光纤制造技术

本发明专利技术实现一种光纤，与CSMF熔接的熔接点处的连接损失充分变小。使内侧包层(12)的折射率与外侧包层(13)的折射率实质上相等，并且将上升掺杂剂在内侧包层(12)中的浓度规定为，基于该上升掺杂剂的折射率上升率为0.25％以上且0.5％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤
本专利技术涉及能够通过热扩散扩大纤芯的光纤。
技术介绍
对于以硅光波导为代表的半导体光波导而言，作为有助于光通信用设备集成化的技术，被给予很大期待。例如，具有光调制器、光检测器、光开关等功能的硅导波路得以实现，向光通信的利用已经开始。为了传播向半导体光波导输入的光或者从半导体光波导输出的光，半导体光波导常与CSMF(ConventionalSingleModeFiber：常规单模光纤)连接。然而，与半导体光波导的模场直径为1μm程度相对地，CSMF的模场直径为10μm程度。因此，若将CSMF与半导体光波导对接连接，则由模场直径之差引起的连接损失过大，不耐用。为此，提出了在半导体光波导形成SSC(SpotSizeConverter：光斑尺寸转换器)并将CSMF与SSC连接的方案(参照专利文献1)。然而，若使用SSC将半导体光波导的模场直径扩大至与CSMF的模场直径相同的程度，则存在SSC处的损失增大的问题。因此，研究了如下方案，即，(1)将模场直径为4μm的桥接光纤(Bridgefiber)的一端与使用SCC模场将直径扩大为4μm的半导体光波导对接连接，(2)并将模场直径为10μm的CSMF与该桥接光纤的另一端熔接连接。对于这种桥接光纤，使用具有TEC(ThermallyDiffusedExpandedCore：热扩散膨胀芯)的光纤，即，使用能够通过热扩散扩大纤芯的光纤(参照专利文献2、3)。这样的话，由于桥接光纤的纤芯因与CSMF熔接时或者之后的加热而扩大，所以减轻模场直径在桥接光纤与CSMF之间的不整合。其结果是，能够将桥接光纤与CSMF的熔接点处的连接损失抑制得小。此外，通过热扩散对纤芯进行的扩大，是为了形成纤芯而添加的上升掺杂剂(用于提高石英玻璃的折射率的添加物)因加热而向周围扩散而产生的。已知在为了形成纤芯而添加的上升掺杂剂为锗(Ge)时通过在周围共同添加锗、磷(P)和氟(F)能够促进纤芯的扩大(参照专利文献4)。专利文献1：日本公开专利公报“专利第5900484号(2016年4月6日发行)”专利文献2：日本公开专利公报“特开平3－130705号(1991年6月4日公开)”专利文献3：日本公开专利公报“特开2003－75677号(2003年3月12日公开)”专利文献4：日本公开专利公报“专利第3993198号(2007年10月17日发行)”
技术实现思路
然而，本申请专利技术人发现：对于纤芯由添加有锗的石英玻璃构成、内侧包层由添加有锗、磷和氟的石英玻璃构成的光纤，仅通过以公知浓度添加这些掺杂剂，与CSMF熔接的熔接点处的连接损失不会充分变小(例如不会成为0.2dB以下)。这意味着通过热扩散进行的纤芯的扩大不充分。本专利技术是鉴于上述课题完成的，其目的在于实现一种光纤，纤芯通过热扩散扩大，与CSMF的熔接点处的连接损失充分变小(例如为0.2dB以下)。为了解决上述课题，本专利技术的光纤的特征在于，具备：纤芯，其由添加有上升掺杂剂的石英玻璃构成；内侧包层，其覆盖上述纤芯的侧面，由添加有上升掺杂剂和降低掺杂剂这两者的石英玻璃构成；和外侧包层，其覆盖上述内侧包层的外侧面，由石英玻璃构成，上述内侧包层的折射率与上述外侧包层的折射率实质上相等，上述上升掺杂剂在上述内侧包层中的浓度被规定为，基于该上升掺杂剂的折射率上升率为0.25％以上且0.5％以下。专利技术的效果根据本专利技术，能够实现通过热扩散能够扩大纤芯，并且与CSMF熔接的熔接点处的连接损失充分变小的光纤。附图说明图1是表示实施方式的光纤的构造和折射率分布的图。上段是表示该光纤的构造的剖视图，下段是表示该光纤的折射率分布的图。图2是表示在图1所示的光纤中添加于纤芯的上升掺杂剂的浓度分布的图表。(a)表示加热处理前的浓度分布。(b)表示加热处理中的浓度分布。(c)表示加热处理后的浓度分布。图3是表示在图1所示的光纤中添加于内侧包层的上升掺杂剂的浓度分布的图表。(a)表示加热处理前的浓度分布。(b)表示加热处理中的浓度分布。(c)表示加热处理后的浓度分布。图4是表示在图1所示的光纤中添加于内侧包层的降低掺杂剂的浓度分布的图表。(a)表示加热处理前的浓度分布。(b)表示加热处理中的浓度分布。(c)表示加热处理后的浓度分布。图5是表示图1所示的光纤的折射率分布的图表。(a)表示加热处理前的折射率分布。(b)表示加热处理中的折射率分布。(c)表示加热处理后的折射率分布。图6是表示在实施例和比较例的光纤中由添加于内侧包层的上升掺杂剂所带来的折射率上升率Δ与波长1550nm的连接损失的相关性的图表。图7是表示第一变形例的光纤(保偏光纤)的构造和折射率分布的图。图8是表示第二变形例的光纤(保偏光纤)的构造和折射率分布的图。图9中的(a)是比较例的光纤(保偏光纤)的母材的剖视图，图9中的(b)是拉丝后的该光纤的剖视图。图10是表示包含图1所示的光纤在内的光学设备的结构的俯视图。具体实施方式(光纤的构造)参照图1说明本专利技术的一个实施方式的光纤1的构造。图1的上段是表示光纤1的构造的剖视图，图1的下段是表示光纤1的折射率分布的图。如图1的上段所示，光纤1具备：纤芯11，其具有圆形剖面；内侧包层12，其覆盖纤芯11的侧面，并且具有圆环状的剖面；和外侧包层13，其覆盖内侧包层12的外侧面，并且具有圆环状的剖面。光纤1也可以还具备覆盖外侧包层13的外侧面并且具有圆环状的剖面的保护覆盖层(未图示)。在本实施方式中，将纤芯11的直径d1设为4μm，将内侧包层12的直径(外径)d2设为16μm，将外侧包层13的直径(外径)d3设为80μm。这里，将外侧包层13的直径d3设为80μm是为了在弯曲状态下也能够确保有关机械强度的可靠性。根据使用目的和/或者使用环境，也可以将外侧包层13的直径d3设为125μm。纤芯11由添加有作为上升掺杂剂的锗(Ge)的石英玻璃构成。因此，如图1的下段所示，纤芯11的折射率n1比外侧包层13的折射率n3(如后所述，与纯石英玻璃的折射率实质上相同)高。在本实施方式中，为了使1550nm波长下的模场直径为3.5μm以上且6.5μm以下，以纤芯11相对于外侧包层13的相对折射率差Δ1＝{(n1－n3)/n1}×100成为1.0％以上且2.8％以下的方式确定添加于纤芯11的上升掺杂剂的浓度。此外，在本实施方式中，采用了将锗作为上升掺杂剂添加于纤芯11的结构，但本专利技术不限定于此。即，可以采用取代锗而是将磷(P)作为上升掺杂剂添加于纤芯11的结构，也可以采用不仅将锗还将磷作为上升掺杂剂添加于纤芯11的结构。内侧包层12由石英玻璃构成，在该石英玻璃中添加有(1)作为降低掺杂剂的氟(F)和(2)作为上升掺杂剂的锗(Ge)和磷(P)，其中的氟(F)用于促进添加于纤芯11的上升掺杂剂的扩散，锗(Ge)和磷(P)用于抵消由上述降低掺杂剂引起的折射率降低。因此，如图1的下段所示，内侧包层12的折射率n2与外侧包层13的折射率n3实质上相同。在本实施方式中，(1)以基于上升掺杂剂的折射率上升率Δ成为0.25％以上且0.50％以下的方式确定添加于内侧包层12的上升掺杂剂的浓度；(2)以内侧包层12相对于外侧包层13的相对折射率差Δ2＝{(n2－n3)/n2}×100的绝对值成为0.10％以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤，其特征在于，具备：纤芯，其由添加有上升掺杂剂的石英玻璃构成；内侧包层，其覆盖所述纤芯的侧面，由添加有上升掺杂剂和降低掺杂剂这两者的石英玻璃构成；和外侧包层，其覆盖所述内侧包层的外侧面，由石英玻璃构成，所述内侧包层的折射率与所述外侧包层的折射率实质上相等，所述上升掺杂剂在所述内侧包层中的浓度被规定为，基于该上升掺杂剂的折射率上升率为0.25％以上且0.5％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 JP 2016-1682711.一种光纤，其特征在于，具备：纤芯，其由添加有上升掺杂剂的石英玻璃构成；内侧包层，其覆盖所述纤芯的侧面，由添加有上升掺杂剂和降低掺杂剂这两者的石英玻璃构成；和外侧包层，其覆盖所述内侧包层的外侧面，由石英玻璃构成，所述内侧包层的折射率与所述外侧包层的折射率实质上相等，所述上升掺杂剂在所述内侧包层中的浓度被规定为，基于该上升掺杂剂的折射率上升率为0.25％以上且0.5％以下。2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述上升掺杂剂在所述纤芯中的浓度被规定为，1550nm波长下的模场直径为3.5μm以上且6.5μm以下。3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，所述降低掺杂剂在所述内侧包层中的浓度被规定为，所述内侧包层相对于所述外侧包层的相对折射率差的绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：平川圭祐，市井健太郎，林和幸，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本,JP