光纤

技术领域

本发明涉及光纤。

背景技术

广泛地研究了采用W型的折射率分布的光纤(专利文献1～专利文献4)。W型的折射率分布例如是为了扩大光纤的有效纤芯截面积而采用的。在有效纤芯截面积大的光纤中，光纤内的非线性光学效应的产生得到抑制，因此例如能够适合用作长距离光传输路径。另外，有效纤芯截面积有时记载为Aeff。

在专利文献4中公开了如下技术：将有效纤芯截面积扩大为150μm

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6500451号公报

专利文献2：日本专利第6527973号公报

专利文献3：日本特开2003-66259号公报

专利文献4：日本特开2009-122277号公报

发明内容

-发明所要解决的课题-

然而，在实现105μm

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种有效纤芯截面积适度扩大，并且兼顾单模性和低弯曲损耗的光纤。

-用于解决课题的手段-

为了解决上述技术问题并实现目的，本发明的一个方式是一种光纤，其具备：纤芯部；包围所述纤芯部的外周的侧芯层；包围所述侧芯层的外周的包层部；以及包围所述包层部的外周的被覆层，若将相对于所述包层部的平均折射率的所述纤芯部的平均的最大相对折射率差设为Δ1，将所述侧芯层的平均折射率的相对折射率差设为Δ2，将相对于纯石英玻璃的所述包层部的平均折射率的相对折射率差设为ΔClad，则Δ1>ΔClad>Δ2且0>Δ2成立，所述Δ1为0.18％以上且0.24％以下，所述Δ2为-0.27％以上且-0.12％以下，(Δ1-Δ2)为0.36％以上且0.45％以下，在将所述纤芯部的纤芯径设为2a、将所述侧芯层的外径设为2b时，b/a为2.5以上且5以下，波长1550nm下的有效纤芯截面积为105μm

也可以，b/a为3.9以下。

也可以，线缆截止波长为1500nm以下。

也可以，波长1550nm下的传输损耗为0.18dB/km以下。

也可以，ΔClad是负值。

也可以，所述纤芯部不含锗。

也可以，通过砂纸法测定的波长1550nm下的微弯损耗为1.0dB/km以下。

也可以，2a为12μm以上且13.9μm以下。

也可以，Δ2为-0.14％以下。

也可以，Δ1为0.19％≤Δ1≤0.24％。

也可以，波长1550nm下的传输损耗为0.165dB/km以下。

-发明效果-

根据本发明，起到能够实现有效纤芯截面积适度扩大、并且兼顾单模性和低弯曲损耗的光纤的效果。

附图说明

图1是实施方式所涉及的光纤的示意性的剖视图。

图2是实施方式所涉及的光纤的折射率分布的示意图。

图3是表示Δ1与线缆截止波长的关系的一例的图。

图4是表示Δ1与弯曲损耗的关系的一例的图。

图5是表示(Δ1-Δ2)与弯曲损耗的关系的一例的图。

图6是表示b/a与弯曲损耗以及线缆截止波长的关系的一例的图。

图7是表示Δ1与微弯损耗的关系的一例的图。

图8是表示Δ2与微弯损耗的关系的一例的图。

图9是表示Δ1与传输损耗的关系的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明并不限定于以下说明的实施方式。此外，在各附图中，对相同或对应的结构要素适当标注相同的附图标记。此外，在本说明书中，截止波长或者有效截止波长是指由国际电信联盟(ITU)的ITU-TG.650.1定义的线缆截止波长(λcc)。此外，此外，本说明书中没有特别定义的用语按照G.650.1以及G.650.2中的定义、测定方法。

(实施方式)

图1是实施方式所涉及的光纤的示意性的剖视图。光纤10包含石英系玻璃，具备纤芯部11、包围纤芯部11的外周的侧芯层12、以及包围侧芯层12的外周的包层部13。另外，光纤10中的具备纤芯部11、侧芯层12以及包层部13的部分是在光纤中包含玻璃的部分，有时记载为玻璃光纤。此外，光纤10具备包围包层部13的外周的被覆层14。被覆层14具有包围包层部13的外周的初级层14a和包围初级层14a的外周的次级层14b。具备被覆层14的光纤有时记载为光纤芯线。

图2是表示光纤10的折射率分布的图。分布P1是纤芯部11的折射率分布，具有所谓的阶梯型。分布P2是侧芯层12的折射率分布。分布P3是包层部13的折射率分布。

在此，纤芯部11的折射率分布不仅有几何学上理想的形状的阶梯型的情况，而且有时顶部的形状不是平坦的，而是根据制造特性而形成凹凸，或者是从顶部引出下摆那样的形状。在这种情况下，在制造设计上的纤芯部11的纤芯径2a的范围内的折射率分布的顶部大致平坦的区域的折射率成为决定Δ1的指标。另外，在认为大致平坦的区域分为多个部位的情况下，或者在发生连续的变化而难以定义大致平坦的区域的情况下，只要折射率朝向相邻的层急剧变化的部分以外的纤芯部的至少任一部分进入下述的Δ1的范围，从而最大值与最小值的Δ之差在某值±30％以内，则确认能够表现出接近期望的特性，没有特别的问题。

对光纤10的构造参数进行说明。如上所述，纤芯部11的纤芯径为2a。此外，侧芯层12的外径为2b。

此外，相对于包层部13的平均折射率的纤芯部11的平均的最大折射率的相对折射率差(最大相对折射率差)为Δ1。相对于包层部13的平均折射率的侧芯层12的平均折射率的相对折射率差为Δ2。另外，纤芯部11的平均的最大折射率是指在折射率分布的顶部大致平坦的区域的折射率在径向上的平均值。侧芯层12、包层部13的平均折射率是折射率分布的径向上的折射率的平均值。

此外，包层部13的平均折射率相对于纯石英玻璃的折射率的相对折射率差为ΔClad。在此，纯石英玻璃实质上不包含使折射率变化的掺杂剂，是波长1550nm下的折射率为约1.444的极高纯度的石英玻璃。在图2中，一点划线表示纯石英玻璃相对于包层部13的平均折射率的相对折射率差。

关于Δ1、Δ2、ΔClad，Δ1＞ΔClad＞Δ2且0>Δ2成立。即，光纤10具有W型的折射率分布。此外，图2示出了ΔClad为小于0％的负值的情况，但ΔClad也可以为0％以上。

对光纤10的构成材料进行说明。纤芯部11也可以还含有包含提高折射率的折射率调整用的掺杂剂的石英系玻璃。例如，纤芯部11包含锗(Ge)、氯(Cl)、氟(F)、钾(K)以及钠(Na)中的至少一种，例如2种以上作为掺杂剂。F是使石英玻璃的折射率降低的掺杂剂，(Ge)、Cl、K以及Na使石英玻璃的折射率上升的掺杂剂。另外，纤芯部11也可以不包含Ge。不包含Ge是指纤芯部11包含Ge以外的掺杂剂的情况和纤芯部11含有纯石英玻璃的情况这两者。在纤芯部11不包含Ge的情况下，能够降低瑞利散射引起的传输损耗。

另一方面，侧芯层12以及包层部13含有仅添加F以及Cl、仅添加F或者仅添加Cl的石英系玻璃。通过利用这些掺杂剂调整折射率，Δ1>ΔClad>Δ2且0>Δ2成立，进而实现后述的Δ1、Δ2、ΔClad的适合范围。另外，包层部13也可以含有纯石英玻璃。

初级层14a以及次级层14b含有树脂。该树脂例如为紫外线固化树脂。紫外线固化树脂例如配合有低聚物、稀释单体、光聚合引发剂、硅烷偶联剂、敏化剂、润滑剂等各种树脂材料和添加剂。作为低聚物，可以使用聚醚系聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯等以往公知的材料。作为稀释单体，可以使用单官能单体、多官能单体等以往公知的材料。此外，添加剂不限于上述添加剂，可以广泛使用对紫外线固化树脂等使用的以往公知的添加剂等。

作为初级层14a的层厚的初级层厚以及作为次级层14b的层厚的次级层厚均为5μm以上。

作为初级层14a的弹性模量的初级弹性模量小于作为次级层14b的弹性模量的次级弹性模量。初级弹性模量以及次级弹性模量也称为杨氏模量。这些弹性模量可以通过调整树脂的成分、制造条件等来实现。具体而言，能够根据构成初级层14a、次级层14b的材料中的低聚物的种类、分子量、含量、稀释单体的种类和添加量、或者其他成分的种类、含量、紫外线的照射强度等固化条件等，来调整初级层14a、次级层14b的弹性模量。

在这样构成的光纤10中，Δ1为0.18％以上且0.24％以下，Δ2为-0.27％以上且-0.12％以下，(Δ1-Δ2)为0.36％以上且0.45％以下，b/a为2.5以上且5以下，波长1550nm下的有效纤芯截面积为105μm

以下，对用于实现有效纤芯截面积适度扩大并且兼顾单模性和低弯曲损耗的光纤的本发明的发明人的研究结果进行说明。

(适合的构造参数)

本发明的发明人为了实现Aeff扩大了的低微弯损耗的光纤10，使用模拟计算等对W型的折射率分布的构造参数和由此得到的光学特性进行了深入研究。另外，只要没有特别提及，在以下的研究中，Aeff为波长1550nm下的值。此外，弯曲损耗是以直径30mm弯曲时的波长1550nm下的值。

首先，对Δ1进行说明。图3是表示Δ1与线缆截止波长(λcc)的关系的一例的图。另外，图3的数据表示如下情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff成为120μm

图4是表示Δ1与弯曲损耗的关系的一例的图。另外，图4的数据表示如下情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff成为105μm

由图4可知，弯曲损耗具有随着Δ1变小而变大的倾向。由此，本发明的发明人发现，在Aeff为105μm

进而，本发明的发明人发现，例如在图2中确认作为Δ1的中央附近的值的0.21％的数据，作为在Δ1以外对弯曲损耗的特性造成影响的参数，存在(Δ1-A2)。

图5是表示(Δ1-Δ2)与弯曲损耗的关系的一例的图。另外，图5的数据表示如下的情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff为105μm

接着，对b/a进行说明。图6是表示b/a与弯曲损耗以及线缆截止波长的关系的一例的图。另外，图6的数据表示如下情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff成为125μm

由图6可知，随着b/a变大，弯曲损耗变小，若将b/a设为2.5以上，则容易实现1dB/m以下的弯曲损耗。另外，在Aeff更小的范围内，即使是更小的b/a，也容易实现1dB/m以下的弯曲损耗，但如果为2.5以上，则容易稳定地成为1dB/m以下，因此优选。其中，由于即使使b/a大于3.9，增大b/a而导致的弯曲损耗的减少的程度也小，因此b/a也可以为3.9以下。

另一方面，关于λcc，由图6可知，在Aeff为125μm

接着，对微弯损耗进行说明。微弯损耗也与弯曲损耗(宏弯损耗)同样，是扩大了Aeff的光纤中的重要因素。因此，对于应用了与JISC6823：2010中规定的固定直径转鼓法类似的砂纸法的情况的微弯损耗，通过模拟计算以及实验进行了研究。另外，微弯损耗的测定波长设为1550nm。微弯损耗的调查中，使用了基于以下的非专利文献的模拟计算：“TamasMihalffy et al.，Combined Mechanical-Optical Simulation to PredictMicrobending Loss of Single Mode Fibers，OECC 2019，WP4-C1”。在利用砂纸法的测定方法中，将状态A下的测定对象的光纤的传输损耗与状态B的光纤的传输损耗之差定义为微弯损耗的值，其中，在状态A下，在缠绕有编号#1000的砂纸的固定直径绕线管上，以100gf的张力将500m的长度的光纤单层卷绕地卷绕成相互不重叠，状态B是不施加侧压的卷捆状态。

图7是表示Δ1与微弯损耗的关系的一例的图。另外，图7的数据表示如下情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff成为125μm

由图7可知，特别是在b/a小的范围内，若Δ1变小，则即使将Δ2、其他构造参数最佳化，微弯损耗也会增大。然而，若Δ1为0.14％以上，则维持稳定的低微弯损耗特性。

此外，图8是表示Δ2与微弯损耗的关系的一例的图。另外，图8的数据表示如下情况：将纤芯径2a调整为使得Aeff成为125μm

由图8可知，在Δ2大于-0.12％的范围内，微弯损耗急剧增加，接近1.0dB/km，因此为了稳定地实现1.0dB/km以下的微弯损耗，Δ2优选为-0.12％以下。为了更稳定地实现0.90dB/km以下的微弯损耗，Δ2优选为-0.14％以下。

本发明的发明人进行了上述那样的全面研究，发现满足以下条件的构造参数的组合：线缆截止波长为1530nm以下，在波长1550nm下，Aeff为105μm

最后，对关于传输损耗的研究结果进行说明。首先，选择几个满足如下条件的构造参数的组合，试制了光纤并进行了研究：线缆截止波长为1530nm以下，在波长1550nm下，Aeff为105μm

图9是表示Δ1与传输损耗的关系的一例的图。在此，即使是相同的Δ1，也会对应于其他构造参数的值而取不同的传输损耗的值，因此在图9中表示相对于各Δ1的平均传输损耗的值。

由图9可知，传输损耗根据由掺杂剂的量的变更引起的Δ1的变化而变化，但若Δ1小于0.18％，则弯曲损耗与微弯损耗的影响等也显现出来而损耗增大，若Δ1大于0.24％，则向包层部的F的添加量增加，包层部的粘度降低，由此容易对纤芯部施加过剩的应力，传输损耗容易上升。

在Δ1低的情况下，微弯曲损耗对传输损耗的影响虽然因被覆层的树脂特性的进一步改善等而有改善的余地，但仍然存在极限。因此，从传输损耗的观点出发，可知Δ1优选为0.18％以上且0.24％以下。进而可知，为了实现小于0.165dB/km的传输损耗，Δ1优选为0.19％≤Δ1≤0.24％。

如以上说明的那样，实施方式所涉及的光纤10在Aeff适度扩大的同时，兼顾单模性和低弯曲损耗，进而为低微弯损耗。此外，由图9可知，光纤10能够使波长1550nm下的传输损耗为0.18dB/km以下。

(制造方法)

作为光纤10的制造方法，优选使用公知的制造方法，以满足上述的构造参数、树脂层的特性地制造光纤。具体而言，通过使用VAD(Vapor Axial Deposition，气相轴向沉积)法、OVD(Outside Vapor Deposition，外部气相沉积)法、MCVD(Modified Chemical VaporDeposition，改进的化学气相沉积)法、等离子CVD法等公知的方法制造光纤母材，从该光纤母材通过拉丝炉拉丝玻璃光纤，在拉丝出的玻璃光纤上涂敷树脂，对涂敷的树脂照射紫外线使其固化，由此能够容易地制造光纤10。

另外，关于Ge、F、K、Na等掺杂剂，能够通过在微粉的合成时使用包含掺杂剂的气体来添加至光纤母材。此外，关于K、Na，也可以利用其扩散速度，不是在微粉合成时，而是通过气相法、液浸法等来对玻璃进行掺杂。此外，对于Cl，可以通过使脱水工序中使用的氯气残留而添加到光纤母材中。此外，关于F，可以通过在玻璃化烧结结构中流过氟气而添加到光纤母材中。

(实施例)

作为实施例，对使用VAD法制造的光纤母材进行拉丝，制造具有W型的折射率分布的样品No.1～10的光纤。另外，为了W型的折射率分布，纤芯部为将Cl、K、Na、F添加了1种以上而使折射率比纯石英玻璃稍高或稍低的石英系玻璃，包层部是添加了作为降低折射率的掺杂剂的F的石英系玻璃。玻璃光纤的直径(包层径)均为125μm。关于被覆层，设为约250μm。在此，VAD法、拉丝等的工艺条件与添加于纤芯部的纤芯掺杂剂相应地每次进行最佳化。例如，通过拉丝炉温度、拉丝速度等使拉丝时的张力等最佳化。

接着，测定样品No.1～10的光纤的光学特性。在此，微弯损耗的测定方法为砂纸法。即，将状态A下的测定对象的光纤的传输损耗与状态B的光纤的传输损耗之差定义为微弯损耗的值，其中，在状态A下，在卷绕有编号#1000的砂纸的固定绕线管上，以100gf的张力将500m的长度的光纤单层卷绕地卷绕成相互不重叠，状态B是不施加侧压的卷捆状态。另外，测定波长为1550nm。

将各样品的构造参数和纤芯掺杂剂示于表1。此外，将各样品的光学特性示于表2。另外，Δ1′是相对于纯石英玻璃的折射率的纤芯部的平均的最大相对折射率差。Δ2′是相对于纯石英玻璃的折射率的侧芯层的平均折射率的相对折射率差。因此，存在Δ1＝Δ1′-ΔClad的关系，Δ2＝Δ2′-ΔClad的关系。此外，关于芯掺杂剂，例如“Cl

如表1、表2所示，关于样品No.1～10中的任一个，Δ1均为0.18％以上且0.24％以下，Δ2均为-0.27％以上且-0.12％以下，(Δ1-Δ2)均为0.36％以上且0.45％以下，b/a均为2.5以上且5以下。此外，2a为12μm以上且13.9μm以下。

此外，关于样品No.1～10中的任一个，波长1550nm下的Aeff均为105μm

具体而言，关于样品No.1，Δ1为0.24％、Δ2为-0.12％、(Δ1-Δ2)为0.36％、b/a为2.8、2a为13.3μm、纤芯掺杂剂为Cl

此外，关于样品No.2，Δ1为0.23％、Δ2为-0.15％、(Δ1-Δ2)为0.38％、b/a为2.9、2a为13.3μm、纤芯掺杂剂为Cl

此外，关于样品No.10，Δ1为0.22％、Δ2为-0.15％、(Δ1-Δ2)为0.37％、b/a为2.5、2a为13.9μm、纤芯掺杂剂为Cl

另外，关于微弯损耗，根据测定方法的不同，值存在偏差。因此，利用砂纸法测定在ITU-TG.652中规定的光通信中标准使用的单模光纤(也称为标准SMF)在波长1550nm下的微弯损耗，结果为0.1dB/km～0.2dB/km。即，根据砂纸法，可以说样品No.1～10具有标准SMF的5～10倍程度的微弯损耗。若微弯损耗为该程度，则为适当的程度，可以说传输损耗不那么带来影响。此外，例如即使在通过其他测定方法进行测定的情况下，若微弯损耗为标准SMF的值的5～10倍程度的值，则也可以说传输损耗不那么带来影响。

此外，关于样品No.1～10中的任一个，均确认了与其他光纤的连接特性、制成线缆时的线缆特性，但没有特别的问题。

[表1]

(表1)

[表2]

(表2)

另外，本发明并不限定于上述实施方式。将上述各结构要素适当组合而构成的结构也包含在本发明中。此外，本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的方式并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变更。

-附图标记说明-

10：光纤

11：纤芯部

12：侧芯层

13：包层部

14：被覆层

14a：初级层

14b：次级层

P1、P2、P3：分布