低曲げ損失光ファイバ
低マクロベンド損失及び低マイクロベンド損失のいずれをも有する光ファイバ。ファイバは、外半径ｒ２＞８μｍ及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域と、内層クラッド領域を囲み、屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域を有する。ここでΔ１＞Δ３＞Δ２である。Δ３とΔ２の間の差は０.０１より大きい。ファイバは１２６０ｎｍ以下の２２ｍケーブルカットオフを示し、ｒ１/ｒ２は０.２５以上である。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条ｅ項の下に、２０１０年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１/３０８６２５号の優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は低曲げ損失を有する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
低曲げ損失光ファイバは、特に、いわゆる「アクセス」に利用される光ファイバ及び構内(ＦＴＴｘ)光ネットワーク用ファイバに、必要とされている。光ファイバは、光ファイバを通して伝送される光信号に曲げ損失を誘起する態様で、そのようなメットワークに布設され得る。曲げ損失を誘起する、きつい曲げ半径、光ファイバの圧縮、等のような物理的要求を課し得る、いくつかの用途には、光引込みケーブルアセンブリにおける光ファイバの布設、工場組込み終端システム(ＦＩＴＳ)及び遊びループ(slack loop)を含む配線ケーブル、フィーダーと配線ケーブルを接続するキャビネット内に配置された小曲げ半径マルチポート及び配線ケーブルと引込みケーブルの間のネットワークアクセスポイントにおけるジャンパーがある。いくつかの光ファイバ構造では低曲げ損失と短ケーブルカットオフ波長の両者を同時に達成することは困難であった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示される光導波路ファイバは、外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する二酸化ゲルマニウムドープ中心コア領域と、外半径ｒ２＞８μｍ及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域を含むクラッド層領域を有し、Δ１＞Δ３＞Δ２＞であって、Δ３とΔ２の間の差は０.０１より大きく、本光ファイバは１２６０ｎｍ以下の２２ｍカットオフを示し、ｒ１/ｒ２は０.２５以上であり、さらに好ましくは０.３より大きい。
【０００５】
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する中心コア領域及びフッ素ドープシリカを含むクラッド層領域を有し、クラッド層領域が外半径ｒ２及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域を含み、ｒ１/ｒ２が０.２５以上である、単一モード光ファイバも本明細書に開示される。本明細書に開示されるファイバはＩＴＵ Ｇ.６５７Ａ及びＧ.６５７Ｂのいずれにもしたがう。
【０００６】
１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.７５ｄＢ/ターンをこえないことが好ましい。１５５０ｎｍにおける３０ｍｍ直径曲げ損失は０.０２５ｄＢ/ターンをこえないことが好ましい。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.３ｄＢ/ターンをこえない。別の好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.１ｄＢ/ターンをこえない。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける３０ｍｍ直径曲げ損失は０.００３ｄＢ/ターンをこえない。
【０００７】
いくつかの実施形態において、１５５０ｎｍにおける１５ｍｍ直径曲げ損失は１ｄＢ/ターンをこえない。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける１５ｍｍ直径曲げ損失は０.５ｄＢ/ターンをこえない。
【０００８】
いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３２５ｎｍより短いゼロ分散波長を与える。好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３００ｎｍと１３２５ｎｍの間のゼロ分散波長を与える。
【０００９】
屈折率プロファイルはさらに、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を与えることが好ましい。
【００１０】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３１０ｎｍにおいて８.２μｍと９.５μｍの間のモードフィールド径を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３１０ｎｍにおいて８.２μｍと９.０μｍの間のモードフィールド径を与える。
【００１１】
本明細書に用いられるように、ＭＡＣ数は、[１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径(μｍ)]/[２２ｍケーブルカットオフ波長(μｍ)]を意味する。いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに６.６と７.５の間のＭＡＣ数を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに７.３をこえないＭＡＣ数を与える。
【００１２】
光ファイバは、分圧が０.０１気圧(１.０１３×１０３Ｐａ)の水素に少なくとも１４４時間さらされた後に、１３８３ｎｍにおいて０.０３ｄＢ/ｋｍ未満の最大水素誘起減衰変化を有することが好ましい。光ファイバは、１３１０ｎｍにおける光減衰よりは大きい場合でも、０.１０ｄＢ/ｋｍをこえない１３８３ｎｍにおける光減衰を有することが好ましく、１３８３ｎｍにおける光減衰は１３１０ｎｍにおける光減衰より小さいことがさらに一層好ましい。
【００１３】
次に、それらの例が添付図面に示される、現在好ましい実施形態を詳細に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態に対応する屈折率プロファイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者には、その説明から明らかであろうし、特許請求の範囲及び添付図面と合わせて以下の説明に述べられるように本発明を実施することによって認められるであろう。
【００１６】
「屈折率プロファイル」は屈折率または相対屈折率と導波路ファイバ半径の間の関係である。
【００１７】
「相対屈折率％」はΔ％＝１００×(ｎｉ２−ｎＣ２)/２ｎｉ２と定義され、本明細書に用いられるように、ｎＣはアンドープシリカの平均屈折率である。本明細書で用いられるように、別途に指定されない限り、相対屈折率はΔで表され、その値は「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率がアンドープシリカの平均屈折率より小さい場合、その領域の相対屈折率％は負であり、凹領域または凹屈折率を有すると称される。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率より大きい場合、その領域の相対屈折率％は正である。本明細書において、「上げドーパント」は純アンドープＳｉＯ２に対して屈折率を高める性質を有するドーパントと見なされる。本明細書において、「下げドーパント」は純アンドープＳｉＯ２に対して屈折率を低める性質を有するドーパントと見なされる。上げドーパントの例にはＧｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｃｌ及びＢｒがある。下げドーパントの例にはフッ素及びホウ素がある。
【００１８】
導波路ファイバの、本明細書において「分散」と称される、「色分散」は、別途に注記されない限り、材料分散、波長分散及び内部モード分散の総和である。単一モード導波路ファイバの場合、内部モード分散はゼロである。ゼロ分散波長は分散がゼロ値を有する波長である。分散勾配は波長に対する分散の変化率である。
【００１９】
「有効面積」は、
【数１】
【００２０】
と定義される。ここで、積分範囲は０から∞であり、ｆは導波路内を伝搬している光に付随する電場の横成分である。本明細書に用いられるように、「有効面積」または「Ａ有効」は、別途に注記されない限り、１５５０ｎｍの波長における光学的有効面積である。
【００２１】
語句「αプロファイル」は、「％」を単位とし、ｒが半径であって、式：
【数２】
【００２２】
にしたがうΔ(ｒ)を用いて表される、相対屈折率プロファイルを指す。ここで、ｒ０はΔ(ｒ)が最大となる点であり、ｒ１はΔ(ｒ)％がゼロとなる点であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、Δが上で定義されている場合、ｒｉはαプロファイルの始点であり、ｒｆはαプロファイルの終点であって、αは実数の指数である。
【００２３】
モードフィールド径(ＭＦＤ)はピーターマン(Peterman)II法を用いて測定される、ここで２ｗ＝ＭＦＤであって、
【数３】
【００２４】
であり、積分範囲は０から∞である。
【００２５】
曲げ抵抗は規定された試験条件の下で、例えば規定された直径をもつマンドレルの周りにファイバを付置するか巻き付けることで、誘起される減衰により測ることができ、例えば、直径が、６ｍｍ、１０ｍｍまたは２０ｍｍあるいは同様の、マンドレルの周りに１ターンずつ巻き付けて１ターン毎の減衰の増加を測定することで測ることができる(例えば、「１×１０ｍｍ直径マクロベンド損失」または「１×２０ｍｍ直径マクロベンド損失」)。
【００２６】
与えられたモードに対する、理論ファイバカットオフ波長または「理論ファイバカットオフ」または「理論カットオフ」は、それより短い波長では導波光がそのモードにおいて伝搬することができない波長である。数学的定義は、ユノーム(Jeunhomme)著，「単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber Optics)」，(米国ニューヨーク)，マーセル・デッカー(Marcel Dekker)，１９９０年，ｐ.３９-４４，に見ることができ、理論ファイバカットオフはモード伝搬定数が外層クラッド内の平面波伝搬定数に等しくなる波長として説明されている。この理論波長は、直径変動がない、無限長の完全に真直なファイバに対して妥当である。
【００２７】
ファイバカットオフは、「２ｍファイバカットオフ」または「測定カットオフ」としても知られる、「ファイバカットオフ波長」を得るための、標準２ｍファイバカットオフ試験，ＦＯＴＰ-８０(ＦＩＡ-ＴＩＡ ４５５-８０)によって測定される。ＦＯＴＰ-８０標準試験は、制御された大きさの曲げを用いて高次モードを取り去るため、またはファイバのスペクトル応答を多モードファイバのスペクトル応答に規格化するために実施される。
【００２８】
ケーブルカットオフ波長または、本明細書に用いられるように、「ケーブルカットオフ」は、ＥＩＡ-ＴＩＡ光ファイバ標準、すなわち米国電子工業会-米国電子通信工業会光ファイバ標準の一部である、ＥＩＡ-４５５光ファイバ試験手順に説明される２２ｍケーブルカットオフ試験を意味する。
【００２９】
本明細書で別途に注記されない限り、(分散、分散勾配等)のような光学特性はＬＰ０１モードについて報告される。
【００３０】
本明細書に開示される光ファイバは、約５５μｍ２より大きく、好ましくは５５μｍ２と９０μｍ２の間であり、さらに一層好ましくは６５μｍ２と８０μｍ２の間の、１５５０ｎｍにおける有効面積を示すことができる。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける光学モード有効面積は約６５μｍ２と７５μｍ２の間である。
【００３１】
一例のファイバ１０が図１に示され、ファイバ１０は最大屈折率Δ％,Δ１を有する中心ガラスコア領域１を有する。第１の凹内層クラッド領域２が中心コア領域を囲み、第１の内層クラッド領域２は屈折率Δ％,Δ２を有する。外層クラッド領域３が第１の内層クラッド領域を囲み、Δ３を有する。好ましい実施兄弟において、Δ１＞Δ３＞Δ２である。図１に示される実施形態において、領域１，２，３は相互に直接に接している。しかし、これは必須ではなく、別途に追加のコア領域またはクラッド領域を用いることができる。例えば、環状領域３を囲み、環状領域３より小さい屈折率Δ％,Δ４を有する、外層クラッド領域(図示せず)を用いることができる。
【００３２】
中心コア領域１は、中心コア領域１の屈折率の最大傾斜に沿って引かれた接線がゼロΔ線と交わる半径として定義される、外半径ｒ１を有する。コア領域１は、約０.３と０.５の間であることが好ましく、約０.３２と０.４８の間であることがさらに好ましい、屈折率Δ％,Δ１を有する。いくつかの実施形態において、Δ１は０.３６と０.４６の間であることが好ましい。コア半径ｒ１は、３μｍと６μｍの間であることが好ましく、約３.５μｍと５.０μｍの間であることがさらに好ましい。中心コア領域１は単一セグメントのステップ型屈折率プロファイルを有することができる。中心コア領域１は約１０〜１００の間のαを有することができ、いくつかの実施形態において、αは１５と４０の間とすることができる。
【００３３】
図１に示される実施形態において、内層クラッド領域２は中心コア領域１を囲み、内半径ｒ１及び外半径ｒ２を有し、ｒ１は上で定義されており、ｒ２は屈折率プロファイル曲線がゼロΔ線と交わる半径として定義される。いくつかの実施形態において、領域２における屈折率は基本的に平坦である。別の場合には、分布屈折率プロファイルになり得る。また別の場合には、狭プロファイル構造またはプロセス変動の結果として、変動があり得る。いくつかの実施形態において、内層クラッド領域２は、フッ素または二酸化ゲルマニウムが実質的にドープされていない、シリカを含む。すなわち、内層クラッド領域２は基本的にフッ素及び二酸化ゲルマニウムを含有していない。内層クラッド領域２は、
【数４】
【００３４】
を用いて計算される、屈折率Δ％,Δ２を有する。
【００３５】
内層クラッド領域２は、好ましくは約３μｍから１３μｍ、さらに好ましくは約４μｍから１２μｍ、さらに一層好ましくは約７μｍから９μｍの、幅を示す。内層クラッド領域２の半径ｒ２に対するコア半径ｒ１の比は、０．２５より大きいことが好ましく、約０.３から０.５５の間であることがさらに好ましい。
【００３６】
外層クラッド３は凹環状領域２を囲み、内層クラッド領域２の屈折率Δ％,Δ２より大きく、よって、例えば外層クラッド領域の屈折率を高めるに十分な量の(二酸化ゲルマニウムまたは塩素のような)ドーパントを添加することにより、内層クラッド領域２に対して「上げドープ」された外層クラッド領域３である領域を形成する、屈折率Δ％,Δ３を有する。しかし、屈折率上げドーパントが外層クラッド領域３に含まれていなければならないという意味において領域３が上げドープされることは肝要ではないことに注意されたい。実際、外層クラッド領域３における同じタイプの屈折率下げ効果は外層クラッド領域３に対して内層クラッド領域２を下げドープすることによって達成することができる。外層クラッド領域３は内層クラッド領域２より高い屈折率を有し、０.０１％Δより大きく、０.０２％Δまたは０.０３％Δより大きくすることができる、屈折率Δ％,Δ３を有することが好ましい。外層クラッド領域３の(内層クラッド領域２に比して)屈折率が高い部分は、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９０％以上になる点まで少なくとも拡がることが好ましく、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９５％以上になる点まで少なくとも拡がることがさらに好ましく、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９８％以上になる点まで少なくとも拡がることが最も好ましい。多くの実施形態において、これは、少なくとも径方向約３０μｍの点まで拡がる「上げドープ」された環状領域を有することで達成される。したがって、第３の環状領域３の体積Ｖ３は、本明細書において、半径ｒ２とｒ３０(３０μｍの半径)の間のΔ(３-２)ｄｒ/ｒｄｒを用いて計算されると定義され、したがって、
【数５】
【００３７】
と定義される。
【００３８】
内層クラッド領域２の体積と比較した外層クラッド領域の(内側３０μｍの)体積Ｖ３は、５％Δμｍ２より大きいことが好ましく、７％Δμｍ２より大きいことがさらに好ましく、１０％Δμｍ２より大きくすることができる。いくつかの実施形態において、この外層クラッド領域の(内側３０μｍの)体積Ｖ３は８０％Δμｍ２より小さい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、外層クラッド領域３の相対屈折率Δ３は、内層クラッド領域２の屈折率Δ２と比較すると、０.０１％より大きく、さらに好ましくは０.０２％より大きい。いくつかの実施形態において、第３の環状領域は、重量で、１０００ｐｐｍより多く、さらに好ましくは１５００ｐｐｍより多く、最も好ましくは２０００ｐｐｍ(０.２％)より多くの量の塩素(Ｃｌ)を含む。
【００４０】
コア領域１は全体にわたって正の相対屈折率を有することが好ましい。コア１はｒ＝０とｒ＝３μｍの間にある最大相対屈折率Δ最大を有する。Δ最大は０.３２〜０.４８％より大きいことが好ましい。
【００４１】
内層クラッド領域２は、実質的に一定である、すなわち、中間領域内のいかなる２つの半径における屈折率の間の差も０.０２％より小さく、いくつかの好ましい実施形態においては０.０１％より小さい、相対屈折率プロファイルを有することが好ましい。すなわち、内層クラッド領域２０の相対屈折率プロファイルは実質的に平坦な形状を有することが好ましい。
【００４２】
コア領域１は、ステップインデックスコアとすることができ、またα乗分布形状を有することができる。好ましい実施形態において、ｒ１は８.０μｍより小さく、好ましくは６.０μｍより小さい。ｒ１は３.５０μｍと５.６μｍの間であることが好ましい。ファイバは、ＭＡＣ数が６.６と７.５の間のファイバについて、２０ｍｍ半径マンドレル上に巻き付けたときに０.１５ｄＢ/ターンより小さい曲げ損失を示すことができる。本明細書に開示される光ファイバは７.３をこえないＭＡＣ数及び１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長を有する。
【００４３】
以下の例によって、様々な実施形態例がさらに明解になるであろう。当業者には、特許請求の範囲の精神または範囲を逸脱することなく様々な改変及び変形がなされ得ることが明らかであろう。
【００４４】
下の表１に、図１に示されるような屈折率を有する、説明のためのシミュレーション例１〜９の特性を挙げてある。詳しくは、それぞれの例について、中心コア領域１の屈折率Δ,Δ１、α０及び外半径Ｒ１、内層クラッド領域２の屈折率Δ,Δ２及び外半径Ｒ２、外層クラッド領域３の屈折率Δ,Δ３及び、外層クラッド領域３の内半径Ｒ２と径距離３０μｍの間(及び屈折率Δ３と屈折率Δ２の間)で計算された、体積Ｖ３が下表に示される。ｎｍ単位の理論カットオフ波長、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１３１０ｎｍにおける有効面積、１３１０ｎｍにおける色分散、１３１０ｎｍにおける分散勾配、１３１０ｎｍにおける減衰、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径、１５５０ｎｍにおける有効面積、１５５０ｎｍにおける色分散、１５５０ｎｍにおける分散勾配、１５５０ｎｍにおける減衰、及び１５５０ｎｍにおけるｄＢ/ターン単位の１×１０ｍｍ直径誘起曲げ損失も示される。表１において、これらの特性はシミュレーション計算による。
【表１】
【００４５】
下の表２には、図１に示されるような屈折率を有する、実際に作成した説明のための例１０〜１５の特性を挙げてある。詳しくはそれぞれの例について、中心コア領域１の屈折率Δ,Δ１及び外半径Ｒ１、内層クラッド領域２の屈折率Δ,Δ２及び外半径Ｒ２、外層クラッド領域３の屈折率Δ,Δ３及び、外層クラッド領域３の内半径Ｒ２と径距離３０μｍの間(及び屈折率Δ３と屈折率Δ２の間)で計算された、体積Ｖ３が下表に示される。ｎｍ単位の理論カットオフ波長、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１３１０ｎｍにおける有効面積、１３１０ｎｍにおける色分散、１３１０ｎｍにおける分散勾配、１３１０ｎｍにおける減衰、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径、１５５０ｎｍにおける有効面積、１５５０ｎｍにおける色分散、１５５０ｎｍにおける分散勾配、１５５０ｎｍにおける減衰、及び１５５０ｎｍにおけるｄＢ/ターン単位の１×１０ｍｍ直径誘起曲げ損失も示される。表２において、これらの特性は実光ファイバで測定された。
【表２】
【００４６】
上の表１及び２のいずれにも見ることができるように、ここでの例は、屈折率Δ１を有する中心ガラスコア領域、屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する外層クラッド領域を用い、Δ１＞Δ３＞Δ２＞であり、Δ３とΔ２の間の差が０.０１以上であり、プロファイル体積の絶対値,|Ｖ３|が少なくとも５％μｍ２である、ファイバ例を示している。これらのファイバは１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ及び、２０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、０.７５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、１３１０ｎｍにおいて約８.２μｍと９.５μｍの間のモードフィールド径、１３００ｎｍと１３２４ナノの間のゼロ分散波長、０.０９ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍより小さい１３１０ｎｍにおける分散勾配も示す。これらのファイバの多くは、１５ｍｍ直径マンドレル上に巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて１ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかの場合には０.５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、２０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて０.７５ｄＢ/ターン未満、さらに好ましくは０.３ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかのファイバは、最も好ましくは、０.１ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、３０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて０.０２５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかのファイバは、さらに好ましくは、０.００３ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらの例の内のいくつかは外層クラッドに、重量で、２０００ｐｐｍより多く、いくつかの場合では３０００ｐｐｍより多く、さらには４０００ｐｐｍより多くの量の塩素を用いている。
【００４７】
１５５０ｎｍにおける(スペクトル)減衰は、好ましくは０.２１ｄＢ/ｋｍ未満であり、さらに好ましくは０.２０ｄＢ/ｋｍ未満であって、さらに一層好ましくは０.１９７ｄＢ/ｋｍ未満である。
【００４８】
すなわち、本明細書に説明される光ファイバは顕著な耐曲げ性能を提供し、さらに、約１２６０ｎｍより長波長における単一モード動作に適するカットオフ波長を与える。
【００４９】
いくつかの実施形態において、コアは、１つないしさらに多くの光ファイバ製作手法の結果として生じ得る、いわゆる中心線ディップを有する相対屈折率プロファイルを有し得る。しかし、本明細書に開示される相対屈折率プロファイルのいずれにおいても、中心線ディップはあってもなくても差し支えない。
【００５０】
本明細書に開示される光ファイバはコア及び、コアを囲んでコアに直接に接しているクラッド層(あるいはクラッドまたは最外層環状クラッド領域)を有する。コアはゲルマニウムがドープされたシリカ、すなわち二酸化ゲルマニウムドープシリカからなることが好ましい。所望の屈折率及び密度を得るため、本明細書に開示される光ファイバのコア内に、特に中心線またはその近傍に、ゲルマニウム以外のドーパントを、単独でまたは組み合わせて、用いることができる。好ましい実施形態において、本明細書に開示される光ファイバのコアは非負の屈折率プロファイル、さらに好ましくは正の屈折率プロファイルを有し、コアはクラッド層に囲まれ、クラッド層に直接に接している。
【００５１】
本明細書に開示される光ファイバはシリカベースのコア及びクラッド層を有することが好ましい。好ましい実施形態において、クラッド層は約１２５μｍの外径,２・Ｒ最大を有する。
【００５２】
本明細書に開示される光ファイバは、保護被覆、例えば外層クラッド領域３に接して外層クラッド領域３を囲む一次被覆Ｐによって囲包することができ、一次被覆Ｐは、１.０ＭＰａ未満、好ましくは０.９ＭＰａ未満の、好ましい実施形態においては０.８ＭＰａをこえない、ヤング率を有し、光ファイバはさらに、一次被覆Ｐに接して一次被覆Ｐを囲む二次被覆Ｓを有し、二次被覆Ｓは、１２００ＭＰａより大きく、好ましい実施形態においては１４００ＭＰａより大きい、ヤング率を有する。
【００５３】
本明細書に用いられるように、一次被覆の硬化ポリマー材料のヤング率、破断点伸び及び引張強さは、厚さが約０.００３インチ(７５μｍ)から０.００４インチ(１０２μｍ)で幅が約１.３ｃｍのフィルムの形につくられた材料の試料について、引張試験装置(例えば、シンテックＭＴＳ引張試験機(Sintech MTS Tensile Tester)またはインストロン万能材料試験システム(INSTRON Universal Material Test System))を用い、５.１ｃｍのゲージ長及び２.５ｃｍ/分の試験速度により、測定される。
【００５４】
適する一次被覆及び二次被覆のさらなる説明は、その全体が本明細書に参照として含まれる、国際公開第２００５/０１０５８９号パンフレットに見ることができる。
【００５５】
本明細書に開示される光ファイバは、ＯＨ含有量が少ないことが好ましく、特定の波長領域、特にＥバンド(１３６０ｎｍ〜１４６０ｎｍ)において、水ピークが比較的低いかまたは無い、減衰曲線を有することが好ましい。低水ピーク光ファイバの作成方法は、それぞれの内容が本明細書に参照として含まれる、国際公開第００/６４８２５号パンフレット、国際公開第０１/４７８２２号パンフレット及び国際公開第０２/０５１７６１号パンフレットに見ることができる。本明細書に開示される光ファイバの１３８０ｎｍにおける(スペクトル)光減衰は、１３１０ｎｍにおける光減衰より大きい場合で０.１０ｄＢ/ｋｍをこえないことが好ましく、１３１０ｎｍにおける光減衰をこえないことがさらに好ましい。本明細書に開示される光ファイバは、水素雰囲気に、例えば分圧が０.０１気圧(１.０１３×１０３Ｐａ)の水素に少なくとも１４４時間、さらされた後に、１３８３ｎｍにおいて０.０３ｄＢ/ｋｍ未満の最大水素誘起減衰変化を有することが好ましい。
【００５６】
低水ピークにより、一般に、特に約１３４０ｎｍと約１４７０ｎｍの間の伝送信号に対して、低減衰損失が得られる。さらに、低水ピークにより、１つないしさらに多くのポンピング波長で動作することができるラマンポンプまたはラマン増幅器のような、光ファイバに光結合されたポンプ光発光デバイスのポンピング効率を向上させることもできる。ラマン増幅器は、所望のいずれかの動作波長または動作波長領域より１００ｎｍ短い、１つないしさらに多くの波長においてポンピングすることが好ましい。例えば、１５５０ｎｍ近傍の波長で動作信号を搬送している光ファイバはラマン増幅器により１４５０ｎｍ近傍のポンピング波長でポンピン議することができる。すなわち、約１４００ｎｍから約１５００ｎｍの波長領域におけるファイバ減衰を低めることにより、特に１４００ｎｍ近傍のポンピング波長に対して、ポンピング光減衰が低められてポンピング効率、例えばポンピングパワー１ｍＷ当たり利得を得られるようになるであろう。
【００５７】
本明細書に開示されるファイバは、特にＯＶＤプロセスによって作成された場合に、低ＰＭＤ(偏波モード分散)値を示す。本明細書に開示される光ファイバに対し、光ファイバを捩ることでもＰＭＤ値を低めることができる。
【００５８】
上述の説明が例示に過ぎず、特許請求の範囲によって定められる光ファイバの本質及び特質の理解のための概要の提供が目的とされていることは当然である。添付図面は好ましい実施形態のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は様々な特徴及び、それぞれの記述とともに原理及び動作の説明に役立つ、実施形態を示す。添付される特許請求の範囲の精神または範囲を逸脱することなく、本明細書に説明されるような好ましい実施形態に様々な改変がなされ得ることが、当業者には明らかになるであろう。
【符号の説明】
【００５９】
１ 中心コア領域
２ 内層クラッド領域
３ 外層クラッド領域
１０ 光ファイバ
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条ｅ項の下に、２０１０年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１/３０８６２５号の優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は低曲げ損失を有する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
低曲げ損失光ファイバは、特に、いわゆる「アクセス」に利用される光ファイバ及び構内(ＦＴＴｘ)光ネットワーク用ファイバに、必要とされている。光ファイバは、光ファイバを通して伝送される光信号に曲げ損失を誘起する態様で、そのようなメットワークに布設され得る。曲げ損失を誘起する、きつい曲げ半径、光ファイバの圧縮、等のような物理的要求を課し得る、いくつかの用途には、光引込みケーブルアセンブリにおける光ファイバの布設、工場組込み終端システム(ＦＩＴＳ)及び遊びループ(slack loop)を含む配線ケーブル、フィーダーと配線ケーブルを接続するキャビネット内に配置された小曲げ半径マルチポート及び配線ケーブルと引込みケーブルの間のネットワークアクセスポイントにおけるジャンパーがある。いくつかの光ファイバ構造では低曲げ損失と短ケーブルカットオフ波長の両者を同時に達成することは困難であった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示される光導波路ファイバは、外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する二酸化ゲルマニウムドープ中心コア領域と、外半径ｒ２＞８μｍ及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域を含むクラッド層領域を有し、Δ１＞Δ３＞Δ２＞であって、Δ３とΔ２の間の差は０.０１より大きく、本光ファイバは１２６０ｎｍ以下の２２ｍカットオフを示し、ｒ１/ｒ２は０.２５以上であり、さらに好ましくは０.３より大きい。
【０００５】
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する中心コア領域及びフッ素ドープシリカを含むクラッド層領域を有し、クラッド層領域が外半径ｒ２及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域を含み、ｒ１/ｒ２が０.２５以上である、単一モード光ファイバも本明細書に開示される。本明細書に開示されるファイバはＩＴＵ Ｇ.６５７Ａ及びＧ.６５７Ｂのいずれにもしたがう。
【０００６】
１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.７５ｄＢ/ターンをこえないことが好ましい。１５５０ｎｍにおける３０ｍｍ直径曲げ損失は０.０２５ｄＢ/ターンをこえないことが好ましい。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.３ｄＢ/ターンをこえない。別の好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ直径曲げ損失は０.１ｄＢ/ターンをこえない。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける３０ｍｍ直径曲げ損失は０.００３ｄＢ/ターンをこえない。
【０００７】
いくつかの実施形態において、１５５０ｎｍにおける１５ｍｍ直径曲げ損失は１ｄＢ/ターンをこえない。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける１５ｍｍ直径曲げ損失は０.５ｄＢ/ターンをこえない。
【０００８】
いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３２５ｎｍより短いゼロ分散波長を与える。好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３００ｎｍと１３２５ｎｍの間のゼロ分散波長を与える。
【０００９】
屈折率プロファイルはさらに、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を与えることが好ましい。
【００１０】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３１０ｎｍにおいて８.２μｍと９.５μｍの間のモードフィールド径を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに、１３１０ｎｍにおいて８.２μｍと９.０μｍの間のモードフィールド径を与える。
【００１１】
本明細書に用いられるように、ＭＡＣ数は、[１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径(μｍ)]/[２２ｍケーブルカットオフ波長(μｍ)]を意味する。いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに６.６と７.５の間のＭＡＣ数を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに７.３をこえないＭＡＣ数を与える。
【００１２】
光ファイバは、分圧が０.０１気圧(１.０１３×１０３Ｐａ)の水素に少なくとも１４４時間さらされた後に、１３８３ｎｍにおいて０.０３ｄＢ/ｋｍ未満の最大水素誘起減衰変化を有することが好ましい。光ファイバは、１３１０ｎｍにおける光減衰よりは大きい場合でも、０.１０ｄＢ/ｋｍをこえない１３８３ｎｍにおける光減衰を有することが好ましく、１３８３ｎｍにおける光減衰は１３１０ｎｍにおける光減衰より小さいことがさらに一層好ましい。
【００１３】
次に、それらの例が添付図面に示される、現在好ましい実施形態を詳細に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態に対応する屈折率プロファイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者には、その説明から明らかであろうし、特許請求の範囲及び添付図面と合わせて以下の説明に述べられるように本発明を実施することによって認められるであろう。
【００１６】
「屈折率プロファイル」は屈折率または相対屈折率と導波路ファイバ半径の間の関係である。
【００１７】
「相対屈折率％」はΔ％＝１００×(ｎｉ２−ｎＣ２)/２ｎｉ２と定義され、本明細書に用いられるように、ｎＣはアンドープシリカの平均屈折率である。本明細書で用いられるように、別途に指定されない限り、相対屈折率はΔで表され、その値は「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率がアンドープシリカの平均屈折率より小さい場合、その領域の相対屈折率％は負であり、凹領域または凹屈折率を有すると称される。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率より大きい場合、その領域の相対屈折率％は正である。本明細書において、「上げドーパント」は純アンドープＳｉＯ２に対して屈折率を高める性質を有するドーパントと見なされる。本明細書において、「下げドーパント」は純アンドープＳｉＯ２に対して屈折率を低める性質を有するドーパントと見なされる。上げドーパントの例にはＧｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５，ＴｉＯ２，Ｃｌ及びＢｒがある。下げドーパントの例にはフッ素及びホウ素がある。
【００１８】
導波路ファイバの、本明細書において「分散」と称される、「色分散」は、別途に注記されない限り、材料分散、波長分散及び内部モード分散の総和である。単一モード導波路ファイバの場合、内部モード分散はゼロである。ゼロ分散波長は分散がゼロ値を有する波長である。分散勾配は波長に対する分散の変化率である。
【００１９】
「有効面積」は、
【数１】
【００２０】
と定義される。ここで、積分範囲は０から∞であり、ｆは導波路内を伝搬している光に付随する電場の横成分である。本明細書に用いられるように、「有効面積」または「Ａ有効」は、別途に注記されない限り、１５５０ｎｍの波長における光学的有効面積である。
【００２１】
語句「αプロファイル」は、「％」を単位とし、ｒが半径であって、式：
【数２】
【００２２】
にしたがうΔ(ｒ)を用いて表される、相対屈折率プロファイルを指す。ここで、ｒ０はΔ(ｒ)が最大となる点であり、ｒ１はΔ(ｒ)％がゼロとなる点であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、Δが上で定義されている場合、ｒｉはαプロファイルの始点であり、ｒｆはαプロファイルの終点であって、αは実数の指数である。
【００２３】
モードフィールド径(ＭＦＤ)はピーターマン(Peterman)II法を用いて測定される、ここで２ｗ＝ＭＦＤであって、
【数３】
【００２４】
であり、積分範囲は０から∞である。
【００２５】
曲げ抵抗は規定された試験条件の下で、例えば規定された直径をもつマンドレルの周りにファイバを付置するか巻き付けることで、誘起される減衰により測ることができ、例えば、直径が、６ｍｍ、１０ｍｍまたは２０ｍｍあるいは同様の、マンドレルの周りに１ターンずつ巻き付けて１ターン毎の減衰の増加を測定することで測ることができる(例えば、「１×１０ｍｍ直径マクロベンド損失」または「１×２０ｍｍ直径マクロベンド損失」)。
【００２６】
与えられたモードに対する、理論ファイバカットオフ波長または「理論ファイバカットオフ」または「理論カットオフ」は、それより短い波長では導波光がそのモードにおいて伝搬することができない波長である。数学的定義は、ユノーム(Jeunhomme)著，「単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber Optics)」，(米国ニューヨーク)，マーセル・デッカー(Marcel Dekker)，１９９０年，ｐ.３９-４４，に見ることができ、理論ファイバカットオフはモード伝搬定数が外層クラッド内の平面波伝搬定数に等しくなる波長として説明されている。この理論波長は、直径変動がない、無限長の完全に真直なファイバに対して妥当である。
【００２７】
ファイバカットオフは、「２ｍファイバカットオフ」または「測定カットオフ」としても知られる、「ファイバカットオフ波長」を得るための、標準２ｍファイバカットオフ試験，ＦＯＴＰ-８０(ＦＩＡ-ＴＩＡ ４５５-８０)によって測定される。ＦＯＴＰ-８０標準試験は、制御された大きさの曲げを用いて高次モードを取り去るため、またはファイバのスペクトル応答を多モードファイバのスペクトル応答に規格化するために実施される。
【００２８】
ケーブルカットオフ波長または、本明細書に用いられるように、「ケーブルカットオフ」は、ＥＩＡ-ＴＩＡ光ファイバ標準、すなわち米国電子工業会-米国電子通信工業会光ファイバ標準の一部である、ＥＩＡ-４５５光ファイバ試験手順に説明される２２ｍケーブルカットオフ試験を意味する。
【００２９】
本明細書で別途に注記されない限り、(分散、分散勾配等)のような光学特性はＬＰ０１モードについて報告される。
【００３０】
本明細書に開示される光ファイバは、約５５μｍ２より大きく、好ましくは５５μｍ２と９０μｍ２の間であり、さらに一層好ましくは６５μｍ２と８０μｍ２の間の、１５５０ｎｍにおける有効面積を示すことができる。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける光学モード有効面積は約６５μｍ２と７５μｍ２の間である。
【００３１】
一例のファイバ１０が図１に示され、ファイバ１０は最大屈折率Δ％,Δ１を有する中心ガラスコア領域１を有する。第１の凹内層クラッド領域２が中心コア領域を囲み、第１の内層クラッド領域２は屈折率Δ％,Δ２を有する。外層クラッド領域３が第１の内層クラッド領域を囲み、Δ３を有する。好ましい実施兄弟において、Δ１＞Δ３＞Δ２である。図１に示される実施形態において、領域１，２，３は相互に直接に接している。しかし、これは必須ではなく、別途に追加のコア領域またはクラッド領域を用いることができる。例えば、環状領域３を囲み、環状領域３より小さい屈折率Δ％,Δ４を有する、外層クラッド領域(図示せず)を用いることができる。
【００３２】
中心コア領域１は、中心コア領域１の屈折率の最大傾斜に沿って引かれた接線がゼロΔ線と交わる半径として定義される、外半径ｒ１を有する。コア領域１は、約０.３と０.５の間であることが好ましく、約０.３２と０.４８の間であることがさらに好ましい、屈折率Δ％,Δ１を有する。いくつかの実施形態において、Δ１は０.３６と０.４６の間であることが好ましい。コア半径ｒ１は、３μｍと６μｍの間であることが好ましく、約３.５μｍと５.０μｍの間であることがさらに好ましい。中心コア領域１は単一セグメントのステップ型屈折率プロファイルを有することができる。中心コア領域１は約１０〜１００の間のαを有することができ、いくつかの実施形態において、αは１５と４０の間とすることができる。
【００３３】
図１に示される実施形態において、内層クラッド領域２は中心コア領域１を囲み、内半径ｒ１及び外半径ｒ２を有し、ｒ１は上で定義されており、ｒ２は屈折率プロファイル曲線がゼロΔ線と交わる半径として定義される。いくつかの実施形態において、領域２における屈折率は基本的に平坦である。別の場合には、分布屈折率プロファイルになり得る。また別の場合には、狭プロファイル構造またはプロセス変動の結果として、変動があり得る。いくつかの実施形態において、内層クラッド領域２は、フッ素または二酸化ゲルマニウムが実質的にドープされていない、シリカを含む。すなわち、内層クラッド領域２は基本的にフッ素及び二酸化ゲルマニウムを含有していない。内層クラッド領域２は、
【数４】
【００３４】
を用いて計算される、屈折率Δ％,Δ２を有する。
【００３５】
内層クラッド領域２は、好ましくは約３μｍから１３μｍ、さらに好ましくは約４μｍから１２μｍ、さらに一層好ましくは約７μｍから９μｍの、幅を示す。内層クラッド領域２の半径ｒ２に対するコア半径ｒ１の比は、０．２５より大きいことが好ましく、約０.３から０.５５の間であることがさらに好ましい。
【００３６】
外層クラッド３は凹環状領域２を囲み、内層クラッド領域２の屈折率Δ％,Δ２より大きく、よって、例えば外層クラッド領域の屈折率を高めるに十分な量の(二酸化ゲルマニウムまたは塩素のような)ドーパントを添加することにより、内層クラッド領域２に対して「上げドープ」された外層クラッド領域３である領域を形成する、屈折率Δ％,Δ３を有する。しかし、屈折率上げドーパントが外層クラッド領域３に含まれていなければならないという意味において領域３が上げドープされることは肝要ではないことに注意されたい。実際、外層クラッド領域３における同じタイプの屈折率下げ効果は外層クラッド領域３に対して内層クラッド領域２を下げドープすることによって達成することができる。外層クラッド領域３は内層クラッド領域２より高い屈折率を有し、０.０１％Δより大きく、０.０２％Δまたは０.０３％Δより大きくすることができる、屈折率Δ％,Δ３を有することが好ましい。外層クラッド領域３の(内層クラッド領域２に比して)屈折率が高い部分は、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９０％以上になる点まで少なくとも拡がることが好ましく、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９５％以上になる点まで少なくとも拡がることがさらに好ましく、光ファイバを通して伝送されるであろう光パワーが伝送される光パワーの９８％以上になる点まで少なくとも拡がることが最も好ましい。多くの実施形態において、これは、少なくとも径方向約３０μｍの点まで拡がる「上げドープ」された環状領域を有することで達成される。したがって、第３の環状領域３の体積Ｖ３は、本明細書において、半径ｒ２とｒ３０(３０μｍの半径)の間のΔ(３-２)ｄｒ/ｒｄｒを用いて計算されると定義され、したがって、
【数５】
【００３７】
と定義される。
【００３８】
内層クラッド領域２の体積と比較した外層クラッド領域の(内側３０μｍの)体積Ｖ３は、５％Δμｍ２より大きいことが好ましく、７％Δμｍ２より大きいことがさらに好ましく、１０％Δμｍ２より大きくすることができる。いくつかの実施形態において、この外層クラッド領域の(内側３０μｍの)体積Ｖ３は８０％Δμｍ２より小さい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、外層クラッド領域３の相対屈折率Δ３は、内層クラッド領域２の屈折率Δ２と比較すると、０.０１％より大きく、さらに好ましくは０.０２％より大きい。いくつかの実施形態において、第３の環状領域は、重量で、１０００ｐｐｍより多く、さらに好ましくは１５００ｐｐｍより多く、最も好ましくは２０００ｐｐｍ(０.２％)より多くの量の塩素(Ｃｌ)を含む。
【００４０】
コア領域１は全体にわたって正の相対屈折率を有することが好ましい。コア１はｒ＝０とｒ＝３μｍの間にある最大相対屈折率Δ最大を有する。Δ最大は０.３２〜０.４８％より大きいことが好ましい。
【００４１】
内層クラッド領域２は、実質的に一定である、すなわち、中間領域内のいかなる２つの半径における屈折率の間の差も０.０２％より小さく、いくつかの好ましい実施形態においては０.０１％より小さい、相対屈折率プロファイルを有することが好ましい。すなわち、内層クラッド領域２０の相対屈折率プロファイルは実質的に平坦な形状を有することが好ましい。
【００４２】
コア領域１は、ステップインデックスコアとすることができ、またα乗分布形状を有することができる。好ましい実施形態において、ｒ１は８.０μｍより小さく、好ましくは６.０μｍより小さい。ｒ１は３.５０μｍと５.６μｍの間であることが好ましい。ファイバは、ＭＡＣ数が６.６と７.５の間のファイバについて、２０ｍｍ半径マンドレル上に巻き付けたときに０.１５ｄＢ/ターンより小さい曲げ損失を示すことができる。本明細書に開示される光ファイバは７.３をこえないＭＡＣ数及び１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長を有する。
【００４３】
以下の例によって、様々な実施形態例がさらに明解になるであろう。当業者には、特許請求の範囲の精神または範囲を逸脱することなく様々な改変及び変形がなされ得ることが明らかであろう。
【００４４】
下の表１に、図１に示されるような屈折率を有する、説明のためのシミュレーション例１〜９の特性を挙げてある。詳しくは、それぞれの例について、中心コア領域１の屈折率Δ,Δ１、α０及び外半径Ｒ１、内層クラッド領域２の屈折率Δ,Δ２及び外半径Ｒ２、外層クラッド領域３の屈折率Δ,Δ３及び、外層クラッド領域３の内半径Ｒ２と径距離３０μｍの間(及び屈折率Δ３と屈折率Δ２の間)で計算された、体積Ｖ３が下表に示される。ｎｍ単位の理論カットオフ波長、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１３１０ｎｍにおける有効面積、１３１０ｎｍにおける色分散、１３１０ｎｍにおける分散勾配、１３１０ｎｍにおける減衰、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径、１５５０ｎｍにおける有効面積、１５５０ｎｍにおける色分散、１５５０ｎｍにおける分散勾配、１５５０ｎｍにおける減衰、及び１５５０ｎｍにおけるｄＢ/ターン単位の１×１０ｍｍ直径誘起曲げ損失も示される。表１において、これらの特性はシミュレーション計算による。
【表１】
【００４５】
下の表２には、図１に示されるような屈折率を有する、実際に作成した説明のための例１０〜１５の特性を挙げてある。詳しくはそれぞれの例について、中心コア領域１の屈折率Δ,Δ１及び外半径Ｒ１、内層クラッド領域２の屈折率Δ,Δ２及び外半径Ｒ２、外層クラッド領域３の屈折率Δ,Δ３及び、外層クラッド領域３の内半径Ｒ２と径距離３０μｍの間(及び屈折率Δ３と屈折率Δ２の間)で計算された、体積Ｖ３が下表に示される。ｎｍ単位の理論カットオフ波長、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、１３１０ｎｍにおける有効面積、１３１０ｎｍにおける色分散、１３１０ｎｍにおける分散勾配、１３１０ｎｍにおける減衰、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径、１５５０ｎｍにおける有効面積、１５５０ｎｍにおける色分散、１５５０ｎｍにおける分散勾配、１５５０ｎｍにおける減衰、及び１５５０ｎｍにおけるｄＢ/ターン単位の１×１０ｍｍ直径誘起曲げ損失も示される。表２において、これらの特性は実光ファイバで測定された。
【表２】
【００４６】
上の表１及び２のいずれにも見ることができるように、ここでの例は、屈折率Δ１を有する中心ガラスコア領域、屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域及び屈折率Δ３を有する外層クラッド領域を用い、Δ１＞Δ３＞Δ２＞であり、Δ３とΔ２の間の差が０.０１以上であり、プロファイル体積の絶対値,|Ｖ３|が少なくとも５％μｍ２である、ファイバ例を示している。これらのファイバは１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ及び、２０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、０.７５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、１３１０ｎｍにおいて約８.２μｍと９.５μｍの間のモードフィールド径、１３００ｎｍと１３２４ナノの間のゼロ分散波長、０.０９ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍより小さい１３１０ｎｍにおける分散勾配も示す。これらのファイバの多くは、１５ｍｍ直径マンドレル上に巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて１ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかの場合には０.５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、２０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて０.７５ｄＢ/ターン未満、さらに好ましくは０.３ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかのファイバは、最も好ましくは、０.１ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらのファイバは、３０ｍｍ直径マンドレルに巻き付けられたときに、１５５０ｎｍにおいて０.０２５ｄＢ/ターン未満の曲げ損失も示し、いくつかのファイバは、さらに好ましくは、０.００３ｄＢ/ターン未満の曲げ損失を示す。これらの例の内のいくつかは外層クラッドに、重量で、２０００ｐｐｍより多く、いくつかの場合では３０００ｐｐｍより多く、さらには４０００ｐｐｍより多くの量の塩素を用いている。
【００４７】
１５５０ｎｍにおける(スペクトル)減衰は、好ましくは０.２１ｄＢ/ｋｍ未満であり、さらに好ましくは０.２０ｄＢ/ｋｍ未満であって、さらに一層好ましくは０.１９７ｄＢ/ｋｍ未満である。
【００４８】
すなわち、本明細書に説明される光ファイバは顕著な耐曲げ性能を提供し、さらに、約１２６０ｎｍより長波長における単一モード動作に適するカットオフ波長を与える。
【００４９】
いくつかの実施形態において、コアは、１つないしさらに多くの光ファイバ製作手法の結果として生じ得る、いわゆる中心線ディップを有する相対屈折率プロファイルを有し得る。しかし、本明細書に開示される相対屈折率プロファイルのいずれにおいても、中心線ディップはあってもなくても差し支えない。
【００５０】
本明細書に開示される光ファイバはコア及び、コアを囲んでコアに直接に接しているクラッド層(あるいはクラッドまたは最外層環状クラッド領域)を有する。コアはゲルマニウムがドープされたシリカ、すなわち二酸化ゲルマニウムドープシリカからなることが好ましい。所望の屈折率及び密度を得るため、本明細書に開示される光ファイバのコア内に、特に中心線またはその近傍に、ゲルマニウム以外のドーパントを、単独でまたは組み合わせて、用いることができる。好ましい実施形態において、本明細書に開示される光ファイバのコアは非負の屈折率プロファイル、さらに好ましくは正の屈折率プロファイルを有し、コアはクラッド層に囲まれ、クラッド層に直接に接している。
【００５１】
本明細書に開示される光ファイバはシリカベースのコア及びクラッド層を有することが好ましい。好ましい実施形態において、クラッド層は約１２５μｍの外径,２・Ｒ最大を有する。
【００５２】
本明細書に開示される光ファイバは、保護被覆、例えば外層クラッド領域３に接して外層クラッド領域３を囲む一次被覆Ｐによって囲包することができ、一次被覆Ｐは、１.０ＭＰａ未満、好ましくは０.９ＭＰａ未満の、好ましい実施形態においては０.８ＭＰａをこえない、ヤング率を有し、光ファイバはさらに、一次被覆Ｐに接して一次被覆Ｐを囲む二次被覆Ｓを有し、二次被覆Ｓは、１２００ＭＰａより大きく、好ましい実施形態においては１４００ＭＰａより大きい、ヤング率を有する。
【００５３】
本明細書に用いられるように、一次被覆の硬化ポリマー材料のヤング率、破断点伸び及び引張強さは、厚さが約０.００３インチ(７５μｍ)から０.００４インチ(１０２μｍ)で幅が約１.３ｃｍのフィルムの形につくられた材料の試料について、引張試験装置(例えば、シンテックＭＴＳ引張試験機(Sintech MTS Tensile Tester)またはインストロン万能材料試験システム(INSTRON Universal Material Test System))を用い、５.１ｃｍのゲージ長及び２.５ｃｍ/分の試験速度により、測定される。
【００５４】
適する一次被覆及び二次被覆のさらなる説明は、その全体が本明細書に参照として含まれる、国際公開第２００５/０１０５８９号パンフレットに見ることができる。
【００５５】
本明細書に開示される光ファイバは、ＯＨ含有量が少ないことが好ましく、特定の波長領域、特にＥバンド(１３６０ｎｍ〜１４６０ｎｍ)において、水ピークが比較的低いかまたは無い、減衰曲線を有することが好ましい。低水ピーク光ファイバの作成方法は、それぞれの内容が本明細書に参照として含まれる、国際公開第００/６４８２５号パンフレット、国際公開第０１/４７８２２号パンフレット及び国際公開第０２/０５１７６１号パンフレットに見ることができる。本明細書に開示される光ファイバの１３８０ｎｍにおける(スペクトル)光減衰は、１３１０ｎｍにおける光減衰より大きい場合で０.１０ｄＢ/ｋｍをこえないことが好ましく、１３１０ｎｍにおける光減衰をこえないことがさらに好ましい。本明細書に開示される光ファイバは、水素雰囲気に、例えば分圧が０.０１気圧(１.０１３×１０３Ｐａ)の水素に少なくとも１４４時間、さらされた後に、１３８３ｎｍにおいて０.０３ｄＢ/ｋｍ未満の最大水素誘起減衰変化を有することが好ましい。
【００５６】
低水ピークにより、一般に、特に約１３４０ｎｍと約１４７０ｎｍの間の伝送信号に対して、低減衰損失が得られる。さらに、低水ピークにより、１つないしさらに多くのポンピング波長で動作することができるラマンポンプまたはラマン増幅器のような、光ファイバに光結合されたポンプ光発光デバイスのポンピング効率を向上させることもできる。ラマン増幅器は、所望のいずれかの動作波長または動作波長領域より１００ｎｍ短い、１つないしさらに多くの波長においてポンピングすることが好ましい。例えば、１５５０ｎｍ近傍の波長で動作信号を搬送している光ファイバはラマン増幅器により１４５０ｎｍ近傍のポンピング波長でポンピン議することができる。すなわち、約１４００ｎｍから約１５００ｎｍの波長領域におけるファイバ減衰を低めることにより、特に１４００ｎｍ近傍のポンピング波長に対して、ポンピング光減衰が低められてポンピング効率、例えばポンピングパワー１ｍＷ当たり利得を得られるようになるであろう。
【００５７】
本明細書に開示されるファイバは、特にＯＶＤプロセスによって作成された場合に、低ＰＭＤ(偏波モード分散)値を示す。本明細書に開示される光ファイバに対し、光ファイバを捩ることでもＰＭＤ値を低めることができる。
【００５８】
上述の説明が例示に過ぎず、特許請求の範囲によって定められる光ファイバの本質及び特質の理解のための概要の提供が目的とされていることは当然である。添付図面は好ましい実施形態のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は様々な特徴及び、それぞれの記述とともに原理及び動作の説明に役立つ、実施形態を示す。添付される特許請求の範囲の精神または範囲を逸脱することなく、本明細書に説明されるような好ましい実施形態に様々な改変がなされ得ることが、当業者には明らかになるであろう。
【符号の説明】
【００５９】
１ 中心コア領域
２ 内層クラッド領域
３ 外層クラッド領域
１０ 光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバにおいて、
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する二酸化ゲルマニウムドープ中心コア領域、及び
外半径ｒ２＞８μｍ及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域と、前記内層クラッド領域を囲み、屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域とを含むクラッド層領域、
を有し、
Δ１＞Δ３＞Δ２であり、Δ３とΔ２の間の差が０.０１より大きく、前記ファイバが１２６０ｎｍ以下の２２ｍカットオフを示し、ｒ１/ｒ２が０.２５以上である、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記第１の内層クラッド領域が０.０２重量％より少ないフッ素を含有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第１の内層クラッド領域がフッ素及び二酸化ゲルマニウムを実質的に含んでいないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
ｒ２から少なくとも３０μｍの半径まで延びる長さにわたりΔ３＞Δ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記第１の内層クラッド領域の前記外半径と径方向３０μｍの距離の間で計算される、前記外層クラッド領域のプロファイル体積,Ｖ３が、
【数１】
に等しく、|Ｖ３|が少なくとも５％Δμｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項６】
単一モード光ファイバにおいて、
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する中心コア領域、及び
フッ素ドープシリカを含むクラッド層領域、
を有し、
前記クラッド層領域が、外半径ｒ２及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域と、屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域とを含み、ｒ１/ｒ２が０.２５より大きい、
ことを特徴とするファイバ。
【請求項７】
前記コア領域が少なくとも２重量％の二酸化ゲルマニウムを含有することを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項８】
前記ファイバが１２６０ｎｍ以下の２２ｍケーブルカットオフを示すことを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項９】
前記第１の内層クラッド領域の前記外半径と径方向３０μｍの距離の間で計算される、前記外層クラッド領域のプロファイル体積,Ｖ３が、
【数２】
に等しく、|Ｖ３|が少なくとも５％Δμｍ２であることを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項１】
光ファイバにおいて、
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する二酸化ゲルマニウムドープ中心コア領域、及び
外半径ｒ２＞８μｍ及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域と、前記内層クラッド領域を囲み、屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域とを含むクラッド層領域、
を有し、
Δ１＞Δ３＞Δ２であり、Δ３とΔ２の間の差が０.０１より大きく、前記ファイバが１２６０ｎｍ以下の２２ｍカットオフを示し、ｒ１/ｒ２が０.２５以上である、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記第１の内層クラッド領域が０.０２重量％より少ないフッ素を含有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第１の内層クラッド領域がフッ素及び二酸化ゲルマニウムを実質的に含んでいないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
ｒ２から少なくとも３０μｍの半径まで延びる長さにわたりΔ３＞Δ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記第１の内層クラッド領域の前記外半径と径方向３０μｍの距離の間で計算される、前記外層クラッド領域のプロファイル体積,Ｖ３が、
【数１】
に等しく、|Ｖ３|が少なくとも５％Δμｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項６】
単一モード光ファイバにおいて、
外半径ｒ１及び屈折率Δ１を有する中心コア領域、及び
フッ素ドープシリカを含むクラッド層領域、
を有し、
前記クラッド層領域が、外半径ｒ２及び屈折率Δ２を有する第１の内層クラッド領域と、屈折率Δ３を有する第２の外層クラッド領域とを含み、ｒ１/ｒ２が０.２５より大きい、
ことを特徴とするファイバ。
【請求項７】
前記コア領域が少なくとも２重量％の二酸化ゲルマニウムを含有することを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項８】
前記ファイバが１２６０ｎｍ以下の２２ｍケーブルカットオフを示すことを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項９】
前記第１の内層クラッド領域の前記外半径と径方向３０μｍの距離の間で計算される、前記外層クラッド領域のプロファイル体積,Ｖ３が、
【数２】
に等しく、|Ｖ３|が少なくとも５％Δμｍ２であることを特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【図１】
【公表番号】特表２０１３−５２０７１１（Ｐ２０１３−５２０７１１Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５０６７（Ｐ２０１２−５５５０６７）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５６３３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６２９３
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５６３３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６２９３
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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