專利名稱：寬頻帶光纖、光纖芯線、光線纜芯的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以實現高速信號傳輸為目的的折射率分布型寬帶光纖、光纖芯線及其纜芯的制造技術。此光纖適用于聲音、圖象、數據傳輸等光通信領域。
現有技術作為構成高速大容量數據網的通信用光纖有石英多模光纖和石英單模光纖兩種，其纖芯和包層都是石英玻璃材料。在日本工業標準(JIS)C6832、6835或6831中給出了這些光纖的標準。這些光纖芯線由如下方法形成首先在石英玻璃包層外側涂敷紫外線(UV)硬化樹脂或硅酮樹脂形成一次涂敷層，接著涂敷聚酰胺樹脂等有機材料形成二次涂敷層。
能夠傳輸高速光信號(例如具有200MHz·km以上帶寬的光纖)的光纖是石英多模光纖中的折射率分布型光纖(以下稱石英GI型光纖)。以及石英單模光纖。
對于石英GI型光纖，為了減小成為限制傳輸帶的主要原因的模式色散要控制纖芯內的折射率分布，其纖芯直徑通常是50～100μm(特別是50μm和62.5μm)。
此種石英GI型光纖由于纖芯和包層由石英玻璃構成，當去掉由聚合物組成的一次涂敷層和二次涂敷層使用對接式連接器進行斂縫對接時光纖會產生破裂和缺陷。當保留一次涂敷層和二次涂敷層進行如上對接時，會出現纖芯軸偏離而產生無法實用的大的連接損耗。
為了避開上述問題，以往是在去掉由聚合物組成的一次涂敷層和二次涂敷層后，有必要使用由粘接劑來固定連接器中心的粘接式連接器，該粘接劑可以是熱硬化、紫外線硬化、熱可塑性或二液混合硬化類型的粘接劑。
然而，粘接式連接器存在連接操作費時的問題，從成本和工藝角度看也不是最佳的。
與此相反，對接式連接器比粘接式連接器有操作簡單省時的優點，因此在聚合物包層石英光纖(以下稱PCF)和塑料光纖等的連接中被使用。
PCF的纖芯是石英玻璃，包層是塑料，通常有200μm以上的纖芯直徑。與石英玻璃包層的石英GI型光纖相比其帶寬較窄。雖然PCF類光纖也已出現纖芯具有折射率分布的GI型光纖(特開平3-245108號公報)但其帶寬僅為60～90Mhz·km。
PCF雖然有能使用對接式連器的優點，但其帶寬如上所述較窄，因此即使在例如利用光纖的計算機間通信的通信標準FDDI(Fiber Distributed Data Interface)中應用時也存在不能得到足夠長的傳輸距離的問題。
另外，依靠在石英光纖包層外側密接設置肖氏硬度D65以上的熱可塑性氟化丙烯酸酯樹脂這種硬質聚合物涂敷層來試圖實現對接式連接器的斂縫對接試驗在“特開平2-151821號公報”中被提出。
可是，雖然這種“特開”方法對光纖包層直徑為125μm、硬質樹脂涂敷層直徑為140μm以上的粗徑光纖芯線的情況進行斂縫對接時相當有效，但這種粗徑光纖與125μm±3μm這種統一標準的現有石英GI型光纖間的連接有困難，與現有石英GI型光纖存在互換性方面的困難。
如果像上述“特開”那樣，光纖芯線的硬質涂敷層外徑在140μm以上的話，與不帶硬質樹脂的現有125μm直徑石英GI型光纖芯線相比在傳輸損耗方面并不差。可是，當為了使硬質涂敷層外徑達到125μm±3μm而減薄包層的厚度時，傳輸損耗急激增加而對實用化造成困難。
因此人們追求即使硬質樹脂涂敷層外徑與石英GI型光纖具有相同的125μm±3μm的直徑或更小時，損耗增加較小并且即使使用對接式連接器斂縫對接時光纖也不發生破裂和缺陷，不僅如此，當增加對接壓力時對接損耗應隨之減小。
發明的公開本發明以提供具有下述特征的寬頻帶光纖為主要目的解決上述現有技術的缺點，具有適合于通信用的寬頻帶，當使用對接式連接器時在足夠的對接壓力下斂縫對接時能夠防止光纖破裂和缺陷產生，能夠減小對接損耗、提高軸對準精度，減小連接損耗，而且與現有125μm石英GI型光纖容易接合，與現有石英GI型光纖互換性好。
為達到此目的，本發明的寬頻帶光纖纖芯由具有折射率分布的石英玻璃構成，包層由纖芯外側密接設置的石英玻璃構成，涂敷層由包層外側密接設置的聚合物構成，由此而形成折射率分布型寬頻帶光纖，其特征是上述聚合物涂敷層由具有D55以上的肖氏硬度的紫外線硬化硬質聚合物組成，并且其厚度達5μm以上。特別是在聚合物涂敷層外徑為128μm以下(125μm±3μm或更小)時有效。
作為構成聚合物涂敷層的硬質聚合物，最好是折射率要在1.50以上且不含氟元素的紫外線硬化型丙烯酸樹脂。
本發明的寬頻帶光纖芯線是在上述寬帶光纖的聚合物涂敷層外側密接設置一層或數層一次涂敷層，接著在其外側密接設置二次涂敷層而構成的光纖芯線，并且其特征是在一次涂敷層內至少最內層要由軟質聚合物構成。
本發明的寬頻帶光纖纜芯的特征是在上述寬帶光纖芯線外側設置聚合物套層。
本發明的帶有連接器的光纖芯線或者是帶有連接器的光線纜芯的特征是在上述寬頻帶光纖芯線或者纜芯的一端或兩端去掉一次涂敷層及二次涂敷層，或者再去掉聚合物套層，但保留聚合物涂敷層的狀態下能進行對接式連接操作。
本發明中僅由玻璃纖芯、玻璃包層外側密接設置的硬質聚合物的聚合物涂敷層構成的光纖和僅由玻璃纖芯及玻璃包層的以往的裸光纖可同樣對待，因此以下稱上述光纖也叫裸光纖(或就稱為光纖)。光纖芯線是將裸光纖的外側經一次涂敷形成的光纖基線按單根或多根徑二次涂敷而形成的。光纖纜芯是在光纖芯線的外側再形成一層聚合物套層以提高其機械強度。必要時可以在其間設置抗張力材料。
根據本發明，即使將形成了聚合物涂敷層的GI型裸光纖的直徑做到128μm以下時傳輸損耗和傳輸帶寬也都很理想。而且使用對接式連接器在足夠的壓力下進行斂縫對接時也不會發生光纖破裂和產生缺陷的現象，故能夠減小對接損耗，提高纖芯的軸對準精度，減少連接損耗。
因此即使對于石英GI型寬頻帶光纖(芯線，纜芯)也可在不會給光纖特性帶來壞的影響的情況下，用對接式連接器進行連接操作。
另外，作為與標準化的現有石英GI型光纖具有相同外徑的裸光纖，能夠形成性能優良的帶有連接器的光纖芯線和纜芯，故與石英GI型光纖的連接很容易，與現有石英GI型光纖的互換性也很好。
附圖的簡單說明
圖1是本發明的折射率分布型光纖芯線的一例的橫截面示意圖。
圖2是現有的石英GI型光纖芯線的橫截面示意圖。
圖3是本發明中用于聚合物涂敷層的硬質聚合物的肖氏硬度和力學硬度的關系圖。
圖4給出了實施例7和比較例6的低溫特性實驗結果及傳輸損耗的隨時間變化的關系。
圖中符號1～5、A和B的意義如下1由帶有折射率分布的石英玻璃構成的纖芯。2由石英玻璃構成的包層。3由硬質聚合物構成的聚合物涂敷層。4一次涂敷層。5二次涂敷層。A實施例7。B比較例6。
實施本發明的最佳形態本發明中石英玻璃構成的纖芯是將入射光功率限制在其中傳輸的光纖的中心部分，該纖芯由摻雜劑形成的折射率分布型石英玻璃構成。包層包圍纖芯的外側，它比纖芯的折射率低，也由石英玻璃構成。
包層直徑是指最接近包層外表面的圓的直徑。纖芯直徑是指最接近纖芯范圍的園的直徑。纖芯范圍是具有下式表示的折射率n的范圍，它占據光纖的內部。
n1≥n≥n2+0.05×(n1-n2)(n1＝纖芯的最大折射率，n2＝包層的折射率)由折射率分布型石英玻璃纖芯和石英玻璃包層構成的光纖是通過對具有所要求的折射率分布的原料石英玻璃棒進行加熱抽絲而得到的。原料石英玻璃棒可由硅化物玻璃主原料與鍺化物玻璃添加劑經氣相反應制璃得。以軸向氣相相淀積法為主已知有很多種制造方法，只要能得到合適的折射率分布和低損耗，用哪種方法都行。例如可以使用特公昭56-31291號公報、特公昭56-33327號公報、特公昭58-44619號公報、特公昭59-6260號公報、特公昭59-13451號公報，特公昭59-27728號公報、特公昭62-123038號公報的方法來制造。
本發明的石英玻璃纖芯具有1.8～2.2的折射率分布參數α，因此最合適于150MHz·km帶寬的信號傳輸，特別是當α在1.9～2.1范圍時，更適合擴展信號傳輸帶寬。
本發明的纖芯直徑最好是小于65.5μm，這樣可以確保與現有石英GI型光纖的對準精度和互換性。特別是以50±3μm或者62.5±3μm為最好。另外包層直徑最好小于118μm，特別是97～118μm為最好，這樣可以得到所要求的硬質聚合物涂敷層外徑及厚度。
還有，光纖的數值孔徑(NA)可以由纖芯的最大折射率及包層的折射率通過下式算出。此數值孔徑小于0.3，特別是在0.18～0.29范圍內最好，這樣可得到足夠的頻帶寬度。
NA＝(n12-n22)1/2(n1是纖芯最大折射率，n2是包層折射率)特別是從保證與現有石英GI型光纖的對準性及互換性這點來看最好與日本工業標準(JIS)C6832中規定的數值孔徑(即，纖芯直徑/裸光纖直徑＝50/125μm時NA＝0.20±0.02，纖芯直徑/裸光纖直徑＝62.5/125μm時NA＝0.275±0.015)相一致。
本發明中發明了在包層外側密接設置特定的硬質聚合物涂敷層。此硬質聚合物必須是具有D55以上肖氏硬度的紫外線硬化樹脂。還有，聚合物涂敷層的外徑是指最接近聚合物涂敷層外表面的園的直徑。不能用熱可塑性樹脂代替上述硬質聚合物。因為使用熱可塑性樹脂在石英包層的外側無論是熔融態涂敷還是液態涂敷，涂敷后都要干燥，這樣與包層的密接性不好，芯線直徑的均勻性也不好，還存在微彎曲損耗等問題。再有，靠應力拉斷光纖時得不到鏡面端面。
在紫外線硬化樹脂中也以丙烯酸酯類的硬化速度快的樹脂為好。因為不需減小拉絲速度就能得到所需的硬度。
構成丙烯酸酯類的紫外線硬化樹脂的硬化性單體是以丙烯酰基與甲基丙烯酰基這種可紫外線硬化的雙鍵的硬化性單體為主體。如果硬化后硬度能夠達到D55以上的肖氏硬度，不論是由單一單體還是由混合單體組成都行。還有，其分子內的雙鍵數有多少都可以。分子內有如下化學鍵也行酰胺基、亞胺基、尿烷基、酯基、環氧基、氫氧基、碳酸脂基、酮基、磺基、亞硫酸基、密胺鍵、硅氧烷基等。
另外樹脂中可能含有鹵素原子。但是如果含有氟原子。會減小表面摩擦力，因而會減小對接斂縫的對接力，因此會增加斂縫對接損耗，這是不希望出現的。還有樹脂中氟含量增加會使折射率降低，從而達不到所要求的折射率水平。此外這種硬質聚合物中也可含有能增強與石英包層的密接性的硅烷耦合劑。
再有，具有大于D55的高肖氏硬度是必要的。如果達到這樣的高硬度，使用對接式連接器斂縫操作時，能減小連接損耗的同時還能減小纖芯軸偏離，另外在切斷光纖和研磨端面時能得到整齊的端面和研磨面。
肖氏硬度百由ASTM-D2240中的D法測定的值。硬質聚合物的硬度可按上述方法，在生產光纖的同時由已板狀硬化的聚合物板的硬度測出。
最外層帶有聚合物涂敷層的裸光纖，其聚合物涂敷層硬度可以用鉆石頂錐押入式力學硬度計(使用微小壓縮實驗機(島津制作所制MCTE-500)，帶有鉆石制正三角頂錐(棱間隔＝115度))或維氏硬度計測出。這樣測出的力學硬度或維氏硬度與肖氏硬度之間的關系如圖3所示幾乎是線性的。因此，構成聚合物涂敷層的硬質聚合物的肖氏硬度大于D55時，相當于力學硬度或維氏硬度5度以上的水平。
聚合物涂敷層用的硬質聚合物最好具有比石英玻璃包層更大的折射率。包層石英玻璃的折射率一般為1.458，所以硬質聚合物的折射率最好大于1.50。如果折射率低于此值，在聚合物涂敷層的內表面傳輸光因內反射會產生附加模式從而使頻帶變窄。
還有，此硬質聚合物的線脹系數最好在0.6×10-4～2.0×10-4/deg之間為好。小于0.6×10-4/deg時光纖過脆，在切斷和研磨時易產生缺陷，得不到整齊的切斷面和研磨面。相反地，當線脹系數大于2.0×10-4/deg時，容易產生微彎曲損耗。
硬質聚合物涂敷層要有5μm以上的厚度，特別是在5～15μm之間最好。在使用對接式連接器斂縫對接時，為了防止產生由于對接應力集中造成的玻璃包層或玻璃纖芯的破裂和缺陷，需要有5μm以上的厚度。雖然涂敷層越厚上述效果越好，但如太厚的話為了保證芯線直徑在128μm以下包層要很薄，包層如過薄的話微彎曲損耗會增大，聚合物涂敷層和纖芯的軸偏離會增加，所以涂敷層厚度最好在15μm以下。
本發明中，在除掉一次涂敷層和二次涂敷層但保留聚合物涂敷層的光纖上可安上對接式連接器，從這一點來說，其聚合物涂敷層的外徑和形狀的精度越高越好。例如將外徑的偏差控制在±6％以下，外徑的非園率控制在4％以下為好。特別是將外徑的偏差控制在±3％以下，外徑的非圓率控制在2％以下為最好。
其外徑偏差是以聚合物涂敷層的公稱外徑與實際外徑的差對公稱外徑的百分比來表示的。其非圓率是用以下兩圓的直徑差對聚合物涂敷層外徑的百分比來表示的，這兩個圓是以最接近聚合物涂敷層的外表面的圓的中心為圓心，一個是聚合物涂敷層外表面的內接圓，另一個是外接圓。
其聚合物涂敷層的外徑在128μm以下，特別是在125±3μm時最合適。達到這個值后與現有的以125±3μm為統一標準的現有石英GI型光纖的耦合較容易。再有可以保持與現有石英GI型光纖的互換性。即可以較容易地保證與現有石英GI型光纖的匹配和互換性。
上述聚合物涂敷層可用下述方法制成。
先將具有石英玻璃纖芯和石英玻璃包層的GI型石英母材拉絲，接著在拉絲的光纖基體表面按所要求厚度涂敷未硬化狀態的聚合物涂敷層的硬質聚合物的硬化性組成物，接著用紫外線照射，使其硬化到所要求的硬度和折射率。
然后在聚合物涂敷層外側密接涂敷一次涂敷層，接著在其外側密接涂敷二次涂敷層。一次涂敷層要在0℃～-40℃這種低溫范圍下進行涂敷，這樣即使當二次涂敷層失去柔性時也能保持使使光纖芯線的傳輸損耗不增加。一次涂敷層不管是單層還是多層，至少其最內層要由軟質聚合物構成。其最內層如果不含軟質聚合物就會產生微彎曲損耗增大的問題。
這里使用的軟質聚合物是具有D35以下肖氏硬度的聚合物，現有石英GI型光纖中一次涂敷層使用的丙烯酸酯或硅酯類紫外線硬化樹脂是合適的材料。由這種軟質聚合物構成的一次涂敷層的最內層的外側可涂敷較硬的聚合物作為一次涂敷層的第二層。此時的聚合物可從上述聚合物涂敷層中的硬質聚合物中選擇一種，也就是說可以是和聚合物涂敷層所用的硬質聚合物相同的聚合物。還有這些一次涂敷層的外徑可根據用途和要求任意選擇，一般在250～500μm之間為合適。
對于構成聚合物涂敷層的硬質聚合物和一次涂敷層內層的軟質聚合物來說，最好選擇其玻璃轉化溫度在能得到的光纖制品的實際使用方面提供的溫度范圍之外的聚合物。例如，當光纖的實際使用溫度在-20～60℃時，構成聚合物涂敷層的硬質聚合物的玻璃轉化溫度最好在60℃以上，構成一次涂敷層最內層的軟質聚合物的玻璃轉化溫度最好在-20℃以下。還有當一次涂敷層為多層結構時，由軟質聚合物構成的一次涂敷層的最內層的外側的一次涂敷層的第二層最好選用玻璃轉化溫度在60℃以上的硬質聚合物。當光纖的使用溫度范圍在-40～80℃之間，相應的聚合物的玻璃轉化溫度依次為80℃以上，-40℃以下，最好是在80℃以上。
光纖的傳輸損耗一般在低溫下增加，如果滿足上述玻璃轉化溫度，就能抑制低溫下損耗的增加，而且能夠抑制由于溫度高低之間反復變化帶來的不利影響。在聚合物冷卻過程中在其玻璃轉化溫度附近聚合物由橡膠狀態變化到玻璃狀態時硬度也隨之產生較大的變化，光纖的傳輸損耗因此受到不利的影響，傳輸損耗的增加速度加快，考慮到這一現象，為了避開這種不利的影響，應選擇使用玻璃轉化溫度在光纖使用溫度范圍之外的聚合物。
還有，聚合物的玻璃轉化溫度是使用精工電子公司的“TMA”檢測器，在10℃/min條件下測出的。
在一次涂敷層的外側進行二次涂敷的光纖芯線，可以是單根式雙根同時進行涂敷，也可以是三根以上同時涂敷而形成帶狀結構。二次涂敷材料是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，乙烯和四氟乙烯的共聚物，聚四氟乙烯、四氟乙烯和全氟烴基乙烯醚共聚物等耐熱含氟樹脂；尼龍11，尼龍12等聚酰胺樹脂；聚酰亞胺樹脂或紫外線硬化樹脂等都可使用。按用途和要求的不同可任意選擇。
在這種光纖芯線的外側再形成一層能抗張力的聚合物套層后，就成為能實際使用的光纖纜芯。為了具有抗張力可以介入鋼纖維等抗張力材料，也可以和銅電線構成復合纜。
本發明的光纖芯線和光纖護層與以往的石英GI型光纖芯線和護層一樣，使用時其端部可配有連接器，其連接器最好使用能斂縫對接的對接型連接器。
對于光纖芯線，在要配連接器的端部剝掉一次和二次涂敷層，但保留聚合物涂敷層，在這種狀態下插上連接器并通過斂縫固定好，其后根據需要可按常規方法處理連接端面。
此外，在光纖纜芯的情況下，在要配連接器的端部剝掉一次和二次涂敷層及聚合物套層，但保留聚合物涂敷層，在這種狀態下插上連接器并通過斂縫固定好，其后根據需要可按常規方法處理連接端面。
這樣，本發明中要裝配對接連接器時，可在保留聚合物涂敷層的狀態下在其上通過斂縫安裝對接連接器。
因此與粘接式連接器相比操作時間短，而且可以不使用粘接劑，在鋪設光纖芯線、纜芯或光纜時，施工現成作業可大大簡化。
光纖纜芯裝上對接型連接器后的連接端面處理方面如使用本發明的硬質聚合物作為聚合物涂敷層的話，僅靠應力拉斷形成的端面是足夠整齊的，也可進行端面研磨。靠應力拉斷形成端面具有簡便的優點，靠研磨形成端面具有連接損耗低及重現性好的優點。其端面研磨采取平面研磨對球面研磨都可以。
本發明中的各種特定的參數是由下面的方法測出的。
聚合物的肖氏硬度按照ASTM-D2240中的D方法測量，此時，將形成聚合物涂敷層的硬化性組成物在與形成聚合物涂敷層相同的硬化條件下使其硬化做成1mm厚的板狀樣品，測量此樣品的硬度。對于一次涂敷層用的軟質聚合物。將其用于形成聚合物的硬化性組成物在與形成一次涂敷層相同的硬化條件下硬化，做成板狀樣品。
石英玻璃纖芯的折射率分布參數α將光纖切成圓形薄片狀試樣，在顯微鏡下測出其干涉條紋，按能由此算出折射率的常規薄膜干涉法求出實用波長所對應的折射率分布參數α。
帶有連接器的光纖的平均軸偏離量(μm)用顯微鏡觀察測量石英玻璃包層的外徑中心與連接器套管中心的偏心量，取10次的平均值。
套管斂縫損耗(dB)在不粘接、不擠壓的狀態下將長3m的試樣光纖裝在連接器的一端，將波長為850nm的LED的光耦合進光纖沒裝連接器的一端，將從另一端出射的透過光通量作為初始光通量。接著調整連接器套管與光纖之間的壓力，由此產生一個2kg的光纖拉力，在此狀態下按上述方法測出其透過光通量。求出此光通量與初始光通量的差，以三次的平均值做為套管斂縫損耗。
光纖端面的平均鏡面面積比(％)將光纖加力拉斷后，用顯微鏡測量纖芯截面的鏡面面積，求出鏡面面積與纖芯總的截面面積的比值，取10次測量的平均值。
以下部分將列舉實施例和比較例來具體說明本發明，但本發明并不只限定于下面的實施例。
實施例1為了得到纖芯直徑為62.5μm、包層直徑125μm的折射率分布型光纖，首先用軸向氣相淀積法制造石英GI型玻璃母材，將母材進行玻璃化制成石英玻璃棒。將石英玻璃棒連續通過2200℃的加熱爐拉絲，得到包層直徑為100μm的光纖基體。此時的纖芯直徑是50μm。
其次將硬化后能構成肖氏硬度為D77、折射率為1.460的紫外線硬化型氟化丙烯酸酯樹脂的硬化性組成物用0.1μm的過濾器過濾后供給涂膠機。
由拉絲的光纖基體表面上由涂膠機涂上硬化性組成物后，馬上用中心波長為360nm的紫外線燈照射使其硬化，然后按一定速度繞在繞線機的線軸上，聚合物涂敷層外徑為125μm的裸光纖就制成了。此裸光纖的數值孔徑為0.20，聚合物外徑偏差為1％，非圓率為0.8％。
將所得到的裸光纖分別按照外徑為250μm和400μm的數值將兩種(軟、硬兩種)一次涂敷用的紫外線硬化型尿烷丙烯酸酯樹脂涂敷在其上并使其硬化，接著再按照900μm外徑熔融涂敷二次涂敷用的尼龍12，這樣就得到了光纖芯線。將此芯線包上外徑為4mm的套層就形成了光纖纜芯。所得到的光纖纜芯在850nm波長處的傳輸損耗和傳輸帶寬分別為2.7dB/km和250MHz·km，是透光性和傳輸帶寬都非常好的光纖。
在所得到的光纖纜芯的端部將一次涂敷層以外的各層剝掉就是外徑為125μm的裸光纖，在此裸光纖部位上裝上與PCF用的對接型連接器(東芝公司制，TOCP101QK型，包層直徑230μm用)有相同結構、經改造適用于125μm包層直徑的連接器，連接器只與聚合物涂敷層貼緊連接，將從連接器露出的纖尾用光纖鉗剪斷，使其露出端面。
配有連接器的光纖的軸偏離量平均小于1.8μm，光纖沒有對接損傷，套管斂縫損耗小于0.10dB。鏡面面積比率平均高達82％，性能良好。
實施例2～6及比較例1～5如表1和表2所示除拉絲條件、硬質聚合物種類、涂敷條件改變以外，在與實施例1相同的條件下制造了光纖纜芯。同樣，在帶有連接器的條件下進行了評價。其結果如表1和表2所示。
表1
<p>表2
<p>如表1和表2所示，實施例2～6與實施例1一樣，傳輸損耗及傳輸帶寬都很理想，而且由于帶有斂縫連接器，其軸對準精度高，光纖無損傷，斂縫損耗小，截面的鏡面比率也比較高。
與此相反，比較例1和5由于硬質聚合物的肖氏硬度低，因而軸偏離量大，斂縫損耗大，鏡面面積比率也較小。另外，使用了熱可塑性氟化丙烯酸酯樹脂的比較例2和3的鏡面面積比率都比較小，再有，雖然包層直徑為125μm，聚合物涂敷層直徑為140μm的比較例3的傳輸損耗和斂縫損耗都很好，但當包層直徑減小到100μm，聚合物涂敷層直徑減小到125μm時，如比較例2所示傳輸損耗和斂縫損耗都變壞。還有，比較例4所示，由于聚合物涂敷層過厚，不能防止對接時光纖產生損傷，斂縫損耗也增大。
實施例7及比較例6由實施例2得到的光纖纜芯，除其一次涂敷層的內層的軟質聚合物改成玻璃轉化溫度為-14℃的聚合物外，對于用與比較例1相同工藝制造的光纖纜芯進行了低溫實驗。
低溫實驗將850nm波長的LED光耦合進500m長的光纖纜芯的一端，在另一端按上光功率計，在此狀態下將光纖中間部分的498m放入恒溫槽中，按低溫～高溫順序反復進行熱周期實驗，溫度變化按→-20℃→60℃→-20℃→60℃順序進行，一個周期2小時，進行100次，測量此時傳輸損耗隨時間的變化。
圖4給出了由實驗結果得到的傳輸損耗隨時間的變化。圖4的縱軸是相對于熱周期開始前的傳輸損耗的比值，負值表示惡化。表3給出了各參數的測量結果。
如圖4和表3所示，作為構成聚合物涂敷層及1次涂敷層內層的聚合物，當選用其玻璃轉化溫度在合適溫度范圍內的聚合物時，如實施例7所示，傳輸特性受溫度影響小，低溫下傳輸特性也很好。與此相反，當選用玻璃轉化溫度在合適溫度范圍外的聚合物時，如比較例6所示，傳輸特性受溫度影響大，特別是低溫傳輸特性不好。
還有，比較例6中的聚合物涂敷層的硬質聚合物的硬度過低，與比較例2一樣，裝上連接器后其斂縫損耗增大。
表3
權利要求
1.一種寬頻帶光纖，所述光纖是一種折射率分布型光纖，該光纖的纖芯由具有折射率分布的石英玻璃構成，該纖芯外側密接設置石英玻璃包層，該包層外側密接設置一種聚合物涂敷層，其特征是所述聚合物涂敷層由肖氏硬度大于D55的紫外線硬化硬質聚合物構成，其厚度大于5μm。
2.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述聚合物涂敷層的外徑小于128μm。
3.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述硬質聚合物是折射率大于1.50且不含氟原子的紫外線硬化型丙烯酸酯樹脂。
4.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述聚合物涂敷層厚度在5～15μm之間。
5.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述硬質聚合物的線脹系數為0.6×10-4～2.0×10-4/deg。
6.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述纖芯的折射率分布參數α在1.8～2.2之間。
7.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是數值孔徑可由纖芯的最大折射率n1及包層的折射率n2按NA＝(n12-n22)1/2公式求出，NA小于0.30。
8.權利要求7中所述的寬頻帶光纖，其特征是，所述數值孔徑在0.18～0.29之間。
9.權利要求1中所述的寬頻帶光纖，其特征是所述聚合物涂敷層外徑偏差小于±6％及非圓率小于4％。
10.權利要求2中所述的寬頻帶光纖，其特征是纖芯直徑小于65.5μm及包層外徑小于118μm。
11.權利要求10中所述的寬頻帶光纖，其特征是，纖芯直徑是50±3μm或62.5±3μm，包層外徑在97～118μm之間，聚合物涂敷層外徑是125±3μm。
12.一種帶頻帶光纖芯線，其構成是在權利要求1所述的寬頻帶光纖的聚合物涂敷層的外側密接設置一層或數層構成1次涂敷層，在其外側密接設置2次涂敷層；其特征是所述1次涂敷層內至少最內層要由軟質聚合物構成。
13.權利要求12中所述的寬頻帶光纖芯線，其特征是構成該1次涂敷層最內層的軟質聚合物的肖氏硬度小于D35。
14.權利要求12中所述的寬頻帶光纖芯線，其特征是構成聚合物涂敷層的硬質聚合物的玻璃轉化溫度在60℃以上，且構成1次涂敷層的最內層的軟質聚合物的玻璃轉化溫度在-20℃以下。
15.一種寬頻帶光纖纜芯，其特征是在權利要求12中所述的寬頻帶光纖芯線外側設置聚合物套層。
16.一種帶有連接器的光纖芯線，其特征是在權利要求12中所述的寬頻帶光纖芯線的一端或兩端在剝掉1次及2次涂敷層但保留聚合物涂敷層的狀態下裝上對接式連接器.
17.一種帶有連接器的光纖纜芯，其特征是在權利要求15所述的寬頻帶光纖纜芯的一端或兩端在剝掉1次、2次涂敷層及聚合物套層但保留聚合物涂敷層的狀態下裝配對接式連接器。
全文摘要
本文公開了一種具有如下優點的寬頻帶光纖具有適合通信用的寬頻帶；使用對接式連接器在足夠的對接壓力下斂縫對接時能防止光纖破裂和產生缺陷；能減小對接損耗，提高軸對準精度，降低連接損耗；而且與125μm直徑的現有石英GI型光纖容易耦合，與現有石英GI型光纖互換性好。本發明的寬頻帶光纖是由帶有折射率分布的石英玻璃構成的纖芯、該纖芯外側密接設置的石英玻璃構成的包層以及該包層外側密接設置的聚合物涂敷層構成的折射率分布型光纖。所述聚合物涂敷層的特征是由肖氏硬度大于D55的紫外線硬化聚合物構成，且其厚度大于5μm。在其外側密接設置1次及2次涂敷層而構成光纖芯線，在該光纖芯線外側設置聚合物套層而構成光纖纜芯。
文檔編號G02B6/028GK1136352SQ9519097
公開日1996年11月20日 申請日期1995年9月13日 優先權日1994年9月16日
發明者福田誠司, 小林久晃, 種市正四郎, 山本哲也 申請人:東麗株式會社