专利名称：多芯光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多芯光纤。
背景技术：
当前，为了提供可以使一个发送站和多个加入者之间进行光通信的FTTH(Fiber To The Home)服务，例如如图8所示，实现了所谓的PON(Passive Optical Network)系统， 其通过插入多级分光器而使得各个加入者共享一根光纤。S卩，图8所示的PON系统具有终端站1 (发送站)，其作为互联网等已有的通信系统的最终中继站；以及光纤网络，其铺设在终端站1和加入者住宅2(加入者)之间。该光纤网络由作为分支点设置的接续盒(包含分光器30)、从终端站1至接续盒为止的光通信线路12、以及从接续盒至各加入者住宅2为止的光通信线路31构成。上述终端站1具有站点侧终端装置10 (OLT =Optical Line Terminal)和分光元件 11，该分光元件11对来自OLT 10的复用信号进行分支。另一方面，在上述加入者住宅2中设置有加入者侧终端装置20 (ONU =Optical Network Unit)。另外，在作为铺设在终端站1 和加入者住宅2之间的光纤网络的分支点的接续盒中，至少配置有下述装置等，即分光器 30，其用于对到达的复用信号进一步进行分支；以及波长选择滤光器，其用于对服务内容进行限制。如上述所示，在图8所示的PON系统中，由于在终端站1内设置分光元件11，并且又在配置于光纤网络上的接续盒内设置有分光器30，所以可以从一个站点侧终端装置10 向多个加入者提供FTTH服务。但是，在如上述所示通过插入多级分光元件而使多个加入者共享一根光纤的PON 系统中，事实上针对未来的传送容量的增加存在着拥塞控制(Congestion Control)及确保接收动态范围等技术课题。作为解决本技术课题(拥塞控制、动态范围的确保等)的一个方法，考虑转换为SS (Single Star)系统。在转换为SS系统的情况下，由于在站点内侧，光纤芯数相对于PON系统增多，因此站点内侧光缆需要极细径化·超高密度化。作为用于极细径化·超高密度化的光纤，适用多芯光纤。例如，作为多芯光纤，专利文献1所公开的光纤，在其剖面上具有二维配置的大于或等于7个纤芯。另外，在专利文献2中，公开了一种在一条直线上排列多个纤芯的光纤， 记载了可以使与光波导路、半导体光集成元件之间的连接变得容易这样的效果。专利文献1 日本特开平05-341147号公报专利文献2 日本特开平10-104443号公报
发明内容
发明人对现有的多芯光纤详细地进行了研究，其结果发现了下述课题。艮口， 上述专利文献1、2所记载的多芯光纤，并没有充分地针对传送损耗的降低及非线性 (nonlinearity)的降低进行研究。因此，在大容量且长距离的传送中应用多芯光纤时，有可
3能产生问题。本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种降低传送损耗及非线性的多芯光纤。本发明所涉及的多芯光纤具有多个纤芯，它们沿规定轴方向延伸；以及包层，其覆盖该多个纤芯的周围。另外，为了达到上述目的，包层由添加有氟元素的石英玻璃形成， 多个纤芯由添加有氯元素的石英玻璃或纯石英玻璃形成。根据具有上述构造的多芯光纤，通过将由添加有氯元素的石英玻璃或纯石英玻璃形成的纤芯，配置在由添加有氟元素的石英玻璃形成的包层内，从而降低在该多芯光纤的纤芯内导波的光的传送损耗及非线性。在这里，也可以使得多个纤芯中相邻配置的纤芯之间，氯元素的添加量彼此不同。 在此情况下，通过形成相邻的纤芯之间氯元素的添加量彼此不同的形态，可以任意变更这些相邻的纤芯间的折射率差。其结果，可以减少相邻纤芯间的串扰。另外，优选多个纤芯中的相邻纤芯之间的中心间距离为20 μ m 45 μ m。在使相邻的纤芯之间的中心间距离处于上述范围内的情况下，可以在维持一定级别的串扰的同时， 在包层内配置多个纤芯。此外，也可以在多个纤芯中相邻的纤芯之间，使该纤芯相对于包层的相对折射率差及直径中的至少一个彼此不同。另外，即使在该差大于或等于多个纤芯的相加平均值的 5%的情况下，对于该多芯光纤也是可以容许的。另外，本发明所涉及的多芯光纤也可以具有大于或等于一个的泄漏减少部，其用于减少从各纤芯向其周围传输的泄漏光。在此情况下，各泄漏减少部的至少一部分存在于将多个纤芯中相邻的纤芯相互连结而成的直线上。这样，通过设置分别配置为至少一部分位于相邻的纤芯之间的泄漏减少部，从而可以有效地降低由于来自各纤芯的泄漏光所导致的串扰，而不会增大该多芯光纤的传送损耗。在本发明所涉及的多芯光纤中，只要将泄漏减少部的至少任意一个以下述方式形成在包层内即可，即，在与规定轴方向正交的剖面上，形成包围多个纤芯中所对应的纤芯的环状。另外，优选泄漏减少部的至少任意个为形成使由该泄漏减少部包围的区域中的传输光的封闭率得到了提高的折射率分布的区域。具体地说，以实质上降低折射率的方式构成泄漏减少部，或者相反地以增加折射率的方式构成泄漏减少部。例如，作为降低折射率的结构，通过在多个纤芯各自的周边包层中，添加折射率降低剂或者形成空孔，从而构成泄漏减少部。作为增加折射率的结构，也可以通过在多个纤芯各自的周边包层中添加折射率提升剂，从而构成泄漏减少部。另外，在本发明所涉及的多芯光纤中，也可以是泄漏减少部的至少任意一个由降低传输光功率的材料构成。在此情况下，构成材料的吸收系数以及散射系数中的至少任意一个比包层大。发明的效果根据本发明，提供一种降低传送损耗及非线性的多芯光纤。并且，通过在包层内设置分别配置为至少一部分位于多个纤芯中相邻的纤芯之间的泄漏减少部，从而得到降低相邻的纤芯间的串扰的效果，而不会增大该多芯光纤中的传送损耗。
图1是表示本发明所涉及的多芯光纤的第1实施方式的概略结构的图。图2是表示第1实施方式所涉及的多芯光纤的剖面构造的图。图3是表示本发明所涉及的多芯光纤的第2实施方式的剖面构造的图。图4是用于对本发明所涉及的多芯光纤所应用的泄漏减少部的配置条件进行说明的图。图5是用于对泄漏光产生原理和泄漏减少部的构造及功能进行说明的图。图6是用于对本发明所涉及的多芯光纤所可以应用的泄漏减少部的第1具体例进行说明的图。图7是用于对本发明所涉及的多芯光纤所可以应用的泄漏减少部的第2具体例进行说明的图。图8是表示现有的光通信系统(Ρ0Ν系统)的结构的图。
具体实施例方式下面，参照图1 图7，详细说明本发明所涉及的多芯光纤的各实施方式。此外，在附图的说明中，对于相同的要素标注相同的标号，省略重复的说明。(第1实施方式)图1是表示本发明所涉及的多芯光纤的第1实施方式的概略结构的图。另外，图2 是表示第1实施方式所涉及的多芯光纤的剖面构造的图。图1的多芯光纤100是沿中心轴 Ax(与该多芯光纤100的长度方向一致的规定轴)延伸的光纤，具有多个纤芯111 113 ； 包层120，其覆盖上述多个纤芯111 113，在与中心轴Ax正交的平面上具有圆形剖面；以及包覆部130，其设置在包层的外周。在包层120内配置有中心纤芯111，其设置在该包层的中心，并且沿中心轴Ax延伸；以及2种周边纤芯112、113，它们设置在与该中心纤芯111 不同的位置上，并且沿中心轴Ax延伸。另外，周边纤芯112、113配置为，沿着以中心纤芯 111(中心纤芯111的中心)为中心的圆周方向，交替配置周边纤芯112的任意一个和周边纤芯113的任意一个。这些周边纤芯112、113在该圆周上等间隔地设置6个。在该多芯光纤100中，中心纤芯111由纯石英玻璃构成。另外，包层120由以使由纯石英玻璃构成的中心纤芯111的相对折射率差为0. 35%的方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃构成。并且，周边纤芯112由以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃构成，周边纤芯113由以0.6重量％添加有氯元素的石英玻璃构成。在上述结构中，周边纤芯112相对于包层120的相对折射率差为0. 38%，周边纤芯113相对于包层120的相对折射率差为 0.41%。中心纤芯111及周边纤芯112、113的相对折射率差的差设定为，大于或等于多个纤芯的相加平均值的5%的值。如上述所示使用添加有氯元素的石英玻璃作为周边纤芯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，可以维持高软化点，并且抑制传送损耗，因此，对于在相邻纤芯之间设置折射率差来说是有效的。在具有上述构造的多芯光纤100中，例如中心纤芯111和周边纤芯112、113的直径分别设定为8μπι。另外，中心纤芯111和周边纤芯112、113之间的距离(将中心之间连结的距离)、以及沿着以中心纤芯111为中心的圆周方向相邻的周边纤芯112的任意一个和周边纤芯113的任意一个之间的纤芯中心间距离(相邻的纤芯中心之间的直线距离)，分别
5设定为35 μ m。包层120的直径为125 μ m。另外，通过设置包覆部130，多芯光纤100整体的直径成为245 μ m。具有图2的剖面构造的多芯光纤100通过下述方法制造。首先，准备以使由纯石英玻璃构成的中心纤芯111的相对折射率差为0. 35%得方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃棒。该石英玻璃棒最终形成包层120。并且，准备1根纯石英玻璃棒，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，分别对准备好的石英玻璃棒进行延伸 切断，以使得它们成为相同直径、相同长度。上述石英玻璃棒最终形成中心纤芯111、周边纤芯112、113。然后，在添加有氟元素的石英玻璃棒的中心位置上、和与该中心等距离且相邻孔之间的距离相等的位置上，开设共计7个孔，其直径与上述延伸 切断后的7根石英玻璃棒的直径相比大5%左右。然后，在成为该包层120的添加有氟元素的石英玻璃棒的中心的孔中，插入纯石英玻璃棒(成为中心纤芯111)，并且在设置于添加有氟元素的石英玻璃棒的外周侧的6个孔中，交替插入以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒(成为周边纤芯 112)和以0.6重量％添加有氯元素的石英玻璃棒(成为周边纤芯113)。然后，通过对添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒进行加热， 从而设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根石英玻璃棒一体化。由此，得到多芯光纤的预制体。通过利用适当的拉丝条件对所得到的预制体进行拉丝，从而制造本实施方式所涉及的多芯光纤100。(第2实施方式)图3是表示本发明所涉及的多芯光纤的第2实施方式的剖面构造的图。第2实施方式所涉及的多芯光纤200与第1实施方式所涉及的多芯光纤100(图2)相比，在下述方面不同。即，中心纤芯及周边纤芯的相对折射率差彼此相等，相邻配置的周边纤芯的直径彼此不同。此外，在图3中，与图2相同地，示出该多芯光纤200的与中心轴Ax正交的平面一致的剖面。具体地说，该第2实施方式所涉及的多芯光纤200具有多个纤芯114 116 ；包层120，其覆盖上述多个纤芯114 116 ；以及包覆部230，其设置在包层120的外周。在具有圆形剖面形状的包层120的中心设置有沿中心轴Ax延伸的中心纤芯114。另外，在包层 120内，在以中心纤芯114(中心纤芯114的中心)为中心的圆周方向上，交替配置周边纤芯 115的任意一个和周边纤芯116的任意一个。这些周边纤芯115、116在以中心纤芯114为中心的圆周上等间隔地设置6个。该结构与第1实施方式所涉及的多芯光纤100相同。中心纤芯114及周边纤芯115、116由以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃构成，包层120由均勻地添加有氟元素的石英玻璃构成，与由添加有氯元素的石英玻璃构成的中心纤芯114及周边纤芯115、116的相对折射率差为0. 38%。在具有上述构造的第2实施方式所涉及的多芯光纤200中，例如将中心纤芯114 的直径设定为8. 5 μ m，将周边纤芯115的直径设定为7. 9 μ m，将周边纤芯116的直径设定为9.2 μ m。中心纤芯114和周边纤芯115、116之间的纤芯中心间距离、以及相邻的周边纤芯115的任意一个和周边纤芯116的任意一个之间的纤芯中心间距离，分别设定为40μπι。 中心纤芯114及周边纤芯115、116的直径差设定为，大于或等于多个纤芯的相加平均值的 5%的值。此外，包层120的直径为125 μ m，包含包覆部230在内的该多芯光纤200整体的直径成为245 μ m。第2实施方式所涉及的多芯光纤200通过下述方法制造。首先，准备以下述方式均勻地添加有氟元素的石英玻璃棒，即，使得各个由添加有氯元素的石英玻璃构成的中心纤芯114及周边纤芯115、116的相对折射率差为0. 38%。该石英玻璃棒形成包层120。并且， 准备7根以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒，对准备好的石英玻璃棒进行延伸·切断，以使得它们直径为8. 5 μ m(l根)、7. 9 μ m(3根)、9. 2 μ m(3根)且长度相同。上述石英玻璃棒最终形成中心纤芯114、周边纤芯115、116。然后，在添加有氟元素的石英玻璃棒的中心位置上、和与该中心等距离且相邻孔之间的距离为40 μ m的位置上，开设共计7个孔，其直径与上述延伸 切断后的7根石英玻璃棒的直径相比大5%左右。然后，在7个孔中分别插入以0. 3重量％添加有氯元素的石英玻璃棒。然后，通过对添加有氟元素的石英玻璃棒和所插入的7根石英玻璃棒进行加热， 从而设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根石英玻璃棒一体化，得到多芯光纤的预制体。通过利用适当的拉丝条件对所得到的预制体进行拉丝，从而制造本实施方式所涉及的多芯光纤200。上述第1实施方式所涉及的多芯光纤100及第2实施方式所涉及的多芯光纤200， 与通常结构的多芯光纤、即具有由分别添加GeO2的石英玻璃构成的多个纤芯和由纯石英玻璃构成的包层而形成的多芯光纤相比，具有以下特征。即，由于纤芯的至少一部分使用纯石英玻璃，所以与使用添加有GeO2的纤芯的光纤相比，传送损耗降低0. 02dB/km左右，并且非线性折射率降低1成左右。另外，在具有由分别添加有GeO2的石英玻璃构成的多个纤芯和由纯石英玻璃构成的包层而形成的多芯光纤的情况下，由于纤芯在加热时的粘度比包层低，所以在利用坍塌而一体化时，纤芯形状容易变形(剖面有可能成为与正圆不同的形状)。在此情况下，偏振模色散容易增大。与此相对，第1实施方式所涉及的多芯光纤100的构成中心纤芯111的纯石英玻璃及构成周边纤芯112、113的石英玻璃(分别以0.3重量％、0.6重量％添加氯元素)，与构成包层120的添加有氟元素的石英玻璃相比，在加热时的粘度较高。由此，在利用坍塌而体化时，包层部分容易变形，与此相对，纤芯部分难以变形(即使在拉丝时，也易于将纤芯的形状保持为正圆状)。由此，因纤芯的剖面形状为非圆形状而导致的偏振模色散减少。另外，在如第2实施方式所涉及的多芯光纤200所示，中心纤芯114及周边纤芯 115、116全部由添加有氯元素的石英玻璃构成的情况下，纤芯难以变形，偏振模色散减少。如上述所示，纯石英玻璃或微量添加有氯元素的石英玻璃在加热时的粘度，比添加有氟元素的石英玻璃高。因此，拉丝时的张力集中在纤芯部分，并且在拉丝后，在纤芯部分残留拉伸应力。而且，通过适当地调整拉丝时的张力，可以利用纤芯部分的拉伸残留应力调整纤芯部分的折射率变化量。由此，在上述第1及第2实施方式所涉及的多芯光纤100、 200的拉丝工序中，可以在一定程度上调整相对折射率差。第1实施方式所涉及的多芯光纤100包含2种氯元素添加量彼此不同的纤芯而构成。如果如上述所示将多种纤芯应用在多芯光纤中，则该多芯光纤的剖面上的对称性变差， 在制造流程中纤芯变形的可能性增加。但是，如本第1实施方式所涉及的多芯光纤100所示，在使用由添加有氟元素的石英玻璃构成的包层，并且使用由纯石英玻璃或添加有氯元
7素的石英玻璃构成的纤芯的情况下，由于纤芯的粘度与包层的粘度相比较高，所以可以抑制制造时的纤芯变形。此外，在使用上述第1及第2实施方式所涉及的多芯光纤100、200时，将上述多芯光纤100、200两根相互进行熔融连接。此时，通过连接时的放电加热，包层120中的氟元素的一部分扩散至纤芯部分(在多芯光纤100的情况下，为中心纤芯111及周边纤芯112、 113，在多芯光纤200的情况下，为中心纤芯114及周边纤芯115、116)，由此，各纤芯中的相对折射率差降低，模场直径(MFD)扩大。其结果，为了实现所期望的连接损耗而要求的纤芯彼此的位置偏移公差扩大。此外，在第1实施方式所涉及的多芯光纤100中，在相邻的纤芯之间，相对折射率差彼此不同。另外，在第2实施方式所涉及的多芯光纤200中，在相邻的纤芯之间，其直径彼此不同。通过如上述所示设定为在相邻的纤芯之间相对折射率差或直径彼此不同，从而可以降低纤芯间串扰。由此，在使纤芯间隔较窄的情况下，也可以防止串扰增大。与纤芯间隔为75 μ m且配置有4个纤芯的标准多芯光纤(直径125 μ m)相比，上述实施方式的多芯光纤100、200的纤芯间隔较窄，纤芯数量也较多，但在该多芯光纤100、200中，确认了串扰被充分降低而不会成为问题这一情况。此外，优选纤芯中心间距离为20 μ m 45 μ m。在多个纤芯的纤芯中心间距离超过 45 μ m的情况下，可以配置在多芯光纤内部的纤芯数量被限制，或者在形成包含有所期望数量的纤芯的多芯光纤的情况下，多芯光纤的直径增大，因此，优选纤芯中心间距离小于或等于45μπι。另外，如果考虑在直径125μπι的标准多芯光纤的内部排列19个纤芯(在以中心纤芯的中心作为中心的两层圆周上分别配置6个、12个周边纤芯)的情况，则优选纤芯中心间距离大于或等于20 μ m。以上，针对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，针对周边纤芯的数量为6个的情况进行了说明，但周边纤芯的数量并不限定。另外，周边纤芯的位置并不必如上述实施方式所示必须配置在以多芯光纤的中心轴Ax(该多芯光纤的中心)作为中心的圆周上。此外，也可以采用在多芯光纤的中心不设置中心纤芯的结构。另外，在上述实施方式中，多芯光纤中的中心纤芯及周边纤芯的石英玻璃中添加的氯元素的量为一个例子，可以适当变更。另外，在包层的石英玻璃中添加的氟元素的量也可以适当变更。下面，详细记述上述各实施方式所涉及的多芯光纤中可以应用的串扰减少构造。 例如“2010年電子情報通信学会QOlO IEICE)通信^寸^ -〒^大会通信講演論文集2 B-10-16(2010/Sep. /14 17) ”的图3中的记载所示，多芯光纤的串扰与弯曲半径相对应而变化。直线状态(弯曲半径无限大)下的串扰，可以通过增大相邻纤芯间的直径差而降低。例如，纤芯直径差为5. 5%的光纤A在弯曲半径无限大时的串扰(通过模拟得到的平均值)为_40dB左右，与此相对，在纤芯直径差为14. 9%的光纤B中，为-55dB左右。另一方面，随着弯曲半径而产生的串扰变化量，在光纤A中为25dB左右 (-40dB — -15dB)，与此相对，在光纤B中为35dB左右(_55dB — -20dB)，纤芯直径差较大的光纤B随着弯曲半径而产生的串扰变化量较大。因此，作为多芯光纤的使用状态，如果可以事先预测弯曲半径，则只要设计与该弯曲半径相应的纤芯直径差的多芯光纤即可(对于光纤A和光纤B，使串扰最严重的弯曲半径不同)。但是，在无法事先预测弯曲半径的情况下，考虑优选在使纤芯直径差减小而降低随着弯曲半径产生的串扰变化量的基础上，通过设置泄漏减少部等方法，使串扰的绝对值也减少。此外，在将泄漏减少部具体地应用于上述各实施方式所涉及的多芯光纤中的情况下， 该多芯光纤具有多个纤芯，其分别由添加有氯元素的石英玻璃或纯石英玻璃构成；包层， 其包围上述多个纤芯，由添加有氟元素的石英玻璃构成；以及泄漏减少部，其设置为至少一部分分别位于将多个纤芯中相邻的纤芯彼此连结而成的直线上。另外，从多芯光纤的制造性以及多芯光纤的连接特性的角度出发，优选没有纤芯直径差。此外，在前面的说明中，仅针对多芯光纤的纤芯直径差进行了说明，但由于串扰的弯曲半径依赖性也受到等价折射率的影响，所以对于纤芯间的相对折射率差的差异来说， 与针对纤芯直径的差异的讨论相同。具体地说，对于应用泄漏减少部的多芯光纤，如下所示进行说明。此外，图4是用于对本发明所涉及的多芯光纤中所应用的泄漏减少部的配置条件进行说明的图。另外，为了使多芯光纤的构造进一步简单化，下面，针对具有4个纤芯的多芯光纤进行说明。作为一个例子，在图4(a)中，示出4个纤芯310分别由包层320覆盖的多芯光纤 300。该多芯光纤300的外周面被包覆部330覆盖，4个纤芯310配置为围绕该多芯光纤300 的中心轴Ax。另外，包层320在各纤芯310的周边区域和除此之外的区域中的功能不同。具体地说，包层320如后述所示，划分为光学包层，其有助于作为光波导路的各纤芯310中的光传输；以及物理包层，其使该多芯光纤300具有定强度，以对各纤芯310进行物理保护。如上述所示，在具有4个纤芯的多芯光纤300(图4(a))中，在各纤芯310的周边包层区域中设置有泄漏减少部350。S卩，如图4(b)所示，在本实施方式所涉及的多芯光纤 300中，泄漏减少部350配置为，至少一部分位于将相邻的纤芯310的中心连结而成的直线 E上。更具体的结构在图5中示出。该图5是用于对泄漏光产生原理和泄漏减少部的构造及功能进行说明的图，与图4(a)所示的区域A(与中心轴Ax正交的该多芯光纤300的剖面上的区域)相对应。在图5所示的例子中，针对各纤芯310分别准备环状的泄漏减少部350A，形成在对应的纤芯310周边的包层320内。特别地，在图5所示的例子中，包层320具有光学包层 321，其设置在该纤芯310的外周，作为对纤芯310内传输的光的传送特性产生影响的区域； 以及物理包层322，其设置在光学包层321的外周，作为对该纤芯310内传输的光的传送特性不产生影响的区域。为了避免各个纤芯310的传送性能的恶化，更优选泄漏减少部350A 形成在物理包层322内。此外，光学包层321和物理包层322是从是否对传送特性产生影响这一功能性的角度出发而进行区分的区域，无法根据组成等在构造上进行区分。因此，在附图中，为了容易理解本发明，为了方便而以虚线示出构成包层320的光学包层321和物理包层322的边界。另外，如图5所示，泄漏减少部350A是用于减少来自纤芯310的泄漏光的功率的区域，以通过吸收、散射、封闭等偏转控制而有效减少泄漏光的光量的方式起作用。另外，在与中心轴Ax正交的该多芯光纤300的剖面上，泄漏减少部350A设置在相对于纤芯310的中心的距离成为下述区域(作为1根光纤起作用的区域)中的波长1. 55 μ m时的MFD的5/2 倍的位置至包层320的外周面(物理包层322和包覆部330的分界面)之间，其中，该区域由该纤芯310和位于其周边的包层320的一部分构成。或者，泄漏减少部350A也可以设置在由纤芯310和位于其周边的包层320的一部分构成的区域的电场振幅为小于或等于其峰值的10-4的位置至包层320的外周面之间。在上述结构中，如果由于小径弯曲(在传输高功率光时，对该多芯光纤300施加的较小的曲率半径下的弯曲)而导致来自纤芯310的光量P。的泄漏光到达泄漏减少部350A， 则在泄漏减少部350A中吸收几乎所有泄漏光。具体地说，透过泄漏减少部350A的泄漏光的光量，减少至到达泄漏减少部350A的泄漏光的光量Ptl的1/10(参照图5)。其结果，有效地减少由于泄漏光到达相邻的纤芯310而产生的串扰。下面，参照图6及图7，说明泄漏减少部350 (与图6中的350A相对应)的更具体的构造。此外，在图6及图7中，示出图4(a)所示的多芯光纤300的例子，但对于纤芯数量及纤芯配置不同的其他多芯光纤，也可以相同地分别构成泄漏减少部350A，泄漏减少部 350A具有通过吸收、散射、封闭等进行的偏转控制功能。首先，图6是用于说明可以应用于多芯光纤300A中的泄漏减少部350A的第1具体例的图。图6(a)示出多芯光纤300A的剖面构造，与图4(a)的剖面构造一致。在该第1 具体例中，作为泄漏减少部350A，设置有以包围纤芯310的方式形成环状的所谓凹槽层的折射率较低的层。即，该第1具体例所涉及的泄漏减少部350A，通过将泄漏光封闭在该泄漏减少部350A内侧的区域内，从而进行泄漏光的偏转控制。此外，图6 (b)是多芯光纤300A中的一个纤芯光纤区域的折射率曲线。另外，图6(c)是图6(a)中的部分D的放大图，是作为第1具体例所涉及的泄漏减少部350A，通过形成多个空孔510而实现折射率较低的层的例子。图6(d)是图6(a)中的部分D的放大图，是作为第1具体例所涉及的泄漏减少部350A， 通过形成多个空腔(point) 520而实现折射率较低的层的例子。多芯光纤300A是石英类玻璃光纤，在图6(a)所示的剖面上配置多个纤芯310，在上述多个纤芯310的外周存在光学包层321，此外，在光学包层321的周边存在物理包层 322。另外，包围各纤芯310的环状的泄漏减少部350A设置在物理包层322内。该第1具体例所涉及的泄漏减少部350A，通过将从纤芯310传输来的泄漏光封闭在利用该泄漏减少部350A所包围的内侧区域中，从而以抑制泄漏光向相邻的纤芯310传输的方式起作用。此外，在具有这种构造的多芯光纤300A中，纤芯310由添加有氯元素的石英玻璃构成，包层 320由纯石英玻璃构成，纤芯310相对于包层320的相对折射率差为0. 35% (小于或等于 0.4%)。另外，纤芯310的外径为8.5 μ m。由上述纤芯310及其周边包层的一部分构成的区域(作为1根光纤起作用的区域)在波长1.阳μ m时具有10. 2 μ m的MFD。另外，该区域中的电场振幅在纤芯310的中心(以下，称为纤芯中心)成为峰值，成为峰值的10_4的位置是与纤芯中心相距^.5μπι的位置。由此，优选泄漏减少部350Α设置在物理包层322内， 其沿半径方向R距离纤芯中心大于或等于25. 5 μ m(MFD的5/2倍的距离)，或者沿半径方向 R距离纤芯中心大于或等于28. 5 μ m。在该第1具体例中，泄漏减少部350A是在与纤芯中心相距35 μ m至50 μ m的范围内形成的环状区域。实现该第1具体例所涉及的泄漏减少部350A的第1方式为，通过如图6 (b)所示设计折射率曲线，从而实现来自各纤芯310的泄漏光的偏转控制。特别地，在该第1方式中，通过采用槽构造的折射率曲线作为该多芯光纤300A中的多个纤芯光纤区域各自的折射率曲线，从而进行泄漏光的偏转控制。即，如图6(b)所示，通过在相当于泄漏减少部350A的石英玻璃区域中添加F，从而将该泄漏减少部350A相对于光学包层321的相对折射率差设定为-0.7%。此外，多芯光纤300A为石英类光纤，根据图6(b)的折射率曲线可知，纤芯310 由添加有氯元素的石英玻璃构成，包层320由纯石英玻璃构成。另外，纤芯310与包层320 的相对折射率差小于或等于0. 4%。设置在物理包层322内的泄漏减少部350A的折射率， 由于添加F(折射率降低剂)而低于纯石英玻璃。另外，图6(c)是图6(a)中的部分D的放大图，作为该第1具体例所涉及的泄漏减少部350A，示出用于实现对来自纤芯310的泄漏光的偏转控制的第2方式。在该第2方式中，通过在相当于泄漏减少部350A的区域中，设置沿着中心轴Ax延伸的多个空孔510，从而进行泄漏光的偏转控制。另外，图6(d)是图6(a)中的部分D的放大图，作为该第1具体例所涉及的泄漏减少部350A，示出用于实现泄漏光的偏转控制的第3方式。在该第3方式中，通过使空腔520 散布在图6(a)所示的剖面上包围纤芯310的环状区域、且沿中心轴Ax延伸的区域内，而形成泄漏减少部350A，从而进行泄漏光的偏转控制。如上述第1 第3方式所示，通过将泄漏减少部350A形成为低折射率区域、空孔形成区域、或者空腔散布区域，从而有意识地降低该泄漏减少部350A相对于包层320的相对折射率差。其结果，由于小径弯曲等而导致的从纤芯310向相邻的纤芯310传输的泄漏光的一部分，被封闭在由泄漏减少部350A包围的内侧区域内。在这里，在从各纤芯310向该多芯光纤300A的包覆部330传输的泄漏光中，被封闭在由泄漏减少部350A包围的内侧区域内的光的比例，可以通过改变下述要素而进行调节，即，纤芯310至泄漏减少部350A的距离、泄漏减少部350A的厚度、第1方式的结构中泄漏减少部350A相对于包层320的相对折射率差、第2方式的结构中空孔的配置等、第3方式的结构中空腔的配置等。由此，可以将透过该泄漏减少部350A的泄漏光的光量降低至小于或等于经由包层320的一部分(光学包层321)到达泄漏减少部350A的泄漏光的光量Ptl 的1/10。此外，也可以通过对空孔、空腔进行适当的配置，而利用光子带隙的效应将泄漏光封闭在由泄漏减少部350A包围的内侧区域内。此外，如上述所示构成的泄漏减少部350A，在由各纤芯310和其周边包层构成的区域中，存在于距离纤芯310的中心大于或等于MFD的5/2倍的位置的外侧、或者该区域中的电场振幅小于或等于峰值(在纤芯中心处得到峰值)的10_4的位置的外侧。因此，泄漏减少部350A的存在对在纤芯310内传输的光所产生的影响，实质上为可以忽略的程度，泄漏减少部350A对传送损耗等特性产生的影响也成为可以忽略的程度。另外，由于泄漏光的一部分也向泄漏减少部350A的外侧泄漏，因此被封闭在泄漏减少部350A的内侧区域内的光成分也在传输的同时逐步衰减。因此，被封闭在由泄漏减少部350A包围的内侧区域内的光成分，不会再次与纤芯310内的传输光进行耦合(可以实质性地避免被封闭在泄漏减少部350A的内侧区域内的光成分对纤芯310内的传输光的传送特性产生影响)。下面，图7是用于对本发明所涉及的多芯光纤所可以应用的泄漏减少部的第2具体例进行说明的图。该第2具体例所涉及的泄漏减少部350A，通过在由各纤芯和其周边包层320的一部分构成的区域中，使从纤芯310到达的泄漏光的散射增大，从而进行泄漏光的偏转控制。此外，图7(a)表示多芯光纤300A的剖面构造，与图4(a)的剖面构造一致。在该第2具体例中，也与第1具体例相同地，以包围纤芯310的方式形成有环状的泄漏减少部 350A。此外，图7(b)是图7(a)中的部分D的放大图，是作为第2具体例所涉及的泄漏减少部350A而实现下述区域的例子，S卩，该区域形成为吸收系数及散射系数中的至少任意一个大于包层区域。在图7 (a)所示的多芯光纤300A的剖面上，泄漏减少部350A配置在各纤芯310的周边。另外，包层320可以区分为位于各纤芯310的周边的光学包层321和物理包层322， 包围各纤芯310的环状的泄漏减少部350A设置在物理包层322内。该第2具体例所涉及的泄漏减少部350A通过将从纤芯310传输来的泄漏光封闭在由该泄漏减少部350A包围的内侧区域中，从而以抑制泄漏光向相邻的纤芯310传输的方式起作用。此外，在具有上述构造且包含纤芯310的区域中，纤芯310由添加有氯元素的石英玻璃构成，包层320由纯石英玻璃构成，纤芯310相对于包层320的相对折射率差为1%。另外，纤芯310的外径为 30 μ m。在包含上述纤芯310的区域中，纤芯310在波长1. 55 μ m时成为多模，但基模的MFD 为19.8μπι。另外，各个包含纤芯310的区域中的电场振幅在纤芯中心处成为峰值，成为峰值的10_4的位置是与纤芯中心相距23. 1 μ m的位置。由此，该第2具体例所涉及的泄漏减少部350A设置在物理包层322内，其沿半径方向R距离纤芯中心大于或等于49. 5ym(MFD 的5/2倍的距离)，或者沿半径方向R距离纤芯中心大于或等于23. 1 μ m。在该第2具体例中，泄漏减少部350A是在与纤芯中心相距35 μ m至50 μ m的范围内形成的环状区域。图7(b)所示的泄漏光的偏转控制方式，是通过利用在与泄漏减少部350A相应的区域内添加的微小各向异性体530使泄漏光的散射增大，从而进行泄漏光的偏转控制的。 作为上述泄漏减少部350A，可以考虑例如含有伸长后的卤化银颗粒(微小各向异性体530) 的玻璃。如上述所示，通过在环状的泄漏减少部350A中添加上述微小各向异性体530，从而该泄漏减少部350A中的泄漏光的散射(其结果，泄漏光被偏转)、以及泄漏光的吸收(泄漏光衰减)，与其他玻璃区域相比变大。即，泄漏减少部350A具有与包层320相比较大的吸收系数及散射系数。由此，根据该第2具体例所涉及的泄漏减少部350A，可以有效地减少透过该泄漏减少部350A向相邻的纤芯310传输的泄漏光的光量。此外，在上述的说明中，泄漏减少部被应用于由添加有氯元素的纤芯-纯石英包层构成的多芯光纤中，但在将泄漏减少部应用于上述各实施方式所涉及的多芯光纤中的情况下，当然向包层320的石英玻璃中添加规定量的氟元素。
1权利要求
1.一种多芯光纤，其具有沿规定轴方向延伸的多个纤芯、以及覆盖所述多个纤芯的周围的包层，该多芯光纤的特征在于，所述包层由添加有氟元素的石英玻璃形成，所述多个纤芯由添加有氯元素的石英玻璃或纯石英玻璃形成。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述多个纤芯中的相邻纤芯之间的中心间距离为20 μ m 45 μ m。
3.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，在所述多个纤芯中的相邻纤芯之间，氯元素的添加量彼此不同。
4.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，在所述多个纤芯中的相邻纤芯之间，相对折射率差及直径中的至少一个彼此不同，其差大于或等于所述多个纤芯的相加平均值的5%。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多芯光纤，其特征在于，具有泄漏减少部，其至少一部分分别位于将所述多个纤芯中相邻的纤芯彼此连结而成的直线上。
6.根据权利要求5所述的多芯光纤，其特征在于，所述泄漏减少部的至少任意一个形成在所述包层内，在与所述规定轴方向正交的剖面上，形成包围所述多个纤芯中所对应的纤芯的环状。
7.根据权利要求5所述的多芯光纤，其特征在于，所述泄漏减少部的至少任意一个具有使由该泄漏减少部包围的区域内的传输光的封闭率得到了提高的折射率分布。
8.根据权利要求7所述的多芯光纤，其特征在于，所述泄漏减少部的至少任意一个，是作为实质上降低折射率的结构，在所述多个纤芯各自的周边包层内添加折射率降低剂或形成空孔的区域。
9.根据权利要求5所述的多芯光纤，其特征在于，所述泄漏减少部的至少任意一个由降低传输光功率的材料构成。
10.根据权利要求9所述的多芯光纤，其特征在于，所述材料的吸收系数及散射系数中的至少任意一个大于所述包层。
全文摘要
本发明涉及一种多芯光纤，其具有用于减少传送损耗及非线性的构造。该多芯光纤(100)具有多个纤芯(中心纤芯(111)及周边纤芯(112、113))，它们沿中心轴Ax方向延伸；以及包层(120)，其覆盖上述纤芯的周围。包层(120)由添加有氟元素的石英玻璃形成，多个纤芯(111～113)由添加有氯元素的石英玻璃或纯石英玻璃形成。
文档编号G02B6/02GK102193136SQ20111005629
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月10日
发明者屉冈英资, 樽稔树, 永岛拓志 申请人:住友电气工业株式会社