JP2004515819A - 大なる有効面積を有する光ファイバ - Google Patents

Abstract

要約書なし。

Description

【０００１】
【関連出願】
本出願は、米国仮特許出願第６０／２５４，９０９号及び第６０／２７６，３５０号（何れも共通の譲受人に譲り受けられた）の優先日の利益を主張するものである。
【０００２】
【本発明の属する技術分野】
通信システムに使用される単一モード光ファイバに関し、特に、非線形分散による影響が小であり、例えば地中及び海中等で使用する場合に所望される大なる有効面積特性、曲げ抵抗、低偏波モード分散（ＰＭＤ）、及び低減衰を有する導波路ファイバが開示されている。
【０００３】
【技術的背景】
光増幅技術及び波長分割多重技術が、長距離間で高パワー伝送が必要とされる通信システムにおいて要求されている。望ましくない非線形効果は、より高いパワー及び（又は）より長い距離において明白になる。高パワー及び長距離の定義は、ビットレート、ビット誤り率、多重化スキームあるいは光増幅器が条件として指定される所定の通信システムの情況において最も意味がある。当業者にとって公知の更なるファクターが、高パワー及び長距離の定義に悪影響を与える。しかしながら、多くの目的に対して、高パワーは、略１０ｍＷより大なる光強度であると考えられる。幾つかの用途（装置）において、１ｍＷ以下の単一パワーレベルは、非線形効果に対して依然として敏感である。その結果、有効面積は、上記の低パワーシステムにおいてまだ重要な問題である。長距離とは、光再生器間又は中継器間又は増幅器間の距離が５０ｋｍ以上を上回る装置が考慮される。再生器は、光増幅器を利用する中継器と区別されている。特に高データ密度システムにおいて、中継器の間隔は、再生器の間隔の半分未満にされる。多重送信用の適切な導波路を提供するように、全分散は、低く（ゼロではない）なければならないが、動作波長のウィンドウに亘って低分散傾斜を有しなければならない。
【０００４】
通常、大なる有効面積（Ａ_ｅｆｆ）を有する光ファイバは、自己位相変調、四光波混合、交差位相変調（ｃｒｏｓｓ−ｐｈａｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び非線形散乱プロセス（これら全ては高パワーシステムにおける信号の劣化を発生させる）を含む非線形光効果を減らす。一般に、分割されたコアを有する導波路ファイバは、非線形光効果を制限すると共に大なる有効面積を提供することができる。
【０００５】
上記の非線形効果に関する数学的な記載に対して、Ｐ／Ａ_ｅｆｆ比が含まれる。ここで、Ｐは光パワーである。たとえば、非線形光効果は、ｅｘｐ［Ｐ ｘ Ｌ_ｅｆｆ／Ａ_ｅｆｆ］項を含む方程式によって記載され得る。ここで、Ｌ_ｅｆｆは有効長である。上記の如く、Ａ_ｅｆｆの増加によって、光信号の劣化に対する寄与を非線形効果において減少させることができる。他方では、光ファイバの有効面積の増加によって、一般的に、ファイバを通過する信号の減衰させるマイクロベンディング（ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ）で誘導された損失が増加する。マイクロベンディング損失（ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）は、再生器間、増幅器間、送信機間及び（又は）受信機間の距離又は間隔が長くなると、重要になってくる。
【０００６】
光増幅器技術及び（又は）波長分割多重技術は、一般的に、１秒当り１ギガバイト及びより高い伝送速度を必要とする通信システムにおいて、使用されている。従って、導波路ファイバ製造業者は、より高いパワー信号によって又は多重化システム中の四光波混合によって誘導される非線形効果に影響され難い導波路を設計した。好ましい導波路ファイバは、低減衰と共に低線形分散を有する。さらに、ファイバ偏波モード分散（ＰＭＤ）は、全体的なシステムＰＭＤの主な誘因とされ得る。従って、適切な導波路ファイバは、低ＰＭＤをも有しなければならない。低ファイバＰＭＤによって、現存の又は改良されたシステムにおける、高ビットレート伝送（例えば４０Ｇｂｓ及びそれより大）用の改良された経路が提供され得る。更に、導波路ファイバは、多重経路伝送に使用される波長分割多重化を適応させるために、所定の長波長範囲を上回る上記特性を有することが好ましい。
【０００７】
【発明の概要】
本明細書において開示される光ファイバの１つの実施例は、低マイクロベンディング感度を有する比較的大なる有効面積の単一モード光ファイバに関する。本明細書において開示されるファイバは、単一セグメントコアを含むことが好ましい。コア領域は、屈折率プロファイル、相対屈折率パーセント及び外側半径によって記載されている。光ファイバは、コアを囲繞し且つ該コアに接触するクラッド層を更に含む。特に示されない限り、本明細書において記載されている有効面積は、略１５５０ｎｍの波長に対応する。
【０００８】
本明細書において開示されるファイバの有効面積は、略９０μｍ^２以上であり、略３．０ｄＢ／ｍ以下のマイクロベンディングを呈することが好ましく、略２．０ｄＢ／ｍ以下であることがより好ましく、略１．５ｄＢ／ｍ以下であることが更に好ましく、略１．０ｄＢ／ｍ以下であることが更に好ましく、略０．８ｄＢ／ｍ以下であることが更に好ましく、略０．５ｄＢ／ｍ以下であることが更に好ましい。
【０００９】
コア領域及びクラッディング層は、ステップインデックス型屈折率プロファイル有することが好ましい。本明細書において開示されるファイバは、略０．２０％から略０．３５％の間に最大相対屈折率Δ_１％を有することが好ましく、略０．２４％から略０．３３％の間にあることがより好ましく、略０．２６％から略０．３２％の間にあることが更に好ましく、略０．２７％から略０．３１％の間にあることが更に好ましい。本明細書において開示されるファイバのコア半径は、最大値つまりピーク相対屈折率が半分になる位置で規定され、略４．０μｍから略７．０μｍの間にあることが好ましく、略４．５μｍから略６．５μｍの間にあることがより好ましく、略５．０μｍから略６．２μｍの間にあることが更に好ましい。
【００１０】
本明細書において開示されるファイバは、クラッディングを囲繞する１次コーティングと、該１次コーティングを囲繞する２次コーティング（外側１次コーティングとしても公知）と、を含むことが更に好ましい。１次コーティングは、略５ＭＰａ未満の弾性係数を有するものから選択されることが好ましく、略３ＭＰａ未満のものがより好ましく、略１．５ＭＰａ未満のものが更に更に好ましい。２次コーティングの弾性係数は、７００ＭＰａより大であることが好ましく、８００ＭＰａより大であることがより好ましく、９００ＭＰａより大であることが更に好ましい。
【００１１】
本明細書において開示されるファイバは、酸化ゲルマニウム（ｇｅｒｍａｎｉａ）が多くドープされたシリカのコア領域と、シリカのクラッディングと、を含むことが好ましい。クラッディングは、ダウンドーパント（ｄｏｗｍ−ｄｏｐａｎｔｓ）を含まないことが好ましい。クラッディングは、フッ素を含まないことがより好ましい。クラッディングは、純粋な又はほぼ純粋なシリカからなることが最も好ましい。
【００１２】
他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、ステップインデックスプロファイルを有する比較的大なる有効面積の単一モード光ファイバに関する。本明細書において開示されるファイバの有効面積は、略９０μｍ^２以上であることが好ましい。１以上の好ましい実施例において、有効面積は、略９０μｍ^２から略１１５μｍ^２の間にあり、略９５μｍ^２から略１１０μｍ^２の間にあることがより好ましい。
【００１３】
本明細書において開示されるファイバは、略０．２０％から略０．３５％の間に最大相対屈折率Δ_１％を有することが好ましく、略０．２４％から略０．３３％の間にあることがより好ましく、略０．２６％から略０．３２％の間にあることが更に好ましく、略０．２７％から略０．３１％の間にあることが更に好ましい。本明細書において開示されるファイバのコア半径は、最大値つまりピーク相対屈折率が半分になる位置で規定され、略４．０μｍから略７．０μｍの間にあることが好ましく、略４．５μｍから略６．５μｍの間にあることがより好ましく、略５．０μｍから略６．２μｍの間にあることが更に好ましい。
【００１４】
本明細書において開示されるファイバは、酸化ゲルマニウムが多くドープされたシリカのコア領域と、シリカのクラッディングと、を含むことが好ましい。クラッディングは、ダウンドーパントを含まないことが好ましい。クラッディングは、フッ素を含まないことが、より好ましい。クラッディングは、純粋な又はほぼ純粋なシリカからなることが最も好ましい。
【００１５】
本明細書において開示されるファイバは、略１５５０ｎｍの波長で略０．２５ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を有することが好ましく、略０．２２ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、略０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることが更に好ましく、略０．１９ｄＢ／ｋｍ以下であることが更に好ましく、略０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満であることが最も好ましい。
好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバは、略１５６０ｎｍの波長において、略１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲に全分散を有することが好ましく、略１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にあることがより好ましく、１８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にあることが更に好ましい。
【００１６】
本明細書において開示されるファイバの略１５５０ｎｍの波長における全分散傾斜は、略０．０９ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍ以下であることが好ましい。１以上の好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバの略１５５０ｎｍの波長における全分散傾斜は、略０．０４５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０７５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍの範囲にあることが好ましく、略０．０５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０７ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍの範囲にあることが更に好ましく、略０．０５５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０６５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍの範囲にあることが更に好ましい。
【００１７】
更に他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、略０．２０％から略０．３５％の間に最大相対屈折率Δ_１％を有する相対的に大なる有効面積のシングルモード光ファイバに関し、該屈折率は、略０．２４％から略０．３３％の間にあることがより好ましく、略０．２６％から略０．３２％の間にあることが更に好ましく、略０．２７％から略０．３１％の間にあることが更に好ましい。本明細書において開示されるファイバのコア半径は、最大値つまりピーク相対屈折率が半分になる位置で規定され、略４．０μｍから略７．０μｍの間にあることが好ましく、略４．５μｍから略６．５μｍの間にあることがより好ましく、略５．０μｍから略６．２μｍの間にあることが更に好ましい。
【００１８】
本明細書において開示されるファイバは、ステップインデックス型であることが好ましい。本明細書において開示されるファイバは、酸化ゲルマニウムが多くドープされたシリカのコア領域と、シリカのクラッディングと、を含むことが好ましい。クラッディングは、ダウンドーパントを含まないことが好ましい。クラッディングはフッ素を含まないことが、より好ましい。クラッディングは、純粋な又はほぼ純粋なシリカからなることが最も好ましい。
【００１９】
更に他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、ドーパントが多く含まれたコア領域からなるか、又はゲルマニウム−珪酸塩のコア領域からなるか、又は酸化ゲルマニウムがドープされたシリカコアからなる相対的に大なる有効面積のシングルモード光ファイバに関する。本明細書において開示されるファイバは、シリカのクラディングによって囲繞された酸化ゲルマニウムを多く含むシリカのコア領域を含むことが好ましい。クラッディングは、ダウンドーパントを含まないことが好ましい。クラッディングはフッ素を含まないことが、より好ましい。クラッディングは、純粋な又はほぼ純粋なシリカからなることが最も好ましい。有効面積は、略９０μｍ^２以上であることが好ましい。
【００２０】
その他の実施例において、本明細書にて開示されている光ファイバは、低ＰＭＤを呈する相対的に大なる有効面積の単一モード光ファイバに関する。有効面積は、略９０μｍ^２以上であることが好ましい。本明細書にて開示されている光ファイバによって呈されるＰＭＤは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態、ｕｎｓｐｕｎ）未満であることが好ましく、略０．０８ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることがより好ましく、略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましく、略０．０３ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましく、略０．０２ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましい。好ましい実施例において、本明細書にて開示されている光ファイバは、略９０μｍ^２以上の有効面積を有し、略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満のＰＭＤを呈する単一モード光ファイバに関する。他の好ましい実施例において、本明細書にて開示されている光ファイバは、略９０μｍ^２以上の有効面積を有し、略０．０２ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満のＰＭＤを呈する単一モード光ファイバに関する。
【００２１】
本明細書において開示されるファイバは、ステックインデックスプロファイルを有することが好ましく、酸化ゲルマニウムが多くドープされたシリカのコア領域を含むことが更に好ましい。該コアは、シリカのクラッディングによって囲繞されている。クラッディングは、ダウンドーパントを含まないことが好ましい。クラッディングはフッ素を含まないことが、より好ましい。クラッディングは、純粋な又はほぼ純粋なシリカからなることが最も好ましい。
【００２２】
他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、半径及び相対屈折率パーセントによって規定された屈折率プロファイルを有するコア（該コアは酸化ゲルマニウムを含む）と、該コアを囲繞し且つ該コアに接触しているクラッド層（該クラッド層は半径及び相対屈折率パーセントによって規定された屈折率プロファイルを有する）とからなる。該コア及び該クラッド層は略９０μｍ^２より大なる有効面積を有する。該ファイバはほとんどフッ素を含まない。コア及びクラッド層は、略９０μｍ^２から略１１５μｍ^２の範囲に有効面積を有することが好ましい。コア及びクラッド層は、略９５μｍ^２から略１１０μｍ^２の範囲の有効面積を有することが好ましい。好ましい実施例において、コア及びクラッド層は、略１０１μｍ^２の有効面積を有する。コア及びクラッディングは、ステップインデックスプロファイルを規定することが好ましい。コアの相対屈折率は略０．２０％から略０．３５％の範囲にあることが好ましい。該コアの相対屈折率は略０．２４％から略０．３３％の範囲にあることが更に好ましい。コアの半径は、略４．０μｍから略７．０μｍの範囲にあることが好ましい。該コアの半径は略４．５μｍから略６．５μｍの範囲にあることが更に好ましい。コアは略５より大なるアルファを有することが好ましく、コアは略７から略１４間のアルファを有することがより好ましい。ファイバは略１５００ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を有することが好ましく、該ファイバは略１２００ｎｍから略１５００ｎｍの間のケーブルカットオフ波長を有することが好ましい。好ましい実施例において、該ファイバは、略１２５０ｎｍから略１４００ｎｍの間にケーブルカットオフ波長を有する。他の好ましい実施例において、該ファイバは略１３００ｎｍから略１３７５ｎｍの間にケーブルカットオフ波長を有する。ファイバは、２０ｍｍ，５回巻試験で略１５ｄＢ／ｍ未満マクロベンディング損失（ｍａｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を呈することが好ましく、２０ｍｍ，５回巻試験で略１０ｄＢ／ｍ未満であることがより好ましく、２０ｍｍ，５回巻試験で略５ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましい。ファイバは、クラッド層を囲繞する１次コーティングと該１次コーティングを囲繞する２次コーティングとを更に含むことが好ましい。１次コーティングは、略５ＭＰａ未満の弾性係数を有することが好ましい。２次コーティングは、略７００ＭＰａより大なる弾性係数を有することが好ましい。ファイバは、略３．０ｄＢ／ｍ未満のマイクロベンディング損失（ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を呈することが好ましく、略２．０ｄＢ／ｍ未満であることがより好ましく、略１．５ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましく、略１．０ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましく、略０．８ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましく、略０．５ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことが好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０５Ｂ／ｋｍより大にはならないことが好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０１Ｂ／ｋｍより大にはならないことが好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、１３１０ｎｍでの減衰値以下であることが好ましい。ファイバは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２未満のＰＭＤを呈することが好ましく、略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることがより好ましく、略０．０１ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることが更に好ましく、略０．００６ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることが更に好ましい。ファイバは、略１５５０ｎｍの波長において略０．２５ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を呈することが好ましく、略０．２２ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、略０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることが更に好ましく、略０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満であることが更に好ましい。ファイバは、略１５６０ｎｍの波長において、略１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に、全分散を呈することが好ましい。
【００２３】
他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、略５より大なるアルファを有する相対屈折率パーセント及び半径によって規定される屈折率プロファイルを有するコアを含む。該コアは、酸化ゲルマニウムを含み、該コアの相対屈折率は、略０．２０％から略０．３５％の範囲にあり、該コアの半径は略４．０μｍから略７．０μｍの範囲にある。クラッド層は、該コアを囲繞し且つ該コアに接触し、半径及び相対屈折率パーセントによって規定される屈折率プロファイルを有する。該ファイバは、ほとんどフッ素を含まない。コアの相対屈折率は、略０．２４％から略０．３３％の範囲にあることが好ましい。コアの半径は、略４．５μｍから略６．５μｍの範囲内にあることが好ましい。コアは、略７から略１４の間にアルファを有することが好ましい。コア及びクラッディングは、ステップインデックスプロファイルを規定することが好ましい。ファイバは、クラッド層を囲繞する１次コーティングと、１次コーティングを囲繞する２次コーティングと、を更に含むことが好ましい。１次コーティングは、略５ＭＰａ未満の弾性係数を有することが好ましい。２次コーティングは、略７００ＭＰａより大なる弾性係数を有することが好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことが好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０５ｄＢ／ｋｍより大にはならないことがより好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことが更に好ましい。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰は、１３１０ｎｍでの減衰以下であることが更に好ましい。ファイバは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小なるＰＭＤを呈することが好ましく、略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることがより好ましく、略０．０１ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることが更に好ましく、略０．００６ｐｓ／ｋｍ^１／２未満であることが更に好ましい。
【００２４】
他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、半径及び相対屈折率パーセントによって規定される相対屈折率プロファイルを有するコア（該コアは酸化ゲルマニウムを含む）と、該コアを囲繞し且つ該コアに接触するクラッド層（該クラッド層は半径及び相対屈折率パーセントによって規定される相対屈折率プロファイルを有する）と、からなる光ファイバに関する。該コア及びクラッド層は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を有し、該ファイバは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２未満のＰＭＤを呈する。
【００２５】
他の実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、半径及び相対屈折率パーセントによって規定される屈折率プロファイルを有するコア（該コアは酸化ゲルマニウムを含む）と、該コアを囲繞し且つ該コアに接触するクラッド層（該クラッド層は半径及び相対屈折率パーセントによって規定される屈折率プロファイルを有する）と、からなる光ファイバに関する。コア及びクラッド層は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を有し、１３８３ｎｍにおける該光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならない。
【００２６】
他の実施例において、本明細書において開示される光信号伝送システムは、送信機、受信機及び該送信機と該受信機とを光学的に接続する光伝送路から成る。該光伝送路は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を有するステップインデックスプロファイルを規定するコア及びクラッド層を有する少なくとも１つの光ファイバ部分からなる。１３８３ｎｍにおける光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍにおける減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならない。コアは、酸化ゲルマニウムを含むことが好ましい。ファイバ部分は、ほとんどフッ素を含まないことが好ましい。ファイバ部分は、略１５６０ｎｍの波長において、略１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内で、全分散を呈することが好ましい。ファイバ部分は、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２未満のＰＭＤを呈することが好ましい。好ましい実施例において、少なくとも１つのラマン増幅器が、該光ファイバ部分に光学的に接続される。該システムは、光伝送路で光信号を伝送することができる複数のチャネルを相互接続するマルチプレクサからなる。ここで光信号の少なくとも１つは、略１３００ｎｍから１６２５ｎｍの間の波長で該伝送路を伝播する。好ましい実施例において、光信号の少なくとも１つは、略１３３０ｎｍから１４８０ｎｍの間の波長で伝播する。該システムは、大まかな（粗い）波長分割多重モードで動作することができる。
【００２７】
好ましい実施例の詳細な説明の欄において、本発明の好ましい実施例が詳細に示され、その例が添付図面に図示されている。
【００２８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明の更なる特徴及び利点が、以下の詳細な説明に記載され、この記載によって当業者に対して明らかになるか又は特許請求の範囲及び添付図面と共に以下の詳細な説明にて記載された発明を実施することによって理解される。
定義
次の用語及び定義は、従来から一般的に使用されている。
【００２９】
コアのセグメントの半径は、セグメントが形成されている材料の屈折率の範囲で規定される。所定のセグメントは、最初及び最後の屈折率点を有する。中心セグメントは、該セグメントの最初の点が中心線にある故、ゼロの内側半径を有する。本明細書において望ましいとされているステップインデックス型（屈折率プロファイルが単一セグメント屈折率）の場合、屈折率は、一般的にピークに達した後、半径が増加するに従い減少する。上記中心セグメントの外側半径は、導波路の中心線から中心セグメントの屈折率がピーク値の半分となる位置まで引かれる半径である。中心線から離れた位置に最初の点を有するセグメントに対しては、導波路の中心線からその最初の屈折率点までの半径は、該セグメントの内側半径である。同様に、導波路中心線から該セグメントのピーク屈折率の半分の位置までの半径は、該セグメントの外側半径である。セグメント半径は、多くの場合において適切に定義され得る。本出願において、半径は図面に従って定義され、以下に詳述する。
【００３０】
有効面積は、次の式にて一般的に定義される。
【００３１】
【式１】

【００３２】
上記式において、積分の極限はゼロから∞であり、Ｅは伝播された光に関する電界である。
モードフィールド直径（Ｄ_ｍｆｆ）は、ペーターマンＩＩ法（Ｐｅｔｅｒｍａｎ ＩＩ ｍｅｔｈｏｄ）を使用して測定され、
【００３３】
【式２】

【００３４】
及び
【００３５】
【式３】

【００３６】
であり、積分の極限はゼロから∞である。
本明細書において使用されている相対屈折率、つまりセグメントの相対屈折率（Δ％）が次式で定義されている。
【００３７】
【式４】

【００３８】
上記式でｎ_ｉはｉで表示される屈折率プロファイルセグメントの最大屈折率であり、基準屈折率ｎ_ｃはクラッド層の最小屈折率として示される。該セグメントにおける全ての位置は、屈折率に関連する。
屈折率プロファイル、つまりインデックスプロファイルという用語は、Δ％若しくは屈折率と、コアの選択されたセグメントに亘る半径と、の間に関係する。
【００３９】
全分散（通常、分散と称する）は、導波路分散及び材料分散の代数和として定義される。単一モードファイバに対する全分散は、従来色分散とも称される。全分散の単位は、ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
導波路ファイバの曲げ抵抗は、規定された試験条件の下で誘導された減衰として表現される。本明細書において用いられる１つの曲げ試験は、マクロベンド試験（ｍａｃｒｏｂｅｎｄ ｔｅｓｔ）である。標準マクロベンド試験（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｍａｃｒｏｂｅｎｄ ｔｅｓｔ）の条件には、７５ｍｍ直径のマンドレルの周りに導波路ファイバを１００回巻き付け、３２ｍｍ直径のマンドレルの周りに導波路ファイバを１回巻き付けることが含まれる。各試験条件において、曲げ誘導減衰が、ｄＢ／（長さ単位）という単位で測定される。本出願において、使用されたマクロベンド試験は、２０ｍｍ直径のマンドレルの周りに導波路ファイバを５回巻き付けており、現在の導波路ファイバのより厳しい動作環境に対して必要とされるより厳しい試験である。
【００４０】
本明細書において用いられている他の曲げ試験は、横荷重マイクロベンド試験（ｍｉｃｒｏｂｅｎｄ ｔｅｓｔ）である。この試験において、所定の長さの導波路ファイバは、２つのプレートの間に配置される。＃７０ワイヤメッシュが、一方のプレートに取り付けられる。既知の長さの導波路ファイバは該プレートにはさまれ、該プレートが３０ニュートンの力で共に押圧される際に、基準減衰が測定される。７０ニュートンの力が、その後に該プレートに供給され、ｄＢ／ｍ単位で減衰の増加が測定される。この減衰の増加は、導波路の横荷重減衰である。
【００４１】
製造を相対的に容易にし、且つ分散の管理が可能な導波路設計が好まれる。なんとなれば、低コストであり且つ柔軟性を加えるからである。製造コストは、ファイバプロファイル設計が大なるスケールで実際に製造される場合において重大なファクターである。複数のコア及びクラッディングセグメントを含むファイバプロファイル設計は、上記セグメントのアップドーピング及び（又は）ダウンドーピングを含むこれらのファイバプロファイル設計と同様に、一般的により難しく、製造にはより高価になる。ＧｅＯ_２−ＳｉＯ_２で形成されたコアは、他の種類のコア（特に、コアにフッ素を含むもの、又はコアの中心領域に純シリカを含むもの）に比べて製造における困難性は低く且つ高価ではない。
【００４２】
本明細書において開示されるファイバは、蒸着法によって製造されることが、好ましい。本明細書において開示されるファイバは、外側蒸着（ＯＶＤ）処理によって製造されることが、より好ましい。このように、たとえば、公知のＯＶＤレイダウン（ｌａｙｄｏｗｎ）及び線引き技術は、本明細書において開示される光ファイバを生産するために使用され得る。修正された化学蒸着法（ＭＣＶＤ）等の他のプロセスが、使用され得る。このように、本明細書において開示される光ファイバの屈折率及び断面プロファイルは、ＯＶＤ及びＭＣＶＤ処理を含む当業者に公知の製造技術を使用して達成されるものの、これに制限されることはない。
【００４３】
本明細書において開示されるファイバは、低ＰＭＤ、改良された曲げ抵抗及び（又は）低減衰を有し、且つ効果的に非線形分散効果を減らすことができる相対的に低コストの大なる有効面積のファイバを提供する。本明細書において記載され且つ開示されている光導波路は、ステップインデックス型であり、換言すれば、本発明の光ファイバは、クラッド層（該クラッド層の屈折率はコアの屈折率よりも低いことが好ましい）によって囲繞された単一セグメントコアのみを有することが好ましい。
【００４４】
図１は、本明細書において開示される光ファイバの好ましい実施例の概略図（一定の比率ではない）であり、単一コアセグメント１２及びクラッディングつまりクラッド層１４を有する。クラッディング１４は純粋であるかほぼ純粋なシリカであることが好ましい。クラッディング１４は、１次コーティングＰ及び２次コーティングＳによって囲繞される。
【００４５】
図２は、本明細書において開示される光ファイバの好ましい実施例の導波路半径に対して示された相対屈折率パーセント（Δ％）を示す。本明細書において言及される如く、コア１２は、屈折率プロファイル、相対屈折率パーセント（Δ_１％）及び外側半径ｒ_１によって記載され得る。図２に示す如く、コアを囲繞するクラッド層は、基準屈折率ｎ_ｃを有し、コアの外側半径ｒ_１は、最大値の半分となる位置で規定される。つまり、図示されているコア１２の外側半径１８ｒ_１は、略５．１５μｍであり、ファイバ中心線から垂直線（該垂直線はコア１２の減少部分の最大相対屈折率の半分の値に依存する）まで測定される。最大値の半分のとなる位置は、破線１７によって示されたクラッド層を基準値（すなわちΔ％＝０）として使用して決定される。例えば、図２において、コア１２は、略０．２９５％のピーク屈折率または最大相対屈折率を有し、従って、クラッド層のΔ％＝０に対して、その大きさは略０．２９５％である。垂直破線２０は、最大値Δ_１％の半分である０．１４７５％の点から垂下する。
【００４６】
図２は、導波路半径に対して図示された相対屈折率パーセント（Δ％）を示すコア屈折率プロファイル１０の一般的な表示を示す。図２が単一のセグメントコアだけを示すものの、機能的な要求によって単一のセグメントよりも多くのセグメントを有するコアを形成することによっても充足され得ることが理解される。しかし、少数のセグメントを有する実施例は、一般的に製造するのがより簡単であり、それ故に好まれる。
【００４７】
新規の導波路ファイバのインデックスプロファイル構造特性は、正のΔ％を有するコアセグメント１２によって示される。図示された導波路ファイバコアの中心セグメント１２は、ステップ形状つまりステップインデックスプロファイルを有する。屈折率プロファイルは、必要な導波路ファイバ特性を提供するコア設計が得られるように調整され得る。本明細書において開示される光ファイバは、シフト分散でないことが好ましい。
【００４８】
図２の線１４が、セグメントの屈折率パーセントを計算するように使用されるクラッディングの屈折率を表示していることを注記する。図２に示される如く、導波路ファイバの製造の間のドーパントの拡散によって、プロファイルのコーナーに丸みが発生し、点線１６によって表示される如く、中心線屈折率に凹みが発生し得る。多くの場合必要でないが、例えば、ド−ピンングステップにおいて上記の如き拡散を補償することができる。
【００４９】
コア領域及びクラッディング層は、ステップインデックス屈折率プロファイルを有することが好ましい。本明細書において開示されるファイバは、略０．２０％から略０．３５％の間に最大相対屈折率Δ_１％を有することが好ましく、略０．２４％及び略０．３３％の間にあることがより好ましく、略０．２６％から略０．３２％の間にあることが更に好ましく、略０．２７％から略０．３１％の間にあることが更に好ましい。最大値つまりピーク相対屈折率が半分になる位置で規定される本明細書において開示されるファイバのコア半径は、略４．０μｍから略７．０μｍの間にあることが好ましく、略４．５μｍから略６．５μｍの間であることがより好ましく、略５．０μｍから略６．２μｍの間であることが更に好ましい。
【００５０】
本明細書において開示されるファイバの有効面積は、略９０μｍ^２以上であることが好ましい。１以上の好ましい実施例において、有効面積は、略９０μｍ^２から略１１５μｍ^２の間にあることが好ましく、略９５μｍ^２から略１１０μｍ^２の間にあることがより好ましい。本明細書において開示される光ファイバの１以上の好ましい実施例は、略９６μｍ^２から略１０５μｍ^２の間に有効面積を有しても良く、略９９μｍ^２から略１０２μｍ^２の間で有効面積を有することがより好ましい。
【００５１】
本明細書において開示されるファイバのモードフィールド直径（ＭＦＤ）は、略１０μｍより大であることが好ましい。好ましい実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、略１０．０μｍから略１３．０μｍの範囲にＭＦＤを有することが好ましく、略１０．０μｍから略１３．０μｍの間にあることがより好ましい。
本明細書において開示されるファイバは、略３．０ｄＢ／ｍ以下のマイクロベンディング損失を示すことが好ましく、略２．０ｄＢ／ｍ以下がより好ましく、略１．５ｄＢ／ｍ以下が更に好ましく、略１．０ｄＢ／ｍ以下が更に好ましく、略０．８ｄＢ／ｍ以下が更に好ましく、略０．５ｄＢ／ｍ以下が更に好ましい。上記のマイクロベンディング損失は、略９０μｍ^２より大なる有効面積によって達成されることが更に好ましい。
【００５２】
本明細書において開示されるファイバは、略１５５０ｎｍの波長で略０．２５ｄＢ／ｋｍの減衰を示すことが好ましく、略０．２２ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましく、略０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることが更に好ましく、略０．１９ｄＢ／ｋｍ以下であることが更に好ましく、略０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満であることが最も好ましい。
好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバは、略１５６０ｎｍの波長で、略１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に全分散を示すことが好ましく、略１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内がより好ましく、略１８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内が更に好ましい。
【００５３】
本明細書において開示されるファイバの略１５５０ｎｍの波長での全分散傾斜は、略０．０９ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍ以下であることが好ましい。１以上の好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバの略１５５０ｎｍ波長での全分散傾斜は、略０．０４５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０７５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍの間にあることが好ましく、略０．０５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０７ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍにあることがより好ましく、略０．０５５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍから略０．０６５ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍにあることが更に好ましい。
【００５４】
本明細書において開示されるファイバによって呈されるＰＭＤは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが好ましく、略０．０８ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることがより好ましく、略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましく、略０．０３ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましく、略０．０２ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満であることが更に好ましい。好ましい実施例において、上記のＰＭＤ値は、略９０μｍ^２より大なる有効面積によって達成される。
【００５５】
ある好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバは略９０μｍ^２以上の有効面積と略０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満のＰＭＤとを有する単一モード光ファイバに関する。
他の好ましい実施例において、本明細書において開示される光ファイバは、略９０μｍ^２以上の有効面積と略０．０２ｐｓ／ｋｍ^１／２（紡がれていない状態）未満のＰＭＤとを有する単一モード光ファイバに関する。
【００５６】
好ましい実施例において、本明細書において開示されるファイバは、略１５００ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を有し、略１２００ｎｍから略１５００ｎｍの間にあることがより好ましく、略１２５０ｎｍから略１４００ｎｍの間にあることが更に好ましく、略１３００ｎｍから略１３７５ｎｍの間にあることが更に好ましい。本明細書において開示されるファイバのゼロ分散波長は、略１２００ｎｍから略１３５０ｎｍの間にあることが好ましい。本明細書において開示される光ファイバのある好ましい実施例のゼロの分散波長は、１２９０から１３００ｎｍにある。
【００５７】
本明細書において開示される光ファイバのマクロベンディング損失は、略３０ｄＢ／ｍ未満であるであることが好ましく、略２０ｄＢ／ｍ未満であることがより好ましく、略１５ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましく、略１０ｄＢ／ｍ未満であることが更に好ましく、略８ｄＢ／ｍであることが更に好ましく、略５ｄＢ／ｍ未満あることが更に好ましく、略３ｄＢ／ｍ未満であることが最も好ましい。
【００５８】
好ましい実施例において、半径、相対屈折率及び屈折率プロファイルは、次の好ましい結果を得るように調整され得る。つまり、略０．２８の最大相対屈折率Δ_１％、略５．５μｍのコア半径、１５６０ｎｍにおける略１９．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの全分散、１５５０ｎｍにおける略０．０６０ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍの傾斜、略１０１μｍ^２の有効面積、略０．１８８ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、略０．０２５のｐｓ／ｋｍ^１／２未満の偏波モード分散、略１３６６ｎｍのケーブルカットオフ波長、及び略１１．４μｍのモードフィールド直径を有するように半径、相対屈折率及び屈折率プロファイルが調整される。本明細書において開示される典型的な光ファイバのゼロ分散波長λ_０は、２メートルの試験で略１２９６ｎｍであると測定された。略１．２ＭＰａのヤング率を有する１次コーティング及び略９５０ＭＰａのヤング率を有する２次コーティングは、１以上の好ましい実施例において有効であることが判った。２０ｍｍのマンドレルに５回巻き付ける試験によって、７．７５ｄＢ／ｍ未満のマクロベンド値が得られた。横負荷試験によって、３．０ｄＢ／ｍ未満のマイクロベンド値が得られた。
【００５９】
本明細書において開示される光ファイバは、典型的な公知のファイバより略２５％だけ大なるモードフィールドを許容する。特に上記のファイバは、酸化ゲルマニウムがドープされたプロファイルを有し、故に、エルビウム増幅器の窓に十分な利点を提供する。
上記の如き光プロファイルを有する光ファイバは、相対的に柔らかい１次コーティングと相対的に硬い２次コーティングで更に被覆されている。共通の譲受人に譲り受けられ且つ本明細書に組込まれたものする米国特許出願第６０／１７３，６７３号、第６０／１７３，８２８号及び第６０／１７４，００８号は、適切な１次コーティングについて詳述する。光ファイバの２次コーティングの弾性係数は、７００ＭＰａより大であることが好ましく、８００ ＭＰａより大であることがより好ましく、９００ＭＰａより大であることが最も好ましい。共通の譲受人に譲り受けられ且つ本明細書に組込まれたものする米国特許出願第６０／１７３，８７４号は、高弾性係数を有する適切な２次コーティングを詳述する。
【００６０】
１次コーティング（しばしば内側１次コーティングと称される）は、略５ＭＰａ未満のヤング率を有する軟かいクッション材層であり、略３ＭＰａ未満であることが好ましく、略１．５ＭＰａ未満であることが更に好ましい。
本明細書において開示される光ファイバに対する１次コーティングは、オリゴマー及び少なくとも１つのモノマーから成る。化合物は、ガラスファイバに該化合物を適用した後に、該化合物の重合（すなわち硬化）を開始するのに適切な重合開始剤も含み得る。本明細書において開示される光ファイバの１次コーティング化合物に使用される適切な重合開始剤は、熱開始剤、化学開始剤、電子ビーム開始剤及び光開始剤を含む。光開始剤が特に好ましく、紫外線照射によって活性化されるものが特に好ましい。コーティング化合物は、付着プロモータを含み得る。
【００６１】
複数のオリゴマー成分及び（又は）複数のモノマーが合成に導入することができるものの、１次コーティング化合物は、少なくとも１つのエチレン化不飽和オリゴマー及び少なくとも１つのエチレン化不飽和モノマーを任意に含み得る。
つまり、例えばオリゴマー、モノマー及び光開始剤が結合して、バルク化合物が形成される。このバルク化合物に対して、少量の付着プロモータ（例えば１／１００量）が、該バルク混合物に導入される。
【００６２】
上記の成分に加えて、本明細書において開示される光ファイバの１次コーティング化合物は、任意に所定の添加剤（例えば反応性希釈剤、酸化防止剤、触媒、潤滑材、共同モノマー、低分子量の非架橋樹脂及び安定化材）を含むことができる。所定の添加剤（例えば、連鎖移動剤）は、重合処理を制御するように作用することができる。故に、１次コーティング構成物から形成される重合製品の物理的性質（例えば係数、ガラス転移温度）に影響を及ぼす。他は、１次コーティング化合物の重合製品の完全性（例えば、脱重合又は酸化劣化から保護する等）に影響を及ぼすことができる。他の添加剤は、粘着性付与剤、反応性又は非反応性の界面活性剤キャリヤを含み得る。
【００６３】
２次コーティングは、外側１次コーティングと称されることがある。２次コーティング材は、一般的に、重合する際に、分子が架橋されたようになるウレタンアクリル酸塩液を含む、コーティング化合物の重合（すなわち、硬化）製品である。
一般的な２次コーティングは、少なくとも１つの紫外線硬化型モノマー及び少なくとも一つの光開始剤を含む。２次コーティングは、０から９０重量パーセントの少なくとも１つの紫外線硬化型オリゴマーをも含み得る。２次コーティングは、熱可塑性樹脂でないことが好ましい。モノマー及びオリゴマーの双方は、付加重合に関与できる化合物であることが好ましい。モノマーまたはオリゴマーは、２次コーティングの主成分とされ得る。適切なモノマーの例は、エチレン化不飽和モノマーである。エチレン化不飽和モノマーは、架橋することができる様々な官能基を含み得る。単一官能性のモノマーが、合成に導入できるものの、エチレン化不飽和モノマーは、多官能性（つまり各々が２つ以上の官能基を有すること）であることが好ましい。従って、エチレン化不飽和モノマーは、多官能性モノマー、単一官能性モノマー及びこれらの混合物とされ得る。本明細書において開示される光ファイバに使用されるエチレン化不飽和モノマーの適切な官能基は、次のものに限定されないが、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、アクリルアミド、Ｎ−ビニルアミド、スチレン、ビニルエーテル、ビニルエステル、酸エステル及びそれについて組合わせ（すなわち、多官能性のモノマー）を含み得る。
【００６４】
一般に、略８０％又はより多くの転化（つまり、硬化）ができる個々のモノマーは、低い転化率を有するよりも望ましい。低い転化率を有するモノマーが化合物に導入されることができる程度は、硬化された製品の特定の必要条件（つまり強度）に依存する。一般的に、より高い転化率によって、より強い硬化された製品が得られる。
【００６５】
所定量の単一官能基を有するエチレン化不飽和モノマーを使用することも所望される。該モノマーは、硬化された製品が水を吸収し、他の被覆材に付着し、又は応力下における作用に対して影響するように導入することができる。
多くの適切なモノマーは、市販のものを利用するか又は公知の反応スキームを用いて容易に合成される。
【００６６】
光ファイバの２次コーティング化合物は、ガラスファイバ又は予め被覆されたガラスファイバに配した後、混合物の重合（つまり硬化）を開始するに適している重合開始剤をも含み得る。本明細書において開示される光ファイバに使用される適切な重合開始剤は、熱開始剤、化学開始剤、電子ビーム開始剤、マイクロウエーブ開始剤、光化学線放射開始剤及び光開始剤を含む。光開始剤が、特に好ましい。幾つかの適切な光開始剤が、本明細書において開示される光ファイバの構成に導入することができる。
【００６７】
上記の成分に加えて、本明細書において開示される光ファイバの２次コーティング化合物は、添加剤又は組み合わされた添加剤を任意に含むことができる。適切な添加剤としては、酸化防止剤、触媒、潤滑剤、低分子量の非架橋樹脂、付着プロモータ及び安定化材が挙げられるが、これに限定されるものではない。幾つかの添加剤は、重合処理を制御するように作用することができる。それによって、上記化合物から形成される重合製品の物理的性質（例えば係数、ガラス転移温度）に影響を及ぼす。その他は、化合物の重合製品の保全性（例えば、脱重合又は酸化劣化から保護する）に影響を及ぼすことができる。
【００６８】
２次コーティングは、緊密な緩衝コーティング若しくは緩い管状コーティングである。しかしながら、２次コーティングの外側表面は、光学ファイバ（つまりスプール処理されたもの）の隣接する回旋がほどけるように、外部表面が粘着性を有さないことが好ましい。
本発明好ましい実施例では、１次コーティングは、１０から９０ｗｔ％の紫外線硬化型アクリラートオリゴマーと、１０から９０ｗｔ％の紫外線硬化型アクリラートモノマーと、１から１０ｗｔ％の光開始剤と、０から１０ｐｐｈの付着プロモータとを含む。１次コーティングは、略５ＭＰａより小なるヤング率を有することが好ましく、略３ＭＰａより小であることがより好ましく、略１．５ＭＰａより小であるヤング率を有する方がより好ましい。
【００６９】
本発明の好ましい実施例では、２次コーティングは、０から９０ｗｔ％の紫外線硬化型アクリラートオリゴマーと、１０から９０ｗｔ％の紫外線硬化型アクリラートモノマーと、１から１０ｗｔ％の光開始剤とを含む。２次コーティングは、少なくとも略７００ＭＰａのヤング率を有することが好ましく、少なくとも略９００ＭＰａであることがより好ましく、少なくとも略１１００ＭＰａのヤング率を有する方が更に好ましい。
【００７０】
１次または２次コーティングの１つ以上の特性を高める様々な添加剤が、同様に用いられ得る。
好ましい実施例では、オーバークラッディング（ｏｖｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ）の外径が略１２５μｍであることが好ましく、１次コーティングの外径が略１９０μｍであることが好ましく、２次コーティングの外径が略２５０μｍとなることが好ましい。よって、１次コーティングは、略３２．５μｍの厚さを有することが好ましく、２次コーティングは、略３０μｍの厚さを有することが好ましい。
【００７１】
１次コーティングの外径は、略１８０から略２００μｍの範囲内にあることが好ましく、２次コーティングの外径は、略２４５から略２５５μｍの範囲内にあることが好ましい。
以下の例は、本発明によるコーティングの実施例を示しているが、これらは決して発明の範囲を限定するものではない。１次コーティングの例および２次コーティングの例のどちらにおいても、オリゴマー、モノマーおよび光開始剤の単位はｗｔ％で表わされ、それらの合計が１００％となる。他の添加剤は、すでに１００％で合計されたものの重量の百分率で表わされる。
【００７２】
１ 次コーティングの例
【００７３】
【表１】

【００７４】
表４において、ＢＲ３７３１は、脂肪族ウレタンアクリラートオリゴマー（ａｌｉｐｈａｔｉｃ ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）であり、ボマー・スペシャリティ社（Ｂｏｍｅｒ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｏ．（ウィンステッド、コネチカット州））から入手できる。ピュアラスト５６６Ａ（Ｐｕｒｅｌａｓｔ５６６Ａ）は脂肪族ウレタンモノアクリラートオリゴマー（ａｌｉｐｈａｔｉｃ ｕｒｅｔｈａｎｅ ｍｏｎｏａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）であり、ＳＲ５０４はエトキシ化されたノニルフェノールアクリラートモノマー（ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ ｎｏｎｙｌ ｐｈｅｎｏｌ ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）であり、フォトマー４００３（Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４００３）はエトキシ化されたノニルフェノールアクリラートモノマーであり、各々コグニス社（Ｃｏｇｎｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（アンブラー、ペンシルベニア州））から入手できる。ＳＲ３３９は、フェノキシエチルアクリラートモノマー（ｐｈｅｎｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）であり、サートマー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ ＣｏＭＰａｎｙ， Ｉｎｃ．）から入手できる。ＣＮ１３０は、脂肪酸オキシグリシジルアクリラートモノマー（ａｌｉｐｈａｔｉｃｏｘｙｇｌｙｃｉｄｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）である。ＳＲ４９５は、カプロラクトンアクリラートモノマー（ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）であり、サートマー社から入手できる。アーガキュアー１８５０（Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８５０）は、ＢＡＰＯ光開始剤の混合物であって、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィン酸化物（ｂｉｓ（２，６−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｏｙｌ）−２，４，４−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔｙｌ ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ ｏｘｉｄｅ）と１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（１−ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）とからなり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（タリータウン、ニューヨーク州））から入手できる。アーガキュアー８１９は、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィン酸化物光開始剤（ｂｉｓ（２，４，６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｏｙｌ）−ｐｈｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）であり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（タリータウン、ニューヨーク州）から入手できる。アーガキュアー１８４は、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン光開始剤であり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（タリータウン、ニューヨーク州）から入手できる。符号ａで示される材料は、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン付着プロモータ（３−ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）であり、ユナイテッド・ケミカル・テクノロジーズ社（Ｕｎｉｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ブリストル、ペンシルベニア州））から入手できる。符号ｂで示される材料は、ビス（リメトキシシリエチル）ベンゼン付着プロモータ（ｂｉｓ（ｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｅｔｈｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ）であり、ジェレスト社（Ｇｅｌｅｓｔ， Ｉｎｃ．（チュリータウン、ペンシルベニア州））から入手できる。また、アーガノックス１０３５（Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５）は酸化防止剤であって、チオジエチレンビス（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシ）ヒドロシンナメート（ｔｈｉｏｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ（３，５−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−４−ｈｙｄｒｏｘｙ）ｈｙｄｒｏｃｉｎｎａｍｅｔｅ）からなり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社から入手できる。
【００７５】
【表２】

【００７６】
２ 次コーティングの例
【００７７】
【表３】

【００７８】
表６に示されたオリゴマーについて、ＢＲ３０１は、芳香族ウレタンアクリラートオリゴマー（ａｒｏｍａｔｉｃ ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）であり、ボマー・スペシャリティ社から入手できる。フォトマー６０１０は、脂肪族ウレタンアクリラートオリゴマーであり、コグニス社から入手できる。また、ＫＷＳ４１３１は、脂肪族ウレタンアクリラートオリゴマーであり、ボマー・スペシャリティ社から入手できる。
【００７９】
表６に示されたモノマーについて、ＳＲ６０１は、エトキシ化された（４）ビスフェノールＡジアクリラートモノマー（ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ（４） ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ Ａ ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）であり、サートマー社から入手できる。ＳＲ６０２は、エトキシ化された（１０）ビスフェノールＡジアクリラートモノマーであり、サートマー社から入手できる。ＳＲ３４９は、エトキシ化された（２）ビスフェノールＡジアクリラートモノマーであり、サートマー社から入手できる。ＳＲ３９９は、ジペンタエリトリトールペンタアクリラート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ ｐｅｎｔａａｃｒｙｌａｔｅ）であり、サートマー社から入手できる。フォトマー４０２５は、エトキシ化された（８）ビスフェノールＡジアクリラートモノマーであり、コグニス社から入手できる。フォトマー４０２８は、エトキシ化された（４）ビスフェノールＡジアクリラートモノマーであり、コグニス社から入手できる。ＲＣＣ１２−９８４は、エトキシ化された（３）ビスフェノールＡジアクリラートモノマーであり、コグニス社から入手できる。また、フォトマー３０１６は、エポキシアクリラート（ｅｐｏｘｙ ａｃｒｙｌａｔｅ）であり、コグニス社から入手できる。
【００８０】
表６に示された光開始剤について、アーガキュアー１８５０は、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンと、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィン酸化物との混合物であり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社から入手できる。アーガキュアー８１９は、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィン酸化物の光開始剤であり、シーバ・スペシャリテ・ケミカルズ社から入手できる。また、アーガキュアー１８４は、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの光開始剤であり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社から入手できる。
【００８１】
表６に示された添加剤について、アーガノックス１０３５は、酸化防止剤であって、チオジエチレンビス（３，５−ジ−ターシャリ−ブチル−４−ヒドロキシ）ヒドロシンナメートからなり、シーバ・スペシャリティ・ケミカルズ社から入手できる。
実験により得られた２次コーティング調合成分の諸特性が、表７に示されている。
【００８２】
【表４】

【００８３】
本発明のある好ましい例は、ＧｅＯ_２がドープされたコアと、該コアを囲繞しかつ接触するクラッド層とを含み、１次コーティングが、略１．２ＭＰａのヤング率を有してクラッド層を囲繞し、２次コーティングが、略９５０ＭＰａのヤング率を有して１次コーティングを囲繞する。ここで、コアおよびクラッドは、ステップインデックスプロファイルを有し、略０．２８％の最大相対屈折率と、略５．５μｍのコア半径とを有する。
【００８４】
少なくとも略７００ＭＰａのヤング率を有する２次コーティングを有し、ＧｅＯ_２をドープされたステップインデックスプロファイルを組み合わせることによって、増大した有効面積（Ａ_ｅｆｆ）が、曲げ損失を減少させ、減衰を略０．１８５ｄＢ／ｋｍより小さくすることが出来ることを見出した。特に、マイクロベンド横荷重損失は、略０．３７ｄＢ／ｋｍより小さい値が得られた。よって、２次コーティングのヤング率は、少なくとも略７００ＭＰａであることが好ましく、少なくとも略９００ＭＰａであることがより好ましく、少なくとも略１１００ＭＰａとなることが最も好ましい。
【００８５】
図３に示される如く、本発明によれば、光ファイバ３２は、本発明の方法によって製造され、光ファイバ通信システム３０に用いられる。システム３０は、送信機３４と受信機３６とを含み、光ファイバ３２は、この送信機３４と受信機３６との間の光信号を伝送することができる。たいていのシステムでは、ファイバ３２の各々の端部は、２方向通信が可能であり、送信機３４および受信機３６は、図示されるのみである。少なくとも１つの好ましい実施例においては、本発明による光ファイバ通信システムは、光ファイバによって接続された送信機および受信機を含み、その間には再生器を含まない。別の好ましい実施例においては、本発明による光ファイバ通信システムは、光ファイバによって接続された送信機および受信機を含み、その間には増幅器を含まない。さらに別の好ましい実施例においては、本発明による光ファイバ通信システムは、光ファイバによって接続された送信機および受信機を含み、その間には増幅器も再生器も中継器をも含まない。
【００８６】
ある好ましい実施例において、本明細書に開示されているファイバの中心線からクラッドの外側半径に至るまでには、ほとんどフッ素が存在しない。別の好ましい実施例において、本明細書のファイバの中心線から半径略１２５μｍに至るまでには、ほとんどフッ素が存在しない。さらに別の好ましい実施例において、ここで開示されているファイバの中心線からクラッドの外側半径に至るまでには、フッ素が全く存在しない。さらに別の好ましい実施例において、ファイバの中心線から半径略１２５μｍに至るまでに、フッ素が全く存在しない。
【００８７】
別の好ましい実施例では、本明細書に開示されているファイバの中心線から半径略５０μｍに至るまでに、ほとんどフッ素が存在しない。さらに別の好ましい実施例において、ファイバの中心線から半径略５０μｍに至るまでに、フッ素が全く存在しない。
別の好ましい実施例において、本明細書に開示されているファイバの中心線から半径略２５μｍに至るまでに、ほとんどフッ素が存在しない。さらに別の好ましい開示では、ファイバの中心線から半径略２５μｍに至るまでに、フッ素が全く存在しない。
【００８８】
別の好ましい実施例において、ここに開示されているファイバの中心線から半径略１０μｍに至るまでに、ほとんどフッ素が存在しない。さらに別の好ましい実施例では、ファイバの中心線から半径略１０μｍに至るまでに、フッ素が全く存在しない。
本明細書に開示されている光ファイバ導波路は、非分散シフトファイバであることが好ましい。
【００８９】
本明細書に開示されているファイバは、含水率が小さく、最大水分量が小さい光ファイバが好ましい。すなわち、ある特定の波長領域において比較的小さい水分ピークを呈するか、またはピークを有しないような減衰曲線を有する光ファイバである。従って、本明細書に開示されるファイバは、低ピーク水分量ファイバであることが好ましい。
【００９０】
上記低ピーク水分量ファイバの製造方法は、２００１年１１月２７に出願された米国特許出願第０９／７２２，８０４号と、２０００年４月１１日に出願された米国特許出願第０９／５４７，５９８号と、２０００年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／２５８，１７９号と、２００１年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／２７５，０１５号とで知ることができる。また、これらの内容は本明細書に組み込まれたものとする。
【００９１】
図４に例示的に示されているように、スートプリフォームつまりスート体２１は、流れている流体混合物の構成成分の少なくともいくつかを化学的に反応させることによって形成されることが好ましく、この流体混合物が、シリカベースの反応物を形成する酸化媒体のうち、少なくとも１つのガラス形成プリカーサ化合物を含む方が良い。この反応物の少なくとも一部は、基材に向けられており、多孔性のシリカ体を形成すべく、その少なくとも一部が、酸素と結合した水素を含む。例えば、スート体は、ＯＶＤプロセスを用いてベイトロッドにスートの層を積層することによって形成され得る。かかるＯＶＤプロセスは、図４に示されている。
【００９２】
図４に示されているように、基材またはベイトロッドまたはマンドレル３１は、中空または管状のハンドル３３の如きガラス体を貫通して挿入され、旋盤（図示せず）上に置かれる。この旋盤は、スート生成バーナー３５に極めて接近してマンドレル３１を回転かつ移動させるように設計されている。マンドレル３１が回転および移動せしめられている時、一般的にスートとして知られているシリカ反応物３７は、マンドレル３１へ方向付けられている。このシリカ反応物３７の少なくとも一部は、マンドレル３１およびハンドル３３の一部に積層され、その上に本体を形成する。流体混合物の少なくとも幾つかの成分を化学的に反応させる別の方法（例えば酸化性媒体中の少なくとも１つのガラス形成プリカーサ化合物の液体送出し等であるがこれに限定されない）によって、本発明のシリカベースの反応生成物を形成することが出来る。これは例えば、１９９７年８月７日に出願された米国仮特許出願第６０／０９５，７３６号および１９９８年１２月３日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ９８／２５６０８号で開示されており、これらの内容は本明細書に組み込まれたものとする。
【００９３】
いったん望ましい量のスートがマンドレル３１上に積層されると、スートの積層は終了し、マンドレル３１がスート体２１から除去される。
図５および図６に示される如く、マンドレル３１が除去されて、スート体２１は、軸方向に貫通する中心線上穴４０を規定する。好ましくは、スート体２１は、下方供給ハンドル４２のハンドル３３に保持され（吊り下げられ）、強化炉４４内に配置される方が良い。ハンドル３３から離れた方の中心線上穴４０の端部は、スート体２１が強化炉４４内に配置される前に、底部プラグ４６が取り付けられることが好ましい。底部プラグ４６は、摩擦嵌合によってスート体２１に対して配置されかつ保持される方が好ましい。プラグ４６は、侵入を容易にしかつ少なくとも仮止めができるようにテーパ状にされ、スート体２１内で少なくともゆるい構造の方がさらに好ましい。
【００９４】
スート体２１は、例えば、強化炉４４内の高められた温度での塩素を含む雰囲気にスート体２１を曝露することによって、化学的に乾燥した状態にされる方が好ましい。塩素を含む雰囲気４８は、水分およびスート体２１からの他の不純物を効果的に除去し、さもなければ、スート体２１から製造される光ファイバ導波路の特性に有害な影響を与えることになる。スート体２１を形成するＯＶＤでは、この塩素雰囲気は、スート全体を十分に流れ、中心線上穴４０を囲繞する中心線領域を含むブランク（素材）全体を効果的に乾燥せしめる。
【００９５】
化学的乾燥ステップに続いて、炉の温度が、スートブランクを燒結ガラスプリフォームに強化するのに十分な温度まで高められ、略１５００℃であることが好ましい。中心線上穴４０は、この強化ステップ中に閉じられる。好ましい実施例において、中心線領域は、略１ｐｐｂより小さい重み付けされた平均ＯＨ含有量を有する。
中心線上穴は、この穴が閉じられる前に水素化合物によって再吸湿する機会を有しない方が好ましい。
【００９６】
また好ましくは、水素化合物を含む雰囲気に中心線上穴を曝露することは、強化中に中心線上穴を閉じることによって、意義深く減少されもしくは予防される。
好ましい実施例において、底部プラグ４６のようなガラス体は、ハンドル３３から離れた方のスート体２１の端部で中心線上穴４０に配置され、開放端６４を有する中空管状ガラスプラグ、すなわち頂部プラグ６０のようなガラス体が、図５に示されるようにスート体２１の中心線上穴４０におけるプラグ４６の反対側に配置される。頂部プラグ６０は、管状ハンドル３３の空洞内に配置されて示されている。塩素乾燥に続いて、スート体２１は、強化炉４４の高温帯に下向きに移動され、中心線上穴を密封してスート体２１を焼結ガラスプリフォームに強化する。乾燥および強化は、任意に連続実施を実行し得る。強化中において、スート体２１は、やや収縮して底部プラグ４６および頂部プラグ６０の下端を各々嵌合される。よって、焼結ガラスプリフォームをプラグ４６およびプラグ６０に融合し、中心線上穴４０を密封する。中心線上穴４０の上下両端の密封は、スート体２１が高熱帯を１度通過することのみでなし得る。好ましくは、焼結ガラスプリフォームが、望ましくは保持炉内で高められた温度に保持され、不活性ガスが中心線上穴４０から放散して、密封された中心線上穴４０内に受動的な真空状態を形成し得る。頂部プラグ６０は、全体が比較的薄い壁を有する方が好ましく、これにより不活性ガスの放散がより都合良く生じ得る。図６に示されているように、頂部プラグ６０は、ハンドル３３内でプラグ６０を支持する拡大部６２と、スート体２１の中心線上穴４０まで伸長する細い部分６４とを有する方が好ましい。プラグ６０はまた、ハンドル３３の実体部を占有し得る伸長した中空部６６を含むことが好ましい。中空部６６は、中心線上穴４０に更なる体積を与え、不活性ガスの発散に続いて、中心線上穴４０をより良く真空状態にする。
【００９７】
プラグ６０の伸張した部分６６によって与えられた体積は、密封された中心線上穴４０に追加の体積を与える。これらの利点は、以下でさらに説明される。
以上に及びその他の部分に記述されているように、底部プラグ４６および頂部プラグ６０は、重量で３１ｐｐｍより小さい水分含有率を有するガラス体であることが好ましい。それらは例えば、溶融クォーツ（石英）プラグであり、重量で５ｐｐｂより小さい化学的乾燥されたシリカプラグであることが好ましい。かかるプラグは、一般的に、塩素含有雰囲気で乾燥されるが、他の化学乾燥剤を含む雰囲気も、同様に適用可能である。理想的には、ガラスプラグは、重量で１ｐｐｂより小さい水分含有率を有することになる。更に、ガラスプラグは、厚さが略２００μｍから略２ｍｍの範囲にある薄壁プラグであることが好ましい。プラグ６０の少なくとも一部は、略０．２から略０．５ｍｍの壁厚を有することがより好ましい。伸張された部分６６は、略０．３から略０．４ｍｍの壁厚を有することがより好ましい。より薄い壁は、放散を助長するが、ハンドリング時により破壊しやすくなってしまう面もある。
【００９８】
従って、不活性ガスは、中心線上穴４０が密封されて内部の受動的な真空状態が形成された後で、中心線上穴４０から放散せしめられる方が好ましく、薄壁ガラスプラグが、中心線上穴からの不活性ガスの急速な放散を容易にし得る。プラグが薄くなるほど、放散速度が大きくなる。
中心線上穴の両端が密封された後でさえ、焼結ガラスプリフォームの中心線上穴領域は、中心線上穴と接触しているガラス製品からの水酸化物イオンの拡散または発散によって、再吸湿する可能性があり、このガラス製品は、その後光ファイバに形成されるシリカ材料以外のものである。よって例えば、頂部プラグ６０のようなガラス体の水酸化物イオンが、焼結ガラスプリフォーム２１の中心線上穴領域に拡散し得る（汚染もしくは再吸湿することもある）。プラグ６０のようなガラス体において、ガラス体をスート体２１中に（上にまたは付近に）挿入する前に、ほとんどの水酸化物イオン（ＯＨイオン）を置換することによって、中心線上穴領域の再吸湿が、さらに一層防止され得る。
【００９９】
従って、上述の態様で形成されたプリフォームからその後線引きされる光ファイバは、中心線上穴と接触しかつ（または）これを密封して重水素を含まないガラス体のプリフォームから線引されたファイバに比して、小さな光学的損失を示す。特に、好ましくは、上述の態様で少なくとも１つの重水素を含むガラス体を用いることによって、極めて小さな光学的損失を１３８３ｎｍでまたはその周辺の波長で得ることができる。よって、すべての小さいＯ−Ｈ上音光学的減衰（ｏｖｅｒｔｏｎｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）が得られる。例えば、波長９５０ｎｍまたは１２４０ｎｍで別のＯＨ基に誘起される水分ピークと同様の、波長１３８３ｎｍでの水分ピークが、本発明によって小さくされ得るとともに、ほとんど消滅する場合すらある。
【０１００】
さらにより好ましくは、中心線上穴と接触して配置されるべきすべてのガラス体は、予め重水素置換され（ｐｒｅ−ｄｅｕｔｅｒｉｚｅｄ）、その後、ガラス体は、スート体、シリカベースの反応物または焼結ガラスプリフォームの中に（上にまたは近傍に）配置される。
スート体か焼結ガラスプリフォームかまたは反応生成物の中に（上にまたは直近に）配置すべく１つ以上の重酸素体を与えることは注意されるべきであり、このことで、上述された有益な結果が、ＯＶＤプロセスのみに制限されず、さらに中心線上穴を密封する特定の手段にも制限されないことになり、受動的または積極的に中心線上穴での真空状態を誘起し、さもなければこの穴を閉じる。例えば、この中心線上穴を塞ぐさらなる方法は、１９９９年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／１３１，０１２号（発明の名称「ほぼ円形のコア対称性を有する光ファイバとその製造方法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｈａｖｉｎｇ Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｃｏｒｅ Ｓｙｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓａｍｅ）」）と、２０００年４月１１日に出願された米国特許出願第５４７，５９８号（発明の名称「低水分ピーク光導波路およびその製造方法（Ｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ｐｅａｋ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）」）と、１９９９年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／１３１，０３３号とで開示されており、これらの内容は本明細書に組み込まれたものとする。
【０１０１】
ある好ましい実施例では、プラグ６０は、１ａｔｍのヘリウム中に５％重水素を含む雰囲気に、１０００℃で約２４時間曝露される。別の好ましい実施例では、プラグ６０は、１ａｔｍの窒素中に６％重水素を含む雰囲気に、１０００℃で約２４時間曝露される。
再線引きでは、上述のように形成された焼結ガラスプリフォームが、下向き送りハンドル４２によって炉６８内に握持される。炉６８内の温度は、ガラスプリフォームを線引するのに十分な温度にまで高められる。この温度は、好ましくは、略１９５０℃から略２１００℃であり、その結果、プリフォームの直径を小さくしてコア細棒のような円筒状ガラス体を形成する。スート体２１に対応する焼結または強化されたガラスプリフォームは、加熱されかつ線引きされて中心線領域を有するコア細棒を形成する。中心線上穴４０は、再線引きプロセス中に中心線領域を形成して閉じる。強化の段階で受動的に作られた、密封後の中心線上穴４０内で管理される減圧された圧力は、通常、再線引き中に完全に中心線上穴４０を密封しやすくするのに十分である。
【０１０２】
任意の上述された実施例によって製造され、好ましくは、その一部がクラッドを構成する減径されたコア細棒は、例えば、ＯＶＤプロセスまたはロッド−イン−チューブ（ｒｏｄ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）配列を用いてさらなるスートを積層することなどによって、更に被覆され得る。また、このコア細棒は、その後線引きされて、クラッドガラスによって境界を規定された中央コア領域を有する光ファイバ導波路となる。
【０１０３】
図７に示される如く、円筒状光ファイバ体８０は、ガラス領域８２を有するシリカを含み、少なくともその一部は、酸素と結合した水素を含む。ガラス領域８２を含むシリカは、中心線領域８４を含む。この領域は、略２ｐｐｂより小さい重み付けされた平均ＯＨ含有量を含むが、好ましくは、略１ｐｐｂより小さい方が良い。中心線領域８４は、より小さい径のドーパント（好ましくは酸化ゲルマニウム）を含む領域８６（半径方向距離Ｒ_ｊで表わされる）の境界を規定し、中心線領域８４およびドーパント含有領域８６の両方ともに、円筒状光ファイバ体８０の中心軸２８に沿って、長手方向に伸長している。
【０１０４】
図４に示される如く、半径（半径方向距離）Ｒ２で表わされる中心線領域８４は、光ファイバ体８０の中で略９９％の伝播する光が透過する領域として定義される。
光ファイバ体８０とは、光ファイバ導波路に対する先駆物質であるガラス状プリフォームと、ファイバそのものとの両方を表わし、このとき、与えられた断面の相対領域面積は、光ファイバプリフォームをファイバに線引きした後も、通常少なくとも保存される。
【０１０５】
少なくとも１つの好ましい実施例において、中心線領域８４は、フッ素ドーパントを全く含まない。別の好ましい実施例において、ドーパント含有領域８６は、フッ素ドーパントを全く含まない。さらに別の好ましい実施例において、中心線領域８４を囲繞する領域は、フッ素ドーパントを全く含まない。さらに好ましい実施例において、円筒状ガラス体２１は、フッ素ドーパントを全く含まない。
【０１０６】
少なくとも１つの好ましい実施例において、円筒状ガラス体２１は、リン酸塩（ｐｈｏｓｐｏｒｕｓ）を全く含まない。
別の好ましい実施例において、コアおよびクラッドは、ステップインデックスプロファイルを形成するそれぞれの屈折率を各々有する。
線引された光ファイバ導波路は、その後好ましくは、重水素化される。重水素化は、いくつかの様々なプロセスによって実行され、重水素を含む雰囲気内にある高められた温度でシリカ体もしくはその一部を保持することでなされ得る。適切な熱処理時間および温度は、文献などで得られるデータから決定され得る。シリカでのＤＯとＯＨの交換は、１５０℃程度の低い温度で起こるが、この熱処理は、高温で行われる方が好ましく、一般的に略５００℃より高い温度である。雰囲気は、ほぼＤ２であるか、不活性希釈剤すなわちＮ_２またはＡｒを含むこともある。シリカ全体での重水素と水素（Ｄ／Ｈ）との交換がほぼ完了するのに必要な処理時間は、温度と少なくとも拡散距離のほぼ２乗とに指数関数的に依存し、シリカ体に最初に存在したＯＨ基の濃度にほぼ比例する。熟練の当業者であれば、文献などで得られるデータから、必要な熱処理時間を判断することができる。必要な処理時間はまた、シリカ体に接触する重水素の濃度にある程度は依存する。典型的には、少なくとも１０Ｔｏｒｒの重水素分圧によって、適切な温度で重水素の効果的な注入を実行し得る。
【０１０７】
よって、与えられたＤ２の濃度に対して、処理時間および温度は、キャリアガスタイプとは無関係に、有効な結果と同等に変化することもある。Ｄ２の濃度は、変化した時間および温度に相応じて変化し、同様に有効な結果を導き得る。
好ましい実施例において、最終的なファイバは、略１３８３ｎｍの波長で光減衰を示し、これは略１３１０ｎｍの波長で示す光減衰値以下である。
【０１０８】
光ファイバ導波路は、０．０１ａｔｍの水素分圧雰囲気に少なくとも１４４時間曝された後に、１３８３ｎｍの波長で水素による最大減衰変化を略０．０３ｄＢ／ｋｍより小さく与えるのが好ましい。最終的なファイバは、略１３１０ｎｍの波長で示される光減衰値より少なくとも０．０４ｄＢ／ｋｍ小さい光減衰値を、略１３８３ｎｍの波長で示す方がさらに好ましい。略１３８３ｎｍの波長で示される光減衰値は、略０．３５ｄＢ／ｋｍ以下がより好ましい。略１３８３ｎｍの波長で示される光減衰値は、略０．３１ｄＢ／ｋｍ以下がさらに好ましい。
【０１０９】
図８は、本明細書で開示されるファイバのある好ましい実施例に対応する屈折率プロファイルを示しており、これらは製造後の光ファイバプリフォームまたは細棒を測定して得られたものである。ここで、屈折率プロファイルは、ファイバ空間によって写像されたものである。コア１２の外側半径１８（符号ｒ_１）は、ファイバの中心線から垂直な線上を測定した値として略５．１μｍとなるが、これは図において、コア１２のグラフが減少する部分において、最大相対屈折率の半分に達した点での値から得られる。最大値が半分になる位置は、クラッド層を用いて決定される。すなわち、基準としてΔ％＝０を取り、これは図中破線１７で示される。コア１２は、通常略０．３０％の屈折率を有し、ピーク屈折率すなわち最大屈折率は略０．３３％となる。よって、クラッド層のΔ％＝０に関して、その大きさは略０．３３％となる。垂直方向の破線２０は、この最大値Δ_１％の半分となる位置である０．１６５％から引くことができ、この位置での半径は略５．０８μｍとなる。
【０１１０】
図８にて示されるファイバ導波路コアの中心セグメント１２は、ステップ形状すなわちステップインデックスプロファイルを有し、そのときのアルファ（α）は略９である。コアの中心セグメントは、略５より大きいアルファを有する方が好ましく、６より大きい方がより好ましい。好ましい実施例では、このアルファは略７から略１４となる。略０．３７μｍの半径での中心線屈折率低下は、ファイバの中心線上またはその近傍で生じる。この中心線での屈折率低下は、通常略０．２％である。
【０１１１】
図９は、図８に対応する屈折率プロファイルを有する光ファイバのある好ましい実施例に対する測定された損失すなわち減衰を示している。グラフでは、波長（単位ｎｍ）に対する減衰（単位ｄＢ／ｋｍ）が示されている。測定されたファイバ減衰値および理論的に算出された減衰値は、以下の表８に示されている。
【０１１２】
【表５】

【０１１３】
表８に見られるように、比較的低い水分ピークが、略１３８３ｎｍの波長において光ファイバによって示されている。
波長１３８３ｎｍでの光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことが好ましい。波長１３８３ｎｍでの光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０５ｄＢ／ｋｍより大にはならないことがより好ましい。波長１３８３ｎｍでの光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．０１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことが更に好ましい。波長１３８３ｎｍでの光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値以下となることが更に好ましい。
【０１１４】
波長１３８０ｎｍでの光ファイバの減衰値は、略０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましく、略０．３６ｄＢ／ｋｍ以下がより好ましく、略０．３４ｄＢ／ｋｍ以下がさらに好ましい。
水分ピークが小さいことによって、略１２９０から略１６５０ｎｍの波長範囲で減衰も小さくより効果的な動作が可能となり、特に、略１３４０から略１４７０ｎｍの間での信号伝送に有効である。さらに、水分ピークが小さいことによって、光ファイバと光学的に接続するポンプ光発振装置のポンプ効率を改善することができる。かかる発振装置の例は、１つ以上のポンプ波長で動作可能なラマンポンプまたはラマン増幅器などである。好ましくは、ラマン増幅器は、望ましい動作波長もしくは波長範囲よりも略１００ｎｍ小さい１つ以上の波長をポンピングする。例えば、略１５５０ｎｍの波長で動作信号を伝送する光ファイバは、略１４５０ｎｍのポンプ波長でラマン増幅器によってポンピングされる。よって、略１４００から略１５００ｎｍの波長範囲でのファイバ減衰が小さくなると、ポンプ減衰が小さくなりかつポンプ効率が大きくなる傾向がある。例えば、ポンプ出力のｍＷ毎のゲインに対して、特に略１４００ｎｍのポンプ波長で顕著である。通例、ファイバ内のＯＨ不純物が増大すると、水分ピークは、その高さとともに幅も大きくなる。そのため、動作信号波長またはポンプ波長の増幅などいずれにしても、より有効な動作を幅広く選択することは、水分ピークを狭く（小さく）することによって与えられる。
【０１１５】
好ましい実施例において、本明細書で開示されている光ファイバ導波路は、半径と相対屈折率パーセントとで規定される屈折率プロファイルを有するコアを含み、このコアは酸化ゲルマニウムを含む。また、クラッド層が、コアを囲繞してかつ接触し、半径と相対屈折率パーセントとで規定される屈折率プロファイルを有する。ここで、コアおよびクラッド層は、略９０μｍ^２より大きい有効面積を与え、波長１３８３ｎｍでの光ファイバの減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に対して０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならない。
【０１１６】
ラマン増幅器のポンプ波長は、好ましくは、増幅されるべき動作信号または伝送信号の波長に依存する。好ましい実施例において、Ｃ帯域と称されることがある略１５３０から略１５６０ｎｍの波長範囲での伝送信号に対して、略１４２０から略１４５０ｎｍの範囲にラマンポンプ波長があることが好ましい。また、Ｌ帯域称されることがある略１５６０から略１６２０ｎｍの波長範囲での伝送信号に対して、略１４５０から略１５１０ｎｍの範囲にラマンポンプ波長とがあることが好ましい。さらに、Ｓ帯域と称されることがある略１４６０から略１５３０ｎｍの波長範囲での伝送信号に対して、略１３８０から略１４００ｎｍの範囲にラマンポンプ波長があることが好ましい。
【０１１７】
本明細書で開示されているファイバは、ＯＶＤプロセスで製造されると、低いＰＭＤ値を示す。光ファイバまたはファイバ部分で低偏波モード分散（ＰＭＤ）を得るための方法および装置が、２００１年７月３１日に出願された米国仮特許出願第６０／３０９，１６０号および２０００年４月１７日に出願された第ＰＣＴ／ＵＳ００／１０３０３号に開示されている。また、プリフォームの中心線開口領域に関するさらなる方法および装置が、２０００年４月２６日に出願された米国特許出願第０９／５５８，７７０号（発明の名称「光ファイバならびに低偏波モード分散および低減衰の光ファイバの製造方法」（Ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａ Ｌｏｗ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｌｏｗ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ））および１９９９年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／１３１，０３３号（発明の名称「低水分ピーク光導波路およびその製造方法」（Ｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ｐｅａｋ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓａｍｅ））に開示されている。上に挙げた内容は本明細書に組み込まれたものとする。ファイバをスピニングすることによって、本明細書に開示されているファイバのＰＭＤ値を小さくすることも可能である。好ましい実施例において、スピニングされた本明細書に開示されているファイバは、０．００６ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の値を示した。ある実施例では、ファイバは、０．００５ｐｓ／ｋｍ^１／２のＰＭＤ値を示した。
【０１１８】
好ましい実施例において、本明細書で開示されている光ファイバ導波路は、半径と相対屈折率パーセントとで規定される屈折率プロファイルを有するコアを含み、このコアは酸化ゲルマニウムを含む。また、クラッド層が、コアを囲繞してかつ接触し、半径と相対屈折率パーセントとで規定される屈折率プロファイルを有する。ここで、コアおよびクラッド層は、略９０μｍ^２より大きい有効面積を与え、ファイバは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小さいＰＭＤ値を示す。
【０１１９】
図１０は、本明細書で開示されている光ファイバに対する別の好ましい実施例の屈折率プロファイルを示している。コア１１２は、略０．２７％の最大相対屈折率Δ_１％を有する。よって、Δ％＝０のクラッド層１１４に対して、大きさの絶対値は０．２７％となる。垂直方向の破線１２０は、半ピーク高さ１１７すなわち最大値Δ_１％の半分である０．１３５％から引くことができ、この位置での半径は略５．５７μｍとなる。
【０１２０】
ある実施例において、本発明は光信号伝送システムに関する。光信号伝送システムは、好ましくは、送信機、受信機および光伝送路とを含む。この光伝送路は、光学的に送信機と受信機とを接続している。光伝送路は、好ましくは、ステップインデックスプロファイルを規定するコアおよびクラッド層を有する少なくとも１つの光ファイバ部分を含み、このステップインデックスプロファイルは、略９０μｍ^２より大きい有効面積を与える。ここでファイバは、波長１３１０ｎｍでの値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大きくならない波長１３８３ｎｍでの減衰値を示す。好ましい実施例では、光ファイバ部分は、図１で示されるような屈折率プロファイルを有する。コアが酸化ゲルマニウムを含んでいる方が好ましい。このファイバ部分は、実質的にフッ素を含まないことが好ましい。ファイバ部分は、略１５６０ｎｍの波長で略１６から略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散を示すことが好ましい。またファイバ部分は、０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小さいＰＭＤ値を示すことが好ましい。
【０１２１】
このシステムは、光ファイバ部分と光学的に接続されているラマン増幅器等の少なくとも１つの増幅器をさらに含むことが好ましい。
このシステムは、光伝送路に光信号を伝送可能である複数のチャネルを相互連結するマルチプレクサを含むことがさらに好ましい。このとき、光信号の少なくとも１つは、略１３００から略１６２５ｎｍの間の波長で伝播する。好ましい実施例において、光信号の少なくとも１つは、略１３３０から略１４８０ｎｍの間の波長で伝播する。
【０１２２】
好ましい実施例において、上記システムは、概略的な波長分割多重モードでの動作が可能である。
前述の説明が、発明の単なる例示的なものであり、特許請求の範囲で規定されるような発明の本質および特性を理解する上での概観を与えていることは、理解される。添付図面は、発明への理解をさらに深めるべく含まれ、本明細書に組み込まれてその一部を構成している。図面は、発明の様々な特徴および実施例を示しており、それらの詳細な説明とともに、発明の原理および動作を説明している。当業者にとっては、本明細書で記述されたような発明の好ましい実施例に対する様々な変更（変化）が、特許請求の範囲で規定される発明の精神および範囲を逸脱することなくなされることは、明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバの好ましい実施例の概略的な断面図である。
【図２】本発明による単一セグメントコア光導波路の導波路ファイバ屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】本発明による光ファイバを使用した光ファイバ通信システムの概略図である。
【図４】スートプリフォームのレイダウンの概略図である。
【図５】中心線上穴の両端が塞がれたプリフォームの概略図である。
【図６】図７に示される頂部プラグが差込まれたプリフォームを示す拡大図である。
【図７】閉じられた中心線領域を有するプリフォーム又は光ファイバの概略図である。
【図８】本発明による光ファイバの好ましい実施例に対応する屈折率プロファイル測定を示す。
【図９】図８に対応する屈折率プロファイルを有する光ファイバの好ましい実施例に対する測定された損失または減衰のグラフである。
【図１０】本発明による光ファイバの他の好ましい実施例に対応する屈折率プロファイルである。

Claims (25)

1. 相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有し且つ酸化ゲルマニウムを含有するコアと、
   前記コアを囲繞し且つ前記コアに接触し、相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有するクラッド層と、を含む光ファイバであって、
   前記コアと前記クラッド層は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を有し、
   前記光ファイバは、ほとんどフッ素を含まないことを特徴とする光ファイバ。
2. 前記コアと前記クラッド層は、略９０μｍ^２から略１１５μｍ^２の間に有効面積を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 前記コアと前記クラッド層は、ステップインデックスプロファイルを規定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 前記コアの前記相対屈折率は、略０．２０％から略０．３５％の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
5. 前記コアの半径は、略４．０μｍから略７．０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
6. 前記コアは、略５より大なるアルファを有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
7. 前記光ファイバは、略１５００ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
8. 前記光ファイバは、２０ｍｍの５回巻き付け試験において、略１５ｄＢ／ｍよりも小なるマクロベンディング損失を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
9. 前記光ファイバは、前記クラッド層を囲繞する１次コーティングと前記１次コーティングを囲繞する２次コーティングとを有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
10. 前記１次コーティングは、略５ＭＰａより小なる弾性係数を有することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
11. 前記２次コーティングは、略７００ＭＰａより大なる弾性係数を有することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
12. 前記光ファイバは、略３．０ｄＢ／ｍより小なるマイクロベンディング損失を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
13. 前記光ファイバの１３８３ｎｍにおける減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
14. 前記光ファイバの１３８３ｎｍにおける減衰値は、１３１０ｎｍにおける減衰値以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
15. 前記光ファイバは、略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小なるＰＭＤを有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
16. 前記光ファイバは、略０．０１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小なるＰＭＤを有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
17. 前記光ファイバは、略１５５０ｎｍの波長で０．２５ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
18. 前記光ファイバは、略１５６０ｎｍの波長において略１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから略２２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に全分散を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
19. 略５より大なるアルファを有する相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有し且つ酸化ゲルマニウムを含有するコアと、
    前記コアを囲繞し且つ前記コアに接触し、相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有するクラッド層と、を含む光ファイバであって、
    前記コアの相対屈折率は、略０．２０％から略０．３５％の範囲内にあり、
    前記コアの半径は略４．０μｍから略７．０μｍの間にあり、
    前記光ファイバはほとんどフッ素を含まないことを特徴とする光ファイバ。
20. 相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有し且つ酸化ゲルマニウムを含有するコアと、
    前記コアを囲繞し且つ前記コアに接触し、相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有するクラッド層と、を含む光ファイバであって、
    前記コアと前記クラッド層は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を提供し、
    前記光ファイバは略０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２より小なるＰＭＤを有することを特徴とする光ファイバ。
21. 相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有し且つ酸化ゲルマニウムを含有するコアと、
    前記コアを囲繞し且つ前記コアに接触し、相対屈折率パーセントと半径とによって規定される屈折率プロファイルを有するクラッド層と、を含む光ファイバであって、
    前記コアと前記クラッド層は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を提供し、
    前記光ファイバの１３８３ｎｍにおける減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないことを特徴とする光ファイバ。
22. 送信機と、
    受信機と、
    前記送信機と前記受信機とを光学的に接続する光伝送路と、からなる光信号伝送システムであって、
    前記光伝送路は、略９０μｍ^２より大なる有効面積を提供するステップインデックスプロファイルを規定するコアとクラッド層とを有し、１３８３ｎｍにおける減衰値は、波長１３１０ｎｍでの減衰値に比べて０．１ｄＢ／ｋｍより大にはならないファイバ部分を含むことを特徴とするシステム。
23. 前記光ファイバ部分に光学的に接続されている少なくとも１つのラマン増幅器が更に含まれることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
24. 前記光伝送路に光信号を伝送することができる複数のチャンネルを相互接続するマルチプレクサが更に含まれ、光信号の少なくとも１つが略１３００ｎｍから１６２５ｎｍの間の波長で伝播することを特徴とする請求項２２記載のシステム。
25. 光信号の少なくとも１つが略１３３０ｎｍから１４８０ｎｍの間の波長で伝播することを特徴とする請求項２２記載のシステム。

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