Оптическое волокно с низкими изгибными потерями



Оптическое волокно с низкими изгибными потерями

 


Владельцы патента RU 2567468:

КОРНИНГ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Изобретение относится к оптическим волокнам с малыми изгибными потерями. Волокно содержит легированную диоксидом германия центральную область сердцевины, имеющую внешний радиус r1 и Δ1 показателя преломления. Первая область внутренней оболочки имеет внешний радиус r2 больше 8 мкм и Δ2 показателя преломления. Вторая область внешней оболочки окружает область внутренней оболочки, имеющую Δ3 показателя преломления, где Δ132. Разность между Δ3 и Δ2 больше чем 0,01. Волокно имеет отсечку 22-метрового кабеля меньше чем или равную 1260 нм, а r1/r2 больше или равно 0,25. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

В соответствии с §119(е) раздела 35 кодекса законов США по этой заявке испрашивается преимущество приоритета предварительной заявки № 61/308625 на патент США, поданной 26 февраля 2010 года.

Область техники

Настоящее изобретение относится к оптическим волокнам, имеющим низкие изгибные потери.

Технические предпосылки

Имеется необходимость в оптических волокнах с низкими изгибными потерями, в частности в оптических волокнах, используемых при так называемом «доступе», и волокне для оптических сетей (волоконно-оптических кабельных сетей) в зданиях. В таких сетях оптическое волокно может размещаться способом, при котором изгибные потери наводятся на оптические сигналы, передаваемые по оптическому волокну. Некоторые применения, при которых могут прикладываться физические нагрузки, например при изгибах малого радиуса, сжатии оптического волокна и т.д., которые наводят изгибные потери, включают в себя размещение оптического волокна в отводных оптических кабельных узлах, распределительных кабелях совместно с установленными изготовителем оконечными системами и петлевыми компенсаторами, мультипортах с небольшими радиусами изгибов, расположенных в комнатах, которые соединяют фидер и распределительные кабели, и соединителях в точках доступа к сети между распределительными и отводными кабелями. В конструкциях некоторых оптических волокон трудно одновременно получать низкие изгибные потери и небольшую длину волны кабельной отсечки.

Краткое изложение

В этой заявке раскрыты оптические световодные волокна, содержащие легированную диоксидом германия центральную область сердцевины, имеющую внешний радиус r1 и Δ1 показателя преломления, область оболочек, содержащую первую область внутренней оболочки, имеющую внешний радиус r2 больше 8 мкм и Δ2 показателя преломления, и вторую область внешней оболочки, имеющую Δ3 показателя преломления, где Δ132, и при этом разность между Δ3 и Δ2 больше чем 0,01, указанное волокно имеет отсечку 22-метрового кабеля меньше чем или равную 1260 нм, а r1/r2 больше чем или равно 0,25, более предпочтительно больше чем 0,3.

В этой заявке также раскрыты одномодовые оптические волокна, содержащие центральную область сердцевины, имеющую внешний радиус r1 и Δ1 показателя преломления, область оболочек, содержащую легированный фтором диоксид кремния, при этом указанная область оболочек содержит первую область внутренней оболочки, имеющую внешний радиус r2 и Δ2 показателя преломления, и вторую область внешней оболочки, имеющую Δ3 показателя преломления, где r1/r2 больше чем или равно 0,25. Волокна, раскрытые в этой заявке, могут соответствовать стандартам Международного союза электросвязи (ITU) G.657A и G.657B.

Предпочтительно, чтобы изгибные потери для диаметра 20 мм при 1550 нм были не больше чем 0,75 дБ/виток. Предпочтительно, чтобы изгибные потери для диаметра 30 мм при 1550 нм были не больше чем 0,025 дБ/виток. В некоторых предпочтительных осуществлениях изгибные потери для диаметра 20 мм при 1550 нм не больше чем 0,3 дБ/виток. В других предпочтительных осуществлениях изгибные потери для диаметра 20 мм при 1550 нм не больше чем 0,1 дБ/виток. В некоторых предпочтительных осуществлениях изгибные потери для диаметра 30 мм при 1550 нм не больше чем 0,003 дБ/виток.

В некоторых осуществлениях изгибные потери для диаметра 15 мм при 1550 нм не больше чем 1 дБ/виток. В некоторых предпочтительных осуществлениях изгибные потери для диаметра 15 мм при 1550 нм не больше чем 0,5 дБ/виток.

В некоторых осуществлениях профилем показателя преломления также обеспечивается длина волны нулевой дисперсии меньше чем 1325 нм. В предпочтительных осуществлениях профилем показателя преломления также обеспечивается длина волны нулевой дисперсии от 1300 до 1325 нм.

Предпочтительно, чтобы профилем показателя преломления также обеспечивалась кабельная осечка меньше чем или равная 1260 нм.

В некоторых предпочтительных осуществлениях профилем показателя преломления при 1310 нм также обеспечивается диаметр модового поля от 8,2 до 9,5 мкм. В предпочтительных осуществлениях профилем показателя преломления при 1310 нм также обеспечивается диаметр модового поля от 8,2 до 9,0 мкм.

Используемое в этой заявке число МАС означает диаметр модового поля при 1310 нм, деленный на длину волны (в нанометрах) отсечки 22-метрового кабеля. В некоторых предпочтительных осуществлениях профилем показателя преломления также обеспечивается число МАС от 6,6 до 7,5. В других предпочтительных осуществлениях профилем показателя преломления также обеспечивается число МАС не больше чем 7,3.

Предпочтительно, чтобы оптическое волокно имело максимальное изменение затухания, наведенное водородом, меньше чем 0,03 дБ/км при 1383 нм после воздействия парциального давления водорода 0,01 атм (0,98 кПа) в течение по меньшей мере 144 ч. Предпочтительно, чтобы оптическое волокно имело оптическое затухание при 1383 нм, которое превышает не больше чем на 0,10 дБ/км оптическое затухание при 1310 нм, а еще более предпочтительно, чтобы оптическое затухание при 1383 нм было меньше, чем оптическое затухание при 1310 нм.

Теперь обратимся детально к предпочтительным в настоящее время осуществлениям, примеры которых иллюстрируются сопровождающим чертежом.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан профиль показателя преломления, соответствующий предпочтительному осуществлению оптического световодного волокна, раскрытого в этой заявке.

Подробное описание предпочтительного осуществления

Дополнительные признаки и преимущества будут изложены в подробном описании, которое следует ниже, и они должны стать очевидными для специалистов в данной области техники из описания или понятными при применении на практике изобретения, изложенного в нижеследующем описании совместно с формулой изобретения и сопровождающим чертежом.

«Профиль показателя преломления» представляет собой зависимость между показателем преломления или относительным показателем преломления и радиусом световодного волокна.

«Относительный показатель преломления в процентах» определяется как Δ%=100×(ni2-nc2)/2ni2, а используемая в этой заявке величина nc является средним показателем преломления беспримесного диоксида кремния. Используемый в этой заявке относительный показатель преломления обозначается Δ и значения его даются в единицах процентов, если не оговаривается иное. В случаях, когда показатель преломления области меньше, чем средний показатель преломления беспримесного диоксида кремния, относительный показатель преломления в процентах является отрицательным и указывает на наличие области с пониженным показателем преломления или пониженного показателя преломления. В случаях, когда показатель преломления области больше, чем средний показатель преломления области оболочки, относительный показатель преломления в процентах является положительным. В этой заявке «повышающей показатель преломления примесью» считается примесь, которая обладает свойством повышать показатель преломления относительно показателя преломления чистого беспримесного SiO2. В этой заявке «понижающей показатель преломления примесью» считается примесь, которая обладает свойством понижать показатель преломления относительно показателя преломления чистого беспримесного SiO2. Примеры повышающих показатель преломления примесей включают в себя GeO2, Al2O3, P2O5, TiO2, Cl, Br. Примеры понижающих показатель преломления примесей включают в себя фтор и бор.

«Хроматическая дисперсия» световодного волокна, в этой заявке называемая «дисперсией», если не указано иное, является суммой дисперсии материала, дисперсии световода и межмодовой дисперсии. В случае одномодовых световодных волокон межмодовая дисперсия равна нулю. Длина волны нулевой дисперсии является длиной волны, при которой дисперсия имеет нулевое значение. Наклон дисперсии является скоростью изменения дисперсии относительно длины волны.

«Эффективная площадь» определяется как:

Аэфф=2π(∫f2·r·dr)2/(∫f4·r·dr),

где пределы интегрирования составляют от 0 до ∞ и f является поперечной составляющей электрического поля, связанной со светом, распространяющимся в световоде. Используемая в этой заявке «эффективная площадь» или «Аэфф» относится к оптической эффективной площади при длине волны 1550 нм, если не указано иное.

Термин «α-профиль» относится к профилю относительного показателя преломления, выраженному в членах Δ(r), в единицах процентов, где r является радиусом, который подчиняется уравнению

Δ(r)=Δ(r0)(1-[|r-r0|/(r1-r0)]α),

где r0 является точкой, в которой величина Δ(r) максимальна, r1 является точкой, в которой величина Δ(r)% равна нулю, и r находится в диапазоне ri≤r≤rf, при этом величина Δ определена выше, ri является начальной точкой α-профиля, rf является конечной точкой α-профиля и α представляет собой показатель, который является вещественным числом.

Диаметр модового поля (ДМП) измеряют, используя способ Петермана II, в котором 2w=ДМП и w2=(2∫f2·r·dr/∫[df/dr]2·r·dr), при этом пределы интегрирования составляют от 0 до ∞.

Сопротивление изгибу световодного волокна можно оценивать по наведенному затуханию в заданных режимах испытаний, например, путем размещения или наматывания волокна вокруг оправки заданного диаметра, например путем наматывания 1 витка вокруг оправки с диаметром 6 мм, 10 мм, или 20 мм, или аналогичным (например, «потери на макроизгибах 1×10 мм в диаметре» или «потери на макроизгибах 1×20 мм в диаметре») и измерения повышения затухания в расчете на виток.

Теоретическая длина волны волоконной отсечки, или «теоретическая волоконная отсечка», или «теоретическая отсечка» для данной моды является длиной волны, выше которой направляемый свет не может распространяться в этой моде. Математическое определение можно найти в “Single mode fiber optics”, Jeunhomme, pp.39-44, Marcel Dekker, New York, 1990, где теоретическая волоконная отсечка охарактеризована как длина волны, при которой постоянная модового распространения становится равной постоянной распространения плоских волн во внешней оболочке. Теоретическая длина волны соответствует бесконечно длинному, совершенно прямому волокну, которое не имеет вариаций диаметра.

Волоконную отсечку определяют с помощью стандартной методики FOTP-80 (EIA-TIA-455-80) измерения отсечки 2-метрового волокна, чтобы получать «длину волны волоконной отсечки», также известную как «отсечка 2-метрового волокна» или «измеренная отсечка». Измерение по стандартной методике FOTP-80 выполняют, чтобы исключать моды высокого порядка путем использования контролируемой степени изгиба или чтобы нормировать спектральную характеристику волокна относительно спектральной характеристики многомодового волокна.

Под длиной волны кабельной отсечки или «кабельной отсечкой», используемой в этой заявке, подразумевается результат измерения отсечки 22-метрового кабеля в соответствии с инструкцией EIA-445 по проведению испытаний волоконной оптики, которая является частью стандартов EIA-TIA по волоконной оптике, то есть стандартов по волоконной оптике Ассоциации электронной промышленности (EIA) - Ассоциации промышленности средств связи (TIA), более известных как стандарты FOTP.

В этой заявке оптические свойства (такие как дисперсия, наклон дисперсии и т.д.) приводятся для моды LP01 (фундаментальной), если не указано иное.

Оптические волокна, раскрытые в этой заявке, могут иметь эффективную площадь при 1550 нм, которая больше чем около 55 мкм2, предпочтительно от 55 до 90 мкм2, еще более предпочтительно от около 65 до около 85 мкм2. В некоторых предпочтительных осуществлениях эффективная площадь оптического волокна при 1550 нм составляет от около 65 до около 75 мкм2.

Один пример волокна 10 показан на фигуре 1, при этом волокно включает в себя центральную область 1 стеклянной сердцевины, имеющую максимальное приращение Δ1 в процентах показателя преломления. Первая область 2 внутренней оболочки с пониженным показателем преломления окружает центральную область 1 сердцевины, при этом первая область 2 внутренней оболочки имеет приращение Δ2 в процентах показателя преломления. Область 3 внешней оболочки окружает первую область 2 внутренней оболочки и имеет Δ3. В предпочтительных осуществлениях Δ132. В осуществлении, показанном на фигуре 1, области 1, 2, 3 непосредственно прилегают друг к другу. Однако это не является обязательным и в качестве варианта можно использовать дополнительные области сердцевины или оболочки. Например, можно использовать область внешней оболочки (непоказанную), которая окружает кольцевую область 3 и имеет меньшее приращение Δ4 в процентах показателя преломления, чем кольцевая область 3.

Центральная область 1 сердцевины имеет внешний радиус r1, который определяется как место, где касательная линия, проведенная в продолжение максимального наклона показателя преломления центральной области 1 сердцевины, пересекает нулевую линию приращения. Предпочтительно, чтобы область 1 сердцевины имела приращение Δ1 в процентах показателя преломления от около 0,3 до около 0,5, более предпочтительно от около 0,32 до около 0,48. В некоторых осуществлениях предпочтительно, чтобы Δ1 составляло от 0,36 до 0,46. Предпочтительно, чтобы радиус r1 сердцевины составлял от 3 до 6 мкм, более предпочтительно от около 3,5 до около 5,0 мкм. Центральная область 1 сердцевины может содержать единственный сегмент, ступенчатый профиль показателя преломления. Предпочтительно, чтобы центральная область 1 сердцевины имела значение альфа от около 10 до около 100, а в некоторых случаях альфа может быть от 15 до 40.

В осуществлении, показанном на фиг.1, область 2 внутренней оболочки окружает центральную область 1 сердцевины и имеет внутренний радиус r1 и внешний радиус r2, при этом r1 определено выше, а r2 определяется как место, где кривая профиля показателя преломления пересекает нулевую линию приращения. В некоторых случаях показатель преломления в области 2 является по существу плоским. В других случаях может быть градиентный профиль показателя преломления. В других существующих случаях могут быть флуктуации как результат формирования мелкого профиля или отклонений от процесса. В некоторых осуществлениях область 2 внутренней оболочки содержит диоксид кремния, который является по существу не легированным, например фтором или диоксидом германия, так что область является по существу свободной от фтора и диоксида германия. Область 2 внутренней оболочки имеет приращение Δ2 в процентах показателя преломления, которое вычисляют с использованием:

Δ 2 = r 1 r 2 Δ ( r ) d r / ( r 2 r 1 ) .

Предпочтительно, чтобы область 2 внутренней оболочки имела ширину от около 3 до около 13 мкм, более предпочтительно от 4 до 12 мкм, еще более предпочтительно от около 7 до около 9 мкм. Предпочтительно, чтобы отношение радиуса r1 сердцевины к радиусу r2 области 2 внутренней оболочки было больше чем 0,25, более предпочтительно от около 0,3 до около 0,55.

Область 3 внешней оболочки окружает кольцевую область 2 с пониженным показателем преломления и имеет приращение Δ3 в процентах показателя преломления, которое больше, чем Δ2 показателя преломления области 2 внутренней оболочки, вследствие чего образуется область, которая легирована примесью, повышающей показатель преломления области 3 внешней оболочки относительно показателя преломления области 2 внутренней оболочки, например, благодаря добавлению примеси (такой как диоксид германия или хлор) в количестве, достаточном для повышения показателя преломления области внешней оболочки. Однако заметим, что не является критичным, чтобы при легировании области 3 повышающая показатель преломления примесь обязательно включалась в область 3. В действительности аналогичный эффект повышенного показателя преломления области 3 внешней оболочки можно получать легированием области 2 внутренней оболочки примесью, понижающей показатель преломления относительно показателя преломления области 3 внешней оболочки. Область 3 внешней оболочки имеет более высокий показатель преломления, чем показатель преломления области 2 внутренней области, и предпочтительно имеет приращение Δ3 в процентах показателя преломления, которое больше чем 0,01 и может быть больше чем 0,02 или 0,03. Предпочтительно, чтобы участок с более высоким показателем преломления (по сравнению с областью 2 внутренней оболочки) области 3 внешней оболочки продолжался по меньшей мере до точки, где оптическая мощность, которая должна передаваться по оптическому волокну, больше чем или равна 90% передаваемой оптической мощности, более предпочтительно до точки, где оптическая мощность, которая должна передаваться по оптическому волокну, больше чем или равна 95% передаваемой оптической мощности, и наиболее предпочтительно до точки, где оптическая мощность, которая должна передаваться по оптическому волокну, больше чем или равна 98% передаваемой оптической мощности. Во многих осуществлениях это достигается наличием легированной повышающей показатель преломление примесью третьей кольцевой области, продолжающейся по меньшей мере до радиальной точки около 30 мкм. Следовательно, объем V 3 третьей кольцевой области 3, определенной в этой заявке, вычисляется с использованием Δ(3-2)dr/rdr между радиусом r2 и r30 (радиусом при 30 мкм) и определяется как

V 3 = 2 r 2 r 30 Δ ( 3 2 ) ( r ) r d r

Предпочтительно, чтобы объем V 3 области внешней оболочки (в пределах 30 мкм) по сравнению с объемом области 2 внутренней оболочки был больше чем 5, более предпочтительно больше чем 7 и может быть больше чем 10%Δ·мкм2. В некоторых осуществлениях этот объем V 3 области внешней оболочки (в пределах 30 мкм) меньше чем 80%Δ·мкм2.

В некоторых осуществлениях Δ3 показателя преломления области внешней оболочки составляет больше чем 0,01%, более предпочтительно больше чем 0,02% по сравнению с приращением показателя преломления области 2 внутренней оболочки. В некоторых осуществлениях третья кольцевая область содержит хлор (Cl) в количестве больше чем 1000 частей на миллион, более предпочтительно больше 1500 частей на миллион и наиболее предпочтительно больше чем 2000 частей на миллион (0,2%) по массе.

Предпочтительно, чтобы область 1 сердцевины имела положительный показатель преломления на всем протяжении. Сердцевина 1 имеет максимальный относительный показатель ΔМАКС преломления, наблюдаемый между r=0 и r=3 мкм. Предпочтительно, чтобы ΔМАКС был больше чем 0,32-0,48%.

Предпочтительно, чтобы область 2 внутренней оболочки имела по существу постоянный профиль относительного показателя преломления, то есть чтобы разность между относительными показателями преломления при любых двух радиусах в пределах промежуточной области была меньше чем 0,02%, а в некоторых предпочтительных осуществлениях меньше чем 0,01%. Таким образом, предпочтительно, чтобы профиль относительного показателя преломления области 2 внутренней оболочки имел по существу плоскую форму.

Область 1 сердцевины может быть сердцевиной со ступенчатым показателем преломления, и он может иметь альфа (α)-форму. В предпочтительных осуществлениях r1 меньше чем 8,0 мкм, предпочтительно меньше чем 6,0 мкм. Предпочтительно, чтобы r1 был от 3,50 мкм до 5,6 мкм. В случае волокон с числами МАС от 6,6 до 7,5 волокна могут иметь изгибные потери меньше чем 0,15 дБ/виток при намотке на оправку радиусом 20 мм. Оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, имеет число МАС не больше чем 7,3 и длину волны нулевой дисперсии меньше чем 1450 нм.

Различные примеры осуществлений будут дополнительно пояснены нижеследующими примерами. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные модификации и варианты могут быть сделаны без отступления от сущности или объема формулы изобретения.

Ниже в таблице 1 приведены характеристики полученных моделированием иллюстративных примеров 1-9, имеющих показатели преломления, показанные на фиг.1. В частности, ниже для каждого примера показаны приращение Δ1 показателя преломления, альфа1 и внешний радиус R1 центральной области 1 сердцевины, приращение Δ2 показателя преломления и внешний радиус R2 области 2 внутренней оболочки, приращение Δ3 показателя преломления и объем V3 области 3 внешней оболочки, который вычислялся между внутренним радиусом R2 области 3 внешней оболочки и радиальным расстоянием 30 мкм (и между Δ3 показателя преломления и Δ2 показателя преломления). Кроме того, представлены теоретическая длина волны отсечки в нанометрах, диаметр модового поля (ДМП) при 1310 нм, эффективная площадь при 1310 нм, хроматическая дисперсия при 1310 нм, наклон дисперсии при 1310 нм, затухание при 1310 нм, диаметр модового поля (ДМП) при 1550 нм, эффективная площадь при 1550 нм, хроматическая дисперсия при 1550 нм, наклон дисперсии при 1550 нм, затухание при 1550 нм и изгибные потери, наведенные на один виток диаметром 10 мм, в децибелах на виток, при 1550 нм. Эти свойства, приведенные в таблице 1, получены моделированием.

Таблица 1
Параметр Профиль 1 Профиль 2 Профиль 3 Профиль 4 Профиль 5 Профиль 6 Профиль 7 Профиль 8 Профиль 9
Δ1 (%) 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,4 0,37 0,36 0,43
α0 20 20 20 20 20 20 20 20 20
R1 (мкм) 4,25 4,26 4,25 4,25 4,25 4,35 4,5 4,4 4,2
Δ2 (%) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
R2 (мкм) 12,88 12,91 12,88 17 10,625 8,6 8 13,3 12,72
R1/R2 ,33 ,33 ,33 ,25 ,4 ,51 ,56 ,33 ,33
Δ3 (%) 0,03 0,04 0,05 0,10 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Теоретическая отсечка (мкм) 1,2068 1,1741 1,1383 0,9948 1,1421 1,1993 1,1881 1,1191 1,1965
ДМП при 1310 нм (мкм) 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 9,0 8,9 8,3
Аэфф при 1310 нм (мкм2) 58,7 58,9 58,8 58,7 58,8 59,5 64,3 63,4 55,1
Дисперсия при 1310 нм (пс/нм/км) -0,0006 0,0321 -0,0115 0,0103 -0,0982 0,1476 0,1071 0,1837 0,2316
Наклон дисперсии при 1310 нм (пс/нм2/км) 0,0854 0,0854 0,0853 0,0855 0,0848 0,0846 0,0845 0,0857 0,0855
Затухание при 1310 нм (дБ/км) 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,340 0,340 0,343
ДМП при 1550 нм (мкм) 9,7 9,7 9,7 9,7 9,8 9,8 10,2 10,1 9,3
Аэфф при 1550 нм (мкм2) 72,9 73,1 73,0 72,9 73,3 73,6 80,3 78,9 67,6
Дисперсия при 1550 нм (пс/нм/км) 16,4194 16,4340 16,3450 16,4557 16,0558 16,2389 16,2213 16,6471 16,6101
Наклон дисперсии при 1550 нм (пс/нм2/км) 0,0563 0,0561 0,0558 0,0563 0,0546 0,0544 0,0548 0,0562 0,0559
Затухание при 1550 нм (дБ/км) 0,194 0,194 0,194 0,194 0,194 0,195 0,193 0,193 0,196
Изгибные потери при 1550 нм (дБ/виток диаметром 20 мм) <0,2 <0,2 <0,2 <0,1 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2

Ниже в таблице 2 приведены характеристики реальных изготовленных волокон согласно иллюстративным примерам 10-15, имеющих показатели преломления, показанные на фиг.1. В частности, ниже для каждого примера представлены приращение Δ1 показателя преломления и внешний радиус R1 центральной области 1 сердцевины, приращение Δ2 показателя преломления и внешний радиус R2 области 2 внутренней оболочки, приращение Δ3 показателя преломления и объем V3 области 3 внешней оболочки, который вычислялся между внутренним радиусом R2 области 3 внешней оболочки и радиальным расстоянием 30 мкм (и между Δ3 показателя преломления и Δ2 показателя преломления). Кроме того, представлены теоретическая длина волны отсечки в нанометрах, диаметр модового поля (ДМП) при 1310 нм, эффективная площадь при 1310 нм, хроматическая дисперсия при 1310 нм, наклон дисперсии при 1310 нм, затухание при 1310 нм, диаметр модового поля (ДМП) при 1550 нм, эффективная площадь при 1550 нм, хроматическая дисперсия при 1550 нм, наклон дисперсии при 1550 нм, затухание при 1550 нм и изгибные потери, наведенные на один виток диаметром 10 мм, в децибелах на виток, при 1550 нм. Эти свойства, приведенные в таблице 2, получены моделированием.

Таблица 2
Профиль 10 Профиль 11 Профиль 12 Профиль 13 Профиль 14 Профиль 15
Δ1 (%) 0,42 0,41 0,40 0,46 0,41 0,46
R1 (мкм) 4,6 5,4 4,9 5,1 4,7 4,9
Примесь в области 1 GeO2 GeO2 GeO2,F GeO2 GeO2 GeO2
Δ2 (%) 0,00 0,00 -0,04 0,00 0,00 0,00
R2 (мкм) 14,8 10,0 10,2 10,2 11,1 13,6
R1/R2 0,31 0,54 0,48 0,50 0,42 0,36
Примесь в области 2 нет нет F нет нет нет
Δ3 (%) 0,06 0,05 0,00 0,06 0,03 0,04
R3 (мкм) 62,5 62,5 62,5 62,5 62,5 62,5
Примесь/повышающая показатель примесь в области 3 Cl Cl нет Cl Cl Cl
Концентрация повышающей показатель примеси в области 3 (мас.%) 0,6 0,5 Нет данных 0,6 0,3 0,3
Легированный повышающей показатель примесью объем V3 от R2 до 30 мкм (%Δ·мкм2) 41 40 32 48 23 29
Затухание при 1550 нм (дБ/км) 0,186 0,194 0,227 0,187 0,192 0,201
Отсечка при 22 м (нм) 1210 1260 1175 1258 1192 1224
ДМП при 1310 нм (мкм) 8,77 8,84 8,55 8,40 8,46 8,48
МАС (ДМП при 1310 нм, отсечка при 22 м) 7,2 7,0 7,3 6,7 7,1 6,9
Нулевая лямбда (нм) 1316 1302 1309 1299 1313 1307
Наклон дисперсии при 1310 нм (пс/нм2/км) 0,084 0,087 0,085 0,091 0,085 0,086
Изгибные потери, диаметр оправки 15 мм 1,065 0,185 2,781 0,151 0,848 0,52
(дБ/виток)
Изгибные потери, диаметр оправки 20 мм (дБ/виток)
0,119 0,052 0,168 0,026 0,247 0,06
Изгибные потери, диаметр оправки 30 мм (дБ/виток) 0,007 0,000 0,004 0,001 0,005 Нет данных

Как можно видеть из таблиц 1 и 2, приведенных выше, примерами в этой заявке иллюстрируются примеры волокон, в которых используются центральная область стеклянной сердцевины, имеющая Δ1 показателя преломления, первая область внутренней оболочки, имеющая Δ2 показателя преломления, и область внешней оболочки, имеющая Δ3 показателя преломления; где Δ132, при этом разность между Δ3 и Δ2 больше чем или равна 0,01, а абсолютное значение объема |V3| профиля составляет по меньшей мере 5%Δ·мкм2. Эти волокна имеют кабельную отсечку меньше чем или равную 1260 нм и изгибные потери ниже чем 0,75 дБ/виток при намотке на оправку диаметром 20 мм. Кроме того, эти волокна имеют диаметр модового поля (ДМП) от около 8,2 до около 9,5 мкм при 1310 нм, длину волны нулевой дисперсии от 1300 до 1324 нм, наклон дисперсии при 1310 нм, который меньше чем 0,09 пс/нм2/км. Кроме того, при намотке на оправку диаметром 15 мм многие из этих волокон имеют изгибные потери при 1550 нм ниже чем 1 дБ/виток, а в некоторых случаях ниже чем 0,5 дБ/виток. Кроме того, при намотке на оправку диаметром 20 мм эти волокна имеют изгибные потери при 1550 нм ниже чем 0,75 дБ/виток, в более предпочтительном случае ниже чем 0,3 дБ/виток, а некоторые волокна в наиболее предпочтительном случае ниже чем 0,1 дБ/виток. Кроме того, при намотке на оправку диаметром 30 мм эти волокна имеют изгибные потери при 1550 нм ниже чем 0,025 дБ/виток, а некоторые волокна в более предпочтительном случае ниже чем 0,003 дБ/виток. В некоторых из этих примеров в области внешней оболочки использовался хлор в количестве больше 2000 частей на миллион, а в некоторых случаях больше чем 3000 или даже больше чем 4000 частей на миллион по массе.

Затухание (спектральное) при 1550 нм в предпочтительном случае ниже чем 0,21 дБ/км, в более предпочтительном случае ниже чем 0,20 дБ/км, в еще более предпочтительном случае ниже чем 0,197 дБ/км.

Таким образом, оптические волокна, описанные в этой заявке, имеют хорошие изгибные характеристики и дополнительно имеют длины волн отсечки, подходящие для одномодовой работы при длинах волн больше чем около 1260 нм.

В некоторых осуществлениях сердцевина может иметь профиль относительного показателя преломления, имеющий так называемый осевой провал, который может возникать в результате использования одного или нескольких способов изготовления оптического волокна. Однако осевой провал в любом из профилей показателя преломления, раскрытых в этой заявке, является используемым по выбору.

Оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, содержит сердцевину и слой оболочки (или оболочку, или кольцевую область внешней оболочки), окружающий и непосредственно прилегающий к сердцевине. Предпочтительно, чтобы сердцевина состояла из диоксида кремния, легированного германием, то есть диоксида кремния, легированного диоксидом германия. Другие примеси помимо германия, отдельно или в сочетании, можно использовать в сердцевине и, в частности, по оси или вблизи оси оптического волокна, раскрытого в этой заявке, для получения заданных значений показателя преломления и плотности. В предпочтительных осуществлениях сердцевина оптического волокна, раскрытого в этой заявке, имеет профиль неотрицательного показателя преломления, в более предпочтительных случаях профиль положительного показателя преломления, при этом сердцевина окружена слоем оболочки и непосредственно прилегает к нему.

Предпочтительно, чтобы оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, имело сердцевину и оболочку на основе диоксида кремния. В предпочтительных осуществлениях оболочка имеет внешний диаметр 2×Rмакс около 125 мкм.

Оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, может быть окружено защитным покрытием, например первичным покрытием Р, контактирующим с областью 3 внешней оболочки и окружающим ее, при этом первичное покрытие Р имеет модуль Юнга меньше чем 1,0 МПа, предпочтительно меньше чем 0,9 МПа, а в предпочтительных осуществлениях не больше чем 0,8 МПа, и может также содержать вторичное покрытие S, контактирующее с первичным покрытием Р и окружающее его, при этом вторичное покрытие S имеет модуль Юнга больше чем 1200 МПа, а в предпочтительных осуществлениях больше чем 1400 МПа.

Используемые в этой заявке модуль Юнга, удлинение до разрыва и прочность на растяжение отвержденного полимерного материала первичного покрытия измеряют, используя прибор для испытаний на растяжение (например, прибор для испытаний на растяжение Sintech MTS или универсальную систему испытаний материалов INSTROM), на образце материала, имеющего форму пленки толщиной от около 0,003″ (76 мкм) до около 0,004″ (102 мкм) и шириной около 1,3 см, при базе 5,1 см и скорости испытания 2,5 см/мин.

Дополнительное описание подходящих первичного и вторичного покрытий можно найти в Международной заявке WO2005/010589, которая полностью включена в эту заявку путем ссылки.

Предпочтительно, чтобы оптические волокна, раскрытые в этой заявке, имели низкое содержание ОН и предпочтительно, чтобы они имели кривую затухания, в соответствии с которой наблюдался бы относительно небольшой или не наблюдался бы водяной пик в конкретном диапазоне длин волн, особенно в Е-диапазоне. Способы получения оптического волокна с небольшим водяным пиком можно найти в Международных заявках WO00/64825, WO01/47822 и WO02/051761, содержания которых включены в эту заявку путем ссылки. Предпочтительно, чтобы оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, имело оптическое затухание (спектральное) при 1383 нм, которое превышает не больше чем на 0,10 дБ/км оптическое затухания при 1310 нм, а более предпочтительно, чтобы оно было не больше, чем оптическое затухание при 1310 нм. Предпочтительно, чтобы оптическое волокно, раскрытое в этой заявке, имело максимальное изменение затухания, наведенное водородом, меньше чем 0,03 дБ/км при 1383 нм после воздействия атмосферы водорода, например при парциальном давлении водорода 0,01 атм (0,98 кПа) в течение по меньшей мере 144 ч.

При низком водяном пике обычно обеспечиваются низкие потери на затухание, в частности, при передаче сигналов от около 1340 нм до около 1470 нм. Кроме того, при низком водяном пике также обеспечивается повышенная эффективность накачки светоизлучающего устройства накачки, которое оптически связано с оптическим волокном, такого как рамановское устройство накачки или рамановский усилитель, которые могут работать на одной или нескольких длинах волн накачки. Предпочтительно, чтобы рамановский усилитель выполнял накачку на одной или нескольких длинах волн, которые примерно на 100 нм меньше любой заданной рабочей длины волны или диапазона длин волн. Например, оптическое волокно, несущее рабочий сигнал при длине волны около 1550 нм, может накачиваться рамановским усилителем при длине волны накачки около 1450 нм. Поэтому более низкое затухание в волокне в диапазоне длин волн от около 1400 нм до около 1500 нм будет способствовать снижению ослабления накачки и повышению эффективности накачки, например, повышению в расчете на милливатт мощности накачки, особенно при длинах волн накачки около 1400 нм.

Волокна, раскрытые в этой заявке, имеют низкие значения дисперсии поляризационных мод, особенно при изготовлении процессами внешнего осаждения в химических парах. Кроме того, в случае волокна, описанного в этой заявке, значения дисперсии поляризационных мод можно снижать кручением оптического волокна.

Должно быть понятно, что приведенное выше описание является только примером и предназначено для получения общего представления, необходимого для понимания основных свойств и характерных особенностей волокон, которые определяются формулой изобретения. Сопровождающий чертеж включен для обеспечения дальнейшего понимания предпочтительных осуществлений и составляет часть этого описания. Чертежом иллюстрируются различные признаки и осуществления, которые совместно с их описанием служат для пояснения принципов и работы. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что различные модификации предпочтительных осуществлений, описанных в этой в заявке, могут быть сделаны без отступления от сущности или объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Оптическое волокно, содержащее:
легированную диоксидом германия центральную область сердцевины, имеющую внешний радиус r1 и Δ1 показателя преломления,
область оболочек, содержащую первую область внутренней оболочки, имеющую внешний радиус r2 больше 8 мкм и Δ2 показателя преломления, и вторую область внешней оболочки, окружающую область внутренней оболочки и имеющую Δ3 показателя преломления, где Δ132, и при этом разность между Δ3 и Δ2 больше чем 0,01, указанное волокно имеет отсечку 22-метрового кабеля меньше чем или равную 1260 нм, а r1/r2 больше или равно 0,25.

2. Оптическое волокно по п.1, в котором первая область внутренней оболочки содержит меньше чем 0,02 мас.% фтора.

3. Оптическое волокно по п.1, в котором первая область внутренней оболочки является по существу свободной от фтора и диоксида германия.

4. Оптическое волокно по п.1, в котором Δ32 на длине, продолжающейся от r2 до радиуса по меньшей мере 30 мкм.

5. Оптическое волокно по п.1, в котором r1/r2 больше чем 0,3.

6. Оптическое волокно по п.1, в котором объем V3 профиля области внешней оболочки, вычисляемый между внешним радиусом первой области внутренней оболочки и радиальным расстоянием 30 мкм, равен:
V 3 = 2 r 2 r 30 Δ ( 3 2 ) ( r ) r d r
и |V3| составляет по меньшей мере 5%Δ·мкм2.

7. Оптическое волокно по п.1, в котором указанное волокно имеет изгибные потери меньше чем 0,75 дБ/виток при намотке на оправку радиусом 20 мм и имеет число МАС от 6,6 до 7,5.

8. Оптическое волокно по п.1, в котором ширина r2-r1 первой области внутренней оболочки составляет от 3 до 13 мкм.

9. Оптическое волокно по п.7, где указанное волокно имеет изгибные потери меньше чем 1 дБ/виток при намотке на оправку радиусом 15 мм.

10. Оптическое волокно по п.1, в котором вторая область внешней оболочки содержит хлор в количестве, большем чем 1500 частей на миллион.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к осветительному устройству. Устройство содержит источник света и линзу, размещенную перед источником света.

Изобретение относится к волоконной оптике. Фотонно-кристаллическое халькогенидное волокно состоит из центрального волноведущего стержня из халькогенидного стекла, микроструктурной волноведущей оболочки из чередующихся слоев халькогенидного стекла и воздушных зазоров и второй защитной микроструктурной оболочки из многокомпонентного стекла.

Изобретение касается идентификации оптических волокон. Сущность заявленного решения заключается в том, что в каждое волокно оптической линии вводят оптический зондирующий сигнал.

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения для изготовления кварцевых световодов с малыми оптическими потерями. Согласно способу внутрь трубки заготовки волоконного световода вводят сухие, содержащие дейтерий газы, например пары диметилсульфоксида Д6.

Изобретение относится к одномодовым оптическим волокнам, имеющим низкий коэффициент затухания. Оптическое волноводное волокно включает сердцевину и оболочку.

Изобретение относится к осветительным устройствам. В светоизлучающем устройстве источник света имеет узкое или ограниченное распределение интенсивности света.

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему волновод. Устройство содержит волноводный элемент с первой и второй наружной поверхностями и границей волновода.

Изобретение относится к устройству удаления оболочки оптического волокна. В устройстве (11) удаления оболочки оптического волокна для вытягивания стеклянного волокна (1а) из покрытия (1b) путем разрезания покрытия (1b) в части (31) для удаления оболочки и перемещения части (13) для удержания оптического волокна в сторону от основного блока (12) устройства удаления оболочки в нагретом состоянии часть (31) для удаления оболочки выполнена с опорным элементом (43) нагревателя, на котором установлен нагреватель (42), опорный элемент (43) нагревателя размещен в углубленной приемной части, образованной в корпусе (12а), теплоизолирующий промежуток (55) образован между углубленной приемной частью (51) и опорным элементом (43) нагревателя, боковая поверхность опорного элемента (43) нагревателя и внутренняя поверхность боковой стенки (51b) углубленной приемной части (51) входят в контакт друг с другом посредством бокового ребра (61), выполненного на опорном элементе (43) нагревателя, Технический результат - обеспечение возможности удаления покрытия без проникновения воды и с меньшим тяговым усилием, которое требуется для удаления покрытия.

Изобретение относится к области сварки оптических волокон. Картридж для устройства сварки оптических волокон содержит основание в виде позиционируемой на рабочей поверхности пластины прямоугольной формы в плане, на лицевой поверхности которой по краям одних противоположно лежащих сторон расположены выступающие вверх призматической формы блоки с гнездами для закрепления стержневых электродов, выставленных соосно заостренными концами навстречу друг другу над центральной частью пластины между блоками.

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов.

Изобретение относится к способам образования канала передачи оптического сигнала. Из материала, который выбирают исходя из длины волны используемого оптического излучения, изготавливают оптическую деталь, которая представляет собой волновод оптического излучения, выполненный в виде двух зеркально-симметричных дифракционных решеток и прямолинейного участка между ними. Берут кристалл, являющийся источником излучения VCSEL, и кристалл, являющийся приемником излучения PD, и приклеивают их на подложку. Наносят изолирующий слой или изолирующие слои до верхней плоскости кристаллов, известным способом формируют токопроводящие межсоединения от контактных площадок кристаллов, вскрывают изолирующие слои над излучающей и принимающей площадками соответствующих кристаллов и устанавливают оптическую деталь с рассчитанной точностью на соответствующее место. Деталь фиксируют полимерным слоем по периметру или тонким слоем фоторезиста, который наносят на контактируемые поверхности перед установкой оптической детали, и наносят изолирующие слои. Технический результат - упрощение в образовании канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля, улучшение эксплуатационных характеристик этого канала. 5 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение равномерности освещения. Оптический элемент включает в себя световод, в который подается свет от одного или более светодиодов в световой головке, расположенной на одном конце световода, и отражатель, расположенный на другом конце световода, способный к отражению света, падающего на отражатель. Световод дополнительно включает в себя призматическую поверхность, содержащую множество призм, причем каждая из призм расположена под углом к осевому направлению световода для направления света, излученного от световой головки, по направлению к выходному концу световода. Источник света включает в себя оптический элемент по любому из пп.1-12, и выполнен с возможностью переоснащения светильника, использующего источник света с нитью накаливания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Волновод // 2572900
Изобретение относится к волноводу, который может быть деформирован в требуемую форму и зафиксирован в этой форме за счет полимеризации материала. Деформируемый волновод содержит гибкую подложку волновода и полимеризуемую часть, при этом полимеризуемая часть встроена в гибкую подложку волновода и полимеризуемая часть содержит мономер, который позволяет полимеризуемой части образовать жесткое ребро через деформируемый волновод после полимеризации, причем жесткое ребро предназначено для поддержки оставшейся части деформируемого волновода. Источники света, такие как светодиоды и/или фотогальванические элементы, могут быть встроены в подложку волновода, чтобы волновод являлся осветительным устройством или концентратором солнечной энергии соответственно. Технический результат - создание волновода, которому можно с большей легкостью придать требуемую форму. 5 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к светоизлучающей системе, которая содержит множество смежно расположенных светоизлучающих устройств. Каждое светоизлучающей устройство содержит пластинообразный световод, имеющий переднюю, заднюю и торцевые поверхности. Источник света расположен у пластинообразного световода в таком положении, что испускаемый свет входит в световод и распространяется в главном направлении, которое параллельно передней поверхности. Участок световода содержит трехмерную поверхностную структуру, обеспечивающую управляемый выход света через переднюю, заднюю и одну из торцевых поверхностей. Управляемый световой выход управляется относительно характеристик выходящего света. Технический результат - повышение равномерности освещения за счет уменьшения контрастных эффектов в виде темных линий между пограничными поверхностями световодов. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к коллиматору света и к осветительному прибору. Коллиматор (1) содержит диффузный отражающий слой и удлиненный световой волновод (100) длиной (wl), шириной (ww) и высотой (wh) волновода. Отношение размеров длины волновода к его ширине (ww) составляет wl/ww>1. Волновод содержит множество удлиненных полостей (110) длиной (cl), шириной (cw) и высотой (ch). Отношение размеров длины (cl) полости к ее ширине (cw) составляет cl/cw>1. Продольные оси (111) множества полостей (110) перпендикулярны к продольной оси (101) волновода. Изобретение также обеспечивает осветительный прибор (2) с использованием такого коллиматора (1). Технический результат - повышение равномерности выводимого света. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области осветительных устройств, основанных на использовании волоконной оптики, и может использоваться в осветительных устройствах в светотехнике, в медицине для фототерапии и косметологии. Способ изготовления светорассеивающего волоконно-оптического элемента (ВОЭ) заключается в раздельной вытяжке стержней одинакового или взаимосогласующегося различного сечения 0,4-6,0 мм из штабиков круглого или многоугольного сечения, изготовленных из силикатных стекол с высоким и низким показателем преломления. Набирают пакет со случайным распределением стержней из стекол с высоким и низким показателем преломления в поперечном сечении. Соотношение высокопреломляющих и низкопреломляющих стержней в пакете от 1:10 до 10:1, причем размер поперечного сечения единичных волокон в ВОЭ составляет от 40 нм до 1000 нм. Пакет перетягивают в многожильные световоды (МЖС) с размером сечения от 50 мкм до 6 мм, из которых в дальнейшем изготавливают сверхмногожильные (СМЖС) и сверхсверхмногожильные (ССМЖС) световоды. Технический результат - упрощение процесса изготовления светорассеивающего волоконно-оптического элемента, снижение трудоемкости и повышение экономичности процесса изготовления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области светотехники, а именно к устройствам освещения дневным светом. Техническим результатом является повышение эффективности компенсации потерь от поглощения дневного света. Коллектор (3) дневного света собирает дневной свет (4), который проводится световодом (5) к месту, подлежащему освещению, вдоль оптического пути, при этом дневной свет поглощается световодом. Фотолюминесцентный материал (71, 72) расположен в пределах оптического пути и излучает фотолюминесцентный свет, который компенсирует поглощение дневного света световодом. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области устройств для сращивания оптического кабеля. Заявленная коробка (1) для сращивания оптического кабеля, содержащая вспомогательное устройство для заполнения зазоров и обеспечения водонепроницаемости, включает в себя по меньшей мере одну торцевую поверхность (2) для прохода кабеля, по меньшей мере одно вспомогательное устройство для заполнения зазоров и обеспечения водонепроницаемости и по меньшей мере одну эластичную усадочную трубку (4). Торцевая поверхность (2) оснащена первой полой цилиндрической трубкой (3), при этом оптический кабель, гидроизоляция которого обеспечивается эластичной усадочной трубкой (4), проходит сквозь полую цилиндрическую трубку (3) в виде сдвоенного кабеля (5), после того как его согнут «лицом к лицу», при этом в коробке может быть выполнено промежуточное ответвление и промежуточное разделение кабеля без его отключения. Вспомогательное устройство взаимодействует с оптическим кабелем в полой цилиндрической трубке (3), при этом первую водонепроницаемую конструкцию получают там, где вспомогательное устройство охвачено эластичной усадочной трубкой (4). По меньшей мере, наружная часть первой полой цилиндрической трубки (3) и, по меньшей мере, часть вспомогательного устройства также охвачены эластичной усадочной трубкой (4) с получением второй водонепроницаемой конструкции. Техническим результатом является обеспечение улучшенной водонепроницаемости и уменьшение стоимости. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Заявляемое изобретение относится к области химии и касается шихты для получения теллуритно-молибдатных стекол, которые могут найти применение в оптике для изготовления волоконных световодов и планарных оптических волноводов, применяемых в оптоэлектронных приборах видимого, ближнего и среднего ИК-диапазонов. Теллуритные стекла, содержащие оксиды редкоземельных элементов, могут быть использованы для изготовления компактных магнитооптических фильтров для защиты лазерных установок от отраженного излучения. Шихта для получения теллуритных стекол содержит смесь сложных оксидов элементов, бинарные оксиды которых являются компонентами стекла. Основным компонентом является Te2MoO7, к которому добавляют сложные оксиды теллура и трехвалентных элементов или сложные оксиды молибдена и вольфрама и трёхвалентных элементов (редкоземельных элементов и висмута). Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение оптической прозрачности теллуритно-молибдатных стекол с высоким содержанием в них триоксида молибдена в видимой и ближней ИК-областях спектра. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. Светящаяся полоса для спортивного оборудования образована из гибких удлиненных элементов (10), точечно соединенных между собой. Гибкие удлиненные элементы (10) выполнены светящимися и формируют волнистости (150), представляющие собой последовательность выпуклостей и впадин. Каждый указанный гибкий удлиненный элемент состоит из прозрачной для света удлиненной оболочки (100) из синтетического материала, из последовательности светящихся элементов (102), утопленных в удлиненной оболочке (100), по меньшей мере, по одной линии, и гибкого усилительного троса (101), утопленного в оболочке (100) и простирающегося по всей ее длине, предназначенного для придания гибкому удлиненному элементу (10) сопротивления растяжению. При этом длина троса в упомянутой оболочке равна ее длине, а каждая из впадин гибкого удлиненного элемента (10) расположена напротив впадин по меньшей мере одного непрерывного удлиненного элемента. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх