光纤的制作方法

专利名称：光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有优异的弯曲特性的光纤。
本申请，对2003年4月11日申请的特愿2003-107760号、2003年7月18日申请的特愿2003-199270号、以及2004年1月27日申请的特愿2004-18514号主张优先权，并在此引用了它们的内容。
背景技术：
日本国专利公报2618400号中，公开了一种在中心芯部的圆周上设有覆层，且在该覆层上设有低折射率的折射率沟的光纤。对前述构成的光纤而言，可期待降低色散斜率及减少弯曲损失等的效果，然而为产生这种效果，当将芯部半径设为a1，将折射率沟的内缘半径设为a2时，需要使a2/a1的值处于1.5～3.5这一范围内。
长期以来，为扩大干线及远距离系统的传送容量，采用了WDM(Wave Length Division Multiplexing)的传送系统及光纤的开发一直方兴未艾。对WDM传送用光纤而言，要求具有抑制非线性效果及分散控制这一特性。近年来，针对地铁等数百公里左右跨距离的系统，已提出的有降低了色散斜率的光纤及几乎没有基于OH的损失增量的光纤等。
然而，在考虑向办公室及家庭引入光纤(FTTHFiber To The Home)的场合下，要求具有与这些传送用光纤相异的特性。即，在建筑物及住宅内敷设光纤时，可能需要实施弯曲直径为30mmΦ及20mmΦ这一极小的弯曲。此外在收拢多余长度时，即使以小弯曲半径来卷绕，也不产生损失增量，这一点是非常重要的。即，能承受小直径弯曲这一点是面向FTTH的光纤的一个非常重要的特性。此外，具有与敷设于基站与建筑物及住宅之间的光纤(多为普通的1.3μm范围用单模光纤)的良好连接性也很重要。此外，对这种用途要求低成本。
作为在办公室及家庭内配线的光纤，以往一般采用普通的1.3μm范围用单模光纤及多模光纤。
然而，这些光纤的弯曲直径下限一般只容许达到60mmΦ左右，在敷设时，有必要细心留意弯曲直径不要超过容许范围。
最近开发出一种光纤，其在符合1.3μm范围用单模光纤(以下简称SMF)的国际标准即ITU-T(International TelecommunicationUnion-Telecom Standardization)的G.652的范围内，减小MFD(模场直径)，由此可将容许弯曲直径减小至30mmΦ。
然而，对建筑内及家庭内的配线用光纤，希望能有更小的弯曲直径。此前，尽管据称有小弯曲直径光纤面世，但存在着与传统光纤的连接损失过大，且制造成本高昂等问题。
电子信息通信学会技术研究报告OFT2002-81中，探讨了一种在住宅内及建筑物内配线中采用光子结晶光纤的方案。光子结晶光纤，是一种在光纤的中心附近设有空孔结构的光纤，尽管可期待具有传统结构的光纤所不具备的特性，但其现状是，在制造性方面尚劣于传统型光纤。
对传统的电缆用光纤，也希望具有较强的耐弯曲性。比如，如果在连接各电缆的封装体内的敷设中采用可进行更小弯曲的光纤，则可提高连接及收拢作业的效率，且可减小封装体的体积。此外在布线作业中，有时以在被作业光纤之外的部分进行通信的状态，来进行作业。在这种场合下同样，如果采用具有较小弯曲损失的光纤，则在作业中，可以不因意外接触等而对正在通信的线路(火线)造成影响。

发明内容
本发明鉴于前述事实，其目的在于，提供一种弯曲损失较少，与普通传送用光纤的连接性良好，且可低成本制造的光纤。
为解决前述课题，本发明所提供的光纤具有配置于中心的芯部；配置于前述芯部的圆周上的第一覆层；配置于前述第一覆层的圆周上的第二覆层；配置于前述第二覆层的圆周上的第三覆层，其中，前述芯部的最大折射率，大于前述第一～第三覆层的各最大折射率的任意一个，前述第二覆层的最大折射率，小于前述第一及第三覆层的各最大折射率的任意一个，而且当将前述芯部的半径设为a1，将前述第一覆层的外缘半径设为a2时，a2/a1的值为2.5至4.5之间，当以前述第三覆层的折射率作为基准时，前述芯部的比折射率差处于0.20至0.70％之间。
本发明光纤的截止波长最好为1260nm及其以下。
下式(1)所表达的前述第二覆层的折射率体积V，最好为25％·μm2及其以上。
该第二覆层的折射率体积V，最好为50％·μm2及其以上。
V=2∫a2a3|Δn(r)|·rdr···(1)]]>上式(1)中，r半径，Δn(r)半径为r的比折射率差(基准为第三覆层的最大折射率)，a2第一覆层的外缘半径，a3第二覆层的外缘半径。
本发明的光纤中，当以第三覆层的最大折射率作为基准时，第一覆层的比折射率差最好为-0.10％至0.05％之间。
根据本发明，可得到一种如下光纤当将使具有未设有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在直径为20mm的芯轴上缠绕十圈时所产生的波长1550nm下的弯曲损失增加值设为1时，以同样测定的弯曲损失增加值之比来表达的弯曲损失比为0.4及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤当将使具有未设有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在直径为15mm的芯轴上缠绕十圈时所产生的波长1550nm下的弯曲损失增加值设为1时，以同样测定的弯曲损失增加值之比来表达的弯曲损失比为0.55及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下。
此外可获得一种波长1550nm下的模场直径为8.3μm及其以上的光纤。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径15mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径15mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下。
此外可获得一种波长1550nm下的模场直径为7.8μm及其以上的光纤。
根据本发明，可实现一种如下光纤当将具有未设有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在1550nm下的模场直径(MFD)值设为1时，同样测定的MFD值之比为0.98及其以上。
根据本发明，可实现一种波长1310nm下的模场直径为7.3μm及其以上的光纤。
根据本发明，可实现一种波长1310nm下的模场直径为6.8μm及其以上的光纤。
此外可获得一种当按弯曲直径10mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下的光纤。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径10mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可实现一种波长1550nm下的模场直径为7.3μm及其以上的光纤。
此外可获得一种波长1310nm下的模场直径为6.3μm及其以上的光纤。
根据本发明，可实现一种如下光纤波长1310nm下的模场直径为7.9μm及其以上，当按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈1dB及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.5dB及其以下。
根据本发明，可实现一种波长1550nm下的模场直径为7.3μm及其以上的光纤。
此外可获得一种波长1310nm下的模场直径为6.3μm及其以上的光纤。
根据本发明，可实现一种如下光纤波长1310nm下的模场直径为7.9μm及其以上，当按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈1dB及其以下。
根据本发明，可实现一种如下光纤当按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.5dB及其以下。
此外可获得一种零色散波长处于1300nm至1324nm之间的光纤。
根据本发明，可以以低成本，来获得一种弯曲损失较少，与普通传送用光纤的连接性良好的光纤。


图1是表示本发明光纤一种实施方式中的折射率分布的曲线图。
图2是表示试验例1中第二覆层的位置与MFD的关系的曲线图。
图3是表示试验例1中第二覆层的位置与弯曲损失的关系的曲线图。
图4是表示本发明涉及的实施例中折射率分布的曲线图。
图5是表示本发明涉及的实施例中折射率分布的曲线图。
图6是表示本发明涉及的实施例中折射率分布的曲线图。
图7是表示本发明涉及的实施例中折射率分布的曲线图。
具体实施例方式
以下参照附图，来说明本发明的优选实施例。但本发明不限于以下各实施例，比如也可以在这些实施例的构成要素之间进行适宜组合。
以下对本发明进行详细说明。图1是表示本发明光纤一种实施方式中的折射率分布的曲线图。
在本实施方式的光纤的中心，设有半径为a1，最大折射率为n1的芯部1。在芯部1的圆周上，设有外缘半径为a2，最大折射率为n2的第一覆层2，在该第一覆层2的圆周上，设有外缘半径为a3，最大折射率为n3的第二覆层3。在该第二覆层3的圆周上，设有成为光纤的最外层，且外缘半径为a4，最大折射率为n4的第三覆层4。
在本说明书中，所谓最大折射率，系指当将某层的外缘半径设为an，将该层的一个内侧层的外缘半径设为an-1时，an-1与an之间的最大折射率。这里，n是1以上的整数，且a0＝0(μm)。在图1所示的阶状折射率分布中，在an-1至an之间，折射率保持稳定，该折射率成为最大折射率。然而，如后述图4～7所示，在探求各层内折射率分布的场合下，采用以前述方法定义的最大折射率。
在本发明的光纤中，芯部1的最大折射率n1，大于第一～第三覆层2、3、4的各最大折射率n2、n3、n4的任意一个，前述第二覆层3的最大折射率n3，小于第一及第三覆层2、4的各最大折射率n2、n4的任意一个。
光纤的折射率分布，通过添加锗及氟等掺杂剂来形成。在光纤制造中所采用的VAD(Vapor-phase Axial Deposition)及CVD(Chemical VaporDeposition)的处理中，受掺杂剂的扩散等影响，各层的界面还会出现模糊的折射率分布。
图1所示的光纤中，第一覆层2的折射率在径向几乎稳定，折射率分布几乎呈完整的阶状。本发明光纤的折射率分布，不必一定呈完整的阶状，在折射率不呈阶状的场合下，通过采用由下式定义的各层径值，可以与阶状场合同样得到本发明的效果。首先，将芯部1的半径a1定义为从比折射率差减少到芯部1内的比折射率差的最大值Δ1的1/10的位置至中心为止的距离。此外，将第一覆层2、第二覆层3的各外缘半径a2、a3定义为从比折射率差的径向分布Δ(r)的微分值dΔ(r)/dr(r表示半径)达到极值的位置至中心为止的距离。
利用以这种方法来定义的半径，可算出具有等效特性的阶状折射率分布(以下也称阶位换算)。在本发明中，即使实际折射率分布不呈阶状，如果由这种阶位换算算出的折射率分布能满足本发明涉及的规定折射率关系，则也可以获得本发明所期望的效果。在本说明书的实施例中，综合表示按前述序列来进行阶位换算的等效阶状轮廓的比折射率差。
在本说明书中，各层的比折射率差Δi(单位％)，以第三覆层4的最大折射率n4为基准，用下式(2)来表示。
Δi=ni-n4n4×100···(2)]]>(式中，i是1～3的整数，ni是前述各层的最大折射率。)如图1所示，在芯部由一层来组成的场合下，如果增大芯部1的比折射率差Δ1，则可进一步减小弯曲损失，但MFD将趋于减小。此外，Δ1减小后，可获得更大的MFD，但弯曲损失将恶化。本发明的特征在于，通过设置第二覆层3，即使对与单峰型相同程度的MFD，也可获得弯曲特性良好的光纤。在本发明中，尽管Δ1的值没有特别限定，但如果将Δ1设至0.20～0.70％这一范围，最好设至0.25～0.65％这一范围，则可获得与普通SMF的连接特性及弯曲特性良好的光纤。
第一覆层2的比折射率差Δ2为0.05％及其以下，最好为0.00％及其以下。并且最好为-0.10％及其以上。
Δ2增大后，截止波长便增长，不可能实现1260nm以下的截止波长。而如果第一覆层2的比折射率差Δ2过小，则基于第一覆层2的模场封闭作用将增强，对于降低弯曲损失是有利的，但对于扩大MFD从而改善连接性则是不利的。因此，最好在可同时实现所希望的截止波长、良好的弯曲损失、以及所希望的MFD的范围内设置Δ2。一般而言，将Δ2设为-0.10％以上后，便可获得所希望的效果。
第二覆层3的比折射率差Δ3如后所述，由折射率体积V来规定其设计范围。
第三覆层4的外缘外径(a4的2倍)即光纤的外径，一般为125μm。近年来，外径为80μm左右的小型光部件用产品已实现商品化。尽管在本发明中，也采用与普通光纤同样范围的外径，但不限于前述范围。
尽管可以由芯部1的半径a1，来控制截止波长，但这样一来，当进一步缩短截止波长后，弯曲损失便趋于增大。因此，结合芯部1的比折射率差Δ1，并按照所要求的MFD、截止波长、以及弯曲损失，来适当选择芯部1的半径a1。
第一覆层2的外缘半径与芯部1的半径之比(a2/a1)，表示第二覆层3的位置。在本发明中，该值为2.5及其以上，最好为3.0及其以上。通过在a2/a1的值处于前述范围内的位置设置第二覆层3，如后文详述的图2～3所示，可以将模场直径(Mode Field Diameter，在本说明书中也称MFD)的变动量抑制到较低，且可改善弯曲损失特性。
即使a2/a1过大，也可期待弯曲损失的降低效果。然而，a2/a1增大后，因Δ2的变化而发生的光学特性，尤其是截止波长的变化会变得显著，从而使制造性恶化。此外，a2/a1增大后，因设有第二覆层3而带来的效果便会降低，难以进行单模传送。因此，a2/a1为4.5及其以下。
第二覆层3的外缘半径a3与比折射率差Δ同样，由后述的折射率体积V来规定。
光纤可用于从1300nm范围至1600nm范围为止的大范围波长带通信。在ITU-T标准中，将1300nm范围用的光纤规定为G.652。1300nm范围的下限波长，一般设想为1260nm，在G.652标准项中，对1260nm及其以下的截止波长也做了规定。为实现从1300nm范围至1600nm范围为止这一大范围内的单模传送，对本发明的光纤也同样希望具有1260nm及其以下的截止波长。截止波长与MFD及弯曲损失这一光学特性具有折衷关系，且根据所希望的特性来设定折射率分布。
据发现，弯曲损失比与a2/a1的值及前述V的值有相关关系。具体而言，V增大后，弯曲损失比便趋于减小，V与弯曲损失的关系，由a2/a1的值即低弯曲率层的位置来决定。在本发明中，为实现更好的弯曲损失特性，由上式(1)表示的第二覆层的折射率体积(V)最好为25％·μm2及其以上，如为50％·μm2及其以上则更佳。在考虑到1260nm及其以上的单模传送的场合下，前述V值最好为110％·μm2及其以下。
根据本发明，通过设有第二覆层，可有效降低基于弯曲的损失。
比如，如后文详述的表1～4所示，对于将光纤在直径为20mm(20mmΦ，以下也简称为20Φ)的芯轴上缠绕十圈时所产生的弯曲损失增加值(测定波长1550nm，以下同样。)而言，当将构成为按未设有第二覆层3的单峰型折射率分布来获得相同截止波长的单峰型光纤中的前述弯曲损失增加值设为1时，在波长1550nm下，可使本发明涉及的光纤的弯曲损失增加之比(在本说明书中，称为弯曲损失比。)降低至0.4及其以下，最好可降低至0.15及其以下。
根据本发明，可获得基于弯曲的损失更小的光纤。具体而言，在波长1550nm下，可使在直径为15mm(15mmΦ，以下也简称为15Φ)的芯轴上缠绕十圈时所产生的前述弯曲损失比降低至0.55及其以下，最好可降低至0.25及其以下。
根据本发明的光纤，在按弯曲直径20mm来卷绕时，可使波长1550nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。这里，可以通过将当比如在规定直径的芯轴上卷绕十圈时所产生的弯曲损失值除以10，来算出每圈的弯曲损失值。
此外，也可以在按弯曲直径20mm来卷绕时，使波长1650nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可以实现一种可如此将基于弯曲的损失抑制到较低，且具有大模场直径的光纤。具体而言，可获得一种波长1550nm下的模场直径为8.3μm及其以上的光纤。
根据本发明的光纤，可在按弯曲直径15mm来卷绕时，使波长1550nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。
此外，也可以在按弯曲直径15mm来卷绕时，使波长1650nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可以实现可如此将基于弯曲的损失抑制到较低，且具有大模场直径的光纤。具体而言，可获得一种波长1550nm下模场直径为7.8μm及其以上的光纤。
根据本发明，可以实现一种可如此将基于弯曲的损失抑制到较低，且具有大模场直径的光纤。具体而言，可获得一种波长1310nm下的模场直径为7.3μm及其以上的光纤。
具体而言，可获得一种波长1310nm下模场直径为6.8μm及其以上的光纤。
可在按弯曲直径10mm来卷绕时，使波长1550nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。
根据本发明的光纤，可在按弯曲直径10mm来卷绕时，使波长1650nm下的弯曲损失值降低至每圈0.05dB及其以下。
根据本发明，可以实现一种可如此将基于弯曲的损失抑制到较低，且具有大模场直径的光纤。具体而言，可获得一种波长1550nm下的模场直径为7.3μm及其以上的光纤。
具体而言，可获得一种波长1310nm下模场直径为6.3μm及其以上的光纤。
根据本发明，可在波长1310nm下的模场直径为7.9μm及其以上，且按弯曲直径20mm来卷绕时，使波长1550nm下的弯曲损失值降低至每圈1dB及其以下。
根据本发明，可获得一种零色散波长为1300nm至1324nm之间的光纤。
这里，所谓波长1550nm范围，是一种与波长1310nm范围一同广泛用于通信的波长范围，在这些波长范围内，传送损失及其弯曲损失较小这一特性是重要的。尤其在住宅内布线等用途中，在墙角绕曲及至墙角处连接盒内的光纤收拢中，有可能实施以小直径来弯曲或卷绕等微小的弯曲。因此，弯曲直径20mm及弯曲直径15mm等小弯曲直径下的弯曲特性是重要的。此外，对线路监视而言，所设想的是一种1650nm及其以下的波长范围，因而即使在1650nm下也具有较小的弯曲损失，这一点便成为一个重要特性。
设有第二覆层3的本发明光纤，具有可抑制MFD的降低，且与单峰型相比可大大降低弯曲损失的特征。具体而言，当将本发明光纤在波长1550nm下的MFD设为M1，且将构成为以未设有第二覆层3的单峰型折射率分布来得到同一截止波长的单峰型光纤在1550nm下的MFD设为M2时，M1/M2的值可达到0.98及其以上。
此外，本发明的光纤通过设置第二覆层3，来实现前述各种特征。比如，对于WDM通信而开发的非零色散转移光纤(NZ-DSFNon-ZeroDispersion Shifted Fiber)需要复杂的芯部折射分布，本发明的光纤由于无需改变芯部折射率分布便可改善特性，因而具有可以以较低的成本来制造的长处。
(实施例)以下参照具体实施例，来说明本发明的效果。
以下的试验示例及实施例中的“截止波长”值，利用基于ITU-TG.650.Definitions and test methods for linear，deterministic attributes ofsingle-mode fiber and cable的方法来测定。在以下的试验示例及实施例中，除非有特别明示，否则所谓截止波长便意味着2m光纤截止。
(试验例1)芯部1的比折射率差Δ10.52％，第一覆层2的比折射率差Δ20％，第二覆层3的比折射率差Δ3-0.20％，第二覆层3的厚度与芯部半径之比(a3-a2)/a1＝3.0光纤外径125μm截止波长设计为1250nm，以此来制作出光纤。
探求了a2/a1的值发生改变时MFD的变化及弯曲损失的变化。MFD及弯曲损失的测定波长为1550nm。
弯曲损失的测定，通过使规定长度的光纤在直径为20mm的芯轴上卷绕十圈时的损失增量来评估。即，如果将在芯轴上卷绕之前的光纤出射的光的功率设为P1(单位dBm)，将卷绕时的出射光的功率设为P2(单位dBm)，则将P1-P2(dB)作为弯曲损失。其结果如图2及图3所示。
图中的虚线，分别表示构成为以未设有第二覆层3的单峰型折射率分布来获得同一截止波长的单峰型光纤的MFD及弯曲损失值。
从图3的结果可看出，通过设置第二覆层3，与单峰型光纤相比，弯曲特性可得到大幅改善。此外还可看出，随着a2/a1值的增加，弯曲损失便趋于逐渐增大。
从图2的结果可看出，在a2/a1的值小于3.0的区域中，与单峰型相比，MFD急剧减小。为将与如ITU-T G652标准即MFD较大的光纤的连接损失保持到较小，有必要抑制MFD的减少量。如使a2/a1处于2.5及其以上，则对单峰型而言，可确保98％以上的MFD，可维持不出问题的连接特性。
从前述结果可看出，通过使a2/a1值处于2.5倍及其以上，最好为3.0倍及其以上，可以实现较大的MFD及较小的弯曲损失。
(试验例2)如下列表1所示来设定各参数，从而制作光纤，并分别利用周知的方法，测定了截止波长、有效芯部截面积(Aeff)、MFD、波长色散、色散斜率以及零色散波长。
利用ITU-T G.650.1 Definitions and test methods for linear，deterministic attributes of single-mode fiber and cable，5.3.1中记载的Transmitted Power Technique，来进行了截止波长的测定。通常，在Transmitted Power Technique中，同样多采用根据使光纤小直径弯曲时的功率损失来测定截止波长的方法(弯曲法)。然而，对此次试制的光纤而言，高次模式的弯曲损失也较大，前述弯曲法难以进行正确的截止测定。因此，利用以从多模光纤中透过时的功率为基准来进行评估的方法(多模参照法)，进行了测定。
对弯曲损失特性而言，用与前述试验例1同样的方法测定了弯曲损失。测定波长为1550nm及1650nm。芯轴直径为20mm、15mm、10mm这三种。在所测定的弯曲损失较小的场合下，适当增加弯曲次数(卷曲数)，在获得了可确保测定精度的弯曲损失后，换算成每十次卷绕的弯曲损失。此外，表格中，还一并记载有各单位长度的损失增量(弯曲损失增加量，单位dB/m)。如果将比如在20mmΦ芯轴上卷绕了十次时的弯曲损失(前述P1-P2(dB))设为Px，则单位长度的损失增量Py便由下式来表示。
Px(单位dB/m)＝Py/(π×0.02×10)此外，折射率体积(V)是由上式(1)来算出的。
试样No.1、5、9、12、21、28、35、38，是没有第二覆层3的单峰型光纤。
试样No.2～4的弯曲损失比，是当将试样No.1卷绕十次时的弯曲损失设为1时，试样No.2～4卷绕十次时的弯曲损失值之比。同样，试样No.6～8的弯曲损失比，是以试样No.5为基准的值，试样No.10、11的弯曲损失比，是以试样No.9为基准的值，试样No.13～20的弯曲损失比，是以试样No.12为基准的值，试样No.22～27的弯曲损失比，是以试样No.21为基准的值，试样No.29～34的弯曲损失比，是以试样No.28为基准的值，试样No.36、37的弯曲损失比，是以试样No.35为基准的值，试样No.39、40的弯曲损失比，是以试样No.38为基准的值。
此外，试样No.16、18、24～27、32的V值较大，不能与基准试样相同程度地减小截止波长。因此，对这些试样，有时没有记载弯曲损失比。此外，在试样No.35、38的部分测定条件下，弯曲损失不能评估过大。因此，试样No.36、37、39、40的一部分中，有时未记载弯曲损失比。表2～4表示测定结果。
表1

表2

表3

表4

从表1～表4的结果可看出，在设有低折射率层的场合下，可降低弯曲损失。通过观察根据有无低折射率层来比较弯曲损失的弯曲损失比参数，便可容易地看出弯曲损失降低的效果。比如，以1550nm、20mmΦ的弯曲损失为例，对没有低折射率层的试样No.21、28、35、38而言，每卷绕十次的弯曲损失超过0.5dB。尤其对试样No.35、38而言，发生了超过10dB的弯曲损失。然而，对试样No.22、23、29～34、36、37、39、40而言，其弯曲损失比均为0.4以下。对试样No.22、23、30、31而言，每卷绕十次的弯曲损失低于0.5dB。如试样No.1、5、9、12所示，即使是未设有低折射率层的结构，也可进行20mmΦ及十次卷绕为0.5db以下的设计。然而，在未设有这些低折射率层的结构中，在1310nm条件下，MFD将低于7.5μm，与采用了本发明的低折射率层的设计相比，与SMF的连接损失趋于恶化，因而在这一点上是不好的。此外，尽管No.29、33、34、36、37在20mmΦ及十次卷绕条件下的弯曲损失超过1dB，但对于成为基准的No.28、35，可实现5dB及其以上的损失降低，只发生数dB的弯曲损失。这些试样，具有基于ITU-T G.652标准规定的单模光纤的MFD、截止波长、零色散波长，而且还具有极大抑制基于弯曲的损失增量的效果，此外还有抑制普通线路用电缆敷设时所产生的弯曲而引起的损失增量的效果。
另一方面，尽管折射率体积V在110％·μm2及其以上的试样No.16、18、24～27、32具有极小的弯曲损失，但截止波长很长，不能实现作为本发明目的的1260nm及其以下的单模传送。
对附加了这种低折射率层的光纤而言，即使对更小直径的15mmΦ，也可进行能维持MFD，且几乎可没有损失增量的设计。比如，试样No.13～15、17、19、20，在1550nm、15mmΦ、十次卷绕这一条件下的弯曲损失为0.1dB及其以下，1310nm下的MFD也为7.3μm左右。即使是未设有低折射率层的单峰型，也可以通过采用No.1、5、9的结构，使15mmΦ、十次卷绕这一条件下的弯曲损失在1550nm下为0.1dB及其以下。然而，1310nm下的MFD将小于6.9μm，与具有同等弯曲特性的本发明结构的光纤相比，与SMF的连接特性恶化。
在15mmΦ下具有极小的弯曲损失的试样No.1、5、9也同样，在10mmΦ(也简称为10Φ)条件下，便发生弯曲损失。即使是10mmΦ这一非常小的弯曲直径，通过采用附加有低折射率层的结构，也可降低弯曲损失。比如，试样No.2～4、6～8，分别具有与试样No.1、5几乎同样的MFD，而且在1550mm、10mmΦ条件下，可以得到0.13及其以下的弯曲损失。试样No.10、11，与1310nm下的MFD同等程度的试样No.6～8相比，具有更小的弯曲损失。其原因在于将若干Δ2的比折射率差设为负值后的效果。
(实施例1)图4表示本实施例中光纤的折射率分布。
对本实施例的光纤而言，用VAD法来生成图中(a)所示区域。然后，使由VAD法得到的芯材延伸，再进行外附，从而生成区域(b)。接下来，使该母材延伸，然后再次进行外附，从而生成区域(c)。在生成区域(b)时，在玻璃化过程中导入SiF4气体，并添加F，由此得到低于硅材的折射率。图4表示用预制分析仪(商品名MODEL 2600，PhotonKinetics/York Technology公司生产)，来测定了通过前述工序而得到的母材的折射率分布的结果。从该图可看出，本实施例光纤的折射率分布虽然不呈完全阶型，但可得到本发明的效果。
本实施例光纤的各参数如下。
芯部1的半径a13.09μm第一覆层2的半径a211.83μm第二覆层3的半径a316.95μm第一覆层2的半径与芯部1的半径之比a2/a13.83光纤外径125μm第二覆层3的折射率体积(V)36.8％·μm2此外，利用前述芯径a1对芯部1的比折射率差Δ1进行分步换算后，得到0.50％，第一覆层的比折射率差Δ2为-0.03％，第二覆层的比折射率差Δ3为-0.25％。
对本实施例的光纤，测定了波长1550nm下的传送损失、截止波长、MFD、波长色散、色散斜率、零色散波长以及弯曲损失。表5表示其结果。所测定的与ITU-T标准G.652项中规定的普通1.3μm范围用单模光纤焊接时的连接损失，在1550nm下为0.18dB，该值不会发生问题。
利用基于ITU-T标准G.650.1 Definitions and test methods for linear，deterministic attributes of single-mode fiber and cable的测定方法，对2m光纤进行了截止波长测定。
(比较例1)在前述实施例1中，制作出了将光纤的折射率分布变更为未设有第二覆层3的单峰型的光纤。
即，对前述实施例1中所用的至区域(a)为止的芯部母材，不进行区域(b)的外附，而只进行区域(c)的外附，以此制造出光纤母材。此时，调整了区域(c)的厚度，从而使截止波长与实施例1为同等程度。
与前述实施例1同样，对所获得的光纤测定了各光学特性。表5中一并表示了其结果。
表5

(实施例2)图5表示本实施例中光纤的折射率分布。本实施例的光纤采用与前述实施例1相同的工序来制造。图5表示用预制分析仪来测定了母材的折射率分布的结果。从该图可看出，本实施例光纤的折射率分布虽然不呈完全阶型，但可得到本发明的效果。
本实施例光纤的各参数如下。
芯部1的半径a13.40μm第一覆层2的半径a211.48μm第二覆层3的半径a316.45μm第一覆层2的半径与芯部1的半径之比a2/a13.37光纤外径125μm第二覆层3的折射率体积(V)55.8％·μm2此外，利用前述芯径a1对芯部1的比折射率差Δ1进行分步换算后，得到0.40％，第一覆层的比折射率差Δ2为-0.02％，第二覆层的比折射率差Δ3为-0.4％。
与前述实施例1同样，对本实施例的光纤，测定了波长1550nm下的传送损失、截止波长、MFD、波长色散、色散斜率、零色散波长以及弯曲损失。表6表示其结果。与实施例1同样，在1550nm下，所测定的连接损失为0.05dB，该值不会发生问题。
(比较例2)在前述实施例2中，制作出了将光纤的折射率分布变更为未设有第二覆层3的单峰型的光纤。
即，对前述实施例1中所用的至区域(a)为止的芯部母材，不进行区域(b)的外附，而只进行区域(c)的外附，以此制造出光纤母材。此时，调整了区域(c)的厚度，从而使截止波长与实施例2为同等程度。
与前述实施例2同样，对所获得的光纤测定了各光学特性。表6中一并表示了其结果。
表6

(实施例3)图6表示本实施例中光纤的折射率分布。
对本实施例的光纤而言，用MCVD法来生成图中(a)所示区域。图中(b)是CVD法中的出发石英管。对由MCVD法得到的芯材进行外附，从而生成区域(c)。图6表示用预制分析仪，来测定了母材的折射率分布的结果。从该图可看出，尽管本实施例光纤的折射率分布不呈完全阶型，但可得到本发明的效果。
本实施例光纤的各参数如下。
芯部1的半径a13.12μm第一覆层2的半径a210.30μm第二覆层3的半径a316.62μm第一覆层2的半径与芯部1的半径之比a2/a1＝3.30光纤外径125μm第二覆层3的折射率体积(V)42.0％·μm2此外，利用前述芯径a1对芯部1的比折射率差Δ1进行分步换算后，得到0.52％，第一覆层的比折射率差Δ2为-0.07％，第二覆层的比折射率差Δ3为-0.25％。
与前述实施例1同样，对本实施例的光纤，测定了波长1550nm下的传送损失、截止波长、MFD、波长色散、色散斜率、零色散波长以及弯曲损失。下述表7表示其结果。
与实施例1同样，所测定的连接损失在1550nm下为0.29dB。
(比较例3)在前述实施例3中，制作出了将光纤的折射率分布变更为未设有第二覆层3的单峰型的光纤。
即，在前述实施例3中，在合成区域(a)的MCVD法的处理中，为合成与第二覆层相当的低折射率层，而采用了氟族气体，但在本比较例中，不采用该氟族气体来合成与硅几乎相同程度的折射率层，从而制备芯部母材。接下来，对该芯部母材进行区域(c)的外附，以此制造出光纤母材。此时，调整了区域(c)的厚度，从而使截止波长与实施例3相同程度。
与前述实施例3同样，对所获得的光纤测定了各光学特性。表7中一并表示了其结果。
表7

(实施例4)
图7表示本实施例中光纤的折射率分布。
对本实施例的光纤而言，用VAD法来生成图中(a)所示区域。然后，使由VAD法得到的芯材延伸，再进行外附，从而生成区域(b)。接下来，使该母材延伸，然后再次进行外附，从而生成区域(c)。在生成区域(a)时，对内侧覆层合成用的燃烧器导入CF4气体，由此得到低于石英的折射率。在生成区域(b)时，在玻璃化过程中导入SiF4气体，并添加F，由此得到低于硅材的折射率。图7表示用预制分析仪来测定了母材的折射率分布的结果。从该图可看出，在本实施例中同样，光纤的分布虽然不呈完全阶型，但可得到本发明的效果。
本实施例光纤的各参数如下。
芯部1的半径a13.15μm第一覆层2的半径a210.37μm第二覆层3的半径a316.62μm第一覆层2的半径与芯部1的半径之比a2/a13.30光纤外径80μm第二覆层3的折射率体积(V)42.2％·μm2此外，利用前述芯径a1对芯部1的比折射率差Δ1进行分步换算后，得到0.56％，第一覆层的比折射率差Δ2为-0.09％，第二覆层的比折射率差Δ3为-0.25％。
与前述实施例1同样，对本实施例的光纤测定了截止波长、传送损失、MFD、波长色散、色散斜率、零色散波长以及弯曲损失。表8表示其结果。表中记载了各特性的测定波长。
在本实施例中，2m光纤截止波长为1.30μm，稍微长于1.26μm。基于ITU-T标准G.650.1 Definitions and test methods for linear，deterministic attributes of single-mode fiber and cable，5.3.4Alternative testmethod for the cut-off wavelength(1cc)of the cable fiber，利用22m光纤，进行了电缆截止波长评估，其结果是，本实施例的光纤为1.23μm，确认出无使用问题。
与本实施例1同样，所测定的连接损失在1550nm下为0.4dB。
(比较例4)在前述实施例4中，制作出了将光纤的折射率分布变更为未设有第二覆层3的构造的光纤。
即，对前述实施例4中所用的至区域(a)为止的芯部母材，不进行区域(b)的外附，而只进行区域(c)的外附，以此制造出光纤母材。即，第一覆层保持低于硅的值。此时，调整了区域(c)的厚度，从而使截止波长与前述实施例4同等程度。
与前述实施例4同样，对所获得的光纤测定了各光学特性。表8中一并表示了其结果。
表8

产业上的可利用性本发明涉及弯曲特性良好的光纤。根据本发明，可以以低成本，来获得基于弯曲的损失较小且与普通传送用光纤的连接性良好的光纤。
权利要求
1.一种光纤，具有配置于中心的芯部；配置于前述芯部的圆周上的第一覆层；配置于前述第一覆层的圆周上的第二覆层；配置于前述第二覆层的圆周上的第三覆层，该光纤的特征在于，前述芯部的最大折射率，大于前述第一覆层、第二覆层及第三覆层的各最大折射率的任意一个，前述第二覆层的最大折射率，小于前述第一覆层及第三覆层的各最大折射率的任意一个，而且当将前述芯部的半径设为a1，前述第一覆层的外缘半径设为a2时，a2/a1的值为2.5至4.5之间，当以前述第三覆层的折射率作为基准时，前述芯部的比折射率差处于0.20％至0.70％之间，下式(1)所表达的、前述第二覆层的折射率体积V为25％·μm2以上110％·μm2以下V=2∫a2a3|Δn(r)|·rdr...(1)]]>上式(1)中，r半径，Δn(r)半径为r的比折射率差，基准为第三覆层的最大折射率，a2第一覆层的外缘半径，a3第二覆层的外缘半径。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于截止波长为1260nm以下。
3.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于前述第二覆层的折射率体积V为50％·μm2以上。
4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于当以前述第三覆层的最大折射率作为基准时，前述第一覆层的比折射率差为-0.10％以上0.05％以下。
5.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于当以前述第三覆层的最大折射率作为基准时，前述第二覆层的比折射率差为-0.60％以上-0.20％以下。
6.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于当将使具有没有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在直径为20mm的芯轴上缠绕十圈时所产生的波长1550nm下的弯曲损失增加值设为1时，以同样测定的弯曲损失增加值之比来表达的弯曲损失比为0.4以下。
7.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于当将使具有没有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在直径为15mm的芯轴上缠绕十圈时所产生的波长1550nm下的弯曲损失增加值设为1时，以同样测定的弯曲损失增加值之比来表达的弯曲损失比为0.55以下。
8.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下，波长1550nm下的模场直径为8.3μm以上。
9.根据权利要求8所述的光纤，其特征在于按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下。
10.根据权利要求8所述的光纤，其特征在于按弯曲直径15mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下，波长1310nm下的模场直径为6.8μm以上。
11.根据权利要求10所述的光纤，其特征在于按弯曲直径15mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下。
12.根据权利要求8所述的光纤，其特征在于按弯曲直径15mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下，波长1550nm下的模场直径为7.8μm以上。
13.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于当将具有没有第二覆层的单峰型折射率分布且截止波长相同的单峰型光纤在1550nm下的模场直径(MFD)值设为1时，同样测定的MFD值之比为0.98以上。
14.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下，波长1310nm下的模场直径为7.3μm以上。
15.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于按弯曲直径10mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下，波长1310nm下的模场直径为6.3μm以上。
16.根据权利要求15所述的光纤，其特征在于波长1550nm下的模场直径为7.3μm以上。
17.根据权利要求15所述的光纤，其特征在于按弯曲直径10mm来卷绕时，波长1650nm下的弯曲损失值为每圈0.05dB以下。
18.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈1dB以下，波长1310nm下的模场直径为7.9μm以上，零色散波长为1300nm以上1324nm以下。
19.根据权利要求18所述的光纤，其特征在于按弯曲直径20mm来卷绕时，波长1550nm下的弯曲损失值为每圈0.5dB以下。
20.根据权利要求18所述的光纤，其特征在于按弯曲直径15mm卷绕10圈时，波长1650nm下的弯曲损失值为19.37dB以下。
全文摘要
一种光纤，具有配置于中心的芯部(1)；配置于前述芯部(1)的圆周上的第一覆层(2)；配置于前述第一覆层(2)的圆周上的第二覆层(3)；配置于前述第二覆层(3)的圆周上的第三覆层(4)，其中，前述芯部的最大折射率，大于前述第一覆层、第二覆层及第三覆层的各最大折射率的任意一个，前述第二覆层的最大折射率，小于前述第一覆层及第三覆层的各最大折射率的任意一个，当将前述芯部的半径设为a
文档编号G02B6/036GK101055330SQ20071010732
公开日2007年10月17日 申请日期2004年4月12日 优先权日2003年4月11日
发明者松尾昌一郎, 姬野邦治, 原田光一, 池田真举 申请人:株式会社藤仓