多模光纤制造技术

本发明专利技术的实施例涉及具有用于实现在更宽波长范围内扩大带宽并提高芯部中的折射率分布的制造容易性的结构的GI‑MMF。在GI‑MMF的实例中，芯部的整个区域掺杂有Ge，并且芯部的一部分掺杂有P。即，掺Ge区域与芯部的整个区域一致，并且掺Ge区域由掺杂有Ge和P的部分掺P区域和掺杂有Ge但有意未掺杂P的未掺P区域构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有GI(渐变折射率)型折射率分布的多模光纤。
技术介绍
已知的是，对于长距离光传输而言，多模光纤(在下文中称为MMF)因其结构比单模光纤(在下文中称为SMF)大而具有较大的传输损耗。另一方面，MMF广泛用于像LAN(局域网)等短距离信息传输，因为MMF容易建立光纤-光纤的连接，并且使通过利用低要求性能的设备来容易地构建网络变得可行。近年来，为了提高前述短距离信息传输的信号质量，已经对降低前述MMF的传输损耗的技术以及扩展MMF的传输带宽(扩大带宽)进行了积极的研究。具体而言，伴随着提高传输容量的需要，为了实现在更宽波长范围内扩大带宽，例如美国专利申请公开US2013/0114934A1(专利文献1)、美国专利申请公开US2013/0114935A1(专利文献2)、美国专利No.8，644，664(专利文献3)、以及非专利文献1(Denis Molin,Frank Achten,MarianneBigot,Adrin Amezcua-Correa和Pierre Sillard，“用于下一代400GHz的数据通信的宽带OM4多模光纤(WideBand OM4Multi-Mode Fiberfor Next-Generation 400GHz Data Communications)”，ECOC 2014，Cannes-France，P1.6)中的每一者公开了这样的MMF：该MMF的芯部具有与α分布一致的GI型折射率分布(在下文中将称为GI-MMF)。
技术实现思路
专利技术人对常规GI-MMF进行了研究并且发现了下述问题。即，前述专利文献1至3中所述的所有GI-MMF具有芯部，该芯部形成
有与α分布一致的GI型折射率分布，并且各个GI-MMF的芯部的整个区域中掺杂有作为基础掺杂剂的锗(在下文中用“Ge”表示)，并且还共同掺杂有除Ge之外的折射率控制掺杂剂。但是，先进的光纤制造技术需要精确地控制如上所述在整个区域共同掺杂有多种掺杂剂的芯部中的α分布的形状，这可能导致制造成品率的降低。具体而言，在GI-MMF需要在特定波长下或在特定波长范围内具有更大的传输带宽的情况下，需要在芯部中准确地产生折射率分布(与α分布一致的GI型折射率分布)。换言之，在芯部的制造过程中，需要高度准确地控制要共同掺杂的掺杂剂的掺杂浓度。为了解决如上所述的问题而完成了本专利技术，并且本专利技术的目的在于提供具有以下结构的GI-MMF：该结构能够实现在用于波分复用(WDM)传输的更宽波长范围内扩展作为传输带宽之一的有效模带宽(EMB)，并且能够提高芯部中的折射率分布的制造容易性。本专利技术的实施例涉及GI-MMF，该GI-MMF的芯部具有与α分布一致的GI型折射率分布，并且在结构上，该GI-MMF明确区别于长距离传输用的SMF。为了解决上述问题，根据本专利技术实施例的GI-MMF至少包括沿着预定轴线的方向延伸的芯部和设置在芯部的外周表面上的包层。整个芯部掺杂有作为基础掺杂剂的Ge，并且芯部的一部分掺杂有磷(在下文中用“P”表示)或氟(在下文中用“F”表示)。已知前述Ge、P和F均为用于控制玻璃的折射率的掺杂剂，并且通过选择掺杂有这些掺杂剂的区域并适当地调节这些掺杂剂的掺杂量，变得能够在芯部区域中形成GI型折射率分布。具体而言，在本专利技术的实施例中，通过以下两种模式实现芯部中的GI型折射率分布的制造容易性。(1)在芯部掺杂有Ge和P的构造中，芯部具有通过掺杂Ge和P而形成的GI型折射率分布。在芯部的与预定轴线垂直的横截面中，掺杂有Ge的掺Ge区域与芯部的横截面的整个区域一致。另一方面，在芯部的横截面中，掺Ge区域由未掺P区域和因掺杂有P而得到的部分掺P区域构成，在部分掺P区域中，相对于包层的相对折射率差受到控制，在未掺P区域中，P的掺杂量被设定为不超过部
分掺P区域中的P的最大掺杂量的5％。(2)另一方面，在芯部掺杂有Ge和F的构造中，芯部具有通过掺杂Ge和F而形成的GI型折射率分布。在芯部的与预定轴线垂直的横截面中，掺杂有Ge的掺Ge区域与芯部的横截面的整个区域一致。另一方面，在芯部的横截面中，掺Ge区域由未掺F区域和因掺杂有F而得到的部分掺F区域构成，在部分掺F区域中，相对于包层的相对折射率差受到控制，在未掺F区域中，F的掺杂量被设定为不超过部分掺F区域中的F的最大掺杂量的5％。附图说明图1A是示出根据本专利技术实施例的GI-MMF的典型结构的横截面图，而图1B是GI-MMF的折射率分布。图2A和图2B是用于示出根据本专利技术实施例的GI-MMF的横截面结构的各种实例的折射率分布。图3A是根据比较例的GI-MMF的折射率分布，而图3B是示出根据比较例的GI-MMF中的EMB的波长依存性的曲线图。图4是用于示出根据第一实施例的GI-MMF的横截面结构的折射率分布。图5是用于示出根据第二实施例的GI-MMF的横截面结构的折射率分布。图6A是示出在第一实施例的GI-MMF中相对于自芯部中心起的距离r(μm)与掺杂P而得到的相对折射率差Δn(P)(％)的各种组合(r，Δn(P))而言的评估函数值的分布的视图，图6B是示出在第一实施例的GI-MMF中各种组合(r，Δn(P))在波长0.9μm下的α值的最佳值的分布的视图，以及图6C是示出第一实施例的GI-MMF中的EMB的波长依存性的曲线图。图7A是示出在第二实施例的GI-MMF中相对于自芯部中心起的距离r(μm)与掺杂P而得到的相对折射率差Δn(P)(％)的各种组合(r，Δn(P))而言的评估函数值的分布的视图，图7B是示出在第二实施例的GI-MMF中各种组合(r，Δn(P))在波长0.9μm
下的α值的最佳值的分布的视图，以及图7C是示出第二实施例的GI-MMF中的EMB的波长依存性的曲线图。图8是用于示出根据第三实施例的GI-MMF的横截面结构的折射率分布。图9是用于示出根据第四实施例的GI-MMF的横截面结构的折射率分布。图10A是示出在第三实施例的GI-MMF中相对于自芯部中心起的距离r(μm)与掺杂F而得到的相对折射率差Δn(F)(％)的各种组合(r，Δn(F))而言的评估函数值的分布的视图，图10B是示出在第三实施例的GI-MMF中各种组合(r，Δn(F))在波长0.9μm下的α值的最佳值的分布的视图，以及图10C是示出第三实施例的GI-MMF中的EMB的波长依存性的曲线图。图11A是示出在第四实施例的GI-MMF中相对于自芯部中心起的距离r(μm)与掺杂F而得到的相对折射率差Δn(F)(％)的各种组合(r，Δn(F))而言的评估函数值的分布的视图，图11B是示出在第四实施例的GI-MMF中各种组合(r，Δn(F))在波长0.9μm下的α值的最佳值的分布的视图，以及图11C是示出第四实施例的GI-MMF中的EMB的波长依存性的曲线图。具体实施方式[本专利技术的实施例的说明]首先将对本专利技术的实施例的各方面进行举例说明。(1)作为第一方面，根据本专利技术实施例的GI-MMF包括：芯部，其沿着预定轴线延伸，并且掺杂有Ge和P；以及包层，其设置在芯部的外周表面上。芯部具有通过掺杂Ge和P而形成的GI型折射率分布。在芯部的与预定轴线垂直的横截面中，掺杂有Ge的掺Ge区域与芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模光纤，包括：芯部，其沿着预定轴线延伸，并且掺杂有锗和磷；以及包层，其设置在所述芯部的外周表面上，其中，所述芯部具有通过掺杂所述锗和所述磷而形成的渐变折射率型折射率分布，在所述芯部的与所述预定轴线垂直的横截面中，掺杂有所述锗的掺锗区域与所述芯部的所述横截面的整个区域一致，并且在所述芯部的所述横截面中，所述掺锗区域由部分掺磷区域和未掺磷区域构成，在所述部分掺磷区域中，因掺杂有所述磷而得到的相对于所述包层的相对折射率差受到控制，在所述未掺磷区域中，所述磷的掺杂量被设定为不超过所述部分掺磷区域中的所述磷的最大掺杂量的5％。

【技术特征摘要】
2015.01.30 US 14/6096891.一种多模光纤，包括：芯部，其沿着预定轴线延伸，并且掺杂有锗和磷；以及包层，其设置在所述芯部的外周表面上，其中，所述芯部具有通过掺杂所述锗和所述磷而形成的渐变折射率型折射率分布，在所述芯部的与所述预定轴线垂直的横截面中，掺杂有所述锗的掺锗区域与所述芯部的所述横截面的整个区域一致，并且在所述芯部的所述横截面中，所述掺锗区域由部分掺磷区域和未掺磷区域构成，在所述部分掺磷区域中，因掺杂有所述磷而得到的相对于所述包层的相对折射率差受到控制，在所述未掺磷区域中，所述磷的掺杂量被设定为不超过所述部分掺磷区域中的所述磷的最大掺杂量的5％。2.根据权利要求1所述的多模光纤，其中，在所述掺锗区域中，所述未掺磷区域布置为围绕整个所述部分掺磷区域。3.根据权利要求2所述的多模光纤，其中，所述部分掺磷区域和所述未掺磷区域布置为彼此接触，并且当r表示从所述芯部的中心到所述部分掺磷区域与所述未掺磷区域之间的边界的距离，并且Δn(P)表示所述部分掺磷区域中因掺杂有所述磷而得到的相对于所述包层的最大相对折射率差时，距离r被设定为使得下面的表达式(1)所限定的评估函数变为最大，min(B0.8504.700,B0.8754.200,B0.9003.600,B0.9253.300,B0.9503.100)---(1)]]>其中，B0.850是在所述距离r和所述最大相对折射率差Δn(P)变化的情况下作为波长0.850μm下的传输带宽之一的EMB(GHz·km)，数值4.700表示波长0.850μm下的目标EMB(GHz·km)，B0.875是在所述距离r和所述最大相对折射率差Δn(P)变化的情况
\t下在波长0.875μm下的EMB(GHz·km)，数值4.200表示波长0.875μm下的目标EMB(GHz·km)，B0.900是在所述距离r和所述最大相对折射率差Δn(P)变化的情况下在波长0.900μm下的EMB(GHz·km)，数值3.600表示波长0.900μm下的目标EMB(GHz·km)，B0.925是在所述距离r和所述最大相对折射率差Δn(P)变化的情况下在波长0.925μm下的EMB(GHz·km)，数值3.300表示波长0.925μm下的目标EMB(GHz·km)，B0.950是在所述距离r和所述最大相对折射率差Δn(P)变化的情况下在波长0.950μm下的EMB(GHz·km)，数值3.100表示波长0.950um下的目标EMB(GHz·km)。4.根据权利要求1所述的多模光纤，其中，所述部分掺磷区...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐崎学，米泽和泰，榎本正，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP