专利名称：适于波长分割多路复用系统的光纤及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于波长分割多路复用传输(WDM)的光纤，特别涉及都市系统的光纤及其制造方法。
背景技术：
迄今为止，就使用光纤进行光传输来说，人们一直致力于研究增大传输容量的技术。
由于光纤的传输损失一般在波长为1550nm附近最小，因此，希望用该波长带进行光的传输，并且开发了在波长1550nm附近具有零散射波长的散射转换(分散シフト)光纤(DSF)。利用该光纤，能够在波长1.55μm带进行传输容量为数Gbps的光传输。
并且，近年来，作为增大传输容量的技术，对于波长分割多路复用(WDM)光传输的研究开发非常盛行。并且，对于适合用于WDM光传输的光纤也进行了很多研究。
在将光纤用于WDM光传输时，从防止四波混合的观点出发，要求使用波长带中不存在零散射波长，因此，开发了在使用波长带中没有零散射的非零散射光纤(NZDSF)。通过该NZDSF的开发，能够在波长为1530～1565nm的波长区域(C波段)及波长为1565～1625nm的波长区域(L波段)进行WDM传输，显著地增大了传输容量。
在这样的WDM传输系统中，为了进一步扩大传输容量，还进行了增大信号光的波长带域的宽度的尝试。
在美国专利6205268号所公开的发明中，如图13的损失曲线132和散射曲线131那样，在维持与标准单一模式光纤大致相同的纤维参数的同时，降低由于1383nm的OH吸收而产生的损失峰值(图13的133)，并且，由于降低了1.4μm带的散射值，实现了在1.3μm带、1.4μm带、1.5μm带的宽的波长区域内的粗波长分割多路复用(CoarseWavelength Division Multiplexing)系统(CWDM)。在这样的CWDM传输系统中，由于光纤在1310nm附近有零散射的波长(散射曲线131)，因此，提出了1.3μm带用于模拟有线电视传输，在1.4μm带进行10Gbps以上的传输的方案。并且，由于提出该新的CWDM传输方式的方案，近年还开发了在1.4μm带的密波长分割多路复用(DenseWavelength Division Multiplexing，DWDM)传输不可欠缺的传输装置，而且已逐步实用化。
在考虑应用于WDM传输的都市系统时，如果考虑现在已经布设的传输线路的绝大部分为标准单一模式光纤，可以认为上述美国专利6205268号的方案是优良的。但是，如果考虑到已经实用化的传输装置的绝大部分仍是1.3μm带的传输装置，无论是从成本、还是与现用系统的匹配性方面来看，都希望不仅是1.4μm带，而且1.3μm带也用于WDM传送。
另一方面，作为美国专利第5905838号所公开的发明，提出了如图13的散射曲线134那样，通过将零散射波长转换到1350～1450nm，使1310nm和1550nm的散射的绝对值为1.0～8.0ps/nm/km，实现在两波长带WDM传输的光纤的方案。但是，如果要实现在两波长带的WDM传输，如上述美国专利中也记载的那样，必须减小模域直径(モ一ドフイ一ルド径)MFD(或者型心的有效面积Aeff)。在上述美国专利中，Aeff以49μm2为上限。
并且，美国专利第6131415号通过使芯棒中包覆/型心比为2.0～7.5，防止外包覆层中的OH基在拉伸时扩散到型心内，实现低OH的光纤。但是我们知道，如果进行IEC60793-2-50(2002-01第一版)附件C第C3.1部分所规定的氢老化试验，OH基的吸收峰值一般增加。
特别是考虑在都市系统的应用，更要求以下的要件(1)已经铺设了许多标准单一模式的光纤，与这些已经铺设的光纤的匹配性非常重要。因此，在设计上最好使MFD或包覆层的直径、比折射率差等纤维参数，光传输损失、散射、截止波长等传输特性，弯曲或侧压等机械特性与标准单一模式光纤一样。
(2)虽然光纤一般缆索化铺设在地下管路内，但都市系统的管路错综复杂，长尺寸铺设困难。因此，缆索的段长平均在1km左右。而光纤通常是以25～50km的段长出厂的。由于1383nm的OH基的吸收损失特性通常不因缆索化而改变，因此为了保证作为光缆的品质，光纤的传输特性在长度方向上的均匀性非常重要。
在都市系统中实用化1000芯左右的多芯光缆，与传输损失相比，在1km左右长度上的特性(传输损失)的均匀性、光缆间的连接损失小、弯曲损失小、耐侧压能力强等使用特性好的光纤更加重要。如果从这一点上来看，上述美国专利第5905838号提出的光纤，不一定保证了短尺寸的光缆的特性均匀性，由于MFD(Aeff)小到7μm的程度，因此与MFD为9.2μm左右的标准单一模式的光纤连接的连接损失在0.3dB以上，不实用。这样，要想试图与已经存在的传输线路完全匹配，而在传输装置方面产生不匹配，反过来要想试图与已经存在的传输装置完全匹配，而在传输线路方面产生不匹配。从传输线路和传输装置两方面使该匹配性最优化的尝试，迄今为止还没有实施。
发明内容
本发明的目的就是提高1km左右的短尺寸光纤的1383nm处的传输损失在长度方向上的均匀性，主要是作为都市光纤与已经铺设的光纤的匹配性。
我们以提高作为OH的吸收峰值的波长1383nm的传输损失在长度方向的均匀性为目的开发测定技术，并且对标准单一模式光纤，研究了该波长1383nm带的传输损失沿长度方向的均匀性，结果发现以下几点例如，在25.2km长的光纤中，波长1383nm的平均传输损失为0.32dB/km，即使几乎看不见OH的吸收峰值的光纤，如果测定每1km的区间损失，就可以发现0.28～0.38dB/km这样大的变动(参照图3)。当测定该光纤的波长1310nm及1550nm波长的传输损失沿长度方向的均匀性时，每1km的区间损失偏离平均传输损失的变动量集中在0.03dB/km以下。因此判定，以往的光纤虽然能够保证1310nm或1550nm波长的短尺寸的传输损失，但不一定能够保证1383nm波长的短尺寸的传输损失。
并且还判定，如Aeff扩大型的NZDSF或散布斜率降低型的NZDSF那样，光纤的分布图越复杂，该波长1383nm带的传输损失沿长度方向的变化越有变大的倾向。
本发明的第1方式是提供一种降低了上述波长1383nm的传输损失沿长度方向的变动的光缆。本发明的光纤的特征在于，波长1383nm带的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，在1km以上的长度的光纤中，波长1383nm上任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km。最好是波长1383nm带上任意的每1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.01dB/km。
并且，本发明的光纤的特征还在于，22m长度上的截止波长不到1380nm。
而且，本发明的光纤的特征在于，氢老化试验后的波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小。
如果采用本发明的光纤，则由于波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，波长1383nm中任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km，因此，能够在1.38μm带上使用，即使在短尺寸的光缆的情况下，也能保证传输损失。
并且，由于22m长度上的截止波长不到1380nm，因此能够在波长1383nm上进行单一模式传输。
而且，由于氢老化试验后的波长1383nm带的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，因此保证了在波长1.38μm带上的长期稳定的传输。
另外，在本说明书中，所谓平均传输损失是指对于光纤的1个连续长(即不包含接头的地方，例如1卷的长度)，用该1个连续的长度(km)除以传输损失(dB)的值。并且，任意1km的区间损失是指对于光纤的1个连续长，沿长度方向任意1km上的传输损失。而且，氢老化试验是指用IEC60793-2-50(2002-01第一版)C3.1所规定的方法。这里，在本发明中使λy为1383nm。并且，22m长度上的截止波长是指用ITU-T G.650所定义的光缆截止波长λcc。对于本文没有特别定义的其他术语，遵从ITU-T G.650的定义、测定方法。
本发明的第2方式的是提供一种适合于1.3μm带的DWDM传输、与已经铺设的传输线路(标准单一模式光纤)具有匹配性的光纤。
本发明的光纤，其特征在于，波长1310nm处的MFD在8μm以上、在1280～1324nm的波长区域没有零散射波长，在该波长区域内，散射的绝对值为0.1～8.0ps/nm/km，散布斜率在0.1ps/nm2/km以下，在22m方法中的截止波长为1270nm以下，波长1310nm处的平均传输损失在0.4dB/km以下。这里，1.3μm带是指波长在1280nm～1324nm的范围。
由于波长1310nm处的MFD在8μm以上，因此能够使与MFD为9.2μm左右的标准单一模式光纤的连接损失在0.1dB以下，能够保证与已经铺设的传输线路的匹配性。
并且，由于在1280nm～1324nm的波长区域没有零散射波长，在该波长区域内，散射为0.1～8.0ps/nm/km，因此在使用上可以忽略由于四波混合等非线性现象产生的波形畸变。由于散布斜率在0.1ps/nm2/km以下，因此能够进行各信号光之间的波长散布值的差小、有效地降低了由于各信号光之间的波长散布而引起的波形畸变量的差的光传输。
由于22m方法的截止波长在1270nm以下，因此在波长1.3μm带只能传输基础模式光。由于波长1310nm处的平均传输损失在0.4dB/km以下，因此能够在波长1.3μm带进行光通信。
并且，在1310nm时的MFD在9.5μm以下或者零散射波长在1325～1350nm的情况下，只要对标准单一模式光纤的外形作最小限度的变更，就能实现本发明的光纤，能够实现制造性好的光纤。
并且，在假设1310nm处的MFD为A(μm)、22m方法中的截止波长为B(nm)的情况下，本发明的光纤能够通过满足A*B*1000的关系实现上述特性。
并且，本发明的光纤，使波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，散射的绝对值为0.1～8.0ps/nm/km，散布斜率在0.1ps/nm2/km以下，由此，在将来扩大波长区域时，能够使用1.4μm带，最佳。
通过使氢老化试验前后在波长1383nm处的平均传输损失的增加在0.04dB/km以下，能够提供耐氢性好并且长期可靠性好的光纤。
本发明的第3方式的目的是提供一种即使进行氢老化试验，在1383nm的由于OH基的吸收峰值的增加也少，即耐氢性好，并且作为都市用的光纤与已经铺设的光纤相匹配的光纤。其目的特别是提供一种低成本地制造适合于C波段的WDM传输的光纤的方法。
为了达到上述目的，本发明提供的光纤制造方法的特征在于，在制造1310nm处的模域直径为8.0～11.0μm，波长1383nm处的平均传输损失比波长1310nm处的平均传输损失小，波长1383nm处的散射为+2～+8ps/nm/km的光纤时，在拉制光纤母材后实施被覆，对获得的光纤纤维在包含重氢气体的气体环境中曝露处理。
在具有上述特性的光纤中，采用这些特性的理由如下(1)首先，虽然设计成波长1310nm处的MFD为8.0～11.0μm，但这是为了确保与已经铺设的标准单一模式光纤连接时的匹配性。
(2)设计成波长1383nm处的平均传输损失比波长1310nm处的平均传输损失小。并且抑制波长1383nm处的传输损失的增大。
这些特性通过实施后面所述的处理，抑制波长1383nm处由于OH基而产生的吸收损失的增加来实现。
(3)将光纤设计成在波长1383nm的波长区域的散射为+2～+8ps/nm/km。最好是1383nm处的散射为+4～+7ps/nm/km。
通过这样设计，能够抑制四波混合的影响，并且能够使构成光传输线路时的累计散射的影响集中在最小限度。
另外，用本发明制造的光纤，只要满足上述特性，不受折射率分布图的形状的任何限制。例如，可以采用适用于图1所示的低损失光纤的折射率分布图。
附图的简要说明图1是本发明的第1方式实施例的光纤的折射率分布的示意图；图2是本发明的第1方式其他实施例的光纤的多层型心的折射率分布的示意图；图3是表示以往的光纤中波长1383nm处的传输损失的每1km的区间损失的变动的示意图；图4是本发明的第2方式实施例的光纤的折射率分布的示意图；图5是本发明的第2方式其他实施例的光纤的折射率分布的示意图；图6是本发明的第3方式实施例的光纤的折射率分布的示意图；图7是拉制、OH基只极少量地存在的光纤的传输损失光谱图的1例；图8是对光纤进行D2处理时的传输损失光谱图的1例；图9是表示D2处理开始后传输损失的变化与D2处理的时间的关系的曲线图；图10是D2处理前的光纤的传输损失光谱的示意图；图11是D2处理后的光纤的传输损失光谱的示意图；图12是表示波长1420nm处D2处理前后的传输损失的差与D2处理开始后经过的时间的关系的曲线图；图13是以往的光纤的散射特性与传输损失特性的示意图。
本发明的实施方式下面参照
本发明的、降低波长1383nm处的传输损失的变动这一第1方式的光纤及其制造方法。图1表示了本发明的光纤的折射率分布。对于上述波长1383nm处的传输损失沿长度方向变动的问题，我们进行了仔细研究，查明光纤的母材阶段中的型心直径或型心偏心量沿长度方向的微小变动是产生的原因。虽然拉伸时外包覆层(オ一バ一クラツド)中的OH基向型心扩散，但靠近外包覆层的地方OH基的浓度高。由于光传播的区域扩大到OH基浓度高的外包覆层附近，因此与模域直径小的地方相比，模域直径大的地方波长1383nm处的传输损失容易变大。因此，随着模域直径的变化，波长1383nm的传输损失沿长度方向产生变动。
为了降低波长1383nm的平均传输损失，如美国专利第6131415号所记载的那样，增大芯棒中包覆与型心的比是有效的。但是，增大芯棒中包覆与型心的比，包覆与型心之比的微小变动会带来作为光纤状态时的MFD或模域偏心量变动的长度变长。为了改善该相反的特性，在标准单一模式光纤的设计中，进行了以下的变更(1)在VAD方法中，使制造型心时的包覆与型心之比为2以下。由此可以将包覆与型心之比的变动给长度方向带来的影响抑制在1km以下。
(2)在拉伸过程等中也不使用氢氧火焰燃烧器，而用电炉拉伸。由于不使用成为产生OH原因的氢氧火焰燃烧器，因此能够将玻璃体整体的OH浓度降低到1ppm以下。
(3)如图1所示的那样，在芯棒(型心11及第1包覆层12)与最外层的第3包覆层14之间，设置将体积密度小的碳黑玻璃化所获得的第2包覆层13的区域。使型心11与第2包覆层13之比为6～8。第2包覆层13的区域的碳黑阶段的体积密度最好在0.3g/cm3以下。由此，也能够将第2包覆层13的区域的OH基的浓度降低到1ppm以下。
拉制这样获得的光纤母材做成光纤，在确认特性时，得出下面的结果，即使在短尺寸的光缆中也能够应用。
传输损失在1310nm0.34dB/km传输损失在1550nm0.20dB/km传输损失在1383nm0.31dB/km1km区间损失的最大值
在1310nm0.36dB/km在1550nm0.21dB/km在1383nm0.32dB/kmMFD在1310nm9.2μm在1550nm10.4μm在1383nm9.6μm另外，将本方法应用于图2的分布，试制了有效截面积(Aeff)扩大型的NZDSF、散布斜率降低型的NZDSF。即，图2所示的折射率分布21为与图1所示的型心11相对应的多层型心的折射率分布。即使在具有这样的多层型心的情况下，由于拥有图1所示的第2包覆层13，也能获得波长1383nm处任意的每1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km这样的结果。
如果采用本发明的光纤，由于波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，波长1383nm处任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km，因此能够在波长1383nm上使用，即使在短尺寸的光缆的情况下，也能保证传输损失。并且，由于氢老化试验后波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，因此能够保证在1380nm附近的长期稳定的传输。
下面参照图4～图5说明本发明的、为了与已经铺设的光缆的匹配性而使1310nm处的MFD为8μm以上的光纤的实施例。
本发明的光纤适合于1310nm处的MFD在9.5μm以下的场合，或者零散射波长为1325～1350nm的场合。在假设1310nm处的MFD为A(μm)、22m方法中的截止波长为B(nm)的情况下，上述特性可以通过满足A*B*1000的关系来实现。
并且，本发明的光纤最好使波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，散射的绝对值为0.1～8.0ps/nm/km，散布斜率在0.1ps/nm2/km以下。
通过使氢老化试验前、后波长1383nm的平均传输损失的增加在0.04dB/km以下，能够提供长期可靠性好的光纤，最佳。
本实施例的光纤包括光轴中心折射率为n1的型心区域、型心区域周围折射率为n2的包覆区域。各折射率的大小关系为n1＞n2。这样的光纤能够通过以二氧化硅为基材，在型心区域添加例如锗元素来实现。
光纤通过脱水、烧结将用VAD方法制造的碳黑玻璃化，得到半成品后拉制，被覆两层紫外线硬化树脂，制成外径约250μm的光纤纤维。然后在常温、常压下放置在D2气体环境中约2个小时，确认下述中呈现的各种特性。
(第1实施例)第1实施例的光纤具有由图4所示的阶梯型型心折射率41和包覆层折射率42组成的折射率分布，波长1310nm处的MFD为8.5μm，零散射波长为1326nm，在1280～1324nm的波长区域内散布斜率为0.08ps/nm2/km，该波长区域内散射值的绝对值为0.4～3.4ps/nm/km、截止波长为1250nm。因此，A×B(MFD与截止波长的乘积)为10600。并且，波长1310nm处的平均传输损失为0.34dB/km，波长1383nm处的平均传输损失为0.29dB/km。并且，将本光纤实施氢老化试验时，试验前后波长1383nm处的传输损失的增加为0.00dB/km。
(第2实施例)第2实施例的光纤具有图4所示的折射率分布，波长1310nm处的MFD为8.1μm，零散射波长为1340nm，在1.3μm带内散布斜率为0.08ps/nm2/km，在1.3μm带内散射值的绝对值为1.6～5.2ps/nm/km、截止波长为1100nm。因此，A×B(MFD与截止波长的乘积)为8900。并且，波长1310nm处的平均传输损失为0.34dB/km，波长1383nm处的平均传输损失为0.29dB/km。并且，将本光纤实施氢老化试验时，试验前后波长1383nm处的传输损失的增加为0.00dB/km。
(第3实施例)本发明的光纤折射率分布并不局限于图4所示的，也可以是例如图5所示的分布。其分布为第1型心折射率51在中央有峰值，折射率仅比包覆的折射率54大≥1，第2型心折射率52仅小≥2，第3型心折射率53仅大≥3。
本发明的光缆能够保证与已经铺设的传输线路的匹配性，提供在1.3μm带上、抑制了四波混合的产生的WDM用的光纤。
并且，本发明的光纤，在波长1310nm处的MFD为9.5μm以下的场合，或者零散射波长为1325～1350nm的场合，是制造性好的光纤，是最佳的光纤。
并且，本发明的光纤，通过使波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，散射值的绝对值为0.1～8.0ps/nm/km，散布斜率在0.1ps/nm2/km以下，在将来扩大波长区域时，能够使用1.4μm带，是最佳的光纤。
在氢老化试验前后的波长1383nm处的平均传输损失的增加在0.04dB/km以下时，能够提供长期可靠性好的光纤，而且最佳。
根据本发明的第3方式，耐氢性好的都市用光纤的制造方法的实施例如下首先，与以往一样，用VDA方法制造光纤母材。然后，拉伸该光纤母材制造预定线径的光纤，然后对光纤实施被覆做成光纤纤维。并且进行提高该光纤纤维的耐氢性的处理。具体地说，将该光纤纤维收容在处理装置中，然后使装置内为包含重氢(D2)气体的常温、常压的气体环境，放置预定的时间。
重氢成分渗透到光纤纤维的光纤本体内，进入存在于光纤本体内的缺陷中形成结合。其结果，对处理后的光纤纤维进行氢老化试验时，由于渗透到光纤本体内的氢不与已经处于惰性状态的上述缺陷结合，因此不引起特定的吸收峰值的增加。即提高了耐氢性。
上述曝露处理时最好采用10℃～40℃作为常温，采用86～106kPa作为常压。处理时间虽然根据处理对象的光纤纤维的长度而变，但最长进行24小时的处理就可以了。
通过实施这样的处理，本发明在具备上述特性的同时，还能够获得氢老化试验后的波长1383nm处的传输损失的增加量在0.04dB/km以下，甚至在0.01dB/km以下的光纤。
这样制造的光纤的折射率分布如图6所示，为型心61的折射率比包覆层62高的阶梯型。
将长约3km的这种光纤纤维配置在处理装置内，使装置内为温度23℃、压力100kPa的大约100％的重氢气体环境，保持这种状态约3个小时。
然后，对处理后的光纤纤维进行IEC60793-2-50(2002-01第一版)附件C第C3.1部分所规定的氢老化试验，用ITU-TG.650所规定的方法测定波长1383nm处的平均传输损失。将该结果与试验前的测定结果一起列在表1中。另外还测定了波长1310nm处的平均传输损失。
并且，分别测定了波长1310nm处的MFD、波长1383nm处的散射值，其结果也列在表1中。为了比较，对于没有实施重氢曝露处理的光纤的纤维也进行同样的测定，一起记录了其结果作为比较例。
*表1中“图1”变更为“图6”
从表1可以清楚地看出，与没有实施重氢处理的比较例形成鲜明对比，用本发明的方法制造的光纤，波长1383nm的平均传输损失在氢老化试验前后不增大。
通过以上说明可以清楚地看出，如果采用本发明，不仅在光纤的制造过程中，就是在已经能够使用的光纤纤维的状态下也能提高其耐氢性。因此，能够低成本地制造将波长1383nm处的传输损失的增加控制在0.04dB/km以下、耐氢性好、传输损失长期持续稳定的光纤。
并且，由于该光纤设计为波长1310nm处的MFD为8.0～11.0μm、波长1383nm处的平均传输损失比波长1310nm处的平均传输损失小、并且波长1383nm处的散射为+2～+8ps/nm/km，因此保障了与已经铺设的标准单一模式光纤的匹配性，对光纤网络的构筑有用。作为以C波段的WDM传输方式使用的光纤线路期待其有用性。
并且，作为别的问题，拉制后的光纤产生某些构造缺陷。因此实际使用该光纤时，可能存在该光纤的被覆等产生的H2扩散到光纤内，与上述构造缺陷相互反应生成OH基的情况。
因此，即使制造时OH基不存在，也可能在实际使用时产生新的OH基，在该光纤上产生吸收损失。
由于在用光纤构筑长的传输线路时，这样的OH基或H2产生的吸收损失这一问题招致传输损失的增大，因此是无论如何都必须解决的问题。
并且，日本专利公报特公平4-4988号中，提出了一种光纤的方案，其中，通过用OD基(D为重氢)置换玻璃中残留的OH基，使光的吸收波长向比1550nm还长的波长侧移动。但是，作为实际问题，由于该方法将残留的OH基置换为OD基，因此需要长时间或者在高温下的处理，不仅经济性较差，而且缺乏实用性。
并且，在日本专利公报特开2000-187733号中，公开了下面这样的方法。该方法通过在实际使用之前将拉制后的光纤在重氢(D2)气体环境中曝露，在拉制后的构造缺陷与使用环境中的H2之间生成OH基以前的阶段，在该构造缺陷上生成OD基。由此，光纤的构造缺陷不与使用环境中的H2互相起反应，不引起生成新的OH基的情况。
通过该先进技术的开发，能够抑制波长1240nm处基于H2分子的光的吸收，或者波长1400nm带域处基于OH基的光的吸收。但是，如果将拉制后的光纤在重氢(D2)气体环境中曝光，则D2分子扩散到玻璃中。并且，基于与玻璃中的构造缺陷的相互反应生成的OD基的吸收损失也在比1550nm带域长的波长侧产生。同时，游离的D2分子本身产生的吸收损失在波长1420nm附近产生。并且，该D2分子产生的吸收损失可以说很小，看起来，增大了光纤的传输损失。
这种情况引起下面这样的问题。首先，如前所述，OH基吸收在1400nm带域产生。因此，尽管通过进行重氢处理(以后称为D2处理)来消除1400nm带域的OH基吸收，但现实中观察到D2处理后的光纤中上述传输损失增大了，因此观察者判断为该光纤中存在OH基。
其结果，用极昂贵的D2继续进行D2处理。这是因为尽管实际上通过D2处理所有的构造缺陷已全部生成OD基，即已经达到了D2处理的本来的目的，但将上述基于D2分子的吸收损失的传输损失增大这一现象误认为是由于存在OH基，基于OH基吸收的原因。这简直就是没有确立决定D2处理的适当的终了时刻的基准。
因此应该提供解决上述问题，基于关于D2处理后的D2分子的光吸收举动的新认识，决定D2处理的适当终了时刻的光纤的制造方法。
在本发明中，提供了一种光纤的制造方法，它包括对拉制后的光纤进行重氢处理的步骤，其特征在于，包括重氢处理前的上述光纤的波长1383nm处的平均传输损失与波长1420nm处的平均传输损失的差，与重氢处理后的上述光纤的波长1383nm处的平均传输损失与波长1420nm处的平均传输损失的差的差别在0.01dB/km以上的时刻。
具体地说，提供一种从上述重氢处理的开始时刻到测定上述传输损失的时刻为止，将上述光纤在温度25℃下经过48小时以上的间隔的光纤的制造方法。
并且，在以后的说明中，“1400nm带域”指波长1335～1435nm中的任意1点，“1550nm带域”指波长1500～1600nm中的任意1点。并且，D2处理是指将光纤曝露在D2的浓度比大气中的浓度高的气体环境中。
对用通常的方法制造的光纤母材进行拉制得到光纤，这种光纤的传输损失光谱图的1例表示在图7中。
在该光谱图中，出现在波长1383nm附近的峰值为OH基引起的传输损失，该光纤处于能够在1400nm带域和1550nm带域两个带域中传输光的状态。
并且，对上述光纤进行D2处理，从D2处理开始经过72小时后的处理光纤的传输损失光谱图表示在图8中。
并且，D2处理的实施方式为将处理对象的光纤收纳在密闭容器中，将包含预定浓度的D2的例如N2封入容器内后，原封不动地放置所希望的时间。
从图8可以清楚地看出，在波长1420nm附近出现新的传输损失(A)，并且在波长1500nm附近出现新的传输损失(B)。后者是基于重氢原子D与D2处理前的光纤中的构造缺陷结合而形成的OD基的吸收损失而产生的。
并且，前者为扩散到光纤内的D2分子本身的光吸收引起的损失的增大。
这里，本发明者们从开始D2处理后随时间推移地测定波长1420nm处的传输损失(A)，分别在各时刻将测定值减去D2处理前的传输损失，检查传输损失的变化量与D2处理时间的关系。其结果列于图9中。
从图9可以清楚地看出，在开始D2处理的同时，传输损失相对于D2处理前的值急剧增大，在经过72小时的处理的时刻最大。然后，传输损失(A)随着时间的推移而逐渐减小。
从该新的发现可以考虑以下问题(1)在开始D2处理的同时D2分子开始向光纤中扩散，直至到达饱和状态。因此，与D2处理前相比，D2分子产生的吸收损失增加，光纤的传输损失急剧地增大。
(2)饱和状态以后，由于D2的一部分与构造缺陷相反应依次作为OD基被固定，因此光纤内的D2的分子量逐渐减少，吸收损失也随之逐渐减小。相反，由OD基产生的吸收损失而造成的传输损失增大。
(3)所有的构造缺陷全部变成OD基以后，剩余的D2分子由于不存在反应对象，因此向光纤的外部逃逸。另外，可以考虑该逃逸举动与从外部向光纤内部的扩散举动有平衡关系。
(4)因此，从D2处理开始经过一定时间后，在被D2处理过的光纤的传输损失转为减少的某一时刻，由于构造缺陷与OD基的结合已经完了，可以将该时刻作为D2处理的终了时刻。
根据上述新的发现和上述思考，开发了光纤的改进制造方法。
具体地说，在D2处理前后，测定波长1383nm处的平均传输损失(假设为a dB/km)，同时测定波长1420nm处的平均传输损失(假设为b dB/km)，将D2处理前后a-b的差呈现0.004dB/km以下的时刻作为D2处理的终了时刻。
这里，选择波长1383nm的理由是因为该波长是呈现OH基固有的吸收峰值的波长，并且受D2处理的影响损失不易变化；选择波长1420nm的理由是因为能够根据该波长的损失变化确认D2分子是否到达型心。并且，使a-b的值在0.01dB/km以下的理由是因为必须确认D2确实地进入型心。
更具体地说，从开始D2处理以后，通过在25℃温度下放置48小时以上，可以使上述a-b的值在0.01dB/km以下。
满足上述条件的光纤在条长10km以上的情况下，22m长的截止波长在1300nm以下。
并且，在D2处理后测定光纤的平均传输损失时，最好将该光纤放置在D2的浓度比D2处理时D2浓度的最高值低的气体环境中放置例如300小时以上，然后再测定。这是因为，由于上述D2分子的逃逸扩散的平衡关系向逃逸侧崩溃，D2分子向外部逃逸出去，因此光纤内游离的D2分子产生的吸收损失事实上已经消失的缘故。
从以上说明可以清楚地看出，如果采用本发明，能够恰当地决定D2处理的终了时刻。并且，能够制造即使在1400～1550nm这样宽的波长区域内也能够控制OH基的吸收、能够用于CWDM传输的光纤。
并且，在测定D2处理后的光纤的平均传输损失时，能够判断该平均传输损失是由于D2分子的吸收产生的损失，还是由于弯曲损失之类的其他原因产生的损失。
并且，作为别的问题，即使在用高纯度二氧化硅制造光纤的情况下，虽然该光纤内通常只存在不到0.1ppm的OH基，但存在生成的OH基随时间变化的问题。
即发现，即使是拉制后OH基少的光纤，如果将它铺设使用，在环境温度下曝露在周围的氢中，该氢扩散到光纤内生成OH基，波长1300nm～1600nm的传输损失，特别是波长1380～1600nm的传输损失随时间推移而增加。这种由于氢的存在而产生的传输损失随时间的变化通常称之为“氢时效变化损失”。
在将光纤打捆作为通信光缆时，这样的氢扩散的影响甚至通过包覆层观察到。即使在常温下，在0.01％左右的微量的氢的环境中曝露几天的情况下，该氢扩散也已经观察到，例如在波长1383nm时能够发现0.02dB/km～0.12dB/km的损失。
但是，氢可以认为是由于光缆中存在的异种金属或周围的湿气产生的腐蚀现象而产生的，或者构成被覆层的硅树脂被加热产生的物质。并且，铺设在海水或大气中的光纤存在氢时效变化损失特别大这样的问题。
对于这样的问题，提出了在光纤使用之前、曝露在重氢(D2)环境中之后，放置在例如大气中这样的D2处理方案(参照例如日本专利公告特开2002-148450号)。
该方法的目的是通过在D2与拉制后的光纤中存在的构造缺陷或OH基反应后，放置预定的时间，事先排除在实际使用时生成OH基的因素，防止由于生成OH基而使传输损失增加。
但是，上述专利文献1所记载的D2处理存在进行D2处理的时间非常长，或者为了使因为D2处理而扩散到光纤内、以未与OH基反应的状态残留的D2分子逃逸到光纤外而放置的时间非常长这样的问题。因此，上述先进技术，在实际的工业生产中生产效率低下，实用上不一定是满意的方法。
因此，希望提供一种解决以往的D2处理中的上述问题、迅速并且有效地实施D2处理，确保传输特性长期稳定的制造光纤的方法。
为了达到上述目的，本发明提供的光纤制造方法的特征在于，将刚拉伸缠绕在绕线管上的光纤曝露在包含氢气的气体环境中，然后在上述光纤中的氢气没有完全去除的时候，一边施加拉力一边使上述光纤重新缠绕在别的绕线管上。
此时，上述拉力最好是相当于上述光纤的拉伸值为0.5％～2％的拉力，并且，在重绕上述光纤时，最好在长度方向将上述光纤切断分割成所希望的长度。
在本发明方法的实施例中，首先，将用普通方法制成的光纤母材进行拉制、被覆，所形成的光纤卷取到绕线管上后，立即实施D2处理。具体以这样的方式实施将刚卷取光纤的绕线管收容到密闭容器中，将包含D2的气体封入容器内，以这样原封不动的状态放置预定的时间。
作为环境气体，可以使用例如空气或者惰性气体(He、Ar、N2等)与D2的混合气体，此时，最好是包含0.01％～100％D2的气体。包含近100％的D2的混合气体，即使短时间处理也能够抑制传输损失的增加，从处理效果这一点来讲最佳。
处理时间，如果不足1小时则不能充分发挥D2处理的效果，如果超过10小时则效果达到饱和，从而使生产效率降低，因此只要1～10小时就可以。最好是2个小时左右。
并且，如果D2处理时的温度过低，则D2处理的反应变慢，而如果反之过高，则虽然能够缩短处理的时间，但另一方面由于存在使被覆层恶化的可能，因此处理时的温度最好控制在25±3℃的范围内。
D2处理后，处理过的光纤立即重新缠绕到别的绕线管上。此时，必须给光纤施加拉力。
即，本发明最大的特征是可以省略以往的、为了除去游离的D2分子而在D2处理后长时间放置这一过程。
该重新缠绕可以在空调控制的大气中，或者也可以在氮气环境中进行。
并且，通过给光纤施加拉力，给被覆层施加负荷，该被覆层的弯曲与摩擦的能量使光纤芯线(玻璃)的温度稍微有点上升。并且，由于光纤芯线(玻璃)也受到拉力，在该光纤芯线的表面，D2的浓度为零或者非常低，因此残留在芯线内部的D2分子容易逃逸到外部，缩短了除去气体所需要的时间。
此时施加的拉力设定为光纤的伸长为0.5％～2.5％的拉力。这是因为当施加伸长小于0.5％这样的拉力时，得不到上述效果；而当施加伸长大于2.5％这样的拉力时，有使被覆产生损伤的可能性。并且，如果在该重新卷绕时将光纤切断成例如出厂时的长度那样的所希望的长度，则不必重新设置切割工序，提高了效率。
拉伸用普通方法制造的光纤母材制造光纤，将其缠绕在绕线管上。将该光纤的传输损失光谱图的1例表示在图10中。图中，波长1380nm附近出现的峰值A0为OH基引起的传输损失。
然后，将绕线管放入密闭容器中，封入100％的D2、20％的N气，在25℃温度下放置2小时进行D2处理。在上述条件的D2处理后放置72小时，然后测定传输损失。其结果表示在图11中。从图11的传输损失光谱图可以清楚地看出，在波长1420nm附近发现新的峰值A1，并且在波长1500nm附近也发现新的宽峰A2。前者A1为扩散到光纤内的D2分子自身的吸收引起的损失增大，后者A2为重氢原子D与D2处理前的结构缺陷结合形成的OD基的吸收造成的吸收损失。
然后，在大气中将绕线管上的光纤重新缠绕到别的绕线管上。此时，在光纤上施加伸长为1.1％这样的拉力，每25.26km切断分离。然后从开始D2处理起随时间推移来测定波长1420nm处的传输损失，将各个时刻的测定值减去D2处理前的传输损失(图10的1420nm处的值)，检查其变化量与D2处理后经过的时间的关系，用图12的-·-记号表示它们。
并且，为了比较，不重新缠绕到别的绕线管上，将D2处理后的光纤原封不动地放置到大气中，在这种情况下检查传输损失的变化量与D2处理后经过的时间的关系。用图12的-×-记号表示其结果。
从图12可以清楚地看出，与用比较例方法制造的光纤相比，用实施例方法制造的光纤在波长1420nm附近呈现吸收损失的游离D2分子在短时间内逃逸了。
从上述说明可以清楚地看出，在想要用D2处理制造氢时效变化损失低的光纤时，不用象以往那样在D2处理后长时间放置也能够达到目的。这是本发明在D2处理后立即一边施加拉力一边切断、分割，进行重绕所具有的效果。
因此，如果采用本发明，能够在短时间内生产传输损失不增大的光纤，并且由于不需要长时间放置的过程，因此不必长时间滞留大量卷取了切断、分割的光纤的绕线管，对D2处理的实用化有很大贡献。
权利要求
1.一种光纤，波长1383nm带的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小、长度在1km以上，其特征在于，波长1383nm带的任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，波长1383nm带的任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.01dB/km。
3.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，22m长的截止波长不到1380nm。
4.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，氢老化试验后的波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的传输损失小。
5.一种光纤，其特征在于，波长1310nm的模域直径在8μm以上，在1280～1324nm的波长区域没有零散射波长，在该波长区域内，散射的绝对值为0.1～8.0ps/nm/km，散布斜率在0.1ps/nm2/km以下，在22m方法中的截止波长为1270nm以下，波长1310nm处的平均传输损失在0.4dB/km以下。
6.如权利要求5所述的光纤，其特征在于，在1310nm处的模域直径在9.5μm以下。
7.如权利要求5所述的光纤，其特征在于，零散射波长为1325～1350nm。
8.如权利要求5所述的光纤，其特征在于，在假设1310nm处的模域直径为A(μm)、22m方法中的截止波长为B(nm)的情况下，A*B*1000。
9.如权利要求5所述的光纤，其特征在于，波长1383nm的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小。
10.如权利要求9所述的光纤，其特征在于，氢老化试验前后的波长1383nm处的传输损失的增加在0.04dB/km以下。
11.一种光纤的制造方法，其特征在于，在制造波长1310nm处的模域直径为8.0～11.0μm，波长1383nm处的平均传输损失比波长1.31μm处的平均传输损失小，波长1383nm处的散射为+2～+8ps/nm/km的光纤时，在拉制光纤母材后实施被覆，对所获得的光纤纤维在包含重氢气体的气体环境中进行曝露处理。
12.如权利要求11所述的光纤的制造方法，其特征在于，所述光纤在波长1383nm处的散射为+4～+7ps/nm/km。
13.如权利要求11所述的光纤的制造方法，其特征在于，所述曝露处理在常温、常压下进行。
14.如权利要求13所述的光纤的制造方法，其特征在于，所述曝露处理的处理时间最长为24小时。
15.如权利要求11所述的光纤的制造方法，其特征在于，所述光纤在进行氢老化试验时，波长1383nm处的传输损失的增加量在0.04dB/km以下。
16.如权利要求11所述的光纤的制造方法，其特征在于，所述光纤在进行氢老化试验时，波长1383nm处的平均传输损失的增加量在0.01dB/km以下。
17.一种光纤制造方法，包括对拉制后的光纤进行重氢处理的步骤，其特征在于，包括重氢处理前的所述光纤的波长1385nm处的平均传输损失与波长1420nm处的平均传输损失的差，与重氢处理后的所述光纤的波长1385nm处的平均传输损失与波长1420nm处的平均传输损失的差的差别在0.01dB/km以上的时刻。
18.如权利要求17所述的光纤的制造方法，其特征在于，从开始所述重氢处理的时刻开始到测定所述传输损失的时刻为止，将所述光纤在25℃温度下经过48小时以上的间隔。
19.如权利要求17所述的光纤的制造方法，其特征在于，光纤的检查条长在10km以上，22m的截止波长在1300nm以下。
20.一种光纤制造方法，其特征在于，将刚拉伸缠绕在绕线管上的光纤曝露在包含氢气的气体环境中，然后在所述光纤中的氢气没有完全去除的时候，一边施加拉力，一边使所述光纤重新缠绕在别的绕线管上。
21.如权利要求20所述的光纤制造方法，其特征在于，所述拉力为相当于所述光纤的伸长值为0.5％～2％的拉力。
22.如权利要求20所述的光纤制造方法，其特征在于，在重新缠绕所述光纤时沿长度方向将所述光纤切断、分割成所希望的长度。
全文摘要
本发明公开了一种适于波长分割多路复用系统的光纤及其制造方法，该光纤的波长1383nm带的平均传输损失比波长1310nm的平均传输损失小，长度在1km以上，其特征在于，波长1383nm带的任意1km的区间损失的最大值大于平均传输损失的量不超过0.03dB/km。
文档编号H04B10/12GK1501619SQ0314896
公开日2004年6月2日 申请日期2003年6月30日 优先权日2002年6月28日
发明者高桥文雄, 森平英也, 桑原正英, 石田祯则, 伊势聪, 奥诚人, 也, 则, 英 申请人:古河电气工业株式会社