專利名稱：光纖、光傳送線路以及光纖的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖及其制造方法，以及光傳送線路，特別涉及使用波長(zhǎng)多重傳送技術(shù)的長(zhǎng)距離大容量傳送系統(tǒng)，無中繼海底光纜系統(tǒng)等光通信中使用的光纖、其制造方法和波長(zhǎng)分割多重(WDM)光傳送中使用的光纖和光傳送線路。
背景技術(shù)：
作為光通信用單模光纖(SMF)的光傳送信號(hào)使用的波長(zhǎng)大多在1300nm(1.3μm)附近或者1550nm(1.55μm)附近，在波長(zhǎng)多重傳送用光纖中，使用傳送損失效小的1550nm(1.55μm)的波長(zhǎng)。
近年來，隨著波長(zhǎng)多重傳送系統(tǒng)的發(fā)展，非線形光學(xué)效果的抑制和色散的抑制的重要性提高。
其中，在長(zhǎng)距離大容量傳送用光纖中，使用圖1所示的、前段部分上具有擴(kuò)大有效芯截面積(Aeff)的正的波長(zhǎng)色散以及正的波長(zhǎng)色散斜率的光纖1，后段部分使用具有負(fù)的波長(zhǎng)色散和負(fù)的波長(zhǎng)色散斜率的光纖2，將二者組合，提供綜合的減小波長(zhǎng)色散的線路，即色散管理型傳送線路。
在近海島嶼之間的通信等中使用的無中繼海底光纜系統(tǒng)中，為了抑制非線形光學(xué)效果，可以使用擴(kuò)大實(shí)效(有效)芯截面積Aeff的光纖。
作為這些波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖的制造方法，已知的有VAD法、OVD法、MCVD法或者將它們組合制造的方法等一些公知的合成方法。
上述波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖本身及其制造方法遇到了下面所述的問題。
(1)為了抑制非線形光學(xué)效果，必須增大實(shí)效(有效)芯截面積Aeff。但是，通常，如果增大Aeff，彎曲損失增加，引起截止波長(zhǎng)的增加。因此，在抑制彎曲損失和截止波長(zhǎng)的同時(shí)擴(kuò)大Aeff是困難的。這通常被稱為特性的折中現(xiàn)象，即Aeff和波長(zhǎng)色散、波長(zhǎng)色散斜率(波長(zhǎng)色散斜率或者波長(zhǎng)色散斜度)之間發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)所希望的所有特性，必須嚴(yán)格管理芯部分的折射率分布(形狀、比折射率差)，到目前為止，穩(wěn)定制造滿足這些要求的光纖還是困難的。
(2)作為控制石英系光纖的傳送損失的一個(gè)因素，已知為瑞利散射。瑞利散射已知是由石英玻璃中所含的雜質(zhì)，例如增減折射率的摻雜劑的種類和量來決定。到目前為止，能夠進(jìn)行基于擴(kuò)大Aeff目的的折射率分布的優(yōu)化，但是必須增加能夠提高芯部分的折射率的摻雜劑如鍺(Ge)的量。但是，如果鍺的摻雜量增多，如上所述，減小瑞利散射并降低傳送損失是困難的。
(3)在整個(gè)傳送線路上的平均傳送損失是，例如，在圖1所示的示例中，沿著光信號(hào)的傳送方向D，將前段光纖1和后段光纖2的傳送損失進(jìn)行條長(zhǎng)加權(quán)平均來提供的。但是，通常，具有負(fù)的波長(zhǎng)色散和負(fù)的波長(zhǎng)色散斜率的后段光纖2的傳送損失高，其損失降低困難。因此，為了減少整個(gè)傳送線路的傳送損失，希望通過抑制前段光纖1的色散延長(zhǎng)整個(gè)傳送線路的條長(zhǎng)并且降低傳送損失。
進(jìn)而，在使用光纖進(jìn)行光傳送時(shí)，作為增加傳送容量的方法，WDM光傳送受到關(guān)注。因此，對(duì)WDM光傳送中使用的光纖進(jìn)行了多項(xiàng)研究。
能夠用于WDM光傳送的光纖已知有在1.3μm附近具有零色散波長(zhǎng)的單模光纖(SMF)或在使用波長(zhǎng)帶不具有零色散波長(zhǎng)的色散位移光纖(NADSF)等。但是，上述光纖，存在例如自己位相變調(diào)(SPM)或相互位相變調(diào)(XPM)的非線形性問題。
對(duì)于上述光纖，為了解決非線形性的問題，開發(fā)將色散值從零充分分離并擴(kuò)大有效芯截面積(Aeff)的光纖。有效芯截面積是用(MFD)2×π×k/4的式子表示的，其中k為常數(shù)。例如，1999年電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)電子協(xié)會(huì)大會(huì)稿集中記載的C-3-76和C-3-77中記載了其的例子。
但是，上述稿集中記載的光纖的色散值都超過了20ps/nm/km。因此，累積色散增加，用于長(zhǎng)距離WDM光傳送用是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1方案是一種光纖，其特征在于零色散波長(zhǎng)為1250nm到1350nm，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.185dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散為19±1ps/nm.km，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散斜率為0.06ps/nm2.km以下，波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積為105μm2以上，光纜截止波長(zhǎng)λcc為1530nm以下，波長(zhǎng)1550nm的偏波模式色散為0.1ps/km1/2以下，以心軸外徑為20mm進(jìn)行彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1550nm的彎曲損失為10dB/m以下。
本發(fā)明的第2方案是一種光纖，其特征在于包括位于光纖的中心，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn1，外徑為a的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn2，外徑為b的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn3，外徑為c的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn4，外徑為d的第4區(qū)域；以及在上述第4區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn5，外徑為e的第5區(qū)域；其中上述Δn1到Δn5具有Δn2＜Δn4＜Δn3＜Δn1Δn1、Δn2、Δn3、Δn4＜0Δn5＞0的關(guān)系。
本發(fā)明第3方案是根據(jù)第2方案的光纖，其特征在于，上述第1區(qū)域的外徑a、上述第2區(qū)域的外徑b、上述第3區(qū)域的外徑c具有1.2≤b/a≤2.001.44≤c/a≤4.00的關(guān)系。
本發(fā)明第4方案是根據(jù)第2方案的光纖，其特征在于，上述比折射率差Δn1、Δn2、Δn3的值為-0.1％＜Δn1＜n1＜0％
-0.5％≤Δn2≤-0.2％-0.4％≤Δn3≤-0.1％。
本發(fā)明第5方案是根據(jù)第2方案的光纖，其特征在于，上述第5區(qū)域的外徑e和上述第4區(qū)域的外徑d具有0.040≤{(e-d)/2}/e≤0.096的關(guān)系。
本發(fā)明第6方案根據(jù)是第2方案的光纖，其特征在于，上述第5區(qū)域的外徑e和上述第4區(qū)域的外徑d具有e＝125μm5μm≤(e-d)/2≤12μm的關(guān)系。
本發(fā)明第7方案是光纖，其特征在于包括位于光纖中心，鍺濃度為CGe1(摩爾％)、氟濃度為CF1(摩爾％)的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe2(摩爾％)，氟濃度為CF2(摩爾％)的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe3(摩爾％)，氟濃度為CF3(摩爾％)的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe4(摩爾％)，氟濃度為CF4(摩爾％)的第4區(qū)域；以幾在上述第4區(qū)域外周形成的包層；其中上述鍺濃度、氟濃度具有-0.1＜0.096×CGe1-0.398×CF1＜0-0.5≤0.096×CGe2-0.398×CF2-0.2-0.4≤0.096×CGe3-0.398×CF3≤-0.1-0.5≤0.096×CGe4-0.398×CF4≤-0.1的關(guān)系。
本發(fā)明的第8方案是根據(jù)第7方案的光纖，其特征在于，上述鍺濃度、氟濃度為CGe1、CGe2、CGe3、CGe4＝0CF1、CF2、CF3、CF4＞0。
本發(fā)明的第9方案是根據(jù)第7方案的光纖，其特征在于，上述鍺濃度、氟濃度為
CGe1、CF1＞1CGe2、CGe3、CGe4＝0CF2、CF3、CF4＞0。
本發(fā)明的第10方案是根據(jù)第7方案的光纖，其特征在于，上述鍺濃度、氟濃度為CGe1、CF1＞0CGe2＝0、CF2＞0CGe3、CF3＞0CGe4＝0、CF4＞0。
本發(fā)明的第11方案是一種光纖的制造方法，是包括位于光纖的中心，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差Δn1，外徑為a的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn2，外徑為b的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn3，外徑為c的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn4，外徑為d的第4區(qū)域；和在上述第4區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn5，外徑為e的第5區(qū)域；其中上述Δn1到Δn5具有Δn2＜Δn4＜Δn3＜Δn1Δn1、Δn2、Δn3、Δn4＜0Δn5＞0的關(guān)系，零色散波長(zhǎng)為1250nm以上1350nm以下，上述第1區(qū)域的鍺濃度為CGe1(摩爾％)、氟濃度為CF1(摩爾％)，上述第2區(qū)域的鍺濃度為CGe2(摩爾％)，氟濃度為CF2(摩爾％)，上述第3區(qū)域的鍺濃度為CGe3(摩爾％)，氟濃度為CF3(摩爾％)，上述第4區(qū)域的鍺濃度為CGe4(摩爾％)，氟濃度為CF4(摩爾％)，上述鍺濃度、氟濃度具有-0.1＜0.096×CGe1-0.398×CF1＜0-0.5≤0.096×CGe2-0.398×CF2≤-0.2-0.4≤0.096×CGe3-0.398×CF3≤-0.1
-0.5≤0.096×CGe4-0.398×CF4≤-0.1的光纖的制造方法，其特征在于，在合成要形成上述第1～第4各區(qū)域的煙灰(soot)時(shí)，在含有硅的煙灰合成原材料中加入定量的鍺和/或氟，合成上述煙灰，在將該合成的煙灰進(jìn)行透明玻璃化時(shí)，在含有氟和/或氯的氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。
本發(fā)明第12方案是根據(jù)第11方案的光纖制造方法，其特征在于，具有合成形成上述第1區(qū)域的第1煙灰，加熱該第1煙灰，進(jìn)行玻璃化，形成第1復(fù)合玻璃體的第1工序；在上述第1工序中形成的上述第1玻璃體的外周合成形成上述第2區(qū)域的第2煙灰，將得到的第1玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第1復(fù)合玻璃體的第2工序；在上述第2工序中形成的上述第1復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第3區(qū)域的第3煙灰，將得到的第2玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第2復(fù)合玻璃體的第3工序；在上述第3工序中形成的上述第2復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第4區(qū)域的第4煙灰，將得到的第3玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第3復(fù)合玻璃體的第4工序；在上述第4工序中形成的上述第3復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第5區(qū)域的第5煙灰，將得到的第4玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第4復(fù)合玻璃體，將該第4復(fù)合玻璃體制成光纖母材的第5工序；以及，將上述光纖母材的一端加熱，拉絲，形成光纖的第6工序。
本發(fā)明第13方案是一種光纖，其特征在于波長(zhǎng)1550nm的色散值的絕對(duì)值在4ps/nm/km以上20ps/nm/km以下，波長(zhǎng)1550nm的色散斜率為0.05ps/nm2/km以上0.08ps/nm2/km以下，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.2dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積Aeff為80μm2。
本發(fā)明第14方案是一種光纖，其特征在于包括位于光纖中心，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ1，外徑為A的中心芯；
在上述中心芯外周形成，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ2，外徑為B的側(cè)芯；在上述側(cè)芯的外周形成，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ3的第1包層；以及在上述第1包層的外周形成的第2包層；其中，上述Δ1到Δ3具有Δ1＞Δ2＞Δ3的關(guān)系。
本發(fā)明第15方案是根據(jù)第14方案的光纖，其特征在于，上述Δ1到Δ3具有-0.20％≤Δ1≤0.20％-0.45％≤Δ2≤-0.05％-0.50％≤Δ3≤-0.20％。的關(guān)系。
本發(fā)明第16方案是根據(jù)第14方案的光纖，其特征在于，上述中心芯的外徑A和側(cè)芯的外徑B具有3≤A/B≤0.8的關(guān)系，上述第2包層的粘度高于上述中心芯的粘度。
本發(fā)明第17方案是根據(jù)第14方案的光纖，其特征在于，上述側(cè)芯中含有Ge作為摻雜劑。
本發(fā)明第18方案是一種光傳送線路，其特征在于，將第1方案或者第2方案的光纖用于光傳送線路的至少一部分。
本發(fā)明第19方案是光傳送線路，其特征在于將第13方案或者第14方案的光纖用于光傳送線路的至少一部分。
附圖的簡(jiǎn)單說明圖1是本發(fā)明光纖使用例的色散管理光傳送線路的構(gòu)成。
圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方案的光纖構(gòu)成和折射率分布的圖。
圖3(a)到圖3(o)是表示圖2所示光纖的制造方法的一個(gè)例子的圖。
圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施方案的光纖的構(gòu)造和折射率分布的圖。
圖5是表示本發(fā)明第3實(shí)施方案的光纖的構(gòu)造和折射率分布的圖。
圖6是表示本發(fā)明光纖的折射率分布構(gòu)造的一個(gè)例子的簡(jiǎn)要說明圖。
圖7是表示比較例的折射率分布的簡(jiǎn)圖。
圖8是本發(fā)明例、比較例的特性一覽表。
具體實(shí)施例方式
參照附圖描述本發(fā)明的光纖及其制造方法的合適的實(shí)施方案。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供零色散波長(zhǎng)為1300nm(1.3μm)附近的低損失光纖及其制造方法。即提供零色散波長(zhǎng)在1300nm(1.3μm)附近、具有適用于色散管理光傳送線路的傳送特性的光纖及其制造方法。
第1實(shí)施方案作為本發(fā)明光纖的一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)圖1所示的色散管理光傳送線路的前段光纖1，即用于波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖1的光纖進(jìn)行舉例說明。
圖1中表示的色散管理光傳送線路，前段部分使用具有有效芯截面積(Aeff)擴(kuò)大的正的波長(zhǎng)色散和正的波長(zhǎng)色散斜率的波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖1，后段部分使用具有負(fù)的波長(zhǎng)色散和負(fù)的波長(zhǎng)色散斜率的光纖2，將二者組合，目的在于減小綜合的波長(zhǎng)色散。
光纖的構(gòu)成和特性圖2是表示本發(fā)明光纖第1實(shí)施方案的具有擴(kuò)大的有效芯截面積(Aeff)的正的波長(zhǎng)色散和正的波長(zhǎng)色散斜率，在1.3μm(1300nm)附近保持零色散，波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖(SMF)1構(gòu)成和折射率分布圖。
圖2中所示的光纖具有位于該光纖光軸中心的第1區(qū)域(A)(或者第1芯部分或者第1光信號(hào)傳播區(qū)域)101，在第1區(qū)域(A)101的外周形成的第2區(qū)域(B)(或者第2芯部分或者第2光信號(hào)傳播區(qū)域)102，在第2區(qū)域(B)102的外周形成的第3區(qū)域(C)(或者第3芯部分或者第3光信號(hào)傳播區(qū)域)103，在第3區(qū)域(C)103的外周形成的第4區(qū)域(D)(或者第4芯部分或者第4光信號(hào)傳播區(qū)域)104，和，在第4區(qū)域(D)104的外周形成的第5區(qū)域(E)(或者包層部分或者最外層區(qū)域)105。
作為最終制品的光纖上，在最外層區(qū)域105的外周覆蓋保護(hù)用樹脂，省略圖示。
第1區(qū)域(A)101的直徑為a，折射率為n1。第2區(qū)域(B)102的直徑為b，折射率為n2。第3區(qū)域(C)103的直徑為c，折射率為n3。第4區(qū)域(D)104的直徑為d，折射率為n4。第5區(qū)域(E)105的直徑為e，折射率為n5。
以沒有摻雜能增減折射率的摻雜劑的硅基石英玻璃的折射率為基準(zhǔn)折射率n0。
相對(duì)于基準(zhǔn)折射率n0的各折射率n1～n5的比折射率差(第1～第5比折射率差)Δ1～Δ5由下式1規(guī)定。
數(shù)學(xué)式1Δn1=n12-n022n12-~n1-n0n1]]>Δn2=n22-n022n22≅n2-n0n2]]>Δn3=m32-n022n32≅n3-n0n3]]>Δn4=n42-n022n42≅n4-n0n4]]>Δn5=n52-n022n52≅n5-n0n5]]>
本發(fā)明第1方案的光纖具有作為下述光信號(hào)傳播層的三層構(gòu)造的構(gòu)成要素。
(1)位于光纖中心，具有相對(duì)于石英的折射率的比折射率差為不是0的負(fù)值Δn1的比折射率差Δn1，外徑為a的第1區(qū)域(A)(或者第1芯部分或者第1光信號(hào)傳播區(qū)域)101。
(2)在第1區(qū)域(A)101的外周形成，具有相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差絕對(duì)值比第1比折射率差Δn1的絕對(duì)值大的負(fù)值Δn2的第2比折射率差，外徑為b的第2區(qū)域(B)(或者第2芯部分或者第2光信號(hào)傳播區(qū)域)102。
(3)在第2區(qū)域(B)102的外周形成，具有相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差絕對(duì)值比第2比折射率差Δn2的絕對(duì)值小，并且比第1比折射率差Δn1的絕對(duì)值大的負(fù)值Δn3的第3比折射率差，外徑為c的第3區(qū)域(C)(或者第3芯部分或者第3光信號(hào)傳播區(qū)域)103。
(4)在第3區(qū)域(C)103的外周形成，具有相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差絕對(duì)值比第3比折射率差Δn3的絕對(duì)值大，并且比第2比折射率差Δn2的絕對(duì)值小的負(fù)值Δn4的第4比折射率差，外徑為d的第4區(qū)域(D)(或者第4芯部分或者第4光信號(hào)傳播區(qū)域)104。
(5)在第4區(qū)域(D)104的外周形成，具有相對(duì)于石英的比折射率差大于0的正值Δn5的第5比折射率差，外徑為e的第5區(qū)域(E)(或者最外層區(qū)域或者包層部分)105。
折射率的大小關(guān)系和比折射率差的關(guān)系如下n5＞n0＞n1＞n3＞n4＞n2Δn1＜0/Δn2＞/Δn1，Δn2＜0/Δn3＜/Δn2，/Δn3＞/Δn1，Δn3＜0/Δn4＞/Δn3，/Δn4＜/Δn2，Δn4＜0Δn5＞0傳送特性基于本發(fā)明者的研究，第1實(shí)施方案的1.3μm(1300nm)附近具有零色散，光纖所要求的特性條件(1)如下所示。
特性條件(1)(1)傳送損失波長(zhǎng)1550nm時(shí)為0.185dB/km以下(2)波長(zhǎng)色散波長(zhǎng)1550nm時(shí)為19±1ps/nm.km(3)波長(zhǎng)色散斜率波長(zhǎng)1550nm時(shí)為0.06±0.01ps/nm2.km的范圍(4)實(shí)效芯截面積Aeff波長(zhǎng)1550nm時(shí)為105μm2以上(5)光纜截止波長(zhǎng)λcc1530nm以下(6)心軸外徑為20mm的彎曲損失10dB/m以下對(duì)特定條件(1)中表示的特性條件的根據(jù)進(jìn)行說明。
(a)本申請(qǐng)人對(duì)構(gòu)成波長(zhǎng)多重傳送線路的光纖進(jìn)行了銳意研究，研究結(jié)果表明，作為適合于零色散波長(zhǎng)在1300nm(1.3μm)附近的單模光纖的光纖，將光纜截止波長(zhǎng)λcc控制在1530nm以下，并且將心軸外徑為20nm(20mmφ)的彎曲損失為10dB/nm以下，可以使實(shí)效(有效)芯截面積Aeff為105μm2以上，這樣就能夠進(jìn)行抑制非線性光學(xué)效果的大容量傳送。
(b)通過使波長(zhǎng)1550nm時(shí)的波長(zhǎng)色散為19±1ps/nm.km并且波長(zhǎng)1550nm時(shí)的傳送損失為0.185dB/km以下，可以降低圖1所示的整個(gè)傳送線路的平均傳送損失。
外徑比率作為特性條件(2)，優(yōu)選使第2區(qū)域(B)102的外徑b相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的比率b/a和第3區(qū)域(C)103的外徑c相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的比率c/a如下所述。
特性條件(2)1.20≤b/a≤2.00，并且1.44≤c/a≤4.00對(duì)外徑比率的條件進(jìn)行說明。通過分別使外徑比率b/a和c/a為2.00以下和1.44以上，可以不增加彎曲損失而增大實(shí)效芯截面積Aeff。
進(jìn)而通過使外徑比率b/a為1.20以上，并且外徑比率c/a為4.00以下，可以將光纜截止波長(zhǎng)λcc縮短至1530nm(1.53μm)以下。
這樣，為了滿足特性條件(2)的不等式，通過設(shè)定第1區(qū)域(A)101的外徑a、第2區(qū)域(b)102的內(nèi)徑b和第3區(qū)域(C)103的外徑c，可以實(shí)現(xiàn)傳送容量大的單模光纖。
比折射率差作為特性條件(3)，對(duì)第1～第4區(qū)域101～104的折射率相對(duì)于石英的折射率的第1～第4比折射率差Δn1～Δn4進(jìn)行說明。
特性條件(3)-0.1％＜Δn1＜0％-0.5％≤Δn2≤-0.2％-0.4％≤Δn3≤-0.1％/Δn4/＞/Δn3，/Δn4/＜/Δn2/，Δn4＜0對(duì)比折射率差的條件進(jìn)行說明。
如果使第1比折射率差Δn1為大于-0.1％且不為0的負(fù)值，第2比折射率差Δn2為-0.5％以上，第3比折射率差Δn3為-0.4％以上，第4比折射率差Δn4的絕對(duì)值為大于第3比折射率差Δn3的絕對(duì)值且小于第2比折射率差Δn2的絕對(duì)值的負(fù)值，可以防止光纖中的傳送損失，并且達(dá)到擴(kuò)大實(shí)效芯截面積Aeff的目的。
另外，使第2比折射率差Δn2在-0.2％以下，并且第3比折射率差Δn3在-0.1％以下是因?yàn)?，如果使Δn2大于-0.2％，或者Δn3大于-0.1％，截止波長(zhǎng)就變得比1550nm(1.55μm)長(zhǎng)。
作為光纖的最外層，通過設(shè)置包層(或者第5區(qū)域(E))105，能夠色散在后述的拉絲時(shí)芯部分承受的張力。這樣，就能夠容易地進(jìn)行拉絲時(shí)的張力控制。
單模光纖的包層部分105的外徑e通常為125微米。在外徑d的第4區(qū)域(D)104的外周形成的包層部分105的厚度與在包層部分105的內(nèi)部形成的光傳播層的數(shù)量有關(guān)。例如，圖2所示的光纖中包層部分105的厚度厚，圖4和圖5所示的包層部分105的厚度薄。
作為一個(gè)例子，第1～第4區(qū)域(芯部分)101～104和包層部分(第5區(qū)域)105的外徑a～e和第1～5比折射率差Δ1～Δ5的例子在表1中表示。
表1

表1列出的外徑比率b/a和c/a為b/a＝1.3，c/a＝2.3375。
包層部分105的厚度為(125-111)/2＝7μm。
光纖的構(gòu)造條件為了形成具有表1列出的比折射率差Δn1～Δn4的第1區(qū)域(A)101～第4區(qū)域(D)104的光纖，在含有石英(硅)的煙灰合成原料中，適當(dāng)調(diào)整改變折射率的摻雜劑，例如鍺，和/或降低折射率的摻雜劑，例如氟，摻入二氧化硅基材料中(添加)。
鍺增加折射率，但是，如果如上所述在石英玻璃中過度摻入鍺，會(huì)引起瑞利散射的問題，因此，希望適量摻入。
另外，通過在石英玻璃中摻入氟，可以微調(diào)相對(duì)于石英的比折射率差，可以得到能夠?qū)崿F(xiàn)所需傳送特性的折射率分布形狀。
基于上述技術(shù)背景的試驗(yàn)結(jié)果是，希望摻雜劑的濃度在下述范圍。CGe(摩爾％)表示鍺濃度，CF(摩爾％)表示氟濃度。
表2

系數(shù)0.096表示通過摻雜1摩爾％的鍺比折射率差增加0.096，系數(shù)-0.398表示通過摻雜1摩爾％的氟比折射率差減少0.398。例如，這樣，適當(dāng)摻雜鍺和/或氟，結(jié)果可以使第1區(qū)域(A)101的比折射率差Δn1在-0.1～0的范圍內(nèi)。
希望將上述合成的煙灰在透明玻璃化時(shí)在至少含有氟或者氯的氣氛中燒結(jié)。這是因?yàn)樘貏e是在將形成第1區(qū)域(A)～第4區(qū)域(D)101～104的部分的煙灰玻璃化時(shí)使用氯，可以除去煙灰中所含的水分，能夠降低對(duì)光纖進(jìn)行紡絲后存在問題的羥基(OH基)引起的吸收損失。
在第1區(qū)域(A)101～第4區(qū)域(D)104整個(gè)區(qū)域中，在含有硅的煙灰合成原料中不摻雜(添加)鍺(CGe＝0)在光纖的整個(gè)區(qū)域；制成不含用于調(diào)整比折射率差的鍺的石英玻璃，意味著減少雜質(zhì)的混入。這樣，可以減小瑞利散射并降低傳送損失。
或者，也可以在合成形成第1區(qū)域(A)101的煙灰時(shí)，在煙灰合成原料中加入鍺，在合成形成第2區(qū)域(B)～第5區(qū)域(E)105的煙灰時(shí)，在煙灰合成原料中不加入鍺。
而且，在合成形成折射率高的第1區(qū)域(A)101和第3區(qū)域(C)103的煙灰時(shí)，在含有硅的煙灰合成原料中添加鍺，在合成形成折射率低的第2區(qū)域(B)102和第4區(qū)域(D)104以及包層部分(最外層區(qū)域)105的煙灰時(shí)，在含有硅的煙灰合成原料中不添加鍺。
本發(fā)明光纖的制造方法是通過控制上述任意一種摻雜劑的濃度，提高光纖徑向折射率分布形狀的控制性。
參照?qǐng)D3(a)～圖3(o)，說明上述波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖的制造方法的一個(gè)例子。
形成第1區(qū)域(A)101的部分(區(qū)域)的形成工序1如圖3(a)中所示，例如，通過VAD法，采用燃燒器11和起始石英棒12，通過后續(xù)工序；在玻璃化之后，合成形成第1區(qū)域(A)101的煙灰(煤體)13。
工序2如圖3(b)所示，將合成的煙灰13在含有例如SiF4的氣氛中加熱，制成透明化的玻璃體14。接著，將玻璃體14用燃燒器15加熱，拉伸，形成圖3(c)表示的玻璃體16。該玻璃體16最終形成第1區(qū)域(A)101。
在上述例子中表示了為了形成具有低于石英折射率n0的折射率n1的第1區(qū)域(A)101的部分，作為摻雜劑只使用氟的例子，但是例如如表5所示，也可以組合摻雜鍺和氟。
形成第2區(qū)域(B)102的部分(區(qū)域)的形成工序3如圖3(d)所示，通過OVD法，在玻璃體16的外周，采用燃燒器17，在后面進(jìn)行的玻璃化處理之后，合成形成第2區(qū)域(B)102的煙灰18，形成玻璃。煙灰復(fù)合體19。
工序4如圖3(e)所示，將玻璃。煙灰復(fù)合體19在含有例如SiF4的氣氛中加熱，制成透明化的復(fù)合玻璃體20。接著，將該復(fù)合玻璃體20用燃燒器15加熱，拉伸，形成圖3(f)表示的復(fù)合玻璃體21。
在上述例子中表示了為了形成具有低于石英折射率n0的折射率n2的第2區(qū)域(B)102的部分，作為摻雜劑只使用氟的例子，但是例如如表2所示，也可以組合摻雜鍺和氟。
形成第3區(qū)域(C)103的部分(區(qū)域)的形成工序5如圖3(g)所示，通過OVD法，在復(fù)合玻璃體21的外周，采用燃燒器17，在后面進(jìn)行的玻璃化處理之后，合成形成第3區(qū)域(C)103的煙灰22，形成玻璃。煙灰復(fù)合體23。
工序6如圖3(h)所示，將玻璃。煙灰復(fù)合體23在含有例如SiF4的氣氛中加熱，制成透明化的復(fù)合玻璃體24。接著，將該復(fù)合玻璃體24用燃燒器15加熱，拉伸，形成圖3(i)表示的復(fù)合玻璃體25。
在上述例子中表示了為了形成具有低于石英折射率n0的折射率n3的第3區(qū)域(C)103的部分，作為摻雜劑只使用氟的例子，但是例如如表2所示，也可以組合摻雜鍺和氟。
形成第4區(qū)域(D)104的部分(區(qū)域)的形成工序7如圖3(j)所示，通過OVD法，在復(fù)合玻璃體25的外周，采用燃燒器17，在后面進(jìn)行的玻璃化處理之后，合成形成第4區(qū)域(D)104的煙灰26，形成玻璃。煙灰復(fù)合體27。
工序8如圖3(k)所示，將玻璃。煙灰復(fù)合體27在含有例如SiF4的氣氛中加熱，制成透明化的復(fù)合玻璃體28，并將該復(fù)合玻璃體28用燃燒器15加熱，拉伸，形成圖3(1)表示的復(fù)合玻璃體29。
在上述例子中表示了為了形成具有低于石英折射率n0的折射率n4的第4區(qū)域(D)104的部分，作為摻雜劑只使用氟的例子，但是例如如表2所示，也可以組合摻雜鍺和氟。
形成第5區(qū)域(E)105的部分(區(qū)域)的形成工序9如圖3(m)所示，通過OVD法，在復(fù)合玻璃體29的外周，采用燃燒器17，在后面進(jìn)行的玻璃化處理之后，合成形成第5區(qū)域(E)(包層部分)105的煙灰30，形成玻璃。煙灰復(fù)合體31。
工序10如圖3(n)所示，將玻璃。煙灰復(fù)合體31加熱，進(jìn)行透明化，形成光纖母材(預(yù)成形體)32。
最外層區(qū)域105的形成中基本上不加入摻雜劑。
光纖的形成工序11如圖3(o)所示，將光纖母材32導(dǎo)入到拉絲爐中，將導(dǎo)入到拉絲爐中的光纖母材32的下端部分用加熱器33加熱，熔融，拉到拉絲爐的外部，形成具有圖2所示構(gòu)成的單模光纖。
在上述制造方法中，如果進(jìn)行包括煙灰合成和其玻璃化處理的1工序；用共計(jì)5個(gè)工序；就能制造具有上述多層的芯部分的單模光纖母材。
實(shí)施例下面，基于上述本發(fā)明的第1實(shí)施方胺對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1作為實(shí)施例1，對(duì)光纖各部分101～104的鍺濃度CGe(摩爾％)和氟濃度CF(摩爾％)進(jìn)行各種改變，用上述制造方法制造三種樣品1～3。
這時(shí)，相對(duì)于不含有摻雜劑的石英玻璃的基準(zhǔn)折射率n0的光纖各區(qū)域101～105的比折射率差Δn1～Δn5，以及相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的第2區(qū)域(B)102的外徑的比率b/a，以及，相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的第3區(qū)域(C)103的外徑的比率c/a如上表1所示固定。即，Δn1＝-0.02，Δn2＝-0.41，Δn3＝-0.25，Δn4＝-0.30，Δn5＝+0.30，b/a＝1.30，c/a＝2.3375。
對(duì)于樣品1～3，測(cè)定波長(zhǎng)1550nm時(shí)的傳送損失、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的波長(zhǎng)色散、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的波長(zhǎng)色散斜率、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的實(shí)效芯截面積Aeff、光纜截止波長(zhǎng)λcc、心軸外徑為20mm(20mmφ)的彎曲損失等傳送特性。測(cè)定結(jié)果在表3表示。在表3中，為了進(jìn)行對(duì)比，還附帶記載了上述所希望的特性條件。
表3


評(píng)價(jià)樣品1是比較例，樣品2和樣品3相當(dāng)于本發(fā)明實(shí)施例的光纖。在表3中，帶*的數(shù)據(jù)表示不滿足所希望的傳送特性的。
樣品1(比較例)是在第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103中加入鍺的例子，波長(zhǎng)色散、波長(zhǎng)色散斜率、實(shí)效芯截面積Aeff、光纜截止波長(zhǎng)λee、彎曲損失滿足所希望的條件，但是傳送損失和Aeff不滿足所希望的特性。在比較例中，傳送損失大于希望值的理由是，在光傳送區(qū)域中存在大量鍺，并且與其不同，基于降低相對(duì)于石英的比折射率差的調(diào)整目的加入的氟起到雜質(zhì)的作用，引起了由瑞利散射增加造成的傳送損失增大。因此理解為鍺和氟的加入量應(yīng)有合適的范圍。
樣品2和樣品3滿足所希望的所有傳送特性。得到了在傳送損失方面樣品3優(yōu)于樣品2的結(jié)果。其理由是，對(duì)于樣品3，第1區(qū)域(A)101中鍺微量加入(0.03摩爾％)，由此促進(jìn)了第1區(qū)域(A)101和第2區(qū)域(B)102在界面附近的玻璃粘度的匹配，減少了圖3(o)表示的拉絲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力變形的殘留，抑制了由瑞利散射引起的損失。因此，應(yīng)在第1區(qū)域(A)101中加入適量的鍺。
這樣，對(duì)于傳送損失之外的傳送特性，通過將相對(duì)于石英的比折射率差和第1區(qū)域(A)101、第2區(qū)域(B)102和第3區(qū)域(C)103的外徑比率最佳化，得到所希望的特性，但是，為了降低傳送損失，例如，對(duì)于第1區(qū)域(A)101，需要控制二氧化硅(石英)玻璃中鍺和/或氟的摻雜量。
實(shí)施例2作為實(shí)施例2，改變第2區(qū)域(B)102～第4區(qū)域(D)104的比折射率差Δn2～Δn4，以及第2區(qū)域(B)102的外徑相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的比率b/a，以及，第3區(qū)域(C)103的外徑相對(duì)于第1區(qū)域(A)101的外徑a的比率c/a，制作三種樣品A～C。
然后，對(duì)樣品A～C，與實(shí)施例1同樣，測(cè)定波長(zhǎng)1550nm時(shí)的傳送損失、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的波長(zhǎng)色散、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的波長(zhǎng)色散斜率、波長(zhǎng)1550nm時(shí)的實(shí)效芯截面積Aeff、光纜截止波長(zhǎng)λcc、心軸外徑為20mm(20mmφ)的彎曲損失等。測(cè)定結(jié)果在表4表示。在表4中，為了進(jìn)行對(duì)比，還附帶記載了上述所希望的特性條件。
表4

樣品A、B是比較例1、2，樣品C相當(dāng)于本發(fā)明的實(shí)施例。在表4中，帶*的數(shù)據(jù)表示不滿足所希望的傳送特性的。樣品C滿足所希望的全部傳送特性。
比較例1的樣品A，比折射率差Δn2～Δn4的絕對(duì)值大，波長(zhǎng)色散、波長(zhǎng)色散斜率、光纜截止波長(zhǎng)λcc、彎曲損失滿足所希望的條件，但是傳送損失大于所希望的值，而Aeff比希望值小。
比較例2的樣品A，比折射率差Δn2～Δn4的絕對(duì)值小，外徑比率b/a小。結(jié)果，傳送損失、波長(zhǎng)色散斜率、Aeff滿足所希望的條件，但波長(zhǎng)色散、截止波長(zhǎng)和彎曲損失不滿足所希望的條件。
由以上可見，比折射率差Δn2～Δn4的絕對(duì)值在適當(dāng)?shù)姆秶辽偻鈴奖嚷蔮/a在適當(dāng)?shù)姆秶?，?huì)滿足所希望特性，因此是必須的。
其他實(shí)施方案第1實(shí)施方案和基于其的實(shí)施例1和2的比折射率差Δn1，對(duì)芯區(qū)域(光傳送區(qū)域)具有三層構(gòu)造的進(jìn)行說明，但是本發(fā)明光纖并不妨礙使用更復(fù)雜的截面形狀和折射率分布形狀。下面，說明滿足上述諸特性的本發(fā)明光纖的其他實(shí)施方案。
第2實(shí)施方案參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施方案的光纖進(jìn)行說明。
圖4中表示的本發(fā)明第2實(shí)施方案的光纖與圖2表示的第1實(shí)施方案的光纖不同，是第3區(qū)域(C)103和第4區(qū)域(D)104a之間，附加外徑為f，具有第6折射率n6，具有相對(duì)于石英的基準(zhǔn)折射率n0的第6比折射率差Δn6的第1附加區(qū)域(或者第6光信號(hào)傳播區(qū)域或者第6區(qū)域(F))106的4層構(gòu)造的光纖。第6比折射率差Δn6的定義根據(jù)數(shù)學(xué)式1。
第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103與第1實(shí)施方案的光纖的第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103相同。
假定最外層區(qū)域105的外徑與第1實(shí)施方案相同，第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103的外徑也與第1實(shí)施方案相同時(shí)，通過附加第1附加芯區(qū)域106，第4區(qū)域(D)104a的厚度＝d-f比第1實(shí)施方案的第4區(qū)域(D)104的厚度＝d-c薄。
第4區(qū)域(D)104a的比折射率差Δn4是其比折射率差的絕對(duì)值比第6比折射率差Δn6小，并且，比第3比折射率差Δn3大的負(fù)值。第6比折射率差Δn6是其比折射率差的絕對(duì)值比第2比折射率差Δn2小，并且，比第3比折射率差Δn3大的負(fù)值。
因此，對(duì)于折射率，下面的關(guān)系成立。
n5＞n0＞n1＞n3＞n4＞n6＞n2圖4表示的光纖的制造參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。第3區(qū)域(C)103形成后，附加第1附加區(qū)域(或者第6芯區(qū)域或者第6光信號(hào)傳播區(qū)域)106的形成工序。第1附加區(qū)域(F)106的形成方法與第2區(qū)域(B)102的形成方法相同。但是，鍺濃度和氟濃度不同。
對(duì)于第2實(shí)施方案的光纖也要求具有所希望的特性，而第2實(shí)施方案的光纖滿足了這些特性。
第3實(shí)施方案參照?qǐng)D5對(duì)本發(fā)明第3實(shí)施方案的光纖進(jìn)行說明。
圖5中表示的本發(fā)明第3實(shí)施方案的光纖與圖4表示的第2實(shí)施方r案的光纖不同，是第1附加區(qū)域(F)106和第4區(qū)域(D)104b之間，附加外徑為g，具有第7折射率n7，具有相對(duì)于石英的基準(zhǔn)折射率n0的第7比折射率差Δn7的第2附加區(qū)域(或者第7光信號(hào)傳播區(qū)域或者第7區(qū)域(G))107的5層構(gòu)造的光纖。第7比折射率差Δn7的定義根據(jù)數(shù)學(xué)式1。
第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103與第1和第2實(shí)施方案的光纖的第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103相同。
假定最外層區(qū)域105的外徑與第1和第2實(shí)施方案相同，第1區(qū)域(A)101～第3區(qū)域(C)103的外徑也與第1和第2實(shí)施方案相同時(shí)，通過附加第2附加芯區(qū)域107，第4區(qū)域(D)104b的厚度＝d-g就比第2實(shí)施方案的第4區(qū)域(D)104a的厚度＝d-f薄。
第4區(qū)域(D)104b的比折射率差Δn4是其比折射率差的絕對(duì)值比第6比折射率差Δn6小，并且，比第3比折射率差Δn3大的負(fù)值。第6比折射率差Δn6是其比折射率差的絕對(duì)值比第2比折射率差Δn2小，并且，比第3比折射率差Δn3大的負(fù)值。
第7比折射率差Δn7是其比折射率差的絕對(duì)值比第3比折射率差Δn3小，并且，比第6比折射率差Δn6大的負(fù)值。因此，對(duì)于折射率，下面的關(guān)系成立。
n5＞n0＞n1＞n3＞n7＞n4＞n6＞n2圖5表示的光纖的制造參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。第3區(qū)域(C)103形成后，附加第1附加區(qū)域(或者第6芯區(qū)域或者第6光信號(hào)傳播區(qū)域)106的形成工序；進(jìn)而附加第2附加區(qū)域(或者第7芯區(qū)域或者第7光信號(hào)傳播區(qū)域)107的形成工序第1附加區(qū)域(F)106和第2附加區(qū)域(G)的形成方法與第2區(qū)域(B)102的形成方法相同。但是，鍺濃度和氟濃度各不相同。
對(duì)于第3實(shí)施方案的光纖，也需要具有所希望的特性，而第3實(shí)施方案的光纖也滿足其特性。
本發(fā)明的其他一個(gè)目的是提供色散值保持與SMF相同的水平，擴(kuò)大Aeff并且降低傳送損失的光纖。
采用


本發(fā)明光纖的其他實(shí)施方案。圖6是表示本發(fā)明光纖折射率分布構(gòu)造的一個(gè)例子的簡(jiǎn)要說明圖。以中心芯N1為中心，兩側(cè)設(shè)置側(cè)芯N2，其外側(cè)設(shè)置第1包層N3，再在其外側(cè)設(shè)置第2包層N4。中心芯N1未圖示，外徑尺寸為A。中心芯N1具有相對(duì)于以二氧化硅的折射率值為指標(biāo)表示的二氧化硅折射率水平N5最大的比折射率差Δ1。側(cè)芯N2也未圖示，外徑尺寸為B，同樣具有相對(duì)于二氧化硅的折射率水平N5的最大比折射率差Δ2。而且，第1包層N3同樣具有相對(duì)于二氧化硅的折射率水平N5的最大比折射率差Δ3。而第2包層N4同樣具有相對(duì)于二氧化硅的折射率水平N5基本等同的折射率水平。
在本發(fā)明的方案中，相對(duì)于側(cè)芯N2的二氧化硅的折射率水平N5的比折射率差Δ2如下定義。
(1)在側(cè)芯N2沒有折射率極大點(diǎn)的情況下，是在折射率分布曲線的斜率最小位置的值。
(2)在側(cè)芯N2有折射率極大點(diǎn)的情況下，是在折射率極大點(diǎn)相對(duì)于二氧化硅的比折射率差的值(折射率極大值)，在存在多個(gè)折射率極大值時(shí)，為其最大值。
在側(cè)芯N2有折射率極大點(diǎn)時(shí)，也存在折射率極小點(diǎn)，但是，在折射率極小點(diǎn)相對(duì)于第1包層的比折射率差的值(折射率極小值)的最小值是Δ2和Δ3的差5倍以上的值時(shí)，可以使側(cè)芯N2由1層構(gòu)成。
而且，假定中心芯N1和側(cè)芯N2的境界是中心芯N1的折射率分布曲線與α曲線近似時(shí)，該α曲線與比折射率差零線的交叉點(diǎn)。所謂α曲線用下面的式子表示。
Δn(r)＝Δn(0)×{1-(2r/A)α} -----(式1)其中，0≤r≤A/2這里，r是距中心的距離。
A是中心芯的外徑。
Δn(r)表示以距離r計(jì)的折射率。
Δn(0)表示芯中心的折射率。
α表示折射率分布形狀。
另外，假定側(cè)芯N2和第1包層N3的境界是比折射率差通過側(cè)芯N2相對(duì)于第1包層N3的比折射率差Δ2的1/10的點(diǎn)，在比折射率差發(fā)生變化的方向上延伸到直線與比折射率差Δ3的線交叉的點(diǎn)。
采用上述式1，通過與中心芯折射率分布接近，知道與側(cè)芯的境界。而且，如圖8的表所示，采用Δ1、Δ2、第1包層的(Δ)值和上述A和B值，通過計(jì)算，可以求出下面的數(shù)值。
色散值表示信號(hào)的群色散，因此，單位為(ps/nm/km)。色散斜率表示在群色散的波長(zhǎng)中的變化率，因此，單位為(ps/nm2/km)。Aeff表示光信號(hào)的信號(hào)在與行進(jìn)方向垂直的方向上的擴(kuò)展，因此單位為(μm2)。傳送損失在光纖拉絲后測(cè)定。傳送損失表示能量的衰減，單位為(dB/km)。因此，通過這些數(shù)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以預(yù)測(cè)傳送容量。
本實(shí)施方案的光纖是從內(nèi)側(cè)開始由中心芯、側(cè)芯、第1包層、第2包層順序構(gòu)成的光纖，特征在于假定中心芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差為Δ1，Δ1為-0.20％～0.20％，假定側(cè)芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差為Δ2，Δ2為-0.45％～0.05％，假定第1包層相對(duì)于二氧化硅的比折射率差為Δ3，Δ3為-0.50％～0.20％，并且，上述中心芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ1、上述側(cè)芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ2和上述第1包層相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ3之間存在Δ3＜Δ2＜Δ1的關(guān)系，上述中心芯的外徑a和上述側(cè)芯的外徑A之比A/B為0.3～0.8，第2包層的粘度高于中心芯，在波長(zhǎng)1550nm的色散值的絕對(duì)值為4ps/nm/km～20ps/nm/km，波長(zhǎng)1550nm的色散斜率為0.05ps/nm2/km～0.08ps/nm2/km，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.2 dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積Aeff為80μm2以上。
這里，使中心芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ1為-0.2％～0.20％。如果高于上述范圍，必須增加Ge等提高折射率達(dá)摻雜劑的量，傳送損失增大，如果低于上述范圍，必須增加F等降低Δ的摻雜劑的量，傳送損失增大。因此，在本發(fā)明中，為-0.20％～0.20％。
使側(cè)芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ2為-0.45％～-0.05％。如果高于上述范圍，λc波長(zhǎng)增大，如果低于上述范圍，彎曲減弱。因此，在本方案中，為-0.45％～-0.05％。
使第1包層相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ3為-0.50％～-0.20％。如果高于上述范圍，彎曲減弱，如果低于上述范圍，Aeff減小。因此，在本方案中，為-0.45％～-0.05％。
另外，上述中心芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ1、上述側(cè)芯相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ2和上述第1包層相對(duì)于二氧化硅的比折射率差Δ3之間存在Δ3＜Δ2＜Δ1的關(guān)系。通過保證這種關(guān)系，可制成適合于WDM傳送的光纖。
上述中心芯的外徑A和上述側(cè)芯的外徑A之比A/B為0.3～0.8。通過保證該范圍，可制成Aeff擴(kuò)大并且彎曲損失強(qiáng)的光纖。如果高于上述范圍，截止波長(zhǎng)增大，如果低于上述范圍，Aeff減小。
第2包層的粘度高于中心芯。低時(shí)，拉絲后的光纖的中心芯上殘留殘留應(yīng)力，難以獲得0.2dB/km以下的傳送損失。
波長(zhǎng)1550nm的色散值的絕對(duì)值為4ps/nm/km～20ps/nm/km。如果高于該范圍，由于累積色散引起的波形變形，限制了傳送速度。如果低于上述范圍，容易引起4光波混合等非線形效果，限制傳送速度。
波長(zhǎng)1550nm的色散斜率為0.05ps/nm2/km～0.08ps/nm2/km。如果高于該范圍，不適合于DWDM傳送。
波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.2dB/km以下。如果高于該范圍，能量衰減增大，必須射入大功率，非線形效果增大。
波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積Aeff為80μm2以上。如果低于該范圍，非線形效果增大。
本發(fā)明的其他方案的特征在于，側(cè)芯中含有Ge作為摻雜劑。通過在側(cè)芯中摻雜Ge，可以將側(cè)芯的形狀變成任意形狀。因此，增加了折射率分布形狀的自由度，能夠很容易地制造具有同等特性的光纖。而且，還可以改善實(shí)效芯截面積(Aeff)擴(kuò)大等特性。
本發(fā)明的其他方案的特征在于將上述光纖用于傳送線路的至少一部分。優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有傳送線路用光纖相比，是低損失的，由于Aeff擴(kuò)大，因此，可以降低非線形效果。
實(shí)施例(實(shí)施例3～5)作為本發(fā)明例，對(duì)于具有圖6所示折射率分布構(gòu)造的光纖，研究改變參數(shù)時(shí)的特性的變化。這里，參數(shù)的內(nèi)容為Δ1，采用的式子為，Δ1＝(n12-ns2)/(2n12)×100％，n1為中心芯N的折射率，ns為二氧化硅的折射率。中心芯的折射率分布為階梯形，側(cè)芯沒有折射率極大點(diǎn)。
其結(jié)果在作為圖8的表1中表示。在表1中，Δ1、Δ2和第1包層的值的單位為(％)。A/B是相對(duì)于側(cè)芯外側(cè)的中心芯的外徑的比值。色散值的單位為(ps/nm/km)。色散斜率的單位為(ps/nm2/km)。傳送損失的單位為(dB/km)。Aeff的單位為(μm2)。作為參考，表示截止波長(zhǎng)λc(單位nm)。
(比較例)作為比較例，對(duì)于具有圖7所示的折射率分布構(gòu)造的光纖，研究Δ1＝(n312-ns2)/(2n312)×100(％)(其中，n31為芯N31的折射率，ns為二氧化硅的折射率)的特性。其結(jié)果在作為圖8的表1中同時(shí)表示。
如表1所示，實(shí)施例3～5的光纖由于將折射率分布最佳化，因此，具有適合于WDM光輸送的特性。但是，比較例光纖的Δ低，因此，色散值不適合于WDM光傳送，而且Δ低，截止波長(zhǎng)也不適合WDM光傳送。
接著，采用實(shí)施例3的光纖和能夠基本彎曲補(bǔ)償其色散的長(zhǎng)線路型色散補(bǔ)充光纖，構(gòu)成光傳送線路。而且，對(duì)于實(shí)施例4、實(shí)施例5、比較例的光纖，構(gòu)成同樣的光傳送線路。這里，WDM光信號(hào)的條件為將10Gbps16波在波長(zhǎng)1530～1560nm的范圍內(nèi)等間隔配置，將實(shí)施例3～5和比較例的光纖長(zhǎng)度為100km時(shí)的傳送試驗(yàn)結(jié)果在圖8的表1中綜合表示。
如表1所示，采用實(shí)施例3～5的光纖的光傳送線路具有適合于WDM光傳送的特性，而采用比較例光纖的光傳送線路不適合于WDM光傳送。本發(fā)明的光傳送線路并不限于此，可以獲取各種實(shí)施方案。例如，也可以代替線路型色散補(bǔ)充光纖采用色散補(bǔ)充光纖模數(shù)等構(gòu)成光傳送線路。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到零色散波長(zhǎng)在1300nm(1.3微米)附近的、具有優(yōu)良傳送特性的光纖。這樣的光纖適合用作波長(zhǎng)多重傳送用單模光纖。
根據(jù)本發(fā)明，可以穩(wěn)定地制造上述光纖。
根據(jù)本發(fā)明，拉絲時(shí)的張力控制容易進(jìn)行。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)適合于WDM光傳送的光纖和光傳送線路。
權(quán)利要求
1.一種光纖，其特征在于零色散波長(zhǎng)為1250nm到1350nm，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.185dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散為19±1ps/nm.km，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散斜率為0.06ps/nm2.km以下，波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積為105μm2以上，光纜截止波長(zhǎng)λcc為1530nm以下，波長(zhǎng)1550nm的偏波模式色散為0.1ps/km1/2以下，以心軸外徑為20mm進(jìn)行彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1550nm的彎曲損失為10dB/m以下。
2.一種光纖，其特征在于包括位于光纖的中心，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn1，外徑為a的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn2，外徑為b的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn3，外徑為c的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn4，外徑為d的第4區(qū)域；以及在上述第4區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn5，外徑為e的第5區(qū)域；其中，上述Δn1到Δn5具有Δn2＜Δn4＜Δn3＜Δn1Δn1、Δn2、Δn3、Δn4＜0Δn5＞0的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于，上述第1區(qū)域的外徑a、上述第2區(qū)域的外徑b、上述第3區(qū)域的外徑c具有1.2≤b/a≤2.001.44≤c/a≤4.00的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于上述比折射率差Δn1、Δn2、Δn3的值為-0.1％＜Δn1＜0％-0.5％≤Δn2≤-0.2％-0.4％≤Δn3≤-0.1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于上述第5區(qū)域的外徑e和上述第4區(qū)域的外徑d具有0.040≤{(e-d)/2}/e≤0.096的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于上述第5區(qū)域的外徑e和上述第4區(qū)域的外徑d具有e＝125μm5μm≤{(e-d)/2}≤12μm的關(guān)系。
7.一種光纖，其特征在于包括位于光纖中心，鍺濃度為CGe1(摩爾％)、氟濃度為CF1(摩爾％)的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe2(摩爾％)，氟濃度為CF2(摩爾％)的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe3(摩爾％)，氟濃度為CF3(摩爾％)的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域外周形成，鍺濃度為CGe4(摩爾％)，氟濃度為CF4(摩爾％)的第4區(qū)域；以及在上述第4區(qū)域外周形成的包層；其中上述鍺濃度、氟濃度具有-0.1＜0.096×CGe1-0.398×CF1＜0-0.5≤0.096×CGe2-0.398×CF2≤-0.2-0.4≤0.096×CGe3-0.398×CF3≤-0.1-0.5≤0.096×CGe4-0.398×CF4≤-0.1的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于上述鍺濃度、氟濃度為CGe1、CGe2、CGe3、CGe4＝0CF1、CF2、CF3、CF4＞0。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于上述鍺濃度、氟濃度為CGe1、CF1＞1CGe2、CGe3、CGe4＝0CF2、CF3、CF4＞0。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖，其特征在于上述鍺濃度、氟濃度為CGe1、CF1＞1CGe2＝0、CF2＞0CGe3、CF3＞0CGe4＝0、CF4＞0。
11.一種光纖的制造方法，是包括位于光纖的中心，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差Δn1，外徑為a的第1區(qū)域；在上述第1區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn2，外徑為b的第2區(qū)域；在上述第2區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn3，外徑為c的第3區(qū)域；在上述第3區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn4，外徑為d的第4區(qū)域；和在上述第4區(qū)域的外周形成，相對(duì)于石英的折射率n0的比折射率差為Δn5，外徑為e的第5區(qū)域；其中上述Δn1到Δn5具有Δn2＜Δn3＜Δn4＜Δn1Δn1、Δn2、Δn3、Δn4＜0Δn5＞0的關(guān)系，零色散波長(zhǎng)為1250nm以上1350nm以下，上述第1區(qū)域的鍺濃度為CGe1(摩爾％)、氟濃度為CF1(摩爾％)，上述第2區(qū)域的鍺濃度為CGe2(摩爾％)，氟濃度為CF2(摩爾％)，上述第3區(qū)域的鍺濃度為CGe3(摩爾％)，氟濃度為CF3(摩爾％)，上述第4區(qū)域的鍺濃度為CGe4(摩爾％)，氟濃度為CF4(摩爾％)，上述鍺濃度、氟濃度為-0.1＜0.096×CGe1-0.398×CF1＜0-0.5≤0.096×CGe2-0.398×CF2≤-0.2-0.4≤0.096×CGe3-0.398×CF3≤-0.1-0.5≤0.096×CGe4-0.398×CF4≤-0.1的光纖的制造方法，其特征在于，在合成要形成上述第1～第4各區(qū)域的煙灰時(shí)，在含有硅的煙灰合成原材料中加入定量的鍺和/或氟，合成上述煙灰，在將該合成的煙灰進(jìn)行透明玻璃化時(shí)，在含有氟和/或氯的氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光纖制造方法，其特征在于包括合成形成上述第1區(qū)域的第1煙灰，加熱該第1煙灰，進(jìn)行玻璃化，形成第1復(fù)合玻璃體的第1工序；在上述第1工序中形成的上述第1玻璃體的外周合成形成上述第2區(qū)域的第2煙灰，將得到的第1玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第1復(fù)合玻璃體的第2工序；在上述第2工序中形成的上述第1復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第3區(qū)域的第3煙灰，將得到的第2玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第2復(fù)合玻璃體的第3工序；在上述第3工序中形成的上述第2復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第4區(qū)域的第4煙灰，將得到的第3玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第3復(fù)合玻璃體的第4工序；在上述第4工序中形成的上述第3復(fù)合玻璃體的外周合成形成上述第5區(qū)域的第5煙灰，將得到的第4玻璃。煙灰復(fù)合體加熱，進(jìn)行玻璃化，形成第4復(fù)合玻璃體，將該第4復(fù)合玻璃體制成光纖母材的第5工序；以及將上述光纖木材的一端加熱，拉絲，形成光纖的第6工序。
13.一種光纖，其特征在于，波長(zhǎng)1550nm的色散值的絕對(duì)值在4ps/nm/km以上20ps/nm/km以下，波長(zhǎng)1550nm的色散斜率為0.05ps/nm2/km以上0.08ps/nm2/km以下，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.2dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的實(shí)效芯截面積Aeff為80μm2。
14.一種光纖，其特征在于包括位于光纖中心，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ1，外徑為A的中心芯；在上述中心芯外周形成，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ2，外徑為B的側(cè)芯；在上述側(cè)芯的外周形成，相對(duì)于二氧化硅的折射率N0的比折射率差為Δ3的第1包層側(cè)芯；以及在上述第1包層的外周形成的第2包層；其中上述Δ1到Δ3具有Δ1＞Δ2＞Δ3的關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光纖，其特征在于上述Δ1到Δ3具有-0.20％＜Δ1＜0.20％-0.45％≤Δ2≤-0.05％-0.50％≤Δ3≤-0.20％。的關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光纖，其特征在于，上述中心芯的外徑A和側(cè)芯的外徑B具有3≤A/B≤0.8的關(guān)系，上述第2包層的粘度高于上述中心芯的粘度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光纖，其特征在于，上述側(cè)芯中含有Ge作為摻雜劑。
18.一種光傳送線路，其特征在于，將根據(jù)權(quán)利要求1或者根據(jù)權(quán)利要求2記載的光纖用于光傳送線路的至少一部分。
19.一種光傳送線路，其特征在于將根據(jù)權(quán)利要求13或者根據(jù)權(quán)利要求14記載的光纖用于光傳送線路的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明的光纖的特征在于零色散波長(zhǎng)在1250nm以上1350nm以下，波長(zhǎng)1550nm的傳送損失為0.185dB/km以下，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散為19±1ps/nm.km，波長(zhǎng)1550nm的波長(zhǎng)色散斜率為0.06ps/nm
文檔編號(hào)C03B37/014GK1497274SQ03143459
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者速水修平, 川崎光廣, 小寺誠(chéng)悟, 內(nèi)田陽(yáng)平, 平, 廣, 悟 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社