シングルモード光ファイバ
【課題】大容量のプリフォームからできる低減衰シングルモード光ファイバを提供する。
【解決手段】シングルモード光ファイバは、中心から周囲に、コア、少なくとも第１と第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有する。コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径（Ｒｃｏ）と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径（Ｒｃｌ１）と、５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径（Ｒｃｌ２）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）とを有し、外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有する。
【解決手段】シングルモード光ファイバは、中心から周囲に、コア、少なくとも第１と第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有する。コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径（Ｒｃｏ）と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径（Ｒｃｌ１）と、５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径（Ｒｃｌ２）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）とを有し、外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ透過の分野、より具体的にはシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の分野に関する。本発明は、大容量のプリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）から製造することができる低減衰シングルモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバについては、その屈折率分布が、一般に、屈折率をファイバの半径と関連付ける関数のグラフの形によって分類される。標準的なやり方では、ファイバの中心までの距離ｒが、ｘ軸上に示され、ｙ軸上に、ファイバ・クラッドの屈折率差が示される。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論上又は規定分布を表すが、ファイバの製造上の制約によって、分布に僅かな差が生じることがある。光ファイバは、従来、光信号を伝達し場合によっては増幅する機能を有する光学コアと、コア内に光信号を閉じ込める機能を有する光学クラッドとからなる。この目的のため、コアの屈折率ｎｃと外側クラッドの屈折率ｎｇは、ｎｃ＞ｎｇのようになる。
【０００３】
ステップ型屈折率ファイバは、ＳＭＦ（「シングルモードファイバ」）とも呼ばれ、典型的には、光ファイバ伝送システムの線ファイバとして使用される。そのようなファイバは、特定の電気通信規格に従う波長分散及び波長分散勾配と、標準化された遮断波長及び実効面積値とを有する。
【０００４】
様々なメーカーからの光学システム間の互換性の必要性に応じて、国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、ＳＳＭＦ（標準シングルモードファイバ）と呼ばれる標準光伝送ファイバが従うべき規格（基準ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）を定義した。
【０００５】
例えば、Ｇ．６５２規格は、伝送ファイバに関して、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド径（ＭＦＤ）に関して範囲［８．６；９．５μｍ］、ケーブル遮断波長の値に関しては最大１２６０ｎｍ、λ０と示されたゼロ分散波長の値に関して範囲［１３００；１３２４ｎｍ］、及び波長分散勾配の値に関して最大０．０９２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍを推奨する。標準的なやり方では、ケーブル遮断波長は、国際電気標準会議の小委員会８６Ａによって規格ＩＥＣ ６０７９３−１−４４で定義されたように、光信号が２２メートルのファイバを伝搬後にシングルモードでなくなる波長として測定される。
【０００６】
純粋なシリカ・コアを有するファイバも既知であり、純粋シリカ・コア・ファイバ（ＰＳＣＦ）と呼ばれる。ＰＳＣＦのコア内にドーパントがないので、光損失と、特に波長１５５０ｎｍでの減衰を制限することができる。したがって、ＰＳＣＦは、慣例的に、屈折率を低くしかつコア内に光信号を閉じ込める機能を保証するためにフッ素がドープされたシリカのクラッドを有する。
【０００７】
既知の方法では、実質的に、光ファイバは、ファイバ線引きタワーでプリフォームから線引きすることによって作成される。例えば、プリフォームは、ファイバのクラッドとコアの部分を作成するきわめて高品質のガラス管からなる一次プリフォームを含む。次に、この一次プリフォームは、その直径を大きくしかつ線引きタワーで使用できるプリフォームを形成するために、オーバークラッド又はスリーブ処理される。スケール調整された線引き操作は、プリフォームをタワー内に垂直方向に配置する段階と、プリフォームの端からファイバ素線を引き出す段階とからなる。この目的のため、シリカが軟化するまでプリフォームの一端を局部的に加熱し、次に、線引き速度と温度は、これらがファイバの直径を決定するので、線引き中にずっと監視される。プリフォームの形状は、線引きされたファイバが必要な分布を有するように、ファイバの屈折率と、コア及びクラッド径との比率に完全に従うようにしなければならない。
【０００８】
一次プリフォームは、１層又は複数層のドープ／非ドープ・シリカを付着させてファイバのコアと内側クラッドを形成した基材管（一般に石英）からなることがある。基材管の内側の付着技術には、ＭＣＶＤ（改良化学蒸着法）、ＦＣＶＤ（炉化学蒸着法）、又はＰＣＶＤ（プラズマ化学蒸着）が挙げられる。コアと内側クラッドに対応する層を付着させた後で、崩壊（collapsing）と呼ばれる操作中に管自体が閉じ込められる。ＣＶＤ法は、ＯＨピークがずっと低いままであり、したがって１３８５ｎｍでの減衰が制限されることを保証する。
【０００９】
一次プリフォームは、ＯＶＤ（外部蒸着法）やＶＡＤ（気相軸付け法）などの外部蒸着法によって製造されたロッドから構成されてもよい。この場合は基材管が使用されず、ドープ及び／又は非ドープ・シリカ層は、開始ロッドに前駆体ガスとトーチを誘導することによって付着される。
【００１０】
成分の付着は、一般に、「ドーピング」という表現で呼ばれ、即ち、シリカの屈折率を変化させるためにシリカに「ドーパント」が添加される。したがって、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はリン（Ｐ）は、シリカの屈折率を高め、多くの場合、ファイバの中心コアをドープするために使用される。更に、フッ素（Ｆ）又はホウ素（Ｂ）は、シリカの屈折率を低下させ、フッ素は、多くの場合、陥没クラッド（depressed cladding）を形成するために使用される。
【００１１】
一次プリフォームにきわめて大きく陥没したクラッドを作成するには、慎重を要する。実際には、例えば、特定の温度より高い温度の加熱シリカにはフッ素はあまり導入されないが、ガラスの作成には高い温度が必要である。ＰＣＶＤ法を効率的に使用して、付着管の内側に陥没クラッドを作成することができる。そのような製造法は、特許文献１と特許文献２に記載されており、この製造法によって、フッ素をシリカに大量に導入して大きく陥没したクラッドを形成することができる。純粋シリカ又はフッ素ドープ・シリカで作成された付着管を用意し、ガラス作業タワー内に取り付ける。次に、管を回転させ、シリカとドーパントのガス混合物を管に注入する。管は、ガス混合物が局所的に加熱されたマイクロ波キャビティを横切る。マイクロ波加熱によって、管に注入されたガスのイオン化によってプラズマが生じ、イオン化されたドーパントが、シリカ粒子と激しく反応し、その結果、管内側にドープ・シリカ層が付着する。マイクロ波加熱によって生成されたドーパントの高い反応性によって、高濃度のドーパントをシリカ層に導入することが可能である。
【００１２】
図１は、従来のＰＳＣＦの規定屈折率分布を示す。図１の屈折率分布は、半径Ｒｃｏとシリカの屈折率に対応する屈折率Ｄｎｃｏの中心コアと、外径Ｒｃｌ１と屈折率Ｄｎｃｌ１の内側陥没クラッドとを示す。内側クラッドは、一次プリフォームのオーバークラッド化又はスリーブ化によって得られた外側クラッドＤｎｏｕｔの屈折率より低い屈折率を有するので、陥没したと言われる。この外側クラッドは、一般に、純粋なシリカ・ガラスのものであり、ＰＳＣＦの中心コアと実質的に同じ屈折率を有する。典型的には、外側クラッドは、一次プリフォームを作成するために使用された基材管及び／又は必要な直径比になるように使用されるオーバークラッド又はスリーブで作成される。
【００１３】
前述の構造では、中心コアと実質的に同じ屈折率を有する外側クラッドを有し、基本モードＬＰ０１は、完全には導かれず、漏れと呼ばれる追加損失を示す。これらの漏れ損失を最小にするには、外側の純粋シリカ・クラッド内を伝搬するエネルギーの割合を少なくしなければならない。したがって、フッ素ドープ内側クラッドの外径とコアの半径との比率（Ｒｃｌ１／Ｒｃｏ）が、十分に大きくなければならず、即ち、内側陥没クラッド・シリカが、コア半径と、コア屈折率Ｄｎｃｏと内側クラッドＤｎｃｌ１の屈折率の屈折率差とに依存する値を有する臨界半径Ｒｃｌ１まで少なくとも拡がっていなければならず、勧告Ｇ．６５２に準拠した規格ＳＭＦに関して、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率が８以上（Ｒｃｌ１／Ｒｃｏ＞８）であれば、中心コア内の光信号の良好な閉じ込めと許容レベルの漏れ損失が保証される。
【００１４】
ＭＣＶＤ法、ＦＣＶＤ法及びＰＣＶＤ法は、高品質のコアと高度に陥没した大きな内側クラッドを得るには十分であるが、大容量のプリフォームが求められるときは高コストである。プリフォームの容量は、そのプリフォームから線引きできる光ファイバの長さの量と定義される。プリフォームの直径が大きいほど、この容量が大きい。製造コストを削減するには、同一のプリフォームから長い線形ファイバを線引きすることが望ましい。したがって、中心コアと陥没内側クラッドの直径に関する前述の制約に従うと同時に大きい直径のプリフォームを製造することが求められる。
【００１５】
特許文献３又は特許文献４は、フッ素ドープ付着管を使用する一次プリフォームの作成を開示している。この解決策により、管の内側に付着されるフッ素ドープ層の量を制限することができる。特許文献５は、ＰＯＤ（プラズマ外部蒸着）又はＯＶＤによるフッ素ドープ管の製作を開示している。
【００１６】
フッ素ドープ付着管を使用するとき、一次プリフォームの陥没クラッドは、内側付着クラッドと管自体とからなる。それにより、管の内側の付着量を制限しながら、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率を高めることができる。しかしながら、この解決策は、非ドープ・シリカ管の代わりにフッ素ドープ管を使用するときは付着条件が変化するので、きわめて太い管を使用することは難しく、最終的に、管の内側に付着される量の減少を制限する。
【００１７】
特許文献６は、ＶＡＤ又はＯＶＤによってＧｅドープ・コア領域を構成するロッドを作成し、ＭＣＶＤによって管の内側にクラッド領域を付着させる複合的な方法を開示している。次に、コア・ロッドとＭＣＶＤクラッド管は、ロッド・イン・チューブ法を使用して組み立てられる。しかしながら、この文献に開示されたファイバは、純粋シリカ・コアと陥没クラッドとの屈折率分布構造を有しておらず、その結果、固有の成果がなく、特に１３８３ｎｍと１５５０ｎｍの両方で低減衰を達成していない。
【００１８】
特許文献７は、大きいプリフォームの製造方法を開示している。コアと内側クラッドは、後で完全に取り除かれる付着管内にＣＶＤによって付着させられる。外側クラッドは、外部蒸着又はロッド・イン・チューブ法によって付着される。この文献は、非ゼロ分散シフト・ファイバ又は分散補償ファイバ用の１５５０ｎｍでの減衰制御を目的とする。
【００１９】
特許文献８は、きわめて大きいプリフォームの製造方法を開示している。コアは、後で完全に取り除かれる付着管内にＭＣＶＤによって付着される。次に、ドープしたオーバークラッド管を使用して、陥没領域を拡張することができる。
【００２０】
しかしながら、上記文献はいずれも、漏れ損失が制御されかつ１３８５及び１５５０ｎｍでの減衰が少ないＰＳＣＦ又は少量アップドープ・コア・ファイバを開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国再発行特許発明第３０，６３５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，３１４，８３３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００３１５８２号明細書
【特許文献４】米国特許５,０４４,７２４号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１０／００３８５６号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／０００３１９８号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／００６３８７８号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／０１５９１２４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、特に１３８５ｎｍと１５５０ｎｍの両方で低減衰を有するＰＳＣＦ又は少量アップドープ・コア・ファイバのために、ファイバの光学品質を維持しながら大容量の光ファイバ・プリフォームの製造を容易にすることを目的とする。
【００２３】
この目的は、中心から周囲に、コア、少なくとも第１と第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有するシングルモード・ファイバによって達成され、コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差を有し、第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径と、−５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差とを有し、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差を有し、そして外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有する。
【００２４】
一実施形態によれば、ファイバは、更に、第１と第２の陥没クラッドの間に位置決めされた第３の陥没クラッドを有し、前記第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第２の陥没クラッドとの屈折率差とを有する。
【００２５】
実施形態によれば、ファイバは、更に、コアが、非ドープ・シリカで作成されること、外側クラッドが、非ドープ・シリカで作成されること、陥没クラッドがそれぞれ、フッ素ドープ・シリカで作成されること、ファイバが、１５５０ｎｍの波長で０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有すること、ファイバが、１３８３ｎｍの波長で０．３５ｄＢ／ｋｍ未満、より好ましくは０．３２ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有することの特徴のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００２６】
本発明は、また、本発明によるシングルモード光ファイバを製造する方法を提案する。
【００２７】
一実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、付着管を提供する段階と、付着管の内側に層付着を行なってコアと第１の陥没クラッドを構成する段階と、付着管を完全に取り除く段階と、第２の陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む。
【００２８】
付着管は、非ドープ石英で作成されてもよく、化学的エッチング又は火炎研磨によって、又は粉砕や研磨などの機械的技術を使用することによって除去されてもよい。これらの技術の組み合わせを使用して、付着管を取り除いてもよい。
【００２９】
別の実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、フッ素ドープ・シリカで作成された付着管を提供する段階と、付着管の内側に層付着を行なってコアと第１の陥没クラッドを構成する段階と、第３の陥没クラッドを構成する付着管の周りに第２の陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む。
【００３０】
第２の陥没クラッドは、ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、及びドープ・シリカによる外部蒸着のいずれかによって作成することができる。
【００３１】
別の実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、外部蒸着によってコア・ロッドを提供する段階と、少なくとも２つの連続した陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む。
【００３２】
連続した陥没クラッドはそれぞれ、ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、及びドープ・シリカによる外部蒸着のいずれかによって作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の他の特徴及び利点は、例として提供された本発明の実施形態の以下の説明を読み、添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００３４】
【図１】先行技術の方法によるＰＳＣＦの既に述べた規定屈折率分布を示す図である。
【図２】本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【図３】本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明の第２と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、低い伝送損失を有し、伝播特性の低下なしに低コストで製造することができるシングルモード・ファイバに関する。
【００３６】
この目的のため、本発明は、減衰を制限し、特にゲルマニウム・ドーピングを伴うときの１５５０ｎｍでの減衰を制限するために、非ドープ・シリカ・コア、又は少量アップドープ・シリカ・コアを有するファイバを提案する。コアの周りに幾つかの陥没クラッドが作成される。連続した陥没クラッドを提供することによって、きわめて大きいプリフォームを低コストで製造することができる。陥没クラッドの位置と寸法は、高次ＬＰ１１モードの漏れ損失を、Ｇ．６５２勧告に従うケーブル遮断波長を保証するのに十分な高さに維持しながら、基本ＬＰ０１モードの漏れ損失を最小にするように慎重に選択される。
【００３７】
第１の実施形態では、本発明は、減衰を制限し特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限するために、付着管の内側にＣＶＤによってコアと内側陥没クラッドを作成することを目的とし、付着管は、次に完全に取り除かれ、外側陥没クラッドは、陥没領域を拡張するようにダウンドープ・スリーブ管又は外部蒸着法により作成される。そのような構成により、付着管の内側に付着された陥没内側クラッドの幅を小さくし、またこの基材管を中心コアにかなり近づけることができ、それにより、プリフォームの容量が大きくなり、製造コストが下がる。
【００３８】
第２の実施形態では、本発明は、減衰を制限し、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限するために、ダウンドープされた付着管の内側にＣＶＤによってコアと内側陥没クラッドを作成することを目的とし、陥没クラッドは、次に、ダウンドープ管又はＯＶＤや他の外部蒸着法によって拡張される。この実施形態では、陥没クラッドは、ダウンドープ付着管の内側にＣＶＤで作成された領域、ダウンドープ付着管により構成された領域、及びダウンドープ・スリーブ管又は外部蒸着法によって作成された領域の３つの異なる領域からなる。そのような構成により、ダウンドープ付着管の内側に付着された陥没内側クラッドの幅を小さくし、最終プリフォームの容量を高め、それにより製造コストを下げることができる。
【００３９】
第３の実施形態では、本発明は、コアをＯＶＤ又はＶＡＤ法により作成してコア・ロッドを得ることを目的とする。コア・ロッドの上にスリーブ化されたドープ管によってかつ／又はＯＶＤや他の外部蒸着法により、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド、及び場合によっては第３の陥没クラッドを得ることができる。このようにして、フッ素ドープ・クラッドと共にＶＡＤ又はＯＶＤ法の使用と関連した１３８５ｎｍでの固有の減衰問題が回避される。
【００４０】
図２及び図３は、本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す。本発明のシングルモード・ファイバは、中心から周囲に向かって、コア、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有する。外側クラッドは、屈折率Ｄｎｏｕｔを有する。外側クラッドは、非ドープ・シリカ又は少量ドープ・シリカでよい。コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径Ｒｃｏと、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）とを有する。より好ましくは、コアは、０．５ｘ１０−３〜２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差を有する。コアのドーピングが少し又は全くないと、１５５０ｎｍでの減衰が確実に制限される。図２の実施形態では、コアは、外側クラッドと実質的に同じ屈折率を有する。この場合、コア及び／又は外側クラッドは、非ドープ・シリカ、少量ドープ・シリカ又は共ドープ・シリカで作成することができる。図３の実施形態では、コアは、外側クラッドより少し高い屈折率を有する。この場合、コアは、少量ドープ・シリカ又は共ドープ・シリカで作成されてもよく、外側クラッドは、コストを最小にするために非ドープ・シリカで作成されてもよい。
【００４１】
第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径Ｒｃｌ１と、−５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）とを有する。第１の陥没クラッドの半径は、図１の先行技術の内側陥没クラッドの半径より小さいので、ＣＶＤとコスト制御による蒸着が確実に制限される。２つの陥没クラッドだけが陥没領域を構成する場合（図２と図３に示されたような）、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径Ｒｃｌ２と、外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、その結果、第１の陥没クラッドと第２の陥没クラッドの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）は、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３になる。
【００４２】
図４は、本発明の第２と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す。この実施形態によれば、第１と第２の陥没クラッドの間に第３の陥没クラッドが提供される。３つの陥没クラッドが、陥没領域を構成するときは（図４に示されたように）、第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径Ｒｃｌ３を有し、即ち、第３の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径を有する第１の陥没クラッドと、３８μｍ〜４２μｍの半径を有する第２の陥没クラッドとの間に追加される。第３の陥没クラッドは、外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｏｕｔ）を有し、その結果、第１と第２の両方の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ１とＤｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ２）は、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３になる。
【００４３】
第２及び第３の陥没クラッドのサイズと屈折率は、第１及び第２の陥没クラッドの半径及び屈折率に対して、Ｇ．６５２勧告にしたがって漏れ損失を制限しかつ遮断波長を保証するように選択される。
【００４４】
外側クラッドは、シリカを主成分とする材料によるオーバークラッド化、石英管によるスリーブ化、又は任意の外部蒸着法によって得られる。例えば、ＡＰＶＤ（強化プラズマ蒸着）を使用して外側クラッドを作成することができる。ファイバは、６２．５μｍ±１μｍの半径Ｒｏｕｔを有する外側クラッドにより標準化された外径を有する。
【００４５】
第１の実施形態によれば、２つの陥没クラッド領域（図２又図３に示されたようた）を有する本発明のファイバを製造することができる。
【００４６】
コアと第１の陥没クラッドは、付着管の内側に付着によって得られ、２の陥没クラッドは、ダウンドープ管でスリーブ化するか外部蒸着法を使用することによって得られる。したがって、第１の陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値は、第２の陥没クラッド内の粘度及び／又は屈折率値と異なることがある。
【００４７】
より具体的には、付着管が提供され、ファイバのコアと第１の陥没クラッドが、前記管の内側にＣＶＤによって付着させられる。次に、管は、コアと第１の陥没クラッドの付着が完了した後で完全に取り除かれる。したがって、非ドープ石英管を使用して、パラメータが制御された状態でＣＶＤを実行することができる。特に、コアと第１の陥没クラッドは、ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ又はＦＣＶＤによって付着させることができる。管は、付着が完了した後で化学的エッチング及び／又は機械研磨によって除去することができる。
【００４８】
付着管を除去した後で、コアと第１の陥没クラッドは、ドープ管（例えば、フッ素ドープ管）でスリーブ化される。フッ素ドープ管は、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５から知られている。しかしながら、これらの文献は、内部付着にそのようなフッ素ドープ管を使用することを教示している。
【００４９】
ドープ管によるスリーブ化は、第２の陥没クラッドを構成することによるプリフォームの陥没領域の拡張を可能にする。コアに最も近い第１の陥没クラッドだけが、ＣＶＤによって付着され、第２の陥没クラッドが、スリーブによって追加される。ＣＶＤ付着の量が限定され、プリフォームのコストが低減され、同時に、大きい陥没領域が得られる。最後に、プリフォームは、要求された直径比を達成するように、シリカを主成分とする材料でオーバークラッドされるか石英管でスリーブ化される。大きいプリフォームの場合、原価管理にはオーバークラッドが好ましい。
【００５０】
第２の実施形態によれば、３つの陥没クラッド領域（図４に示されたように）を有する本発明のファイバを製造することができる。
【００５１】
コアと第１の陥没クラッドは、第３の陥没クラッドを構成するダウンドープ付着管の内側に付着によって得られ、第２の陥没クラッドは、ダウンドープ管でスリーブ化するか外部蒸着法を使用することによって得られた。第２の実施形態と同じように、コアに最も近い第１の陥没クラッドは、ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ又はＦＣＶＤによって付着させることができる。ＣＶＤ付着の量が制限され、プリフォームのコストが低減され、同時に大きい陥没領域が得られる。
【００５２】
フッ素ドープ管は、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５で知られている。これらの文献が、内部付着のためにそのようなフッ素ドープ管を使用することを教示しているが、最終プリフォームの容量を大幅に高めることを可能にする付着管を取り囲む更に他の陥没クラッドについは示していない。プリフォームは、最終的に、要求された直径比に達するように、シリカ系材料でオーバークラッドされるか、石英管でスリーブ化される。大きいプリフォームの場合、原価管理にはオーバークラッドが好ましい。
【００５３】
第３の実施形態によれば、２又は３つの陥没クラッド領域（図２、図３及び図４に示されたような）を有する本発明のファイバは、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド及び第３の陥没クラッドを得るために外部蒸着法及び／又はドープ管を使用して製造することができる。したがって、各陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値は、他の陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値とは異なってもよい。
【００５４】
より具体的には、コア・ロッドは、ＯＶＤ又はＶＡＤによって得ることができ、各陥没クラッドは、任意の外部蒸着法又はドープ管によるスリーブ化によって得ることができ、また外側クラッドは、要求された直径比に達するようにシリカを主成分とする材料（例えば、ＡＰＶＤによる）を有するオーバークラッド化又は石英管によるスリーブ化によって得ることができる。
【００５５】
下の表１は、本発明によるファイバの規定分布の例（実施例１〜５）、本発明の範囲外のファイバの規定分布の例（実施例２ｂ及び３ｂ）、及び比較例（図１に示されたような規定分布）を示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
下の表２は、前述の７つの実施例と比較例のファイバの光学特性を示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表３は、前述の７つの実施例と比較例のファイバの曲げ損失（bending loss）と減衰を表す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
実施例２ｂ及び３ｂは、第１と第２の陥没クラッド間の屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）が大き過ぎ、即ち±０．５ｘ１０−３を超えるので、本発明の範囲外にある。表２から、実施例２ｂが、Ｇ．６５２勧告に準拠しない遮断波長を有し、実施例３ｂが、高漏れ損失、高曲り損失、及び高減衰量を有することは明らかである。
【００６２】
表２から、本発明のファイバが、前述のＧ．６５２規格に完全準拠していることが分かる。また、表２から、漏れ損失が本発明のファイバ内で制御されることも分かる。
【００６３】
表３から、マクロベンド損失が、本発明のファイバ内に制御されることが分かる。したがって、本発明のファイバをユーザに対する光ファイバ・システムに使用することができる。また、表２は、本発明のファイバの減衰が制限され、特に１３８３ｎｍでの減衰が制限されることを示す。１５５０ｎｍにおける減衰は、０．１８ｄＢ．ｋｍ未満であり、１３８３ｎｍにおける減衰は、０．３５ｄＢ／ｋｍ未満、あるいは０．３２ｄＢ／ｋｍである。石英管を使用して少量ドープ・シリカ・コアを付着させることにより、ＯＨピークを低下させることができ、付着管の除去は、ファイバの光学特性を脅かさない。
【００６４】
本発明のファイバを大容量プリフォームから製造することができる。１８０ｍｍ２の断面積を有する付着管は、崩壊後に第１の陥没クラッドの半径Ｒｃｌ１１０ｍｍになり、実施例１、４及び５では外径８３．３ｍｍの最終プリフォームが得られ、実施例２では外径９０．６ｍｍの最終プリフォームが得られ、実施例３では外径１３１．６ｍｍの最終プリフォームが得られた。比較として、付着管が、外側クラッドの一部として保持されたとき（比較例）、外径３０．５ｍｍの最終プリフォームが得られ、付着管が、ダウンドープされ、更に他の陥没クラッドなしに使用されたときは、崩壊後に陥没クラッドの端が半径１２．５ｍｍになり（ファイバ上の４０μｍ〜等価）、外径３９ｍｍの最終プリフォームが得られる。したがって、本発明のファイバを最小コストで製造することができる。実際には、付着管（Ｒｃｌ１）の内側に付着された陥没クラッドの幅は、本発明のファイバの規定分布の状態ではかなり小さくなる。
【００６５】
本発明が、実施例として示された実施形態に限定されないことに注意されたい。詳細には、図の規定分布は、例として提供され、説明された製造方法は限定ではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ透過の分野、より具体的にはシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の分野に関する。本発明は、大容量のプリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）から製造することができる低減衰シングルモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバについては、その屈折率分布が、一般に、屈折率をファイバの半径と関連付ける関数のグラフの形によって分類される。標準的なやり方では、ファイバの中心までの距離ｒが、ｘ軸上に示され、ｙ軸上に、ファイバ・クラッドの屈折率差が示される。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論上又は規定分布を表すが、ファイバの製造上の制約によって、分布に僅かな差が生じることがある。光ファイバは、従来、光信号を伝達し場合によっては増幅する機能を有する光学コアと、コア内に光信号を閉じ込める機能を有する光学クラッドとからなる。この目的のため、コアの屈折率ｎｃと外側クラッドの屈折率ｎｇは、ｎｃ＞ｎｇのようになる。
【０００３】
ステップ型屈折率ファイバは、ＳＭＦ（「シングルモードファイバ」）とも呼ばれ、典型的には、光ファイバ伝送システムの線ファイバとして使用される。そのようなファイバは、特定の電気通信規格に従う波長分散及び波長分散勾配と、標準化された遮断波長及び実効面積値とを有する。
【０００４】
様々なメーカーからの光学システム間の互換性の必要性に応じて、国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、ＳＳＭＦ（標準シングルモードファイバ）と呼ばれる標準光伝送ファイバが従うべき規格（基準ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）を定義した。
【０００５】
例えば、Ｇ．６５２規格は、伝送ファイバに関して、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド径（ＭＦＤ）に関して範囲［８．６；９．５μｍ］、ケーブル遮断波長の値に関しては最大１２６０ｎｍ、λ０と示されたゼロ分散波長の値に関して範囲［１３００；１３２４ｎｍ］、及び波長分散勾配の値に関して最大０．０９２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍを推奨する。標準的なやり方では、ケーブル遮断波長は、国際電気標準会議の小委員会８６Ａによって規格ＩＥＣ ６０７９３−１−４４で定義されたように、光信号が２２メートルのファイバを伝搬後にシングルモードでなくなる波長として測定される。
【０００６】
純粋なシリカ・コアを有するファイバも既知であり、純粋シリカ・コア・ファイバ（ＰＳＣＦ）と呼ばれる。ＰＳＣＦのコア内にドーパントがないので、光損失と、特に波長１５５０ｎｍでの減衰を制限することができる。したがって、ＰＳＣＦは、慣例的に、屈折率を低くしかつコア内に光信号を閉じ込める機能を保証するためにフッ素がドープされたシリカのクラッドを有する。
【０００７】
既知の方法では、実質的に、光ファイバは、ファイバ線引きタワーでプリフォームから線引きすることによって作成される。例えば、プリフォームは、ファイバのクラッドとコアの部分を作成するきわめて高品質のガラス管からなる一次プリフォームを含む。次に、この一次プリフォームは、その直径を大きくしかつ線引きタワーで使用できるプリフォームを形成するために、オーバークラッド又はスリーブ処理される。スケール調整された線引き操作は、プリフォームをタワー内に垂直方向に配置する段階と、プリフォームの端からファイバ素線を引き出す段階とからなる。この目的のため、シリカが軟化するまでプリフォームの一端を局部的に加熱し、次に、線引き速度と温度は、これらがファイバの直径を決定するので、線引き中にずっと監視される。プリフォームの形状は、線引きされたファイバが必要な分布を有するように、ファイバの屈折率と、コア及びクラッド径との比率に完全に従うようにしなければならない。
【０００８】
一次プリフォームは、１層又は複数層のドープ／非ドープ・シリカを付着させてファイバのコアと内側クラッドを形成した基材管（一般に石英）からなることがある。基材管の内側の付着技術には、ＭＣＶＤ（改良化学蒸着法）、ＦＣＶＤ（炉化学蒸着法）、又はＰＣＶＤ（プラズマ化学蒸着）が挙げられる。コアと内側クラッドに対応する層を付着させた後で、崩壊（collapsing）と呼ばれる操作中に管自体が閉じ込められる。ＣＶＤ法は、ＯＨピークがずっと低いままであり、したがって１３８５ｎｍでの減衰が制限されることを保証する。
【０００９】
一次プリフォームは、ＯＶＤ（外部蒸着法）やＶＡＤ（気相軸付け法）などの外部蒸着法によって製造されたロッドから構成されてもよい。この場合は基材管が使用されず、ドープ及び／又は非ドープ・シリカ層は、開始ロッドに前駆体ガスとトーチを誘導することによって付着される。
【００１０】
成分の付着は、一般に、「ドーピング」という表現で呼ばれ、即ち、シリカの屈折率を変化させるためにシリカに「ドーパント」が添加される。したがって、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はリン（Ｐ）は、シリカの屈折率を高め、多くの場合、ファイバの中心コアをドープするために使用される。更に、フッ素（Ｆ）又はホウ素（Ｂ）は、シリカの屈折率を低下させ、フッ素は、多くの場合、陥没クラッド（depressed cladding）を形成するために使用される。
【００１１】
一次プリフォームにきわめて大きく陥没したクラッドを作成するには、慎重を要する。実際には、例えば、特定の温度より高い温度の加熱シリカにはフッ素はあまり導入されないが、ガラスの作成には高い温度が必要である。ＰＣＶＤ法を効率的に使用して、付着管の内側に陥没クラッドを作成することができる。そのような製造法は、特許文献１と特許文献２に記載されており、この製造法によって、フッ素をシリカに大量に導入して大きく陥没したクラッドを形成することができる。純粋シリカ又はフッ素ドープ・シリカで作成された付着管を用意し、ガラス作業タワー内に取り付ける。次に、管を回転させ、シリカとドーパントのガス混合物を管に注入する。管は、ガス混合物が局所的に加熱されたマイクロ波キャビティを横切る。マイクロ波加熱によって、管に注入されたガスのイオン化によってプラズマが生じ、イオン化されたドーパントが、シリカ粒子と激しく反応し、その結果、管内側にドープ・シリカ層が付着する。マイクロ波加熱によって生成されたドーパントの高い反応性によって、高濃度のドーパントをシリカ層に導入することが可能である。
【００１２】
図１は、従来のＰＳＣＦの規定屈折率分布を示す。図１の屈折率分布は、半径Ｒｃｏとシリカの屈折率に対応する屈折率Ｄｎｃｏの中心コアと、外径Ｒｃｌ１と屈折率Ｄｎｃｌ１の内側陥没クラッドとを示す。内側クラッドは、一次プリフォームのオーバークラッド化又はスリーブ化によって得られた外側クラッドＤｎｏｕｔの屈折率より低い屈折率を有するので、陥没したと言われる。この外側クラッドは、一般に、純粋なシリカ・ガラスのものであり、ＰＳＣＦの中心コアと実質的に同じ屈折率を有する。典型的には、外側クラッドは、一次プリフォームを作成するために使用された基材管及び／又は必要な直径比になるように使用されるオーバークラッド又はスリーブで作成される。
【００１３】
前述の構造では、中心コアと実質的に同じ屈折率を有する外側クラッドを有し、基本モードＬＰ０１は、完全には導かれず、漏れと呼ばれる追加損失を示す。これらの漏れ損失を最小にするには、外側の純粋シリカ・クラッド内を伝搬するエネルギーの割合を少なくしなければならない。したがって、フッ素ドープ内側クラッドの外径とコアの半径との比率（Ｒｃｌ１／Ｒｃｏ）が、十分に大きくなければならず、即ち、内側陥没クラッド・シリカが、コア半径と、コア屈折率Ｄｎｃｏと内側クラッドＤｎｃｌ１の屈折率の屈折率差とに依存する値を有する臨界半径Ｒｃｌ１まで少なくとも拡がっていなければならず、勧告Ｇ．６５２に準拠した規格ＳＭＦに関して、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率が８以上（Ｒｃｌ１／Ｒｃｏ＞８）であれば、中心コア内の光信号の良好な閉じ込めと許容レベルの漏れ損失が保証される。
【００１４】
ＭＣＶＤ法、ＦＣＶＤ法及びＰＣＶＤ法は、高品質のコアと高度に陥没した大きな内側クラッドを得るには十分であるが、大容量のプリフォームが求められるときは高コストである。プリフォームの容量は、そのプリフォームから線引きできる光ファイバの長さの量と定義される。プリフォームの直径が大きいほど、この容量が大きい。製造コストを削減するには、同一のプリフォームから長い線形ファイバを線引きすることが望ましい。したがって、中心コアと陥没内側クラッドの直径に関する前述の制約に従うと同時に大きい直径のプリフォームを製造することが求められる。
【００１５】
特許文献３又は特許文献４は、フッ素ドープ付着管を使用する一次プリフォームの作成を開示している。この解決策により、管の内側に付着されるフッ素ドープ層の量を制限することができる。特許文献５は、ＰＯＤ（プラズマ外部蒸着）又はＯＶＤによるフッ素ドープ管の製作を開示している。
【００１６】
フッ素ドープ付着管を使用するとき、一次プリフォームの陥没クラッドは、内側付着クラッドと管自体とからなる。それにより、管の内側の付着量を制限しながら、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率を高めることができる。しかしながら、この解決策は、非ドープ・シリカ管の代わりにフッ素ドープ管を使用するときは付着条件が変化するので、きわめて太い管を使用することは難しく、最終的に、管の内側に付着される量の減少を制限する。
【００１７】
特許文献６は、ＶＡＤ又はＯＶＤによってＧｅドープ・コア領域を構成するロッドを作成し、ＭＣＶＤによって管の内側にクラッド領域を付着させる複合的な方法を開示している。次に、コア・ロッドとＭＣＶＤクラッド管は、ロッド・イン・チューブ法を使用して組み立てられる。しかしながら、この文献に開示されたファイバは、純粋シリカ・コアと陥没クラッドとの屈折率分布構造を有しておらず、その結果、固有の成果がなく、特に１３８３ｎｍと１５５０ｎｍの両方で低減衰を達成していない。
【００１８】
特許文献７は、大きいプリフォームの製造方法を開示している。コアと内側クラッドは、後で完全に取り除かれる付着管内にＣＶＤによって付着させられる。外側クラッドは、外部蒸着又はロッド・イン・チューブ法によって付着される。この文献は、非ゼロ分散シフト・ファイバ又は分散補償ファイバ用の１５５０ｎｍでの減衰制御を目的とする。
【００１９】
特許文献８は、きわめて大きいプリフォームの製造方法を開示している。コアは、後で完全に取り除かれる付着管内にＭＣＶＤによって付着される。次に、ドープしたオーバークラッド管を使用して、陥没領域を拡張することができる。
【００２０】
しかしながら、上記文献はいずれも、漏れ損失が制御されかつ１３８５及び１５５０ｎｍでの減衰が少ないＰＳＣＦ又は少量アップドープ・コア・ファイバを開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国再発行特許発明第３０，６３５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，３１４，８３３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００３１５８２号明細書
【特許文献４】米国特許５,０４４,７２４号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１０／００３８５６号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／０００３１９８号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／００６３８７８号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／０１５９１２４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、特に１３８５ｎｍと１５５０ｎｍの両方で低減衰を有するＰＳＣＦ又は少量アップドープ・コア・ファイバのために、ファイバの光学品質を維持しながら大容量の光ファイバ・プリフォームの製造を容易にすることを目的とする。
【００２３】
この目的は、中心から周囲に、コア、少なくとも第１と第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有するシングルモード・ファイバによって達成され、コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差を有し、第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径と、−５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差とを有し、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差を有し、そして外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有する。
【００２４】
一実施形態によれば、ファイバは、更に、第１と第２の陥没クラッドの間に位置決めされた第３の陥没クラッドを有し、前記第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第２の陥没クラッドとの屈折率差とを有する。
【００２５】
実施形態によれば、ファイバは、更に、コアが、非ドープ・シリカで作成されること、外側クラッドが、非ドープ・シリカで作成されること、陥没クラッドがそれぞれ、フッ素ドープ・シリカで作成されること、ファイバが、１５５０ｎｍの波長で０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有すること、ファイバが、１３８３ｎｍの波長で０．３５ｄＢ／ｋｍ未満、より好ましくは０．３２ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有することの特徴のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００２６】
本発明は、また、本発明によるシングルモード光ファイバを製造する方法を提案する。
【００２７】
一実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、付着管を提供する段階と、付着管の内側に層付着を行なってコアと第１の陥没クラッドを構成する段階と、付着管を完全に取り除く段階と、第２の陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む。
【００２８】
付着管は、非ドープ石英で作成されてもよく、化学的エッチング又は火炎研磨によって、又は粉砕や研磨などの機械的技術を使用することによって除去されてもよい。これらの技術の組み合わせを使用して、付着管を取り除いてもよい。
【００２９】
別の実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、フッ素ドープ・シリカで作成された付着管を提供する段階と、付着管の内側に層付着を行なってコアと第１の陥没クラッドを構成する段階と、第３の陥没クラッドを構成する付着管の周りに第２の陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む。
【００３０】
第２の陥没クラッドは、ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、及びドープ・シリカによる外部蒸着のいずれかによって作成することができる。
【００３１】
別の実施形態によれば、本発明のファイバを製造する方法は、外部蒸着によってコア・ロッドを提供する段階と、少なくとも２つの連続した陥没クラッドを提供する段階と、外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む。
【００３２】
連続した陥没クラッドはそれぞれ、ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、及びドープ・シリカによる外部蒸着のいずれかによって作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の他の特徴及び利点は、例として提供された本発明の実施形態の以下の説明を読み、添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００３４】
【図１】先行技術の方法によるＰＳＣＦの既に述べた規定屈折率分布を示す図である。
【図２】本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【図３】本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明の第２と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、低い伝送損失を有し、伝播特性の低下なしに低コストで製造することができるシングルモード・ファイバに関する。
【００３６】
この目的のため、本発明は、減衰を制限し、特にゲルマニウム・ドーピングを伴うときの１５５０ｎｍでの減衰を制限するために、非ドープ・シリカ・コア、又は少量アップドープ・シリカ・コアを有するファイバを提案する。コアの周りに幾つかの陥没クラッドが作成される。連続した陥没クラッドを提供することによって、きわめて大きいプリフォームを低コストで製造することができる。陥没クラッドの位置と寸法は、高次ＬＰ１１モードの漏れ損失を、Ｇ．６５２勧告に従うケーブル遮断波長を保証するのに十分な高さに維持しながら、基本ＬＰ０１モードの漏れ損失を最小にするように慎重に選択される。
【００３７】
第１の実施形態では、本発明は、減衰を制限し特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限するために、付着管の内側にＣＶＤによってコアと内側陥没クラッドを作成することを目的とし、付着管は、次に完全に取り除かれ、外側陥没クラッドは、陥没領域を拡張するようにダウンドープ・スリーブ管又は外部蒸着法により作成される。そのような構成により、付着管の内側に付着された陥没内側クラッドの幅を小さくし、またこの基材管を中心コアにかなり近づけることができ、それにより、プリフォームの容量が大きくなり、製造コストが下がる。
【００３８】
第２の実施形態では、本発明は、減衰を制限し、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限するために、ダウンドープされた付着管の内側にＣＶＤによってコアと内側陥没クラッドを作成することを目的とし、陥没クラッドは、次に、ダウンドープ管又はＯＶＤや他の外部蒸着法によって拡張される。この実施形態では、陥没クラッドは、ダウンドープ付着管の内側にＣＶＤで作成された領域、ダウンドープ付着管により構成された領域、及びダウンドープ・スリーブ管又は外部蒸着法によって作成された領域の３つの異なる領域からなる。そのような構成により、ダウンドープ付着管の内側に付着された陥没内側クラッドの幅を小さくし、最終プリフォームの容量を高め、それにより製造コストを下げることができる。
【００３９】
第３の実施形態では、本発明は、コアをＯＶＤ又はＶＡＤ法により作成してコア・ロッドを得ることを目的とする。コア・ロッドの上にスリーブ化されたドープ管によってかつ／又はＯＶＤや他の外部蒸着法により、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド、及び場合によっては第３の陥没クラッドを得ることができる。このようにして、フッ素ドープ・クラッドと共にＶＡＤ又はＯＶＤ法の使用と関連した１３８５ｎｍでの固有の減衰問題が回避される。
【００４０】
図２及び図３は、本発明の第１と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す。本発明のシングルモード・ファイバは、中心から周囲に向かって、コア、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド、及び外側クラッドを有する。外側クラッドは、屈折率Ｄｎｏｕｔを有する。外側クラッドは、非ドープ・シリカ又は少量ドープ・シリカでよい。コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径Ｒｃｏと、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）とを有する。より好ましくは、コアは、０．５ｘ１０−３〜２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差を有する。コアのドーピングが少し又は全くないと、１５５０ｎｍでの減衰が確実に制限される。図２の実施形態では、コアは、外側クラッドと実質的に同じ屈折率を有する。この場合、コア及び／又は外側クラッドは、非ドープ・シリカ、少量ドープ・シリカ又は共ドープ・シリカで作成することができる。図３の実施形態では、コアは、外側クラッドより少し高い屈折率を有する。この場合、コアは、少量ドープ・シリカ又は共ドープ・シリカで作成されてもよく、外側クラッドは、コストを最小にするために非ドープ・シリカで作成されてもよい。
【００４１】
第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径Ｒｃｌ１と、−５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）とを有する。第１の陥没クラッドの半径は、図１の先行技術の内側陥没クラッドの半径より小さいので、ＣＶＤとコスト制御による蒸着が確実に制限される。２つの陥没クラッドだけが陥没領域を構成する場合（図２と図３に示されたような）、第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径Ｒｃｌ２と、外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｏｕｔ）とを有し、その結果、第１の陥没クラッドと第２の陥没クラッドの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）は、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３になる。
【００４２】
図４は、本発明の第２と第３の実施形態によるファイバの規定屈折率分布を示す。この実施形態によれば、第１と第２の陥没クラッドの間に第３の陥没クラッドが提供される。３つの陥没クラッドが、陥没領域を構成するときは（図４に示されたように）、第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径Ｒｃｌ３を有し、即ち、第３の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径を有する第１の陥没クラッドと、３８μｍ〜４２μｍの半径を有する第２の陥没クラッドとの間に追加される。第３の陥没クラッドは、外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｏｕｔ）を有し、その結果、第１と第２の両方の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ１とＤｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ２）は、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３になる。
【００４３】
第２及び第３の陥没クラッドのサイズと屈折率は、第１及び第２の陥没クラッドの半径及び屈折率に対して、Ｇ．６５２勧告にしたがって漏れ損失を制限しかつ遮断波長を保証するように選択される。
【００４４】
外側クラッドは、シリカを主成分とする材料によるオーバークラッド化、石英管によるスリーブ化、又は任意の外部蒸着法によって得られる。例えば、ＡＰＶＤ（強化プラズマ蒸着）を使用して外側クラッドを作成することができる。ファイバは、６２．５μｍ±１μｍの半径Ｒｏｕｔを有する外側クラッドにより標準化された外径を有する。
【００４５】
第１の実施形態によれば、２つの陥没クラッド領域（図２又図３に示されたようた）を有する本発明のファイバを製造することができる。
【００４６】
コアと第１の陥没クラッドは、付着管の内側に付着によって得られ、２の陥没クラッドは、ダウンドープ管でスリーブ化するか外部蒸着法を使用することによって得られる。したがって、第１の陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値は、第２の陥没クラッド内の粘度及び／又は屈折率値と異なることがある。
【００４７】
より具体的には、付着管が提供され、ファイバのコアと第１の陥没クラッドが、前記管の内側にＣＶＤによって付着させられる。次に、管は、コアと第１の陥没クラッドの付着が完了した後で完全に取り除かれる。したがって、非ドープ石英管を使用して、パラメータが制御された状態でＣＶＤを実行することができる。特に、コアと第１の陥没クラッドは、ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ又はＦＣＶＤによって付着させることができる。管は、付着が完了した後で化学的エッチング及び／又は機械研磨によって除去することができる。
【００４８】
付着管を除去した後で、コアと第１の陥没クラッドは、ドープ管（例えば、フッ素ドープ管）でスリーブ化される。フッ素ドープ管は、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５から知られている。しかしながら、これらの文献は、内部付着にそのようなフッ素ドープ管を使用することを教示している。
【００４９】
ドープ管によるスリーブ化は、第２の陥没クラッドを構成することによるプリフォームの陥没領域の拡張を可能にする。コアに最も近い第１の陥没クラッドだけが、ＣＶＤによって付着され、第２の陥没クラッドが、スリーブによって追加される。ＣＶＤ付着の量が限定され、プリフォームのコストが低減され、同時に、大きい陥没領域が得られる。最後に、プリフォームは、要求された直径比を達成するように、シリカを主成分とする材料でオーバークラッドされるか石英管でスリーブ化される。大きいプリフォームの場合、原価管理にはオーバークラッドが好ましい。
【００５０】
第２の実施形態によれば、３つの陥没クラッド領域（図４に示されたように）を有する本発明のファイバを製造することができる。
【００５１】
コアと第１の陥没クラッドは、第３の陥没クラッドを構成するダウンドープ付着管の内側に付着によって得られ、第２の陥没クラッドは、ダウンドープ管でスリーブ化するか外部蒸着法を使用することによって得られた。第２の実施形態と同じように、コアに最も近い第１の陥没クラッドは、ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ又はＦＣＶＤによって付着させることができる。ＣＶＤ付着の量が制限され、プリフォームのコストが低減され、同時に大きい陥没領域が得られる。
【００５２】
フッ素ドープ管は、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５で知られている。これらの文献が、内部付着のためにそのようなフッ素ドープ管を使用することを教示しているが、最終プリフォームの容量を大幅に高めることを可能にする付着管を取り囲む更に他の陥没クラッドについは示していない。プリフォームは、最終的に、要求された直径比に達するように、シリカ系材料でオーバークラッドされるか、石英管でスリーブ化される。大きいプリフォームの場合、原価管理にはオーバークラッドが好ましい。
【００５３】
第３の実施形態によれば、２又は３つの陥没クラッド領域（図２、図３及び図４に示されたような）を有する本発明のファイバは、第１の陥没クラッド、第２の陥没クラッド及び第３の陥没クラッドを得るために外部蒸着法及び／又はドープ管を使用して製造することができる。したがって、各陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値は、他の陥没クラッドの粘度及び／又は屈折率値とは異なってもよい。
【００５４】
より具体的には、コア・ロッドは、ＯＶＤ又はＶＡＤによって得ることができ、各陥没クラッドは、任意の外部蒸着法又はドープ管によるスリーブ化によって得ることができ、また外側クラッドは、要求された直径比に達するようにシリカを主成分とする材料（例えば、ＡＰＶＤによる）を有するオーバークラッド化又は石英管によるスリーブ化によって得ることができる。
【００５５】
下の表１は、本発明によるファイバの規定分布の例（実施例１〜５）、本発明の範囲外のファイバの規定分布の例（実施例２ｂ及び３ｂ）、及び比較例（図１に示されたような規定分布）を示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
下の表２は、前述の７つの実施例と比較例のファイバの光学特性を示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表３は、前述の７つの実施例と比較例のファイバの曲げ損失（bending loss）と減衰を表す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
実施例２ｂ及び３ｂは、第１と第２の陥没クラッド間の屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）が大き過ぎ、即ち±０．５ｘ１０−３を超えるので、本発明の範囲外にある。表２から、実施例２ｂが、Ｇ．６５２勧告に準拠しない遮断波長を有し、実施例３ｂが、高漏れ損失、高曲り損失、及び高減衰量を有することは明らかである。
【００６２】
表２から、本発明のファイバが、前述のＧ．６５２規格に完全準拠していることが分かる。また、表２から、漏れ損失が本発明のファイバ内で制御されることも分かる。
【００６３】
表３から、マクロベンド損失が、本発明のファイバ内に制御されることが分かる。したがって、本発明のファイバをユーザに対する光ファイバ・システムに使用することができる。また、表２は、本発明のファイバの減衰が制限され、特に１３８３ｎｍでの減衰が制限されることを示す。１５５０ｎｍにおける減衰は、０．１８ｄＢ．ｋｍ未満であり、１３８３ｎｍにおける減衰は、０．３５ｄＢ／ｋｍ未満、あるいは０．３２ｄＢ／ｋｍである。石英管を使用して少量ドープ・シリカ・コアを付着させることにより、ＯＨピークを低下させることができ、付着管の除去は、ファイバの光学特性を脅かさない。
【００６４】
本発明のファイバを大容量プリフォームから製造することができる。１８０ｍｍ２の断面積を有する付着管は、崩壊後に第１の陥没クラッドの半径Ｒｃｌ１１０ｍｍになり、実施例１、４及び５では外径８３．３ｍｍの最終プリフォームが得られ、実施例２では外径９０．６ｍｍの最終プリフォームが得られ、実施例３では外径１３１．６ｍｍの最終プリフォームが得られた。比較として、付着管が、外側クラッドの一部として保持されたとき（比較例）、外径３０．５ｍｍの最終プリフォームが得られ、付着管が、ダウンドープされ、更に他の陥没クラッドなしに使用されたときは、崩壊後に陥没クラッドの端が半径１２．５ｍｍになり（ファイバ上の４０μｍ〜等価）、外径３９ｍｍの最終プリフォームが得られる。したがって、本発明のファイバを最小コストで製造することができる。実際には、付着管（Ｒｃｌ１）の内側に付着された陥没クラッドの幅は、本発明のファイバの規定分布の状態ではかなり小さくなる。
【００６５】
本発明が、実施例として示された実施形態に限定されないことに注意されたい。詳細には、図の規定分布は、例として提供され、説明された製造方法は限定ではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から周囲に、コアと、少なくとも第１と第２の陥没クラッドと、外側クラッドと、を有するシングルモード光ファイバであって、
前記コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径（Ｒｃｏ）と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）を有し、
前記第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径（Ｒｃｌ１）と、５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）を有し、
前記第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径（Ｒｃｌ２）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）を有し、
前記外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有するシングルモード光ファイバ。
【請求項２】
前記シングルモード光ファイバは、更に、前記第１と第２の陥没クラッドの間に配置された第３の陥没クラッドを有し、
前記第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径（Ｒｃｌ３）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の前記第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ１）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の前記第２の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ２）とを有する、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項３】
前記コアが、非ドープ・シリカで作成された、請求項１又は２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記外側クラッドが、非ドープ・シリカで作成された、請求項１〜３のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項５】
前記陥没クラッドがそれぞれ、フッ素ドープ・シリカで作成された、請求項１〜４のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項６】
１５５０ｎｍの波長で０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項７】
１３８３ｎｍの波長で０．３５ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項８】
１３８３ｎｍの波長で０．３２ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
付着管を提供する段階と、
前記付着管の内側に層付着を行って前記コアと前記第１の陥没クラッドを構成する段階と、
前記付着管を完全に取り除く段階と、
前記第２の陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む方法。
【請求項１０】
前記付着管が、非ドープ石英で作成された、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記付着管を除去する段階は、化学的エッチング、火炎研磨、粉砕、研磨、又はこれらの組み合わせによって行われる、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項２の特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
フッ素ドープ・シリカで作成された付着管を提供する段階と、
前記付着管の内側に層付着を行って前記コアと前記第１の陥没クラッドを構成する段階と、
第３の陥没クラッドを構成する付着管の周囲に前記第２の陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む方法。
【請求項１３】
前記第２の陥没クラッドは、
ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、ドープ・シリカによる外部蒸着のうちの１つによって作成された、請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれかの特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
外部蒸着によってコア・ロッドを提供する段階と、
少なくとも２つの連続した陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む方法。
【請求項１５】
前記連続した陥没クラッドはそれぞれ、
ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、ドープ・シリカによる外部蒸着のうちの１つによって作成された、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
中心から周囲に、コアと、少なくとも第１と第２の陥没クラッドと、外側クラッドと、を有するシングルモード光ファイバであって、
前記コアは、３．５μｍ〜５．５μｍの半径（Ｒｃｏ）と、０〜３ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｏ−Ｄｎｏｕｔ）を有し、
前記第１の陥没クラッドは、９μｍ〜１５μｍの半径（Ｒｃｌ１）と、５．５ｘ１０−３〜−２．５ｘ１０−３の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ１−Ｄｎｏｕｔ）を有し、
前記第２の陥没クラッドは、３８μｍ〜４２μｍの半径（Ｒｃｌ２）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ２−Ｄｎｃｌ１）を有し、
前記外側クラッドは、６１．５μｍ〜６３．５μｍの半径を有するシングルモード光ファイバ。
【請求項２】
前記シングルモード光ファイバは、更に、前記第１と第２の陥没クラッドの間に配置された第３の陥没クラッドを有し、
前記第３の陥没クラッドは、１５μｍ〜２５μｍの半径（Ｒｃｌ３）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の前記第１の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ１）と、−０．５ｘ１０−３〜０．５ｘ１０−３の前記第２の陥没クラッドとの屈折率差（Ｄｎｃｌ３−Ｄｎｃｌ２）とを有する、請求項１に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項３】
前記コアが、非ドープ・シリカで作成された、請求項１又は２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記外側クラッドが、非ドープ・シリカで作成された、請求項１〜３のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項５】
前記陥没クラッドがそれぞれ、フッ素ドープ・シリカで作成された、請求項１〜４のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項６】
１５５０ｎｍの波長で０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項７】
１３８３ｎｍの波長で０．３５ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項８】
１３８３ｎｍの波長で０．３２ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
付着管を提供する段階と、
前記付着管の内側に層付着を行って前記コアと前記第１の陥没クラッドを構成する段階と、
前記付着管を完全に取り除く段階と、
前記第２の陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む方法。
【請求項１０】
前記付着管が、非ドープ石英で作成された、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記付着管を除去する段階は、化学的エッチング、火炎研磨、粉砕、研磨、又はこれらの組み合わせによって行われる、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項２の特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
フッ素ドープ・シリカで作成された付着管を提供する段階と、
前記付着管の内側に層付着を行って前記コアと前記第１の陥没クラッドを構成する段階と、
第３の陥没クラッドを構成する付着管の周囲に前記第２の陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを引き出す段階とを含む方法。
【請求項１３】
前記第２の陥没クラッドは、
ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、ドープ・シリカによる外部蒸着のうちの１つによって作成された、請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれかの特徴を有するシングルモード光ファイバを製造する方法であって、
外部蒸着によってコア・ロッドを提供する段階と、
少なくとも２つの連続した陥没クラッドを提供する段階と、
前記外側クラッドを提供し、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
前記光学プリフォームからシングルモード光ファイバを線引きする段階とを含む方法。
【請求項１５】
前記連続した陥没クラッドはそれぞれ、
ドープ管によるスリーブ化、ドープ・シリカによるオーバークラッド化、ドープ・シリカによる外部蒸着のうちの１つによって作成された、請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４７７８０（Ｐ２０１２−２４７７８０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１１５４３８（Ｐ２０１２−１１５４３８）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【出願人】（５０７１１２４６８）ドラカ・コムテツク・ベー・ベー (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１５４３８（Ｐ２０１２−１１５４３８）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【出願人】（５０７１１２４６８）ドラカ・コムテツク・ベー・ベー (39)
【Ｆターム（参考）】
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