光纖及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光纖及其制造方法，特別涉及一種具有在減少對光纖施加彎曲時產生 的過大損耗、所謂的彎曲損耗(宏彎損耗)方面有效的纖芯的折射率分布形狀的光纖。
[0002] 本申請基于2014年8月1日申請的日本特愿2014-157571號、2014年9月26日申請的 日本特愿2014-195937號以及2014年9月26日申請的日本特愿2014-195938號來主張優先 權，并將它們的內容引用于此。
【背景技術】
[0003] 伴隨著FTTH(Fiber To The Home:光纖入戶）的普及，光纖鋪設至大廈、住宅等的 室內。伴隨與此，減少施加彎曲時產生的過大損耗、所謂的彎曲損耗(宏彎損耗)的光纖受到 矚目。
[0004] 通過使用低彎曲損耗光纖，能夠期待因對光纖施加彎曲時產生的損耗而引起的信 號的瞬斷的防止、因操作的簡易化而帶來的鋪設成本的減少等。
[0005] 作為依照標準單模光纖(SSMF)的規格即ITU-T Recommendation G.652,并且彎曲 損耗比標準單模光纖少的光纖的規格，有ITU-T Recommendation G.657。
[0006] 作為改善(減少)標準單模光纖(SSMF)的彎曲損耗的方法，例如提出如下手法。
[0007] (1)提高纖芯的折射率(例如參照專利文獻1)。
[0008] 通過提高纖芯的折射率、比SSMF縮小模場直徑(MFD)來增強光向纖芯的困入、減少 光纖的彎曲損耗。在該情況下，為了使分散與G. 652-致，優選采用降低纖芯附近的包層的 折射率的、所謂的凹陷型折射率分布(例如，參照非專利文獻1)。
[0009 ]作為該類型的光纖，存在對應至彎曲半徑15mm的依據G. 657. A1的產品。
[0010] (2)在包層中離開纖芯的位置設置低折射率部(例如，參照專利文獻2、3)。
[0011]通過在設置于纖芯的外周的包層中離開纖芯的位置設置低折射率部，即設置所謂 的凹槽部，來在施加彎曲的情況下增強光向纖芯的困入、減少光纖的彎曲損耗(例如，參照 專利文獻4)。
[0012] 作為該類型的光纖，存在對應至彎曲半徑10mm的依據G. 657 . A2或G. 657 . B2的產 品、對應至更小的彎曲半徑7.5mm的依據G. 657 . B3的產品。另外，還存在對應至彎曲半徑 7.5mm的依據G. 657. B3且其他光學特性依據G. 657. A系列的規格的產品。
[0013] (3)在包層追加空孔(例如，參照專利文獻5、6)。
[0014] 通過在設置于纖芯的外周的包層中離開纖芯的位置設置在光纖的長度方向上連 通的物理空孔(hole)、即設為所謂的空孔輔助光纖(HAF)，或者，通過使用形成有由獨立的 多個空隙構成的微小構造的光纖(例如，康寧公司制的Clear Curve(注冊商標）），來增強光 向纖芯的困入，減少光纖的彎曲損耗(例如，參照專利文獻7、8)。
[0015]作為該類型的光纖，存在對應至彎曲半徑7.5mm的依據G. 657 .B3的產品。
[0016] ⑷將纖芯的折射率分布形狀設為α次方(例如，參照專利文獻3、9)。
[0017] 通過將纖芯的折射率分布形狀設為α次方(漸變折射率型）來增強光向纖芯的困 入，減少彎曲損耗。例如在專利文獻3中記述了，與單純的臺階式折射率分布形狀相比，在將 纖芯的折射率分布形狀設為α次方的情況下，能夠改善30%的彎曲損耗。
[0018] 專利文獻1:日本專利第4268115號公報
[0019] 專利文獻2:日本特開2013-88818號公報
[0020]專利文獻3:美國專利第8428411號說明書 [00211 專利文獻4:日本特開昭63-43107號公報
[0022] 專利文獻5:日本專利第4417286號公報
[0023] 專利文獻6:日本特開2006-293166號公報
[0024] 專利文獻7:國際公開第2004/092793號小冊
[0025] 專利文獻8:日本特表2009-543126號公報
[0026] 專利文獻9:美國專利第8588569號說明書
[0027] 非專利文獻 1 :K.0kamoto 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
[0028] 針對各現有技術，舉出以下課題。
[0029] (1)提高纖芯的折射率。
[0030] MFD比SSMF小的光纖在與SSMF連接時產生連接階梯差。圖1表示產生連接階梯差的 情況下觀測的0TDR不良波形的示意圖。
[0031] 圖1所示那樣的形狀的0TDR不良波形，本來在斷線產生時被觀測到（例如，參照日 本特開2000-205999號公報的圖5(a))，但在連結MFD不同的光纖的位置也產生。這是因為 0TDR的信號強度與Mro的負二次方呈正比（與MFD的二次方成反比）。例如，在Mro小的光纖與 MFD大的光纖連接的傳輸路中，若從MFD小的光纖側進行0TDR測定，則盡管斷線未產生，也會 獲得圖1那樣的波形。
[0032] 另外，提高纖芯的折射率的光纖能夠縮小彎曲損耗。然而，伴隨于此，模場直徑變 小，與SSMF的連接損耗增大。因此，彎曲損耗的減少存在極限。
[0033 ] (2)在包層中離開纖芯的位置設置有低折射率部。
[0034] 作為光纖母材的制作方法，公知有VAD(Vapor phase axial deposition:氣相軸 向沉積）法、0VD(0utside vapor deposition:軸外汽相沉積）法、CVD(Chemical vapor depo s i t i on:化學氣相沉積)等。為了利用VAD法、0VD法之類的在起始部件的外表面沉積材 料的方法(所謂的外部沉積法)來形成低折射率部，需要形成多個折射率不同的層，因此母 材制造所需要的工序增加。另一方面，為了利用像CVD法那樣在作為起始部件的石英管(起 始石英管）的內表面沉積材料的方法(所謂的內部沉積法)來形成低折射率部，在起始石英 管的內側不僅需要形成纖芯，還需要形成凹槽部，因此從（內徑)尺寸相同的起始石英管能 夠制造的母材的尺寸變小。另外，在外部沉積法以及內部沉積法中的任一情況下，為了賦予 低折射率部，需要用于比石英降低折射率的摻雜劑。
[0035] 另外，具有凹槽型的折射率分布的光纖，需要形成有折射率不同的多個層，因此母 材的制造工序復雜化。
[0036] (3)在包層追加空孔。
[0037]在光纖母材的階段，需要在包層形成空孔的工序，因此母材制造所需要的工序增 加。帶空孔的光纖與實心構造的光纖相比，制造工序復雜。另外，在從光纖母材對光纖進行 紡絲的階段保持空孔，因此需要特殊的紡絲工序。帶空孔的光纖要求高超的紡絲技術，因此 不能說制造谷易。
[0038] (4)將纖芯的折射率分布形狀設為α次方。
[0039] 為了將纖芯的折射率分布形狀設為α次方，需要折射率分布的控制性。即，為了使 纖芯材料的折射率變化，需要高度控制摻雜劑的量。
【發明內容】
[0040] 本發明是鑒于上述情況而完成的，其課題在于提供一種能夠實現與SSMF相同程度 的MFD且能夠實現彎曲損耗的改善而不追加凹槽部、空孔的光纖。
[0041] 另外，雖已知接近纖芯的部分的包層的折射率對光纖的光學特性造成大的影響， 但本發明人詳細研究的結果發現，不縮小模場直徑就能夠減少彎曲損耗的折射率分布。
[0042] 本發明的其他課題在于，通過采用基于該見解的折射率分布來兼得連接光纖和其 他光纖時的連接損耗的抑制與彎曲損耗的減少。
[0043] 為了解決上述課題，本發明的第一實施方式所涉及的光纖具有纖芯和包圍上述纖 芯的外周的包層，在將上述纖芯的半徑用rl表示、將上述纖芯的中心與上述包層的比折射 率差用第一比折射率差A la表示、將距上述纖芯的上述中心的徑向上的距離為rl的位置與 上述包層的比折射率差用第二比折射率差A lb表示時，上述第一比折射率差Δ la大于〇，上 述第二比折射率差Δ lb大于0,上述第一比折射率差Δ la大于上述第二比折射率差Δ lb，上 述第一比折射率差Δ la與上述第二比折射率差Δ lb滿足用下式表示的關系：0.20 <( Δ la - Alb)/Ala <0.88,并且，上述纖芯的折射率分布Δ，作為距上述纖芯的上述中心的徑 向上的距離：r的函數Δ (r)，在0<r <rl的整個區間，用下式表示：Δ (r)= Δ la-（ Δ la - Δ lb)r/rl〇
[0044] 也可以構成為上述第一比折射率差Δ la滿足0.35% < Δ la < 0.50%的關系。
[0045] 也可以構成為上述第二比折射率差Alb滿足0.06% < Alb<0.35%的關系。
[0046] 也可以構成為上述半徑rl滿足4.50ym<rl <6.25μπι的關系。
[0047] 也可以構成為波長1550nm、彎曲半徑15mm下的彎曲損耗的值在0.102dB/10個彎以 下。
[0048] 也可以構成為上述第一比折射率差Δ la與上述第二比折射率差Δ lb滿足用下式 表不的關系：
[0049] 〇.42< ( Δ la-Δ lb)/A la<0.88。
[0050] 也可以構成為波長1550nm、彎曲半徑15mm下的彎曲損耗的值在0.055dB/10個彎以 下。
[0051 ] 也可以構成為纜線截止波長在1260nm以下。
[0052] 也可以構成為波長1310nm下的模場直徑MFD在8.2μπι < MFD < 9.9μπι的范圍內。
[0053] 另外，本發明的第二實施方式所涉及的光纖的制造方法是上述第一實施方式所涉 及的光纖的制造方法，在制作上述光纖的母材時，將構成上述纖芯的玻璃，或者將構成上述 纖芯的玻璃與構成上述包層的玻璃的一部分，用0VD法或CVD法制作。
[0054] 本發明的第三實施方式所涉及的光纖具備纖芯和形成于上述纖芯的外周的包層， 上述包層至少具有與上述纖芯鄰接的內包層部和形成于上述內包層部的外周的外包層部， 上述纖芯的折射率為A 1，最大折射率為Δ lmax，上述內包層部的折射率為Δ 2,最小折射率 為Δ 2min，上述外包層部的折射率為△ 3,上述纖芯、上述內包層部以及上述外包層部的折 射率具有式[4]以及式[5]所示的關系。Δ lmax> A2min且Δ lmax> Δ3···[4]，0.01%< | Δ 2min- Δ 3 I <0.03%…[5]。上述纖芯的外周半徑rl、上述內包層部的外周半徑r2以及上述 外包層部的外周半徑r3具有式[6]以及式[7]所示的關系。rl<r2<r3~[6]，0.2<rl/r2< 0 · 5··· [7]。22111 的截止波長Ac22m滿足式[8] <3Ac22m < 1260nnr" [8]。波長 1310nm下的模場直徑 滿足式[9]。8.6以111< 模場直徑 <9·5μπι···