Оптическое волокно и способ его изготовления

Оптическое волокно и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптическому волокну и способу его изготовления, а, в частности, относится к оптическому волокну, характеризующемуся эффективной формой профиля показателя преломления в сердцевине для уменьшения избыточных потерь - так называемых потерь на изгибе (потерь на макроизгибе), которые возникают во время изгиба оптического волокна.

Испрашивается приоритет в отношении японской патентной заявки №2014-157571, поданной 1 августа 2014 года, японской патентной заявки №2014-195937, поданной 26 сентября 2014 года, и японской патентной заявки №2014-195938, поданной 26 сентября 2014 года, содержание которых посредством ссылки включается в настоящий документ.

Уровень техники

Оптическое волокно устанавливали даже на внутренней стороне зданий, домов и тому подобного в соответствии с распространением программы «оптическое волокно до квартиры» (FTTH). В соответствии с этим, привлекло внимание оптическое волокно, для которого уменьшены избыточные потери - так называемые потери на изгибе (потери на макроизгибе), которые имеют место во время изгиба.

При использовании оптического волокна с низкими потерями на изгибе ожидается предотвращение мгновенного прерывания сигнала вследствие потерь, которые имеют место во время изгиба оптического волокна, уменьшение издержки при установке вследствие упрощения укладки и т.п.

В качестве стандарта для оптического волокна, у которого потери на изгибе уменьшены в сопоставлении со стандартным одномодовым оптическим волокном (SSMF), используют документ ITU-T Recommendation G.657 при одновременном базировании на документе ITU-T Recommendation G.652, который представляет собой стандарт для стандартного одномодового оптического волокна (SSMF).

Например, в качестве способа улучшения (уменьшения) потерь на изгибе для стандартного одномодового оптического волокна (SSMF) были предложены следующие далее способы.

(1) Увеличение показателя преломления для сердцевины (например, обратитесь к патентному документу 1).

Показатель преломления для сердцевины увеличивается, а диаметр модового поля (MFD) уменьшается в сопоставлении с тем, что имеет место для волокна SSMF, и, таким образом, значительной становится локализация света в отношении сердцевины, а потери на изгибе для оптического волокна уменьшаются. В данном случае в целях согласования дисперсии с документом G.652 предпочитается, чтобы был бы принят так называемый профиль с пониженным показателем преломления, у которого показатель преломления для оболочки поблизости от сердцевины является уменьшенным, (например, обратитесь к непатентному документу 1).

В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 15 мм, который базируется на документе G.657.A1.

(2) Расположение части, характеризующейся низким показателем преломления, в позиции оболочки, отделенной от сердцевины, (например, обратитесь к патентному документу 2 и патентному документу 3).

Часть, характеризующуюся низким показателем преломления, - так называемый каналец - располагают в позиции оболочки, расположенной на внешней окружности сердцевины, которая отделена от сердцевины, и, таким образом, в случае придания изгиба значительной станет локализация света в отношении сердцевины, и потери на изгибе для оптического волокна уменьшатся, (например, обратитесь к патентному документу 4).

В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 10 мм, который базируется на документах G.657.A2 или G.657.B2, и продукт, соответствующий меньшему радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3. В дополнение к этому, в качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3, и у которого другие оптические свойства базируются на стандарте документов серии G.657.A.

(3) Добавление отверстия в оболочку (например, обратитесь к патентному документу 5 и патентному документу 6).

Локализация света в отношении сердцевины становится значительной, и потери на изгибе для оптического волокна уменьшаются при использовании так называемого дырчатого волокна (HAF), полученного в результате обеспечения наличия физического отверстия, проходящего через оптическое волокно в продольном направлении в позиции оболочки, расположенной на внешней окружности сердцевины, и позиция которого отделена от сердцевины, или при использовании оптического волокна (например, продукта ClearCurve (зарегистрированная торговая марка), изготовленного в компании Corning Incorporated), имеющего тонкую структуру, образованную из множества независимых полостей, (например, обратитесь к патентному документу 7 и патентному документу 8).

В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3.

(4) Получение формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α (например, обратитесь к патентному документу 3 и патентному документу 9).

Форму профиля показателя преломления для сердцевины получают в соответствии с законом степени α (тип градиентного показателя), и, таким образом, значительной становится локализация света в отношении сердцевины, и потери на изгибе уменьшаются. Например, в патентном документе 3 описывается то, что в случае получения формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α потери на изгибе уменьшатся на 30% в сопоставлении с формой профиля показателя преломления, относящейся к простому ступенчатому типу.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[Патентный документ 1] Японский патент №4268115

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №2013-88818

[Патентный документ 3] Патент Соединенных Штатов №8428411

[Патентный документ 4] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №S63-43107

[Патентный документ 5] Японский патент №4417286

[Патентный документ 6] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №2006-293166

[Патентный документ 7] Международная публикация согласно договору ДПК №WO2004/092793

[Патентный документ 8] Опубликованный японский перевод №2009-543126 международной публикации согласно договору ДПК

[Патентный документ 9] Патент Соединенных Штатов №8588569

Непатентные документы

[Непатентный документ 1] К. Okamoto and T. Okoshi, «Computer-aided synthesis of the optimum refractive index profile for a multimode fiber», IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-25, pp. 213-221, 1976

Сущность изобретения

Проблемы, разрешаемые в изобретении

Каждой из соответствующих областей техники свойственны следующие далее проблемы.

(1) Увеличение показателя преломления для сердцевины.

Для оптического волокна, имеющего диаметр MFD, меньший, чем соответствующая характеристика для волокна SSMF, во время соединения с волокном SSMF имеет место стадия соединения. Фигура 1 демонстрирует схематический вид дефектной формы сигнала рефлектометрии OTDR, наблюдаемой в случае наличия стадии соединения.

Дефектная форма сигнала рефлектометрии OTDR, имеющая вид, продемонстрированный на фигуре 1, первоначально наблюдается при наличии разрыва (например, обратитесь к фигуре 5(a) японской нерассмотренной патентной заявки, первой публикации №2000-205999), а также имеет место в позиции, соединенной с оптическим волокном, имеющим другой диаметр MFD. Это обуславливается тем, что интенсивность сигнала рефлектометрии OTDR пропорциональна минус квадрату диаметра MFD (обратнопропорциональна 2-ой степени диаметра MFD). Например, в случае проведения измерения при использовании метода рефлектометрии OTDR со стороны оптического волокна, имеющего малый диаметр MFD в канале передачи, где оптическое волокно, имеющее малый диаметр MFD, соединяется с оптическим волокном, имеющим большой диаметр MFD, получат форму сигнала, продемонстрированную на фигуре 1, даже, несмотря на отсутствие разрыва.

В дополнение к этому, для оптического волокна, у которого показатель преломления сердцевины увеличивается, могут быть уменьшены потери на изгибе. Однако, в соответствии с этим, диаметр модового поля уменьшается, а потери при соединении по отношению к волокну SSMF увеличиваются. По этой причине имеется предел уменьшения потерь на изгибе.

(2) Расположение части, характеризующейся низким показателем преломления, в позиции оболочки, отделенной от сердцевины.

В качестве способа получения заготовки оптического волокна были известны способ аксиального осаждения из паровой фазы (VAD), способ внешнего осаждения из паровой фазы (OVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и тому подобное. В целях получения части, характеризующейся низким показателем преломления, при использовании способа (так называемого способа внешнего осаждения из паровой фазы) осаждения материала на внешнюю поверхность исходного элемента, такого как способ аксиального осаждения из паровой фазы или способ внешнего осаждения из паровой фазы, необходимо получать множество слоев, характеризующихся различным показателем преломления, и, таким образом, количество стадий, необходимых для изготовления заготовки, увеличивается. С другой стороны, в целях получения части, характеризующейся низким показателем преломления, при использовании способа (так называемого способа осаждения из паровой фазы на внутреннюю поверхность) осаждения материала на внутреннюю поверхность кварцевой трубки (исходной кварцевой трубки) в качестве исходного элемента, такого как способ химического осаждения из паровой фазы, необходимо получать не только сердцевину, но также и каналец на внутренней стороне исходной кварцевой трубки, и, таким образом, размер заготовки, которую можно изготавливать из исходной кварцевой трубки, имеющей тот же самый размер (внутреннего диаметра), становится малым. В дополнение к этому, как в способе внешнего осаждения из паровой фазы, так и в способе осаждения из паровой фазы на внутреннюю поверхность для получения части, характеризующейся низким показателем преломления, необходима легирующая добавка для уменьшения показателя преломления до значения, меньшего, чем у кварца.

В дополнение к этому, для оптического волокна, характеризующегося профилем показателя преломления, относящимся к типу канальца, необходимо получать множество слоев, характеризующихся различным показателем преломления, и, таким образом, стадия изготовления заготовки становится усложненной.

(3) Добавление отверстия в оболочку.

Стадия получения отверстия в оболочке необходима на ступени заготовки оптического волокна, и, таким образом, количество стадий, необходимых для изготовления заготовки, увеличивается. Для оптического волокна, имеющего отверстие, стадия изготовления становится усложненной в сопоставлении с тем, что имеет место для оптического волокна, имеющего сплошную структуру. В дополнение к этому, в целях сохранения отверстия на стадии вытягивания оптического волокна из заготовки оптического волокна необходима специальная стадия вытягивания. Для оптического волокна, имеющего отверстие, требуется передовая технология вытягивания, и, таким образом, изготовление проводить нелегко.

(4) Получение формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α.

В целях получения формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α необходима возможность регулирования профиля показателя преломления. То есть в целях изменения показателя преломления для материала сердцевины необходима высокая степень регулирования количества легирующей добавки.

Настоящее изобретение было сделано с учетом описанных выше обстоятельств, и одна цель настоящего изобретения заключается в предложении оптического волокна, которое может иметь диаметр MFD, приблизительно идентичный тому, что имеет место для волокна SSMD, и может обеспечить уменьшение потерь на изгибе при отсутствии добавления канальца или отверстия.

В дополнение к этому, как известно, показатель преломления для оболочки в части, близкой к сердцевине, оказывает значительное воздействие на оптические свойства оптического волокна, но в результате проведения интенсивных исследований изобретателями настоящего изобретения был обнаружен профиль показателя преломления, который может обеспечить уменьшение потерь на изгибе при отсутствии уменьшения диаметра модового поля.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в обеспечении совместимости подавления потерь при соединении во время соединения оптического волокна с другим оптическим волокном и уменьшения потерь на изгибе в результате принятия профиля показателя преломления на основании данного открытия.

Средства разрешения проблем

В целях достижения описанных выше целей оптическое волокно, соответствующее первому аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, окружающую внешнюю окружность сердцевины, при обозначении радиуса сердцевины в виде r1 относительная разность показателей преломления между центром сердцевины и оболочкой является первой относительной разностью показателей преломления Δ1a, и относительная разность показателей преломления между позицией, в которой расстояние от центра сердцевины в радиальном направлении составляет r1, и оболочкой является второй относительной разностью показателей преломления Δ1b, первая относительная разность показателей преломления Δ1a является большей, чем 0, вторая относительная разность показателей преломления Δ1b является большей, чем 0, первая относительная разность показателей преломления Δ1a является большей, чем вторая относительная разность показателей преломления Δ1b, первая относительная разность показателей преломления Δ1a и вторая относительная разность показателей преломления Δ1b удовлетворяют соотношению, определяемому следующим далее выражением: 0,20≤(Δ1a-Δ1b)/Δ1a≤0,88, и профиль показателя преломления Δ для сердцевины во всей области секции 0≤r≤r1 в виде зависимости Δ(r) от расстояния r от центра сердцевины в радиальном направлении определяют следующим далее выражением: Δ(r)=Δ1а-(Δ1а-Δ1b)r/r1.

Первая относительная разность показателей преломления Δ1a может удовлетворять соотношению 0,35%<Δ1a≤0,50%.

Вторая относительная разность показателей преломления Δ1b может удовлетворять соотношению 0,06%≤Δ1b<0,35%.

Радиус r1 может удовлетворять соотношению 4,50 мкм <r1≤6,25 мкм.

Значение потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм может быть меньшим или равным 0,102 дБ/10 витков.

Первая относительная разность показателей преломления Δ1a и вторая относительная разность показателей преломления Δ1b могут удовлетворять соотношению, определяемому следующим далее выражением: 0,42≤(Δ1a-Δ1b)/Δ1a≤0,88.

Значение потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм может быть меньшим или равным 0,055 дБ/10 витков.

Критическая длина волны для кабеля может быть меньшей или равной 1260 нм.

Диаметр модового поля MFD при длине волны 1310 нм может находиться в диапазоне 8,2 мкм ≤MFD≤9,9 мкм.

В дополнение к этому, способом изготовления оптического волокна, соответствующего второму аспекту настоящего изобретения, является способ изготовления оптического волокна, соответствующего описанному выше первому аспекту, в котором стекло, конфигурирующее сердцевину, или часть стекла, конфигурирующего сердцевину, и стекло, конфигурирующее оболочку, получают при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из паровой фазы во время получения заготовки оптического волокна.

Оптическое волокно, соответствующее третьему аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, полученную на внешней окружности сердцевины, оболочка включает слой внутренней оболочки, примыкающий к сердцевине, и слой внешней оболочки, полученный на внешней окружности слоя внутренней оболочки, сердцевина характеризуется показателем преломления Δ1 и максимальным показателем преломления Δ1max, слой внутренней оболочки характеризуется показателем преломления Δ2 и минимальным показателем преломления Δ2min, слой внешней оболочки характеризуется показателем преломления Δ3, и показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражением [4] и выражением [5]. Δ1max>Δ2min и Δ1max>Δ3 … [4] и 0,01%<|Δ2min-Δ3|<0,03% … [5]. Радиус внешней окружности r1 сердцевины, радиус внутренней окружности r2 слоя внутренней оболочки и радиус внешней окружности r3 слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражением [6] и выражением [7]. r1<r2<r3 … [6] и 0,2≤r1/r2≤0,5 … [7].

Критическая длина волны λc_22m для 22 м удовлетворяет выражению [8]. λc_22m≤1260 нм … [8]. Диаметр модового поля при длине волны 1310 нм удовлетворяет выражению [9]. 8,6 мкм ≤ диаметр модового поля ≤9,5 мкм … [9].

Показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки могут описываться соотношениями, определяемыми выражением [1А] и выражением [2А]. Δ1max>Δ3>Δ2min … [1А] и 0,01%<(Δ3-Δ2min)<0,03% … [2А].

Для волокна, соответствующего третьему аспекту, увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания волокна 10 раз вокруг оправки, имеющей диаметр 15 мм, может быть меньшим или равным 0,25 дБ, а увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания волокна 10 раз вокруг оправки может быть меньшим или равным 1,0 дБ.

Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор.

Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют хлор.

В случае Δ2<Δ3, например, слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор (F), а в случае Δ2>Δ3, например, слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют хлор (Cl).

Оптическое волокно, соответствующее четвертому аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, полученную на внешней окружности сердцевины, оболочка включает слой внутренней оболочки, примыкающий к сердцевине, каналец, примыкающий к внешней окружности слоя внутренней оболочки, и слой внешней оболочки, полученный на внешней окружности канальца, сердцевина характеризуется показателем преломления Δ1 и максимальным показателем преломления Δ1max, слой внутренней оболочки характеризуется показателем преломления Δ2 и минимальным показателем преломления Δ2min, каналец характеризуется показателем преломления Δ3 и минимальным показателем преломления Δ3min, слой внешней оболочки характеризуется показателем преломления Δ4, и показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки, канальца и слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражениями в диапазоне от выражения [14] до выражения [16]. Δ1max>Δ2>Δ3min … [14], Δ1max>Δ4>Δ3min … [15] и 0,01%<(Δ4-Δ3min)<0,03% … [16]. Радиус внешней окружности r1 сердцевины, радиус внешней окружности r2 слоя внутренней оболочки, радиус внешней окружности r3 канальца и радиус внешней окружности r4 слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражениями в диапазоне от выражения [17] до выражения [19]. r1≤r2<r3<r4 … [17], 1≤r2/r1<5 … [18] и 1<r3/r2≤2 … [19]. Критическая длина волны λc_22m для 22 м удовлетворяет выражению [20]. λc_22m≤1260 нм … [20]. Диаметр модового поля при длине волны 1310 нм удовлетворяет выражению [21]. 8,6 мкм ≤ диаметр модового поля ≤9,5 мкм … [21].

Для оптического волокна, соответствующего четвертому аспекту, увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания оптического волокна 10 раз вокруг оправки, имеющей диаметр 15 мм, может быть меньшим или равным 0,25 дБ, а увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания оптического волокна 10 раз вокруг оправки может быть меньшим или равным 1,0 дБ.

Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а каналец может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор.

Эффекты от изобретения

В соответствии с первым аспектом и вторым аспектом настоящего изобретения может быть предложено оптическое волокно, у которого профиль показателя преломления для сердцевины является линейным и простым в сопоставлении с распределением по закону степени α, и потери на изгибе могут быть уменьшены. В соответствии оптическим волокном, соответствующим первому аспекту и второму аспекту, оптическое волокно может иметь диаметр MFD, приблизительно идентичный тому, что имеет место для волокна SSMD, и, таким образом, даже в случае соединения оптического волокна с волокном SSMD стадия соединения не станет проблемой. В дополнение к этому, отсутствует необходимость получения канальца или отверстия в оболочке.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения подстраивают разность между показателями преломления для слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки, соотношение между радиусами наружных окружностей сердцевины и слоя внутренней оболочки и тому подобное, и, таким образом, потери при соединении могут быть подавлены до низкого значения во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)), и потери на изгибе могут быть уменьшены.

В третьем аспекте настоящего изобретения может быть использован способ изготовления из соответствующей области техники при отсутствии значительного изменения способа, и, таким образом, изготовление является легким, и производственные издержки могут быть выдержаны на низком уровне.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения подстраивают разность между показателями преломления для канальца и слоя внешней оболочки, соотношение между радиусами наружных окружностей сердцевины, слоя внутренней оболочки, канальца и тому подобного, и, таким образом, потери при соединении могут быть подавлены до низкого значения во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)), и потери на изгибе могут быть уменьшены.

В четвертом аспекте настоящего изобретения может быть использован способ изготовления из соответствующей области техники при отсутствии значительного изменения способа, и, таким образом, изготовление является легким, и производственные издержки могут быть выдержаны на низком уровне.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой схематический вид формы сигнала рефлектометрии OTDR, наблюдаемой во время соединения оптических волокон, имеющих различный диаметр MFD.

Фигура 2 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления для оптического волокна, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 3 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 4 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 5А представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5В представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5С представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5D представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5Е представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5F представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5G представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5Н представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 5I представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.

Фигура 6А представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6В представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6С представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6D представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6Е представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6F представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6G представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6Н представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 6I представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.

Фигура 7 представляет собой график, демонстрирующий один пример зависимости между значением α и потерями на изгибе.

Фигура 8 представляет собой график, демонстрирующий один пример зависимости между острым углом и потерями на изгибе.

Фигура 9 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее второму варианту осуществления.

Фигура 10 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 9.

Фигура 11 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее третьему варианту осуществления.

Фигура 12 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 11.

Фигура 13 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее четвертому варианту осуществления.

Фигура 14 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 13.

Фигура 15 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, соответствующего пятому варианту осуществления.

Варианты осуществления изобретения

Ниже в настоящем документе настоящее изобретение будет описываться на основании предпочтительных вариантов осуществления.

Фигура 2 демонстрирует схематический вид профиля показателя преломления для оптического волокна, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения. Оптическое волокно, соответствующее данному варианту осуществления, включает сердцевину, расположенную в части в области центра оптического волокна, и оболочку, окружающую внешнюю окружность сердцевины. В общем случае оболочка является концентрической по отношению к сердцевине, но оболочка и сердцевина могут быть эксцентрическими в приемлемых пределах.

На фигуре 2 r1 указывает на радиус сердцевины. Левый край диапазона r1 указывает на позицию центра для сердцевины, а правый край диапазона r1 указывает на позицию внешней окружности для сердцевины. Δ1a (первая относительная разность показателей преломления) указывает на относительную разность показателей преломления в центре сердцевины, a Δ1b (вторая относительная разность показателей преломления) указывает на относительную разность показателей преломления на внешней окружности сердцевины. Относительная разность показателей преломления Δ1a и Δ1b указывает на относительную разность показателей преломления по отношению к показателю преломления для оболочки. Диапазон, в котором расстояние от центра сердцевины, является меньшим или равным r1, указывает на сердцевину, область вне диапазона r1 (на фигуре 2 позиция, в которой расстояние от центра сердцевины является большим чем r1) указывает на оболочку. Для оболочки относительная разность показателей преломления составляет 0.

Профиль показателя преломления А для сердцевины оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, определяют описываемым ниже выражением [1] во всей области секции 0≤r≤r1 в виде зависимости величины А(r) от расстояния r от центра сердцевины в радиальном направлении.

В данном случае в выражении [1] относительная разность показателей преломления (первая относительная разность показателей преломления) Δ1a является большей, чем относительная разность показателей преломления (вторая относительная разность показателей преломления) Δ1b. То есть показатель преломления в центре сердцевины является большим, чем показатель преломления на внешней окружности сердцевины. В дополнение к этому, в общем случае для оптического волокна, которое направляет свет в соответствии с разностью между показателями преломления для сердцевины и оболочки, необходимо, чтобы относительная разность показателей преломления Δ1a была бы большей чем 0. Это указывает на то, что показатель преломления в центре сердцевины является большим, чем показатель преломления в оболочке.

В настоящем документе вводится параметр, такой как «острый угол». «Острый угол» оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, представляют символом А и определяют описываемым ниже выражением [2].

Фигура 3 демонстрирует профиль показателя преломления в случае изменения острого угла оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, в единицах приращения в 20% в диапазоне от 0% до 100%. В том случае, когда величина Δ1a идентична величине Δ1b, острый угол А составит 0%, и профиль показателя преломления возвратится к профилю показателя преломления, относящемуся к ступенчатому типу. В дополнение к этому, в том случае, когда величина Δ1b идентична 0, острый угол А составит 100%. В том случае, когда острый угол составляет 0%, профиль показателя преломления будет иметь «четырехугольную форму», а в том случае, когда острый угол составляет 100%, профиль показателя преломления будет иметь «треугольную форму». В противоположность этому, для профиля показателя преломления, имеющего «пятиугольную форму», пример которой представлен на фигуре 2, профиль показателя преломления не только определяется выражением [1], но также и удовлетворяет соотношению Δ1a>Δ1b>0. В данном случае острый угол является большим чем 0% и меньшим чем 100%.

Далее в целях сопоставления с профилем показателя преломления, имеющим «пятиугольную форму», будет описываться распределение по закону степени α. В общем случае профиль показателя преломления при распределении по закону степени α для оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, определяют описываемым ниже выражением [3].

В выражении [3] n₁ представляет собой показатель преломления в центре сердцевины, n₀ представляет собой показатель преломления для оболочки, Δ представляет собой относительную разность показателей преломления для центра сердцевины по отношению к оболочке, r представляет собой расстояние от центра сердцевины в радиальном направлении, и а представляет собой радиус сердцевины. Относительную разность показателей преломления Δ определяют в виде Δ=(n₁²-n₀²)/2n₁². По этой причине n₀, n₁ и Δ описываются соотношением n₀=n₁(1-2А)^1/2.

В дополнение к этому, фигура 4 демонстрирует профиль показателя преломления в случае изменения значения α в диапазоне от 1 до ∞ при распределении по закону степени α. Случай, в котором α составляет 1, соответствует случаю, в котором острый угол составляет 100% в выражении [1], а случай, в котором α составляет ∞, соответствует случаю, в котором острый угол составляет 0% в выражении [1].

Будет описываться эффект от оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления. Свет не может быть направлен через сердцевину оптического волокна вследствие изменения профиля показателя преломления, которое индуцируется во время изгиба оптического волокна, свет излучается в оболочку, и, таким образом, имеют место потери на изгибе для оптического волокна. В целях уменьшения потерь на изгибе важно подавлять светорассеяние в отношении оболочки. По этой причине, как считается, эффективными являются предварительное концентрирование распределения света, направляемого через оптическое волокно, в части в области центра сердцевины и подавление светорассеяния в отношении оболочки.

В целях концентрирования распределения света в части в области центра сердцевины предпочтительным является (а) профиль показателя преломления, для которого показатель преломления постепенно уменьшается от части в области центра сердцевины к оболочке. Однако в случае малой относительной разности показателей преломления между сердцевиной и оболочкой в оболочке легко происходит светорассеяние. Поэтому в целях подавления светорассеяния в отношении оболочки предпочитается, чтобы (b) относительная разность показателей преломления для части в области внешней окружности сердцевины по отношению к оболочке увеличивалась бы. В целях уменьшения потерь на изгибе предпочитается иметь две характеристики (а) и (b) в комбинации. Как это считается, профиль показателя преломления, имеющий пятиугольную форму, имеет две характеристики (а) и (b) в комбинации, и, таким образом, является эффективным для уменьшения потерь на изгибе.

В целях получения эффекта уменьшения потерь на изгибе более предпочтительным является наличие следующих далее характеристик.

Диапазон острого угла А, определенный описанным выше выражением [2], предпочтительно имеет вид 0,20≤А≤0,88, а более предпочтительно имеет вид 0,42≤А≤0,88.

Предпочитается, чтобы диапазон относительной разности показателей преломления Δ1a для центра сердцевины имел бы вид 0,35%<Δ1a≤0,50%.

Предпочитается, чтобы диапазон относительной разности показателей преломления Δ1b для внешней окружности сердцевины имел бы вид 0,06%≤Δ1b<0,35%.

Предпочитается, чтобы диапазон радиуса сердцевины r1 имел бы вид 4,50 мкм<r1≤6,25 мкм.

Диапазон потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм предпочтительно является меньшим или равным 0,102 дБ/10 витков (меньшим или равным 0,102 дБ при расчете на 10 витков), а более предпочтительно меньшим или равным 0,055 дБ/10 витков (меньшим или равным 0,055 дБ при расчете на 10 витков).

Предпочитается, чтобы диапазон критической длины волны для кабеля был бы меньшим или равным 1260 нм.

Предпочитается, чтобы диапазон диаметра модового поля MFD при длине волны 1310 нм имел бы вид 8,2 мкм ≤MFD≤9,9 мкм.

Оптическое волокно, соответствующее данному варианту осуществления, может быть изготовлено в результате получения заготовки оптического волокна при использовании известного способа получения заготовки, такого как способ аксиального осаждения из паровой фазы, способ внешнего осаждения из паровой фазы и способ химического осаждения из паровой фазы, а после этого вытягивания оптического волокна из заготовки оптического волокна. Примеры способа получения заготовки оптического волокна включают способ, в котором стекло, конфигурирующее, по меньшей мере, сердцевину, получают при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из паровой фазы, а оставшуюся стеклянную часть дополнительно получают в результате осаждения кварцевого (SiO₂) стекла в виде оболочки кварцевой трубки и так далее. В данное время часть, полученная при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из