專利名稱：光纖、光纖帶以及光互連系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖，更詳細(xì)地涉及設(shè)備內(nèi)光布線用光纖以及其帶、和使用它們的光互連系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為設(shè)備內(nèi)的信號(hào)傳輸所使用的方式，有電傳輸方式以及光互連(interconnection)方式的兩個(gè)種類。伴隨近年的CPU時(shí)鐘頻率的高速化，在電傳輸方式中，高密度布線而引發(fā)的互擾(crosstalk)成為問(wèn)題，需要應(yīng)用波形成形技術(shù)等。其結(jié)果，在作為設(shè)備內(nèi)的信號(hào)傳輸方式應(yīng)用電傳輸方式的情況下，可知傳輸距離100m以及傳輸速度10Gbps左右成為傳輸極限。另一方面，如果應(yīng)用光互連方式作為設(shè)備內(nèi)的信號(hào)傳輸方式，則與電傳輸方式相比，可以進(jìn)行遙遠(yuǎn)的寬頻帶的傳輸，同時(shí)可以構(gòu)筑使用小型且低消耗功率的光部件的信號(hào)傳輸系統(tǒng)。因此，目前光互連方式作為代替電傳輸方式的設(shè)備內(nèi)信號(hào)傳輸技術(shù)而被關(guān)注。
光互連方式中有作為光傳輸部件使用光波導(dǎo)電路的方式和使用光纖的方式，但由于希望盡可能省空間地容納設(shè)備內(nèi)使用的全部光部件，所以可以進(jìn)行靈活的布線并且可進(jìn)行低損失的光傳輸?shù)墓饫w被定位于適于光互連的光部件之一。
以往，作為短距離光傳輸用的光纖，使用多模光纖(MMF)。通常MMF具有單模光纖(SMF)的10倍速度的芯直徑，由于其數(shù)值孔徑的大小，在光纖和光源等之間的連接時(shí)不需要高精度，因此可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接。特別，將振蕩波長(zhǎng)850nm的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(VCSEL)作為光源，頻繁使用將作為多模光纖的一種的折光指數(shù)漸變光纖(graded index fiber)作為光傳輸介質(zhì)的方法。折光指數(shù)漸變光纖是通過(guò)將芯區(qū)域的折射率分布形狀設(shè)為最佳，從而抑制了模式分散的影響的光纖。精密地控制了折射率分布形狀的折光指數(shù)漸變光纖可以進(jìn)行傳輸速度10Gbps、距離100m左右的高速光通信。
但是，以進(jìn)行更長(zhǎng)距離傳輸或更高速傳輸為目的，開(kāi)始研究寬頻帶的SMF的應(yīng)用。在這樣的情況下，作為應(yīng)用的光源，近年，正在推進(jìn)GaInAs/GaAs類半導(dǎo)體激光器的研究。該激光器具有1100nm～1200nm的振蕩波長(zhǎng)，振蕩閾值低，溫度特性良好，此外，具有可以進(jìn)行10Gbps的直接調(diào)制等特點(diǎn)，作為L(zhǎng)AN等用途的光源被不斷關(guān)注。振蕩波長(zhǎng)可變化，目前為止，正在進(jìn)行對(duì)1100nm以及1200nm的兩者的研究開(kāi)發(fā)，并進(jìn)行學(xué)會(huì)發(fā)表等。
例如，F(xiàn).Koyata等，”1.2μm highly strained GaInAs/GaAs quantum welllasers for single-mode fibre datalink”，ELECTRONICS LETTERS，Vol.35，No.13，pp.1079-1081，June，1999，以及，F(xiàn).Koyata等，”Data Transmission OverSingle-Mode Fiberby Using 1.2μm Uncooled GaInAs/GaAs Laser for Gb/s LocalArea Network”，PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，Vol.12，No.2，pp.125-127，F(xiàn)ebruary，2000中，公開(kāi)了將GaInAs/GaAs量子井激光器作為光源使用，經(jīng)由SMF進(jìn)行傳輸。在使用SMF的情況下，可以進(jìn)行傳輸速度40Gbps左右的高速光通信。
從而，要求實(shí)現(xiàn)以下的光纖同時(shí)降低彎曲損失和連接損失，可以進(jìn)行高速光傳輸，適于容易地構(gòu)筑光互連系統(tǒng)。此外，要求實(shí)現(xiàn)以下的光纖可以以小的彎曲半徑纏繞，彎曲引起的斷裂概率小，此外可以容納備用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光纖的特征在于，包括由石英類玻璃構(gòu)成的芯以及金屬包層(clad)，在波長(zhǎng)1100nm中進(jìn)行單模傳播，具有波長(zhǎng)1100nm中的大于等于4μm的模場(chǎng)直徑，和以半徑1mm彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1100nm中的小于等于1dB/匝(turn)的彎曲損失。
此外，本發(fā)明的光纖帶的特征在于通過(guò)排列多個(gè)上述光纖而形成。
此外，由具有本發(fā)明的光互連系統(tǒng)的特征在于，包括1100nm～1200nm的振蕩波長(zhǎng)的面發(fā)光半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源和上述光纖。
關(guān)于以上的敘述和本發(fā)明的其它的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)、以及技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的意義，通過(guò)對(duì)照附圖閱讀以下的本發(fā)明的詳細(xì)的說(shuō)明，則可以進(jìn)一步理解。


圖1是表示計(jì)算同種的單模光纖之間的連接中，對(duì)于軸偏差的波長(zhǎng)1550nm的連接損失的結(jié)果的圖。
圖2是表示本發(fā)明的光纖的W形輪廓(profile)的圖。
圖3是表示現(xiàn)有的光纖的單峰形輪廓的圖。
圖4是表示本發(fā)明的光纖的W弓形(segment)輪廓的圖。
圖5是表示本發(fā)明的光纖的近似W形輪廓的圖。
圖6是表示使用了本發(fā)明的光纖的光互連系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖7是本發(fā)明的光纖的剖面圖。
圖8是本發(fā)明的光纖帶的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
SMF的芯直徑通常為5～10μm左右，與具有50～62.5μm左右的芯直徑的MMF相比，芯直徑非常小，因此有必需光纖和光源等之間的高精度的連接的缺點(diǎn)。此外，在構(gòu)筑光互連的設(shè)備內(nèi)通信系統(tǒng)的情況下，假設(shè)光纖和VCSEL等光部件通過(guò)使用連接器等的接近10個(gè)部分的空間耦合而連接。在通過(guò)空間耦合連接光部件的情況下，在連接部件之間產(chǎn)生光軸的偏差，發(fā)生連接損失。因此，即使部件間的MFD為同程度，也由于軸偏差而引起連接損失。此外，連接部件間的MFD差越大，則有軸偏差時(shí)的耦合效率顯著降低，對(duì)于軸偏差量的連接損失增大的傾向。
例如，圖1表示計(jì)算在同種SMF之間的連接中，對(duì)于軸偏差的波長(zhǎng)1550nm中的連接損失的結(jié)果。軸偏差對(duì)于光纖和光源、光纖和光接收部、或者光纖之間的連接損失的降低是重要的參數(shù)?，F(xiàn)狀是制造誤差引起的軸偏差的最大值可以為1μm左右，從最差值設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，需要考慮可以允許1μm的軸偏差的誤差設(shè)計(jì)。
參照?qǐng)D1，在MFD為4μm的情況下，對(duì)于軸偏差1μm產(chǎn)生1.1dB左右的連接損失。在作為光源的VCSEL和光接收器之間存在10個(gè)連接點(diǎn)，在假定各連接點(diǎn)的軸偏差為1μm的情況下，軸偏差的連接損失最大產(chǎn)生1dB。假設(shè)構(gòu)筑VCSEL的輸出光功率為-3dBm，光接收器的接收靈敏度為-16dBm，光纖長(zhǎng)度小于等于50cm左右的典型的光互連系統(tǒng)時(shí)，光纖的彎曲部分以外的傳輸損失小于等于0.01dB，很小，因此該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍為大約13dB。但是，實(shí)際上，在連接點(diǎn)，不僅可以產(chǎn)生上述軸偏差引起的損失11dB，也可以產(chǎn)生角度偏差引起的連接損失，所以在上述假定的情況下，對(duì)于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍13dB幾乎沒(méi)有富余。從而，難以應(yīng)用具有小于等于4μm左右的MFD的SMF構(gòu)成如上所述的光互連系統(tǒng)。
另一方面，對(duì)設(shè)備內(nèi)光布線使用石英類光纖的情況下，要求該光纖可靈活布線并且可以緊湊地容納。另一方面，在假設(shè)了高速光互連系統(tǒng)的構(gòu)筑的情況下，最好光纖的傳輸損失沒(méi)有限度為0。換言之，對(duì)于光互連用光纖，要求即使在布線時(shí)對(duì)光纖施加曲率半徑非常小的彎曲也不產(chǎn)生彎曲損失。實(shí)際上，在假設(shè)了設(shè)備內(nèi)光布線方式的情況下，假設(shè)對(duì)布線后的光纖最后施加多處曲率半徑1mm左右的彎曲。因此，在施加了布線纏繞時(shí)的局部的彎曲的情況下或在從最差值設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)考慮了彎曲損失允許值的情況下，在曲率半徑1mm的彎曲增加1匝的情況下，如果彎曲損失為1dB以下，則是充分良好的彎曲損失特性，可以說(shuō)可以進(jìn)行靈活的光布線。
本說(shuō)明書中，對(duì)形成彎曲的部分(彎曲部分)的計(jì)數(shù)方法使用‘匝(turn)’，在光纖彎曲了360度的情況下計(jì)數(shù)1匝。例如，有四處90度的彎曲部分的情況稱為1匝，有兩處90度的彎曲部分的情況成為1/2匝。
例如，在通常的SMF中，增加了1匝曲率半徑5mm的彎曲的情況下，在波長(zhǎng)1550nm中產(chǎn)生接近30dB的彎曲損失。進(jìn)而，增加了1匝曲率半徑1mm的彎曲的情況下，產(chǎn)生大于等于60dB的彎曲損失。例如，在上述動(dòng)態(tài)范圍13dB的系統(tǒng)中，彎曲損失引起的損失增加的富余最高為2dB，考慮由于光纖的纏繞而產(chǎn)生2匝左右曲率半徑1mm的局部的彎曲的布線狀態(tài)時(shí)，要求1在小于等于1dB左右的非常小的彎曲損失，因此在構(gòu)筑這樣的系統(tǒng)時(shí)無(wú)法應(yīng)用通常的SMF。此外，通常的具有單峰形輪廓的SMF中，由于彎曲損失的抑制和MFD的擴(kuò)大為折衷(tradeoff)的關(guān)系，所以無(wú)法同時(shí)改善彎曲損失以及連接損失。
進(jìn)而，在假設(shè)了設(shè)備內(nèi)光布線方式的情況下，要求緊湊地容納，在設(shè)備內(nèi)的各個(gè)位置，在所述彎曲半徑1mm左右的彎曲以外，考慮施加末端-末端(tip-tip)間的布線的彎曲等引起的彎曲半徑5mm左右的曲率半徑小的彎曲。關(guān)于施加曲率半徑1mm左右的彎曲的位置，取被實(shí)施熱處理等，變形開(kāi)放的位置，但對(duì)于在設(shè)備內(nèi)的各個(gè)位置發(fā)生的彎曲半徑5mm左右的彎曲，不能取這樣的位置。從而，在對(duì)光纖施加曲率半徑5mm左右的彎曲的位置，由于在彎曲部位產(chǎn)生的應(yīng)力變形，恐怕光纖破斷。從而，需要降低彎曲引起的破斷概率。
一般，金屬包層直徑越大，則光纖彎曲時(shí)的變形越大，破斷概率增大。例如，在構(gòu)筑使用光纖的光互連系統(tǒng)的情況下，假設(shè)對(duì)光纖施加20個(gè)左右曲率半徑5mm左右的角度90度的彎曲。將篩選標(biāo)準(zhǔn)(screening level)設(shè)為2％，將與覆蓋材料之間的疲勞系數(shù)設(shè)為22，將制品壽命設(shè)為5年時(shí)，光纖的金屬包層直徑為125μm的情況的故障率為5.5。但是，將光纖的金屬包層直徑設(shè)為90μm的情況下的故障率為0.04，可以降低到125μm的情況的0.7％左右。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，優(yōu)選故障率小于等于0.05。在通常的光纖中，對(duì)于彎曲引起的破斷率的降低的要求不很強(qiáng)烈，但在如光互連系統(tǒng)中應(yīng)用的光纖那樣彎曲為小半徑的情況下，如上所述，降低小半徑卷繞引起的破斷率引起的效果大。
一般，在SMF中，可以說(shuō)在對(duì)于MFD具有小于等于10左右的金屬包層直徑的情況下對(duì)損失有惡劣影響。因此，在需要大于等于4μm的MFD的本用途的光纖中，至少需要大于等于40μm的金屬包層直徑。
作為實(shí)施例1，通過(guò)模擬求出如圖2所示的具有W形輪廓的本發(fā)明的二氧化硅基底(silica base)光纖的特性。在本光纖中，在第一層設(shè)有涂敷了鍺的芯(第一芯)，在第二層設(shè)有涂敷了氟的下陷(depressed)層(第二芯)。表1的光纖A表示對(duì)于各層的詳細(xì)的設(shè)計(jì)值以及計(jì)算的特性。
表1各參數(shù)變化時(shí)的特性一覽

在表1中，α1是表示第一芯的折射率分布的形狀的α值，由以下的算式(1)中的α定義。
n2(r)＝nc12{1-2·(Δ1/100)·(2r/a)α} (1)其中，0＜r＜a/2
這里，r表示離光纖的中心的半徑方向的位置，n(r)表示位置r的折射率。此外，nc1表示第一芯的最大折射率，a是第一芯的直徑。
此外，Δ1以及Δ2分別表示對(duì)于金屬包層的第一芯的相對(duì)折射率差，以及對(duì)于金屬包層的第二芯2的相對(duì)折射率差，由下述算式(2)以及(3)表示。
Δ1＝{(nc1-nc)/nc1}·100 (2)Δ2＝{(nc2-nc)/nc2}·100 (3)這里，nc1是第一芯的最大折射率，nc2是第二芯2的最小折射率，nc是金屬包層的折射率。
在波長(zhǎng)1100nm，MFD為5.1μm，以同波長(zhǎng)單模動(dòng)作，并且在同波長(zhǎng)彎曲半徑1mm的彎曲損失為0.8dB/匝。進(jìn)而，表1的光纖A1～A6表示圖2所示的具有W形輪廓的光纖中變化了各參數(shù)值的模擬結(jié)果。在表1的A以及A1～A6中，波長(zhǎng)1100nm的MFD大于等于4μm，在波長(zhǎng)1100nm中可單模傳輸，并且，以半徑1mm彎曲的波長(zhǎng)1100nm的彎曲損失小于等于1dB/匝的是A、A2、A4以及A6。從而，根據(jù)這些模擬結(jié)果，如圖2所示的具有W弓形輪廓的光纖中，芯的折射率分布中，將第一芯的相對(duì)折射率差(Δ1)設(shè)為大于等于0.5％，將α設(shè)為大于等于1.5，將第二芯的相對(duì)折射率差(Δ2)設(shè)為小于等于-0.2％，從而可知得到具有要求的特性的本發(fā)明的光纖。
為了與上述本發(fā)明的光纖比較，通過(guò)模擬求出在波長(zhǎng)1100nm具有彎曲半徑1mm、1.0dB/匝的低彎曲損失特性的、圖3所示的單峰形輪廓的光纖的特性。表1的光纖B表示計(jì)算的特性。波長(zhǎng)1100nm的MFD為3.9μm。
作為實(shí)施例2，通過(guò)模擬求出如圖4所示的具有W弓形輪廓的、本發(fā)明的二氧化硅基底光纖的特性。在本光纖中，在第一層設(shè)有涂敷了鍺的芯(第一芯)，在第二層設(shè)有涂敷了氟的下陷層(第二芯)，在第三層設(shè)有涂敷了鍺的弓形(segment)層(第三芯)。表1的光纖C表示關(guān)于各層的詳細(xì)的設(shè)計(jì)值以及計(jì)算的特性。Δ3是對(duì)于金屬包層的第三芯的相對(duì)折射率差，由下述算式(4)表示。
Δ3＝{(nc3-nc)/nc3}·100 (4)這里，nc3是W弓形輪廓的第三芯的最大折射率。
在波長(zhǎng)1100nm，MFD為5.2μm，以同波長(zhǎng)單模動(dòng)作，并且在同波長(zhǎng)彎曲半徑1mm的彎曲損失為0.9dB/匝。進(jìn)而，表1的光纖C1～C8表示圖4所示的具有W弓形輪廓的光纖中變化了各參數(shù)值的模擬結(jié)果。在表1的C以及C1～C8中，波長(zhǎng)1100nm的MFD大于等于4μm，在波長(zhǎng)1100nm中可單模傳輸，并且，以半徑1mm彎曲的波長(zhǎng)1100nm的彎曲損失小于等于1dB/匝的是C、C2、C4、C6以及C8。從而，根據(jù)這些模擬結(jié)果，如圖4所示的具有W弓形輪廓的光纖中，芯的折射率分布中，將第一芯的相對(duì)折射率差(Δ1)設(shè)為大于等于0.5％，將α設(shè)為大于等于1.5，將第二芯的相對(duì)折射率差(Δ2)設(shè)為小于等于-0.2％，將第三芯的相對(duì)折射率差(Δ3)設(shè)為大于等于0.2％，從而可知得到具有要求的特性的本發(fā)明的光纖。
作為實(shí)施例3，通過(guò)模擬求出具有如圖5所示的近似W形輪廓的、本發(fā)明的二氧化硅基底光纖的特性。在本光纖中，在第一層設(shè)有涂敷了鍺的芯(第一芯)，在第二層設(shè)有二氧化硅層(第二芯)，在第三層設(shè)有涂敷了氟的下陷層(第三芯)。表1的光纖D表示關(guān)于各層的詳細(xì)的設(shè)計(jì)值以及計(jì)算的特性。與上述實(shí)施例2同樣，Δ3是對(duì)于金屬包層的第三芯的相對(duì)折射率差，由算式(4)表示。在該情況下算式(4)中的nc3是近似W形輪廓的第三芯的最小折射率。
在波長(zhǎng)1100nm，MFD為5.0μm，以同波長(zhǎng)單模動(dòng)作，并且在同波長(zhǎng)彎曲半徑1mm的彎曲損失為0.7dB/匝。進(jìn)而，表1的光纖D1～D6表示圖5所示的具有近似W形輪廓的光纖中變化了各參數(shù)值的模擬結(jié)果。在表1的D以及D1～D6中，波長(zhǎng)1100nm的MFD大于等于4μm，在波長(zhǎng)1100nm中可單模傳輸，并且，以半徑1mm彎曲的波長(zhǎng)1100nm的彎曲損失小于等于1dB/匝的是D、D2、D4以及D6。從而，根據(jù)這些模擬結(jié)果，如圖5所示的具有近似W形輪廓的光纖中，芯的折射率分布中，將第一芯的相對(duì)折射率差(Δ1)設(shè)為大于等于0.5％，將α設(shè)為大于等于1.5，將第二芯的相對(duì)折射率差(Δ2)設(shè)為0％，將第三芯的相對(duì)折射率差(Δ3)設(shè)為小于等于-0.2％，從而可知得到具有要求的特性的本發(fā)明的光纖。
這樣，具有單峰形輪廓的SMF中，變化芯直徑而決定截止(cutoff)波長(zhǎng)時(shí)，幾乎不依賴于芯形狀，MFD為相同程度的光纖表示相同程度的彎曲損失。但是，在第一芯的外周作為第二芯設(shè)置了下陷層的W形輪廓等中，可以以與單峰形輪廓同等的彎曲損失、截止波長(zhǎng)變化MFD。這是由于，通過(guò)設(shè)置下陷層，即使提高中央芯的相對(duì)折射率差(Δ)截止波長(zhǎng)也不會(huì)移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)，沒(méi)有必要減小芯直徑。此外，作為第二芯設(shè)置了下陷層的情況下，第一芯的形狀對(duì)MFD影響大。表示第一芯的折射率分布的形狀的α值越小，則光的封閉效果越小，MFD越大。另一方面，MFD對(duì)于下陷層的Δ的大小、或者寬度幾乎沒(méi)有影響。
在光互連中使用光纖的情況下，假設(shè)通過(guò)將光纖帶化，將光傳輸體多信道化，進(jìn)行高速光通信。通常，石英類光纖的規(guī)格對(duì)于金屬包層直徑125μm，覆蓋后外徑250μm，作為將光纖平行排列多個(gè)而相互連接的光纖帶的間距(pitch)，一般為250μm。在將光纖的外徑變細(xì)的細(xì)徑光纖中，覆蓋直徑也細(xì)化，因此可以制作比現(xiàn)有的光纖帶窄的間距的光纖帶。從而，優(yōu)選使用所述金屬包層直徑40～90μm的細(xì)徑光纖。使用了細(xì)徑光纖的狹窄間距的光纖帶的布線靈活性提高，并且可省空間容納，成為適于光互連的光部件。
如上述實(shí)施例1～3中的計(jì)算結(jié)果所示，本發(fā)明的光纖可進(jìn)行波長(zhǎng)1100nm的單模光傳播，并且波長(zhǎng)1100nm的彎曲損失特性以及連接損失特性優(yōu)良。圖6表示將這樣的使用了本發(fā)明的光纖的光纖帶用作傳輸介質(zhì)，使用了振蕩波長(zhǎng)1100nm的VCSEL作為光源的光互連系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。圖6所示的光互連系統(tǒng)包括背板(back board)3，由連接器連接部4連接到該背板3上的印刷基板2。印刷基板2上安裝有光I/O1，該光I/O1經(jīng)由上述細(xì)徑光纖帶5與連接器連接部4連接。由此，在印刷基板2和背板3之間進(jìn)行光連接。細(xì)徑光纖帶5也配置在背板3上，由此，可進(jìn)行光互連系統(tǒng)之間的光連接。
實(shí)際上制造了實(shí)施例1(表1的光纖A)的光纖。金屬包層直徑設(shè)為80μm。表2表示制造的光纖的詳細(xì)的折射率輪廓以及光學(xué)特性值。得到大致具有如模擬的特性的光纖。
光纖A具有W形輪廓，一般地，波長(zhǎng)越長(zhǎng)則MFD越大，有效折射率越小。因此，波長(zhǎng)1200nm的MFD比波長(zhǎng)1100nm的值大，彎曲損失則為波長(zhǎng)1100nm的情況小。將彎曲損失的損失極限(loss margin)設(shè)為5dB時(shí)，使用波長(zhǎng)為1100nm的情況下曲率半徑1mm的彎曲允許到5匝。另一方面，使用波長(zhǎng)為1200nm的情況下，曲率半徑1mm的彎曲允許到4匝。
進(jìn)而，使用表2的光纖制作光纖帶，實(shí)際上構(gòu)筑了使用振蕩波長(zhǎng)1200nm的VCSEL以及本發(fā)明的光纖的與圖6同樣的結(jié)構(gòu)的光互連系統(tǒng)。
表2試制光纖特性(a)構(gòu)造參數(shù)

(b)光學(xué)特性值

VCSEL的輸出光功率為-3dBm，光接收器的接收靈敏度為-16dBm，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍(彎曲損失和連接損失的和的損失極限)為13dB。
如圖7所示，將金屬包層11的直徑設(shè)為80μm，將一次覆蓋樹(shù)脂12的外徑設(shè)為105μm，將二次覆蓋樹(shù)脂13的外徑設(shè)為125μm。進(jìn)而，如圖8所示，以間距P125μm平行排列12根，并將其以覆蓋樹(shù)脂21覆蓋，從而將這些光纖10連接，制作細(xì)徑光纖帶20?？紤]通過(guò)減薄覆蓋樹(shù)脂21而引起的損失增加量，和省空間化的兩要素，將覆蓋直徑H(厚度H)設(shè)為170μm。間距P為125μm的光纖帶20為現(xiàn)有的一半的尺寸，靈活性非常高，此外可在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行省空間容納。作為覆蓋樹(shù)脂21的材料，使用紫外線硬化樹(shù)脂。
如果使用金屬包層11的直徑為40μm、覆蓋外徑和金屬包層外徑的差為20μm的細(xì)徑光纖10則可以將間距P減小到60μm。
光纖帶20的完成尺寸為，寬度W為1.55mm，厚度H為0.17mm。通過(guò)將作為連接對(duì)象的光源的VCSEL陣列化為間距125μm，12信道，從而進(jìn)行通過(guò)制作的光纖帶20的總括光連接。在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)對(duì)VCSEL直接調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)超過(guò)100Gbps的超高速光通信。
在本實(shí)施例中，應(yīng)用了振蕩波長(zhǎng)1200nm的VCSEL，但上述本發(fā)明的實(shí)施例的光纖在波長(zhǎng)1100nm也可以單模傳輸，在應(yīng)用了振蕩波長(zhǎng)1100nm的VCSEL的情況下，也可以同樣地構(gòu)筑光互連系統(tǒng)，這一點(diǎn)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白。
作為覆蓋樹(shù)脂21的材料的紫外線硬化樹(shù)脂使用難燃性紫外線硬化型聚氨酯丙烯酸(urethane acrylate)樹(shù)脂，制作難燃帶中心線。這里使用的難燃性紫外線硬化型聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂例如如下制作。樹(shù)脂中添加溴、氯等鹵素類添加劑、還有三氧化二銻、三苯銻等銻化合物、氫氧化鋁和氫氧化鎂等金屬水合物、或者磷酸酯等磷化合物，或者將構(gòu)成紫外線硬化樹(shù)脂的預(yù)聚物，或丙烯單體(acryl monomer)自身用溴或氯鹵化，進(jìn)而使其含有磷等，從而研究紫外線硬化樹(shù)脂的難燃化。在這些方法中，添加溴類難燃劑的方法對(duì)難燃化特別有效。
這樣，作為通過(guò)組成變更來(lái)實(shí)現(xiàn)難燃化的理由，考慮為分解反應(yīng)的生成物覆蓋樹(shù)脂的表面，或者燃燒時(shí)發(fā)生的分解氣體與空氣之間形成隔斷層。此外，可考慮含有鹵素化合物的基阻止燃燒的繼續(xù)，進(jìn)而樹(shù)脂通過(guò)交聯(lián)而三維化等。
通過(guò)JIS C3005標(biāo)準(zhǔn)60度傾斜燃燒試驗(yàn)評(píng)價(jià)作為帶化用的紫外線硬化樹(shù)脂，使用作為難燃劑包含氫氧化鋁的紫外線硬化型聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂而得到的光纖。其結(jié)果，光纖上著火的火焰平均3.2秒左右自然熄滅，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，使用難燃紫外線硬化樹(shù)脂，但也可以代替難燃紫外線硬化樹(shù)脂而使用難燃熱可塑性樹(shù)脂。
研究通過(guò)將光纖覆蓋樹(shù)脂的全部或者一部分、以及帶覆蓋樹(shù)脂設(shè)為難燃紫外線硬化樹(shù)脂，從而得到難燃性。其結(jié)果，通過(guò)至少對(duì)光纖的二代(secondary)樹(shù)脂和帶用樹(shù)脂使用含有難燃劑的紫外線硬化型聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂而得到的光纖帶，可以在JIS C3005標(biāo)準(zhǔn)60度傾斜燃燒試驗(yàn)中，著火的火焰平均2.6秒左右自然熄滅，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)。
此外，進(jìn)行UL1581標(biāo)準(zhǔn)垂直燃燒試驗(yàn)的結(jié)果，火焰平均5.7秒自然熄滅。此外，沒(méi)有燃燒的滴下物，可以滿足所述UL標(biāo)準(zhǔn)。此外，以單線的狀態(tài)進(jìn)行了垂直燃燒試驗(yàn)的結(jié)果，火焰平均7.6秒自然熄滅，在單線、帶中心線的兩者的狀態(tài)下具有充分的難燃性。在本實(shí)施例中，使用了難燃紫外線硬化樹(shù)脂，但也可以代替難燃紫外線硬化樹(shù)脂而使用難燃熱可塑性樹(shù)脂。
另外的效果和變形例可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地導(dǎo)出。從而，本發(fā)明的更廣泛的方式不限于上面所表示并且記述的特定的細(xì)節(jié)以及代表性的實(shí)施方式。從而，只要不脫離在權(quán)利要求以及其均等物所定義的總括的發(fā)明思想的精神或范圍，可以有各種變更。
權(quán)利要求
1.一種光纖，其特征在于，包括由石英類玻璃構(gòu)成的第一芯、包圍所述第一芯的第二芯、以及金屬包層，在波長(zhǎng)1100nm中進(jìn)行單模傳播，具有波長(zhǎng)1100nm中的大于等于4μm的模場(chǎng)直徑，和以半徑1mm彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1100nm中的小于等于1dB/匝的彎曲損失。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，具有40μm～90μm的金屬包層直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖，所述第一芯具有大于等于0.5％的相對(duì)折射率差，和表示所述第一芯的折射率分布的形狀的大于等于1.5的α值，所述第二芯具有小于等于-0.2％的相對(duì)折射率差。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，還包括包圍所述第二芯的第三芯，所述第一芯具有大于等于0.5％的相對(duì)折射率差，和表示所述第一芯的折射率分布的形狀的大于等于1.5的α值，所述第二芯具有0％的相對(duì)折射率差，所述第三芯具有小于等于-0.2％的相對(duì)折射率差。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖，還包括包圍所述第二芯的第三芯，所述第一芯具有大于等于0.5％的相對(duì)折射率差，和表示所述第一芯的折射率分布的形狀的大于等于1.5的α值，所述第二芯具有小于等于-0.2％的相對(duì)折射率差，所述第三芯具有大于等于0.2％的相對(duì)折射率差。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖，具有紫外線硬化樹(shù)脂的覆蓋，所述紫外線硬化樹(shù)脂的至少一部分具有難燃性。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖，具有熱硬化樹(shù)脂的覆蓋，所述熱硬化樹(shù)脂的至少一部分具有難燃性。
8.一種光纖帶，由平行排列的多個(gè)光纖形成，其中，各光纖包括由石英類玻璃構(gòu)成的第一芯、包圍所述第一芯的第二芯、以及金屬包層，在波長(zhǎng)1100nm中進(jìn)行單模傳播，具有波長(zhǎng)1100nm中的大于等于4μm的模場(chǎng)直徑，和以半徑1mm彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1100nm中的小于等于1dB/匝的彎曲損失。
9.如權(quán)利要求8所述的光纖帶，具有紫外線硬化樹(shù)脂的覆蓋，所述紫外線硬化樹(shù)脂的至少一部分具有難燃性。
10.如權(quán)利要求8所述的光纖帶，具有熱硬化樹(shù)脂的覆蓋，所述熱硬化樹(shù)脂的至少一部分具有難燃性。
11.一種光互連系統(tǒng)，包括具有1100nm～1200nm的振蕩波長(zhǎng)的面發(fā)光半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源，具有石英類玻璃構(gòu)成的第一芯、包圍所述第一芯的第二芯、以及金屬包層的光纖，所述光纖在波長(zhǎng)1100nm中進(jìn)行單模傳播，具有波長(zhǎng)1100nm中的大于等于4μm的模場(chǎng)直徑，和以半徑1mm彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1100nm中的小于等于1dB/匝的彎曲損失。
全文摘要
一種光纖，包括由石英類玻璃構(gòu)成的芯以及金屬包層，在波長(zhǎng)1100nm中進(jìn)行單模傳播，具有波長(zhǎng)1100nm中的大于等于4μm的模場(chǎng)直徑，和以半徑1mm彎曲時(shí)的波長(zhǎng)1100nm中的小于等于1dB/匝的彎曲損失。
文檔編號(hào)G02B6/44GK1734300SQ20051008491
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者佐光曉史, 杉崎隆一, 八木健 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社