シングルモード光ファイバ
【課題】減衰が低減された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が、中心から周囲に、半径（ａ）及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ1）を有するコアと、半径（ｒring1）及び外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎinner）を有する内側陥没クラッドと、２１μｍ〜３５μｍの内径（ｒring1）、外径（ｒring2）及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎring）を有するリングと、半径（ｒout）及び外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎout）を有する外側陥没クラッドとを有する。ファイバは、０．１２μｍ〜０．２μｍのリングの幅（Ｗring）に対するコアの体積の比率を有し、外側陥没クラッドは、１５μｍ2〜３０μｍ2の体積を有する。大容量の低コスト・プリフォームを得ることができる。
【解決手段】シングルモード光ファイバが、中心から周囲に、半径（ａ）及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ1）を有するコアと、半径（ｒring1）及び外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎinner）を有する内側陥没クラッドと、２１μｍ〜３５μｍの内径（ｒring1）、外径（ｒring2）及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎring）を有するリングと、半径（ｒout）及び外側クラッドとの屈折率差（Ｄｎout）を有する外側陥没クラッドとを有する。ファイバは、０．１２μｍ〜０．２μｍのリングの幅（Ｗring）に対するコアの体積の比率を有し、外側陥没クラッドは、１５μｍ2〜３０μｍ2の体積を有する。大容量の低コスト・プリフォームを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送、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、減衰が低減されたシングルモード光ファイバ、及び大容量を有するそのようなファイバを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、屈折率分布が、一般に、屈折率を光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。標準的な方法では、光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、光ファイバ・クラッドの屈折率差が示される。これらの曲線は、一般に、光ファイバの理論的分布又は規定分布を表すが、光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。そのような光ファイバは、特定の電気通信規格に準拠した波長分散及び波長分散勾配と、標準化された遮断波長値と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）に関しては範囲［８．６〜９．５μｍ］、ケーブル遮断波長の値に関しては最大１２６０ｎｍと、λ0と示されたゼロ分散波長の値に関しては範囲［１３００〜１３２４ｎｍ］、及び波長分散勾配の値に関しては最大０．０９２ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍを推奨する。標準的な方法では、ケーブル遮断波長は、国際電気標準会議の小委員会８６Ａにより規格ＩＥＣ ６０７９３−１−４４で定義されたように、光信号が２２メートルの光ファイバを伝搬した後でシングルモードでなくなる波長として測定される。
【０００６】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、更に、光ファイバの様々な用途に関する規格を定義している。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４．Ｂ規格は、特に、１５３０ｎｍ未満のケーブル遮断波長λcc、１５５０ｎｍで９．５μｍ〜１３．０μｍのモード径、１５５０ｎｍにおいて２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の波長分散と０．０７０ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ未満の分散勾配、及び１６２５ｎｍにおいて曲率半径３０ｍｍの１００巻で０．５ｄＢ未満の曲げ損失を推奨する。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４．Ｃ規格は、特に、１５３０ｎｍ未満のケーブル遮断波長λcc、１５５０ｎｍで９．５μｍ〜１０．５μｍのモード径、１５５０ｎｍで２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の波長分散と０．０７０ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ未満の分散勾配、及び１６２５ｎｍで曲率半径３０ｍｍの１００巻で０．５ｄＢ未満の曲げ損失を推奨する。
【０００７】
純粋シリカ・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、光損失を制限し、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。
【０００８】
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、光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されるプリフォームを形成するために、オーバークラッド化またはスリーブ化される。大きさ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、光ファイバの直径を決定するので、線引きしている間ずっと監視される。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、光ファイバのコア径とクラッド径の及び屈折率の比率に完全に従わなければならない。
【０００９】
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光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）で構成されることがある。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。
【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。例えば、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、光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。実際において、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ず、一方で、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。純粋シリカまたはフッ素ドープ・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、管が回転され、シリカとドーパントのガス混合物を管に注入する。管は、マイクロ波キャビティを横切り、マイクロ波キャビティ内ではガス混合物が局所的に加熱される。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反応性が高いため、高濃度のドーパントをシリカ層に導入することができる。
【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ａ及びシリカの屈折率に対応する屈折率Ｄｎ1の中心コアと、外径ｒoutと屈折率Ｄｎinnerの陥没クラッドとを示す。「陥没クラッド」という表現は、屈折率Ｄｎinnerが、一次プリフォームのオーバークラッド化またはスリーブ化によって得られた外側クラッドの屈折率Ｄｎclより低い屈折率を有するので使用される。この外側クラッドは、一般に、純粋シリカ・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、コアと内側クラッドは、基材管の内側に付着させることによって作成され、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と、必要な直径比にするために使用されたオーバークラッドまたはスリーブとで作成される。
【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。そのような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小さ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（ｒout／ａ）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Ｄｎ1と内側クラッドの屈折率Ｄｎcl1の屈折率差とに依存する値を有する臨界半径ｒoutまで少なくとも延在していなければならず、ＳＭＦに関しては、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率が８以上（ｒout／ａ＞８）ならば、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と考えられる。
【００１４】
特許文献３は、ＬＰＯＩモードの漏れ損失を制限しかつ基材管を中心コアに近付けるために陥没クラッドにトレンチを提供することを提案している。この解決策は、図１に点線で示されている。陥没クラッド内に、内径ｂ、外径ｃ及び屈折率Ｄｎ3のトレンチが提供される。この場合、陥没クラッドは、コアに隣接し外径ｂと屈折率Ｄｎ2を有する第１の部分と、基板管に隣接し内径ｃと屈折率Ｄｎinnerを有する第２の部分とを有する。しかし、基材管の内径ｒoutは、伝搬特性を損なうことなく、ファイバから３０μｍ以上小さくすることは容易ではない。
【００１５】
ＭＣＶＤ法、ＦＣＶＤ法及びＰＣＶＤ法は、高品質のコアと大きく陥没した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。特に、ＣＶＤ法を使用すると、減衰、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限することができる。
【００１６】
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いつつ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。
【００１７】
特許文献４又は特許文献５は、フッ素ドープ付着管を使用した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６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。
【００１８】
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、使いこなすのが難しい。
【００１９】
特許文献７は、ＶＡＤ又はＯＶＤによってＧｅドープ・コア領域となるロッドを作成し、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方法を開示している。次に、コア・ロッドとＭＣＶＤクラッド管が、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・コアを有しておらず、ＶＡＤまたはＯＶＤ法と関連した１３８３ｎｍでの固有の減衰問題を示していない。
【００２０】
特許文献８は、リングの屈折率が中心コアの屈折率に近いリング支援分布を開示している。この文献は、リングが、そのモードを中心コアの高次モードと共鳴的に結合するように設計されることを教示している。そのようなファイバ分布は、中心コアの高次モードが伝搬するのを妨げ、最終的に基本モードの曲げ損失を改善する。そのような分布は、純粋シリカ・コア・ファイバには最適化されない。
【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】欧州特許出願公開第２ ３１２ ３５０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／００３１５８２号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０４４ ７２４号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１０／００３８５６号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００７／０００３１９８号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第２ ００３ ４７６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、ＬＰ０１モードの漏れ損失を高めることなくかつ光ファイバの他の伝搬特性を損なうことなく、基材管の内側に付着されるフッ素ドープ内側クラッドを減少させることを目的とする。
【００２３】
この目的は、中心から周囲に向かって、コア、内側陥没クラッド、リング、外側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光ファイバにより達成され、
コアが、半径と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差とを有し、
内側陥没クラッドが、半径と、外側クラッドとの屈折率差とを有し、
リングが、２１μｍ〜３５μｍ、より好ましくは２４μｍ〜３５μｍの内径、外径、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、半径と、外側クラッドとの屈折率差とを有し、
リングの幅に対するコアの体積の比率が、０．１２μｍ〜０．２μｍであり、
外側陥没クラッドが、１５μｍ３〜３０μｍ３の体積を有する。
【００２４】
実施形態によれば、本発明のファイバは、
コアが、３．５μｍ〜７．５μｍの半径を有し、
内側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、−２ｘ１０−3〜２ｘ１０−3の内側陥没クラッドとの屈折率差を有し、
リングの内径とコアの半径との比率が、２．５〜８であり、
外側陥没クラッドが、１７μｍ３〜２５μｍ３の体積を有し、
ファイバが、更に、内側陥没内側クラッド内に設けられたトレンチを更に有し、前記トレンチが、外側クラッドとの屈折率差を有し、内径と外径が、内側陥没クラッドの半径より小さく、
コア及び／又はリングが、純粋シリカで作成され、
漏れ損失が、１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満であり、
ケーブル遮断波長が、１５５０ｎｍ未満、好ましくは１５３０ｎｍ未満、より好ましくは１２６０ｎｍ未満であり、
半径１０ｍｍでの曲げ損失が、１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満と１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満であることのうちの１つ以上を有することができる。
【００２５】
本発明は、また、本発明による光ファイバを製造する方法に関し、この方法は、
付着管を提供する段階と、
リングを構成する付着管の内側に層付着を行って、コアと内側陥没クラッドを構成する段階と、
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て、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
プリフォームの第１端を加熱することによってファイバを線引きする段階とを含む。
一実施形態によれば、方法は、更に、付着管を部分的に取り除く段階を含む。
一実施形態によれば、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る。
【００２６】
本発明の他の特性と利点は、添付図面に関して例として示された本発明の実施形態の以下の説明を読むことにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】既に述べた先行技術によるＰＳＣＦの規定屈折率分布の図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるファイバの規定屈折率分布の図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるファイバの規定屈折率分布の図である。
【図４】本発明のファイバを得る製造方法の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、低い伝送損失を有し、伝播特性を損なうことがなく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。
【００２９】
この目的のため、減衰を制限し、特にゲルマニウム・ドーピングを伴うときに１５５０ｎｍでの減衰を制限する純粋シリカ・コア・ファイバ又は少量ドープ・シリカ・コアを有するファイバを提案する。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提案する。外側陥没クラッドが、リングとして働く基材管のまわりに追加される。そのような構成により、基材管の内側に付着された陥没内側クラッドの厚さを小さくでき、またこの基材管を中心コアに近づけることができ、それにより製造コストが削減される。リングの位置と寸法は、Ｇ．６５４に準拠するケーブル遮断波長を保証するようにより高次のＬＰ１１モードの漏れ損失を十分に高く維持しながら、基本ＬＰ０１モードの漏れ損失を最小にする（＜０．００５ｄＢ／ｋｍ）ように注意深く選択される。また、リングは、他の伝搬特性を変化させないまま曲げ損失を少なくすることができる。
【００３０】
図２は、本発明によるファイバの屈折率分布を示す。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、内側陥没クラッド、リング、外側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Ｄｎclを有する。外側クラッドは、純粋（非ドープ）シリカ又は少量ドープ・シリカでよい。
【００３１】
コアは、３．５μｍ〜７．５μｍの半径と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差Ｄｎ1を有する。コアが少量ドーピング、或いは非ドーピングなので、１５５０ｎｍでの減衰が確実に制限される。コアの屈折率値は、水素耐性を改善し、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を小さくするように、共ドーピングによって得られる。
【００３２】
内側陥没クラッドは、２１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２４μｍ〜３５μｍの半径ｒring1と、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎinnerとを有する。内側陥没クラッドの半径が、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による制限された付着と原価管理が保証される。更に、この半径は、漏れ損失が重要な場合以外は小さ過ぎることはない。特に、コアの半径に対する内側陥没クラッドの半径の比率（ｒring1／ａ）は、２．５〜８、さらに好ましくは３．５〜７でよく、これは、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とを保証するＳＭＦの典型要件（ｒout／ａ＞８）より小さい。
【００３３】
リングは、２１μｍ〜３５μｍの内径ｒring1（内側陥没クラッドの端）、外径ｒring2、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎringを有する。
【００３４】
外側陥没クラッドは、内径ｒring2（リングの端）、外径ｒout、及び−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎoutを有する。
【００３５】
図３に示された一実施形態によれば、内側陥没内側クラッド内にトレンチを設けてＬＰＯ１モードの漏れ損失を更に制限することができる。トレンチは、内径ｂ、外径ｃ、および外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎ3を有する。次に、陥没内側クラッドは、コアと隣接し外径ｂと屈折率Ｄｎ2を有する第１の部分と、リングと隣接し内径ｃと屈折率Ｄｎinnerを有する第２の部分とを有する。
【００３６】
リングの位置と寸法は、所定のモード・フィールド径に関して、低い漏れ損失と低い遮断波長と小さい陥没内側クラッドの間で最良トレードオフを保証するように注意深く選択される。ファイバがＧ．６５２又はＧ．６５４規格のほとんどの要件に従うように、リングの位置と寸法を注意深く選択することができる。
【００３７】
特に、リングの幅（ｗring＝Ｒring2−Ｒring1）に対するコアの体積
【数１】
の比率は、０．１２μｍ〜０．２μｍである。
【００３８】
外側陥没クラッドの位置と寸法は、また、所定のモード・フィールド径で低い漏れ損失と低い遮断波長と小さい陥没内側クラッドの間で最良トレードオフを保証するように注意深く選択される。ファイバがＧ．６５２又はＧ．６５４規格のほとんどの要件に確実に準拠するように、リングの位置と寸法を注意深く選択することができる。
【００３９】
特に、外側陥没クラッドの体積
【数２】
は、１５μｍ3〜３０μｍ3、より好ましくは１７μｍ3〜２５μｍ3である。
【００４０】
外側陥没クラッドの体積Ｖoutと、リングの幅に対するコアの体積の比率（Ｖcore／Ｗring）との組み合わせ条件によって、伝搬特性が低下しないこと、特に、漏れ損失が１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満、ケーブル遮断波長λccが１５５０ｎｍ未満、及び曲げ損失が許容可能であることが保証される。本発明の光ファイバは、モード径、波長分散、分散勾配及び曲げ損失に関してはＧ．６５２又はＧ．６５４規格の要件に完全に準拠しており、一方、本発明の光ファイバは、ケーブル遮断波長λccに関してはＧ．６５２又はＧ．６５４規格の要件に準拠しておらず、１５３０ｎｍより僅かに高く１５５０ｎｍ以下でよい。
【００４１】
下の表１は、本発明による光ファイバの規定分布の例と、本発明の範囲に含まれない比較例を示す。
【００４２】
実施例１、２、４、５、８、１１及び１２は、本発明によるものである。比較例１ｂ、３、４ｂ、６、７、８ｂ、９及び１０は、本発明の範囲に含まれず、比較のために示される。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表２は、前述の実施例と比較例の光ファイバの光学特性を示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から、本発明の光ファイバのほとんどが、前述のＧ．６５２又はＧ．６５４規格に完全準拠していることが分かる。
【００４７】
特に、本発明の範囲内にある実施例１、２、４、５、８、１１および１２は、２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の分散、０．０７０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散勾配、７０μｍ2を超える有効面積Ａeff、０．００５ｄＢ／ｋｍ未満の漏れ損失、及び半径１０ｍｍにおいて１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満で１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失を有する。実施例５は、本発明の範囲内にあるが、Ｇ．６５２又はＧ．６５４規格の要件を僅かに超えるケーブル遮断波長を示す。本発明の光ファイバは、Ｇ．６５４規格に準拠するように１５５０ｎｍ未満、より好ましくは１５３０ｎｍ未満、さらに好ましくは更にＧ．６５２規格に従うように１２６０ｎｍ未満のケーブル遮断波長を有する。
【００４８】
比較例１ｂ、３、４ｂ、６、７、８ｂ、９及び１０は、本発明の範囲に含まれず、比較のために示された。
【００４９】
比較例１ｂは、実施例１と同じ中心コアと陥没クラッド（同じ半径、同じＤｎ1及びＤｎinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と付着区分との最良トレードオフを得るように位置決めされた。伝搬特性は、半径１０ｍｍの曲げ損失が、１５５０ｎｍと１６２５ｎｍの両方で２倍以上であること以外は全て実施例１のものと同等である。基材管をリングとして使用する実施例１と比較した場合、付着区分半径は、１７μｍ超大きく、製造コストがはるかに高くなる。
【００５０】
比較例３は、実施例１のものと同じコア寸法、同じリング幅、及び同じ外側クラッド幅を有する。但し、リングは、コアに近づけられた。外側クラッドは、リングがコアに近いにもかかわらず低い漏れ損失と低い曲げ損失を維持するようにより大きく陥没される。但し、高次モードの漏れ損失も大幅に減少し、それにより、ケーブル遮断波長が１６００ｎｍより大きくなる。他の伝搬特性は不変である。
【００５１】
比較例４ｂは、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と遮断波長と付着区分間の最良トレードオフを得るように位置決めされた。伝搬特性は全て、実施例４のものと同等である。但し、付着区分半径は、１４μｍ大きくされ、その結果、製造コストが高くなる。
【００５２】
比較例６は、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リング寸法が最適化されていない。その結果、ケーブル遮断波長が、１６００ｎｍよりかなり大きくなる。
【００５３】
比較例７は、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リングと外側クラッドの寸法が最適化されていない。その結果、大きすぎるリングが小さすぎる外側クラッド体積と組み合わされているので、許容できないレベルの漏れ損失が生じる。
【００５４】
比較例８ｂは、実施例８のものと同じ中心コア特性（同じ半径、同じＤｎ1及びＤinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と付着区分の最良トレードオフを得るように位置決めされた。分散、傾斜及びモードフィールド径は、実施例８のものと同等である。但し、曲げ損失とケーブル遮断波長は両方とも増大した。基材管をリングとして使用する実施例８と比較すると、付着区分半径は、１２μｍ超え大きくなり、その結果、製造コストが高くなる。
【００５５】
比較例９は、リングが薄くコアに近いことを除き、実施例８のものと同じ屈折率分布を有する。その結果、漏れ損失は、増加しない。但し、分布は最適化されず、曲げ損失が大幅に増える。
【００５６】
比較例１０は、リングがコアに近いことを除き、実施例２のものと同じ屈折率分布を有する。その結果、漏れ損失が増大しない。但し、分布は最適化されず、曲げ損失が大幅に増える。
【００５７】
図４は、本発明のファイバを少ない製造コストで得るために使用することができる製造方法を示す。
【００５８】
一実施形態によれば、付着工程に使用される基材管は、規定分布のリングになることができる。コア、第１の陥没クラッド及び陥没トレンチは、必要に応じて、付着管の内側の付着によって得られる。ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ、ＦＣＶＤなどの任意のＣＶＤ法を検討することができる。必要に応じて、蒸発又はエッチング処理によって基材管を部分的に除去して、リングの最適化された寸法を実現することができる。
【００５９】
外側陥没クラッドは、標準外側クラッド（管またはクラッド材料）に取り囲まれたダウンドープ・ジャケット管またはスリーブ管からなってもよい。そのような場合、化学蒸着区分の外径は、ｒring1である（図４を参照）。ＣＶＤ蒸着の量が制限され、プリフォームのコストが削減され、同時に大きな陥没領域が得られる。
【００６０】
リングのない分布と比較すると（本発明の範囲に含まれない比較例１ｂ、４ｂ、８ｂ）、本発明の光ファイバは、基材管の内側に付着されたフッ素ドープ・クラッドを少なくし、かつその基材管を中心コアに近づけることを可能にし、その結果、コア・ロッド径が大きくなり、製造コストが減少する。
【００６１】
特に、本発明による光ファイバは、同じ中心コアを有しリングのないファイバと比較して、ファイバ上の約１０μｍ超えがリングとして働く基材管の内側に付着されたフッ素ドープ・クラッドの半径を減少させることを可能にする。陥没内側クラッドに追加されたトレンチを有する解決策（特許文献３に開示されような）と比較して、本発明の光ファイバは、付着されたフッ素ドープ・クラッドの半径をファイバ上で約５μｍ超え減少させることを可能にする。
【００６２】
最後に、リングのない分布のものと比べて曲げ損失を減少させ、同時に他の伝搬特性を不変に維持することができる。特に、ケーブル遮断波長を損なうことなく曲げ損失を２分の１より少なくすることができる。
【００６３】
本発明が例として述べ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２又は図３に示された規定分布は、例として示され、本発明による光ファイバを得るために図４の実例以外の他の製造方法を使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送、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、減衰が低減されたシングルモード光ファイバ、及び大容量を有するそのようなファイバを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、屈折率分布が、一般に、屈折率を光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。標準的な方法では、光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、光ファイバ・クラッドの屈折率差が示される。これらの曲線は、一般に、光ファイバの理論的分布又は規定分布を表すが、光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。そのような光ファイバは、特定の電気通信規格に準拠した波長分散及び波長分散勾配と、標準化された遮断波長値と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）に関しては範囲［８．６〜９．５μｍ］、ケーブル遮断波長の値に関しては最大１２６０ｎｍと、λ0と示されたゼロ分散波長の値に関しては範囲［１３００〜１３２４ｎｍ］、及び波長分散勾配の値に関しては最大０．０９２ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍを推奨する。標準的な方法では、ケーブル遮断波長は、国際電気標準会議の小委員会８６Ａにより規格ＩＥＣ ６０７９３−１−４４で定義されたように、光信号が２２メートルの光ファイバを伝搬した後でシングルモードでなくなる波長として測定される。
【０００６】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、更に、光ファイバの様々な用途に関する規格を定義している。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４．Ｂ規格は、特に、１５３０ｎｍ未満のケーブル遮断波長λcc、１５５０ｎｍで９．５μｍ〜１３．０μｍのモード径、１５５０ｎｍにおいて２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の波長分散と０．０７０ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ未満の分散勾配、及び１６２５ｎｍにおいて曲率半径３０ｍｍの１００巻で０．５ｄＢ未満の曲げ損失を推奨する。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４．Ｃ規格は、特に、１５３０ｎｍ未満のケーブル遮断波長λcc、１５５０ｎｍで９．５μｍ〜１０．５μｍのモード径、１５５０ｎｍで２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の波長分散と０．０７０ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ未満の分散勾配、及び１６２５ｎｍで曲率半径３０ｍｍの１００巻で０．５ｄＢ未満の曲げ損失を推奨する。
【０００７】
純粋シリカ・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、光損失を制限し、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。
【０００８】
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、光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されるプリフォームを形成するために、オーバークラッド化またはスリーブ化される。大きさ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、光ファイバの直径を決定するので、線引きしている間ずっと監視される。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、光ファイバのコア径とクラッド径の及び屈折率の比率に完全に従わなければならない。
【０００９】
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光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）で構成されることがある。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。
【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。例えば、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、光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。実際において、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ず、一方で、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。純粋シリカまたはフッ素ドープ・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、管が回転され、シリカとドーパントのガス混合物を管に注入する。管は、マイクロ波キャビティを横切り、マイクロ波キャビティ内ではガス混合物が局所的に加熱される。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反応性が高いため、高濃度のドーパントをシリカ層に導入することができる。
【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ａ及びシリカの屈折率に対応する屈折率Ｄｎ1の中心コアと、外径ｒoutと屈折率Ｄｎinnerの陥没クラッドとを示す。「陥没クラッド」という表現は、屈折率Ｄｎinnerが、一次プリフォームのオーバークラッド化またはスリーブ化によって得られた外側クラッドの屈折率Ｄｎclより低い屈折率を有するので使用される。この外側クラッドは、一般に、純粋シリカ・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、コアと内側クラッドは、基材管の内側に付着させることによって作成され、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と、必要な直径比にするために使用されたオーバークラッドまたはスリーブとで作成される。
【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。そのような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小さ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（ｒout／ａ）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Ｄｎ1と内側クラッドの屈折率Ｄｎcl1の屈折率差とに依存する値を有する臨界半径ｒoutまで少なくとも延在していなければならず、ＳＭＦに関しては、陥没クラッドの半径とコアの半径との比率が８以上（ｒout／ａ＞８）ならば、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と考えられる。
【００１４】
特許文献３は、ＬＰＯＩモードの漏れ損失を制限しかつ基材管を中心コアに近付けるために陥没クラッドにトレンチを提供することを提案している。この解決策は、図１に点線で示されている。陥没クラッド内に、内径ｂ、外径ｃ及び屈折率Ｄｎ3のトレンチが提供される。この場合、陥没クラッドは、コアに隣接し外径ｂと屈折率Ｄｎ2を有する第１の部分と、基板管に隣接し内径ｃと屈折率Ｄｎinnerを有する第２の部分とを有する。しかし、基材管の内径ｒoutは、伝搬特性を損なうことなく、ファイバから３０μｍ以上小さくすることは容易ではない。
【００１５】
ＭＣＶＤ法、ＦＣＶＤ法及びＰＣＶＤ法は、高品質のコアと大きく陥没した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。特に、ＣＶＤ法を使用すると、減衰、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を制限することができる。
【００１６】
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いつつ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。
【００１７】
特許文献４又は特許文献５は、フッ素ドープ付着管を使用した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６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。
【００１８】
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、使いこなすのが難しい。
【００１９】
特許文献７は、ＶＡＤ又はＯＶＤによってＧｅドープ・コア領域となるロッドを作成し、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方法を開示している。次に、コア・ロッドとＭＣＶＤクラッド管が、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・コアを有しておらず、ＶＡＤまたはＯＶＤ法と関連した１３８３ｎｍでの固有の減衰問題を示していない。
【００２０】
特許文献８は、リングの屈折率が中心コアの屈折率に近いリング支援分布を開示している。この文献は、リングが、そのモードを中心コアの高次モードと共鳴的に結合するように設計されることを教示している。そのようなファイバ分布は、中心コアの高次モードが伝搬するのを妨げ、最終的に基本モードの曲げ損失を改善する。そのような分布は、純粋シリカ・コア・ファイバには最適化されない。
【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】欧州特許出願公開第２ ３１２ ３５０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／００３１５８２号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０４４ ７２４号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１０／００３８５６号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００７／０００３１９８号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第２ ００３ ４７６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、ＬＰ０１モードの漏れ損失を高めることなくかつ光ファイバの他の伝搬特性を損なうことなく、基材管の内側に付着されるフッ素ドープ内側クラッドを減少させることを目的とする。
【００２３】
この目的は、中心から周囲に向かって、コア、内側陥没クラッド、リング、外側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光ファイバにより達成され、
コアが、半径と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差とを有し、
内側陥没クラッドが、半径と、外側クラッドとの屈折率差とを有し、
リングが、２１μｍ〜３５μｍ、より好ましくは２４μｍ〜３５μｍの内径、外径、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、半径と、外側クラッドとの屈折率差とを有し、
リングの幅に対するコアの体積の比率が、０．１２μｍ〜０．２μｍであり、
外側陥没クラッドが、１５μｍ３〜３０μｍ３の体積を有する。
【００２４】
実施形態によれば、本発明のファイバは、
コアが、３．５μｍ〜７．５μｍの半径を有し、
内側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差を有し、
外側陥没クラッドが、−２ｘ１０−3〜２ｘ１０−3の内側陥没クラッドとの屈折率差を有し、
リングの内径とコアの半径との比率が、２．５〜８であり、
外側陥没クラッドが、１７μｍ３〜２５μｍ３の体積を有し、
ファイバが、更に、内側陥没内側クラッド内に設けられたトレンチを更に有し、前記トレンチが、外側クラッドとの屈折率差を有し、内径と外径が、内側陥没クラッドの半径より小さく、
コア及び／又はリングが、純粋シリカで作成され、
漏れ損失が、１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満であり、
ケーブル遮断波長が、１５５０ｎｍ未満、好ましくは１５３０ｎｍ未満、より好ましくは１２６０ｎｍ未満であり、
半径１０ｍｍでの曲げ損失が、１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満と１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満であることのうちの１つ以上を有することができる。
【００２５】
本発明は、また、本発明による光ファイバを製造する方法に関し、この方法は、
付着管を提供する段階と、
リングを構成する付着管の内側に層付着を行って、コアと内側陥没クラッドを構成する段階と、
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て、それにより光学プリフォームを提供する段階と、
プリフォームの第１端を加熱することによってファイバを線引きする段階とを含む。
一実施形態によれば、方法は、更に、付着管を部分的に取り除く段階を含む。
一実施形態によれば、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る。
【００２６】
本発明の他の特性と利点は、添付図面に関して例として示された本発明の実施形態の以下の説明を読むことにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】既に述べた先行技術によるＰＳＣＦの規定屈折率分布の図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるファイバの規定屈折率分布の図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるファイバの規定屈折率分布の図である。
【図４】本発明のファイバを得る製造方法の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、低い伝送損失を有し、伝播特性を損なうことがなく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。
【００２９】
この目的のため、減衰を制限し、特にゲルマニウム・ドーピングを伴うときに１５５０ｎｍでの減衰を制限する純粋シリカ・コア・ファイバ又は少量ドープ・シリカ・コアを有するファイバを提案する。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提案する。外側陥没クラッドが、リングとして働く基材管のまわりに追加される。そのような構成により、基材管の内側に付着された陥没内側クラッドの厚さを小さくでき、またこの基材管を中心コアに近づけることができ、それにより製造コストが削減される。リングの位置と寸法は、Ｇ．６５４に準拠するケーブル遮断波長を保証するようにより高次のＬＰ１１モードの漏れ損失を十分に高く維持しながら、基本ＬＰ０１モードの漏れ損失を最小にする（＜０．００５ｄＢ／ｋｍ）ように注意深く選択される。また、リングは、他の伝搬特性を変化させないまま曲げ損失を少なくすることができる。
【００３０】
図２は、本発明によるファイバの屈折率分布を示す。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、内側陥没クラッド、リング、外側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Ｄｎclを有する。外側クラッドは、純粋（非ドープ）シリカ又は少量ドープ・シリカでよい。
【００３１】
コアは、３．５μｍ〜７．５μｍの半径と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドとの屈折率差Ｄｎ1を有する。コアが少量ドーピング、或いは非ドーピングなので、１５５０ｎｍでの減衰が確実に制限される。コアの屈折率値は、水素耐性を改善し、特にＯＨピークによる１３８３ｎｍでの減衰を小さくするように、共ドーピングによって得られる。
【００３２】
内側陥没クラッドは、２１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２４μｍ〜３５μｍの半径ｒring1と、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎinnerとを有する。内側陥没クラッドの半径が、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による制限された付着と原価管理が保証される。更に、この半径は、漏れ損失が重要な場合以外は小さ過ぎることはない。特に、コアの半径に対する内側陥没クラッドの半径の比率（ｒring1／ａ）は、２．５〜８、さらに好ましくは３．５〜７でよく、これは、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とを保証するＳＭＦの典型要件（ｒout／ａ＞８）より小さい。
【００３３】
リングは、２１μｍ〜３５μｍの内径ｒring1（内側陥没クラッドの端）、外径ｒring2、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎringを有する。
【００３４】
外側陥没クラッドは、内径ｒring2（リングの端）、外径ｒout、及び−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎoutを有する。
【００３５】
図３に示された一実施形態によれば、内側陥没内側クラッド内にトレンチを設けてＬＰＯ１モードの漏れ損失を更に制限することができる。トレンチは、内径ｂ、外径ｃ、および外側クラッドＤｎclとの屈折率差Ｄｎ3を有する。次に、陥没内側クラッドは、コアと隣接し外径ｂと屈折率Ｄｎ2を有する第１の部分と、リングと隣接し内径ｃと屈折率Ｄｎinnerを有する第２の部分とを有する。
【００３６】
リングの位置と寸法は、所定のモード・フィールド径に関して、低い漏れ損失と低い遮断波長と小さい陥没内側クラッドの間で最良トレードオフを保証するように注意深く選択される。ファイバがＧ．６５２又はＧ．６５４規格のほとんどの要件に従うように、リングの位置と寸法を注意深く選択することができる。
【００３７】
特に、リングの幅（ｗring＝Ｒring2−Ｒring1）に対するコアの体積
【数１】
の比率は、０．１２μｍ〜０．２μｍである。
【００３８】
外側陥没クラッドの位置と寸法は、また、所定のモード・フィールド径で低い漏れ損失と低い遮断波長と小さい陥没内側クラッドの間で最良トレードオフを保証するように注意深く選択される。ファイバがＧ．６５２又はＧ．６５４規格のほとんどの要件に確実に準拠するように、リングの位置と寸法を注意深く選択することができる。
【００３９】
特に、外側陥没クラッドの体積
【数２】
は、１５μｍ3〜３０μｍ3、より好ましくは１７μｍ3〜２５μｍ3である。
【００４０】
外側陥没クラッドの体積Ｖoutと、リングの幅に対するコアの体積の比率（Ｖcore／Ｗring）との組み合わせ条件によって、伝搬特性が低下しないこと、特に、漏れ損失が１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満、ケーブル遮断波長λccが１５５０ｎｍ未満、及び曲げ損失が許容可能であることが保証される。本発明の光ファイバは、モード径、波長分散、分散勾配及び曲げ損失に関してはＧ．６５２又はＧ．６５４規格の要件に完全に準拠しており、一方、本発明の光ファイバは、ケーブル遮断波長λccに関してはＧ．６５２又はＧ．６５４規格の要件に準拠しておらず、１５３０ｎｍより僅かに高く１５５０ｎｍ以下でよい。
【００４１】
下の表１は、本発明による光ファイバの規定分布の例と、本発明の範囲に含まれない比較例を示す。
【００４２】
実施例１、２、４、５、８、１１及び１２は、本発明によるものである。比較例１ｂ、３、４ｂ、６、７、８ｂ、９及び１０は、本発明の範囲に含まれず、比較のために示される。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表２は、前述の実施例と比較例の光ファイバの光学特性を示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から、本発明の光ファイバのほとんどが、前述のＧ．６５２又はＧ．６５４規格に完全準拠していることが分かる。
【００４７】
特に、本発明の範囲内にある実施例１、２、４、５、８、１１および１２は、２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の分散、０．０７０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散勾配、７０μｍ2を超える有効面積Ａeff、０．００５ｄＢ／ｋｍ未満の漏れ損失、及び半径１０ｍｍにおいて１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満で１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失を有する。実施例５は、本発明の範囲内にあるが、Ｇ．６５２又はＧ．６５４規格の要件を僅かに超えるケーブル遮断波長を示す。本発明の光ファイバは、Ｇ．６５４規格に準拠するように１５５０ｎｍ未満、より好ましくは１５３０ｎｍ未満、さらに好ましくは更にＧ．６５２規格に従うように１２６０ｎｍ未満のケーブル遮断波長を有する。
【００４８】
比較例１ｂ、３、４ｂ、６、７、８ｂ、９及び１０は、本発明の範囲に含まれず、比較のために示された。
【００４９】
比較例１ｂは、実施例１と同じ中心コアと陥没クラッド（同じ半径、同じＤｎ1及びＤｎinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と付着区分との最良トレードオフを得るように位置決めされた。伝搬特性は、半径１０ｍｍの曲げ損失が、１５５０ｎｍと１６２５ｎｍの両方で２倍以上であること以外は全て実施例１のものと同等である。基材管をリングとして使用する実施例１と比較した場合、付着区分半径は、１７μｍ超大きく、製造コストがはるかに高くなる。
【００５０】
比較例３は、実施例１のものと同じコア寸法、同じリング幅、及び同じ外側クラッド幅を有する。但し、リングは、コアに近づけられた。外側クラッドは、リングがコアに近いにもかかわらず低い漏れ損失と低い曲げ損失を維持するようにより大きく陥没される。但し、高次モードの漏れ損失も大幅に減少し、それにより、ケーブル遮断波長が１６００ｎｍより大きくなる。他の伝搬特性は不変である。
【００５１】
比較例４ｂは、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と遮断波長と付着区分間の最良トレードオフを得るように位置決めされた。伝搬特性は全て、実施例４のものと同等である。但し、付着区分半径は、１４μｍ大きくされ、その結果、製造コストが高くなる。
【００５２】
比較例６は、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リング寸法が最適化されていない。その結果、ケーブル遮断波長が、１６００ｎｍよりかなり大きくなる。
【００５３】
比較例７は、実施例４のものと同じ中心コア及び同じトレンチ特性（同じａ、ｂ、ｃ、Ｄｎ1、Ｄｎ2、Ｄｎ3、Ｄinner）を有するが、リングと外側クラッドの寸法が最適化されていない。その結果、大きすぎるリングが小さすぎる外側クラッド体積と組み合わされているので、許容できないレベルの漏れ損失が生じる。
【００５４】
比較例８ｂは、実施例８のものと同じ中心コア特性（同じ半径、同じＤｎ1及びＤinner）を有するが、リングがない。外側クラッドは、漏れ損失と付着区分の最良トレードオフを得るように位置決めされた。分散、傾斜及びモードフィールド径は、実施例８のものと同等である。但し、曲げ損失とケーブル遮断波長は両方とも増大した。基材管をリングとして使用する実施例８と比較すると、付着区分半径は、１２μｍ超え大きくなり、その結果、製造コストが高くなる。
【００５５】
比較例９は、リングが薄くコアに近いことを除き、実施例８のものと同じ屈折率分布を有する。その結果、漏れ損失は、増加しない。但し、分布は最適化されず、曲げ損失が大幅に増える。
【００５６】
比較例１０は、リングがコアに近いことを除き、実施例２のものと同じ屈折率分布を有する。その結果、漏れ損失が増大しない。但し、分布は最適化されず、曲げ損失が大幅に増える。
【００５７】
図４は、本発明のファイバを少ない製造コストで得るために使用することができる製造方法を示す。
【００５８】
一実施形態によれば、付着工程に使用される基材管は、規定分布のリングになることができる。コア、第１の陥没クラッド及び陥没トレンチは、必要に応じて、付着管の内側の付着によって得られる。ＰＣＶＤ、ＭＣＶＤ、ＦＣＶＤなどの任意のＣＶＤ法を検討することができる。必要に応じて、蒸発又はエッチング処理によって基材管を部分的に除去して、リングの最適化された寸法を実現することができる。
【００５９】
外側陥没クラッドは、標準外側クラッド（管またはクラッド材料）に取り囲まれたダウンドープ・ジャケット管またはスリーブ管からなってもよい。そのような場合、化学蒸着区分の外径は、ｒring1である（図４を参照）。ＣＶＤ蒸着の量が制限され、プリフォームのコストが削減され、同時に大きな陥没領域が得られる。
【００６０】
リングのない分布と比較すると（本発明の範囲に含まれない比較例１ｂ、４ｂ、８ｂ）、本発明の光ファイバは、基材管の内側に付着されたフッ素ドープ・クラッドを少なくし、かつその基材管を中心コアに近づけることを可能にし、その結果、コア・ロッド径が大きくなり、製造コストが減少する。
【００６１】
特に、本発明による光ファイバは、同じ中心コアを有しリングのないファイバと比較して、ファイバ上の約１０μｍ超えがリングとして働く基材管の内側に付着されたフッ素ドープ・クラッドの半径を減少させることを可能にする。陥没内側クラッドに追加されたトレンチを有する解決策（特許文献３に開示されような）と比較して、本発明の光ファイバは、付着されたフッ素ドープ・クラッドの半径をファイバ上で約５μｍ超え減少させることを可能にする。
【００６２】
最後に、リングのない分布のものと比べて曲げ損失を減少させ、同時に他の伝搬特性を不変に維持することができる。特に、ケーブル遮断波長を損なうことなく曲げ損失を２分の１より少なくすることができる。
【００６３】
本発明が例として述べ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２又は図３に示された規定分布は、例として示され、本発明による光ファイバを得るために図４の実例以外の他の製造方法を使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から周囲に向かって、コアと、内側陥没クラッドと、リングと、外側陥没クラッドと、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、半径（ａ）と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ1）とを有し、
前記内側陥没クラッドは、半径（ｒring1）と、外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎinner）とを有し、
前記リングは、２１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２４μｍ〜３５μｍの内径（ｒring1）、外径（ｒinner2）、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎring）を有し、
前記外側陥没クラッドは、半径（ｒout）と、外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎout）とを有し、
前記リングの幅（Ｗring）に対するコアの体積（Ｖcore）の比率は、０．１２μｍ〜０．２μｍであって、
【数１】
かつ、（Ｗring＝Ｒring2−Ｒring1）であり、
前記外側陥没クラッドは、１５μｍ3〜３０μｍ3の体積（Ｖout）を有し、
【数２】
であるシングルモード光ファイバ。
【請求項２】
前記コアは、３．５μｍ〜７．５μｍの半径（ａ）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】
前記内側陥没クラッドは、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎinner）を有する、請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記外側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎout）を有する、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】
前記外側陥没クラッドが、−２ｘ１０−3〜２ｘ１０−3の内側陥没クラッド（Ｄｎinner）との屈折率差（Ｄｎout）を有する、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】
前記リングの前記内径と前記コアの前記半径との比率（ｒring1／ａ）は、２．５〜８である、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】
前記外側陥没クラッドが、１７μｍ3〜２５μｍ3の体積（Ｖout）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】
前記内側陥没内側クラッド内に提供されたトレンチを更に有し、前記トレンチは、前記外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ3）を有し、内径（ｂ）と外径（ｃ）は、前記内側陥没クラッドの半径（ｒring1）より小さい、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】
前記コア及び／又は前記リングは、純粋シリカで作成された、請求項１〜８のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１０】
１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満の漏れ損失を有する、請求項１〜９のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１１】
１５５０ｎｍ未満、好ましくは１５３０ｎｍ未満で、より好ましくは１２６０ｎｍ未満のケーブル遮断波長を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１２】
１０ｍｍの半径で、１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満と１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の特徴を有する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、
前記リングを構成する前記付着管の内側に層付着を行って、前記コアと前記内側陥没クラッドを構成する段階と、
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て、光学プリフォームを提供する段階と、
前記プリフォームの第１端を加熱することによって前記ファイバを線引きする段階と、
を含む方法。
【請求項１４】
前記付着管を部分的に取り除く段階を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の陥没クラッドは、ドープ管によるスリーブ化、ドープト・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つによって形成される、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１】
中心から周囲に向かって、コアと、内側陥没クラッドと、リングと、外側陥没クラッドと、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、半径（ａ）と、−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ1）とを有し、
前記内側陥没クラッドは、半径（ｒring1）と、外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎinner）とを有し、
前記リングは、２１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２４μｍ〜３５μｍの内径（ｒring1）、外径（ｒinner2）、及び−０．５ｘ１０−3〜０．５ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎring）を有し、
前記外側陥没クラッドは、半径（ｒout）と、外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎout）とを有し、
前記リングの幅（Ｗring）に対するコアの体積（Ｖcore）の比率は、０．１２μｍ〜０．２μｍであって、
【数１】
かつ、（Ｗring＝Ｒring2−Ｒring1）であり、
前記外側陥没クラッドは、１５μｍ3〜３０μｍ3の体積（Ｖout）を有し、
【数２】
であるシングルモード光ファイバ。
【請求項２】
前記コアは、３．５μｍ〜７．５μｍの半径（ａ）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】
前記内側陥没クラッドは、−６ｘ１０−3〜−２．７ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎinner）を有する、請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記外側陥没クラッドが、−６ｘ１０−3〜−２ｘ１０−3の外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎout）を有する、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】
前記外側陥没クラッドが、−２ｘ１０−3〜２ｘ１０−3の内側陥没クラッド（Ｄｎinner）との屈折率差（Ｄｎout）を有する、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】
前記リングの前記内径と前記コアの前記半径との比率（ｒring1／ａ）は、２．５〜８である、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】
前記外側陥没クラッドが、１７μｍ3〜２５μｍ3の体積（Ｖout）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】
前記内側陥没内側クラッド内に提供されたトレンチを更に有し、前記トレンチは、前記外側クラッド（Ｄｎcl）との屈折率差（Ｄｎ3）を有し、内径（ｂ）と外径（ｃ）は、前記内側陥没クラッドの半径（ｒring1）より小さい、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】
前記コア及び／又は前記リングは、純粋シリカで作成された、請求項１〜８のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１０】
１５５０ｎｍで０．００５ｄＢ／ｋｍ未満の漏れ損失を有する、請求項１〜９のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１１】
１５５０ｎｍ未満、好ましくは１５３０ｎｍ未満で、より好ましくは１２６０ｎｍ未満のケーブル遮断波長を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１２】
１０ｍｍの半径で、１５５０ｎｍで５ｄＢ／ｍ未満と１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の特徴を有する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、
前記リングを構成する前記付着管の内側に層付着を行って、前記コアと前記内側陥没クラッドを構成する段階と、
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て、光学プリフォームを提供する段階と、
前記プリフォームの第１端を加熱することによって前記ファイバを線引きする段階と、
を含む方法。
【請求項１４】
前記付着管を部分的に取り除く段階を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の陥没クラッドは、ドープ管によるスリーブ化、ドープト・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つによって形成される、請求項１３又は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２０１２−２５６０４９（Ｐ２０１２−２５６０４９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１３０４５９（Ｐ２０１２−１３０４５９）
【出願日】平成２４年６月８日（２０１２．６．８）
【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２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３０４５９（Ｐ２０１２−１３０４５９）
【出願日】平成２４年６月８日（２０１２．６．８）
【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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