JP2002512172A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 光ファイバ及びその製造方法であって、長手方向に沿って直径差を有する区間が交互に現れる光ファイバである。ブランクの屈折率及びファイバの直径は、1480nmよりも大きい波長で、正及び負の分散領域を交互に有するファイバを結果として形成し、好ましくは、低正味分散及び分散勾配となるように選択される。好ましき上記の如き屈折率分布は、クラッド領域によって包囲されたコア領域を含み、かかるコア領域は、クラッド領域に対してアップドープされた中央コア領域からなる。中央コア領域は、クラッド領域に対してダウンドープされたモート領域によって包囲される。モート領域は、クラッド領域に対してアップドープされた環状リング領域によって包囲される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向に沿って系統的に変化する光学特性を有する光ファイバの
製造方法に関する。本方法は、特に、分散制御（DM）シングルモード光導波路フ
ァイバの製造において有益である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長分割多重器及び増幅器が開発されたことで、光ファイバの分散及び
分散勾配を低下させるシステムへの要求が増加している。分散制御ファイバの製
造方法における幾つかの固有の方法は、これらの特性を適当に取り扱うことを開
示している。例えば、1997年4月23日出願のバーキー（Berkey）氏等による米国
特許出願第08/844,997号、及び1996年1月11日出願の米国特許出願第08/584,868
号を参照のこと。ここで、上記明細書の内容は、引用により、すべてこ本明細書
に包含されるものとする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここまで、上記方法の多くは比較的に複雑であって、この複雑さ故に、一般的
な製造方法よりも高いコストを必要としていたのである。特に1550nm動作窓にお
いて、光ファイバの長手方向に沿って正及び負の間で変化する分散特性を有する
光ファイバの代替製造方法、若しくは、より簡便な製造方法を開発することが望
まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴は、光ファイバ及び当該ファイバの製造方法であって、長
手方向に沿って異なる直径を有することである。光ファイバプリフォームの屈折
率分布は、以下のように選択される。すなわち、光ファイバプリフォームは、長
手方向に沿って異なる直径を有する光ファイバに線引きされて、1550nm動作窓に
おいて、その長手方向に沿って負及び正分散の領域を変化（すなわち、異なる直
径を有する区間に対応）させる光ファイバを結果として形成する。かかる光ファ
イバは、好ましくは、約1480及び約1625nmの間の窓を含む。好適な実施例におい
て、ファイバは、1550nm動作窓において、ファイバの長手方向に沿って、負及び
正分散の勾配領域を変化する。好ましくは、負分散領域は、負分散勾配領域に一
致し、そして、正分散領域は、正分散勾配領域と一致する。上記交互区間の直径
差は、直径を変化させることでファイバの長手方向に沿って顕著に異なる分散特
性を有するのに十分であるように設定される。例えば、好適な実施例において、
交互のセグメントは、３ミクロン以上、より好ましくは、５ミクロン以上の大き
さの直径差を有する。
【０００５】 いかなる屈折率分布であっても、長手方向に沿って上記の如き正負の分散特性
の変化を有するファイバを形成するために使用できるわけではない。例えば、特
に1550nmでは、標準シングルモードファイバの分散は、直径にほとんど依存しな
いのである。所望の交互の分散特性を有するファイバを可能とする屈折率分布の
１つの好適な例は、長手方向に沿って異なった直径に線引きされて、クラッド領
域に包囲されたコア領域を含む。このコア領域は、前記クラッド領域に対して屈
折率を上昇させる添加（アップドープされた）中央コア領域からなり、前記中央
コア領域は、前記クラッド領域に対して屈折率を低下させる添加（ダウンドープ
）されたモート領域に包囲され、さらに前記モート領域は、前記クラッド領域に
対してアップドープされた環状リング領域に包囲されている。この種の分布に好
適な半径及びデルタパーセント値は、更に以下において述べる。
【０００６】 ファイバは、長手方向に沿って負及び正の分散領域の間、及び負及び正の分散
勾配の間で変化し得るが、双方ともに相対的に低い正味分散及び分散勾配を有す
る。本発明に従って形成される好適なファイバは、1550nmで1.0ps/nm-km未満の
正味分散、1480から1625nmまでの波長範囲に亘って、0.03ps/nm2-km未満の分散
勾配を生じる。より好ましくは、0.5ps/nm-kmの分散及び1480から1625nmまでの
波長範囲に亘って0.01ps/nm2-km未満の分散勾配である。本発明によって形成さ
れる最も好ましいファイバは、1550nmで0.1ps/nm-kmの分散及び1480から1625nm
までの波長範囲に亘って0.005ps/nm2-km未満の分散勾配である。
【０００７】 現行のフィードバックコントロールループでは、ファイバ径を制御するために
ダウンフィード速度と線引速度の両方を制御している。ファイバの外径変化は、
引っ張り（ファイバ巻き取り）速度を変えることで最も簡便に達成される。つま
り、ファイバのコア直径は、引っ張り速度の変化とともに変化し、異なる直径間
の遷移領域を相対的に短くすることを可能にする。好適な実施例において、ファ
イバは、ファイバの外径で３ミクロン以上の直径差を有するセグメント、より好
ましくは、５ミクロンを越えるセグメント、及び最も好ましくは、ファイバの外
径で計測して10ミクロンを越えるセグメントとなるように線引きされる。また、
ファイバは、好ましくは、長さ100mから3kmの間のセクションが交互になってい
ることが好ましい。より好ましくは、交互のセクションは、少なくとも長さ250m
で2km未満である。
【０００８】 本発明の追加の特徴及び効果は、後述する発明の詳細な説明中に記載されてい
る。一部は、その説明から当業者であれば容易に明らかであり、若しくは明細書
及び図面において記載する発明を実行することで認識されるであろう。 前述の説明及び以下の詳細な説明は、単に本発明の典型例であり、更に、特許
請求の範囲にて請求される本発明の特性及び特徴を理解するための概要若しくは
フレームワークを与えることを目的としていることを理解されるであろう。
【０００９】 図面は、本発明の更なる理解を与え、本明細書中に取り入れられて、この一部
を構成する。図面は、本発明の多様な実施例を示しており、発明の詳細な説明と
共に本発明の原理及び動作を説明を与える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施例において、ガラス光ファイバプリフォームは、以下を十
分に満たすような屈折率分布を有するように製造される。すなわち、長手方向に
沿って直径差を有する光ファイバに線引きされて、1550nm、好ましくは1480と16
25nmの間の動作窓からなる負及び正の分散領域の間で、更に、負及び正の分散勾
配間で、その長手方向に沿って変化する（すなわち、異なった直径の領域に対応
する）光ファイバに結果としてなるのである。
【００１１】 この種のコア屈折率分布は、図１及び２において示される。図１及び２におい
て、クラッドの屈折率は、ゼロであってＹ軸に一致している。図１及び２で示さ
れる分布の両方とも、モート及びアップドープされた環状リングによって包囲さ
れたアップドープされた中央コア領域を有する。中央領域と環状リングの間のモ
ートは、クラッドに対して好ましくはダウンドープされる。
【００１２】 図１及び２において示される形の分布は、約+0.5と1.5の間のクラッドを基準
としたデルタパーセント（デルタ＝（ｎ1 2−ｎ2 2）/2ｎ1 2である。）を有する中
央コア領域と、その中央コア領域を包囲するデプレスモートコア領域とからなる
。好ましくは、デプレスモートは、クラッドを基準として、-0.15のデルタパー
セント以下の範囲にある。ここで、デルタ＝（ｎ1 2−ｎ2 2）/2ｎ1 2である。追加
のアップドープされた環状リングを入れても良い。アップドープ環状リングを入
れた好適な実施例において、前記環状リングは+0.10と+0.8の間のデルタパーセ
ントを有する。図１で示される本実施例において、中央コアは、約+0.85のデル
タパーセントを有し、デプレスモートは、-0.4のデルタパーセントを有し、デプ
レスモートを包囲する環状リングは、約4.1パーセントのデルタパーセントを有
する。
【００１３】 ３セグメントの半径（ｘ軸に外挿して交点までを計測する。ｘ軸は、クラッド
層の屈折率に等しい。）は、以下のように好ましくは選択される。すなわち、第
１の中央アップドープセグメントの半径をａ、モート部分の半径をｂとすると、
好ましくは約1.5と3.0の間、さらに好ましくは、約２と2.5の間である。追加の
環状リングの外径をｃとした場合、c/aは、好ましくは、約2.5と3.0の間である
。
【００１４】 図１及び２の分布は、これらの半径の要件を満たし、更に、約+0.7から1.0ま
での間のデルタパーセントを有する中央コア領域と、-0.25から-0.5パーセント
デルタの範囲のデプレスモートコア領域と、約+0.2から0.8パーセントまでの範
囲のデプレスモートを包囲する環状リングと、からなる。 上記の如き屈折率分布は、各種公知の技術を使用して形成され得るが、好まし
くは、外付け法（OVD）や軸付け法(VAD)、若しくは内付け法(MCVD)の如き、化学
気相蒸着（MCVD）法を使用して形成される。好適な製造法は、OVDによるもので
ある。従来から公知のドーパント材料が、シリカへの添加に使用できる。例えば
、ゲルマニアは、アップドープ（屈折率を上昇させるために添加される。）に使
用でき、又、フッ素は、ダウンドープ（屈折率を低下させるために添加される。
）に使用され得る。
【００１５】 プリフォームが所望のコア屈折率分布を有するように形成された後、ファイバ
は、その長手方向に沿って直径差を有するプリフォームから線引きされる。かか
る直径差によって、交互区間の直径差は、ファイバの長手方向に沿って顕著な特
性差を結果として生じさせるのに十分となるのである。例えば、直径差は、３ミ
クロン以上、より好ましくは５ミクロン以上の差である。
【００１６】 図１で示されるコア分布は、コア直径に非常に敏感な分散特性を有する。通常
、ファイバ製造業者は、より高い歩留まりを得られるように製造プロセスの制御
を容易に出来る大なるコア直径公差を好むが、上記理由から、これは好ましくな
い。本発明の方法を使用することで、図１に示される分布の感度は、異なる外径
を有するファイバにプリフォームブランクを単純に線引きするだけで好適に分散
制御を達成し得ることを我々は見出したのである。
【００１７】 表１は、図１に示した屈折率を有する光ファイバプリフォームから線引きされ
た本発明によるファイバの1550nmでの分散特性である。異なる直径のコアに線引
きされると、図１の分布は、分散及び分散勾配の両方に実質的にマッチするよう
に対称となることに注意されたい。表１から分かるように、外径が115と133.5の
間で交互になっているファイバに、図１において示される屈折率を有する任意の
ファイバプリフォームを線引きすることで、ファイバの長手方向に亘って非常に
低い勾配を有する正味ゼロの分散を達成することができる。
【００１８】
【表１】
【００１９】 表２は、上記の如く交互に線引きされたファイバ、すなわち、外径が115と133
.5ミクロンの間で交互となった（すなわち10ミクロンよりも大きい交互隣接区間
の直径差）ファイバの14km区間の500m毎の分散特性を示す。セグメント長は、多
様な分布の分散を最も良好に補償するような長さに等しくする必要はなく、その
代わりに、これらの長さは、分散特性に一致するように変化させ得る。ファイバ
は、様々な外径を有するように線引きされる故、ファイバの物理的なコアもまた
、同様に直径を変化させる。結果として形成されたファイバの正味全分散は、15
50nmで-0.17ps/nm-kmであって、1480から1625nmの波長範囲に亘って約-0.00158p
s/nm2-kmの勾配を有する。また、零分散波長は、全ての場合において1500から17
00nmの範囲外であるという事実も重要である。表２に例示されたファイバは、約
25.5ミクロンのモードフィールド直径及び約1440.68の零分散波長を示した。
【００２０】
【表２】
【００２１】 上記の如く形成されたファイバの不利な点は、ファイバが125ミクロン外径で
均一でないことであるが、一方で、有利な点は、製造方法が単純化されるために
他の分散管理ファイバよりも非常に安いコストで提供され得ることである。 多様な変更態様及び変更が本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明
によって作られることは、当業者であれば明らかである。したがって、本発明は
、特許請求の範囲及びその均等の範囲から与えられる本発明の変更態様をもカバ
ーするように意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による長手方向に沿って負及び正の間で変化する分散特性を有す
る光ファイバの製造に使用される第１の屈折率分布図である。
【図２】本発明による長手方向に沿って分散特性の変化を有する光ファイバの製
造に使用される第２の屈折率分布図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，Ａ Ｔ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ， ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＷ

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる直径を有するセグメントを長手方向に沿って交互に配した
    光ファイバを光ファイバプリフォームから線引きするステップを含む光ファイバ
    の製造方法であって、 前記プリフォームの屈折率及び前記ファイバの直径は、1480nmよりも大なる波
    長で、正及び負の分散の交互領域を有するファイバをなすように選択されている
    ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記光ファイバプリフォームの屈折率及び前記ファイバの直径は
    、1480nmよりも大なる波長で、正及び負の分散勾配の交互領域を有するファイバ
    をなすように選択されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記光ファイバプリフォームの屈折率及び前記ファイバの直径は
    、約1480と1625nmの間の波長範囲に亘って、正及び負の分散の交互領域を有する
    ファイバをなすように選択されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記光ファイバプリフォームの屈折率及び前記ファイバの直径は
    、約1480nmから約1625nmまでの波長範囲に亘って、正及び負の分散勾配の交互領
    域を有するファイバをなすように選択されていることを特徴とする請求項２記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 前記光ファイバプリフォームの屈折率及び前記ファイバの直径は
    、約1480から1625nmの波長範囲に亘って、正及び負の分散勾配の交互領域を有す
    るファイバをなすように選択されていることを特徴とする請求項３記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記光ファイバプリフォームの屈折率は、前記負分散勾配領域に
    対応して前記負分散領域を、且つ前記正分散勾配領域に対応して前記正分散領域
    を結果として形成することを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ファイバが、負の分散勾配を有する負分散領域と、正の分散
    勾配を有する正分散領域とを交互に有するように前記屈折率の分布が選択されて
    いることを特徴とする請求項５記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記異なる直径を有するセグメントが３ミクロン以上のファイバ
    外径差を有するように前記ファイバを線引きするステップを含むことを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記異なる直径のセグメントが10ミクロン以上のファイバ外径差
    を有するように前記ファイバを線引きするステップを含むことを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記プリフォームの屈折率は、クラッド領域に包囲されたコア領
    域を含む前記ファイバを結果として形成するように選択されており、前記コア領
    域は、前記クラッド領域に対してアップドープされた中央コア領域からなり、前
    記中央コア領域は、前記クラッド領域に対してダウンドープされたモート領域に
    包囲され、前記モート領域は、前記クラッド領域に対してアップドープされた環
    状リング領域に包囲されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記プリフォームの屈折率は、前記クラッドを基準として約+0.5
    から1.5パーセントの間の屈折率デルタからなる前記中央コア領域を結果として
    有するように選択されていることを特徴とする請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記プリフォームの屈折率は、前記クラッドを基準として-0.15
    から-0.7パーセントの範囲の屈折率デルタを有する前記デプレスモートコア領域
    を結果として有するように選択されていることを特徴とする請求項10記載の方法
    。
  13. 【請求項13】 前記モート領域は、前記クラッドに対してアップドープされた環
    状リング領域に包囲され、前記プリフォームの前記屈折率は、前記クラッドに対
    して約0.2から0.8パーセントの範囲の屈折率デルタからなる前記環状リングを結
    果として有するように選択されていることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 ａは、前記中央コア領域の外径、ｂは、モート領域の外径とする
    と、前記プリフォームの屈折率は、約1.5から3.0の間のb/aからなる前記コアを
    結果として有するように選択されていることを特徴とする請求項12記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記プリフォームの屈折率は、1550nmで1.0ps/nm-km未満の前記
    ファイバの長さに亘る正味の分散と、約1480から1625nmの波長範囲で0.03ps/nm2 -km未満の分散勾配を結果として有するように選択されていることを特徴とする
    請求項４記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記プリフォームの屈折率は、1550nmで0.5ps/nm-km未満の前記
    ファイバの長さに亘る正味の分散と、約1480から1625nmの波長範囲で0.01ps/nm2 -km未満の分散勾配を結果として有するように選択されていることを特徴とする
    請求項６記載の方法。
  17. 【請求項17】 異なる直径を有するセグメントを長手方向に沿って交互に配した
    光ファイバであって、前記光ファイバの屈折率及び直径が、1480nmよりも大なる
    波長で正及び負の分散の交互領域を有するファイバとなるように選択されている
    ことを特徴とする光ファイバ。
  18. 【請求項18】 前記ファイバのブランクの屈折率及び前記ファイバの直径は、14
    80nmよりも大なる波長で、正及び負の分散勾配の交互領域を有するファイバとな
    るように選択されていることを特徴とする請求項17記載の光ファイバ。
  19. 【請求項19】 前記ファイバのブランクの屈折率及び前記ファイバの直径は、約
    1480と1625nmの間の波長範囲に亘って、正及び負の分散の交互領域を有するファ
    イバとなるように選択されていることを特徴とする請求項17記載の光ファイバ。
  20. 【請求項20】 前記ファイバのブランクの屈折率及び前記ファイバの直径は、約
    1480nmから約1625nmまでの波長範囲に亘って、正及び負の分散の交互領域を有す
    るファイバとなるように選択されていることを特徴とする請求項18記載の光ファ
    イバ。
  21. 【請求項21】 前記ブランクの屈折率及び前記ファイバの直径は、約1480から16
    25nmの波長範囲に亘って、正及び負の分散勾配の交互領域を有するファイバとな
    るように選択されていることを特徴とする請求項20記載の光ファイバ。
  22. 【請求項22】 前記負の分散の領域は、前記負の分散勾配の領域に対応し、且つ
    前記正の分散の領域は、前記正の分散勾配の領域と対応することを特徴とする請
    求項21記載の光ファイバ。
  23. 【請求項23】 前記ファイバは、負の分散勾配を有する負分散領域と、正の分散
    勾配を有する正の分散領域とを交互に配したことを特徴とする請求項17記載の光
    ファイバ。
  24. 【請求項24】 前記異なる直径は、３ミクロン以上の大きさの差であることを特
    徴とする請求項17記載の光ファイバ。
  25. 【請求項25】 前記異なる直径は、10ミクロン以上の大きさの差であることを特
    徴とする請求項17記載の光ファイバ。
  26. 【請求項26】 前記ファイバは、クラッド領域に包囲されたコア領域を含み、前
    記コア領域は、前記クラッド領域に対してアップドープされた中央コア領域から
    なり、前記中央コア領域は、前記クラッド領域に対してダウンドープされたモー
    ト領域によって包囲されていることを特徴とする請求項17記載の光ファイバ。
  27. 【請求項27】 前記中央コア領域は、前記クラッドを基準として約+0.5から1.5
    パーセントの間の屈折率デルタからなることを特徴とする請求項26記載の光ファ
    イバ。
  28. 【請求項28】 屈折率を低下させた前記モートコア領域は、前記クラッドを基準
    として-0.5から-0.7パーセントの範囲の屈折率デルタからなることを特徴とする
    請求項27記載の光ファイバ。
  29. 【請求項29】 前記モート領域は、前記クラッドに対してアップドープされた環
    状リング領域によって包囲されており、前記環状リング領域は、前記クラッド領
    域に対して約0.2から0.8パーセントの範囲の屈折率デルタからなることを特徴と
    する請求項28記載の光ファイバ。
  30. 【請求項30】 前記中央コアセグメントの外径をａ、前記モート領域の外径をｂ
    とすると、b/aは1.5から3.0の間であることを特徴とする請求項28記載の光ファ
    イバ。
  31. 【請求項31】 前記プリフォームの屈折率は、前記ファイバの長手方向に亘って
    、1550nmで1.0ps/nm-km未満の正味分散且つ1480から1625nmまでの波長範囲に亘
    って0.03ps/nm2-km未満の分散勾配を有するように選択されていることを特徴と
    する請求項22記載の光ファイバ。
  32. 【請求項32】 前記プリフォームの屈折率は、前記ファイバの長手方向に亘って
    、1550nmで0.5ps/nm-km未満の正味分散且つ1480から1625nmまでの波長範囲に亘
    って0.01ps/nm2-km未満の分散勾配を有するように選択されていることを特徴と
    する請求項22記載の光ファイバ。
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