ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
OPTICAL FIBRE AND METHOD OF ITS MANUFACTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому волокну и способу его изготовления, а, в частности, относится к оптическому волокну, характеризующемуся эффективной формой профиля показателя преломления в сердцевине для уменьшения избыточных потерь - так называемых потерь на изгибе (потерь на макроизгибе), которые возникают во время изгиба оптического волокна.
Испрашивается приоритет в отношении японской патентной заявки №2014-157571, поданной 1 августа 2014 года, японской патентной заявки №2014-195937, поданной 26 сентября 2014 года, и японской патентной заявки №2014-195938, поданной 26 сентября 2014 года, содержание которых посредством ссылки включается в настоящий документ.
Уровень техники
Оптическое волокно устанавливали даже на внутренней стороне зданий, домов и тому подобного в соответствии с распространением программы «оптическое волокно до квартиры» (FTTH). В соответствии с этим, привлекло внимание оптическое волокно, для которого уменьшены избыточные потери - так называемые потери на изгибе (потери на макроизгибе), которые имеют место во время изгиба.
При использовании оптического волокна с низкими потерями на изгибе ожидается предотвращение мгновенного прерывания сигнала вследствие потерь, которые имеют место во время изгиба оптического волокна, уменьшение издержки при установке вследствие упрощения укладки и т.п.
В качестве стандарта для оптического волокна, у которого потери на изгибе уменьшены в сопоставлении со стандартным одномодовым оптическим волокном (SSMF), используют документ ITU-T Recommendation G.657 при одновременном базировании на документе ITU-T Recommendation G.652, который представляет собой стандарт для стандартного одномодового оптического волокна (SSMF).
Например, в качестве способа улучшения (уменьшения) потерь на изгибе для стандартного одномодового оптического волокна (SSMF) были предложены следующие далее способы.
(1) Увеличение показателя преломления для сердцевины (например, обратитесь к патентному документу 1).
Показатель преломления для сердцевины увеличивается, а диаметр модового поля (MFD) уменьшается в сопоставлении с тем, что имеет место для волокна SSMF, и, таким образом, значительной становится локализация света в отношении сердцевины, а потери на изгибе для оптического волокна уменьшаются. В данном случае в целях согласования дисперсии с документом G.652 предпочитается, чтобы был бы принят так называемый профиль с пониженным показателем преломления, у которого показатель преломления для оболочки поблизости от сердцевины является уменьшенным, (например, обратитесь к непатентному документу 1).
В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 15 мм, который базируется на документе G.657.A1.
(2) Расположение части, характеризующейся низким показателем преломления, в позиции оболочки, отделенной от сердцевины, (например, обратитесь к патентному документу 2 и патентному документу 3).
Часть, характеризующуюся низким показателем преломления, - так называемый каналец - располагают в позиции оболочки, расположенной на внешней окружности сердцевины, которая отделена от сердцевины, и, таким образом, в случае придания изгиба значительной станет локализация света в отношении сердцевины, и потери на изгибе для оптического волокна уменьшатся, (например, обратитесь к патентному документу 4).
В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 10 мм, который базируется на документах G.657.A2 или G.657.B2, и продукт, соответствующий меньшему радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3. В дополнение к этому, в качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3, и у которого другие оптические свойства базируются на стандарте документов серии G.657.A.
(3) Добавление отверстия в оболочку (например, обратитесь к патентному документу 5 и патентному документу 6).
Локализация света в отношении сердцевины становится значительной, и потери на изгибе для оптического волокна уменьшаются при использовании так называемого дырчатого волокна (HAF), полученного в результате обеспечения наличия физического отверстия, проходящего через оптическое волокно в продольном направлении в позиции оболочки, расположенной на внешней окружности сердцевины, и позиция которого отделена от сердцевины, или при использовании оптического волокна (например, продукта ClearCurve (зарегистрированная торговая марка), изготовленного в компании Corning Incorporated), имеющего тонкую структуру, образованную из множества независимых полостей, (например, обратитесь к патентному документу 7 и патентному документу 8).
В качестве такого типа оптического волокна используют продукт, соответствующий радиусу изгиба, доходящему вплоть до 7,5 мм, который базируется на документе G.657.B3.
(4) Получение формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α (например, обратитесь к патентному документу 3 и патентному документу 9).
Форму профиля показателя преломления для сердцевины получают в соответствии с законом степени α (тип градиентного показателя), и, таким образом, значительной становится локализация света в отношении сердцевины, и потери на изгибе уменьшаются. Например, в патентном документе 3 описывается то, что в случае получения формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α потери на изгибе уменьшатся на 30% в сопоставлении с формой профиля показателя преломления, относящейся к простому ступенчатому типу.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[Патентный документ 1] Японский патент №4268115
[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №2013-88818
[Патентный документ 3] Патент Соединенных Штатов №8428411
[Патентный документ 4] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №S63-43107
[Патентный документ 5] Японский патент №4417286
[Патентный документ 6] Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация №2006-293166
[Патентный документ 7] Международная публикация согласно договору ДПК №WO2004/092793
[Патентный документ 8] Опубликованный японский перевод №2009-543126 международной публикации согласно договору ДПК
[Патентный документ 9] Патент Соединенных Штатов №8588569
Непатентные документы
[Непатентный документ 1] К. Okamoto 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
Сущность изобретения
Проблемы, разрешаемые в изобретении
Каждой из соответствующих областей техники свойственны следующие далее проблемы.
(1) Увеличение показателя преломления для сердцевины.
Для оптического волокна, имеющего диаметр MFD, меньший, чем соответствующая характеристика для волокна SSMF, во время соединения с волокном SSMF имеет место стадия соединения. Фигура 1 демонстрирует схематический вид дефектной формы сигнала рефлектометрии OTDR, наблюдаемой в случае наличия стадии соединения.
Дефектная форма сигнала рефлектометрии OTDR, имеющая вид, продемонстрированный на фигуре 1, первоначально наблюдается при наличии разрыва (например, обратитесь к фигуре 5(a) японской нерассмотренной патентной заявки, первой публикации №2000-205999), а также имеет место в позиции, соединенной с оптическим волокном, имеющим другой диаметр MFD. Это обуславливается тем, что интенсивность сигнала рефлектометрии OTDR пропорциональна минус квадрату диаметра MFD (обратнопропорциональна 2-ой степени диаметра MFD). Например, в случае проведения измерения при использовании метода рефлектометрии OTDR со стороны оптического волокна, имеющего малый диаметр MFD в канале передачи, где оптическое волокно, имеющее малый диаметр MFD, соединяется с оптическим волокном, имеющим большой диаметр MFD, получат форму сигнала, продемонстрированную на фигуре 1, даже, несмотря на отсутствие разрыва.
В дополнение к этому, для оптического волокна, у которого показатель преломления сердцевины увеличивается, могут быть уменьшены потери на изгибе. Однако, в соответствии с этим, диаметр модового поля уменьшается, а потери при соединении по отношению к волокну SSMF увеличиваются. По этой причине имеется предел уменьшения потерь на изгибе.
(2) Расположение части, характеризующейся низким показателем преломления, в позиции оболочки, отделенной от сердцевины.
В качестве способа получения заготовки оптического волокна были известны способ аксиального осаждения из паровой фазы (VAD), способ внешнего осаждения из паровой фазы (OVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и тому подобное. В целях получения части, характеризующейся низким показателем преломления, при использовании способа (так называемого способа внешнего осаждения из паровой фазы) осаждения материала на внешнюю поверхность исходного элемента, такого как способ аксиального осаждения из паровой фазы или способ внешнего осаждения из паровой фазы, необходимо получать множество слоев, характеризующихся различным показателем преломления, и, таким образом, количество стадий, необходимых для изготовления заготовки, увеличивается. С другой стороны, в целях получения части, характеризующейся низким показателем преломления, при использовании способа (так называемого способа осаждения из паровой фазы на внутреннюю поверхность) осаждения материала на внутреннюю поверхность кварцевой трубки (исходной кварцевой трубки) в качестве исходного элемента, такого как способ химического осаждения из паровой фазы, необходимо получать не только сердцевину, но также и каналец на внутренней стороне исходной кварцевой трубки, и, таким образом, размер заготовки, которую можно изготавливать из исходной кварцевой трубки, имеющей тот же самый размер (внутреннего диаметра), становится малым. В дополнение к этому, как в способе внешнего осаждения из паровой фазы, так и в способе осаждения из паровой фазы на внутреннюю поверхность для получения части, характеризующейся низким показателем преломления, необходима легирующая добавка для уменьшения показателя преломления до значения, меньшего, чем у кварца.
В дополнение к этому, для оптического волокна, характеризующегося профилем показателя преломления, относящимся к типу канальца, необходимо получать множество слоев, характеризующихся различным показателем преломления, и, таким образом, стадия изготовления заготовки становится усложненной.
(3) Добавление отверстия в оболочку.
Стадия получения отверстия в оболочке необходима на ступени заготовки оптического волокна, и, таким образом, количество стадий, необходимых для изготовления заготовки, увеличивается. Для оптического волокна, имеющего отверстие, стадия изготовления становится усложненной в сопоставлении с тем, что имеет место для оптического волокна, имеющего сплошную структуру. В дополнение к этому, в целях сохранения отверстия на стадии вытягивания оптического волокна из заготовки оптического волокна необходима специальная стадия вытягивания. Для оптического волокна, имеющего отверстие, требуется передовая технология вытягивания, и, таким образом, изготовление проводить нелегко.
(4) Получение формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α.
В целях получения формы профиля показателя преломления для сердцевины в соответствии с законом степени α необходима возможность регулирования профиля показателя преломления. То есть в целях изменения показателя преломления для материала сердцевины необходима высокая степень регулирования количества легирующей добавки.
Настоящее изобретение было сделано с учетом описанных выше обстоятельств, и одна цель настоящего изобретения заключается в предложении оптического волокна, которое может иметь диаметр MFD, приблизительно идентичный тому, что имеет место для волокна SSMD, и может обеспечить уменьшение потерь на изгибе при отсутствии добавления канальца или отверстия.
В дополнение к этому, как известно, показатель преломления для оболочки в части, близкой к сердцевине, оказывает значительное воздействие на оптические свойства оптического волокна, но в результате проведения интенсивных исследований изобретателями настоящего изобретения был обнаружен профиль показателя преломления, который может обеспечить уменьшение потерь на изгибе при отсутствии уменьшения диаметра модового поля.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в обеспечении совместимости подавления потерь при соединении во время соединения оптического волокна с другим оптическим волокном и уменьшения потерь на изгибе в результате принятия профиля показателя преломления на основании данного открытия.
Средства разрешения проблем
В целях достижения описанных выше целей оптическое волокно, соответствующее первому аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, окружающую внешнюю окружность сердцевины, при обозначении радиуса сердцевины в виде r1 относительная разность показателей преломления между центром сердцевины и оболочкой является первой относительной разностью показателей преломления Δ1a, и относительная разность показателей преломления между позицией, в которой расстояние от центра сердцевины в радиальном направлении составляет r1, и оболочкой является второй относительной разностью показателей преломления Δ1b, первая относительная разность показателей преломления Δ1a является большей, чем 0, вторая относительная разность показателей преломления Δ1b является большей, чем 0, первая относительная разность показателей преломления Δ1a является большей, чем вторая относительная разность показателей преломления Δ1b, первая относительная разность показателей преломления Δ1a и вторая относительная разность показателей преломления Δ1b удовлетворяют соотношению, определяемому следующим далее выражением: 0,20≤(Δ1a-Δ1b)/Δ1a≤0,88, и профиль показателя преломления Δ для сердцевины во всей области секции 0≤r≤r1 в виде зависимости Δ(r) от расстояния r от центра сердцевины в радиальном направлении определяют следующим далее выражением: Δ(r)=Δ1а-(Δ1а-Δ1b)r/r1.
Первая относительная разность показателей преломления Δ1a может удовлетворять соотношению 0,35%<Δ1a≤0,50%.
Вторая относительная разность показателей преломления Δ1b может удовлетворять соотношению 0,06%≤Δ1b<0,35%.
Радиус r1 может удовлетворять соотношению 4,50 мкм <r1≤6,25 мкм.
Значение потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм может быть меньшим или равным 0,102 дБ/10 витков.
Первая относительная разность показателей преломления Δ1a и вторая относительная разность показателей преломления Δ1b могут удовлетворять соотношению, определяемому следующим далее выражением: 0,42≤(Δ1a-Δ1b)/Δ1a≤0,88.
Значение потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм может быть меньшим или равным 0,055 дБ/10 витков.
Критическая длина волны для кабеля может быть меньшей или равной 1260 нм.
Диаметр модового поля MFD при длине волны 1310 нм может находиться в диапазоне 8,2 мкм ≤MFD≤9,9 мкм.
В дополнение к этому, способом изготовления оптического волокна, соответствующего второму аспекту настоящего изобретения, является способ изготовления оптического волокна, соответствующего описанному выше первому аспекту, в котором стекло, конфигурирующее сердцевину, или часть стекла, конфигурирующего сердцевину, и стекло, конфигурирующее оболочку, получают при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из паровой фазы во время получения заготовки оптического волокна.
Оптическое волокно, соответствующее третьему аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, полученную на внешней окружности сердцевины, оболочка включает слой внутренней оболочки, примыкающий к сердцевине, и слой внешней оболочки, полученный на внешней окружности слоя внутренней оболочки, сердцевина характеризуется показателем преломления Δ1 и максимальным показателем преломления Δ1max, слой внутренней оболочки характеризуется показателем преломления Δ2 и минимальным показателем преломления Δ2min, слой внешней оболочки характеризуется показателем преломления Δ3, и показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражением [4] и выражением [5]. Δ1max>Δ2min и Δ1max>Δ3 … [4] и 0,01%<|Δ2min-Δ3|<0,03% … [5]. Радиус внешней окружности r1 сердцевины, радиус внутренней окружности r2 слоя внутренней оболочки и радиус внешней окружности r3 слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражением [6] и выражением [7]. r1<r2<r3 … [6] и 0,2≤r1/r2≤0,5 … [7].
22m
22m
Критическая длина волны λc для 22 м удовлетворяет выражению [8]. λc≤1260 нм … [8]. Диаметр модового поля при длине волны 1310 нм удовлетворяет выражению [9]. 8,6 мкм ≤ диаметр модового поля ≤9,5 мкм … [9].
Показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки могут описываться соотношениями, определяемыми выражением [1А] и выражением [2А]. Δ1max>Δ3>Δ2min … [1А] и 0,01%<(Δ3-Δ2min)<0,03% … [2А].
Для волокна, соответствующего третьему аспекту, увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания волокна 10 раз вокруг оправки, имеющей диаметр 15 мм, может быть меньшим или равным 0,25 дБ, а увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания волокна 10 раз вокруг оправки может быть меньшим или равным 1,0 дБ.
Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор.
Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют хлор.
В случае Δ2<Δ3, например, слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор (F), а в случае Δ2>Δ3, например, слой внутренней оболочки может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют хлор (Cl).
22m
22m
Оптическое волокно, соответствующее четвертому аспекту настоящего изобретения, включает сердцевину и оболочку, полученную на внешней окружности сердцевины, оболочка включает слой внутренней оболочки, примыкающий к сердцевине, каналец, примыкающий к внешней окружности слоя внутренней оболочки, и слой внешней оболочки, полученный на внешней окружности канальца, сердцевина характеризуется показателем преломления Δ1 и максимальным показателем преломления Δ1max, слой внутренней оболочки характеризуется показателем преломления Δ2 и минимальным показателем преломления Δ2min, каналец характеризуется показателем преломления Δ3 и минимальным показателем преломления Δ3min, слой внешней оболочки характеризуется показателем преломления Δ4, и показатели преломления для сердцевины, слоя внутренней оболочки, канальца и слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражениями в диапазоне от выражения [14] до выражения [16]. Δ1max>Δ2>Δ3min … [14], Δ1max>Δ4>Δ3min … [15] и 0,01%<(Δ4-Δ3min)<0,03% … [16]. Радиус внешней окружности r1 сердцевины, радиус внешней окружности r2 слоя внутренней оболочки, радиус внешней окружности r3 канальца и радиус внешней окружности r4 слоя внешней оболочки описываются соотношениями, определяемыми выражениями в диапазоне от выражения [17] до выражения [19]. r1≤r2<r3<r4 … [17], 1≤r2/r1<5 … [18] и 1<r3/r2≤2 … [19]. Критическая длина волны λc для 22 м удовлетворяет выражению [20]. λc≤1260 нм … [20]. Диаметр модового поля при длине волны 1310 нм удовлетворяет выражению [21]. 8,6 мкм ≤ диаметр модового поля ≤9,5 мкм … [21].
Для оптического волокна, соответствующего четвертому аспекту, увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания оптического волокна 10 раз вокруг оправки, имеющей диаметр 15 мм, может быть меньшим или равным 0,25 дБ, а увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания оптического волокна 10 раз вокруг оправки может быть меньшим или равным 1,0 дБ.
Слой внешней оболочки может быть получен из чистого кварцевого стекла, а каналец может быть получен из кварцевого стекла, к которому добавляют фтор.
Эффекты от изобретения
В соответствии с первым аспектом и вторым аспектом настоящего изобретения может быть предложено оптическое волокно, у которого профиль показателя преломления для сердцевины является линейным и простым в сопоставлении с распределением по закону степени α, и потери на изгибе могут быть уменьшены. В соответствии оптическим волокном, соответствующим первому аспекту и второму аспекту, оптическое волокно может иметь диаметр MFD, приблизительно идентичный тому, что имеет место для волокна SSMD, и, таким образом, даже в случае соединения оптического волокна с волокном SSMD стадия соединения не станет проблемой. В дополнение к этому, отсутствует необходимость получения канальца или отверстия в оболочке.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения подстраивают разность между показателями преломления для слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки, соотношение между радиусами наружных окружностей сердцевины и слоя внутренней оболочки и тому подобное, и, таким образом, потери при соединении могут быть подавлены до низкого значения во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)), и потери на изгибе могут быть уменьшены.
В третьем аспекте настоящего изобретения может быть использован способ изготовления из соответствующей области техники при отсутствии значительного изменения способа, и, таким образом, изготовление является легким, и производственные издержки могут быть выдержаны на низком уровне.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения подстраивают разность между показателями преломления для канальца и слоя внешней оболочки, соотношение между радиусами наружных окружностей сердцевины, слоя внутренней оболочки, канальца и тому подобного, и, таким образом, потери при соединении могут быть подавлены до низкого значения во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)), и потери на изгибе могут быть уменьшены.
В четвертом аспекте настоящего изобретения может быть использован способ изготовления из соответствующей области техники при отсутствии значительного изменения способа, и, таким образом, изготовление является легким, и производственные издержки могут быть выдержаны на низком уровне.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 представляет собой схематический вид формы сигнала рефлектометрии OTDR, наблюдаемой во время соединения оптических волокон, имеющих различный диаметр MFD.
Фигура 2 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления для оптического волокна, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фигура 3 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 4 представляет собой схематический вид профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 5А представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5В представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5С представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5D представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5Е представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5F представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5G представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5Н представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 5I представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла.
Фигура 6А представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6В представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6С представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6D представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6Е представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6F представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6G представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6Н представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 6I представляет собой один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α.
Фигура 7 представляет собой график, демонстрирующий один пример зависимости между значением α и потерями на изгибе.
Фигура 8 представляет собой график, демонстрирующий один пример зависимости между острым углом и потерями на изгибе.
Фигура 9 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее второму варианту осуществления.
Фигура 10 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 9.
Фигура 11 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее третьему варианту осуществления.
Фигура 12 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 11.
Фигура 13 представляет собой вид в разрезе, схематически демонстрирующий оптическое волокно, соответствующее четвертому варианту осуществления.
Фигура 14 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, продемонстрированного на фигуре 13.
Фигура 15 представляет собой диаграмму, схематически демонстрирующую профиль показателя преломления для оптического волокна, соответствующего пятому варианту осуществления.
Варианты осуществления изобретения
Ниже в настоящем документе настоящее изобретение будет описываться на основании предпочтительных вариантов осуществления.
Фигура 2 демонстрирует схематический вид профиля показателя преломления для оптического волокна, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения. Оптическое волокно, соответствующее данному варианту осуществления, включает сердцевину, расположенную в части в области центра оптического волокна, и оболочку, окружающую внешнюю окружность сердцевины. В общем случае оболочка является концентрической по отношению к сердцевине, но оболочка и сердцевина могут быть эксцентрическими в приемлемых пределах.
На фигуре 2 r1 указывает на радиус сердцевины. Левый край диапазона r1 указывает на позицию центра для сердцевины, а правый край диапазона r1 указывает на позицию внешней окружности для сердцевины. Δ1a (первая относительная разность показателей преломления) указывает на относительную разность показателей преломления в центре сердцевины, a Δ1b (вторая относительная разность показателей преломления) указывает на относительную разность показателей преломления на внешней окружности сердцевины. Относительная разность показателей преломления Δ1a и Δ1b указывает на относительную разность показателей преломления по отношению к показателю преломления для оболочки. Диапазон, в котором расстояние от центра сердцевины, является меньшим или равным r1, указывает на сердцевину, область вне диапазона r1 (на фигуре 2 позиция, в которой расстояние от центра сердцевины является большим чем r1) указывает на оболочку. Для оболочки относительная разность показателей преломления составляет 0.
Профиль показателя преломления А для сердцевины оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, определяют описываемым ниже выражением [1] во всей области секции 0≤r≤r1 в виде зависимости величины А(r) от расстояния r от центра сердцевины в радиальном направлении.
В данном случае в выражении [1] относительная разность показателей преломления (первая относительная разность показателей преломления) Δ1a является большей, чем относительная разность показателей преломления (вторая относительная разность показателей преломления) Δ1b. То есть показатель преломления в центре сердцевины является большим, чем показатель преломления на внешней окружности сердцевины. В дополнение к этому, в общем случае для оптического волокна, которое направляет свет в соответствии с разностью между показателями преломления для сердцевины и оболочки, необходимо, чтобы относительная разность показателей преломления Δ1a была бы большей чем 0. Это указывает на то, что показатель преломления в центре сердцевины является большим, чем показатель преломления в оболочке.
В настоящем документе вводится параметр, такой как «острый угол». «Острый угол» оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, представляют символом А и определяют описываемым ниже выражением [2].
Фигура 3 демонстрирует профиль показателя преломления в случае изменения острого угла оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, в единицах приращения в 20% в диапазоне от 0% до 100%. В том случае, когда величина Δ1a идентична величине Δ1b, острый угол А составит 0%, и профиль показателя преломления возвратится к профилю показателя преломления, относящемуся к ступенчатому типу. В дополнение к этому, в том случае, когда величина Δ1b идентична 0, острый угол А составит 100%. В том случае, когда острый угол составляет 0%, профиль показателя преломления будет иметь «четырехугольную форму», а в том случае, когда острый угол составляет 100%, профиль показателя преломления будет иметь «треугольную форму». В противоположность этому, для профиля показателя преломления, имеющего «пятиугольную форму», пример которой представлен на фигуре 2, профиль показателя преломления не только определяется выражением [1], но также и удовлетворяет соотношению Δ1a>Δ1b>0. В данном случае острый угол является большим чем 0% и меньшим чем 100%.
Далее в целях сопоставления с профилем показателя преломления, имеющим «пятиугольную форму», будет описываться распределение по закону степени α. В общем случае профиль показателя преломления при распределении по закону степени α для оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления, определяют описываемым ниже выражением [3].
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
2
2
1/2
В выражении [3] n представляет собой показатель преломления в центре сердцевины, n представляет собой показатель преломления для оболочки, Δ представляет собой относительную разность показателей преломления для центра сердцевины по отношению к оболочке, r представляет собой расстояние от центра сердцевины в радиальном направлении, и а представляет собой радиус сердцевины. Относительную разность показателей преломления Δ определяют в виде Δ=(n-n)/2n. По этой причине n, n и Δ описываются соотношением n=n(1-2А).
В дополнение к этому, фигура 4 демонстрирует профиль показателя преломления в случае изменения значения α в диапазоне от 1 до ∞ при распределении по закону степени α. Случай, в котором α составляет 1, соответствует случаю, в котором острый угол составляет 100% в выражении [1], а случай, в котором α составляет ∞, соответствует случаю, в котором острый угол составляет 0% в выражении [1].
Будет описываться эффект от оптического волокна, соответствующего данному варианту осуществления. Свет не может быть направлен через сердцевину оптического волокна вследствие изменения профиля показателя преломления, которое индуцируется во время изгиба оптического волокна, свет излучается в оболочку, и, таким образом, имеют место потери на изгибе для оптического волокна. В целях уменьшения потерь на изгибе важно подавлять светорассеяние в отношении оболочки. По этой причине, как считается, эффективными являются предварительное концентрирование распределения света, направляемого через оптическое волокно, в части в области центра сердцевины и подавление светорассеяния в отношении оболочки.
В целях концентрирования распределения света в части в области центра сердцевины предпочтительным является (а) профиль показателя преломления, для которого показатель преломления постепенно уменьшается от части в области центра сердцевины к оболочке. Однако в случае малой относительной разности показателей преломления между сердцевиной и оболочкой в оболочке легко происходит светорассеяние. Поэтому в целях подавления светорассеяния в отношении оболочки предпочитается, чтобы (b) относительная разность показателей преломления для части в области внешней окружности сердцевины по отношению к оболочке увеличивалась бы. В целях уменьшения потерь на изгибе предпочитается иметь две характеристики (а) и (b) в комбинации. Как это считается, профиль показателя преломления, имеющий пятиугольную форму, имеет две характеристики (а) и (b) в комбинации, и, таким образом, является эффективным для уменьшения потерь на изгибе.
В целях получения эффекта уменьшения потерь на изгибе более предпочтительным является наличие следующих далее характеристик.
Диапазон острого угла А, определенный описанным выше выражением [2], предпочтительно имеет вид 0,20≤А≤0,88, а более предпочтительно имеет вид 0,42≤А≤0,88.
Предпочитается, чтобы диапазон относительной разности показателей преломления Δ1a для центра сердцевины имел бы вид 0,35%<Δ1a≤0,50%.
Предпочитается, чтобы диапазон относительной разности показателей преломления Δ1b для внешней окружности сердцевины имел бы вид 0,06%≤Δ1b<0,35%.
Предпочитается, чтобы диапазон радиуса сердцевины r1 имел бы вид 4,50 мкм<r1≤6,25 мкм.
Диапазон потерь на изгибе при длине волны 1550 нм и радиусе изгиба 15 мм предпочтительно является меньшим или равным 0,102 дБ/10 витков (меньшим или равным 0,102 дБ при расчете на 10 витков), а более предпочтительно меньшим или равным 0,055 дБ/10 витков (меньшим или равным 0,055 дБ при расчете на 10 витков).
Предпочитается, чтобы диапазон критической длины волны для кабеля был бы меньшим или равным 1260 нм.
Предпочитается, чтобы диапазон диаметра модового поля MFD при длине волны 1310 нм имел бы вид 8,2 мкм ≤MFD≤9,9 мкм.
2
Оптическое волокно, соответствующее данному варианту осуществления, может быть изготовлено в результате получения заготовки оптического волокна при использовании известного способа получения заготовки, такого как способ аксиального осаждения из паровой фазы, способ внешнего осаждения из паровой фазы и способ химического осаждения из паровой фазы, а после этого вытягивания оптического волокна из заготовки оптического волокна. Примеры способа получения заготовки оптического волокна включают способ, в котором стекло, конфигурирующее, по меньшей мере, сердцевину, получают при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из паровой фазы, а оставшуюся стеклянную часть дополнительно получают в результате осаждения кварцевого (SiO) стекла в виде оболочки кварцевой трубки и так далее. В данное время часть, полученная при использовании способа внешнего осаждения из паровой фазы или способа химического осаждения из паровой фазы, может представлять собой только стекло (часть его или все его количество), конфигурирующее сердцевину, или может включать часть стекла, конфигурирующего оболочку, в дополнение к стеклу, конфигурирующему сердцевину. На размер оптического волокна конкретных ограничений не накладывают, и примеры диаметра оболочки включают 125 мкм, 80 мкм и тому подобное. Для оптического волокна после вытягивания на внешней окружности оболочки могут быть ламинированы один или два и более слоя материалов покрытий, таких как смола.
В соответствии с представленным выше описанием был описан первый вариант осуществления настоящего изобретения, но первый вариант осуществления представляет собой один пример настоящего изобретения, и без отклонения от диапазона настоящего изобретения могут быть осуществлены добавление, опущение, замещение и другие изменения.
Примеры легирующей добавки, использующейся для изготовления оптического волокна на кварцевой основе, включают германий (Ge), фосфор (Р), фтор (F), бор (В), алюминий (Al) и тому подобное. Для изготовления оптического волокна на кварцевой основе могут быть использованы два и более типа легирующих добавок. В одном примере композиции сердцевины и оболочки материал оболочки включает кварц с добавлением Ge, а материал оболочки включает чистый кварц.
Выражение для профиля показателя преломления, определенное выражением [1], указывает на распределение при разработке. При получении фактического оптического волокна предполагается то, что имеет место флуктуация (погрешность при изготовлении) профиля показателя преломления вследствие действия производственных факторов. Оптическое волокно, соответствующее первому варианту осуществления, может удовлетворять характеристикам, таким как выражение [1], в пределах приемлемой погрешности при изготовлении. В случае большой флуктуации профиля показателя преломления для части в области внешней окружности сердцевины оптическое волокно, соответствующее первому варианту осуществления, может удовлетворять характеристикам, таким как выражение [1] и тому подобное, например, в пределах диапазона, где расстояние от центра сердцевины является меньшим или равным 90% (или меньшим или равным 95% и тому подобное) от радиуса сердцевины. В случае исключения части в области внешней окружности сердцевины из диапазона вычислений выражения [1] относительная разность показателей преломления Δ1b может не быть относительной разностью показателей преломления для внешней окружности фактической сердцевины, но может представлять собой действующее значение для описания профиля показателя преломления во внутреннем пространстве сердцевины от внешней окружности.
Ниже в настоящем документе при обращении к чертежам будут описываться второй вариант осуществления и третий вариант осуществления настоящего изобретения.
Фигура 9 демонстрирует схематическую конфигурацию оптического волокна 10, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Оптическое волокно 10 включает сердцевину 1, расположенную в части в области центра, оболочку 4, расположенную на стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 1 при обеспечении концентричности с сердцевиной 1.
Оболочка 4 включает слой внутренней оболочки 2, примыкающий к стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 1, и слой внешней оболочки 3, полученный на стороне внешней окружности (внешней окружности) слоя внутренней оболочки 2.
Фигура 10 схематически демонстрирует профиль показателя преломления для оптического волокна 10.
Показатель преломления для сердцевины 1 определяют в виде Δ1, а максимальный показатель преломления для сердцевины 1 определяют в виде Δ1max.
Показатель преломления для слоя внутренней оболочки 2 определяют в виде Δ2, а минимальный показатель преломления для слоя внутренней оболочки 2 определяют в виде Δ2min.
Показатель преломления для слоя внешней оболочки 3 определяют в виде Δ3.
Максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 1 является показателем преломления для сердцевины 1, который доведен до максимума в диапазоне направления по диаметру от центра сердцевины 1 до внешней окружности сердцевины 1. Для профиля показателя преломления, продемонстрированного на фигуре 10, показатель преломления Δ1 для сердцевины 1 является постоянным при отсутствии зависимости от позиции в направлении по диаметру, и, таким образом, показатель преломления Δ1 является идентичным максимальному показателю преломления Δ1max во всем диапазоне.
Минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 является показателем преломления для слоя внутренней оболочки 2, который сведен к минимуму в диапазоне направления по диаметру от внутренней окружности слоя внутренней оболочки 2 до внешней окружности слоя внутренней оболочки 2. Для профиля показателя преломления, продемонстрированного на фигуре 10, показатель преломления Δ2 для слоя внутренней оболочки 2 является постоянным при отсутствии зависимости от позиции в направлении по диаметру, и, таким образом, показатель преломления Δ2 является идентичным минимальному показателю преломления Δ2min во всем диапазоне.
Для оптического волокна 10 устанавливают описываемое ниже выражение [4].
Δ1max>Δ2min и Δ1max>Δ3 … [4]
Как это продемонстрировано в выражении [4], максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 1 является большим, чем минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 и показатель преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3.
В дополнение к этому, для оптического волокна 10 минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 является меньшим, чем показатель преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3.
Для оптического волокна 10 дополнительно устанавливают описываемое ниже выражение [5].
0,01%<|Δ2min-Δ3|<0,03% … [5]
Выражение [5] указывает на то, что абсолютное значение разности между минимальным показателем преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 и показателем преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3 является большим чем 0,01% и меньшим чем 0,03%.
В случае чрезмерно малого абсолютного значения разности между величинами Δ2min и Δ3 потери на изгибе могут не уменьшиться в достаточной степени. В противоположность этому, в случае чрезмерно большого абсолютного значения разности между величинами Δ2min и Δ3 диаметр модового поля уменьшится, а потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)) могут увеличиться.
Для оптического волокна 10 могут быть уменьшены потери на изгибе в результате задания абсолютного значения разности между величинами Δ2min и Δ3, большего, чем 0,01%. В дополнение к этому, может быть оптимизирован диаметр модового поля (MFD) и подавлены потери при соединении до низкого значения во время соединения с другим оптическим волокном в результате задания абсолютного значения разности между величинами Δ2min и Δ3, меньшего чем 0,03%.
Для оптического волокна 10 второго варианта осуществления устанавливают описываемое ниже выражение [1А] в отношении соотношения величин Δ1max, Δ2min и Δ3.
Δ1max>Δ3>Δ2min … [1Α]
Как это продемонстрировано в выражении [1А], максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 1 является большим, чем показатель преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3.
Показатель преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3 является большим, чем минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2.
Величина Δ3 является большей чем величина Δ2min, и, таким образом, описанное выше выражение [5] может быть описано следующим далее образом.
0,01%<(Δ3-Δ2min)<0,03% … [2А]
Выражение [2А] указывает на то, что разность между показателем преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3 и минимальным показателем преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 является большей, чем 0,01% и меньшей чем 0,03%.
Радиусы внешних окружностей для сердцевины 1, слоя внутренней оболочки 2 и слоя внешней оболочки 3, соответственно, определяют в виде r1, r2 и r3.
Радиус внешней окружности r1 для сердцевины 1, радиус внешней окружности r2 для слоя внутренней оболочки 2 и радиус внешней окружности r3 для слоя внешней оболочки 3 описываются соотношением, определяемым описываемым ниже выражением [6].
r1<r2<r3 … [6]
Соотношение r1/r2 между радиусом внешней окружности r1 сердцевины 1 и радиусом внешней окружности r2 слоя внутренней оболочки 2 находится в диапазоне, определяемом описываемым ниже выражением [7].
0,2<r1/r2<0,5 … [7]
В случае избыточно малого значения r1/r2 диаметр модового поля уменьшится, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, волокном SSMF) могут увеличиться. В противоположность этому, в случае избыточно большого значения r1/r2 потери на изгибе могут увеличиться.
Для оптического волокна 10 величину r1/r2 подстраивают до значения, большего или равного 0,2, и, таким образом, диаметр модового поля может быть оптимизирован, и потери при соединении во время соединения с другим волокном могут быть подавлены до низкого значения. Величину r1/r2 подстраивают до значения, меньшего или равного 0,5, и, таким образом, потери на изгибе могут быть уменьшены.
22m
Для оптического волокна 10 критическую длину волны λc для 22 м подстраивают до значения, меньшего или равного 1260 нм.
То есть устанавливают описываемое ниже выражение [8].
22m
λc≤1260 нм … [8]
В соответствии с этим, предписание документа ITU-T Recommendation G.652 может быть удовлетворено.
22m
Критическая длина волны λc, например, может быть измерена при использовании метода измерения, описанного в документе ITU-T Recommendation G.650.
Для оптического волокна 10 подстраивают показатель преломления и описанный выше радиус внешней окружности, и, таким образом, диаметр модового поля (MFD) при длине волны 1310 нм является большим или равным 8,6 мкм и меньшим или равным 9,5 мкм. То есть устанавливают описываемое ниже выражение [9].
8,6 мкм ≤MFD≤9,5 мкм … [9]
Диаметр модового поля находится в диапазоне выражения [9], и, таким образом, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, волокном SSMF) могут быть подавлены до низкого значения.
Для оптического волокна 10 диаметр модового поля находится в диапазоне выражения [9], и, таким образом, предписание документа ITU-T G.652 удовлетворяется.
Для оптического волокна 10 предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания оптического волокна 10 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 0,25 ДБ.
В дополнение к этому, предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания волокна 10 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 1,0 дБ.
Сердцевина 1, например, может быть сконфигурирована из кварцевого стекла, для которого показатель преломления увеличивают в результате добавления легирующей добавки, такой как германий (Ge).
Слой внешней оболочки 2, например, может быть сконфигурирован из кварцевого стекла, для которого показатель преломления уменьшают в результате добавления легирующей добавки, такой как фтор (F). Слой внутренней оболочки 2, например, может быть сконфигурирован из кварцевого стекла, для которого показатель преломления увеличивают в результате добавления легирующей добавки, такой как хлор (Cl).
Слой внешней оболочки 2, например, может быть сконфигурирован из чистого кварцевого стекла. Для слоя внешней оболочки 3 показатель преломления может быть подстроен в результате добавления легирующей добавки (например, Ge, F и тому подобного).
Каждый слой, конфигурирующий оптическое волокно 10, может быть получен при использовании известного способа, такого как способ модифицированного химического осаждения из паровой фазы, способ плазмохимического осаждения из паровой фазы, способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы или их комбинация.
Например, в случае принятия способа модифицированного химического осаждения из паровой фазы заготовка оптического волокна может быть получена следующим далее образом.
Слой осаждения стекла, который становится слоем внутренней оболочки 2, получают на внутренней поверхности трубки из кварцевого стекла (например, кварцевой трубки, полученной из чистого кварцевого стекла), которая становится слоем внешней оболочки 3, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как фтор (F). Показатель преломления для слоя внутренней оболочки 2 может быть подстроен при использовании добавленного количества легирующей добавки.
Далее слой осаждения стекла, который становится сердцевиной 1, получают на внутренней поверхности слоя осаждения стекла, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как германий (Ge). Кроме того, сердцевина 1 может быть получена при использовании стержня сердцевины, который получают отдельно.
Трубка из кварцевого стекла, в которой получают слой осаждения стекла, становится заготовкой оптического волокна в результате проведения стадии придания прозрачности, стадии затвердевания и тому подобного. Заготовку оптического волокна подвергают вытягиванию волокна, и, таким образом, может быть получено оптическое волокно 10, продемонстрированное на фигуре 9.
Способ химического осаждения из паровой фазы является предпочтительным с точки зрения надлежащего подстраивания профиля показателя преломления в результате добавления легирующей добавки.
Для изготовления оптического волокна 10 также могут быть использованы способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы. Способу аксиального осаждения из паровой фазы и способу внешнего осаждения из паровой фазы свойственны преимущества, такие как высокая производительность.
Для оптического волокна 10 разность показателей преломления между слоем внутренней оболочки 2 и слоем внешней оболочки 3 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражению [5]), и соотношение между радиусом внешней окружности для сердцевины 1 и радиусом внешней окружности для слоя внутренней оболочки 2 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражению [7]), и, таким образом, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения, и потери на изгибе могут быть уменьшены.
Как это известно, показатель преломления для оболочки в части, близкой к сердцевине, оказывает значительное воздействие на оптические свойства оптического волокна, но в результате проведения интенсивных исследований изобретателем настоящего изобретения был обнаружен профиль показателя преломления, для которого потери на изгибе могут быть уменьшены при отсутствии уменьшения диаметра модового поля.
В результате принятия данного профиля показателя преломления оптическое волокно 10 приобретает техническое значение с точки зрения обеспечения совместимости подавления потерь при соединении во время соединения с другим оптическим волокном и уменьшения потерь на изгибе.
Для оптического волокна 10 разность показателей преломления между слоем внутренней оболочки 2 и слоем внешней оболочки 3 мала, и, таким образом, показатель преломления для слоя внутренней оболочки 2 и слоя внешней оболочки 3 может быть легко и точно подстроен при использовании способа изготовления из соответствующей области техники (например, обычного способа изготовления волокна SSMF) при отсутствии значительного изменения способа.
В дополнение к этому, разность показателей преломления между слоем внутренней оболочки 2 и слоем внешней оболочки 3 мала, и, таким образом, ограничение на основании способа изготовления уменьшается. Например, могут быть приняты не только способ химического осаждения из паровой фазы, который считается подходящим для использования при подстраивании профиля показателя преломления, но также и способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы.
В соответствии с этим, оптическое волокно 10 может быть легко изготовлено, а производственные издержки могут быть уменьшены.
Для оптического волокна 10 разность показателей преломления между слоем внутренней оболочки 2 и слоем внешней оболочки 3 мала, и, таким образом, добавленное количество легирующей добавки, такой как фтор (F) и хлор (Cl), для получения слоя внутренней оболочки 2 может быть уменьшено.
4
Газообразный материал исходного сырья (например, SiF), использующийся для легирующего материала, такого как фтор (F), является дорогостоящим, и, таким образом, в результате уменьшения количества добавленной легирующей добавки издержки на материалы исходного сырья могут быть подавлены, а производственные издержки могут быть уменьшены.
Как это продемонстрировано на фигуре 10, для оптического волокна 10 минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 2 является меньшим, чем показатель преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 3, и, таким образом, можно обеспечить превосходную локализацию света в отношении сердцевины 1 и уменьшить потери на изгибе.
Фигура 11 демонстрирует схематическую конфигурацию оптического волокна 20, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Оптическое волокно 20 включает сердцевину 1, расположенную в части в области центра, и оболочку 14, расположенную на стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 1 при обеспечении концентричности с сердцевиной 1.
Оболочка 14 включает слой внутренней оболочки 12, примыкающий к стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 1, и слой внешней оболочки 13, полученный на стороне внешней окружности (внешней окружности) слоя внутренней оболочки 12.
Фигура 12 схематически демонстрирует профиль показателя преломления для оптического волокна 20.
Показатель преломления для сердцевины 1 определяют в виде Δ1, а максимальный показатель преломления для сердцевины 1 определяют в виде Δ1max. Показатель преломления для слоя внутренней оболочки 12 определяют в виде Δ2, а минимальный показатель преломления для слоя внутренней оболочки 12 определяют в виде Δ2min. Показатель преломления для слоя внешней оболочки 13 определяют в виде Δ3.
Для оптического волокна 20 устанавливают описываемое ниже выражение [10], как и в случае оптического волокна 10 второго варианта осуществления.
Δ1max>Δ2min и Δ1max>Δ3 … [10]
Оптическое волокно 20 отличается от оптического волокна 10 второго варианта осуществления тем, что минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 12 подстраивают до большего значения, чем у показателя преломления Δ3 для слоя внешней оболочки 13.
Для оптического волокна 20 устанавливают описываемое ниже выражение [11], как и в случае оптического волокна 10 второго варианта осуществления.
0,01%<|Δ2min-Δ3|<0,03% … [11]
Абсолютное значение разности между величинами Δ2min и Δ3 подстраивают до значения в диапазоне выражения [11], и, таким образом, диаметр модового поля (MFD) может быть оптимизирован, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения, и потери на изгибе могут быть уменьшены.
Радиус внешней окружности r1 для сердцевины 1, радиус внешней окружности r2 для слоя внутренней оболочки 12 и радиус внешней окружности r3 для слоя внешней оболочки 13 описываются соотношениями, определяемыми описываемыми ниже выражением [12] и выражением [13], как и в случае оптического волокна 10 второго варианта осуществления.
r1<r2<r3 … [12]
0,2<r1/r2<0,5 … [13]
Величину r1/r2 подстраивают до значения, большего или равного 0,2, и, таким образом, диаметр модового поля может быть оптимизирован, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения, и потери на изгибе могут быть уменьшены.
22m
Для оптического волокна 20 критическая длина волны λc для 22 м является меньшей или равной 1260 нм, как и в случае оптического волокна 10 второго варианта осуществления.
В дополнение к этому, диаметр модового поля (MFD) при длине волны 1310 нм является большим или равным 8,6 мкм и меньшим или равным 9,5 мкм.
Для оптического волокна 20 предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания оптического волокна 20 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 0,25 дБ. В дополнение к этому, предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания оптического волокна 20 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 1,0 дБ.
Сердцевина 1, например, может быть сконфигурирована из кварцевого стекла, для которого показатель преломления увеличивают в результате добавления легирующей добавки, такой как германий (Ge).
Слой внутренней оболочки 2, например, может быть сконфигурирован из чистого кварцевого стекла. Для слоя внутренней оболочки 2, например, показатель преломления может быть подстроен в результате добавления легирующей добавки, такой как хлор (Cl).
Слой внешней оболочки 3, например, может быть сконфигурирован из чистого кварцевого стекла. Слой внешней оболочки 3, например, может быть сконфигурирован из кварцевого стекла, показатель преломления для которого уменьшают в результате добавления легирующей добавки, такой как фтор (F).
Оптическое волокно 20 может быть изготовлено при использовании способа модифицированного химического осаждения из паровой фазы, способа плазмохимического осаждения из паровой фазы, способа аксиального осаждения из паровой фазы, способа внешнего осаждения из паровой фазы и тому подобного, как и в случае оптического волокна 10 второго варианта осуществления.
Например, в случае принятия способа модифицированного химического осаждения из паровой фазы заготовка оптического волокна может быть получена следующим далее образом.
Слой осаждения стекла, который становится слоем внутренней оболочки 2, получают на внутренней поверхности трубки из кварцевого стекла (например, трубки из кварцевого стекла, содержащей легирующую добавку, такую как фтор (F)), которая становится слоем внешней оболочки 3 при использовании материала исходного сырья, такого как чистое кварцевое стекло.
Далее слой осаждения стекла, который становится сердцевиной 1, получают на внутренней поверхности слоя осаждения стекла, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как германий (Ge). Кроме того, сердцевина 1 может быть получена при использовании стержня сердцевины, который получают отдельно.
Трубка из кварцевого стекла, для которой получают слой осаждения стекла, становится заготовкой оптического волокна в результате проведения стадии придания прозрачности, стадии затвердевания и тому подобного. Заготовку оптического волокна подвергают вытягиванию волокна, и, таким образом, может быть получено оптическое волокно 20, продемонстрированное на фигуре 11.
Для оптического волокна 20 разность показателей преломления между слоем внутренней оболочки 12 и слоем внешней оболочки 13 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражению [11]), и соотношение между радиусом внешней окружности для сердцевины 1 и радиусом внешней окружности для слоя внутренней оболочки 12 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражению [13]), и, таким образом, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения, и потери на изгибе могут быть уменьшены.
Для оптического волокна 20 может быть использован способ изготовления из соответствующей области техники при отсутствии значительного изменения, и, таким образом, оптическое волокно 20 может быть легко изготовлено, а производственные издержки могут быть уменьшены.
В соответствии с представленным выше описанием были описаны второй вариант осуществления и третий вариант осуществления настоящего изобретения, но второй вариант осуществления и третий вариант осуществления представляют собой примеры настоящего изобретения, и без отклонения от диапазона настоящего изобретения могут быть осуществлены добавление, опущение, замещение и другие изменения.
Например, для оптических волокон 10 и 20, продемонстрированных на фигуре 9 и фигуре 11, оболочки 4 и 14 получают из двух слоев оболочки (слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки), и оболочка может включать слои, отличные от слоя внутренней оболочки и слоя внешней оболочки.
Ниже в настоящем документе при обращении к чертежам будут описываться четвертый вариант осуществления и пятый вариант осуществления настоящего изобретения.
Фигура 13 демонстрирует схематическую конфигурацию оптического волокна 110, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Оптическое волокно 110 включает сердцевину 101, расположенную в части в области центра, и оболочку 105, расположенную на стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 101 при обеспечении концентричности с сердцевиной 101.
Оболочка 105 включает слой внутренней оболочки 102, примыкающий к стороне внешней окружности (внешней окружности) сердцевины 101, каналец 103, полученный с примыканием к стороне внешней окружности (внешней окружности) слоя внутренней оболочки 102, и слой внешней оболочки 104, полученный на стороне внешней окружности (внешней окружности) канальца 103.
Фигура 14 схематически демонстрирует профиль показателя преломления для оптического волокна 110.
Показатель преломления для сердцевины 101 определяют в виде Δ1, а максимальный показатель преломления для сердцевины 101 определяют в виде Δ1max.
Показатель преломления для слоя внутренней оболочки 102 определяют в виде Δ2, а минимальный показатель преломления для слоя внутренней оболочки 102 определяют в виде Δ2min.
Показатель преломления для канальца 103 определяют в виде Δ3, а минимальный показатель преломления для канальца 103 определяют в виде Δ3min.
Показатель преломления для слоя внешней оболочки 104 определяют в виде Δ4.
Максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 101 является показателем преломления для сердцевины 101, который доведен до максимума в диапазоне направления по диаметру от центра сердцевины 101 до внешней окружности сердцевины 101. Для профиля показателя преломления, продемонстрированного на фигуре 14, показатель преломления Δ1 для сердцевины 101 является постоянным при отсутствии зависимости от позиции в направлении по диаметру, и, таким образом, показатель преломления Δ1 является идентичным максимальному показателю преломления Δ1max во всем диапазоне.
Минимальный показатель преломления Δ2min для слоя внутренней оболочки 102 является показателем преломления для слоя внутренней оболочки 102, который сведен к минимуму в диапазоне направления по диаметру от внутренней окружности слоя внутренней оболочки 102 до внешней окружности слоя внутренней оболочки 102. Для профиля показателя преломления, продемонстрированного на фигуре 14, показатель преломления Δ2 для слоя внутренней оболочки 102 является постоянным при отсутствии зависимости от позиции в направлении по диаметру, и, таким образом, показатель преломления Δ2 является идентичным минимальному показателю преломления Δ2min во всем диапазоне.
Минимальный показатель преломления Δ3min для канальца 103 является показателем преломления для канальца 103, который сведен к минимуму в диапазоне направления по диаметру от внутренней окружности канальца 103 до внешней окружности канальца 103. Для профиля показателя преломления, продемонстрированного на фигуре 14, показатель преломления Δ3 для канальца 103 является постоянным при отсутствии зависимости от позиции в направлении по диаметру, и, таким образом, показатель преломления Δ3 является идентичным минимальному показателю преломления Δ3min во всем диапазоне.
Для оптического волокна 110 устанавливают описываемое ниже выражение [14].
Δ1max>Δ2>Δ3min … [14]
Как это продемонстрировано в выражении [14], максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 101 является большим, чем показатель преломления Δ2 для слоя внутренней оболочки 102.
Показатель преломления Δ2 для слоя внутренней оболочки 102 является большим, чем значение Δ3min для канальца 103.
Для оптического волокна 110 дополнительно устанавливают описываемое ниже выражение [15].
Δ1max>Δ4>Δ3min … [15]
Как это продемонстрировано в выражении [15], максимальный показатель преломления Δ1max для сердцевины 101 является большим, чем показатель преломления Δ4 для слоя внешней оболочки 104.
Показатель преломления Δ4 для слоя внешней оболочки 104 является большим, чем значение Δ3min для канальца 103.
Для оптического волокна 110 дополнительно устанавливают описываемое ниже выражение [16].
0,01%<(Δ4-Δ3min)<0,03% … [16]
Выражение [16] указывает на то, что разность между показателем преломления Δ4 для слоя внешней оболочки 104 и минимальным показателем преломления Δ3min для канальца 103 является большей чем 0,01% и меньшей,чем 0,03%.
В случае чрезмерно малой разности между величинами Δ4 и Δ3min потери на изгибе могут не уменьшиться в достаточной степени. В противоположность этому, в случае чрезмерно большой разности между величинами Δ4 и Δ3min диаметр модового поля уменьшится, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, обычным одномодовым оптическим волокном (SSMF)) могут увеличиться.
Для оптического волокна 110 разность между величинами Δ4 и Δ3min находится в диапазоне, большем чем 0,01%, и, таким образом, потери на изгибе, могут быть уменьшены. В дополнение к этому, разность между величинами Δ4 и Δ3min является меньшей чем 0,03%, и, таким образом, диаметр модового поля (MFD) может быть оптимизирован, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения.
Радиусы внешних окружностей сердцевины 101, слоя внутренней оболочки 102, канальца 103 и слоя внешней оболочки 104, соответственно, представляют собой r1, r2, r3 и r4.
Радиус внешней окружности r1 сердцевины 101, радиус внешней окружности r2 слоя внутренней оболочки 102, радиус наружной окружности r3 канальца 103 и радиус внешней окружности r4 слоя внешней оболочки 104 описываются соотношением, определяемым описываемым ниже выражением [17].
r1≤r2<r3<r4 … [17]
Соотношение r2/r1 между радиусом внешней окружности r2 для слоя внутренней оболочки 102 и радиусом внешней окружности r1 для сердцевины 101 находится в диапазоне, определяемом описываемым ниже выражением [18].
1≤r2/r1≤5 … [18]
В случае избыточно малой величины r2/r1 потери на изгибе могут увеличиться. В противоположность этому, в случае избыточно большой величины r2/r1 диаметр модового поля уменьшится, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, волокном SSMF) могут увеличиться.
Для оптического волокна 110 величина r2/r1 является большей или равной 1, и, таким образом, могут быть уменьшены потери на изгибе. Величина r2/r1 является меньшей или равной 5, диаметр модового поля может быть оптимизирован, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения.
Соотношение r3/r2 между радиусом внешней окружности r3 канальца 103 и радиусом внешней окружности r2 слоя внутренней оболочки 102 находится в диапазоне, определяемом описываемым ниже выражением [19].
1<r3/r2≤ … [19]
В случае чрезмерно малой величины r3/r2 потери на изгибе могут увеличиться. В противоположность этому, в случае избыточно большой величины r3/r2 диаметр модового поля уменьшится, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, волокном SSMF) могут уменьшиться.
Для оптического волокна 110 величина r3/r2 является большей чем 1, и, таким образом, могут быть уменьшены, потери на изгибе. Величина r3/r2 является меньшей или равной 2, и, таким образом, диаметр модового поля может быть оптимизирован, и потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения.
22m
Для оптического волокна 110 критическая длина волны λc для 22 м является меньшей или равной 1260 нм.
То есть устанавливается описываемое ниже выражение [20].
22m
λc≤1260 нм … [20]
В соответствии с этим, предписания документа ITU-T Recommendation G.652 могут быть удовлетворены.
22m
Критическая длина волна λc, например, может быть измерена при использовании метода измерения, описанного в документе ITU-T Recommendation G.650.
Для оптического волокна 110 подстраивают показатель преломления и описанный выше радиус внешней окружности, и, таким образом, диаметр модового поля (MFD) при длине волны 1310 нм является большим или равным 8,6 мкм и меньшим или равным 9,5 мкм. То есть устанавливают описываемое ниже выражение [21].
8,6 мкм ≤MFD≤9,5 мкм … [21]
Диаметр модового поля находится в диапазоне выражения [21], и, таким образом, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном (например, волокном SSMF) могут быть подавлены до низкого значения.
Для оптического волокна 110 диаметр модового поля находится в диапазоне выражения [21], и, таким образом, предписания документа ITU-T G.652 удовлетворяются.
Для оптического волокна 110 предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1550 нм во время наматывания оптического волокна 110 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 0,25 дБ.
В дополнение к этому, предпочитается, чтобы увеличение потерь при длине волны 1625 нм во время наматывания оптического волокна 110 10 раз вокруг цилиндрической оправки, имеющей диаметр 15 мм, было бы меньшим или равным 1,0 дБ.
Сердцевина 101, например, может быть сконфигурирована из кварцевого стекла, для которого показатель преломления увеличивают в результате добавления легирующей добавки, такой как германий (Ge).
Слой внутренней оболочки 102 и каналец 103, например, могут быть сконфигурированы из кварцевого стекла, для которого показатель преломления уменьшают в результате добавления легирующей добавки, такой как фтор (F).
Слой внешней оболочки 104, например, может быть сконфигурирован из чистого кварцевого стекла. Для слоя внешней оболочки 104 показатель преломления может быть подстроен в результате добавления легирующей добавки (например, Ge, F и тому подобного).
Каждый слой, конфигурирующий оптическое волокно 110, может быть получен при использовании известного способа, такого как способ модифицированного химического осаждения из паровой фазы, способ плазмохимического осаждения из паровой фазы, способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы или их комбинация.
Например, в случае принятия способа модифицированного химического осаждения из паровой фазы заготовка оптического волокна может быть получена следующим далее образом.
Слой осаждения стекла, который становится канальцем 103, получают на внутренней поверхности трубки из кварцевого стекла (например, кварцевой трубки, полученной из чистого кварцевого стекла), которая становится слоем внешней оболочки 104, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как фтор (F).
Слой осаждения стекла, который становится слоем внутренней оболочки 102, получают на внутренней поверхности слоя осаждения стекла, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как фтор (F).
Показатель преломления для канальца 103 и слоя внутренней оболочки 102 может быть подстроен при использовании добавленного количества легирующей добавки.
Далее слой осаждения стекла, который становится сердцевиной 101, получают на внутренней поверхности слоя осаждения стекла, например, при использовании материала исходного сырья, содержащего легирующую добавку, такую как германий (Ge). Кроме того, сердцевина 101 может быть получена при использовании стержня сердцевины, который получают отдельно.
Трубка из кварцевого стекла, для которой получают слой осаждения стекла, становится заготовкой оптического волокна в результате проведения стадии придания прозрачности, стадии затвердевания и тому подобного. Заготовку оптического волокна подвергают вытягиванию волокна, и, таким образом, может быть получено оптическое волокно 110, продемонстрированное на фигуре 13.
Способ химического осаждения из паровой фазы является предпочтительным с точки зрения точного подстраивания профиля показателя преломления в результате добавления легирующей добавки.
Для изготовления оптического волокна 110 также могут быть использованы способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы. Способу аксиального осаждения из паровой фазы и способу внешнего осаждения из паровой фазы свойственны преимущества, такие как высокая производительность.
Для оптического волокна 110 разность показателей преломления между канальцем 103 и слоем внешней оболочки 104 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражению [16]), и соотношение между радиусом внешней окружности сердцевины 101, радиусом внешней окружности слоя внутренней оболочки 102 и радиусом внешней окружности канальца 103 находится в описанном выше диапазоне (обратитесь к выражениям в диапазоне от [18] до [20]), и, таким образом, потери при соединении во время соединения с другим оптическим волокном могут быть подавлены до низкого значения, и потери на изгибе могут быть уменьшены.
Как это известно, показатель преломления для оболочки в части, близкой к сердцевине, оказывает значительное воздействие на оптические свойства оптического волокна, но в результате проведения интенсивных исследований изобретателем настоящего изобретения был обнаружен профиль показателя преломления, для которого потери на изгибе могут быть уменьшены при отсутствии уменьшения диаметра модового поля.
В результате принятия данного профиля показателя преломления оптическое волокно 110 приобретает техническое значение с точки зрения обеспечения совместимости подавления потерь при соединении во время соединения с другим оптическим волокном и уменьшения потерь на изгибе.
Для оптического волокна 110 разность показателей преломления между канальцем 103 и слоем внешней оболочки 104 мала, и, таким образом, показатель преломления для канальца 103 и слоя внешней оболочки 104 может быть легко и точно подстроен при использовании способа изготовления из соответствующей области техники (например, обычного способа изготовления волокна SSMF) при отсутствии значительного изменения способа.
В дополнение к этому, разность показателей преломления между канальцем 103 и слоем внешней оболочки 104 мала, и, таким образом, ограничение на основании способа изготовления уменьшается. Например, могут быть приняты не только способ химического осаждения из паровой фазы, который считается подходящим для использования при подстраивании профиля показателя преломления, но также и способ аксиального осаждения из паровой фазы и способ внешнего осаждения из паровой фазы.
В соответствии с этим, оптическое волокно 110 может быть легко изготовлено, а производственные издержки могут быть уменьшены.
Для оптического волокна 110 разность показателей преломления между канальцем 103 и слоем внешней оболочки 104 мала, и, таким образом, добавленное количество легирующей добавки, такой как фтор (F), для получения канальца 103 может быть уменьшено.
4
Газообразный материал исходного сырья (например, SiF), использующийся для легирующего материала, такого как фтор (F), является дорогостоящим, и, таким образом, в результате уменьшения добавленного количества легирующей добавки издержки на материалы исходного сырья могут быть подавлены, а производственные издержки могут быть уменьшены.
В соответствии с представленным выше описанием радиусы внешних окружностей в диапазоне от r1 до r4 сердцевины 101, слоя внутренней оболочки 102, канальца 103 и слоя внешней оболочки 104 описываются соотношением, определяемым выражением [17].
r1≤r2<r3<r4 … [17]
Для оптического волокна 110, продемонстрированного на фигуре 13 и фигуре 14, r1, r2 и r3 представляют собой величины, отличные друг от друга, но настоящее изобретение включает случай r1=r2 и r2≠r3.
Фигура 15 представляет диаграмму профиля показателя преломления для оптического волокна пятого варианта осуществления настоящего изобретения и демонстрирует случай r1=r2 и r2≠r3.
Для оптического волокна величина r1 идентична величине r2, и, таким образом, оболочку 105 получают только из канальца 103 и слоя внешней оболочки 104, полученной на стороне внешней окружности канальца 103.
В соответствии с представленным выше описанием были описаны четвертый вариант осуществления и пятый вариант осуществления настоящего изобретения, но четвертый вариант осуществления и пятый вариант осуществления представляют собой примеры настоящего изобретения, и без отклонения от диапазона настоящего изобретения могут быть осуществлены добавление, опущение, замещение и другие изменения.
Например, для оптического волокна 110, продемонстрированного на фигуре 13, оболочку 105 получают из трех слоев оболочки (слоя внутренней оболочки, канальца и слоя внешней оболочки), но оболочка может включать и другие слои.
В соответствии с представленным выше описанием настоящее изобретение было описано на основании предпочтительных вариантов осуществления, но настоящее изобретение описанными выше вариантами осуществления не ограничивается, и могут быть осуществлены различные модификации в диапазоне, не отклоняющемся от настоящего изобретения.
Примеры
Ниже в настоящем документе варианты осуществления настоящего изобретения будут конкретно описываться на основании примеров.
Друг с другом составляли свойства, такие как потери на изгибе для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления, и оптического волокна, характеризующегося профилем показателя преломления, описывающимся законом степени α. Потери на изгибе представляют собой параметр, зависящий от критической длины волны для кабеля и диаметра MFD, и, таким образом, в данном примере критическая длина волны для кабеля составляла 1,21 мкм (1210 нм), а диаметр MFD при длине волны 1310 нм находился в диапазоне от 9,17 мкм до 9,20 мкм.
1
В целях задания постоянных критической длины волны для кабеля и диаметра MFD для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления, подстраивали относительную разность показателей преломления Δ1a для центра сердцевины и радиуса сердцевины r1. Подобным образом, для оптического волокна, характеризующегося профилем показателя преломления, описывающимся законом степени α, подстраивали показатель преломления n для центра сердцевины и радиус сердцевины α. Каждый из профилей показателей преломления для сердцевины в данном примере продемонстрирован на фигурах в диапазонах от фигуры 5А до фигуры 51 и от фигуры 6А до фигуры 6I.
Фигуры в диапазоне от фигуры 5А до фигуры 5I демонстрируют один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения острого угла. Фигура 5 А демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 0%, фигура 5 В демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 20%, фигура 5С демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 30%, фигура 5D демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 40%, фигура 5Е демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 50%, фигура 5F демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 70%, фигура 5G демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 80%, фигура 5Н демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 90%, а фигура 5I демонстрирует случай, в котором острый угол составляет 100%.
Фигуры в диапазоне от фигуры 6А до фигуры 6I демонстрируют один конкретный пример профиля показателя преломления в случае изменения значения α. Фигура 6А демонстрирует случай α=1, фигура 6 В демонстрирует случай α=2, фигура 6С демонстрирует случай α=2,5, фигура 6D демонстрирует случай α=3, фигура 6Е демонстрирует случай α=4, фигура 6F демонстрирует случай α=5, фигура 6G демонстрирует случай α=6, фигура 6Н демонстрирует случай α=10, а фигура 61 демонстрирует случай α=∞.
В дополнение к этому, в таблице 1 продемонстрированы значения параметров для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления. Кроме того, в отношении оптического волокна, характеризующегося профилем показателя преломления, провели численный расчет при использовании метода конечных элементов и рассчитали потери на изгибе при длине волны при 1550 нм во время наматывания оптического волокна 10 раз вокруг оправки, имеющей радиус 15 мм. Результаты продемонстрированы на фигуре 7, фигуре 8 и в таблице 1. Фигура 7 демонстрирует результат для оптического волока, характеризующегося профилем показателя преломления, описывающимся законом степени α. Фигура 8 и таблица 1 демонстрируют результат для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления.
В одном конкретном примере (в пределах диапазона 1≤α≤10) оптического волокна, характеризующегося распределением по закону степени α, исходя из фигуры 7 получали потери на изгибе в случае α=3, что представляет собой минимальное значение, при котором потери на изгибе сведены к минимуму. После этого в диапазоне, в котором острый угол является меньшим или равным 88%, исходя из фигуры 8 получали результат, для которого значение потерь на изгибе для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления, является меньшим, чем значение потерь на изгибе в случае α=3. Кроме того, в диапазоне, в котором острый угол заключен в пределах от 42% до 88%, получали результат, для которого значение потерь на изгибе для оптического волокна, характеризующегося пятиугольным профилем показателя преломления, является меньшим, чем значение потерь на изгибе в случае профиля показателя преломления, относящегося к идеальному ступенчатому типу, (соответствующего острому углу 0% и α=∞).
Кроме того, профиль показателя преломления, относящийся к идеальному ступенчатому типу, может быть визуализирован при разработке, но на практике для показателя преломления в части в области внешней окружности сердцевины и тому подобном во время изготовления имеет место флуктуация, и, таким образом, изготовление считается затруднительным. Даже несмотря на получение постоянного показателя преломления в части в области центра сердцевины при наличии флуктуации для показателя преломления в части в области внешней окружности, как это считается, значение α для распределения по закону степени α является меньшим, чем ∞, и потери на изгибе увеличиваются. По этой причине, как это считается, пятиугольный профиль показателя преломления, соответствующий данному примеру, является эффективным для уменьшения потерь на изгибе.
Описание ссылочных позиций
r1: радиус сердцевины
Δ1a: относительная разность показателей преломления в центре сердцевины
Δ1b: относительная разность показателей преломления на внешней окружности сердцевины
1,101: сердцевина
2, 12, 102: слой внутренней оболочки
3, 13: слой внешней оболочки
4, 14, 105: оболочка
103: канавка
104: слой внешней оболочки.