TWI649283B - Multi-core fiber - Google Patents

Multi-core fiber Download PDF

Info

Publication number
TWI649283B
TWI649283B TW106109153A TW106109153A TWI649283B TW I649283 B TWI649283 B TW I649283B TW 106109153 A TW106109153 A TW 106109153A TW 106109153 A TW106109153 A TW 106109153A TW I649283 B TWI649283 B TW I649283B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
core
waveguide
optical fiber
optical
array
Prior art date
Application number
TW106109153A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201742839A (zh
Inventor
麥爾肯 H. 霍奇
約翰 薛儂
Original Assignee
莫仕有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 莫仕有限公司 filed Critical 莫仕有限公司
Publication of TW201742839A publication Critical patent/TW201742839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI649283B publication Critical patent/TWI649283B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443—Protective covering
    • G02B6/4432—Protective covering with fibre reinforcements
    • G02B6/4433—Double reinforcement laying in straight line with optical transmission element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C03B37/01222—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of multiple core optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439—Auxiliary devices
    • G02B6/4471—Terminating devices ; Cable clamps
    • G02B6/4478—Bending relief means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

一種多芯光纖包括多個光波導，各光波導至少部分熔接於一相鄰光波導。所述多個光波導中的至少一些對齊以形成一線性陣列，所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸。一線性支撐結構熔接於光波導的線性陣列。一緩衝體接合且包圍由所述多個光波導和所述線性支撐結構限定的外周邊。所述緩衝體具有比波導彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。

Description

多芯光纖
本發明概括而言涉及光纖，更具體而言涉及具有多個纖芯的一光纖，其可以稱為一多芯光纖。
多芯光纖已開發，以增加傳統單芯光纖的信號承載能力。這種多芯光纖包括由一二氧化矽支撐管包圍且支撐的多個光波導(optical waveguides)，二氧化矽支撐管環繞所述多個波導。在一些情況下，二氧化矽支撐管可具有與各波導的包體(cladding)相匹配的光學特性。一緩衝層包圍且保護支撐管。多芯光纖的例子公開在美國專利US 6,154,594中。
除了更大的信號承載能力，多芯光纖也使空間節省，因為與多個單獨的光纖相比，多個波導被更緊密地定位。當與設置成在多芯光纖的多個纖芯的縮小的間隔上進行操作的雷射器和/或檢測器一起使用時，該構造可允許額外的空間節省。
雖然多芯光纖增加了波導的密度，但是這種結構可能增加相鄰纖芯之間的串擾。這種潛在的增加的串擾可能在光系統內需要附加物理結構或串擾補償方案，以將串擾降低到一可接受的水平。此外，多個纖芯的彎曲可能以不一致的方式發生，這導致信號承載特性不一致。
雖然多芯光纖增加了波導的密度，但這種結構還增加了光纖端接過程的複雜性。更具體地，在單光纖的小橫截面內承載的光波導的數量越大就越增加光纖端接的複雜性。透過多個波導發送光的一主動(active)的過程可能需要確定多個波導的位置。這增加這種多芯光纖端接的時間、複雜性以及成本。
在一個方面，一種多芯光纖包括多個光波導。各光波導具有一長度、一纖芯以及包圍所述纖芯的一包層，且各光波導至少部分沿其長度熔接於一相鄰光波導。所述多個光波導中的至少一些對齊以形成一線性陣列，且所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸。一線性支撐結構沿所述光波導的長度熔接於光波導的線性陣列。所述多個光波導和所述線性支撐結構限定一外周邊，且一緩衝體接合且包圍所述外周邊。所述緩衝體具有比各波導的一波導彈性模量顯著小的一緩衝體彈性模量。
在一些實施態樣中，所述線性支撐結構由一獨立元件形成。
在一些實施態樣中，所述線性支撐結構具有一矩形的橫截面。
在一些實施態樣中，所述線性支撐結構由多個熔接在一起的元件形成。
在一些實施態樣中，各元件具有一圓形的橫截面。
在一些實施態樣中，各光波導以及所述線性支撐結構由玻璃製 成。
在一些實施態樣中，所述光纖無環繞所述外周邊的一玻璃支撐管。
在另一方面，一種多芯光纖包括多個二氧化矽棒體。各棒體沿其一長度至少部分熔接於一相鄰棒體，且至少一些棒體為光導棒且具有一纖芯以及包圍所述纖芯的一包體以限定一光波導。至少一些光波導形成光波導的一線性陣列，所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸。所述多個二氧化矽棒體限定一外橫截面周邊，其中所述外橫截面周邊的至少一部分由至少一些光導棒限定。一緩衝體接合且包圍所述外橫截面周邊。所述緩衝體具有比各二氧化矽棒體的一棒體彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
在一些實施態樣中，所述光纖無環繞所述外橫截面周邊的一玻璃支撐管。
在一些實施態樣中，至少一個光波導是一彎曲不敏感波導。
在一些實施態樣中，所述彎曲不敏感波導沿所述長軸設置。
在一些實施態樣中，還包括：一玻璃支撐管，環繞且接合所述外橫截面周邊。
在一些實施態樣中，，還包括接合且包圍所述玻璃支撐管的一緩衝體，所述緩衝體具有比各二氧化矽棒體和所述玻璃支撐管的一波導彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
在一些實施態樣中，所述長軸與所述棒體陣列的一中軸一致。
在一些實施態樣中，沿中軸設置的至少一個光波導是一偏振維持波導。
在一些實施態樣中，至少一些二氧化矽棒體均具有一圓形橫截面。
在一些實施態樣中，，還包括：一線性支撐結構，熔接於所述光波導的線性陣列。
在一些實施態樣中，還包括：一定向波導，沿所述線性支撐結構設置。
在一些實施態樣中，所述緩衝體的彈性模量約為50000psi或更小。
在又一方面，一種多芯玻璃光纖包括多個玻璃的光波導。各光波導具有一長度、一纖芯以及一包層。所述包層具有包圍且與其纖芯同軸的一環形橫截面。各光波導沿其長度至少部分熔接於一相鄰光波導，其中至少一些光波導對齊以形成一線性陣列。所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸。一玻璃的線性支撐結構沿所述光波導的長度且沿所述線性陣列的一側並大體平行於所述長軸地熔接於所述光波導的線性陣列。所述多個光波導以及所述線性支撐結構限定一外周邊，且所述光纖無環繞所述外周邊的一玻璃支撐管。一緩衝體接合且包圍所述外周邊。所述緩衝體具有比各波導的一波導彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
在一些實施態樣中，所述線性支撐結構由具有矩形橫截面的一單個元件形成。
在一些實施態樣中，所述線性支撐結構由多個熔接在一起的元件形成，且各元件具有一圓形橫截面。
在一些實施態樣中，所述線性陣列包括至少四個光波導。
在一些實施態樣中，所述緩衝體由UV固化丙烯酸酯材料形成。
10‧‧‧多芯光纖
11‧‧‧陣列
12‧‧‧棒體
12a‧‧‧內棒體
13‧‧‧緩衝體
14‧‧‧光波導
14a‧‧‧偏振波導
15‧‧‧纖芯
16‧‧‧包層
17‧‧‧支撐棒
18‧‧‧氣隙
21‧‧‧第一排
22‧‧‧第二排
23‧‧‧外表面
30‧‧‧多芯光纖
31‧‧‧陣列
32‧‧‧第三排
33‧‧‧緩衝體
40‧‧‧多芯光纖
41‧‧‧陣列
42‧‧‧第二排
43‧‧‧緩衝體
44‧‧‧第三排
50‧‧‧多芯光纖
51‧‧‧陣列
52‧‧‧支撐棒
53‧‧‧緩衝體
54‧‧‧線
55‧‧‧長軸
56‧‧‧短軸
57‧‧‧線
60‧‧‧多芯光纖
61‧‧‧陣列
62‧‧‧第二支撐棒
63‧‧‧緩衝體
70‧‧‧預製件
72‧‧‧預製棒
73‧‧‧纖芯
74‧‧‧間隙
75‧‧‧預製棒
80‧‧‧多芯光纖
81‧‧‧彎曲不敏感波導
85‧‧‧多芯光纖
86‧‧‧光波導
87‧‧‧長軸
90‧‧‧多芯光纖
91‧‧‧波導陣列
92‧‧‧玻璃圓柱支撐管
93‧‧‧緩衝體
透過結合附圖參照下面的詳細說明，可以最佳地理解本發明在結構和工作上的組織及方式及其另外的目的和優點，其中，類似的附圖標記表示類似的部件，並且在附圖中：圖1是根據本發明的一實施例的一多芯光纖的一立體圖；圖2是圖1的多芯光纖的陣列的一放大端視圖；圖3是一多芯光纖的一第二實施例的一端視圖；圖4是一多芯光纖的一第三實施例的一端視圖；圖5是一多芯光纖的一第四實施例的一端視圖；圖6是一多芯光纖的一第五實施例的一端視圖；圖7是可用於形成圖1的多芯光纖的一預製件的一端視圖；圖8是一多芯光纖的一第六實施例的一端視圖；圖9是一多芯光纖的一第七實施例的一端視圖；以及 圖10是一多芯光纖的一第八實施例的一端視圖。
儘管本發明很容易具有多種不同形式的實施例，但示出在附圖中且本文將詳細說明的是幾個具體實施例，同時理解的是，本說明書應視為本發明原理的一個示例，且不意欲將本發明限制於本文所示出的圖樣。
由此，對一特徵或方面的引用意欲描述本發明的一實例的一特徵或方面，不意味著其每個實施例必須具有所述的特徵或方面。此外，應該注意的是，說明書示出了多個特徵。儘管某些特徵已組合在一起以說明潛在的系統設計，但是這些特徵還可以採用其他未明確公開的組合。因此，除非另有說明，所述組合不意欲為限制。
在所示出的實施例中，用於解釋本發明中不同部件的結構和運動的方向表示(諸如上、下、左、右、前和後)不是絕對的而是相對的。當部件處於圖中所示的位置時，這些表示是恰當的。但是，如果元件位置的說明發生變化，那麼這些表示也將相應地發生變化。
圖1示出如後說明在現有技術中是公知的由一預製件拉絲成的(drawn)的一多芯光纖10。光纖10包括由一緩衝體13包圍或者環繞的棒體12的一陣列11。一些棒體12作為光導棒(optical rods)或者光波導14且包括一纖芯15以及包圍纖芯15的一包體或者包層(cladding layer)16。其餘棒體12作為支撐棒或者支撐元件17與光波導14機械性地相互作用來協助將光波導14精確 定位在陣列11內。
如圖1至圖2所示，各光波導14的纖芯15具有一圓形橫截面且包層16具有包圍並與纖芯15同軸的一環形橫截面。各纖芯15以及包層16可以由玻璃、一聚合物或者任何其他所需材料製成，只要光將按照所需地行進穿過各光波導14的纖芯15即可。為此，纖芯15的折射率比包層16的折射率大。纖芯15和包層16在尺寸或者結構上設置成使得光波導14以任何方式(諸如一單模、一多模、或者一少(few)或寡(oligo)模的波導)發揮作用。
在許多情況下，纖芯15和包層16可主要由二氧化矽製成。纖芯15和/或包層16的折射率可透過添加元素(例如透過摻雜(doping))來改變二氧化矽的光學特性。例如，折射率可透過添加具有比二氧化矽更高的原子品質的元素(諸如鍺或磷)增強。在其他情況下，折射率可透過添加具有比二氧化矽更低的原子品質的元素(諸如氟)降低。在還有些其他情況下，纖芯15和包層16可由諸如硼矽酸鹽之類的其他類型的玻璃製成，並且可以使用其他元素來改變折射率。
支撐棒17示出為在圖1至圖2中具有一圓形橫截面且可由與光波導14相同的基材(base material)製成，以具有相同的熔化溫度。換句話說，如果光波導14具有一二氧化矽的基材(無摻雜)，那麼支撐棒17也可由二氧化矽製成。支撐棒17不包括一包層16且因此不能或不適合於如針對一光波導所要求的有效傳輸光。因此，在後述的形成一預製件的過程中支撐棒17不需要摻雜。支撐棒17可由在成形過程中和成形過程後為光波導14提供所期望的支撐的任 何材料形成。
多個棒體12設置成形成沿線54對齊(圖2)且形成一線性陣列的棒體的一第一排21。棒體12的一第二排22沿線57對齊以形成偏離(offset)線54且與第一排21相比少一個棒體12的一第二線性陣列。第二排22的棒體12定位成與第一排21相鄰但偏移，其中第二排的各棒體12的中心與第一排的各對棒體12的交點對齊。類似地，第一排21的內棒體(以12a標示)的中心與第二排22的各對棒體12的交點對齊。這樣一種棒體的緊密堆積陣列11有時稱為一六角形緊密堆積陣列。
如圖所示，第一排21的棒體12都設置為光波導14，以建立或者限定光波導14的一線性陣列。第二排22的棒體12建立或者限定一線性支撐結構。
第二排22中的其中一個棒體12設置為偏振波導(polarization waveguide)14a而其他棒體12設置為支撐棒17。可考慮組成第二排22的棒體12的其他組合。第二排22的偏振波導14a可作為一定向或者偏振波導。更具體地，偏振波導14a沿第二排22位於一預定的位置，以建立或者識別多個光波導14在第一排21中的順序。確定第二排22中哪個棒體12是偏振波導14a將協助相對另一元件(未示出)定位光纖10，從而第一排21中的各光波導14如所期望的與其他元件對齊。如果需要，第二排22中的偏振波導14a可省略且可使用於偏振的其他技術或結構或者光纖10可不包括任何偏振。
由於後述的拉絲(drawing)過程，在棒體12之間的各交點處沿各棒體12的整個長度，各棒體12熔接於各相鄰的棒體12。因為至少一些棒體12 具有一圓形橫截面，由於在相鄰棒體12之間形成空隙(interstitial)的氣隙18，所以圓形的棒體12只部分熔接於相鄰棒體12。透過將第一排21和第二排22的棒體12以一六角形緊密堆積陣列定位，形成一非常穩定的棒體12的陣列11。換句話說，透過將第二排22的各棒體12的中心與第一排21的各對棒體12的交點對齊且將第一排21的各內棒體12a的中心與第二排22的各對棒體12的交點對齊，拉絲成的陣列11足夠穩定，從而多個棒體12在成形過程中和成形過程後保持它們的精確定位而無需一外部支撐元件(諸如與現有技術的多芯光纖一起使用的一玻璃或者二氧化矽管狀支撐結構)。
如圖2最佳所示，拉絲成的陣列或者結構11無(devoid of)包圍外橫截面周邊的一玻璃管狀支撐結構且因此具有一不對稱的橫截面。這種不對稱結構具有大體平行於線54和線57的一長軸55且大體垂直於長軸55的一短軸56。這種不對稱結構(即無一二氧化矽管狀支撐結構)可撓性是主要的，或者沿短軸56具有更大的可撓性而沿長軸55具有較小的可撓性。
回頭參照圖1，緩衝體13包圍且保護陣列11。因為陣列11不具有環繞它的一玻璃支撐結構，所以緩衝體13接合陣列11的露出的外周邊(即多個棒體12的外弧形表面)。緩衝體13可具有一圓形橫截面的外表面23。可考慮其他的外表面結構，諸如一橢圓形橫截面的外表面(未示出)。緩衝體13可由樹脂(諸如一UV固化丙烯酸酯材料)形成。可考慮其他材料。如果需要，附加的一層材料(未示出)(諸如更硬的一UV固化樹脂材料層)也可設置於緩衝體13。
緩衝體13具有顯著小於棒體12的彈性模量的一彈性模量。例如，如果緩衝體13由一UV固化丙烯酸酯樹脂或者材料形成，那麼它將具有約40000psi的一彈性模量。由二氧化矽(包含那些摻雜的各種元素)形成的棒體12將具有約107psi的一彈性模量。由於與棒體12的彈性模量相比緩衝體13的彈性模量顯著低，所以光纖10的可撓性將不會受到緩衝體13明顯的限制。換句話說，附加的緩衝體13實質上將不影響陣列11的可撓性且因此光纖10在沿著或者平行於陣列11的短軸56的方向上將具有顯著的可撓性且在沿著或者平行於陣列的長軸55的方向上將具有較不顯著的可撓性。
圖3至圖6示出多芯光纖的替代實施例。類似的元件用類似的附圖標記標識，並且可以省略其說明。參照圖3，多芯光纖30包括一六角形緊密堆積的陣列31，其與圖1至圖2的六角形緊密堆積的陣列11相似但透過增加棒體12的一附加排32來擴展陣列。第三排32的各棒體12是一支撐棒17且均與第二排22的其中一個棒體對齊。透過這種結構，進一步增加陣列31的穩定性，以保持多個光波導14的精確定位。緩衝體33包圍且接觸陣列31。
圖4示出的多芯光纖40包括一六角形緊密堆積的陣列41，其透過在由圖1至圖2的第二排22的棒體12限定的支撐結構上增加光波導14的一附加排而在圖1至圖2所示的陣列11上擴展。第一排21的棒體12都設置為光波導14。第二排42的其中一個棒體12設置為一偏振波導14a而其他棒體設置為支撐棒17。應注意的是，與第一排21的棒體數量相比，第二排42具有一多出的棒體12。
棒體12的一第三排44設置成第三排44的各棒體12與第一排21的 一棒體12對齊且也與第二排42的相鄰兩個棒體12之間的交點對齊以形成一六角形緊密堆積陣列。第三排44的各棒體12設置為一光波導14且因此第三排44限定棒體12的一第三線性陣列以及光波導14的一第二線性陣列。因此，陣列41包括彼此平行且位於棒體12的第二排42的相反側的光波導14的兩個線性陣列。陣列41因此具有光波導14的兩個線性陣列(其中各線性陣列具有四個光波導14)且如果需要還可包括一定向波導14a。定向波導14a設置為棒體12的第二排42的一構件，起一線性支撐結構的作用。緩衝體43包圍且接觸陣列41。
從圖1至圖4可以看出，各陣列11、31以及41包括光波導14的至少一個線性陣列以及限定一線性支撐結構的支撐棒17的至少一個線性陣列。光波導14的線性陣列以及線性支撐結構相對彼此定位以形成一六角形緊密堆積陣列。陣列31和陣列41各包括棒體12的一第二線性陣列。陣列31的棒體12的第二線性陣列提供一第二線性支撐結構而陣列41的棒體12的第二線性陣列提供光波導14的一第二線性陣列。
圖5至圖6示出多芯光纖更多的替代實施例。多芯光纖50(圖5)具有棒體12的一陣列51，陣列51包括棒體12的一第一排21以及一支撐棒52。第一排21的各棒體12具有一圓形橫截面且設置為一光波導14以限定光波導14的一線性陣列。支撐棒52具有一矩形橫截面且作為一支撐棒而不是作為一光波導。支撐棒52沿光波導14的線性陣列的一側熔接於光波導14。因此，陣列51與陣列11類似但是包括矩形的支撐棒52而不是包括限定圖1至圖3的線性支撐結構的圓形支撐棒17的線性陣列。緩衝體53包圍且接觸陣列51。
圖6所示的多芯光纖60包括與圖5的陣列51相似的一陣列61但包括具有一矩形橫截面的一第二支撐棒62，第二支撐棒62熔接於光波導14的第一排21但是在光波導14的支撐棒52所處的相反的一側。因此，陣列61包括光波導14的一線性陣列，其中線性支撐結構(即支撐棒52和第二支撐棒62)熔接於光波導14的相反兩側。緩衝體63包圍且接觸陣列61。
當形成一光纖時，最初形成具有基本上與光纖的所期望的橫截面基本相同的一橫截面的一預製件70。參照圖7，示出用於形成多芯光纖10的預製件70的一橫截面。預製件70包括在位置上對應於各棒體12的預製棒72。當形成預製件70時，預製棒72由所期望的材料形成且精確定位成預製棒72對應圖1至圖2所示的棒體12。一些預製棒72包括與光波導14的纖芯15對應的纖芯73。多個預製棒72彼此熔接或以其他方式彼此固定且砂子或者其他材料可以位於在圖7中用74標記的預製棒72之間的間隙(interstitial gap)中。如果需要，在75處以虛線表示的相對較小的預製棒可以放置在間隙74內，以有助於保持多個預製棒72的位置。在預製件70形成之後，光纖10可以透過將預製件70定位在一拉絲塔(draw tower，未示出)的頂部處且在一在線爐(in-line furnace，未示出)內加熱預製件來形成。在陣列11被拉絲到所需尺寸之後，緩衝體13被設置並隨後固化以形成多芯光纖10。
上述的多芯光纖10、30、40、50以及60其多個纖芯由一圓柱支撐管包圍且因此玻璃元件具有一圓形橫截面，比現有的多芯光纖具有更多優勢。因為多芯光纖10、30、40、50以及60的陣列11、31、41、51以及61包括一長軸 55以及一短軸56，所以光纖的彎曲一般最容易沿短軸56發生。結果，多個光波導14內的由光纖彎曲造成的失真(distortion)將在相鄰光波導14之間保持一致。進一步地，因為這種彎曲的方向是可以預期的，所以可以更容易地實現對由這種彎曲引起的任何失真進行補償。
更具體地，一現有的具有一圓形橫截面的多芯光纖可在任何方向上彎曲且這種彎曲可能影響光纖內的波導且可能使光纖內的波導處於一不一致的方式。例如，其中具有一圓形橫截面的玻璃元件(即光纖包括包圍多個纖芯的一結構支撐管)以及波導的一線性陣列的一多芯光纖可相對線性陣列在任何方位上彎曲。結果，除非光纖沿垂直於波導的線性陣列的一方向彎曲，否則多個波導的彎曲將不一致且因此各波導的光學特性受到彎曲的影響可能會不同。
相反，採用本文公開的多芯光纖10、30、40、50以及60，光纖將沿一大致垂直於長軸55的方向或者沿短軸56的方向以一致的方式彎曲，從而光纖的彎曲將在各光波導14上具有一相同或者一致的影響。這最小化了能削弱信號完整性的應變誘導偏振效應(strain-induced polarization effects)。更進一步地，因為彎曲的方向將是已知的，所以可以預期某些類型的失真且使用所述多芯光纖10、30、40、50以及60的系統可設置成對由這種彎曲引起的那些類型的失真進行補償。
與具有多個棒體加包圍多個棒體的一玻璃支撐管的一多芯光纖相比，本發明的多芯光纖10、30、40、50以及60的棒體12周圍無一玻璃結構支 撐管也允許光纖以一更小的半徑彎曲。換句話說，所公開的多芯光纖10、30、40、50以及60垂直於長軸55彎曲的實施例的橫截面結構使得多個光波導14的彎曲所引起的機械應力降低。光纖上的應力降低是合乎需要的，因為這種應力會降低光纖的光學性能。
與現有技術的其中玻璃元件具有一圓形橫截面的多芯光纖相比，本發明的多芯光纖10、30、40、50以及60還簡化了光纖的連接和端接。因為本發明的多芯光纖10、30、40、50以及60將大致垂直於長軸55彎曲，所以這種彎曲動作可用於確定光波導14的方位。更具體地，因為光波導14以大體垂直於短軸56的一線性陣列設置，所以光波導14的線性陣列的方位可以透過僅彎曲光纖以一種被動的方式(即不會投射或發出穿過波導的光)來確定。確定光波導14的位置的這種被動的方式比在現有技術的其中玻璃元件具有一圓形橫截面的多芯光纖內主動確定光波導的位置在複雜性和耗時上顯著降低。
在一些情況下，光波導14的陣列和支撐結構可以是對稱的，這導致長軸55也是該支撐結構的一中軸。例如，在圖3中，棒體12的第一排21是沿長軸55和陣列31的第一排21、第二排22以及第三排32的對稱性質導致長軸55與中軸重合。類似地，在圖4中，棒體12的第二排42是沿長軸55和陣列41的第一排21、第二排42以及第三排44的對稱性質導致長軸55與中軸重合。在圖6中，棒體12的第一排21沿長軸55和棒體12的該第一排21、第一支撐棒52以及第二支撐棒62的配置導致長軸55與中軸重合。
偏振維持光纖或波導的性能通常取決於最小化該偏振維持光纖 或波導上的應變。透過將沿長軸55和中軸的棒體12設置為偏振維持光纖或波導，偏振維持波導上的應變可以最小化。因此，利用沿多芯光纖30、40以及60的長軸(其與中軸重合)的偏振維持光纖或波導以使這種偏振維持光纖或波導隔絕應變誘導信號衰減可能是合乎需要的。
在一些情況下，將多芯光纖設置成增強正通過其光波導14傳輸的信號的安全性可能是合乎需要的。例如，公知的是彎曲某些波導會導致光從這些光波導中洩漏出。允許洩漏的光波導在本文稱為標準波導。還公知的是將某些其他光波導設置成使得它們在波導的彎曲時不太容易洩漏光。這種限制光洩漏的光波導在本文中稱為彎曲不敏感波導。
參照圖8，示出了具有增強安全性的一多芯光纖80。多芯光纖80的結構與圖1的多芯光纖10的結構類似且類似的元件用類似的附圖標記來標記。在多芯光纖80中，光波導14是標準波導且因此光波導14的彎曲將容易使光穿過相鄰彎曲部分的包層16使得光從光波導14中洩漏出。一個或者多個光波導14設置作為彎曲不敏感波導81且因此防止或最小化穿過包層16的或從彎曲不敏感波導81的彎曲部分洩漏出的光的量。透過這樣的結構，當彎曲時，作為標準波導的光波導14允許足夠量的光洩漏，以隱藏(obscure)從彎曲不敏感波導81中洩漏的光。
一多芯光纖可具有作為標準波導的光波導14和彎曲不敏感波導81的任何所需的組合。換句話說，任何多芯光纖10、30、40、50以及60的任何作為標準波導的光波導14以及多芯光纖的任何其他配置可由彎曲不敏感波導 81替代。作為標準波導的光波導14和彎曲不敏感波導81的排列(即位置和混合(mix))可以基於包括所發送的信號的類型、所需的安全程度以及所需的光纖互連的任何數量的因素來確定。
圖9示出一多芯光纖85的另一例子。在一實施例中，光波導86的一陣列包括位於一圈作為標準波導的光波導14的中心的一彎曲不敏感波導81。這種結構可能是有利的，因為從彎曲不敏感波導81逃逸出的任何光被從周圍的作為標準波導的光波導14逃逸出的光包圍並隱藏。
多芯光纖85能夠沿每個以87標示出且以120度相隔的三個長軸彎曲。透過將彎曲不敏感波導81定位在光波導86的陣列的中心，彎曲不敏感波導81總是沿其中一長軸87，使得彎曲不敏感波導81比不沿長軸定位的標準波導14彎曲小。結果，不管多芯光纖85的方位如何，從彎曲不敏感波導81逃逸出的任何光信號將被從不沿光纖正被彎曲所針對的長軸87定位的標準波導14逃逸出的更大的信號隱藏。
在一些實施例中，作為標準波導的光波導14以及彎曲不敏感波導81可用於具有一圓柱支撐管的一多芯光纖，從而玻璃元件具有一圓形橫截面。例如，如圖10所示，一多芯光纖90包括與圖9相同的一波導陣列91，其中該波導陣列91包括多個包圍一單個彎曲不敏感波導81的多個作為標準波導的光波導14。然而，多芯光纖90包括：一玻璃圓柱支撐管92，包圍且接合或者接觸波導陣列91；以及一緩衝體93，包圍且接合或者接觸玻璃圓柱支撐管92的。採用這樣的結構，多芯光纖90由於玻璃支撐管92的結果將能夠沿任何方向彎曲，但 是從彎曲不敏感波導81逃逸出的任何光將被從標準波導14逃逸出的光隱藏。
在圖9和圖10所示的實施例中，如果需要，彎曲不敏感波導81可由一偏振維持光纖或者波導替代，因為對稱陣列造成長軸55與中軸一致，由此避免或最小化應變誘導信號衰減。
在一實施例中，可提供一相互熔接的光纖或者波導的陣列(諸如一多芯光波導的那些)以用於增強安全性。陣列具有：周邊光纖或波導，在陣列的外邊緣處或附近；以及內部光纖或波導，比陣列的周邊光纖或波導更靠近陣列的中心。內部光纖或波導以當陣列被彎曲時內部光纖或波導比周邊光纖或波導更不容易洩漏光的方式構造。
在一些實施例中，部分或全部內部光纖或波導構造成在彎曲時光的洩漏最小化。在一些實施例中，部分或全部周邊光纖或波導構造成在彎曲時充分地洩漏光，以隱藏從部分或全部內部光纖洩漏的光。部分或全部內光纖或波導可以由彎曲不敏感光纖構成。部分或全部周邊光纖或波導可以由彎曲敏感光纖構成。
在圖9和圖10所示的實施例中，透過經由中心的光纖或彎曲不敏感波導81傳輸的光所傳送的資訊能通過還經由一個或多個周邊光纖或光波導14傳輸光而變得更加安全。如果光纖或波導的這個陣列透過彎曲該陣列而被搭線竊聽(tapped)，則從一個或多個周圍的光波導14洩漏的光能用於隱匿(hide)或隱藏從中心的光纖或彎曲不敏感波導81洩漏的任何光。
儘管示出並說明了本發明的優選實施例，但是可以設想到的是， 本領域技術人員在不脫離前面的說明書和隨附申請專利範圍的精神和範圍的情況下可做出多種多樣的修改。

Claims (24)

  1. 一種多芯光纖，包括：多個光波導，各光波導具有一長度、一纖芯以及包圍所述纖芯的一包層，各光波導至少部分沿其長度熔接於一相鄰光波導，所述多個光波導中的至少一些對齊以形成一線性陣列，所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸；一線性支撐結構，沿所述光波導的長度熔接於光波導的線性陣列；且所述多個光波導和所述線性支撐結構限定一外周邊，一緩衝體接合且包圍所述外周邊，所述緩衝體具有比各光波導的一波導彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
  2. 如請求項1所述的多芯光纖，其中，所述線性支撐結構由一獨立元件形成。
  3. 如請求項2所述的多芯光纖，其中，所述線性支撐結構具有一矩形的橫截面。
  4. 如請求項1所述的多芯光纖，其中，所述線性支撐結構由多個熔接在一起的元件形成。
  5. 如請求項4所述的多芯光纖，其中，各元件具有一圓形的橫截面。
  6. 如請求項1所述的多芯光纖，其中，各光波導以及所述線性支撐結構由玻璃製成。
  7. 如請求項1所述的多芯光纖，其中，所述光纖無環繞所述外周邊的一玻璃支撐管。
  8. 一種多芯光纖，包括： 多個二氧化矽棒體，各棒體沿其一長度至少部分熔接於一相鄰棒體以限定一棒體陣列，至少一些棒體為光導棒且具有一纖芯以及包圍所述纖芯的一包體以限定一光波導；至少一些光波導形成光波導的一線性陣列，所述棒體陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及所述棒體陣列具有大體垂直於所述長軸的一短軸；所述多個二氧化矽棒體限定一外橫截面周邊，所述外橫截面周邊的至少一部分由至少一些光導棒限定；以及一緩衝體接合且包圍所述外橫截面周邊，所述緩衝體具有比各二氧化矽棒體的一棒體彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
  9. 如請求項8所述的多芯光纖，其中，所述光纖無環繞所述外橫截面周邊的一玻璃支撐管。
  10. 如請求項8所述的多芯光纖，其中，至少一個光波導是一彎曲不敏感波導。
  11. 如請求項10所述的多芯光纖，其中，所述彎曲不敏感波導沿所述長軸設置。
  12. 如請求項11所述的多芯光纖，還包括：一玻璃支撐管，環繞且接合所述外橫截面周邊。
  13. 如請求項12所述的多芯光纖，還包括接合且包圍所述玻璃支撐管的一緩衝體，所述緩衝體具有比各二氧化矽棒體和所述玻璃支撐管的一波導彈性模量顯著小的一緩衝體彈性模量。
  14. 如請求項8所述的多芯光纖，其中，所述長軸與所述棒體陣列的一中軸一致。
  15. 如請求項14所述的多芯光纖，其中，沿中軸設置的至少一個光波導 是一偏振維持波導。
  16. 如請求項8所述的多芯光纖，其中，至少一些二氧化矽棒體均具有一圓形橫截面。
  17. 如請求項8所述的多芯光纖，還包括：一線性支撐結構，熔接於所述光波導的線性陣列。
  18. 如請求項17所述的多芯光纖，還包括：一定向波導，沿所述線性支撐結構設置。
  19. 如請求項8所述的多芯光纖，其中，所述緩衝體的彈性模量約為50000psi或更小。
  20. 一種多芯玻璃光纖，包括：多個玻璃的光波導，各光波導具有一長度、一纖芯以及一包層，所述包層具有包圍且與其纖芯同軸的一環形橫截面，各光波導沿其長度至少部分熔接於一相鄰光波導，至少一些光波導對齊以形成一線性陣列，所述線性陣列具有大體平行於所述線性陣列的一長軸以及大體垂直於所述長軸的一短軸；一玻璃的線性支撐結構，沿所述光波導的長度且沿所述線性陣列的一側並大體平行於所述長軸地熔接於所述光波導的線性陣列；所述多個光波導以及所述線性支撐結構限定一外周邊，所述光纖無環繞所述外周邊的一玻璃支撐管；以及一緩衝體接合且包圍所述外周邊，所述緩衝體具有比各波導的一波導彈性模量顯著地小的一緩衝體彈性模量。
  21. 如請求項20所述的多芯玻璃光纖，其中，所述線性支撐結構由具有矩形橫截面的一單個元件形成。
  22. 如請求項20所述的多芯玻璃光纖，其中，所述線性支撐結構由多個 熔接在一起的元件形成，且各元件具有一圓形橫截面。
  23. 如請求項20所述的多芯玻璃光纖，其中，所述線性陣列包括至少四個光波導。
  24. 如請求項23所述的多芯玻璃光纖，其中，所述緩衝體由UV固化丙烯酸酯材料形成。
TW106109153A 2016-03-18 2017-03-20 Multi-core fiber TWI649283B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662310442P 2016-03-18 2016-03-18
US201662310402P 2016-03-18 2016-03-18
US62/310,442 2016-03-18
US62/310,402 2016-03-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201742839A TW201742839A (zh) 2017-12-16
TWI649283B true TWI649283B (zh) 2019-02-01

Family

ID=59851283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106109153A TWI649283B (zh) 2016-03-18 2017-03-20 Multi-core fiber

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200301065A1 (zh)
CN (1) CN108780188A (zh)
TW (1) TWI649283B (zh)
WO (1) WO2017161294A1 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154594A (en) * 1998-07-15 2000-11-28 Corning Incorporated Multicore glass optical fiber and methods of manufacturing such fibers
CN103403589A (zh) * 2011-03-09 2013-11-20 古河电气工业株式会社 光纤束结构的制造方法、光纤连接方法、光纤束终端结构、光纤的连接结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215931B1 (en) * 1999-01-26 2001-04-10 Alcatel Flexible thermoplastic polyolefin elastomers for buffering transmission elements in a telecommunications cable
US6711333B2 (en) * 2002-04-19 2004-03-23 Corning Incorporated Wideband, multi-core dispersion compensation fiber
US8488929B2 (en) * 2009-11-09 2013-07-16 Corning Cable Systems Llc Tactical cable
US8224140B2 (en) * 2009-12-11 2012-07-17 Corning Cable Systems Llc Cables with bend insensitive optical fibers
KR101426135B1 (ko) * 2012-06-25 2014-08-05 삼성전자주식회사 광섬유 케이블

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154594A (en) * 1998-07-15 2000-11-28 Corning Incorporated Multicore glass optical fiber and methods of manufacturing such fibers
CN103403589A (zh) * 2011-03-09 2013-11-20 古河电气工业株式会社 光纤束结构的制造方法、光纤连接方法、光纤束终端结构、光纤的连接结构

Also Published As

Publication number Publication date
US20200301065A1 (en) 2020-09-24
CN108780188A (zh) 2018-11-09
TW201742839A (zh) 2017-12-16
WO2017161294A1 (en) 2017-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5819682B2 (ja) 通信用マルチコアファイバ
JP5373779B2 (ja) シングル・モードの光ファイバにおける曲げ不感性
JP6692128B2 (ja) マルチコア偏波保持ファイバ
JP5390741B2 (ja) 光ファイバおよび光伝送媒体
US6078716A (en) Thermally expanded multiple core fiber
EP1739464A1 (en) Polarization-maintaining optical fiber and optical fiber gyro
JP5982992B2 (ja) マルチコア光ファイバ
JP2013033865A (ja) 光ファイバおよび光ファイバの製造方法
US20230266520A1 (en) Fiber connecting body, optical communication system, optical device, and method for manufacturing fiber connecting body
JP5471776B2 (ja) マルチコア光ファイバ
US9733424B2 (en) Multicore fiber and method of manufacturing the same
JP2013072963A (ja) マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法
US11422301B2 (en) Optical fiber cable
JP5990616B2 (ja) 通信用マルチコアファイバ
TWI649283B (zh) Multi-core fiber
JP4116479B2 (ja) テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法
JP2013205557A (ja) 光ファイバ、及び光ファイバを製造する方法
JP6018688B2 (ja) 光ファイバ、及び光ファイバを製造する方法
JP6835827B2 (ja) ファイバカプラの製造
JP2009134268A (ja) 光ファイバーコイルのための八重極巻線パターン
JP2018531406A6 (ja) ファイバカプラの製造
WO2015020651A1 (en) Multicore fiber coupler and method of producing it
CN118244416A (zh) 一种细径抗弯曲椭圆保偏光纤及制备方法
JP2006064804A (ja) 偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法
JP2023085697A (ja) 光ファイバアレイ、及び、光接続構造体

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees