專利名稱：多芯光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多芯光纖。
背景技術(shù)：
當前，為了提供可以使一個發(fā)送站和多個加入者之間進行光通信的FTTH(Fiber To The Home)服務(wù)，例如如圖8所示，實現(xiàn)了所謂的PON(Passive Optical Network)系統(tǒng)， 其通過插入多級分光器而使得各個加入者共享一根光纖。S卩，圖8所示的PON系統(tǒng)具有終端站1 (發(fā)送站)，其作為互聯(lián)網(wǎng)等已有的通信系統(tǒng)的最終中繼站；以及光纖網(wǎng)絡(luò)，其鋪設(shè)在終端站1和加入者住宅2(加入者)之間。該光纖網(wǎng)絡(luò)由作為分支點設(shè)置的接續(xù)盒(包含分光器30)、從終端站1至接續(xù)盒為止的光通信線路12、以及從接續(xù)盒至各加入者住宅2為止的光通信線路31構(gòu)成。上述終端站1具有站點側(cè)終端裝置10 (OLT =Optical Line Terminal)和分光元件 11，該分光元件11對來自O(shè)LT 10的復(fù)用信號進行分支。另一方面，在上述加入者住宅2中設(shè)置有加入者側(cè)終端裝置20 (ONU =Optical Network Unit)。另外，在作為鋪設(shè)在終端站1 和加入者住宅2之間的光纖網(wǎng)絡(luò)的分支點的接續(xù)盒中，至少配置有下述裝置等，即分光器 30，其用于對到達的復(fù)用信號進一步進行分支；以及波長選擇濾光器，其用于對服務(wù)內(nèi)容進行限制。如上述所示，在圖8所示的PON系統(tǒng)中，由于在終端站1內(nèi)設(shè)置分光元件11，并且又在配置于光纖網(wǎng)絡(luò)上的接續(xù)盒內(nèi)設(shè)置有分光器30，所以可以從一個站點側(cè)終端裝置10 向多個加入者提供FTTH服務(wù)。但是，在如上述所示通過插入多級分光元件而使多個加入者共享一根光纖的PON 系統(tǒng)中，事實上針對未來的傳送容量的增加存在著擁塞控制(Congestion Control)及確保接收動態(tài)范圍等技術(shù)課題。作為解決本技術(shù)課題(擁塞控制、動態(tài)范圍的確保等)的一個方法，考慮轉(zhuǎn)換為SS (Single Star)系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)換為SS系統(tǒng)的情況下，由于在站點內(nèi)側(cè)，光纖芯數(shù)相對于PON系統(tǒng)增多，因此站點內(nèi)側(cè)光纜需要極細徑化·超高密度化。作為用于極細徑化·超高密度化的光纖，適用多芯光纖。例如，作為多芯光纖，專利文獻1所公開的光纖，在其剖面上具有二維配置的大于或等于7個纖芯。另外，在專利文獻2中，公開了一種在一條直線上排列多個纖芯的光纖， 記載了可以使與光波導(dǎo)路、半導(dǎo)體光集成元件之間的連接變得容易這樣的效果。專利文獻1 日本特開平05-341147號公報專利文獻2 日本特開平10-104443號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人對現(xiàn)有的多芯光纖詳細地進行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了下述課題。艮口， 上述專利文獻1、2所記載的多芯光纖，并沒有充分地針對傳送損耗的降低及非線性 (nonlinearity)的降低進行研究。因此，在大容量且長距離的傳送中應(yīng)用多芯光纖時，有可
3能產(chǎn)生問題。本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于，提供一種降低傳送損耗及非線性的多芯光纖。本發(fā)明所涉及的多芯光纖具有多個纖芯，它們沿規(guī)定軸方向延伸；以及包層，其覆蓋該多個纖芯的周圍。另外，為了達到上述目的，包層由添加有氟元素的石英玻璃形成， 多個纖芯由添加有氯元素的石英玻璃或純石英玻璃形成。根據(jù)具有上述構(gòu)造的多芯光纖，通過將由添加有氯元素的石英玻璃或純石英玻璃形成的纖芯，配置在由添加有氟元素的石英玻璃形成的包層內(nèi)，從而降低在該多芯光纖的纖芯內(nèi)導(dǎo)波的光的傳送損耗及非線性。在這里，也可以使得多個纖芯中相鄰配置的纖芯之間，氯元素的添加量彼此不同。 在此情況下，通過形成相鄰的纖芯之間氯元素的添加量彼此不同的形態(tài)，可以任意變更這些相鄰的纖芯間的折射率差。其結(jié)果，可以減少相鄰纖芯間的串擾。另外，優(yōu)選多個纖芯中的相鄰纖芯之間的中心間距離為20 μ m 45 μ m。在使相鄰的纖芯之間的中心間距離處于上述范圍內(nèi)的情況下，可以在維持一定級別的串擾的同時， 在包層內(nèi)配置多個纖芯。此外，也可以在多個纖芯中相鄰的纖芯之間，使該纖芯相對于包層的相對折射率差及直徑中的至少一個彼此不同。另外，即使在該差大于或等于多個纖芯的相加平均值的 5%的情況下，對于該多芯光纖也是可以容許的。另外，本發(fā)明所涉及的多芯光纖也可以具有大于或等于一個的泄漏減少部，其用于減少從各纖芯向其周圍傳輸?shù)男孤┕?。在此情況下，各泄漏減少部的至少一部分存在于將多個纖芯中相鄰的纖芯相互連結(jié)而成的直線上。這樣，通過設(shè)置分別配置為至少一部分位于相鄰的纖芯之間的泄漏減少部，從而可以有效地降低由于來自各纖芯的泄漏光所導(dǎo)致的串擾，而不會增大該多芯光纖的傳送損耗。在本發(fā)明所涉及的多芯光纖中，只要將泄漏減少部的至少任意一個以下述方式形成在包層內(nèi)即可，即，在與規(guī)定軸方向正交的剖面上，形成包圍多個纖芯中所對應(yīng)的纖芯的環(huán)狀。另外，優(yōu)選泄漏減少部的至少任意個為形成使由該泄漏減少部包圍的區(qū)域中的傳輸光的封閉率得到了提高的折射率分布的區(qū)域。具體地說，以實質(zhì)上降低折射率的方式構(gòu)成泄漏減少部，或者相反地以增加折射率的方式構(gòu)成泄漏減少部。例如，作為降低折射率的結(jié)構(gòu)，通過在多個纖芯各自的周邊包層中，添加折射率降低劑或者形成空孔，從而構(gòu)成泄漏減少部。作為增加折射率的結(jié)構(gòu)，也可以通過在多個纖芯各自的周邊包層中添加折射率提升劑，從而構(gòu)成泄漏減少部。另外，在本發(fā)明所涉及的多芯光纖中，也可以是泄漏減少部的至少任意一個由降低傳輸光功率的材料構(gòu)成。在此情況下，構(gòu)成材料的吸收系數(shù)以及散射系數(shù)中的至少任意一個比包層大。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，提供一種降低傳送損耗及非線性的多芯光纖。并且，通過在包層內(nèi)設(shè)置分別配置為至少一部分位于多個纖芯中相鄰的纖芯之間的泄漏減少部，從而得到降低相鄰的纖芯間的串擾的效果，而不會增大該多芯光纖中的傳送損耗。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的多芯光纖的第1實施方式的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示第1實施方式所涉及的多芯光纖的剖面構(gòu)造的圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的多芯光纖的第2實施方式的剖面構(gòu)造的圖。圖4是用于對本發(fā)明所涉及的多芯光纖所應(yīng)用的泄漏減少部的配置條件進行說明的圖。圖5是用于對泄漏光產(chǎn)生原理和泄漏減少部的構(gòu)造及功能進行說明的圖。圖6是用于對本發(fā)明所涉及的多芯光纖所可以應(yīng)用的泄漏減少部的第1具體例進行說明的圖。圖7是用于對本發(fā)明所涉及的多芯光纖所可以應(yīng)用的泄漏減少部的第2具體例進行說明的圖。圖8是表示現(xiàn)有的光通信系統(tǒng)(Ρ0Ν系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式下面，參照圖1 圖7，詳細說明本發(fā)明所涉及的多芯光纖的各實施方式。此外，在附圖的說明中，對于相同的要素標注相同的標號，省略重復(fù)的說明。(第1實施方式)圖1是表示本發(fā)明所涉及的多芯光纖的第1實施方式的概略結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖2 是表示第1實施方式所涉及的多芯光纖的剖面構(gòu)造的圖。圖1的多芯光纖100是沿中心軸 Ax(與該多芯光纖100的長度方向一致的規(guī)定軸)延伸的光纖，具有多個纖芯111 113 ； 包層120，其覆蓋上述多個纖芯111 113，在與中心軸Ax正交的平面上具有圓形剖面；以及包覆部130，其設(shè)置在包層的外周。在包層120內(nèi)配置有中心纖芯111，其設(shè)置在該包層的中心，并且沿中心軸Ax延伸；以及2種周邊纖芯112、113，它們設(shè)置在與該中心纖芯111 不同的位置上，并且沿中心軸Ax延伸。另外，周邊纖芯112、113配置為，沿著以中心纖芯 111(中心纖芯111的中心)為中心的圓周方向，交替配置周邊纖芯112的任意一個和周邊纖芯113的任意一個。這些周邊纖芯112、113在該圓周上等間隔地設(shè)置6個。在該多芯光纖100中，中心纖芯111由純石英玻璃構(gòu)成。另外，包層120由以使由純石英玻璃構(gòu)成的中心纖芯111的相對折射率差為0. 35%的方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃構(gòu)成。并且，周邊纖芯112由以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成，周邊纖芯113由以0.6重量％添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成。在上述結(jié)構(gòu)中，周邊纖芯112相對于包層120的相對折射率差為0. 38%，周邊纖芯113相對于包層120的相對折射率差為 0.41%。中心纖芯111及周邊纖芯112、113的相對折射率差的差設(shè)定為，大于或等于多個纖芯的相加平均值的5%的值。如上述所示使用添加有氯元素的石英玻璃作為周邊纖芯112、 113的原因如下所示。即，添加有氯元素的石英玻璃具有正折射率，可以維持高軟化點，并且抑制傳送損耗，因此，對于在相鄰纖芯之間設(shè)置折射率差來說是有效的。在具有上述構(gòu)造的多芯光纖100中，例如中心纖芯111和周邊纖芯112、113的直徑分別設(shè)定為8μπι。另外，中心纖芯111和周邊纖芯112、113之間的距離(將中心之間連結(jié)的距離)、以及沿著以中心纖芯111為中心的圓周方向相鄰的周邊纖芯112的任意一個和周邊纖芯113的任意一個之間的纖芯中心間距離(相鄰的纖芯中心之間的直線距離)，分別
5設(shè)定為35 μ m。包層120的直徑為125 μ m。另外，通過設(shè)置包覆部130，多芯光纖100整體的直徑成為245 μ m。具有圖2的剖面構(gòu)造的多芯光纖100通過下述方法制造。首先，準備以使由純石英玻璃構(gòu)成的中心纖芯111的相對折射率差為0. 35%得方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃棒。該石英玻璃棒最終形成包層120。并且，準備1根純石英玻璃棒，3根以0.3重量％ 添加有氯元素的石英玻璃棒，3根以0. 6重量％添加有氯元素的石英玻璃棒，分別對準備好的石英玻璃棒進行延伸 切斷，以使得它們成為相同直徑、相同長度。上述石英玻璃棒最終形成中心纖芯111、周邊纖芯112、113。然后，在添加有氟元素的石英玻璃棒的中心位置上、和與該中心等距離且相鄰孔之間的距離相等的位置上，開設(shè)共計7個孔，其直徑與上述延伸 切斷后的7根石英玻璃棒的直徑相比大5%左右。然后，在成為該包層120的添加有氟元素的石英玻璃棒的中心的孔中，插入純石英玻璃棒(成為中心纖芯111)，并且在設(shè)置于添加有氟元素的石英玻璃棒的外周側(cè)的6個孔中，交替插入以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒(成為周邊纖芯 112)和以0.6重量％添加有氯元素的石英玻璃棒(成為周邊纖芯113)。然后，通過對添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒進行加熱， 從而設(shè)置在添加有氟元素的石英玻璃棒上的孔坍塌，添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒一體化。由此，得到多芯光纖的預(yù)制體。通過利用適當?shù)睦z條件對所得到的預(yù)制體進行拉絲，從而制造本實施方式所涉及的多芯光纖100。(第2實施方式)圖3是表示本發(fā)明所涉及的多芯光纖的第2實施方式的剖面構(gòu)造的圖。第2實施方式所涉及的多芯光纖200與第1實施方式所涉及的多芯光纖100(圖2)相比，在下述方面不同。即，中心纖芯及周邊纖芯的相對折射率差彼此相等，相鄰配置的周邊纖芯的直徑彼此不同。此外，在圖3中，與圖2相同地，示出該多芯光纖200的與中心軸Ax正交的平面一致的剖面。具體地說，該第2實施方式所涉及的多芯光纖200具有多個纖芯114 116 ；包層120，其覆蓋上述多個纖芯114 116 ；以及包覆部230，其設(shè)置在包層120的外周。在具有圓形剖面形狀的包層120的中心設(shè)置有沿中心軸Ax延伸的中心纖芯114。另外，在包層 120內(nèi)，在以中心纖芯114(中心纖芯114的中心)為中心的圓周方向上，交替配置周邊纖芯 115的任意一個和周邊纖芯116的任意一個。這些周邊纖芯115、116在以中心纖芯114為中心的圓周上等間隔地設(shè)置6個。該結(jié)構(gòu)與第1實施方式所涉及的多芯光纖100相同。中心纖芯114及周邊纖芯115、116由以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成，包層120由均勻地添加有氟元素的石英玻璃構(gòu)成，與由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成的中心纖芯114及周邊纖芯115、116的相對折射率差為0. 38%。在具有上述構(gòu)造的第2實施方式所涉及的多芯光纖200中，例如將中心纖芯114 的直徑設(shè)定為8. 5 μ m，將周邊纖芯115的直徑設(shè)定為7. 9 μ m，將周邊纖芯116的直徑設(shè)定為9.2 μ m。中心纖芯114和周邊纖芯115、116之間的纖芯中心間距離、以及相鄰的周邊纖芯115的任意一個和周邊纖芯116的任意一個之間的纖芯中心間距離，分別設(shè)定為40μπι。 中心纖芯114及周邊纖芯115、116的直徑差設(shè)定為，大于或等于多個纖芯的相加平均值的 5%的值。此外，包層120的直徑為125 μ m，包含包覆部230在內(nèi)的該多芯光纖200整體的直徑成為245 μ m。第2實施方式所涉及的多芯光纖200通過下述方法制造。首先，準備以下述方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃棒，即，使得各個由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成的中心纖芯114及周邊纖芯115、116的相對折射率差為0. 38%。該石英玻璃棒形成包層120。并且， 準備7根以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒，對準備好的石英玻璃棒進行延伸·切斷，以使得它們直徑為8. 5 μ m(l根)、7. 9 μ m(3根)、9. 2 μ m(3根)且長度相同。上述石英玻璃棒最終形成中心纖芯114、周邊纖芯115、116。然后，在添加有氟元素的石英玻璃棒的中心位置上、和與該中心等距離且相鄰孔之間的距離為40 μ m的位置上，開設(shè)共計7個孔，其直徑與上述延伸 切斷后的7根石英玻璃棒的直徑相比大5%左右。然后，在7個孔中分別插入以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒。然后，通過對添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒進行加熱， 從而設(shè)置在添加有氟元素的石英玻璃棒上的孔坍塌。由此，添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒一體化，得到多芯光纖的預(yù)制體。通過利用適當?shù)睦z條件對所得到的預(yù)制體進行拉絲，從而制造本實施方式所涉及的多芯光纖200。上述第1實施方式所涉及的多芯光纖100及第2實施方式所涉及的多芯光纖200， 與通常結(jié)構(gòu)的多芯光纖、即具有由分別添加GeO2的石英玻璃構(gòu)成的多個纖芯和由純石英玻璃構(gòu)成的包層而形成的多芯光纖相比，具有以下特征。即，由于纖芯的至少一部分使用純石英玻璃，所以與使用添加有GeO2的纖芯的光纖相比，傳送損耗降低0. 02dB/km左右，并且非線性折射率降低1成左右。另外，在具有由分別添加有GeO2的石英玻璃構(gòu)成的多個纖芯和由純石英玻璃構(gòu)成的包層而形成的多芯光纖的情況下，由于纖芯在加熱時的粘度比包層低，所以在利用坍塌而一體化時，纖芯形狀容易變形(剖面有可能成為與正圓不同的形狀)。在此情況下，偏振模色散容易增大。與此相對，第1實施方式所涉及的多芯光纖100的構(gòu)成中心纖芯111的純石英玻璃及構(gòu)成周邊纖芯112、113的石英玻璃(分別以0.3重量％、0.6重量％添加氯元素)，與構(gòu)成包層120的添加有氟元素的石英玻璃相比，在加熱時的粘度較高。由此，在利用坍塌而體化時，包層部分容易變形，與此相對，纖芯部分難以變形(即使在拉絲時，也易于將纖芯的形狀保持為正圓狀)。由此，因纖芯的剖面形狀為非圓形狀而導(dǎo)致的偏振模色散減少。另外，在如第2實施方式所涉及的多芯光纖200所示，中心纖芯114及周邊纖芯 115、116全部由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成的情況下，纖芯難以變形，偏振模色散減少。如上述所示，純石英玻璃或微量添加有氯元素的石英玻璃在加熱時的粘度，比添加有氟元素的石英玻璃高。因此，拉絲時的張力集中在纖芯部分，并且在拉絲后，在纖芯部分殘留拉伸應(yīng)力。而且，通過適當?shù)卣{(diào)整拉絲時的張力，可以利用纖芯部分的拉伸殘留應(yīng)力調(diào)整纖芯部分的折射率變化量。由此，在上述第1及第2實施方式所涉及的多芯光纖100、 200的拉絲工序中，可以在一定程度上調(diào)整相對折射率差。第1實施方式所涉及的多芯光纖100包含2種氯元素添加量彼此不同的纖芯而構(gòu)成。如果如上述所示將多種纖芯應(yīng)用在多芯光纖中，則該多芯光纖的剖面上的對稱性變差， 在制造流程中纖芯變形的可能性增加。但是，如本第1實施方式所涉及的多芯光纖100所示，在使用由添加有氟元素的石英玻璃構(gòu)成的包層，并且使用由純石英玻璃或添加有氯元
7素的石英玻璃構(gòu)成的纖芯的情況下，由于纖芯的粘度與包層的粘度相比較高，所以可以抑制制造時的纖芯變形。此外，在使用上述第1及第2實施方式所涉及的多芯光纖100、200時，將上述多芯光纖100、200兩根相互進行熔融連接。此時，通過連接時的放電加熱，包層120中的氟元素的一部分擴散至纖芯部分(在多芯光纖100的情況下，為中心纖芯111及周邊纖芯112、 113，在多芯光纖200的情況下，為中心纖芯114及周邊纖芯115、116)，由此，各纖芯中的相對折射率差降低，模場直徑(MFD)擴大。其結(jié)果，為了實現(xiàn)所期望的連接損耗而要求的纖芯彼此的位置偏移公差擴大。此外，在第1實施方式所涉及的多芯光纖100中，在相鄰的纖芯之間，相對折射率差彼此不同。另外，在第2實施方式所涉及的多芯光纖200中，在相鄰的纖芯之間，其直徑彼此不同。通過如上述所示設(shè)定為在相鄰的纖芯之間相對折射率差或直徑彼此不同，從而可以降低纖芯間串擾。由此，在使纖芯間隔較窄的情況下，也可以防止串擾增大。與纖芯間隔為75 μ m且配置有4個纖芯的標準多芯光纖(直徑125 μ m)相比，上述實施方式的多芯光纖100、200的纖芯間隔較窄，纖芯數(shù)量也較多，但在該多芯光纖100、200中，確認了串擾被充分降低而不會成為問題這一情況。此外，優(yōu)選纖芯中心間距離為20 μ m 45 μ m。在多個纖芯的纖芯中心間距離超過 45 μ m的情況下，可以配置在多芯光纖內(nèi)部的纖芯數(shù)量被限制，或者在形成包含有所期望數(shù)量的纖芯的多芯光纖的情況下，多芯光纖的直徑增大，因此，優(yōu)選纖芯中心間距離小于或等于45μπι。另外，如果考慮在直徑125μπι的標準多芯光纖的內(nèi)部排列19個纖芯(在以中心纖芯的中心作為中心的兩層圓周上分別配置6個、12個周邊纖芯)的情況，則優(yōu)選纖芯中心間距離大于或等于20 μ m。以上，針對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，可以進行各種變更。例如，在上述實施方式中，針對周邊纖芯的數(shù)量為6個的情況進行了說明，但周邊纖芯的數(shù)量并不限定。另外，周邊纖芯的位置并不必如上述實施方式所示必須配置在以多芯光纖的中心軸Ax(該多芯光纖的中心)作為中心的圓周上。此外，也可以采用在多芯光纖的中心不設(shè)置中心纖芯的結(jié)構(gòu)。另外，在上述實施方式中，多芯光纖中的中心纖芯及周邊纖芯的石英玻璃中添加的氯元素的量為一個例子，可以適當變更。另外，在包層的石英玻璃中添加的氟元素的量也可以適當變更。下面，詳細記述上述各實施方式所涉及的多芯光纖中可以應(yīng)用的串擾減少構(gòu)造。 例如“2010年電子情報通信學會QOlO IEICE)通信^寸^ -〒^大會通信講演論文集2 B-10-16(2010/Sep. /14 17) ”的圖3中的記載所示，多芯光纖的串擾與彎曲半徑相對應(yīng)而變化。直線狀態(tài)(彎曲半徑無限大)下的串擾，可以通過增大相鄰纖芯間的直徑差而降低。例如，纖芯直徑差為5. 5%的光纖A在彎曲半徑無限大時的串擾(通過模擬得到的平均值)為_40dB左右，與此相對，在纖芯直徑差為14. 9%的光纖B中，為-55dB左右。另一方面，隨著彎曲半徑而產(chǎn)生的串擾變化量，在光纖A中為25dB左右 (-40dB — -15dB)，與此相對，在光纖B中為35dB左右(_55dB — -20dB)，纖芯直徑差較大的光纖B隨著彎曲半徑而產(chǎn)生的串擾變化量較大。因此，作為多芯光纖的使用狀態(tài)，如果可以事先預(yù)測彎曲半徑，則只要設(shè)計與該彎曲半徑相應(yīng)的纖芯直徑差的多芯光纖即可(對于光纖A和光纖B，使串擾最嚴重的彎曲半徑不同)。但是，在無法事先預(yù)測彎曲半徑的情況下，考慮優(yōu)選在使纖芯直徑差減小而降低隨著彎曲半徑產(chǎn)生的串擾變化量的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置泄漏減少部等方法，使串擾的絕對值也減少。此外，在將泄漏減少部具體地應(yīng)用于上述各實施方式所涉及的多芯光纖中的情況下， 該多芯光纖具有多個纖芯，其分別由添加有氯元素的石英玻璃或純石英玻璃構(gòu)成；包層， 其包圍上述多個纖芯，由添加有氟元素的石英玻璃構(gòu)成；以及泄漏減少部，其設(shè)置為至少一部分分別位于將多個纖芯中相鄰的纖芯彼此連結(jié)而成的直線上。另外，從多芯光纖的制造性以及多芯光纖的連接特性的角度出發(fā)，優(yōu)選沒有纖芯直徑差。此外，在前面的說明中，僅針對多芯光纖的纖芯直徑差進行了說明，但由于串擾的彎曲半徑依賴性也受到等價折射率的影響，所以對于纖芯間的相對折射率差的差異來說， 與針對纖芯直徑的差異的討論相同。具體地說，對于應(yīng)用泄漏減少部的多芯光纖，如下所示進行說明。此外，圖4是用于對本發(fā)明所涉及的多芯光纖中所應(yīng)用的泄漏減少部的配置條件進行說明的圖。另外，為了使多芯光纖的構(gòu)造進一步簡單化，下面，針對具有4個纖芯的多芯光纖進行說明。作為一個例子，在圖4(a)中，示出4個纖芯310分別由包層320覆蓋的多芯光纖 300。該多芯光纖300的外周面被包覆部330覆蓋，4個纖芯310配置為圍繞該多芯光纖300 的中心軸Ax。另外，包層320在各纖芯310的周邊區(qū)域和除此之外的區(qū)域中的功能不同。具體地說，包層320如后述所示，劃分為光學包層，其有助于作為光波導(dǎo)路的各纖芯310中的光傳輸；以及物理包層，其使該多芯光纖300具有定強度，以對各纖芯310進行物理保護。如上述所示，在具有4個纖芯的多芯光纖300(圖4(a))中，在各纖芯310的周邊包層區(qū)域中設(shè)置有泄漏減少部350。S卩，如圖4(b)所示，在本實施方式所涉及的多芯光纖 300中，泄漏減少部350配置為，至少一部分位于將相鄰的纖芯310的中心連結(jié)而成的直線 E上。更具體的結(jié)構(gòu)在圖5中示出。該圖5是用于對泄漏光產(chǎn)生原理和泄漏減少部的構(gòu)造及功能進行說明的圖，與圖4(a)所示的區(qū)域A(與中心軸Ax正交的該多芯光纖300的剖面上的區(qū)域)相對應(yīng)。在圖5所示的例子中，針對各纖芯310分別準備環(huán)狀的泄漏減少部350A，形成在對應(yīng)的纖芯310周邊的包層320內(nèi)。特別地，在圖5所示的例子中，包層320具有光學包層 321，其設(shè)置在該纖芯310的外周，作為對纖芯310內(nèi)傳輸?shù)墓獾膫魉吞匦援a(chǎn)生影響的區(qū)域； 以及物理包層322，其設(shè)置在光學包層321的外周，作為對該纖芯310內(nèi)傳輸?shù)墓獾膫魉吞匦圆划a(chǎn)生影響的區(qū)域。為了避免各個纖芯310的傳送性能的惡化，更優(yōu)選泄漏減少部350A 形成在物理包層322內(nèi)。此外，光學包層321和物理包層322是從是否對傳送特性產(chǎn)生影響這一功能性的角度出發(fā)而進行區(qū)分的區(qū)域，無法根據(jù)組成等在構(gòu)造上進行區(qū)分。因此，在附圖中，為了容易理解本發(fā)明，為了方便而以虛線示出構(gòu)成包層320的光學包層321和物理包層322的邊界。另外，如圖5所示，泄漏減少部350A是用于減少來自纖芯310的泄漏光的功率的區(qū)域，以通過吸收、散射、封閉等偏轉(zhuǎn)控制而有效減少泄漏光的光量的方式起作用。另外，在與中心軸Ax正交的該多芯光纖300的剖面上，泄漏減少部350A設(shè)置在相對于纖芯310的中心的距離成為下述區(qū)域(作為1根光纖起作用的區(qū)域)中的波長1. 55 μ m時的MFD的5/2 倍的位置至包層320的外周面(物理包層322和包覆部330的分界面)之間，其中，該區(qū)域由該纖芯310和位于其周邊的包層320的一部分構(gòu)成?；蛘?，泄漏減少部350A也可以設(shè)置在由纖芯310和位于其周邊的包層320的一部分構(gòu)成的區(qū)域的電場振幅為小于或等于其峰值的10-4的位置至包層320的外周面之間。在上述結(jié)構(gòu)中，如果由于小徑彎曲(在傳輸高功率光時，對該多芯光纖300施加的較小的曲率半徑下的彎曲)而導(dǎo)致來自纖芯310的光量P。的泄漏光到達泄漏減少部350A， 則在泄漏減少部350A中吸收幾乎所有泄漏光。具體地說，透過泄漏減少部350A的泄漏光的光量，減少至到達泄漏減少部350A的泄漏光的光量Ptl的1/10(參照圖5)。其結(jié)果，有效地減少由于泄漏光到達相鄰的纖芯310而產(chǎn)生的串擾。下面，參照圖6及圖7，說明泄漏減少部350 (與圖6中的350A相對應(yīng))的更具體的構(gòu)造。此外，在圖6及圖7中，示出圖4(a)所示的多芯光纖300的例子，但對于纖芯數(shù)量及纖芯配置不同的其他多芯光纖，也可以相同地分別構(gòu)成泄漏減少部350A，泄漏減少部 350A具有通過吸收、散射、封閉等進行的偏轉(zhuǎn)控制功能。首先，圖6是用于說明可以應(yīng)用于多芯光纖300A中的泄漏減少部350A的第1具體例的圖。圖6(a)示出多芯光纖300A的剖面構(gòu)造，與圖4(a)的剖面構(gòu)造一致。在該第1 具體例中，作為泄漏減少部350A，設(shè)置有以包圍纖芯310的方式形成環(huán)狀的所謂凹槽層的折射率較低的層。即，該第1具體例所涉及的泄漏減少部350A，通過將泄漏光封閉在該泄漏減少部350A內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。此外，圖6 (b)是多芯光纖300A中的一個纖芯光纖區(qū)域的折射率曲線。另外，圖6(c)是圖6(a)中的部分D的放大圖，是作為第1具體例所涉及的泄漏減少部350A，通過形成多個空孔510而實現(xiàn)折射率較低的層的例子。圖6(d)是圖6(a)中的部分D的放大圖，是作為第1具體例所涉及的泄漏減少部350A， 通過形成多個空腔(point) 520而實現(xiàn)折射率較低的層的例子。多芯光纖300A是石英類玻璃光纖，在圖6(a)所示的剖面上配置多個纖芯310，在上述多個纖芯310的外周存在光學包層321，此外，在光學包層321的周邊存在物理包層 322。另外，包圍各纖芯310的環(huán)狀的泄漏減少部350A設(shè)置在物理包層322內(nèi)。該第1具體例所涉及的泄漏減少部350A，通過將從纖芯310傳輸來的泄漏光封閉在利用該泄漏減少部350A所包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域中，從而以抑制泄漏光向相鄰的纖芯310傳輸?shù)姆绞狡鹱饔?。此外，在具有這種構(gòu)造的多芯光纖300A中，纖芯310由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成，包層 320由純石英玻璃構(gòu)成，纖芯310相對于包層320的相對折射率差為0. 35% (小于或等于 0.4%)。另外，纖芯310的外徑為8.5 μ m。由上述纖芯310及其周邊包層的一部分構(gòu)成的區(qū)域(作為1根光纖起作用的區(qū)域)在波長1.陽μ m時具有10. 2 μ m的MFD。另外，該區(qū)域中的電場振幅在纖芯310的中心(以下，稱為纖芯中心)成為峰值，成為峰值的10_4的位置是與纖芯中心相距^.5μπι的位置。由此，優(yōu)選泄漏減少部350Α設(shè)置在物理包層322內(nèi)， 其沿半徑方向R距離纖芯中心大于或等于25. 5 μ m(MFD的5/2倍的距離)，或者沿半徑方向 R距離纖芯中心大于或等于28. 5 μ m。在該第1具體例中，泄漏減少部350A是在與纖芯中心相距35 μ m至50 μ m的范圍內(nèi)形成的環(huán)狀區(qū)域。實現(xiàn)該第1具體例所涉及的泄漏減少部350A的第1方式為，通過如圖6 (b)所示設(shè)計折射率曲線，從而實現(xiàn)來自各纖芯310的泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。特別地，在該第1方式中，通過采用槽構(gòu)造的折射率曲線作為該多芯光纖300A中的多個纖芯光纖區(qū)域各自的折射率曲線，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。即，如圖6(b)所示，通過在相當于泄漏減少部350A的石英玻璃區(qū)域中添加F，從而將該泄漏減少部350A相對于光學包層321的相對折射率差設(shè)定為-0.7%。此外，多芯光纖300A為石英類光纖，根據(jù)圖6(b)的折射率曲線可知，纖芯310 由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成，包層320由純石英玻璃構(gòu)成。另外，纖芯310與包層320 的相對折射率差小于或等于0. 4%。設(shè)置在物理包層322內(nèi)的泄漏減少部350A的折射率， 由于添加F(折射率降低劑)而低于純石英玻璃。另外，圖6(c)是圖6(a)中的部分D的放大圖，作為該第1具體例所涉及的泄漏減少部350A，示出用于實現(xiàn)對來自纖芯310的泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制的第2方式。在該第2方式中，通過在相當于泄漏減少部350A的區(qū)域中，設(shè)置沿著中心軸Ax延伸的多個空孔510，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。另外，圖6(d)是圖6(a)中的部分D的放大圖，作為該第1具體例所涉及的泄漏減少部350A，示出用于實現(xiàn)泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制的第3方式。在該第3方式中，通過使空腔520 散布在圖6(a)所示的剖面上包圍纖芯310的環(huán)狀區(qū)域、且沿中心軸Ax延伸的區(qū)域內(nèi)，而形成泄漏減少部350A，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。如上述第1 第3方式所示，通過將泄漏減少部350A形成為低折射率區(qū)域、空孔形成區(qū)域、或者空腔散布區(qū)域，從而有意識地降低該泄漏減少部350A相對于包層320的相對折射率差。其結(jié)果，由于小徑彎曲等而導(dǎo)致的從纖芯310向相鄰的纖芯310傳輸?shù)男孤┕獾囊徊糠郑环忾]在由泄漏減少部350A包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)。在這里，在從各纖芯310向該多芯光纖300A的包覆部330傳輸?shù)男孤┕庵?，被封閉在由泄漏減少部350A包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)的光的比例，可以通過改變下述要素而進行調(diào)節(jié)，即，纖芯310至泄漏減少部350A的距離、泄漏減少部350A的厚度、第1方式的結(jié)構(gòu)中泄漏減少部350A相對于包層320的相對折射率差、第2方式的結(jié)構(gòu)中空孔的配置等、第3方式的結(jié)構(gòu)中空腔的配置等。由此，可以將透過該泄漏減少部350A的泄漏光的光量降低至小于或等于經(jīng)由包層320的一部分(光學包層321)到達泄漏減少部350A的泄漏光的光量Ptl 的1/10。此外，也可以通過對空孔、空腔進行適當?shù)呐渲茫霉庾訋兜男?yīng)將泄漏光封閉在由泄漏減少部350A包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)。此外，如上述所示構(gòu)成的泄漏減少部350A，在由各纖芯310和其周邊包層構(gòu)成的區(qū)域中，存在于距離纖芯310的中心大于或等于MFD的5/2倍的位置的外側(cè)、或者該區(qū)域中的電場振幅小于或等于峰值(在纖芯中心處得到峰值)的10_4的位置的外側(cè)。因此，泄漏減少部350A的存在對在纖芯310內(nèi)傳輸?shù)墓馑a(chǎn)生的影響，實質(zhì)上為可以忽略的程度，泄漏減少部350A對傳送損耗等特性產(chǎn)生的影響也成為可以忽略的程度。另外，由于泄漏光的一部分也向泄漏減少部350A的外側(cè)泄漏，因此被封閉在泄漏減少部350A的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)的光成分也在傳輸?shù)耐瑫r逐步衰減。因此，被封閉在由泄漏減少部350A包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)的光成分，不會再次與纖芯310內(nèi)的傳輸光進行耦合(可以實質(zhì)性地避免被封閉在泄漏減少部350A的內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)的光成分對纖芯310內(nèi)的傳輸光的傳送特性產(chǎn)生影響)。下面，圖7是用于對本發(fā)明所涉及的多芯光纖所可以應(yīng)用的泄漏減少部的第2具體例進行說明的圖。該第2具體例所涉及的泄漏減少部350A，通過在由各纖芯和其周邊包層320的一部分構(gòu)成的區(qū)域中，使從纖芯310到達的泄漏光的散射增大，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制。此外，圖7(a)表示多芯光纖300A的剖面構(gòu)造，與圖4(a)的剖面構(gòu)造一致。在該第2具體例中，也與第1具體例相同地，以包圍纖芯310的方式形成有環(huán)狀的泄漏減少部 350A。此外，圖7(b)是圖7(a)中的部分D的放大圖，是作為第2具體例所涉及的泄漏減少部350A而實現(xiàn)下述區(qū)域的例子，S卩，該區(qū)域形成為吸收系數(shù)及散射系數(shù)中的至少任意一個大于包層區(qū)域。在圖7 (a)所示的多芯光纖300A的剖面上，泄漏減少部350A配置在各纖芯310的周邊。另外，包層320可以區(qū)分為位于各纖芯310的周邊的光學包層321和物理包層322， 包圍各纖芯310的環(huán)狀的泄漏減少部350A設(shè)置在物理包層322內(nèi)。該第2具體例所涉及的泄漏減少部350A通過將從纖芯310傳輸來的泄漏光封閉在由該泄漏減少部350A包圍的內(nèi)側(cè)區(qū)域中，從而以抑制泄漏光向相鄰的纖芯310傳輸?shù)姆绞狡鹱饔?。此外，在具有上述?gòu)造且包含纖芯310的區(qū)域中，纖芯310由添加有氯元素的石英玻璃構(gòu)成，包層320由純石英玻璃構(gòu)成，纖芯310相對于包層320的相對折射率差為1%。另外，纖芯310的外徑為 30 μ m。在包含上述纖芯310的區(qū)域中，纖芯310在波長1. 55 μ m時成為多模，但基模的MFD 為19.8μπι。另外，各個包含纖芯310的區(qū)域中的電場振幅在纖芯中心處成為峰值，成為峰值的10_4的位置是與纖芯中心相距23. 1 μ m的位置。由此，該第2具體例所涉及的泄漏減少部350A設(shè)置在物理包層322內(nèi)，其沿半徑方向R距離纖芯中心大于或等于49. 5ym(MFD 的5/2倍的距離)，或者沿半徑方向R距離纖芯中心大于或等于23. 1 μ m。在該第2具體例中，泄漏減少部350A是在與纖芯中心相距35 μ m至50 μ m的范圍內(nèi)形成的環(huán)狀區(qū)域。圖7(b)所示的泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制方式，是通過利用在與泄漏減少部350A相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)添加的微小各向異性體530使泄漏光的散射增大，從而進行泄漏光的偏轉(zhuǎn)控制的。 作為上述泄漏減少部350A，可以考慮例如含有伸長后的鹵化銀顆粒(微小各向異性體530) 的玻璃。如上述所示，通過在環(huán)狀的泄漏減少部350A中添加上述微小各向異性體530，從而該泄漏減少部350A中的泄漏光的散射(其結(jié)果，泄漏光被偏轉(zhuǎn))、以及泄漏光的吸收(泄漏光衰減)，與其他玻璃區(qū)域相比變大。即，泄漏減少部350A具有與包層320相比較大的吸收系數(shù)及散射系數(shù)。由此，根據(jù)該第2具體例所涉及的泄漏減少部350A，可以有效地減少透過該泄漏減少部350A向相鄰的纖芯310傳輸?shù)男孤┕獾墓饬?。此外，在上述的說明中，泄漏減少部被應(yīng)用于由添加有氯元素的纖芯-純石英包層構(gòu)成的多芯光纖中，但在將泄漏減少部應(yīng)用于上述各實施方式所涉及的多芯光纖中的情況下，當然向包層320的石英玻璃中添加規(guī)定量的氟元素。
1權(quán)利要求
1.一種多芯光纖，其具有沿規(guī)定軸方向延伸的多個纖芯、以及覆蓋所述多個纖芯的周圍的包層，該多芯光纖的特征在于，所述包層由添加有氟元素的石英玻璃形成，所述多個纖芯由添加有氯元素的石英玻璃或純石英玻璃形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于，所述多個纖芯中的相鄰纖芯之間的中心間距離為20 μ m 45 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于，在所述多個纖芯中的相鄰纖芯之間，氯元素的添加量彼此不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于，在所述多個纖芯中的相鄰纖芯之間，相對折射率差及直徑中的至少一個彼此不同，其差大于或等于所述多個纖芯的相加平均值的5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的多芯光纖，其特征在于，具有泄漏減少部，其至少一部分分別位于將所述多個纖芯中相鄰的纖芯彼此連結(jié)而成的直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多芯光纖，其特征在于，所述泄漏減少部的至少任意一個形成在所述包層內(nèi)，在與所述規(guī)定軸方向正交的剖面上，形成包圍所述多個纖芯中所對應(yīng)的纖芯的環(huán)狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多芯光纖，其特征在于，所述泄漏減少部的至少任意一個具有使由該泄漏減少部包圍的區(qū)域內(nèi)的傳輸光的封閉率得到了提高的折射率分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多芯光纖，其特征在于，所述泄漏減少部的至少任意一個，是作為實質(zhì)上降低折射率的結(jié)構(gòu)，在所述多個纖芯各自的周邊包層內(nèi)添加折射率降低劑或形成空孔的區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多芯光纖，其特征在于，所述泄漏減少部的至少任意一個由降低傳輸光功率的材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多芯光纖，其特征在于，所述材料的吸收系數(shù)及散射系數(shù)中的至少任意一個大于所述包層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多芯光纖，其具有用于減少傳送損耗及非線性的構(gòu)造。該多芯光纖(100)具有多個纖芯(中心纖芯(111)及周邊纖芯(112、113))，它們沿中心軸Ax方向延伸；以及包層(120)，其覆蓋上述纖芯的周圍。包層(120)由添加有氟元素的石英玻璃形成，多個纖芯(111～113)由添加有氯元素的石英玻璃或純石英玻璃形成。
文檔編號G02B6/02GK102193136SQ20111005629
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者屜岡英資, 樽稔樹, 永島拓志 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社