TWI276854B - Optical waveguide - Google Patents

Description

1276854 玖、發明說明·· 發明所屬之拮術領域】 本發明係關於凹井光學波導，操作於1300-1 620奈米範 圍。尤其，本發明係關於單模光纖雙波長帶設計，可操作 於嚴重彎曲環境，具最小彎曲引起之損耗，同時模場直徑 (mode field diameter，MFD)與大模場直徑光纖，例如一般 長遠電信光纖一致。 【先前技術] 以一外包層圍繞。外包層再以一外部媒介圍繞。 此類雙包層波導設計之參數通常為·· 相依參數 光纖形成一些主要線路， 一光纖典型地包含由一包層 纖設計，稱為“雙包層，，設計 經由其連接全世界電信資料。 同心地圍繞之一芯區。一些光 ，以一内包層圍繞芯區，其再 MFD 操作模場直徑 λ 操作波長 λς第二模截止（cutoff)波長 i蜀立參數 rc。由芯區單一等效（折射係數）等級近似（s_ approximation)產生之芯半徑 rie内包層半徑 W由内包層區單一等效等級近似產生之内包層寬度（『 rc〇) r。。外包層半徑 85164 1276854 nc。由芯區單一等效等級近似產生之芯折射係數 nic由内包層區單-等級近似產生之内包層折射係數 η。。外包層折射係數 next外邵媒介折射係數 + Δ =(nc L〇c)/n〇c -△ =(nic - n〇c)/n〇c Δτοι=|(+Δ)| + |(-Δ)| 當光信號於光纖内行進’信號將衰減，由於材料效應與 波導效應。波導效應包含兩種光學彎曲損耗，微彎曲 (miCr〇bending)與巨彎曲（macrobending)損耗。 於早期光纖電信產fA i 、 屋業取先大型商用系統設計為操作於 奈米（操作波長λ ’因其為二氧切光纖相當低光學吸 H非吊低色散區。技術發展為製造操作^3⑼奈米 波長範圍之光學偵測器盥丰 、 牛導髌雷射光源。已安裝數千哩 η /又枯作於l3GG奈米之㈣之埋藏及海底電境。 大：：，已知二氧化硬光纖内之本身光學吸收損耗於155。 奈未甚至更低。此較俏招立 氐t耗万；長逐電信線路將為一大 因其將減少沿著光庐，、土 ^ ^ W、μ 遇距離地提供電力，放大與提高信 號所為 < 埋藏或海底中 M ^ a ^ ^ ^ ^ 、、、°°站數目。最終，光源與偵測器 將1展為操作於1 5 5 〇奈先， ，、 且根據此操作波長之光纖系統 已開始安裝。 典型地，建立弁输s 4、、 m _ . '、、，无义最大成本之一為埋藏或安裝電 纜。預期轉換為155〇牟失 衣私 从、λ 木系統，光纖供應者開始生產可操 作於1300奈米或155〇太 ^ '丁、之黾化光纖，例如Corning SMF_ 85164 1276854 2二單模光纖。於13〇〇奈米至i55〇奈米之雙頻帶範圍，該 光’截a 8.2U米典型芯直徑及9_1()微米之模場直徑。該光纖 稱為"相符包層（matched clad)”設計，等效等級係數芯具高 於外包層之芯折射係數(常態化或相對)0.0035 (+Λ=Κ。-nJ/noc)。 取早光土纖電信系統限於由一電話公司總機辨公室至另一 間之“長遠，，應用。最近趨勢為將光纖由總機辨公室向外延 伸’提供“光纖至校園”及於商業建築提供“光纖至桌上型電 腦^及“光纖至鄰近區域，，，且最終於居住區域提供“光纖 永庭男施咸趨势之—範例為VolitionTM VF-45光纖連接 舁％地線路系統，由St· paul，ΜΝ< 3河公司製造，如 數個專利所示，包含美國專利第5,757,997號。該系統之連 接器設計依靠彎曲裸露光纖末端之彈性，提供兩光纖間之 嚙合力量與確實調準。 為使例如此類之連接器光學損耗減至最小，重要的是兩 光纖皆設計為操作於相同波長，且於該波長具大約相同模 場直徑（MFD)。對於此類連接器，藉由芯摻質高溫擴散調整 兩光纖末端之模場直徑為不實際的，其可使用於將兩光纖 熔化接合作為長遠電纜（見，例如ΕΡ ! 0943 46 Α1)。 長遠電信光纖典型地於大型多重光纖電纜内維持相當筆 直，且從而免於因超過光纖設計之臨界彎曲半徑（典型地於 25董米至12·5釐米範圍）造成之光線巨彎曲.損耗。對於·安裝 於商業或住宅建築内之光纖系統，其可包含小型單一或雙 重光纖電境，光纖能容許（光學地與機械地）較小半徑彎曲將 85164 1276854 為南度期望地，對#人金、 對万；女排於牆壁與跳線電纜内， 光纖牆壁出口至雷腦式甘从、 ，、了連接 早楔電信光纖時，於volitionT 广 端引耜夕输& ❶尤..滅連接态爻光纖末 -引起L曲可能為光學損耗之來源。 如上所过淪，兩種光學彎曲損耗為微彎 巨彎：損耗發生於當光纖長度彎曲至一料，使二 線由心射出至光纖包層並損失。微彎曲損耗乃由於集中壓 力或應力她於光纖表面。微彎曲損耗發生於當光纖暴露於 局^壓力與應力點’例如，若光纖朝-粗糙結構表面（例如 y、·氏）知壓。當光纖外部表面向凸起點擠壓，太堅硬之塗層 可此將每些應力轉移至芯，造成分散損耗。微彎曲損耗對 於短長度光纖通常可忽略。 藉由提供相當柔軟，低係數内塗層於玻璃光纖表面，可 減少此類應力。然而’通常此類塗層由光纖末端移除，以 準確地將單模光纖與另一光纖於連接器内調準。剝除之光 纖末端接著由於磨損與濕氣而容易破損。 此問題 < 一解決辦法為光纖具有玻璃芯，玻璃包層，聚 合物包層（GGP光纖）構造，如美國專利第RE36，14y#u所述。 於本申請案，“GGP”塗層定義為於共同擁有之美國專利第 5,381，504或1^36，146號；及美國專利申請案第〇9/973,635 號（“小直徑，高強度光纖，，）；美國專利申請案序號 09/721，397 ’ “於高濕度/高溫度環境具改進強度之光纖，，； 美國臨時申請案第60/167,359號，於1999年11月23日提出； 且於Toray工業公司，美國專利第5,644,670號；或Showa電 85164 1276854 線&電境有限公司，美國專利第6,269,210 B1號中所申請專 利範圍之任何塗層材料。 這些塗層材料典型地具55或更高之Sh〇re 〇硬度，或於室 溫下楊氏係數由50公斤/釐米2至250公斤/釐米2，且其堅固 也黏附土光織取外圍玻璃表面。其示範地施加至光纖，使 #于其外邵表面足以與光纖芯同心，使得當GGP塗覆光纖置 於典型光纖機械連接器，並光學地連接至第二光纖時，光 學損耗未顯著地大於使用具有與GGp塗覆光纖相同外直徑 <未塗覆光纖之相似連接。“GGP3，，塗層定義為包含於共同 擁有美國專利申請案序號09/721，397，“於高濕度/高溫環境 下具改進強度之光纖，，，根據美國臨時申請案第6〇/167,359 號方；1999年11月23曰申請中所揭示之ggp 3.1與GGP 3.2 塗層公式。根據上述定義，這些材料為一般GGp塗層，其 為糸外光可硬化（UV-curable)化合物，以光起始劑 (photoinitiator)反應，例如不水解釋放氟化氫（HF)或氟離子 《甲基碘lodonium methide鹽。GGP 3.2M塗層定義為GGP3 塗層，根據美國申請案序號09/721，397揭示之公式GGP 3.2， 進一步包含iodoniummethide光起始物。 於GGP光纖，光纖玻璃部分較標準125微米外直徑小，且 增加一黏附，非常同心，且相當堅硬之聚合物層，以使光 纖直徑提高至標準125微米直徑，同時維持連接之共中心。 該構造包覆於一低係數塗層以使微彎曲損耗減至最小，但 當低係數塗層因連接而剝除，光纖外玻璃表面未暴露或損 壞0 85164 -10- 1276854 GGP塗層亦提供玻璃表面免於刮傷及濕氣引起之機械強 度減低。用於“VolitionTM”單模產品之現今光纖設計為與 Coming’s SMF-28產品連接，即，其具相同第二模截止特性 (<1260奈米）’相同模場直徑（於13〇〇奈米為9·2微米且於1550 奈米為10.4微米）及相似衣減（< 0.55分貝/公里）。主要差異 為该“Voliti〇nTM”光纖具100微米玻璃直徑及三層塗層，包含 一“永久”主要塗層，使得剝除之光纖直徑為125微米，以與 標準連接器套圈一致且與標準光纖相符。SMF_28光纖具兩 層可剝除塗層於125微米玻璃直徑上。一旦移除位於smf_28 光纖上這些非永久塗層，外玻璃光纖表面易受水分與機械 磨損之退化效應影響，而“V〇HtionTM”光纖仍舊由其“永久，， 主要塗層保護。然而，SMF-28光纖設計為超低衰減以使長 遠電信網路所需之中繼器/放大器減至最少。對於相符包層 SMF-28設計，與SMF_28相符產生之一限制為導致於高模場 直徑所具有之不良彎曲特性。 即使對於低衣減並非基本考量之較短應用，Smf 28設計 於較長波長，對於光纖彎曲容許度，產生不期望之下限_r， 最小直徑。雖然與SMF_28模相符之相符包層係數光纖，可 於嚴重彎曲應用，例如由VF45連接器造成，提供合理之低 損耗，其限制於單一波長- 1300或1 550奈米一且較佳地具 非¥小、控制之第二模截止波長，以提供必要之緊模限制。 SMF-28與揭示之v〇Hti〇nTM光纖提供於13〇〇奈米之適當彎曲 容許度’但非於1 5 5 0奈米。 雖然僅於1550奈米頻帶與SMF 28模相符，具滿意彎曲損 85164 -11 - 1276854 耗之：別相符包層光纖設計為可能的，由製造觀點 不期i的，且對於未來更改/升級提供較少彈性。 應用中，具最嚴厲彎曲損耗要求為軍用光纖導向 祕OG-Μ)與集束武器應用。於此，攜帶目標影像資料 返回操作纟，且亦攜帶導向信號至飛彈之光纖，儲存於— 小型捲軸或捲筒。&了儲存於捲軸時光纖纏繞許多圈之彎 曲當發射飛彈時，於最高點具有最大彎曲，纟中附著至 飛彈之光纖離開捲軸。用於集束武器應用之光纖設計集中 繼信號非常緊密地限制於光纖芯，藉由將光纖設計為 具小換％直徑（〜於1550奈米為4_7微米）。一些設計包含凹 折射係數㈣繞芯（所謂“w”光纖），其提供較廣之操料長 範圍。高相符包層係數設計亦可提供合理彎曲容許度，若 設計為操作於單-波長。凹井，小模場直徑光纖之ς例於 美國專利第4,838,643，與5,G32，GG1號中描述。 雖然這些光纖符合低彎曲損耗要求’其小模場直徑使其 不通合連接至低成本，大（>8 〇微米）模場直徑電信光纖。這 些光纖之雙波長形式具最小模場直徑，且因此具最大模場 直徑不相符與相關連接器損耗，使其不適合本發明光纖預 /月之用這些光纖僅可熔化接合或熱處理，以消除模場 直徑不相符，其於多重接電/切斷應用不為一選擇。 一般而T，具較小模場直徑光纖設計於特定波長具較高 NAs，因兩者皆表示較緊之限制光模，其將較不受巨彎曲或 其他外部作用影響。模場直徑’巨彎曲損耗，與第二模截 止波長間之關係於美國專利第5,6〇8,832與5,278,93丨號中 85164 12 1276854 討論，且於此做為參考。 p因此，對用於連接設備至場地線路之場地線路與貼片電 &而可铋作於1300奈米或1550奈米之光纖，具模場直徑 約與電信光纖，例如CGrning smf_28TM單模光纖相符，且 可機械地及光學地容許延長f曲，f曲半徑小於二分之― 英忖（或12董米）。貼片電境光纖將較佳地操作於丨奈米或 1550奈米。其將連接之局部通m尤其若這些為根據 例如C〇rning SMF_28TM之光纖，將操作於任一（或兩者）波 長，此外1300奈米Corning SMF-28TM系統將升級至1550 '丁、米系、先，而不需安裝新光纖電纜，且不期望購買所有新 貼片電纜作為升級部分。 【發明内完1 根據本發明之光纖提供於高模場直徑（於奈米〉9微米） <汁 < 嚴重彎曲容許度，允取其熔化接合或機械地連接至 其他高模場直徑光纖，具最小接合損耗。 根據本發明之光學波導包含一具折射係數n。。與半徑％。之 芯；一側向圍繞該芯之内包層，該内包層具折射係數^ 及一外半徑rie ; 一側向圍繞該内包層之外包層，該外包層 具折射係數n〇c ;及一狹窄凹井，其中nc。> noc > nic。内部， 凹井包層半徑，ru與芯半徑，re。比之範圍由2·4至3.0。波導 之 +△由 0.0014 至 〇_〇〇21，·△由-0.0021 至-0.0034，且 AT〇t 由 0.0043 至 〇·〇〇49。 於一示範具體實施例，光學波導凹井包層與芯直徑比為 2.7 ’+△為 0.0019，_△為-0.0028，且為 0.0047。根據本 85164 -13 - 1276854 發明之波導示範芯直徑為10_12微米。示範操作波長範圍介 於1300至1550奈米，且第二模截止波長小於13⑻奈米。當 於1300奈米測量時，示範模場直徑介於8·8至9·6微米，及/ 或當於1550奈米測量時，介於9.6至112微米。 當於1300辛米0.635公分90度彎曲測量時，根據本發明之 示範光纖彎曲損耗值小於或等於〇〇5分貝，且當於155〇奈 米0.635公分-90度彎曲測量時，彎曲損耗小於或等於〇.2^ 貝。另一示範具體實施例，當於155〇奈米〇·635公分9〇度彎 曲測i時，具有’考曲抽耗小於或等於〇·2分貝。於再另一示 範具體實施例，當於1620奈米〇·635公分9〇度彎曲測量時， 具彎曲損耗小於或等於0.3分貝。 於特足示範具體實施例，光學波導具玻璃芯與包層，該 波導進一步包含一堅硬聚合物永久地連接至玻璃波導外部 表面。此類堅硬聚合物之替代成分包含GGp，GGp3， 3.2M。孩波導可進一步包含一柔軟聚合物材料塗覆於堅硬 聚合物，其中該柔軟聚合物材料可包含由Des〇me 347卜3_ 14，Desolite 3471-1-152A，與 Shin_Etsu 〇F_2〇6 群組中選出 之塗層。 示範具體實施例之内包層可包含氟矽酸鹽，硼矽酸鹽， 磷氟矽酸鹽，磷硼矽酸鹽，氟矽酸鍺或硼碎酸鍺成分。 該光學波導可為一光纖，例如單模雙頻帶光纖。亦考慮 包含根據本發明之波導之光學裝置。 如上所討論，SMF-28光纖之低衰減設計於嚴重彎曲應用 85164 -14- 1276854 導致南相損耗。本發明係關於—光學波導，例如—光纖， 其於13GG與155〇奈米頻帶皆與·_28模相符，且於i3_ 1550奈米皆具滿意彎曲損耗。 ^ 圖1顯示根據本發明構成之光纖10。光纖1〇包含保護塗層 20與緩衝30。光纖丨。進一步包含一芯12，内包層與夕; G層16心12，内包層14，與外包層16示範地以破璃構成， 但亦可以任何適當材料構成。包層14與16亦可由破璃外之 材料構成，例如氟聚合物，氟彈性物，與石夕樹脂。一額外 玻瑪層18同心地圍繞玻璃芯與包層。該層18為由最初預先 形式管瓦解之原始支撐材料，通常包含二氧化石夕破璃。 保護塗層20為如下描述之GGp塗層，且圍繞層18。 緩衝30縱向地包圍光纖1〇，於所繪特定具體實施例包含 :内彈性層22與-外堅硬層24。内彈性層域供光纖卿 蠖免於微彎曲損耗，而外堅硬層24保護下層免於磨損與機 械損害。 圖2圖表地描繪沿根據本發明之光纖1〇一具體實施例直徑 之折射係數曲線。圖3為衰減對波長之圖表，為相同光纖之 ’焉曲半徑函數。光纖10為單模未塗覆光纖，具一圓柱狀截 面。需瞭解本發明其他具體實施例可包含本技藝已知之多 重模光纖，具塗層之光纖，及具不同截面構造之光纖。 光纖10包含具第一橫向面或直徑2r。。，且由折射係數心。材 料構成之芯12。側面圍繞芯12為一内包層14，具寬度w， (ru-re。），一内包層或阻障半徑^與折射係數~。具折射係 數n〖。之外包層1 6側向圍繞内包層丨4。 85164 -15- 1276854 圍繞光纖之空氣或其他外部媒介或包層之折射係數為 與典型相符包層光纖不同，光纖1〇具凹内包層結構。由 圖2可知，對於光纖1〇，芯折射係數之絕對值較外包層折 射係數nQe大。接著，外包層折射係數之絕對值較内包層折 射係數nic大。因此，neQ > n。。> nie。

.nc。與nie及η。。與nu間之差異產生一折射係數曲線， 凹井寬度W ’深度，其中Αη_=η‘η。。nc。與η。。間之差異 足義為Δη+ ’其中Αη+=η⑶-η。。。芯折射係數曲線之總高度， △ η’等於ne。_nic：=An_ + △n+。常態化係數Δ之方程式為·· +△=(nco_noc)/noc; -△=(niC-n。e)/n。e;且 △ Tot=|( + A)| + |(-Δ)|， 其中ne。為芯之等效等級係數； nic為内包層折射係數（凹井或壕溝（m〇at));且

n〇c為外包層折射係數。 f驗數蟑 範免|」 根據本發明之光纖一示範具體實施例具下列材料成分： 心 低少量摻雜矽酸鍺玻璃（2.5莫爾％二氧化鍺 (Ge02)) 内包層磷氟矽酸鹽（〜0.1莫爾％五氧化二磷（p205)與3.4 莫爾°/。氟（F)) 外包層熔化二氧化矽（1〇〇莫爾％) 85164 -16· 1276854 具上述材料成分之預先形式，乃使用更改之化學氣相沉 積（MCVD)方法製造，使用19χ_米熔化二氧化碎管，首 先分別以700，100與11〇標準以公分…童流量之氯化 石夕（SiCl4)，次氯酸磷（p〇Ci3)，與氟化梦（训山沉積} 8包層。 隨後為ίο芯層，分別由164與92標準立方公分/分鐘之氯化 矽（S1CI4)與氯化鍺⑴化丨4)構成，隨後為兩瓦解操作及一密 封操作’產生16.2釐米之預先形式直徑。需使用22χ25與 24x30釐米熔化二氧化矽管之兩過度瓦解以獲得最終25沁釐 米之預先形式直徑。此預先形式接著研磨至最終24 9釐米 直徑。過度瓦解與研磨前之此預先形式折射係數曲線示於 圖2。該預先形式於拉長前過度瓦解，且拉長為一光纖。 於本範例’一堅硬’永久聚合物塗層置於玻璃部分外部 表面’使直徑為125.0微米。第二，較柔軟塗層施加於紫外 光可反應主要塗層上，使直徑約為丨8〇微米。用於該較柔軟 塗層之典型材料可包含1)以〇1以3471-3_152八或〇以0出6 3471· 3-14，可由 DSM Desotech，Inc.，1122 St. Charles St.，Elgin，IL， 60120取得，或811出必311〇?-206，可由311111，311〇^111^1(：〇.， Ltd·，6-1，Otemachi 2-chome，Chiyoda晴ku，Tokyo 1〇〇-〇〇〇4, Japan取得。第三，較堅硬塗層施加於第二塗層上以提供耐 用外塗層。用於作為該較堅硬塗層之典型材料可包含 Desolite 3471-2-136，Desolite 3471-3-14，亦可由 DSM Desotech，Inc取得。（Desolite 3471-3-14描述作為中等硬度 材料，其可用於單一塗層應用）。共同讓予美國專利第RE 3 6,146號與美國專利申請案序號09/72 1，397與09/973，635 85164 -17- 1276854 討論各種可能塗層成分。較柔軟第二塗層幫助減少微彎曲 損耗，藉由缓衝微應力點而非傳遞微應力至光線傳輸# 外部兩塗層可輕易地由永久結合主要塗層剥除，使得保 護之光纖末端具125微米塗覆直徑。該直徑控制為剥除H 纖末端將與標準125微米連接器套圈相符。 該光纖具下列特性： a·) 包層/芯直徑比為2.6 b.) +△為 0.0019 c·) -Δ為-0.0028 d·) ATot為 0.0047 測I彎曲損耗之程序乃依照於EIA/TIA_455-62_A (F〇Tp 62)工業標準測試方法提出之指導方針。基本上，光纖之彎 曲相耗測量乃藉由將光纖圍繞具特定半徑之心軸纏繞預先 決定（圈數，且接著測量相同光纖於直線結構與彎曲結構 間之傳輸差異。 該设汁使得光纖具下列特性： 截止波長= 1220奈米 於1300奈米之模場直徑=8·9微米 於1550奈米之模場直徑=9.8微米 於1300奈米之彎曲損耗（〇 635公分9〇度）<〇 〇5分貝 於1550奈米之彎曲損耗（0.635公分90度）=〇·13分貝 方、160〇奈米之彎曲損耗（〇 635公分_9〇度）=〇 21分貝 範例2 拉長並測量根據本發明之具一相似設計之光纖第二範 85164 1276854 例。 a. )包層/芯直徑比為2.4 b. ) +A為 0.0014 c. ) -△為-0.0028 d·) ^4 0.0042 該設計使得光纖具下列特性： 截止波長=1225奈米

於1300奈米之模場直徑=9·4微米 糸1 5 5 0奈米之模場直徑=1 〇 · *微米 杰1300奈米之’考曲損耗（〇 635公分度）=< 〇 分貝 於1550奈米之f曲損耗（0.635公分90度）=0.20分貝 士於1600奈米之彎曲損耗（0.635公分9〇度）=0.25分貝 指=值以餘以之光,量取得 奈未<氦_氖雷射完上 彳里 質上與純二氧切相同先f之外包層折射係數 mu 、、…十才目的柘用633奈米之M58 根據本發明之光纖彎 層，相符模場直徑設計 曲特性與兩簡易 比較。 單一波長相符包

85164 ' 19. 1276854 光纖 1300奈米之 彎曲特性於 0.95公分。 (3/8，，) 90度 彎曲 1550奈米之 彎曲特性於 0.95公分。 (3/8，，) 90度彎 曲 於1550奈米之彎曲特性於 0.635公分。（1/4”）90度彎 曲 “Volition”類型 <0.05分貝 0.7分貝 3分貝 TF45光纖 無資料 <0.05分貝 0.06分貝(截止1500奈米） 0.50分貝(截止1400奈米） 由上表可知，Vo lit ionTM類型單模光纖，可由3M公司取得， St. Paul，Minnesota，發現當操作於1300奈米時，於0.95公 分（3/8”）半徑90度彎曲（今後稱為0.95公分（3/8”）90彎曲）具適 當特性，然而，彎曲損耗於1550奈米增加至0.7分貝。於0.635 公分（1/4”）90彎曲情形，1550奈米彎曲損耗增加至3分貝， 其等於損失一半光線強度。 測試光纖45(稱為TF 45光纖）為根據本發明之模相符，相 符包層光纖，比Volition與SMF-28光纖具較長第二模截止， 且因此於較長1550奈米波長僅為單一模。該125微米玻璃直 徑光纖顯示其可提供0.05分貝之0.95公分90度彎曲損耗，但 於稍微嚴重之0.635公分（1/4”）90度彎曲，彎曲損耗於0.06與 0.50分貝間變化，取決於第二模截止之精確值。於較低之0.06 分貝損耗情形，截止為1500奈米，而於較高之0.5分貝損耗 情形，截止為1400奈米。該範例顯示對於較嚴重彎曲應用， 這些相符包層設計之截止波長需緊密地控制維持小於0.2分 貝之損耗。 範例4 根據本發明之示範凹井設計拉長至98微米玻璃直徑。圖4 85164 -20- 1276854 描繪產生之光纖係數曲線。該光纖具125微米外直徑之一永 久堅硬聚合物塗層（芯/包層同心誤差為1 ·0微米），及兩層 可刮除塗層，使得總直徑為25〇微米。用於内部可剝除塗層 <典型材料包含矽樹脂或丙婦酸材料 3-152A，Desolite 3471-3-14，或 Shin-Etsu OF-206。作為外 #可剝除塗層之典型材料包含丙烯酸或氨基鉀酸酯-丙烯酸 光纖塗層材料例如Desolite 3471-2-136。 該光纖具下列特性： a·) 包層/芯直徑比為2.4 b·) +A為 0.00 1 6 c·) -△為-0.0029 d.) 4^ 0.0045 該光纖具有下列特性： 第二模截止 1220奈米 於1300奈米之模場直徑 9.1微米 於1550奈米之模場直徑 10.3微米 於1550奈米之0·635公分90度彎曲損耗 〇·〇8分貝 於1600奈米之0.635公分90度彎曲損耗 〇·15分貝 —-------- ---------- 該光纖顯示雙頻帶，嚴重彎曲應用所需之所有期望特性。 雙頻帶此處定義為介於1300與1620奈米間之波長。為_ 論目的，嚴重-曲定義為具四分之—英佩635公== 之90度彎曲。 波導規格為相關的，所以具有_可垃心w 』接文深度，寬度，芯 與内包層係數範圍，允許雙波長操作> ，、 休忭艾可接受設計。於一 85164 -21 · 1276854 組具體實施例，凹井包層與芯直徑比範圍由2.4至3 ·0，+△為 0.0014至 0.0021範圍且-△為-0.0021 至-0.0034範圍。然而，△ TQt 範圍由 0.0043 至 0.0049。 於一特定具體實施例，凹井包層與芯直徑比為2.7，+△為 0.0019，-△為 0.0028且 AT()t為 0.0047。 於再另一特定具體實施例，+△為0.0014，_△為0.0033，且 △T〇t再次為0.0047 ’同時光纖凹包層直徑與芯直徑比為2.4。 為知光學波導製造技藝之人士將可容易暸解各種化學成 分可達到本發明揭示之係數曲線·。用於製造根據本發明之 更改化學氣相沉積預先形式，包含磷氟矽酸鹽凹井内包層 及矽酸鍺芯。於圖2所繪之具體實施例，芯之等效等級係數 為0.0027,高於二氧化矽，且凹井為〇〇〇4〇，低於二氧化矽。 其他設計包含使用磷於芯以軟化玻璃，以較易瓦解。 於替代具體實施例，芯可包含各種係數增加換質氧化物， 例如磷’鍺’銘’或鋼或其組合。相似地，凹包層可藉由 使用氣购或這些組合’以及係數提高物，例如用於芯 :成分獲得。此類多重成分破璃可能導致較高損耗，但可 格域特性，例如感純（為寫人布拉格 可添加實質上與二氧化矽係數、 髀特性甘 付 < 外匕層而不改變整 把特性。其他可能性包 又正 斗，t r a層’其可"敕仆” A太 截止對波長特性。 #化基本 田連接至標準，高模場直徑 時，根據太路bh 、減例如Corning、SMF-28 本1明之光纖具容許嚴重彎曲能力（例如，0·25 ”或 85164 -22- 1276854 0.635公分半徑），而不產生過度機械應力，彎曲引起之光學 損耗’或機械接合損耗。最佳化設計可於13〇〇與1 55〇奈米 之常見電信操作波長範圍提供該特性。特殊光纖構造包含 較小玻璃直徑，可允許較嚴重彎曲，而不機械地過度擠壓 光纖，且可與3M之特殊精準，永久塗層技術（所謂的“GGp，， 光纖）結合’以建造玻璃直徑由8〇_1〇〇微米最高至125微米。 此允許光纖使用為125微米玻璃直徑光纖設計之一般可取得 機械連接器連接。 本無明之光纖設計於寬廣頻譜範圍提供良好模限制，允 許一光纖由1300至1550奈米操作，具最小彎曲引起之損耗， 且仍舊於兩電信傳輸波長與SMF-28模相符，產生低損耗機 械連接。特殊凹井設計顯然地比相符包層設計具較高之彎 曲各存度，且提供與標準光纖模相符之最先進進展，且將 有用於許多應用包括所謂的“電路板上光纖（fiber_〇n_th卜 board)’’。名詞“電路板上光纖，，意指光纖安排於電路板上與 背面，如共同讓予美國專利第5,902,435與6,390,690號所揭 7JT 〇 結合玻璃設計之雙波長範圍特性與“永久，，精確施加主要 塗層技術，產生可用於電路板上光纖及13〇〇_155〇奈米應用 足光纖（例如VF-45tm貼片電纜連接器，其中需〇.8，，（2 〇3公 分）直徑彎曲）。本發明之另一可能應用為光纖至家庭，其中 簡化機械接合與連接之優點為有價值的。 、熟知此項技藝之人士將瞭解本發明可用於各種光學設 計，且根據本發明之光纖可用#各種光學t置。雖然本發 85164 -23- 1276854 明以參考示範較佳具體實施例描述’本發明可 只要不背離本發嶋。因^需瞭解:吏: 明之具體實施例僅為示範，且不應視為限制本 " 可可根據本發明範疇做其他變化與修改。 單說明】 ’為根據本發明之波導截面等尺寸圖式。 圖2為S表’描繪沿根據本發明之光纖 直徑之實際折射係數曲線。 /、缸g她例 圖3為衰減對波長之一 彎曲半徑之函數β σ表’為具有圖2所繪曲線之光纖 麵I 4圖表，描緣沿根據本發明之光纖預先來文S 體貫施例直徑之實際折射係數曲線。滅為式另一具 10 12 光纖 心 號說明 14 内包層 16 外包層 18額外破璃層 20 保護塗層 22 内彈性層 24 外堅硬層 30 緩衝 85164 24-

Claims (1)

1276854 「 —一- -^***~™-- 弟〇92112589號專利申請案 年》月？。曰修(更)正本 中文申請專利範圍替換本^5年8月)L— " 一一—J 拾、申請專利範圍： 1· 一種光學波導，包含·· a) 一具一折射係數ne。與一半徑^。之芯； b) 一側向圍繞該芯之内包層，該内包層具一折射係數 nu與一外半徑rie ; C) 一側向圍繞該内包層之外包層，該外包層具一折射 係數τι 0 c， d) 一狹有凹井，其中nc〇>nc)c>nic， e) 該内部凹井包層半徑ric，與芯半徑rc◦之該比率之範 圍由2.4至3.0 ; f) +△由 0·0014至 0.0021 ; g) -△由-0.0021 至-0.0034 ;以及 h) ATot 由 0.0043至 0.0049。 2·如申請專利範圍第1項之光學波導，其中該光學波導為一單 模雙頻帶光纖。 3·如申請專利範圍第1項之光學波導，其中該芯具一 10至12 微米之直徑。 4.如申請專利範圍第丨項之光學波導，具一操作波長範圍介於 1300至1550奈米，及小於13〇〇奈米之一第二模截止波長。 5·如申請專利範圍第！項之光學波導，當於13〇〇奈米測量時， 具一模場直徑介於8.8至9.6微米。 6·如申μ專利範圍第1項之光學波導，當於奈米測量時， 具一模場直徑介於9.6至11.2微米。 85164-950830.DOC 1276854 7.如申請專利範圍第1項之光學波導，當於1300奈米之0.635 公分90度彎曲測量時，具小於或等於0.05分貝之彎曲損 耗，且當於1550奈米之0.635公分-90度彎曲測量時，具有 小於或等於0 · 2分貝之弯曲損耗。 85164-950830.DOC 1276854 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 10 光纖 12 心 14 内包層 16 外包層 18 額外玻璃層 20 保護塗層 22 内彈性層 24 外堅硬層 30 缓衝 85164