CN102998739A

CN102998739A - 光纤

Info

Publication number: CN102998739A
Application number: CN2012103401442A
Authority: CN
Inventors: 永岛拓志; 樽稔树; 桑原一也
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-27
Also published as: JP2013061559A; US20130064513A1

Abstract

本发明公开一种光纤，该光纤具有位于围绕芯层的包层中的多个孔，并且具有高断裂强度和低传输损耗。芯层由玻璃制成。包层围绕芯层，孔形成在包层中而沿着光纤的中心轴延伸。孔彼此之间以恒定的间隔沿着以芯层为中心的圆形成，每个孔具有大致圆形剖面。包层分成两层包层。位于孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是压缩应力。

Description

光纤

技术领域

本发明涉及光纤，该光纤具有位于围绕芯层的包层中的多个孔。

背景技术

已知具有沿着光纤的中心轴延伸的多个孔的光纤。与不具有这种孔的实心光纤相比，具有这种孔的光纤能够具有更多的特性。

日本未审查的专利申请公开（PCT申请的译文）No.2005-538029描述了如下光纤，该光纤包括内部形成有孔的内部区域以及围绕内部区域的外部区域。内部区域由软化点比外部区域的材料的软化点高的材料形成。利用这种构造，抑制了孔在拉伸期间的变形，从而可以制造具有期望特性的光纤。对于这种光纤，在拉伸处理中，外部区域的材料固化并同时使拉伸应力残留在内部区域的材料中。结果，拉伸应力残留在包括孔的壁面在内的内部区域中。因此，这种光纤容易导致从孔的壁面开始的破裂，并且由于瑞利散射而使传输损耗增大。

发明内容

本发明旨在提供如下光纤：该光纤具有位于围绕芯层的包层中的多个孔，并且具有高断裂强度和低传输损耗。

根据本发明的一个方面的光纤包括芯层以及围绕所述芯层的包层，所述包层具有沿着所述光纤的中心轴延伸的多个孔。位于所述孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是压缩应力。

在根据本发明的上述方面的光纤中，所述压缩应力优选的是15MPa以上。另外，在根据本发明的上述方面的光纤中，所述内部区域中的卤族元素的摩尔浓度优选地比所述包层的位于所述内部区域周围的区域中的卤族元素的摩尔浓度高。优选地，所述内部区域中共掺杂有氯和氟。

根据本发明的上述方面的光纤具有位于围绕所述芯层的包层中的所述孔，并且具有高断裂强度和低传输损耗。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的光纤的剖面构造和折射率分布的概念图。

图2是示出根据本发明的实施例的光纤的剖面构造和折射率分布的概念图。

图3是示出根据本发明的实施例的光纤的剖面构造和折射率分布的概念图。

图4是示出根据比较例的光纤的折射率分布和应力分布的概念图。

图5是示出根据本发明的实例的光纤的折射率分布和应力分布的概念图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的实施例。附图是出于示例的目的，而不是为了限制本发明的范围。为了避免重复解释，在附图中以相同的附图标记表示相似的部件。附图中的尺寸比率未必准确。

图1至图3是示出根据本发明的实施例的光纤1A至1C的剖面构造和折射率分布的概念图。在各图中，上半部分示出剖面构造，下半部分示出沿着剖面图中的虚线的折射率分布。光纤1A至1C称为孔助光纤（HAF）。每根光纤1A至1C均包括：芯层10，其由玻璃制成；包层20，其由玻璃制成并围绕芯层10；以及多个孔30，其形成在包层20中而沿光纤的轴向延伸。孔30彼此之间以恒定的间隔沿着以芯层10为中心的圆形成，每个孔30具有大致圆形剖面。尽管图中的孔30的数量是十个，但孔30的数量不限于此。

包层20分成包层21和包层22。在光纤1A中，包层21与包层22之间的边界位于孔30的外接圆外侧。在光纤1B中，包层21与包层22之间的边界位于孔30的内接圆内侧。在光纤1C中，包层21与包层22之间的边界位于孔30的外接圆与内接圆之间。包层21和22由制造光纤预制件时起源（origin）不同的玻璃制成。

芯层10的折射率比包层20的折射率高。芯层10可以由掺杂有GeO₂的石英玻璃制成。包层20可以由掺杂有卤族元素的石英玻璃制成。包层21和22可以具有相同的折射率或不同的折射率。

光纤1A至1C能够抑制光向外泄漏到孔30之外，从而将由芯层10引导的大部分光限制在孔30的内侧区域中。由于芯层10周围形成的孔30，使得光纤1A至1C的弯曲损耗减小。

因此，当通过拉伸光纤预制件来制造孔助光纤（HAF）时，重要的是在拉伸处理中精确地控制孔径。为了在拉伸处理中控制孔径，需要稳定孔的内部压力。还需要执行高张力拉伸，从而在玻璃的粘度相对较高时执行拉伸。然而，当执行高张力拉伸时，拉伸应力容易残留在芯层周围，并且残留的拉伸应力可能导致玻璃的强度降低并使传输损耗增大。

在根据本发明的实施例的光纤中，位于孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是压缩应力。因此，根据本发明的实施例的光纤具有高断裂强度和低传输损耗。压缩应力优选的是15MPa以上。在这种情况下，可以可靠地增大断裂强度，并且可以可靠地减小传输损耗。

在根据本发明的实施例的光纤中，内部区域中的卤族元素的摩尔浓度优选地比包层的位于内部区域周围的区域中的卤族元素的摩尔浓度高。在这种情况下，可以降低内部区域中的粘度并且可以将内部区域中的应力设成压缩应力。优选地，内部区域中共掺杂有氯和氟。这里，氯是使折射率增大的掺杂剂，氟是使折射率减小的掺杂剂。当内部区域中共掺杂有氯和氟时，可以降低内部区域中的粘度，同时将内部区域的折射率设成期望值。

图4是示出根据比较例的光纤的折射率分布和应力分布的概念图。上半部分示出折射率分布，下半部分示出应力分布。在根据比较例的光纤中，位于孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是拉伸应力。芯层10掺杂有7.24重量%（重量百分比）的GeO₂。包层21掺杂有0.12重量%的氯。包层22掺杂有0.39重量%的氯。包层21中的氯的浓度小于包层22中的氯的浓度。因此，包层21的粘度高于包层22的粘度，形成有孔的包层21中的残余应力是拉伸应力。比较例的光纤在波长为1.55μm时的传输损耗是0.22dB/km。

图5是示出根据本发明的实例的光纤的折射率分布和应力分布的概念图。上半部分示出折射率分布，下半部分示出应力分布。在根据本实例的光纤中，位于孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是压缩应力。芯层10掺杂有7.24重量%的GeO₂。包层21掺杂有0.12重量%的氯和0.05重量%的氟。包层22掺杂有0.12重量%的氯。包层21中的卤族元素浓度大于包层22中的卤族元素浓度。因此，包层21的粘度低于包层22的粘度，形成有孔的包层21中的残余应力是15MPa以上的压缩应力。本实例的光纤在波长为1.55μm时的传输损耗是0.20dB/km。由于该残余应力是压缩应力，所以传输损耗减小。另外，由于在本实例的光纤中施加到孔的壁面上的压力是压缩应力，所以可以增大抵抗从孔的壁面开始的破裂的断裂强度。这样，增大了断裂强度。

当将施加到孔的壁面上的压力设成压缩应力时，存在如下风险：在拉伸处理中，由于孔的壁面的粘度小，所以孔会发生变形。对于光受到二维地且周期性地设置的多个孔限制的光子晶体光纤的情况，存在如下风险：孔的变形将使传输损耗增大。然而，对于HAF的情况，孔的数量是小的，例如为十个，并且利用芯层与光学包层之间的折射率差异限制了光。因此，孔的变形对传输损耗的影响小，并且不会导致任何问题。

Claims

1.一种光纤，包括：

芯层；以及

包层，其围绕所述芯层，所述包层具有沿着所述光纤的中心轴延伸的多个孔，

其中，位于所述孔的外接圆内侧的内部区域中的残余应力是压缩应力。

2.根据权利要求1所述的光纤，其中，

所述压缩应力为15MPa以上。

3.根据权利要求1所述的光纤，其中，

所述内部区域中的卤族元素的摩尔浓度比所述包层的位于所述内部区域周围的区域中的卤族元素的摩尔浓度高。

4.根据权利要求3所述的光纤，其中，

所述内部区域中共掺杂有氯和氟。