專利名稱：光纖的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖。
背景技術：
光纖的偏振模色散(PMD Polarization Mode Dispersion)是光纖具有的2個波 導基模之間的群延遲之差。PMD是由于光纖的光學特性的各向異性而產(chǎn)生的。在產(chǎn)生光學 特性的各向異性的原因中，除了光纖的構造、組成或內部應力的各向異性等內部要因之外， 還有光纖的側壓、彎曲或扭曲(twist)等外部要因。由于PMD是限制光纖的傳輸容量的主 要原因，所以正在開發(fā)降低光纖的PMD的各種技術。在專利文獻1中，公開了一種通過對光纖施加扭曲而降低該光纖的PMD的方法。在 該方法中，在從玻璃坯料進行拉絲而形成光纖的工序中，通過在牽引光纖的裝置和將光纖 卷繞到卷軸的裝置之間設置對光纖進行扭轉的裝置，從而對該光纖施加扭曲，將施加了該 扭曲的光纖卷繞到卷軸上?；蛘撸趯⒕砝@在卷軸上的光纖向其它卷軸重卷的工序中，通過 將光纖一邊扭轉一邊卷繞，而對該光纖施加扭曲。通過對光纖施加適當大小的扭曲，可以降 低該光纖的PMD。例如示出了下述情況，通過對光纖施加大于或等于1周/m的扭曲，在拍長 為5 50m的光纖中，均可以將PMD降低至小于或等于1/5。此外，在專利文獻1中，將伴有應力的扭轉定義為扭曲(twist)，將不伴有應力的 扭轉定義為旋轉(spin)。本說明書中也使用與此相同的定義。在專利文獻2中，公開了一種方法，其在從玻璃坯料進行拉絲而形成光纖的工序 中，通過一邊扭轉光纖一邊從坯料進行拉絲，從而對光纖施加旋轉。根據(jù)該文獻，如果對于 拍長大于0. 5m的光纖，以大于或等于Im且沿長度方向變化的周期施加使符號反轉的旋轉， 則可以特別有效地降低PMD。在非專利文獻1中，記載了在施加了旋轉的光纖中由于外部要因導致PMD的現(xiàn)象。 由此，相對于在沒有旋轉的光纖中PMD根據(jù)側壓的方向而不同，在存在旋轉的光纖中，相對 于方向被平均化，PMD不依賴于側壓方向，但是如果側壓增大，則無論有無旋轉，PMD都同樣 增大。專利文獻1 美國專利申請公開第2006/0133751號公報專利文獻2 美國專利第6993229號公報非專禾Ij 文獻 1 :M. J. Li et al. , Optics Letters, vol. 24, no. 19, pp.1325-1327(1999).非專利文獻2 :C. D. Poole，et al.，Optics Letters vol. 16，pp. 372-374 (1991) ·非專利文獻3 :J. Noda et al. ,J. Lightwave Technol. v. 4，pp. 1071-1089 (1986) ·非專利 文獻 4:R.E.Shuh et al. , Electronics Letters, vol. 31, no. 20, pp.1772-1773(1995).

發(fā)明內容
發(fā)明人對上述現(xiàn)有技術進行研究，其結果發(fā)現(xiàn)如下課題。即，在現(xiàn)有技術中，對于 由于內部要因造成的PMD，可以良好地使其降低，但對于外部要因造成的PMD，則無法使其 良好地降低。作為其原因考慮以下2點。第1個原因是，在專利文獻2等所公開的多個現(xiàn)有技術中，利用旋轉作為降低PMD 的方法。在施加了旋轉的光纖中，基模的波導光在輸送時不會較大地改變偏振狀態(tài)。因此， 如果由于側壓和彎曲而產(chǎn)生固定方向的雙折射，則2個基模之間的群延遲差會迅速累積， 產(chǎn)生較大的PMD。為了降低由外部要因造成的PMD，需要將基模的波導光一邊改變偏振狀態(tài) 一邊輸送，因此，優(yōu)選施加扭曲，而不是旋轉。第2個原因是，在專利文獻1中施加扭曲的方法并不合適。僅單純地施加扭曲不 能降低由外部要因造成的PMD。為了降低由外部要因造成的PMD，需要適當?shù)卦O計扭曲的量 和反轉周期。畢竟，專利文獻1所公開的技術是以降低由內部要因造成的PMD作為課題，并 不是為了降低由外部要因造成的PMD。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光纖，其即使施加 側壓或彎曲等外部要因，PMD也不會大幅上升。本發(fā)明所涉及的光纖與一種以滿足規(guī)定條件的方式被施加伴有應力的彈性扭轉 即扭曲的光纖相關。即，在將通過扭曲形成的單位長度的轉數(shù)即扭曲率作為該光纖的長度 方向位置ζ的函數(shù)，以具有規(guī)定的扭曲周期且在該扭曲周期中朝向一個方向的扭曲旋轉角 和朝向相反方向的扭曲旋轉角彼此相等的f (ζ)表示，并且，將表示單位扭曲率的圓雙折射 的比例系數(shù)設為g、將角頻率設為ω，將由于彎曲及側壓而產(chǎn)生的外部直線雙折射設為 ^， 滿足下述關系式(Ia) (If)時，針對該光纖的扭曲條件至少滿足以下第1條件和第2條 件中的一個，該第1條件是指使由關系式(Ig)定義的扭曲誤差量A小于或等于8 π (rad), 其中，將扭曲周期記作L，該第2條件是指使扭曲周期以跨過由關系式(Ih)定義的最佳周期 Lopt的方式沿長度方向而變化。[算式1]k = 1,2,3, ......(Ia)
權利要求
一種光纖，其被施加伴有應力的彈性扭轉即扭曲，其特征在于，在將通過扭曲導致的單位長度的轉數(shù)即扭曲率作為該光纖的長度方向位置z的函數(shù)，以具有規(guī)定的扭曲周期且在該扭曲周期中沿一個方向的扭曲旋轉角和沿相反方向的扭曲旋轉角彼此相等的f(z)表示，并且，將表示單位扭曲率的圓雙折射的比例系數(shù)設為g，將角頻率設為ω，將通過彎曲及側壓產(chǎn)生的外部直線雙折射設為βe，滿足關系式(1a)～(1f)時，針對該光纖的扭曲條件，滿足由關系式(1g)定義的扭曲誤差量A小于或等于8π(rad)即第1條件，其中，將扭曲周期記作L，[算式56]k＝1，2，3，……(1a) <mrow><msub> <mi>d</mi> <mi>e</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>&omega;</mi> <msub><mi>&beta;</mi><mi>e</mi> </msub></mfrac><mfrac> <mrow><mo>&PartialD;</mo><msub> <mi>&beta;</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>&omega;</mi> </mrow></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mi>c</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>d</mi> <mi>t</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>&omega;</mi> <mi>g</mi></mfrac><mfrac> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>g</mi> </mrow> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>&omega;</mi> </mrow></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mi>d</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>γav＝(|f(z)的平均值|)…(1e)ρ＝γav/(|f(z)的最大值|)…(1f) <mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><munder> <mi>min</mi> <mi>k</mi></munder><mo>|</mo><msub> <mi>&gamma;</mi> <mi>av</mi></msub><mi>L</mi><mo>-</mo><msub> <mover><mi>q</mi><mo>^</mo> </mover> <mi>k</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>&rho;</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>1.014</mn><mo>|</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mi>g</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>L</mi> <mi>opt</mi></msub><mo>=</mo><mo>|</mo><mi>L</mi><mo>-</mo><msub> <mover><mi>q</mi><mo>^</mo> </mover> <mi>k</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>&rho;</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1.014</mn> <msub><mi>&gamma;</mi><mi>av</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mi>h</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>.</mo> </mrow>FPA00001212346800011.tif
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其特征在于，針對該光纖的扭曲條件滿足第2條件，該第2條件是指扭曲周期以跨過由關系式(Ih) 定義的最佳周期L。pt的方式沿該光纖的長度方向而變化。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光纖，其特征在于，在所述第1條件成立下的由所述關系式(If)定義的矩形性參數(shù)P大于或等于0.59。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的光纖，其特征在于，在所述第1條件成立，且將通過比值、S卩給出的扭曲閾值設為Yth時，由所述關 系式(Ie)定義的平均扭曲率￥趴大于或等于2^&。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的光纖，其特征在于，對于在該光纖卷繞為線圈狀的狀態(tài)下由所述關系式(Ie)定義的平均扭曲率Yav，在將 彎曲直徑設為D，將光彈性常數(shù)設為△ C，將楊氏模量設為E，將玻璃直徑設為d，將光波長設 為λ，將通過由下述關系式給出的直線雙折射β e而以比值即β 定義的扭曲閾值設為 Yth時，1,大于或等于2^如[算式57]2
6.一種光纖，其被施加伴有應力的彈性扭轉即扭曲， 其特征在于，在將通過扭曲導致的單位長度的轉數(shù)即扭曲率作為該長度方向位置ζ的函數(shù)，以具有 規(guī)定的扭曲周期且在該扭曲周期中沿一個方向的扭曲旋轉角和沿相反方向的扭曲旋轉角 彼此相等的f (ζ)表示，并且，將單位扭曲率的圓雙折射的比例系數(shù)設為g，將角頻率設為ω，將通過彎曲及側壓產(chǎn) 生的外部直線雙折射設為β e，滿足關系式(Ia) (If)時，針對該光纖的扭曲條件滿足第2條件，該第2條件是指扭曲周期以跨過由關系式(Ih) 定義的最佳周期L。pt的方式沿該光纖的長度方向而變化，
7.根據(jù)權利要求5所述的光纖，其特征在于，對于在該光纖卷繞為線圈狀的狀態(tài)下由所述關系式(Ie)定義的平均扭曲率Yav，在將 彎曲直徑設為D，將光彈性系數(shù)設為△ C，將楊氏模量設為E，將玻璃直徑設為d，將光波長設 為λ，將通過由下述關系式給出的直線雙折射β e而以比值即β 定義的扭曲閾值設為 Yth時，1,大于或等于2^如 [算式59]
8.一種光纖，其主要由玻璃材料構成，在該玻璃材料固化之后施加扭轉方向反轉的扭曲，其特征在于，在將向該光纖施加的扭曲的單位長度的轉數(shù)即扭曲率，表達為該光纖的長度方向位置 ζ的函數(shù)TP (ζ)時，使所述函數(shù)TP(Z)的周期以規(guī)定的模式、隨機模式或它們的組合進行變化。
9.一種光纖，其主要由玻璃材料構成，在該玻璃材料固化之后施加扭轉方向反轉的扭曲，其特征在于，在將向該光纖施加的扭曲的單位長度的轉數(shù)即扭曲率，表達為該光纖的長度方向位置 ζ的函數(shù)TP (ζ)時，使所述函數(shù)TP(Z)的振幅以規(guī)定的模式、隨機模式或它們的組合進行變化。
10.一種光纖，其主要由玻璃材料構成，在該玻璃材料固化之后施加扭轉方向反轉的扭曲，其特征在于，在將向該光纖施加的扭曲的單位長度的轉數(shù)即扭曲率，表達為該光纖的長度方向位置 ζ的函數(shù)TP (ζ)時，使所述函數(shù)TP (ζ)的振幅以及周期各自以規(guī)定的模式、隨機模式或它們的組合進行變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種即使施加側壓或彎曲等外部要因，PMD也不會大幅上升的光纖。該光纖被施加伴有應力的彈性扭轉即扭曲。在將通過該扭曲導致的單位長度的轉數(shù)即扭曲率作為該光纖的長度方向位置z的函數(shù)，以具有規(guī)定的扭曲周期且在該扭曲周期中沿一個方向的扭曲旋轉角和沿相反方向的扭曲旋轉角彼此相等的f(z)表示，并且，將表示單位扭曲率的圓雙折射的比例系數(shù)設為g，將角頻率設為ω，將通過彎曲及側壓產(chǎn)生的外部直線雙折射設為βe時，該光纖中的平均扭曲周期L以及平均扭曲率γav滿足規(guī)定的關系式。
文檔編號G02B6/02GK101960344SQ200980107118
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權日2008年2月28日
發(fā)明者林哲也, 長谷川健美 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社