之輸入端，測定自樣品光纖之輸出端輸出之光中之波長為850 nm的光之功率，求出彎曲損失值。於樣品光纖之彎曲損失值為3.5 dB以下之情形時，判定為該樣品光纖之彎曲損失特性為良好。

如圖2所示，於實施例1~8之光纖中，彎曲損失值為3.5 dB以下，彎曲損失特性為良好。另一方面，於比較例3、4之光纖中，彎曲損失值大於3.5 dB，彎曲損失特性為不良。

繼而，耐破斷特性係基於在直徑為4 mm之芯軸上纏繞10圈樣品光纖時之破斷時間而判定。於樣品光纖之破斷時間為1週以上之情形時(即便經過1週亦未破斷之情形時)，判定為該樣品光纖之耐破斷特性為良好，於樣品光纖之破斷時間短於1週之情形時，判定為該樣品光纖之耐破斷特性為不良。

如圖2所示，於實施例1~8之光纖中，樣品光纖之破斷時間為1週以上，耐破斷特性為良好。另一方面，於比較例4 之光纖中，樣品光纖之破斷時間短於1週，耐破斷特性為不良。

以上，如圖2及圖3所示，數值孔徑NA為0.25~0.45，且彎曲剛度為1.5 N‧mm²以下，進而於將數值孔徑NA設為Y，將彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y滿足Y>-1.066X+0.503

之關係式之實施例1~8中，除彎曲損失特性及耐破斷特性外，耐微曲特性亦良好。

另一方面，於比較例1~4中，無法實現除彎曲損失特性及耐破斷特性外，亦將耐微曲特性設為良好，該比較例1~4不滿足數值孔徑NA為0.25~0.45，彎曲剛度為1.5 N‧mm²以下，進而於將數值孔徑NA設為Y，將彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y滿足Y>-1.066X+0.503

之關係式之任一情形。

再者，於光纖之數值孔徑NA小於0.25之情形時(例如比較例3、4)，彎曲損失特性劣化，又，亦變得易於引起微曲損失之增加。於光纖之數值孔徑NA超過0.45之情形時，在自該光纖向其他零件(透鏡等)出射光時，光之結合效率變差。於光纖之彎曲剛度小於0.05 N‧mm²之情形時，玻璃直徑(纖芯直徑)變細，故於入射來自光源之光時，需要精密之調芯，從而終端加工時之製造成本提昇。又，於光纖之彎曲剛度超過1.5 N‧mm²之情形時，需要增大玻璃直徑(纖芯直徑)、或使保護層變厚。若增大玻璃直徑(纖芯直 徑)，則具有耐破斷特性劣化之傾向，若使保護層變厚，則被覆直徑變大，進而電纜外徑變大，因此於互連用途中欠佳。

於纖芯直徑較大之情形時，具有耐破斷特性劣化之傾向。因此，纖芯10之直徑較佳為60~100 μm。

保護層30較佳為2層構造，且包含內側之第一層31及外側之第二層32。藉由使第一層31變柔軟(縮小楊氏模數)，可進一步提高保護層30之緩衝效果，從而進一步減少微曲。又，藉由使第二層32變硬(增大楊氏模數)，可確保由保護層30產生之機械強度提高。較佳為，第一層之楊氏模數設為0.2~2.0 MPa，第二層之楊氏模數設為500~2000 MPa。

本發明之光纖可以如下方式製造。對玻璃母材進行加熱及劃線而製成纖芯。使用塗覆模具對該纖芯塗佈紫外線硬化型樹脂並照射紫外線使其硬化，從而製成包層。同樣地於該包層上被覆紫外線硬化型樹脂而製成保護層。藉由在纖芯直徑為60~100 μm之光纖上塗覆紫外線硬化型樹脂，可縮小微曲損失。

1‧‧‧光纖

10‧‧‧纖芯

20‧‧‧包層

30‧‧‧保護層

31‧‧‧第一層

32‧‧‧第二層

圖1係本實施形態之光纖1之剖面圖。

圖2係匯總實施例及比較例各者之光纖之諸多特性之表。

圖3係表示實施例及比較例各者之光纖之數值孔徑NA及彎曲剛度與特性良好與否之關係的圖表。

1‧‧‧光纖

10‧‧‧纖芯

20‧‧‧包層

30‧‧‧保護層

31‧‧‧第一層

32‧‧‧第二層

Claims (5)

1. 一種光纖，其包括：纖芯，其包含玻璃；包層，其包含具有較上述纖芯之折射率低之折射率之樹脂，且覆蓋上述纖芯之周圍；及保護層，其包含紫外線硬化型樹脂，且覆蓋上述包層之周圍；且數值孔徑NA為0.25~0.45，彎曲剛度為1.5 N‧mm²以下，於將數值孔徑NA設為Y，將彎曲剛度設為X[N‧mm²]時，該等X、Y滿足Y>-1.066X+0.503之關係式。
2. 如請求項1之光纖，其中上述纖芯之直徑為60~100 μm。
3. 如請求項1或2之光纖，其中上述保護層為2層構造。
4. 如請求項3之光纖，其中上述保護層之2層為內側之第一層與外側之第二層，上述第一層之楊氏模數為0.2~2.0 MPa。
5. 如請求項3或4之光纖，其中上述保護層之2層為內側之第一層與外側之第二層，上述第二層之楊氏模數為500~2000 MPa。