专利名称：孔辅助型多孔光纤和低弯曲损耗多模多孔光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在纤芯部的周围配置空孔而形成的孔辅助型多孔光纤。本发明的孔辅助型多孔光纤被用于光通信领域等中，与以往的单模光纤相比，弯曲损耗小，适用于住宅内布线等。
另外，本发明涉及一种即使是极小的弯曲直径也可以获得低弯曲损耗特性的低弯曲损耗多模多孔光纤。
本申请对2004年7月13日申请的日本国专利申请第2004-205819号以及2004年9月27日申请的日本国专利申请第2004-279453号要求优先权，在这里援引其内容。
背景技术：
对于FTTH(Fiber to the home)技术中所用的屋内布线光纤来说，如果考虑布线的柔软性或施工性，则最好具有优良的弯曲损耗特性。为了提高弯曲损耗特性，虽然只要增大纤芯-包层间的相对折射率差即可，但是当相对折射率差大时，则有可能导致高次模的封闭也变强，高次模的截止波长变长。
作为与光传送路中所用的通常的单模光纤(以下记作SMF。)相比，弯曲损耗非常低的光纤，提出了孔辅助型多孔光纤(Hole-Assisted HoleyFiber；HA-HF)。多孔光纤具有在纤芯周围配置了多个空孔的构造，可以获得比以往的SMF大的纤芯-包层相对折射率差，即使是小的弯曲也可以获得低弯曲损耗特性。
但是，在以往的多孔光纤中，虽然可以实现低弯曲损耗，但是无法完全克服如果减小弯曲损耗则截止波长变长这样的折衷问题(参照非专利文献1。)。
作为以往的孔辅助型多孔光纤(Hole-Assisted Holey Fiber；以下记作HAHF。)，提出了如图1所示地在纤芯周围将多个空孔配置成一层的光纤(例如参照非专利文献2。)、如图2所示地在纤芯周围将多个空孔配置成两层的光纤(例如参照非专利文献3。)。
图1所示的将空孔配置成一层的类型的HAHF形成为以下结构具备折射率高于包层部12的纤芯部11、其周围的包层部12、沿着包围纤芯部11的同心圆设置于包层部12的多个(图示的例子中为6个)空孔13。多个空孔13分别为相同的直径，从纤芯部中心到各空孔13的中心的距离相等。
图2所示的将空孔配置成两层的类型的HAHF形成为以下结构具备折射率高于包层部12的纤芯部11、其周围的包层部12、包围纤芯部11地设置于包层部12的6个内侧空孔14、设置于其外侧的12个外侧空孔15。在本例中，内侧空孔14和外侧空孔15全都形成为相同的直径。另外，在该HAHF中，从纤芯部中心看，外侧空孔15的一半配置于内侧空孔14的延长线上。
非专利文献1T.Hasegawa，et al.，“Novel hole-assistedlightguidefiber exhibiting large anomalous dispersion and low lossbelow 1dB/km”，Proc.OFC，PD5，2001非专利文献2B.Yao，et al.，“Low-loss holey fiber，”Proc.53rdIWCS，pp.135-139，2004非专利文献3T.Hasegawa，et al.，“Bending-insensitivesingle-mode holey fiber with SMF-compatibility for optical wiringapplications，”ECOC-IOOC 2003 Proc.，We2.7.3，2003虽然所述的以往HAHF当中的图1所示的HAHF与图2所示的HAHF相比，构造简单，但是在实现弯曲损耗LB小、截止波长λC短的光纤方面受到限制。即，为了减小弯曲损耗LB，就必须增大孔径，增大空孔占包层区域的占有率。另一方面，为了缩短截止波长λC，就必须尽可能不封闭高次模。作为用于实现它的方法，需要降低占有率或使空孔接近纤芯部。但是，在图1所示的结构中，当使空孔接近纤芯部时，由于占有率必然会上升，因此很难同时实现低弯曲损耗LB和短截止波长λC。
另外，图2所示的HAHF由于在图1的空孔的外侧设置有第二层的空孔，因此与图1所示的HAHF相比，具有可以调整弯曲损耗或截止波长的余地，但是，由于空孔数多达18个，形成了比较复杂的构造，因此存在制造成本升高的问题。
发明内容
本发明就是鉴于所述情况而做出的，其目的在于，提供可以同时实现低弯曲损耗LB和短截止波长λC的高性能的HAHF。
另外，本发明的目的在于，提供适于作为估计是小曲率弯曲的屋内布线光纤的低弯曲损耗多模多孔光纤。
为了达成所述目的，本发明提供一种HAHF，是具有纤芯部、设置于其周围的包层部、和包围纤芯部地设置于包层部的多个空孔的HAHF，其特征是，纤芯部的折射率高于包层部，空孔设置成内外两层，其内侧空孔层与外侧空孔层的空孔数相同，外侧空孔配置于从纤芯部中心看未配置内侧空孔的位置，构成每个空孔层的空孔彼此为相同直径，从纤芯部中心到内侧空孔中心的距离Λ1和从纤芯部中心到外侧空孔中心的距离Λ2为Λ1＜Λ2，并且内侧空孔直径d1和外侧空孔直径d2为d1≤d2。
在本发明的HAHF中，内侧空孔层与外侧空孔层的空孔数分别优选在3个～8个的范围内。
在本发明的HAHF中，最好高次模的截止波长λC小于1.3μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB小于2.5dB/m。
在本发明的HAHF中，最好与具有阶梯纤芯(step-core)的SMF的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.5dB以下。
另外，HAHF的纤芯部优选具有与所述SMF的纤芯相同的构造参数。
另外，本发明提供一种HAHF，是具有纤芯部、设置于其周围的包层部、包围纤芯部地设置于包层部的多个空孔的孔辅助型多孔光纤，其特征是，纤芯部的折射率高于包层部，空孔设置成两层以上，从纤芯部中心到内侧空孔中心的距离Λi和从纤芯部中心到外侧空孔中心的距离Λj为Λi＜Λj，内侧空孔直径di和外侧空孔直径dj为di≤dj，其中，i、j表示从内侧依次增大计数的空孔层的序号，i＜j，内侧空孔层与外侧空孔层的空孔数相同，外侧空孔配置于从纤芯部中心看未配置其内侧一层的空孔的位置，并且构成每个空孔层的空孔彼此为相同直径。
在本发明的HAHF中，构成每个空孔层的空孔数优选在3个～8个的范围内。
在本发明的HAHF中，最好高次模的截止波长λC小于1.3μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB小于2.5dB/m。
在本发明的HAHF中，最好是，与具有阶梯纤芯的SMF的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.5dB以下。
另外，HAHF的纤芯部最好具有与所述SMF的纤芯相同的构造参数。
为了达到所述目的，本发明提供一种低弯曲损耗多模多孔光纤，是具有纤芯部、包层部、和包围纤芯部的多个空孔的多孔光纤，其特征是，包层部的折射率高于纤芯部，纤芯部具有中央的第一纤芯，由折射率高于包层部的材料制成；以及第二纤芯，环绕该第一纤芯，折射率与第一纤芯不同，且由折射率高于包层部的材料制成。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，所述第一纤芯与包层部的相对折射率差Δ1、第一纤芯的直径D1、第二纤芯与包层部的相对折射率差Δ2、第二纤芯的直径D2分别优选在0.3％≤Δ1≤1％、0.1％≤Δ2≤0.6％、4μm≤D1≤10μm、6μm≤D2≤15μm的范围内。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好在波长1.2μm～1.6μm之间具有两个以上的传播模，其中，该传播模数是不对退化模重复计数的数，基模与其后的高次模的组折射率差Δng的绝对值小于1×10-3。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，在与具有阶梯状折射率分布的单模光纤连接时，由多模传播造成的模分散在0.5ns/km以下。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，对于Φ＝10mm的弯曲直径，弯曲损耗在波长1.55μm时为0.1dB/m以下。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，与具有阶梯状折射率分布的单模光纤的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，在连接了相同的光纤时，熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，包围纤芯部的空孔为两层以下，各层的空孔以等间隔配置，并且各层的空孔数为3～8个。
在本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤中，最好是，具有包围纤芯部的两层空孔，不同层的空孔直径不同。
本发明的HAHF可以用简单的结构实现截止波长λC短、弯曲损耗LB小的单模光纤。
本发明的HAHF，其截止波长λC短、弯曲损耗LB小，而且可以以低连接损耗与SMF进行熔接或机械连接，不仅可以用于住宅内布线用用途，而且还可以用于长距离传送用途。
本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤，使纤芯部由中央的第一纤芯和第二纤芯来构成，该第一纤芯是由折射率高于包层部的材料制成的，该第二纤芯环绕该第一纤芯，折射率与第一纤芯不同，且由折射率高于包层部的材料制成，因此，即使是极小的弯曲直径，也可以具有极低的弯曲损耗。
本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤，结构简单，具有非常低的弯曲损耗，并且可以以非常低的连接损耗与以往的SMF连接，因此适用于要求布线的柔软性或施工性的屋内布线，可以提高光通信性能。
图1是表示以往的HAHF的一个例子的HAHF要部剖视图。
图2是表示以往的HAHF的另外的例子的HAHF的要部剖视图。
图3是表示本发明的HAHF的第一实施方式的HAHF的要部剖视图。
图4是表示本发明的HAHF的第二实施方式的HAHF的要部剖视图。
图5是表示本发明的HAHF的第三实施方式的HAHF的要部剖视图。
图6是表示本发明的HAHF的第四实施方式的HAHF的要部剖视图。
图7是利用本发明的实施例制作的HAHF的要部剖视图。
图8是表示以往的18孔型光纤的波长1.55μm时的基模的功率分布的曲线图。
图9是表示本发明的12孔型光纤的波长1.55μm时的基模的功率分布的曲线图。
图10是表示以往的18孔型光纤的波长1.55μm时的高次模的功率分布的曲线图。
图11是表示本发明的12孔型光纤的波长1.55μm时的高次模的功率分布的曲线图。
图12是表示以往的18孔型光纤的波长1.55μm时的基模的功率分布的曲线图。
图13是表示本发明的12孔型光纤的波长1.55μm时的基模的功率分布的曲线图。
图14是表示以往的18孔型的光纤的波长1μm时的高次模的功率分布的曲线图。
图15是表示本发明的12孔型的光纤的波长1μm时的高次模的功率分布的曲线图。
图16是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤的纤芯部的折射率分布的曲线图。
图17是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤的第五实施方式的结构图。
图18是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤的第六实施方式的结构图。
图19是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤的第七实施方式的结构图。
图20是表示本发明的实施例6的结果的曲线图。
图21是表示本发明的实施例7的结果的曲线图。
图22是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤的第八实施方式的结构图。
图23是表示本发明的实施例8的结果的曲线图。
其中，11...纤芯部，12...包层部，16...内侧空孔，17...外侧空孔，18...第一层空孔，19...第二层空孔，21、27、28、211...HF(低弯曲损耗多模多孔光纤)，22...纤芯部，23...包层部，24...第一纤芯，25...第二纤芯，26...空孔，29...内侧空孔，100、101、102、103...HAHF，110...第三层空孔，111...第四层空孔，112...空孔省略部，210...外侧空孔。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图3是表示本发明的HAHF的第一实施方式的HAHF100的要部剖视图，该图中符号11为纤芯部，12为包层部，16为内侧空孔，17为外侧空孔。
该HAHF100具备折射率高于包层部12的纤芯部11、其周围的包层部12、包围纤芯部11地设置于包层部12的内外两层空孔16、17。纤芯部11由石英类玻璃材料，例如掺杂了GeO2的石英玻璃等材料制成，另外，包层部12由折射率低于纤芯部11的材料，例如石英玻璃等制成。
所述内侧空孔层(第一层)具备3个内侧空孔16，另外，外侧空孔层(第二层)也具备3个外侧空孔17。这些内侧空孔16与外侧空孔17各自形成圆形。3个内侧空孔16分别为相同直径，3个外侧空孔17分别为相同直径。另外，外侧空孔17配置于从纤芯部11的中心看未配置内侧空孔16的位置。
从纤芯部11中心到内侧空孔16中心的距离Λ1和从纤芯部11中心到外侧空孔17中心的距离Λ2为Λ1＜Λ2的关系，另外，内侧空孔直径d1和外侧空孔直径d2为d1≤d2。这些Λ1、Λ2、d1及d2可以根据纤芯部直径D、相对折射率差Δ等参数适当地设定，没有特别限定，然而，例如在纤芯部直径为4～10μm左右的光纤的情况下，Λ1优选为3～9μm左右，Λ2优选为5～15μm左右(其中，Λ1＜Λ2)，d1优选为2～8μm左右，d2优选设为4～12μm左右(其中，d1≤d2)。
该HAHF100通过配置各个空孔，使得内侧空孔16小、外侧空孔17大，并且减少各层的空孔数，可以使内侧空孔16接近纤芯部11，而不提高纤芯部11附近的空孔的占有率。其结果是，可以降低高次模的等效折射率，而不封闭高次模，因此可以缩短截止波长λC。另一方面，由于基模的电磁场以相同相位分布，因此，通过利用大直径的外侧空孔17和小直径的内侧空孔16包围纤芯部11，可以将光充分地封闭于纤芯部11，可以减小弯曲损耗LB。
在该HAHF100中，最好是，高次模的截止波长λC小于1.3μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB小于2.5dB/m。
此外，在本发明的HAHF中，最好是，与具有阶梯纤芯的单模光纤的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.5dB以下。
所述熔接损耗是如下这样测定的。首先，在光源和光检测器之间用SMF连接，测定所检测的光功率P1。然后，将SMF切断，在该处对数米的被测定光纤进行两点熔接，设所检测的光功率为P2。该情况下，熔接的损耗为(P1-P2)/2。
另外，对于机械连接损耗而言，与所述熔接损耗一样，但是，是取代熔接而采用机械连接来测定的值。
图4是表示本发明的HAHF的第二实施方式的HAHF101的要部剖视图。本实施方式的HAHF101具备与所述的第一实施方式的HAHF100相同的结构要素，对于相同的结构要素使用相同的符号。
在所述的第一实施方式的HAHF100中，内侧空孔层和外侧空孔层分别由3个空孔构成，然而，本实施方式的HAHF101的内侧空孔层和外侧空孔层分别由4个空孔构成。
对于本实施方式的HAHF101而言，如果内侧空孔16的直径小，则可以获得与所述的第一实施方式100的HAHF同样的效果。
图5是表示本发明的HAHF的第三实施方式的HAHF102的要部剖视图。本实施方式的HAHF102具备与所述的第一实施方式的HAHF100同样的结构要素，对于相同的结构要素使用相同的符号。
在所述的第一实施方式的HAHF100中，内侧空孔层和外侧空孔层分别由3个空孔构成，然而，本实施方式的HAHF102的内侧空孔层和外侧空孔层分别由6个空孔构成。
对于本实施方式的HAHF102而言，如果内侧空孔16的直径小，则可以获得与所述第一实施方式100的HAHF同样的效果。
图6是表示本发明的HAHF的第四实施方式的HAHF103的要部剖视图。虽然本实施方式的HAHF103的纤芯部11及包层部12的结构与所述第一实施方式的HAHF100相同，然而，本实施方式的特征在于，在纤芯部11的周围设置了4层空孔层。
本实施方式的HAHF103的空孔，在纤芯部11的周围具备由6个第一层空孔18构成的第一层，由设置于这些第一层空孔18之间、中心比第一层空孔18的中心略靠外侧的6个第二层空孔19构成的第二层，由设置于连结纤芯部11的中心与第一层空孔18的中心的线的延长线上的6个第三层空孔110构成的第三层，由设置于第三层空孔110之间、中心比第三层空孔110的中心略靠外侧的6个第四层空孔111构成的第四层。
从纤芯部中心1到第一层空孔18中心的距离Λ1、从纤芯部11中心到第二层空孔19中心的距离Λ2、从纤芯部11中心到第三层空孔110中心的距离Λ3及从纤芯部11中心到第四层空孔111中心的距离Λ4为Λ1＜Λ2＜Λ3＜Λ4的关系，另外，第一层空孔18的直径d1、第二层空孔19的直径d2、第三层空孔110的直径d3及第四层空孔111的直径d4为d1＜d2＜d3＜d4的关系。
这些Λ1～Λ4、d1～d4可以根据纤芯部直径D、相对折射率差Δ等参数适当地设定，没有特别限定，然而，在例如纤芯部直径为4～10μm左右的光纤的情况下，Λ1优选为3～6μm左右，Λ2优选为5～9μm左右，Λ3优选为7～12μm左右，Λ4优选为10～16μm左右(其中，Λ1＜Λ2＜Λ3＜Λ4)，d1优选为1～5μm左右，d2优选为2～6μm左右，d3优选为2.5～7μm左右，d4优选为3～10μm左右(其中，d1≤d2≤d3≤d4)。
本实施方式的HAHF103可以获得与所述第一实施方式100的HAHF同样的效果。本实施方式的HAHF与所述各实施方式的HAHF相比构造复杂，然而，通过增加空孔的层数，调整截止波长或弯曲损耗等特性的余地变大，可以提供更高性能的HAHF。
如图3所示，制作了在纤芯部的周围具有内外两层空孔并且内外各层的空孔数为3个的HAHF。纤芯部由掺杂了GeO2的石英玻璃构成，包层部由纯石英构成，纤芯部直径D为8.5μm，相对折射率差Δ为0.34％，内侧空孔层的孔直径d1为5.1μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ1为8.5μm，外侧空孔层的孔直径d2为8.5μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ2为11.0μm。
该光纤的特性为截止波长λC＝1.24μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB为1.97dB/m。另外，与具有同种纤芯(D＝8.5μm、Δ＝0.34％)的SMF的熔接损耗在1.55μm波长时为0.05dB，机械连接损耗为0.30dB。
如图4所示，制作了在纤芯部的周围具有内外两层空孔并且内外各层的空孔数为4个的HAHF。纤芯部、包层部的材质与实施例1相同，纤芯部直径D为8.5μm，相对折射率差Δ为0.34％，内侧空孔层的孔直径d1为3.6μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ1为7.5μm，外侧空孔层的孔直径d2为8.0μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ2为13.0μm。
该光纤的特性为截止波长λC＝1.28μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB为2.05dB/m。另外，与具有同种纤芯(D＝8.5μm、Δ＝0.34％)的SMF的熔接损耗在1.55μm波长时为0.20dB，机械连接损耗为0.32dB。
如图5所示，制作了在纤芯部的周围具有内外两层空孔并且内外各层的空孔数为6个的HAHF。纤芯部、包层部的材质与实施例1相同，纤芯部直径D为8.5μm，相对折射率差Δ为0.34％，内侧空孔层的孔直径d1为3.3μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ1为6.8μm，外侧空孔层的孔直径d2为6.8μm，从纤芯部中心到孔中心的距离Λ2为14.0μm。
该光纤的特性为截止波长λC＝1.29μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB为1.70dB/m。另外，与具有同种纤芯(D＝8.5μm、Δ＝0.34％)的SMF的熔接损耗在1.55μm波长时为0.19dB，机械连接损耗为0.27dB。
制作了仅空孔数不同的图2所示的构造的光纤(光纤1)及图7所示的构造的光纤(光纤2)。光纤1、2都具有对纯石英的折射率差Δ＝0.34％、直径D＝8.0μm的纤芯部，空孔的直径d1、d2分别为4.2μm，内侧空孔中心与纤芯部中心的距离Λ1为7.2μm，外侧空孔中心与纤芯部中心的距离Λ2为15.0μm。光纤1的内侧空孔数为6个，外侧空孔数为12个，合计为18个孔，而光纤2的内侧空孔数为6个，外侧空孔数为6个，合计为12个孔。如图7所示，光纤2的6个外侧空孔配置于从纤芯部中心看未配置内侧空孔的位置。图7中的符号112表示相对于外侧空孔数为12个的光纤1的配置，在光纤2中未设置空孔的部位(空孔省略部)。
对于高次模截止波长而言，光纤1为1.21μm，光纤2为1.19μm，对于波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗而言，光纤1为2.0dB/m，光纤2为2.2dB/m，两者显示了基本相同的光学特性。
另外，对于与以往的具有阶梯纤芯(D＝8.5μm、Δ＝0.34％)的SMF的熔接损耗而言，在波长1.55μm时都为0.08dB，机械连接损耗都为0.22dB，另外，反射衰减量在波长1.55μm时都为45dB。
另外，在HAHF彼此连接的情况下，波长1.55μm时熔接损耗都为0.11dB，机械连接损耗都为0.26dB。该情况下的反射衰减量也都为45dB以上。
即，可知在图2的18孔型的光纤1中，即使将12个外侧空孔当中的从纤芯部中心看与内侧空孔重合的部位的6个外侧空孔省略而构成图7所示的光纤2，光学特性基本上也不会受到影响。
这也可以根据理论计算来确认。图8表示了图2所示的18孔型的光纤1在波长1.55μm时的基模的功率分布，另外，图9表示了图7所示的12孔型的光纤2在波长1.55μm时的基模的功率分布。其中，在这些图8、9中，等高线的间隔为10dB。图8及图9所示的功率分布基本相同，说明在光纤2中省略了的外侧空孔几乎不发挥作用。
同样地，图10和图11分别表示了18孔型的光纤1和12孔型的光纤2在波长1.55μm时的高次模的功率分布。这些图10、11中等高线的间隔同前，为10dB。如这些图所示，与基模一样，高次模的主要部分也是大致相同的分布，说明在光纤2中省略了的外侧空孔几乎不发挥作用。
制作了仅空孔数不同的图2所示的构造的光纤(光纤3)及图7所示的构造的光纤(光纤4)。光纤3、4都具有对纯石英的折射率差Δ＝0.34％、直径D＝8.5μm的纤芯部，空孔的直径d1、d2分别为4.5μm，内侧空孔中心与纤芯部中心的距离Λ1为9.0μm，外侧空孔中心与纤芯部中心的距离Λ2为14.0μm。光纤3的内侧空孔数为6个，外侧空孔数为12个，合计为18个孔，光纤4的内侧空孔数为6个，外侧空孔数为6个，合计为12个孔。如图7所示，光纤4的6个外侧空孔配置于从纤芯部中心看未配置内侧空孔的位置。
对于高次模截止波长而言，光纤3为1.28μm，光纤4为1.26μm，对于波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗而言，光纤3为1.5dB/m，光纤4为1.7dB/m，两者显示了基本相同的光学特性。
另外，与以往的具有阶梯纤芯(D＝8.5μm、Δ＝0.34％)的SMF的熔接损耗，在波长1.55μm时都为0.05dB，机械连接损耗都为0.20dB，另外，反射衰减量在波长1.55μm时都为45dB以上。
另外，在HAHF彼此连接的情况下，波长1.55μm时熔接损耗都为0.10dB，机械连接损耗都为0.25dB。该情况下的反射衰减量也都为45dB以上。
图12表示了18孔型的光纤3在波长1.55μm时的基模的功率分布，另外，图13表示了12孔型的光纤4在波长1.55μm时的基模的功率分布。其中，在这些图12、13中，等高线的间隔为10dB。图12及图13所示的功率分布基本相同，说明在光纤4中省略了的外侧空孔几乎不发挥作用。
同样地，图14和图15分别表示了18孔型的光纤3和12孔型的光纤4在波长1μm时的高次模的功率分布。在这些图14、15中等高线的间隔同前，为10dB。如这些图所示，与基模一样，高次模的主要部分也是大致相同的分布，说明在光纤2中省略了的外侧空孔几乎不发挥作用。
图16及图17是表示本发明的低弯曲损耗多模多孔光纤(以下简记作HF。)的第五实施方式的图，图16是表示HF的纤芯部22的折射率分布的曲线图，图17是表示HF21的构造的结构图。这些图中，符号21表示HF，22表示纤芯部，23表示包层部，24表示第一纤芯，25表示第二纤芯，26表示空孔。
本实施方式的HF21是由石英类玻璃制成，具有折射率高于包层部23的纤芯部22，并具有包围纤芯部22的多个空孔26的多孔光纤，其特征是，纤芯部22具有由折射率高于包层部23的材料制成的中央的第一纤芯24；环绕该第一纤芯24、折射率与第一纤芯24不同并且由折射率高于包层部23的材料制成的第二纤芯25。本实施方式的HF21如图17所示，为在纤芯部的周围设置了1层6孔的空孔26的构造。
在该HF21中，第一纤芯24与包层部23的相对折射率差Δ1、第一纤芯24的直径D1、第二纤芯25与包层部23的相对折射率差Δ2、第二纤芯25的直径D2分别优选在0.3％≤Δ1≤1％、0.1％≤Δ2≤0.6％、4μm≤D1≤10μm、6μm≤D2≤15μm的范围内。
当所述Δ1、Δ2、D1、D2分别处于所述范围内时，则可以实现Φ＝10mm的弯曲直径时的弯曲损耗在波长1.55μm时为0.1dB/m以下的HF21。
另外，可以实现如下的HF21，即，在波长1.2μm～1.6μm之间具有两个以上的传播模(其中，该传播模数是不对退化模重复计数的数。)，基模与其后的高次模的组折射率差Δng的绝对值小于1×10-3。
另外，还可以实现如下的HF21，即，在与具有阶梯状折射率分布的SMF连接时，由多模传播造成的模分散在0.5ns/km以下。
另外，还可以实现如下的HF21，即，在其连接时，HF21与SMF的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
此外，还可以实现如下的HF21，即，在HF21彼此连接的情况下，熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，在各光纤端部以光连接器为末端而对接时的机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
该HF21由中央的第一纤芯24和第二纤芯25构成被空孔包围的纤芯部22，其中，该第一纤芯24由折射率高于包层部23的材料制成，该第二纤芯25环绕该第一纤芯24，折射率与第一纤芯24不同，并且由折射率高于包层部23的材料制成，因此，即使是极小的弯曲直径，也具有极低的弯曲损耗。
该HF21，其结构简单，具有非常低的弯曲损耗，并且可以以非常低的连接损耗与以往的SMF连接，因此适用于要求布线的柔软性或施工性的屋内布线，可以提高光通信性能。
本发明的HF的空孔配置并不仅限于所述第五实施方式的1层6孔，也可以采用其它的配置方式，但是，最好是，包围纤芯部22的空孔在2层以下，各层的空孔分别以等间隔配置，并且各层的空孔数为3～8个。以下将例示第二～第四实施方式的空孔的其它配置方式。
图18是表示本发明的HF的第六实施方式的图。本实施方式的HF7具备与所述的第五实施方式的HF21相同的结构要素，另外，在1层6孔的空孔26的周围设置有第二层的12孔的空孔26，成为合计具有2层18孔的空孔26的结构。
本实施方式的HF7可以获得与所述的第五实施方式的HF21大致相同的效果。
图19是表示本发明的HF的第七实施方式的图。本实施方式的HF28与所述的第五实施方式的HF21一样，其特征是，具备由第一纤芯24和其周围的第二纤芯25构成的纤芯部22，具有包围纤芯部22的内外两层的空孔29、30，内侧空孔29的空孔直径与外侧空孔210的空孔直径不同。内侧空孔29和外侧空孔30分别为3个(2层6孔)，各层的3个空孔彼此具有相同的空孔直径，并且从纤芯中心到空孔中心的距离相等。
本实施方式的HF28可以获得与所述第五实施方式的HF21大致相同的效果。
图22是表示本发明的HF的第七实施方式的图。本实施方式的HF28与所述的第五实施方式的HF21一样，具备由第一纤芯24和其周围的第二纤芯25构成的纤芯部22，具有包围纤芯部22的3个空孔26(1层3孔)。
本实施方式的HF31可以获得与所述的第五实施方式的HF21大致相同的效果。
制作了如下的HF21，即，具有图16所示的折射率分布，具有D1＝6μm、D2＝12μm、Δ1＝0.5％、Δ2＝0.3％的纤芯部，具有空孔直径d＝9μm、从纤芯部中心到空孔中心的距离Λ＝13μm的如图17所示的1层6孔的空孔。将测定了该HF21的基模和高次模的等效组折射率的结果表示于图20中。如图所示，两模的组折射率差Δng＝|ngf-ngh|在波长1.2～1.6μm时为2×10-4以下。其中，ngf、ngh分别表示基模及高次模的组折射率。另外，由多模传播的模分散造成的脉冲信号的脉冲增加的上限可以用下式(1)(式中，L表示传播距离，c表示光速。)来评价。
Δτ=LCΔng...(1)]]>该情况下，由模分散造成的信号的劣化在0.7ns/km以下。由于实际的光纤是与SMF连接而使用，因此，此时高次模基本上不被激发，实际的由模分散造成的信号的劣化在0.1ns/km以下。
试制的HF21在波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗为0.02dB/m。另外，该HF21在熔接时空孔26坍溃的情况下，模场直径(Mode-field diameter；MFD)在波长1.55μm时约为10μm，与以往的SMF大致相同，因此可以以非常低的损耗与SMF连接。实际上在将HF21和SMF连接时，在波长1.55μm时熔接损耗为0.1dB左右，在各光纤端部以光连接器为末端而对接时的机械连接损耗为0.2dB左右，是较低的连接损耗。
制作了如下的HF21，即，具有图16所示的折射率分布，具有D1＝5.6μm、D2＝11.2μm、Δ1＝0.5％、Δ2＝0.3％的纤芯部，具有空孔直径d＝7μm、从纤芯部中心到空孔中心的距离Λ＝11μm的如图17所示的1层6孔的空孔。将测定了该HF21的基模和高次模的等效组折射率的结果表示于图21中。如图所示，两模的组折射率差Δng在波长1.2～1.6μm时为3×10-4以下。实际的由模分散造成的信号的劣化在0.1ns/km以下。
试制的HF21在波长1.55μm、弯曲直径φ＝10mm时的弯曲损耗为0.02dB/m。另外，在将HF21和SMF连接起来时，在波长1.55μm时熔接损耗为0.2dB左右，机械连接损耗为0.3dB左右，是较低的连接损耗。
制作了如下的HF31，即，具有图16所示的折射率分布，具有D1＝6μm、D2＝12μm、Δ1＝0.5％、Δ2＝0.3％的纤芯部，具有空孔直径d＝10μm、从纤芯部中心到空孔中心的距离Λ＝12μm的如图22所示的1层3孔的空孔。将测定了该HF31的基模和高次模的等效组折射率的结果表示于图23中。如图所示，两模的组折射率差Δng在波长1.2～1.6μm时为1×10-4以下。实际的由模分散造成的信号的劣化在0.1ns/km以下。
试制的HF31在波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗为0.03dB/m。另外，在将HF31和SMF连接时，在波长1.55μm时熔接损耗为0.1dB左右，机械连接损耗为0.2dB左右，是较低的连接损耗。
以上虽然对本发明的优选的实施例进行了说明，但是本发明并不限于这些实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换及其它的变更。本发明并不由所述的说明限定，而仅由权利要求书来限定。
权利要求
1.一种孔辅助型多孔光纤，其特征是，具有纤芯部、设置于所述纤芯部的周围的包层部、和包围所述纤芯部地设置于所述包层部的多个空孔，所述纤芯部的折射率高于所述包层部，所述空孔形成内层空孔层和外侧空孔层两层，存在于所述内侧空孔层与所述外侧空孔层中的所述空孔的数相同，所述外侧空孔配置于从所述纤芯部中心看未配置所述内侧空孔的位置，构成每个空孔层的空孔彼此为相同直径，从所述纤芯部中心到内侧空孔中心的距离Λ1和从所述纤芯部中心到所述外侧空孔中心的距离Λ2为Λ1＜Λ2，并且所述内侧空孔直径d1和所述外侧空孔直径d2为d1≤d2。
2.根据权利要求1所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，所述内侧空孔层与所述外侧空孔层的空孔数分别在3个～8个的范围内。
3.根据权利要求1所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，高次模的截止波长λC小于1.3μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB小于2.5dB/m。
4.根据权利要求1所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，与具有阶梯纤芯的单模光纤的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.5dB以下。
5.根据权利要求4所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，所述孔辅助型多孔光纤的所述纤芯部具有与所述单模光纤的纤芯相同的构造参数。
6.一种孔辅助型多孔光纤，其特征是，具有纤芯部、设置于所述纤芯部的周围的包层部、和包围所述纤芯部地设置于所述包层部的多个空孔，所述纤芯部的折射率高于所述包层部，所述空孔形成具有内侧空孔层和外侧空孔层的两层以上的空孔层，从所述纤芯部中心到所述内侧空孔中心的距离Λi和从所述纤芯部中心到所述外侧空孔中心的距离Λj为Λi＜Λj，所述内侧空孔直径di和所述外侧空孔直径dj为di≤dj，其中，i、j表示从内侧依次增大计数的空孔层的序号，i＜j，所述内侧空孔层与所述外侧空孔层的空孔数相同，所述外侧空孔配置于从所述纤芯部中心看未配置其内侧一层的空孔的位置，并且构成每个空孔层的空孔彼此为相同直径。
7.根据权利要求6所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，构成每个空孔层的空孔数在3个～8个的范围内。
8.根据权利要求6所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，高次模的截止波长λC小于1.3μm，波长1.55μm、弯曲直径Φ＝10mm时的弯曲损耗LB小于2.5dB/m。
9.根据权利要求6所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，与具有阶梯纤芯的单模光纤的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.5dB以下。
10.根据权利要求9所述的孔辅助型多孔光纤，其特征是，所述孔辅助型多孔光纤的所述纤芯部具有与所述单模光纤的纤芯相同的构造参数。
11.一种低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，具有纤芯部、包层部、和包围所述纤芯部的多个空孔，所述包层部的折射率高于所述纤芯部，所述纤芯部具有中央的第一纤芯，由折射率高于所述包层部的材料的材料制成；以及第二纤芯，环绕该第一纤芯，折射率与所述第一纤芯不同，且由折射率高于所述包层部的材料的材料制成。
12.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，所述第一纤芯与所述包层部的相对折射率差Δ1、所述第一纤芯的直径D1、所述第二纤芯与所述包层部的相对折射率差Δ2、所述第二纤芯的直径D2分别在0.3％≤Δ1≤1％、0.1％≤Δ2≤0.6％、4μm≤D1≤10μm、6μm≤D2≤15μm的范围内。
13.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，在波长1.2μm～1.6μm之间具有两个以上的传播模，其中，该传播模数是不对退化模重复计数的数，基模与其后的高次模的组折射率差Δng的绝对值小于1×10-3。
14.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，在与具有阶梯状折射率分布的单模光纤连接时，由多模传播造成的模分散在0.5ns/km以下。
15.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，对于Φ＝10mm的弯曲直径，弯曲损耗在波长1.55μm时为0.1dB/m以下。
16.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，与具有阶梯状折射率分布的单模光纤的熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
17.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，在连接了相同的光纤时，熔接损耗在波长1.55μm时为0.2dB以下，机械连接损耗为0.4dB以下，并且反射衰减量为40dB以上。
18.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，包围所述纤芯部的空孔形成两层以下，各层的空孔以等间隔配置，并且各层的空孔数为3～8个。
19.根据权利要求11所述的低弯曲损耗多模多孔光纤，其特征是，包围所述纤芯部的空孔形成两层，所述空孔的直径每层不同。
全文摘要
本发明提供一种可以同时实现低弯曲损耗L
文档编号G02B6/02GK1981223SQ200580022430
公开日2007年6月13日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月13日
发明者官宁, 竹永胜宏, 井添克昭, 爱川和彦, 姬野邦治 申请人:株式会社藤仓