JP2005049873A - 屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバ、マルチモード光ファイバを用いた光通信システム、及びマルチモード光ファイバの製造方法 - Google Patents

屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバ、マルチモード光ファイバを用いた光通信システム、及びマルチモード光ファイバの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】特定の通信速度において、比較的大きな波長範囲の全体において使用することができるマルチモードガラスファイバを得る。また、特定の通信速度において比較的大きな波長範囲を有する、前記マルチモード光ファイバを具える光通信システムを提供する。
【解決手段】本発明の屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバは、１以上のクラッド層で囲まれた光ガイド層を具える。また、本発明の光通信システムは、送信機、受信機及び前記マルチモードガラスファイバを具える。
【選択図】なし

Description

本発明は、１以上のクラッド層によって囲まれた光ガイドコアを具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバに関する。また、本発明は、送信機、受信機、及びマルチモード光ファイバを具える光通信システムに関する。さらに、本発明は、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバの製造方法に関する。
前記光ファイバの製造方法においては、反応性ガスを用いたCVD技術によって、ドープあるいはノンドープのガラス層を基板内部に蒸着し、正確に画定された屈折率プロファイルを有するプレフォームを得る。次いで、前記プレフォームの一端を加熱し引き伸ばすことによって、多量のドーパントによって形成された光ガイド屈折率勾配コアを具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバを得る。
マルチモード光ファイバはUSP4,339,174において公知であり、少なくとも700MHzのバンド幅を有する。前記マルチモード光ファイバは、３つの分離領域、すなわち外部クラッド層、このクラッド層の内部壁面上に配置されたバリヤ層、及び前記バリヤ層内に配置された屈折率プロファイルを有する高純度ガラスからなるコアを具えている。前記コアは、その屈折率をクラッド層の屈折率に対して増大させるべく、十分な量の第１の酸化物がドープされたSiO2を具えている。前記第１の酸化物濃度は、特定のプロファイルに従って変化する。64.0μｍのコア径を有し、0.207の開口数を有するマルチモード光ファイバの場合、900nm及び1300nmの波長に対して1024MHz及び1082MHzのバンド幅が測定されている。但し、通信容量に関する詳細な記述はなされていない。
USP3,989,350では、光通信システムの使用可能なバンド幅を拡張すべく、プロファイルの分散程度を削減した屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバが開示されている。前記マルチモード光ファイバにおいては、屈折率がファイバ中心からコア周辺領域へ向けて急激に減少したコアを具えている。前記コアはSiO2と、少なくとも一種の屈折率変更物質とから本質的に構成される。前記屈折率変更物質は、特に急激に濃度を増大させた酸化硼素から構成する。前記コア周辺領域の組成は、最終的に10mol%〜20mol%のB2O3を含むボロンシリケートを具える。但し、バンド幅及び通信容量に関する詳細については何ら記載されていない。
USP4,222,631では、少なくとも３つのガラス形成組成物を具え、急激に屈折率勾配が変化したプロファイルを有するコア、及びクラッドを有するマルチモード光ファイバが開示されている。前記屈折率プロファイルは半径の関数である特別な式に従って変化する。但し、バンド幅及び通信容量に関する詳細については何ら開示されていない。
データ通信や遠隔通信などの分野は近年益々成長していてきており、このため、高通信容量の通信システム及びガラスファイバへの必要性が益々高くなってきている。ガラスファイバ（システム）の通信容量を増大させるための方法として、いわゆる波長分割多重方式(WDM)を使用する方法がある。この方法では、互いに異なる波長の複数の信号が、単一のガラスファイバ中を同時に伝送される。しかしながら、この方法では、高価な周辺機器が必要となるので、前記技術は主として遠距離ネットワークにおいて使用されていた。また、この場合においては、シングルモードのファイバが使用される。
しかしながら、ローカルネットワーク(LAN’S)、ストレージネットワーク(SAN’S)及びコネクティングネットワークの分野においては、比較的近距離及び多数の接続が存在するという観点から、マルチモードファイバが頻繁に使用される。また、これらの分野においても、WDM技術を用いて高通信容量の需要に対応するようにしている。加えて、前述した近距離ネットワークにおいては、低コストであるとの観点から、温度安定性のないレーザを使用する傾向にある。このような温度安定性のないレーザを使用すると、温度変化に伴ってレーザ波長が変化するようになる。WDM技術及び温度安定性のないレーザを使用する場合においては、マルチモードファイバのバンド幅が、使用する通信速度に対する比較的大きな波長範囲の全体に亘って十分に高いことが要求される。
高通信速度を実現するのに適した高バンド幅を有するマルチモードガラスファイバは、前記ファイバ中に高精度に屈折率プロファイルを画定することによって得ることができる。本願発明と同じ出願人名の既公開の国際出願PCT/NL02/00604では、例えば、ファイバ中の屈折率プロファイルを式（１）に従って形成することを教示している。
Figure 2005049873
ここで、n1はファイバコアの屈折率を示し、rはファイバコア内の半径方向における位置（μｍ）を示し、Δはファイバの屈折率差を示し、αはプロファイルの形状ファクターを示し、aはファイバコアの半径（μｍ）を示している。
また、前記国際出願は、光ファイバコアの内部を適切に調節することが重要であることを教示している。所望する高通信速度を実現するためには、一般にレーザが用いられるが、このレーザはそのスポットサイズの大きさに起因して、光ファイバコアを部分的に露光してしまうことになる。したがって、前記光ファイバコアのプロファイルは厳密に制御することが要求される。
PCT/NL02/00604の方法によれば、ある特定の波長に適応するように設計された高バンド幅を有するマルチモードファイバを製造することができる。このような光ファイバは、前記特定波長において高通信速度を実現するのには適している。しかしながら、前記光ファイバが、前記特定波長と異なる設計波長（前記特定波長よりも高波長あるいは低波長）において使用された場合、そのバンド幅は十分に低くなり、結果として、前記設計波長における最大通信速度が低下してしまっていた。
本発明の第１の目的は、特定の通信速度において、比較的大きな波長範囲の全体において使用することができるマルチモードガラスファイバを得ることである。
本発明の他の目的は、前記マルチモードファイバは、好ましくは、特定のコア径、開口数、及びFOTP-204,TIA/EIA-455-204に従って測定された特定の最小オーバーフィルドランチ（Over Filled launch:OFL）バンド幅を有することである。
本発明の他の目的は、特定の通信速度において比較的大きな波長範囲を有する、前記マルチモード光ファイバを具える光通信システムを提供することである。
本発明の他の目的は、温度安定性を有しないレーザの使用を可能にする前記マルチモード光ファイバを具える光通信システムを提供することである。
本発明の他の目的は、特定の通信速度を実現するために、特定の波長範囲、例えば800nm近傍の波長範囲において十分高いバンド幅を有する光ファイバを提供することである。
本発明の他の目的は、既に組み込まれているマルチモードファイバと互換性のあるマルチモード光ファイバを提供することである。
本発明のマルチモード光ファイバは、その導入部分で言及しているように、1300nmを含む波長範囲において、少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも1000mのファイバ長さを有することを特徴とする。
本発明の他の態様においては、850nmを含む波長範囲において、少なくとも50nm、特には少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも10Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも150mのファイバ長さを有することを特徴とする。
本発明の特別な態様においては、前記マルチモード光ファイバは、1400nmを含む波長範囲において、少なくとも250nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも850mのファイバ長さを有することを特徴とする。
上述したようなマルチモード光ファイバは、既に組み込まれたマルチモード光ファイバと互換性のあることが望ましいので、前記マルチモード光ファイバは、62.5μmのコア径を有し、0.25〜0.30の開口数を有することが好ましく、その最小OFLバンド幅は、850nmにおいて、少なくとも160MHz.kmであり、特には1300nmにおいて、少なくとも300MHz.kmである。
また、本発明は、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバに関する。このマルチモード光ファイバは、１以上のクラッド層で囲まれた光ガイドコアを具え、1300nmを含む波長範囲において、少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも2000mのファイバ長さを有することを特徴とする。
前記マルチモード光ファイバの特別な態様においては、850nmを含む波長範囲において、少なくとも50nm、特には少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも10Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも300mのファイバ長さを有することを特徴とする。
本発明の他の態様においては、前記マルチモード光ファイバは、1400nmを含む波長範囲において、少なくとも250nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも1300mのファイバ長さを有することを特徴とする。
上述したようなマルチモード光ファイバは、既に組み込まれたマルチモード光ファイバと互換性のあることが望ましいので、前記マルチモード光ファイバは、50μmのコア径を有し、0.18〜0.22の開口数を有することが好ましく、その最小OFLバンド幅は、850nmにおいて、少なくとも160MHz.kmであり、特には1300nmにおいて、少なくとも300MHz.kmである。
異なる特性のレーザを使用する種々のシステムにおいて、グレーデッドインデックスマルチモード光ファイバの通信容量を増大させるためには、使用されるべきファイバの最小OFLバンド幅を画定するようなある種のモデルを利用することができる。通信容量/製品/波長範囲の組み合わせに対して最小限要求されるOFLバンド幅は、当業者にとって公知である。
また、本発明の光ファイバは、使用すべき波長範囲において、DMD(Differential Mode Delay:差動モード遅延)特性の中心部において、何らの擾乱を生ぜしめないことが要求される。前記擾乱としては、ダブルパルス、パルス拡張、リーディングパルス(leading pulse)
又はトレイリングパルス(trailing pulse)などを含む。
DMD測定においては、マルチモード光ファイバのコアを通じて、異なる半径位置における光パルス伝送のインパルス応答が測定される。高通信速度においてマルチモード光ファイバが使用される場合、18μmのコア径を有する光ファイバコアの中心部における光パルスのインパルス応答が何らの擾乱を示さないことが重要である。
また、本発明は、送信機、受信機及びマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも1Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも1kmであり、前記nが２以上であることを特徴とする、光通信システムに関する。
前記光通信システムの特別な態様においては、前述したマルチモード光ファイバは、少なくとも1Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも150mであり、前記nが２以上であることを特徴とする。
特定の光通信システムにおいて、前記マルチモード光ファイバは、少なくとも1Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも850mであり、前記nが２以上であることを特徴とする。
パラメータ”n”は、マルチチャンネル光通信システムを意味するものである。また、本発明は、単一チャンネルの光通信システムに関する。この場合、通信容量は少なくとも1Gbit/sec又は10Gbit/secであり、前記送信機は特に温度安定性を有しないレーザである。温度安定性を有しない波長ドリフトに大きさに依存して、そのようなレーザを含む光通信システムは、マルチチャンネルシステムとして構成することができる。
本発明において、前記マルチモードファイバは、そのコアに対して屈折率分布を生ぜしめるために、２以上のドーパントを用いることができる。コアの半径方向においてドーパントの濃度を変化させることにより、その分布態様がそのバンド幅の波長依存性を少なくするように調節する。同時に、屈折率プロファイルを正確に画定することによって、広範囲な波長範囲に亘って高いバンド幅を得ることができる。
前述した光コアを形成するために、SiO２内のドーパントとして、GeO2及びFを用いることができる。この場合、前記マルチモード光ファイバの光コアにおいて、F濃度はファイバ軸（位置r=0）において、ファイバコアのその他の部分（位置0<r≦a）よりも低くすることが重要である。ここで、前記コアの端部はr=aとして定義される。このように、使用すべき光波長のバンド幅依存性は影響を受け、本発明のマルチモード光ファイバの、十分な製造歩留まりが実現できる。
SiO2内のドーパントとしては、バンド幅の波長依存性が低減されるような、前記光ファイバの内部分散特性に影響を与えるその他のドーパントを用いることもできる。このようなドーパントとしては、前述したGeO2及びFに加えて、B2O3、P2O5、N、TiO2、ZrO2、SnO2、Al2O3を含むことができる。
本発明の前記マルチモード光ファイバの特別な態様、及びこのようなマルチモード光ファイバの製造方法については、サブクレームにおいて規定されている。
本発明は、以下において図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明は、そのような図面に関係した具体例に限定されるものではない。
図１は、従来技術において知られているマルチモード光ファイバの、バンド幅の波長依存性を示すグラフである。前記光ファイバの、前記屈折率プロファイル（実線）及びF濃度（破線）は図２において示されている。Fの濃度は0-4wt%の範囲で変化している。前記屈折率プロファイルは、GeO2、P2O5又はこれらの組み合わせなどからなる屈折率増大ドーパントの濃度を、前記屈折率プロファイルの所望する形状に従って、そのコアの半径方向に変化させることによって形成することができる。
図面に示された最大バンド幅のピーク位置は、前記屈折率プロファイルの形状を変化させ、これに応じてFの濃度（半径に沿って一定）を増大あるいは減少させることによって、高波長側あるいは低波長側にシフトする。プロファイルパラメータαが小さくなると、前記ピークは右側へシフトするようになる。α値、すなわちF濃度のシフトは、図１に示すピークの形状に対して重大な変化を及ぼさない。前記式に従った理想的な屈折率プロファイルからずれるようになると、一般にバンド幅は図１の曲線の下方に位置するようになる。したがって、図１に示す曲線は、特定組成のファイバの、特定波長において達成することのできる最大のバンド幅を示していることになる。
図３は、図４の原理に従った屈折率プロファイル（実線）及びF濃度（破線）を有するマルチモード光ガラスファイバの、バンド幅の波長依存性を示すグラフである。ファイバ軸の中心から半径方向においてF濃度を増大させることによって、前記マルチモード光ファイバの分散特性は影響を受け、比較的大きな波長範囲に亘って特定の最小バンド幅が利用できるようになる。この場合のピークの半値幅は、図１に示すピーク半値幅の1.8倍である。図４は、F濃度が前記マルチモード光ガラスファイバのコアにおける、半径の関数として直線的に増大している様子を示している。バンド幅の波長依存性における変化は、F濃度が半径の関数として放物線的あるいは指数関数的に増大している場合に生じる。
図４に示す例において、F濃度はファイバ軸中心（ｒ=0）における0wt%からコア端部(r=a)での約0.5-5wt%の範囲における最大値まで増大している。コア径62.5μm及びNA0.27の標準マルチモードファイバにおいて、Fドーパント濃度を0wt%から増大させることによって、α値を1.97とすることにより、1300nmを含む波長範囲において、1000mの距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信を行うことができる。
このようなファイバは、送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることができる。この場合、信号伝送は２以上の波長を用いて行われ、さらに少なくとも1000mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。上述した光ファイバは、温度安定性を有しない送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることもできる。この場合も、少なくとも1000mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。
コア径50μm及びNA0.2の標準マルチモードファイバにおいても、Fドーパント濃度を同様に変化させ、α値を1.97とすることにより、1300nmを含む波長範囲の、100nm幅の波長バンドにおいて、2000mの距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信を行うことができる。このようなファイバは、送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることができる。この場合、信号伝送は２以上の波長を用いて行われ、さらに少なくとも2000mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。上述した光ファイバは、温度安定性を有しない送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることもできる。この場合も、少なくとも2000mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。
α値を高く設定すれば、バンド幅のピークを低波長側にシフトさせることができる。2.05のα値を有するマルチモードファイバにおいて、Fドーパント濃度を例えば0-1.5wt%に変化させることにより、コア径62.5μm及びNA0.27の標準マルチモードファイバで850nmを含む波長領域の、50nm幅の波長バンドにおいて、150mの距離に亘って少なくとも10Gbit/secの通信を行うことができる。したがって、コア径50μm及びNA0.2の標準マルチモードファイバでは、850nmを含む波長領域の、50nm幅の波長バンドにおいて、300mの距離に亘って少なくとも10Gbit/secの通信を行うことができる。
Fドーパントの最小量及び最大量の差を増大させる、例えば0wt%と2wt%とした場合において、前記ファイバの、前記通信速度及び前記伝送距離に適した範囲内で波長バンドを拡張することができる。前記の場合、波長バンドは50nmから100nmに増大する。850nmの波長に最適化されたファイバは、送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることができる。この場合、信号伝送は２以上の波長を用いて行われ、さらに少なくとも150mの距離に亘って少なくとも10Git/secの通信速度で実施される。
同様の作用効果は、ファイバ軸中心におけるF濃度を0wt%を超える大きさに設定した場合においても得ることができる。したがって、F濃度を0wt%から1wt%へ増大させたと同じ効果が、F濃度を0.5wt%から1.5wt%へ増大させた場合、あるいは2wt%から3wt%へ増大させた場合においても達成することができる。
図６に示す例では、F濃度は半径方向において増大し、ファイバ軸中心から半径方向0-a間に位置する半径rmaxの位置において約0.5-0.8wt%の最大値を示すとともに、rmaxからaに向けて連続的に減少している。半径方向0-aの間においてFドーパントが最大値を示すようにその濃度を変化させることにより、標準マルチモードファイバは、比較的大きな波長バンド、すなわち250nm以上の波長バンドに亘る高通信速度を実現することができるようになる。
コア径62.5μm及びNA0.27の標準マルチモードファイバは、250nm以上の波長バンドに亘って、1Gbit/secの通信速度での通信に適している。前記ファイバを製造するに際しては、Fドーパント濃度が変化するようにして前記ファイバ中にドーピングを行う。例えば、Fドーパント濃度は、半径r=20μmにおいて最大濃度5wt%となるようにする。一方、コア中心及びコア端では、F濃度が0となるようにする。このとき、GeO2の濃度を変化させて同時にドーピングするようにすれば、ある特定のα値を有する屈折率プロファイルを実現することができる。α値を2.3に設定することにより、1400nmを含む波長範囲において、前記波長バンドは250nmの幅を有するようになる。
コア径50μm及びNA0.2の標準マルチモードファイバは、250nm以上の波長バンドに亘って、1300mの距離で1Gbit/secの通信速度での通信に適している。この場合、Fドーパント濃度は、半径r=15μmにおいて最大濃度4.5wt%となるようにし、屈折率プロファイルが2.4のα値を有するようにする。このようなファイバは、送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることができる。この場合、信号伝送は２以上の波長を用いて行われ、さらに少なくとも850mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。上述した光ファイバは、温度安定性を有しない送信機及び受信機を具える光通信システムにおいて用いることもできる。この場合も、少なくとも850mの距離に亘って少なくとも1Git/secの通信速度で実施される。
なお、“標準マルチモードファイバ”とは、50μmのコア径を有し、850nmにおいて400MHz.km以上及び1300nmにおいて400MHz.km以上のOFL バンド幅を有するマルチモード光ファイバ、あるいは62.5μmのコア径を有し、850nmにおいて160MHz.km以上及び1300nmにおいて300MHz.km以上のOFL バンド幅を有するマルチモード光ファイバを意味する。
図５は、図６に示す原理に従って、モル分率GeO2（一点鎖線）、屈折率プロファイル（実線）及びF濃度（破線）を具えるマルチモード光ガラスファイバのバンド幅依存性を示す。このようにして、比較的大きな波長範囲に亘って、特定の最小バンド幅を得ることができる。図５に示すピークの半値幅は図１に示すピークの半値幅の10.8倍である。
マルチモードファイバのコア内にFドーパントを含有させるためには、いくつかの方法がある。ホタル石を高濃度に含有させるためには、PCVDプロセスが適している。このプロセスにおいては、ガラス層が蒸着過程を通じて基板チューブの内壁面上に蒸着される。前記ガラス層は、マルチモードファイバのコアを形成する。気相工程で用いるガスが前記チューブの入り口に供給され、前記チューブ内で生成された往復低圧力プラズマ下の影響下で、所定の反応を通じて前記チューブ内の前記内壁面上にガラス薄膜を形成する。前記ガラス薄膜は、プラズマの往復運動におけるストローク毎の蒸着を通じて形成される。ストローク毎に供給されるガス流中の原料の濃度、あるいは前記原料濃度を時間的に連続して変化させることにより、上述したいずれかの態様でFドーパントの濃度が変化してなる屈折率プロファイルを得ることができる。
発明者によれば、他の光ファイバ製造工程を用いることによっても、ドーパント濃度を変化させることができる。例えば、MCVDプロセスを用いることができる。この場合、チューブ内にガスが供給され、外部熱源の影響下で所定の反応を通じて前記チューブの内壁面上にガラス層を形成する。この場合、供給されるべきガス流中の原料濃度は、各ガラス層を蒸着する度毎に変化させることができる。また、OVD又はVADなども適用することができる。
前記ガラス層を蒸着した後、中空チューブを収縮させる、あるいはソート状の前記蒸着層を焼成することによってプレフォームを形成する。このプレフォームは、加熱状態で引き伸ばされて、光ガラスファイバとなる。
マルチモード光ファイバは、モードカップリングを用いることによっても得ることができる。本出願人によってなされたオランダ特許出願1022315号(非公開)には、応力中心をファイバ内に極めて局所的に導入し、前記応力中心によって、マルチモードファイバの信号送信を実現する種々のモードを結合させる。したがって、屈折率プロファイルに対してほとんど依存せず、高次モード及び低次モードの通信速度間に違いが生じなくなる。これによって、バンド幅の波長依存性をより低減することができる。このモードカップリングと前述したドーピング技術とを組み合わせて用いても、本発明のマルチモード光ファイバを得ることができる。
（実施例１）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は50.2μmとし、NAは0.201とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は1.97とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からコア端（r=a）の4wt%まで増大させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm及び1300nm近傍の波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表１において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
2000mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を保証するためには、1300nm近傍の総ての波長域に亘って、1821MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの1300nm近傍の波長域におけるバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
（比較例１）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は49.9μmとし、NAは0.202とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は1.97とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバコアの全体に亘って0.2wt%で一定とした。
前記ファイバのバンド幅は、850nm及び1300nm近傍の波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表２において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
2000mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を実現すべく、1300nm及び1330nmの波長では十分高いバンド幅を有するが、その他の波長ではバンド幅が低すぎて、上述したような通信容量を実現することができない。
（比較例２）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は50.4μmとし、NAは0.206とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は1.93とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の4wt%からコア端（r=a）の0wt%まで減少させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm及び1300nm近傍の波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表３において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
2000mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を実現すべく、1300nm及び1330nmの波長では十分高いバンド幅を有するが、その他の波長ではバンド幅が低すぎて、上述したような通信容量を実現することができない。
（実施例２）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は62.3μmとし、NAは0.269とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は1.97とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からコア端（r=a）の4wt%まで増大させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm及び1300nm近傍の波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表4において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
1000mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を保証するためには、1300nm近傍の総ての波長域に亘って、707MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの1300nm近傍の波長域におけるバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
(比較例３)
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は62.4μmとし、NAは0.262とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は1.96とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバコアの全体に亘って１wt%で一定とした。
前記ファイバのバンド幅は、850nm及び1300nm近傍の波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表５において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
1000mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を保証するためには、1300nm近傍の総ての波長域に亘って、707MHz.kmの最小バンド幅が要求される。しかしながら、1250-1350nmの波長範囲の全体に亘って前記最小バンド幅の要求は満足されていない。
（実施例３）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は49.7μmとし、NAは0.198とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は2.045とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からコア端（r=a）の2wt%まで増大させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm近傍の波長帯及び1300nmにおいて、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表６において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
300mの最小距離に亘って少なくとも10Gbit/secの通信速度を保証するためには、850nm近傍の総ての波長域に亘って、2000MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの850nm近傍の波長域におけるバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
(実施例４)
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は50.3μmとし、NAは0.201とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は2.05とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からコア端（r=a）の2.5wt%まで増大させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm近傍の波長帯及び1300nmにおいて、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表７において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
300mの最小距離に亘って少なくとも10Gbit/secの通信速度を保証するためには、850nm近傍の総ての波長域に亘って、2000MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの850nm近傍の、少なくとも50nm幅の波長バンドにおけるバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
（実施例５）
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は62.7μmとし、NAは0.274とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は2.03とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からコア端（r=a）の3wt%まで増大させた。
前記ファイバのバンド幅は、850nm近傍の波長帯及び1300nmにおいて、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表８において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
150mの最小距離に亘って少なくとも10Gbit/secの通信速度を保証するためには、850nm近傍の総ての波長域に亘って、808MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの850nm近傍の、少なくとも100nm幅の波長バンドにおけるバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
(実施例６)
（１）式に従った屈折率勾配を有するコアを具えるマルチモード光ファイバを形成した。なお、前記コアの直径は49.7μmとし、NAは0.198とした。また、プロファイル形状パラメータαの値は2.427とした。コアにおけるホタル石の濃度はファイバ軸中心(r=0)の0wt%からr=15.5において6.1wt%の最大値を示すようにし、コア端(r=a)に向けて0wt%まで減少するようにした。
前記ファイバのバンド幅は、1300-1550nmの波長帯及び850nmにおいて、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表９において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
1300mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を保証するためには、1400nm近傍、特に1300-1550nmの波長域に亘って、1196MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの1400nm近傍のバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
(実施例７)
プロファイル形状パラメータα値を2.28とし、ホタル石の最大濃度を5.4wt%とした以外は、実施例６と同様にしてマルチモード光ファイバを形成した。
前記ファイバのバンド幅は、1200-1450nmの波長帯において、FOTP-204の方法を用いて測定した。結果は、以下の表１０において示している。また、DMDは1300nmにおいて測定され、DMDパルス応答は中心部において何らの擾乱も示さなかった。
Figure 2005049873
1300mの最小距離に亘って少なくとも1Gbit/secの通信速度を保証するためには、1400nm近傍、特に1200-1450nmの波長域に亘って、1100MHz.kmの最小バンド幅が要求される。したがって、前記ファイバの1400nm近傍のバンド幅は、前記通信容量を提供するに際して十分高いことが分かる。
従来のマルチモード光ファイバの波長及びバンド幅間の関係を示すグラフである。 図１に示す光ファイバの、屈折率プロファイル及びドーパント濃度を示すグラフである。 本発明のマルチモード光ファイバの一例における波長及びバンド幅間の関係を示すグラフである。 図３に示す光ファイバの、屈折率プロファイル及びドーパント濃度を示すグラフである。 本発明のマルチモード光ファイバの他の例における波長及びバンド幅間の関係を示すグラフである。 図５に示す光ファイバの、屈折率プロファイル及びドーパント濃度を示すグラフである。

Claims (32)

  1. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    1300nmを含む波長範囲において、少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも1000mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  2. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    850nmを含む波長範囲において、少なくとも50nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも10Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも150mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  3. 前記波長バンドは、少なくとも100nmの幅を有することを特徴とする、請求項２に記載のマルチモード光ファイバ。
  4. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    1400nmを含む波長範囲において、少なくとも250nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも850mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  5. 前記ファイバは、62.5μmのコア径を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
  6. 開口数が、0.25〜0.30であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
  7. 最小OFLバンド幅が、850nmにおいて少なくとも160MHz.kmであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のマルチオード光ファイバ。
  8. 最小OFLバンド幅が、1300nmにおいて少なくとも300MHz.kmであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のマルチオード光ファイバ。
  9. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    1300nmを含む波長範囲において、少なくとも100nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも2000mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  10. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    850nmを含む波長範囲において、少なくとも50nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも10Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも300mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  11. 前記波長バンドは、少なくとも100nmの幅を有することを特徴とする、請求項１０に記載のマルチモード光ファイバ。
  12. １以上のクラッド層に囲まれた光ガイド層を具える、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    1400nmを含む波長範囲において、少なくとも250nmの幅を有する波長バンドの全体に亘って、少なくとも1Gbit/secの通信容量を有し、少なくとも1300mのファイバ長さを有することを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  13. 前記ファイバは、50μmのコア径を有することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
  14. 開口数が、0.18〜0.22であることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
  15. 最小OFLバンド幅が、850nmにおいて少なくとも400MHz.kmであることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載のマルチオード光ファイバ。
  16. 最小OFLバンド幅が、1300nmにおいて少なくとも400MHz.kmであることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一に記載のマルチオード光ファイバ。
  17. 送信機、受信機及び請求項１又は９に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも1Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも1kmであり、前記nが２以上であることを特徴とする、光通信システム。
  18. 送信機、受信機及び請求項２〜３又は１０〜１１のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも10Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも150mであり、前記nが２以上であることを特徴とする、光通信システム。
  19. 送信機、受信機及び請求項４又は１２に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも1Gbit/sec×nの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも850mであり、前記nが２以上であることを特徴とする、光通信システム。
  20. 送信機、受信機及び請求項１又は９に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも1Gbit/secの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも1kmであり、前記送信機は温度安定性を有しないレーザであることを特徴とする、光通信システム。
  21. 送信機、受信機及び請求項２〜３又は１０〜１１のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも10Gbit/secの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも150mであり、前記送信機は温度安定性を有しないレーザであることを特徴とする、光通信システム。
  22. 送信機、受信機及び請求項４又は１２に記載のマルチモード光ファイバを有し、前記マルチモード光ファイバが少なくとも1Gbit/secの通信のために使用され、前記送信機及び前記受信機間の距離が少なくとも850mであり、前記送信機は温度安定性を有しないレーザであることを特徴とする、光通信システム。
  23. ドープ又はノンドープのガラス層を反応性ガスを利用したCVD技術の手段により、基板チューブの内部に蒸着し、正確に画定された屈折率プロファイルを有するプレフォームを得、前記プレフォームからその一端を加熱することによって、マルチモード光ファイバを引き伸ばして得る、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバの製造方法であって、
    前記マルチモード光ファイバの、光ガイドコアにおける少なくとも一種の屈折率変化ドーパントを、ファイバ軸(r=0)におけるドーパント濃度を前記光ガイドコアの領域におけるドーパント濃度よりも低くなるように調節したことを特徴とする、マルチモード光ファイバの製造方法。
  24. 前記ファイバ軸における屈折率変化ドーパント濃度を0wt%とし、前記光ガイドコアにおける屈折率変化ドーパント濃度を0-6.5wt%の範囲とすることを特徴とする、請求項２３に記載のマルチモード光ファイバの製造方法。
  25. r=0-aの範囲におけるr=rmaxの位置において、前記光ガイドコアにおける前記屈折率変化ドーパント濃度が最大値を有することを特徴とする、請求項２３又は２４に記載のマルチモード光ファイバの製造方法。
  26. 前記屈折率変化ドーパント濃度は、GeO2、F、B2O3、P2O5、N、TiO2、ZrO2、SnO2、Al2O3からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項２３〜２５のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバの製造方法。
  27. 前記ドーパントは、GeO2及びFを含むことを特徴とする、請求項２６に記載のマルチモード光ファイバの製造方法。
  28. 多量のドーパントによって形成された、光ガイド屈折率勾配コアを具えた、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバであって、
    前記マルチモード光ファイバの、光ガイドコアにおける少なくとも一種の屈折率変化ドーパントを、ファイバ軸(r=0)におけるドーパント濃度を前記光ガイドコアの領域におけるドーパント濃度よりも低くなるように調節したことを特徴とする、マルチモード光ファイバ。
  29. 前記ファイバ軸における屈折率変化ドーパント濃度を0wt%とし、前記光ガイドコアにおける屈折率変化ドーパント濃度を0-6.5wt%の範囲とすることを特徴とする、請求項２８に記載のマルチモード光ファイバ。
  30. r=0-aの範囲におけるr=rmaxの位置において、前記光ガイドコアにおける前記屈折率変化ドーパント濃度が最大値を有することを特徴とする、請求項２８又は２９に記載のマルチモード光ファイバ。
  31. 前記屈折率変化ドーパント濃度は、GeO2、F、B2O3、P2O5、N、TiO2、ZrO2、SnO2、Al2O3からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項２８〜３０のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
  32. 前記ドーパントは、GeO2及びFを含むことを特徴とする、請求項２８〜３１のいずれか一に記載のマルチモード光ファイバ。
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